建筑结构课程在 “1+X” （BIM）证书制度下的教学改革研究

刘静静

（沙洲职业工学院，江苏 张家港 215600）

引言

2019年，教育部等四部委联合发布《关于在院校实施 “学历证书+若干职业技能等级证书” 制度试点方案》（以下简称《试点方案》），也就是 “1+X” 证书制度， “1” 为学历证书， “X” 为若干职业技能等级证书。根据《试点方案》的任务进度，从2019年起，面向现代农业、先进制造业、现代服务业、战略性新兴产业等20个技能人才紧缺领域，启动试点工作，建筑信息模型（BIM）等5个职业技能成为首批试点领域。2019年4月，教育部正式公布廊坊市中科建筑产业化创新研究中心为建筑信息模型（BIM）职业技能等级证书的培训评价组织。全国319所院校、4万多名学生申请了2019年的证书考核。

1 “1+X” 证书制度下BIM技术人才培养研究现状

“1+X” 建筑信息模型（BIM）职业技能等级证书作为首批试点改革项目之一，以建筑产业未来发展和需求为导向，面向中高职及本科院校土建类相关专业，实现人才培养和职业能力水平双重考评的认证。国家和地方教育部门及住建部门为BIM技术人才培养提供了充足的政策支持，高职院校也加强了对BIM技术教学的重视程度，对 “1+X” 证书制度下BIM技术人才培养方案展开了积极的探索和研究。李坤[1]对 “1+X” （BIM）证书制度下人才培训模式进行了研究，提出企业要参与到高校人才培养方案的制定，将职业技能等级内容融入到专业课程体系中，在现有专业课程中融入BIM模块，同时建立独立存在的BIM课程体系，在构件课程中考虑不同层次人才的知识能力，从而满足不同人才的学习要求。袁明慧等[2]对 “1+X” 证书制度背景下高职BIM课程改革进行了探索，通过构建一支 “三师型” 素质师资队伍，构建一本符合职业技能等级要求的 “新” 教材，形成一种满足学生职业能力培养的新的教学模式，来保证高职BIM课程改革。廖晓波[3]对 “1+X” 证书制度试点背景下BIM技术人才的培养途径进行了探讨，提出BIM技术人才培养要加强校企合作，通过现场实践环境，帮助学生了解BIM技术发展方向，加深学生对BIM技术的理解，加强师资队伍建设，建设教创工作室。周贤[4]对 “1+X” 证书制度试点背景下的BIM实训基地建设进行了研究，提出对不同生源群体，要深化开发职业技能培训课程。李秀等[5]探讨了 “1+X” 证书制度下试点专业 “课证融通” 课程的建设，提出通过改革教学模式、建设创新型教师团队、建设教材等措施保证 “课证融通” 课程的建设，并创新课程的考核方式，以能力考核为主。连芸等[6]基于BIM技术对建筑构造与识图课程进行改革研究，通过对传统教学方式、课程资源和学情的分析，将BIM技术融入课程教学，利用BIM建立三维模型，帮助学生更好地理解课程知识。

“1+X” 证书制度的实施对高职专业人才培养模式和人才培养质量提出了更高要求，但目前高职BIM教学的重点仍停留在BIM软件的操作应用上，BIM技术和职业技能等级内容与专业课程的融合程度仍难以满足实际建筑行业的需求。因此，笔者基于BIM职业技能等级内容和建筑工程技术专业人才培养方案，对建筑结构课程进行教学改革研究，将BIM技术融入课程教学内容，采用多元的教学方法和评价方式，提高教学质量和人才培养质量，推进 “1” 与 “X” 的有机结合。

2 建筑结构课程教学现状

建筑结构是建筑工程技术专业的核心课程，是专业课程体系中非常重要的一个环节，其教学效果直接影响后续其他专业课程的教学。但目前，建筑结构却是建筑工程技术专业挂科率最高的课程之一，学生普遍反映课程学习难度较大。

究其原因，上述问题主要是由以下三个方面导致的。一是复杂的学生生源。现在学生生源包括普高、普高注册、中职注册和 “3+3” 等，不同生源的学生在基础知识和理解能力上存在差异，但建筑结构课程在教学内容和教学方式上并没有针对这些差异做出相应的调整。二是匮乏的技术手段。课件绝大多数仍采用PPT来呈现，这种情况下教学内容很难与工程实际案例之间产生有效的联系，缺乏三维及虚拟仿真等更为直观有效的资源。三是单一的评价体系。考核评价指标的确定是一个相对复杂的过程，首先需要了解专业的人才培养方案，分析课程在整个专业课程体系中需要完成的任务，然后才能最终确定课程的评价标准。建筑结构课程评价体系中笔试考核所占的比例过大（40%-50%），实践操作能力和素质能力的考核所占的比例较小，因此难以实现复合型人才的培养目标。

3 基于BIM技术的教学改革探讨

3.1 课程教学内容改革

2019年，教育部颁发了最新的建筑工程技术专业教学标准，新标准对建筑工程技术专业的培养目标、培养规格（素质、知识与能力目标）、专业核心课程主要教学内容等作了明确规定。建筑工程技术专业教学标准对知识和能力目标的要求如表1所示，对建筑结构课程主要教学内容的要求如表2所示。

建筑结构课程教学内容改革的基本目标是以BIM职业技能为标准衔接课程内容，将BIM领域的新技术、新工艺和新规范融入教学内容。建筑结构是一门包含丰富理论基本知识、具有较强实践性的课程。但目前，传统建筑结构课程在内容上更重视构件的定量分析计算，计算过程中众多的公式和参数，使学生缺乏对构件的定性综合分析，导致学生缺乏学习积极性。建筑结构课程中构件的构造知识与构件的定量计算是同等重要的，对于保证结构构件的安全二者缺一不可。传统教学内容中，构件构造做法往往通过平面图纸来呈现，这对于刚刚接触专业课程学习的高职学生来说，通过平面构造做法直接在空间中建立起实际构造做法的难度太大。

表1 建筑工程技术专业教学标准对知识和能力目标的要求

表2 建筑结构课程主要教学内容

BIM技术通过其优秀的三维可视化特点（如图1所示），在二维图纸的基础上建立其三维模型，同时BIM相关软件（如图2所示）中二维与三维视图间的自由切换功能，可以更好地帮助学生全方位了解结构构件的构造做法，激发学生的学习兴趣。

图1 三维建筑模型

图2 常用BIM软件

建筑结构课程中构件的定量计算与结构构件的施工间缺乏有效的联系，融合度较差。学生在学习过程中机械地将数值带入公式，计算出保证构件承载力所需的钢筋根数，而计算出的钢筋根数是否满足施工的需要，钢筋如何下料、如何搭接锚固等，对于这些实际问题，学生往往缺乏主动性和探索性的思考，课程中学习到的知识难以转化为工程实践需要的知识能力。

利用BIM技术的三维可视化特点，可以创建一个梁或柱的三维模型，理论计算得到构件的配筋量，将配筋信息输入模型中可观察到钢筋在构件中的分布情况（如图3所示），然后基于模型分析钢筋的分布情况是否满足施工要求，确定钢筋在何处截断和锚固。BIM技术与建筑结构课程的有效融合，可以帮助学生形成建筑、结构和施工间的概念。

图3 结构构件钢筋模型

3.2 教学方式和考核方式改革

建筑结构课程概念多、公式多，传统课堂教学主要以教师讲授为主，学生在学习过程中参与度低，学习效果难以得到保证。BIM技术融入课程教学内容后，教学方法上可综合应用混合式教学法、启发式教学法和讲授法，以实际工程案例为载体，通过BIM技术创建其建筑与结构模型，在二维图纸与三维空间的切换中，帮助学生发现理论计算中的问题，分析实际施工情况，建立起结构基本理论知识、设计计算与工程施工间的联系。教师在部分习题课上，尝试采用小组讨论的教学方式，学生以小组为单位完成构件的配筋计算，然后运用BIM技术进行三维建模，验证其理论计算结果的合理性，最后分小组汇报其最终设计情况。教师依托网络平台、电脑等移动终端，将收集、自制或利用现有BIM技术学习资源用于教学；课堂前后联系、教室内外同步，多元的学习模式助力教学目标的达成。

建筑结构课程评价体系将参考并引入职业技能等级考核标准，构建以过程考核模式为主的评价体系，包括课前活动（15%）、课中表现（70%）和课后拓展（15%）。教师还尝试利用平台数据和数据分析软件，评估每个学生的学习能力和创造能力。

4 结语

建筑业转型升级速度的不断加快进一步推动了BIM技术的全面应用。为满足产业转型升级的人才需要，国家及地方教育部门已出台了众多关于BIM人才培养的政策，各高职院校也在积极探索关于BIM技术的教学改革。基于BIM技术的建筑结构课程改革，是将职业技能培训内容融入专业课程的一次有效的尝试，也为后续其他专业课程的改革探索提供一定的借鉴。