融入BIM技术的中外合作办学工程概预算课程改革

陈聪，薛文，金韶霞

（浙江科技学院 中德工程师学院，浙江 杭州310023）

在培养国家储备人才的重要机构——高等教育机构中，中外合作办学逐渐形成了一种办学模式［1］。中外合作办学引进了国外优质教育资源，推进了多元文化的交流，培养了一批具有国际视野的复合型人才。在高等教育中外合作办学越来越广泛的同时，中方课程的教学模式成为了值得探讨的一个问题。一些观点认为，引入国外师资和课程便能够完成合作办学的国际化目标，中方课程只需在专业基础课程外附加语言课程，而中方专业课的教学则无需改变［2］。然而，中方专业课若一直采用与普通办学无异的传统教学模式，将影响中外合作办学的效果，无法适应中外合作办学随全球化发展的趋势。因此，有必要对中外合作办学的中方专业课进行改革，融合行业国际趋势，实现中外合作办学目标。

在土木工程行业中，BIM 技术作为一种适应时代发展的新兴技术，在美国、欧洲、日本、韩国等国家发展迅速，已经成为了行业发展的新趋势［3］。BIM 是建筑信息模型（Building Information Modeling）的简称，是将项目建设过程的设计、施工、管理等相关信息进行参数化和模型化。BIM 技术能够实现土木工程行业设计、建造、运营等各专业内及专业间的协同工作，对成本节约、进度加快、质量保证等各方面均有重要的促进作用，被喻为土木工程行业的第二次“革命性”技术［4］。因此，本文基于非独立设置中外合作办学本科机构——浙江科技学院中德工程师学院，针对土木工程专业中方专业课——工程概预算，结合国际土木工程行业发展大趋势BIM 技术，进行相应的教学改革探索与实践，为中外合作办学中方专业课教学改革提供参考。

一、课程教学现状及问题

工程概预算是一门综合性、实用性、实践性较强的土木工程中方专业核心课程，涉及了学生识图、施工、设计计算的综合能力［5］。目前的教学内容以工程量的计算和规则为主，大量的课时集中于工程量计算规则的讲解，然而算量规则的内容难度浅、容易理解，算量规则也会随着规范规定不断更新，并且不同地区、不同国家间算量规则存在差异［6-7］，课堂上花大力气讲授的内容也许会与学生日后实际应用时的规则相冲突或不一致。另外，传统课程教学集中于算量的计算，而忽略了价格的确定方法，学生学完课程后难以找到合适的途径寻找价格，从而难以较好地独立完成概预算任务。

从教学方法上看，目前课程所采用的教学方法主要包括课堂讲授、课堂讨论、教学实验和课程设计等［8］。课堂中虽然会以实际工程为例进行讲解，但案例往往以二维平面图的方式展示，教师的讲解依赖于学生前期识图能力基础，教学效果难以把握。另外，目前的工程量计算已逐渐从手算过渡到软件计算，计量计价软件的应用也较为广泛，而由于软件授权等原因，课程中的计量计价软件使用只是教师的简单演示，学生对计量计价软件的相关功能并未有真正地了解，也无法真正将理论知识应用于实践。

工程概预算课程作为浙江科技学院中德工程师学院土木工程专业的中方专业课，虽在内容上已与德方的《Baubetriebsplanung/Planungsmarkt》（项目管理概论与合同与索赔）进行了结合，融入了国际概预算方法的讲授，但并未引入德方的技术和教学方法。学生接受中德双方的课程教育，德方课程内容丰富、形式有趣，学生对其学习积极性高，而工程概预算作为中方专业课，对学生的专业培养同样重要，因此课程教学亟待改革，改变内容上过于单一、形式上过于陈旧的现状，调动学生积极性，提升教学质量。

二、融入BIM 技术的教学改革措施

（一）产教融合，中外合作，建立BIM 项目资源库

BIM 作为土木工程行业的一大变革技术，在国外的起步较早，相关的技术也比国内更加完善和成熟。而在国内的应用来看，产业单位使用较多，高等院校则主要专注于BIM的科研，BIM 的课程教学则实施不多［9］。因此，在课程教学的前期、中期和后期，始终与产业界交流，与外方交流，将产业界优秀的BIM 工程案例和外方先进BIM 技术思想引入，建立BIM 项目资源库，如图1 所示，资源库包括适合课堂穿插讲授的简单构件和工程，以及适合课程设计的综合工程。同时，通过资源库的课程使用和学生练习，对资源库已有内容不断更新，补充构件和项目信息，并通过产教融合和中外合作，不断扩充资源库。

图1 BIM 资源库

（二）融入BIM 技术，重构教学内容

基于BIM 项目资源库，课程内容从传统的概预算计量计价原理和方法，转变为基于BIM 的概预算教学，结合国际上先进的沙盘模拟进行概预算招投标的教学，并加大BIM算量软件的教学比重，如表1 所示，传统教学中注重投资估算、设计概算、施工图预算、竣工决算的概念和定额计价编制方法，课程改革将该部分内容改革为项目实施各阶段对应的概预算编制及BIM 技术应用，在介绍项目实施各阶段对应的概预算概念及传统编制方法的基础上，讲授BIM 技术应用的编制方法，将传统授课内容转变为经典理论与先进技术的融合教学内容，更好地与行业需求结合；另一方面，将招投标部分的内容（包括工程量清单计价方法）改革为建筑工程招投标及沙盘模拟，利用广联达工程项目沙盘及招投标编制软件，对BIM 项目资源库中的简单工程项目进行招投标实战演习，同时将原本只有1 个课时的计算机编制概预算部分提高到10 个课时，重点介绍广联达BIM 算量软件GTJ 应用及与其他BIM 软件间的转换，并以BIM 项目资源库中的简单工程项目进行操作学习，将理论与实践结合，加深学生对理论知识的理解，提高学生的实践应用能力，培养与国际接轨的应用型人才。

表1 教学内容改革

（三）利用BIM 技术，改革教学方法

课堂教学中，将传统的PPT 讲授改革为BIM 体验式教学，利用BIM 技术的3D 可视化优点，提供一个多感知性、沉浸性和交互性的教学环境，提高课堂教学质量。比如在施工图预算土方工程课程中，利用BIM 的3D 展示功能，对挖土深度、基槽基坑工程量进行3D 教学讲解，给学生以直观感受，提高教学效果；在设计阶段概预算课程中，利用手机AR软件，将传统设计平面图与三维模型结合，加强了学生识图能力，同时提高了课堂活跃度；在施工图预算砌体工程计算课程中，学生佩戴BIM VR（Virtual Reality）显示头盔和手柄在建筑项目中进行3D 交互体验，不仅更好理解了各种墙体和基础、墙体相交时的构造及工程量计算等知识内容，更提高了学生学习兴趣；在施工预算课程中，利用AR 技术对施工线现场进行平面和三维对应展示，即利用相机手柄和缩放手柄在二维平面桌面上操作，使AR 大屏中展现三维施工现场漫游场景，使学生直观地对施工预算各部分内容有区块认识，对预算编制内容能更好理解。

（四）结合BIM 模型，改变考核形式

以教学内容为基础，将原有的传统理论考试转变为基于BIM 的概预算考核，学生不仅要求掌握概预算的经典理论知识，也要求掌握融入BIM 技术的概预算方法。同时，将原先的工程量清单计价课程设计和小组汇报转变为基于BIM简单模型的软件算量及计价展示，学生以小组为单位，小组成员分别为投资阶段、设计阶段、施工阶段、竣工阶段的概预算负责人，根据现有平面图和三维模型的BIM 简单工程，利用BIM 软件进行建模，以及对不同阶段展开算量计算并计价，同时与手算算量进行比较，分析软件计算的合理性，设计结束后以小组为单位进行结果展示并讲解，这样的课程设计任务不仅锻炼了学生的专业技能，更加深学生对协同工作、分工合作的理解，同时也锻炼了学生的表达能力和自我展现能力。

三、中外合作办学的课程改革要点

（一）中外结合，发挥“引进来”的优势

工程概预算课程为中外合作办学的中方专业课，由中方教师进行中文教授，优点是语言更易理解，缺点是缺少国际化元素。因此，在中外合作办学工程概预算课程教学改革中，邀请德方教授参与课程内容安排，参与课堂听课，引进德方优质的BIM 教学理念，探讨德国先进的土木工程BIM 技术，并于课堂教学中得以传授，实现“引进来”的办学目标［10］。另外，由于学生接受中德双方的课程教育，中方专业课应与德方专业课保持一致，甚至应具备更丰富的教学形式，吸引学生对中方专业课的重视。因此，在工程概预算课程中运用BIM 3D 模型、AR/VR 技术，能提高课堂活跃度，而课后实践环节赋予每个学生各阶段概预算负责人的头衔，要求学生操作工程项目概预算的实际过程，加强学生学习兴趣，从而提升教学质量。

（二）与国际接轨，以能力培养为主

传统中方教学以理论知识为主，实践教学占比不多，而工程概预算课程作为高年级的专业课，应对学生的综合实践能力做出相应的要求，目的是培养学生与国际接轨的综合应用能力。因此在工程概预算课程改革中，通过学生对BIM AR/VR 设备的操作，使用手机AR 软件进行二维图纸转换等形式，在提高课堂参与度的同时提升学生的实践能力，另外，通过课后的软件算量计价课程设计，完成简单项目的BIM 概预算，使学生具备BIM 概预算的基本应用能力，同时通过学生的结果自我展示，锻炼学生的合作能力及表达能力。

（三）改革效果评价

在教学改革后对学生进行问卷调查，调查结果如图2 所示。可以看出，92.86%的学生觉得利用BIM 3D 模型进行概预算知识的讲解效果好，85.71%的学生对BIM VR/AR 教学感兴趣，89.29%的学生对融入BIM 的课程教学内容接受度高。总的来说，学生对于工程概预算课程融入BIM 的教学改革较为满意。而其中10.71%学生对BIM VR/AR 教学不感兴趣可能原因是课堂上VR 设备较少，该部分学生没有体验到，没有发现虚拟现实教学的趣味性，7.14%学生对融入BIM 教学感到无所谓，究其原因可能是未清晰了解BIM 技术对于土木工程行业的变革性改变及市场需求，这一点也是在以后教学甚至其他相关课程教学中所应该重视的。

而如图2d 所示，在经历德方与中方双方课堂后，超半数学生更愿意上中方课程，其原因包括语言能力、课堂新颖度等多方面因素，近30%学生对双方课程都保持较高兴趣，这其中不乏有些学生由于语言能力欠缺而不愿意上德方课程，但工程概预算面向大三年级开课，高年级学生语言能力普遍较好，能跟上德方教学，因此受语言能力影响的学生只占少数。可以看到，中方专业课工程概预算教学改革后，课程对于学生的吸引力增强，学生对于中方课程的学习兴趣并不比德方课程学习兴趣差。

图2 课程学生满意度调查

四、结论

BIM 技术为土木工程行业带来了变革性转变，对土木工程行业的储备人才提出了更高的要求。中外合作高等院校作为国际化人才培养基地，要适应行业的发展和国际化要求开展教学改革，培养适应行业需求的国际化复合型人才。作为中外合作办学的中方专业课，工程概预算通过融合BIM的教学改革，取得了较好的教学效果，为中外合作办学中方课程的教学改革提供了思路，为推进中外合作办学专业课教学发展提供了参考。