基于OBE-CDIO理念的高职BIM技术人才PBL驱动跨专业协作培养模式的实践探索

唐善德 陶丹

【摘要】本文分析高职短学制BIM人才培养研究情况，针对国内高职院校学制短、BIM课程建设不成体系的问题，提出将结果导向教育OBE（Outcome- Based Education）和CDIO工程教育模式引入BIM课程教学中，以任务驱动PBL（Project-Based Learning）为载体，以体系化BIM课程建设为中心，以跨专业协作为手段，以结果为导向，构建基于OBE-CDIO理念的PBL驱动跨专业协作的BIM人才培养框架措施，并分析实践结果;其结论是，在短学制条件下，这种培養模型能有效提高学生BIM综合应用能力、团队协作能力和创新能力，为短学制高职院校的BIM教学改革提供新思路。

【关键词】高职短学制 BIM技术人才 跨专业协作

【中图分类号】G64 【文献标识码】A

【文章编号】0450-9889（2022）03-0106-06

随着我国经济的持续健康发展，技能人才作为我国产业发展的重要一环，其需求缺口越来越大。根据教育部发布的《制造业人才发展规划指南》，到2025年，仅仅制造业一项技能人才缺口就达到 2986万人。高职教育作为一种教育类型，是建筑类技术技能人才培养的主要阵地之一。近年来国家陆续出台《国家职业教育改革实施方案》《职业教育提质培优行动计划（2020—2023年）》等一系列鼓励职业教育发展的文件，力求通过多途径提高技术技能人才培养质量。

随着建筑业信息化和工业化进程的推进，BIM（Building Information Modeling）技术依托其建筑数字化模型协调性、可视化和数字化改变了传统建筑生产模式，极大地提高了建设效率，有效降低建设成本，成为建筑信息化改革的一个重要手段，对当今建筑行业变革产生了重大影响。

据统计有超过70%的企业认为，BIM技术人才缺少是BIM应用实施过程中需要解决的首要问题，然而，随着行业企业对高素质综合性BIM技术技能人才的要求越来越高，高职三年的短学制在BIM人才培养过程中表现出的不系统、不深入、协调差的问题越来越明显。通过调研走访和交流，超过90%的企业认为目前高职院校培养的BIM人才无法快速适应企业岗位工作，并认为他们知识应用点单一，无法做到协同工作，需要花费大量精力和时间重新培养。因此，需要针对国内高职院校学制短、BIM课程建设不成体系的问题，急需将结果导向教育OBE（Outcome-Based Education）和CDIO（构思Conceive、设计Design、实现 Implement和运作Operate）工程教育模式引入BIM课程教学中，以任务驱动PBL（Project-Based Learning）为载体，以体系化BIM课程建设为中心，以跨专业协作为手段，以结果为导向，构建基于OBE-CDIO理念PBL驱动跨专业协作的BIM人才培养框架，培养能快速适应岗位工作要求，具备跨专业合作能力的BIM综合应用人才。

一、高职短学制BIM人才培养研究情况

（一）国内外高校BIM技术教学及研究现状

BIM技术最先在国外受到关注。在美国、新加坡等国家，大多数高校都将BIM课程纳入其教学中。在BIM教学模式和课程结构体系架构方面，国外的研究者也在本科层次采用Bloom分类法和系统课程开放法进行了研究与实践。

近年来，从清华大学启动BIM标准研究课题组开始，BIM技术在中国高校也得到了广泛的研究。部分高职院校与广联达、斯维尔、鲁班等国内优秀BIM企业合作，探究培养BIM技术人才的方法。比如，广西水利电力职业技术学院与广联达联合成立BIM工作室，共同建设BIM课程体系。国内不少高职院校尝试开设BIM信息化专业，将课程进行BIM化升级或开设BIM技术实训等多种形式的BIM教学实践，BIM技术教学研究在高职院校正在不断发展。

在BIM应用研究过程当中，绝大部分研究出现在本科和应用本科层次，高职短学制的BIM人才培养研究较少。田莉梅等提出，将计算机专业、大数据、云测绘和人文历史等融入BIM教学中，构建混合课程，成立教研团队，采用学科交叉融合的途径和方法;刘红霞等探索了BIM技术与建筑、造价、通风空调、机电等多专业结合进行综合实训的实践可行性与操作性;张静晓等提出Result chain for BIM的工程能力培养模型和以结果导向教育（OBE）的教学理念;林珍伟等以一体化BIM课程体系建设为中心，以结果为导向，构建基于OBE-CDIO理念的BIM工程人才培养模型。

但是，国内的BIM教育仍处于探索阶段，高职培养的BIM人才远远不能满足行业的需求。现有BIM人才培养方式，主要包括开设BIM课程模式、毕业设计模式和以BIM协会参加比赛等形式。前期大多数学校将毕业设计作为BIM教学应用的切入点，近年来越来越多的院校开设了BIM相关课程。但是从教学效果来看，各个专业单一的建模课程只能是碎片化BIM训练。专业之间不联动，培养的学生很难适应多专业融合的BIM应用要求。另外，在调查中发现，大多数院校在同一专业不同的BIM课程使用的案例项目也不相同，以软件操作为基础的简单BIM训练仍然是目前的主要教学方式。整个BIM教学不成体系，与实际工程项目联系不紧密，导致学生工程系统性概念较弱，BIM全生命周期应用概念淡薄。同时，师资不足和软硬件不配套等因素也限制着BIM的教学与应用。作为BIM人才培养的主体，如何完善BIM技术技能人才培养体系是所有高职院校应该考虑的问题。

（二）国内建筑业BIM技术应用及研究现状

根据《中国建筑业BIM应用分析报告（2020）》（吴慧娟、朱正举、刘锦章等），目前国内建筑企业使用BIM时间在3年以上的比例占到57.82%，越来越多未使用BIM的企业也在关注BIM技术应用，这是未来BIM技术应用潜在的增长点。从BIM应用方向上看，排名前四的应用是基于BIM的机电深化设计（占46.03%）、基于BIM的专项施工方案模拟（占42.82%）、基于BIM的碰撞检查（占38.25）和基于BIM的投标方案模拟（占37.21%），可见，企业对人才跨专业能力有着较高的要求。企业在实施BIM应用中遇到的阻碍因素是BIM人才的缺乏，这已经连续4年成为最核心的问题。目前，我国建筑业复合型BIM人才培养缺乏体系化，高校BIM人才培养大多聚焦在理论层面和建模层面，没有很好地与工程实践进行结合，人才培养与市场需求匹配度比较低。

二、基于OBE-CDIO理念的PBL驱动跨专业的BIM人才培养框架

笔者针对高职短学制条件下BIM人才培养存在的课程体系不完善、培养模式单一、培养深度不足、专业间缺少联动、人才培养脱离工程实际与企业需求不符等问题，借鉴国内外有关BIM人才培养的理论研究与实践，探索BIM技术人才基于OBE-CDIO理念的PBL驱动跨专业协作培养模式，并已经开展了近4年的建设与实践研究，为高职短学制条件下BIM人才培养探索新路径。

我们知道，结果导向教育OBE已经成为欧美国家主流教改思想，符合学生个人能力发展规律。CDIO是近年来最新的工程教育理念，分别代表构思（Conceive）、设计（Design）、实现（Implement）和运作（Operate），旨在使学生在工程基础知识、个人能力、人际团队能力和工程系统能力四个层面达到预定培养目标。PBL是项目驱动学习法，以学生为中心，开展自主、合作、探究式学习解决实际工程问题，旨在培养学生的创意思维、团结协作、自主学习及批判思维的能力。

本课程从BIM课程体系构建和教学模式改革着手，围绕OBE制定BIM岗位技能人才培养目标，联合企业，以实际工程案例进行PBL驱动学习，从而推动高职建筑类专业CDIO工程教育教学改革。搭建的OBE-CDIO理念下的PBL驱动跨专业协作人才培养框架如图1所示。

三、基于OBE-CDIO理念的PBL驱动跨专业协作BIM人才培养模型

笔者在调查研究、了解区内外优质施工、设计和房地产企业对BIM人才需求情况的基础上，确立基于OBE理念的BIM岗位人才培养目标为：培养具有BIM信息化意识、能够创建BIM模型、掌握BIM项目化应用技术、能够根據BIM模型反映的情况解决问题、具备分析思考能力、具备团队协作能力且具有正确的职业态度的人才。

笔者根据专业人才培养目标，制定BIM体系化课程，主要分为BIM理论通识课、BIM专业实践课和BIM综合毕业设计课，其中BIM理论通识课为新开课程、BIM专业实践课主要为融入课程、BIM综合毕业设计主要为跨专业工程应用课程。所有课程围绕同一个工程项目，形成以项目为纽带的PBL驱动模式。基于CDIO工程教育理念，通过培养“双师型”BIM教师、校企共建BIM综合实训基地、开发校企工作任务式手册、参加技能竞赛和校企工作室岗位实践等形式推进教学。以生生、师生和企业等多元评价，建立反馈改进机制。构建的基于OBE-CDIO 理念的PBL驱动跨专业协作BIM人才培养模型如图2所示。

四、基于OBE-CDIO理念的PBL驱动跨专业协作BIM人才培养实施

在实践教学过程中，校企共同开发基于实际工程项目的教学案例，作为各专业各门课程共用案例，并将之贯穿整个教学过程，形成基于工程案例的BIM综合模型平台。如图3所示。

（一）专业基础课程中的BIM应用教学

在一年级，BIM教学主要分为两类。一是以BIM模型为辅助手段，开展建筑识图、房屋构造、工程制图等课程的教学。利用BIM模型的可视化特点，在相应课程中更加直观地展示建筑构件、详图及建筑三维形态，使学生更容易接受和理解建筑特点以及制图规则，快速认知建筑构成。二是开设BIM概论和Revit建模课程，使学生能够系统了解BIM技术的概念和先进性，掌握将建筑二维图纸变成三维模型的基本方法，掌握Revit软件的基本操作，能够创建工程项目粗略模型。

（二）各专业核心课程中的BIM应用教学

在二年级，BIM应用教学以将各专业核心课程教学内容融入BIM开展项目式教学为主，其中主要分为BIM技术在施工管理方面的教学应用、BIM技术在计量计价方面的教学应用和BIM技术在施工技术方面的教学应用。

1.BIM技术在施工管理方面的教学应用

此类应用主要利用BIM技术的可视化和模拟性，在建筑工程技术、建设工程管理等专业的《建筑工程施工组织与设计》教学中应用。在一年级创建的模型基础上结合BIM技术进行三维场地布置，导出三维漫游视频，代替以前的CAD场布图，直观地解决了场地施工现场布置和安全模拟逃生等知识点的教学问题;利用BIM 5D软件或者Nevisworks软件将构件模型与时间进度对应，开展施工进度4D模拟，将预计进度与实际进度进行对比，将抽象的流水段划分、工作、节点、线路、工作时差等知识点具象化，方便学生对施工现场进度控制的理解;各专业将建筑、结构、机电设备模型整合到BIM模型中心，利用Nevisworks软件模拟施工中的构件，通过跨专业协作，提出解决办法并进行模型优化，解决项目管理中的沟通协调等知识点的教学问题。

2.BIM技术在计量计价方面的教学应用

在教学中，教师通过Revit明细表统计或者导入一年级创建的模型至对应的第三方算量软件，对《建筑工程计量与计价》课程进行BIM化应用。教师通过展示选取构件工程计算过程，使学生更加明晰工程量的扣减与计算原则;将算量文件导入专业计价软件，通过套定额形式形成计价文件;将建筑模型、计价文件、进度文件导入BIM 5D软件，实现概算—预算—决算等工程造价知识点的直观教学。

3.BIM技术在施工技术方面的教学应用

建筑工程施工过程涉及安全、质量、施工、材料等多个岗位，施工过程具有不易呈现、危险性大和隐蔽性等特点。传统的课堂教学很难全面呈现实际过程，长期以来，这都是施工技术教学的痛点。在 BIM《建筑施工技术》《建筑工程质量与安全管理》等教学过程中，教师借助虚拟仿真实训平台，导入真实工程项目案例，让各专业学生分别选取对应岗位角色，进行施工全过程模拟，极大地提高了学生学习兴趣，使原本不易呈现的施工过程具体化、可视化。利用BIM安全模架计算系统，直接在案例工程项目上生成模架，不仅可以直观认知模架系统构成，而且可以进行模架安全计算与调整，使原本枯燥晦涩的力学计算简易化，便于学生接受与理解。校企合作基于案例教学过程进行质量安全案例制作，配合VR系统，进行施工安全和质量验收VR模拟教学，增强了施工安全和质量管理知识点的互动性、可视化，令学生身临其境，教学效果好。

在具体实施过程中，教师将BIM技术融入各专业的基础和核心课程中，以共同的PBL项目案例为驱动载体，创建BIM中心模型，并将各专业教学全部基于此中心模型，进行跨专业的教学和模拟。一、二年级取得的模型和成果文件全部得以保留，并作为前期基础资料融入三年级的综合毕业设计中。在毕业设计过程中，学生可在建模、计量计价、机电、施工管理等毕业设计模块任务库中，选取不同专业的学生进行组合，开展跨专业联合模拟，进行建筑全生命周期的BIM应用，有效提高学生的综合应用能力和沟通协调能力，提高教学效率，解决高职教学时间短的问题。

五、基于OBE-CDIO理念的PBL驱动跨专业协作BIM人才培养的效果

为了更全面客观地对基于OBE-CDIO理念的PBL驱动跨专业协作BIM人才培养效果进行评价，笔者采取生生互评、校企双导师评价等多元评价方式，利用在线课程云平台开展过程性评价，通过平台数据分析学生在PBL驱动模式下的学习习惯和存在问题，结合最终成果性评价对学生进行多维度全方位的客观评价。评价对比方式，主要包括在线学习平台多届学生纵向学习成果对比和与未使用PBL驱动跨专业协作教学的班级进行横向对比两种方式。笔者通过发布调查问卷，对顶岗实习学生和毕业生进行跟踪调查，了解OBE-CDIO理念下的PBL驱动跨专业协作BIM人才培养效果，以便对教学进行完善和改进。

通过纵向对比2017级至2019级学生在《BIM技术应用》《建筑施工技术》《建筑工程计量与计价》《建筑工程施工组织与设计》和《建筑工程质量与安全管理》和毕业设计等课程的优良率，分析得出如图4的对比结果。

由图4可以看出，学生的优良率和及格率逐步提升。

通过与未使用PBL驱动跨专业协作教学的班级进行横向对比，以《BIM技术应用》课程为例得到的对比数据如图5所示。

从图5不难看出，使用PBL驱动跨专业协作教学的班级在学习自主性、积极性和学习成绩上都得到很大提高。

通过对2019级顶岗实习和2017级2018级毕业生进行岗位工作跟踪调研，分析PBL驱动跨专业协作教学对BIM工程岗位工作能力影响可以发现，在学校读书期间接受PBL驱动跨专业协作教学的学生在BIM技术应用、专业技能和协调能力方面得到明显提高，达到63.78%，而觉得BIM应用能力没有得到提升的比例仅为3.94%，远低于未接受PBL驱动跨专业协作教学学生的11.36%，如图6所示。

通过相关性分析，学生通过学习专业核心课程后，其BIM技术应用、专业技能和协调能力得到提升的比例显著增加，学生对岗位适应能力显著增强，缩短了到岗适应时间，提升了BIM人才培养效果。如图7所示。

本文基于结果导向OBE和CDIO工程教育模式，结合校企共同开发的实际工程案例，利用“信息技术+”在线课程平台开展PBL驱动跨专业协作的BIM技术人才培养实践，能够让各专业学生基于同一个项目开展建设工程BIM应用与实践。这种教学模式重构了BIM教学课程体系，形成了基于BIM中心模型的底层BIM基础课程通用、中层专业核心课程融入、高层毕业设计协作的教学模式。在整个教学过程中，师生可使用BIM中心模型中的公共案例，从前期学习到毕业设计都可运用，解决了高职学习时间短、BIM课程不成体系的问题。可见，基于OBE-CDIO理念的PBL驱动跨专业协作BIM人才培养模式，有利于学生更加直观地认识建筑构件，了解工程建设的全过程，提高学生的BIM技术综合应用能力、沟通协调能力，能够使学生快速适应工作岗位，为短学制的高职院校BIM技术应用人才培养提供一种新思路。

参考文献

[1]张璐.BIM技术应用人才需求调研与分析[J].黑龙江工业学院学报（综合版），2018（10）.

[2]Yong H.A，Aff M，Chung S.C，et al.Building Information Modeling：Systematic course，development for undergraduate construction students[J].Journal of Professional Issues in Engineering Education and Practice，2013，139（4）.

[3] Pikas E，Sacks R，Hazzan O.Building Information Modeling education for construction engineering and management II：Procedures and implementation case study[J] Journal of Construction Engineering and Management，2013，139（11）.

[4]劉红勇，维涛，秋爽.普通高等院校BIM实践教学路径探索[J].土木建筑工程信息技术区，2013（5）.

[5]田莉梅，贾云波，徐东升，尹欢欢.基于BIM的多学科交叉融合应用型人才培养模式探索[J].廊坊师范学院学报（自然科学版），2020（4）.

[6]刘红霞.BIM协同平台下多专业综合实训探索[J].科技资讯，2019（7）.

[7]张静晓，崔凡.发展结果导向的BIM团队学习框架及应用[J].科技进步与对策，2017（09）.

[8]张静晓，王引，李慧.结果导向的BIM工程能力培养路径研究[J].工程管理学报，2017（6）.

[9]林珍伟，祁皑，欧建良，肖勇杰，王思蓉.基于OBE-CDIO理念的土木工程专业BIM教学改革探索[J].土木建筑工程信息技术，2021（02）.

[10]荣超，任青，高恒聚.BIM技术基础[M].上海：上海交通大学出版社，2017.

[11]钱萍萍.BIM在土建类毕业设计中的应用现状分析[J].科教导刊（中旬刊），2018（4）.

[12]吴慧娟，朱正举，刘锦章等.中国建筑业BIM应用分析报告（2020）[M].北京：中国建筑工业出版社，2020.

注：本文系2018年广西职业教育教学教改研究项目“基于BIM技术体系分专业协作的智造建筑人才培养模式的研究与实践”（编号：GXGZJG2018B038）的研究成果。

作者简介：唐善德（1988— ），安徽明光人，讲师，硕士，研究方向为建筑施工技术、工程管理和BIM技术;陶丹（1987— ），通讯作者，广西兴安人，讲师，工程师，研究方向为土木工程、工程管理。

（责编 卢建龙）