线上线下混合教学模式在BIM 技术课程教学中的探索与实践

李政道，甄 宇，张丽梅，肖 冰

(1.深圳大学 土木与交通工程学院，广东 深圳 518060；2.澳大利亚西悉尼大学 工程、设计与建筑环境学院，澳大利亚 新南威尔士州NSW2751)

科技革命使得我国高等教育进入新的发展阶段，为推动教育高质量发展，进一步提高学生的综合素质和职业技能，构建复合型人才培养体系。探索创新性课程建设与改进策略是目前深入推进高校课程的重中之重。2020 年，以“互联网+”为时代背景，受新冠肺炎疫情影响，教育部提出“停课不停学”的号召为导线，迎来了史上最大规模的线上教学热潮。在此期间，多数教师与学生都体会到线上教学的高效便捷以及无压力互动教学的好处。为专业课程体系的完善及教育模式的改革提供了新视角，线上线下混合教学模式已成为教学改革的新趋势。

BIM(Building Information Modeling)技术实践的不断深入和应用价值的不断显现，其应用范围逐渐涵盖了建筑工程的全生命周期，成为AECO(Architecture，Engineering，Construction，and Operation)行业最新的“工程大脑”。企业在实际工程中的BIM 应用困难重重，其中综合型BIM 人才缺乏的问题尤为突出。因此，高校对BIM 人才培养方式的改革成为亟须解决的重要问题之一。

对于工程管理专业而言，合格的BIM 人才需要同时兼顾建筑工程能力与BIM 技术能力，更需要理解建筑项目全生命周期不同阶段的沟通需求以及实际应用。在装配式建筑盛行的当下，BIM 技术的教学也应紧随行业发展的潮流，与实际装配式建筑工程实践相结合。在有限的课时条件下，线上线下混合教学模式可极大程度地提高实践教学质量和教学效果。以满足教学容量的需求，从而提高工程管理专业学生的实践动手能力，提升专业综合竞争力。

一、BIM 技术课程混合教学的必要性

如图1 所示，据相关统计，我国企业在BIM 技术应用的过程中遇到众多阻碍因素，缺乏BIM 人才已经连续四年成为众多企业共同面临的核心问题，在《中国建筑业BIM 应用分析报告》(2020)的统计中显示，其占比已达到57.02%。

图1 我国BIM 应用中的阻碍因素

BIM 技术课程内容涉及合同管理、施工组织设计和项目管理等多门课程知识的综合，同时应紧随行业发展潮流，课程内容实时更新。因此，具有较强的理论综合性和答案不唯一性特点，且与工程实践紧密结合。而传统的教学是以教师课堂讲授为主导。由于课时的原因，课程内容主要聚焦于BIM 理论，或者BIM 软件建模，缺乏与建筑工程实践结合，培育与市场需求匹配度比较低。

BIM 人才培养不能与市场需求脱钩，也离不开企业人才发展机制和行业对于职业发展的认同。因此，线上线下混合教学模式，从教育、学习和就业等多重角度进行考虑，推进了教学模式与学习方式的重构。在教学过程中，可将BIM 理论以及BIM 软件建模教学安排于线上教学或视频网课的自主学习，而在线下课程中增添BIM 研究领域新兴技术与研究热点的探讨，以及工程实际案例的教学分析。同时，根据我国建筑业发展的趋势，增添BIM 技术在装配式建筑工程中应用的教学内容。基于混合教学模式对教学内容进行合理的优化，既能保证学习进度与教学质量，又能拓展学生的知识领域，进而满足我国BIM 市场人才培养的需求。

二、线上线下混合教学模式构建

为将线上线下混合教学模式更好地融入BIM 技术的课程教学，针对该课程知识点繁杂，知识体系内在逻辑框架难以构建导致学习效率低下的问题；现行学习架构下课程理论知识与工程实践结合不够紧密，知识的灵活应用程度较低的问题；现有学生学习能力评价方式较为单一，教学效果的评价简单地以分数来衡量导致系统性不够强的问题。现以“新工科背景下的‘BIM 及虚拟现实可视化技术’课程建设的实践与思考”项目实践为依据，从以下五个方面提出改革建议。

(一)教学理念重构

线上线下混合教学模式的兴起，使得授课的方式和教育主客体关系发生重大变化。作为新时代的老师，应更新教学观念，自主构建新型师生关系。以“教”为中心转变为以“学”为中心。教师由课程的执行者，转变为课程的领导者。借助线上教学的互联共享和个性化，增强专业知识、工程实践与BIM 技术的交叉，增强系统课程，理论与技术实操兼顾，帮助学生学以致用，使高校毕业生更快地融入行业。

(二)课程体系改革

构建BIM 技术课程思维导图知识框架体系。思维导图呈现的是一个思维过程，可以帮助学生理清思维脉络，掌握整个知识架构，从而利于形成直觉思维，促进知识的迁移并提升发散思维能力。

BIM 技术课程知识点比较广、章节之间具有内在的系统性和逻辑性，具有工程背景的结构框架。但是对于初学者来说，由于课程问题的工程具象往往不能清晰掌握，导致课程知识点间的联系对初学者难于把握，显得比较离散，让学生在学习的过程中容易理不清头绪。考虑到BIM 技术课程的上述特征，为了让学生能够对课程知识有个清晰的认识，做到心中有数，在对BIM 技术进行教学改革时借助思维导图的直觉思维特征，将本课程的所有知识点构建思维导图框架体系。

BIM 技术课程思维导图知识框架体系拟包括以下八个部分内容：BIM 理论及Revit 软件学习；BIM 国内外应用发展情况；BIM4D 可视化；BIM5D 可视化；基于BIM 的装配式建筑结构设计；基于BIM 的装配式建筑施工组织设计；工程项目管理综合信息平台；BIM 在运营维护中的应用。

整个思维导图知识框架从这八个部分来构建。在教学过程中，将思维导图知识框架体系贯穿整个教学过程。这样学生可以清晰了解目前所学知识，前后相关知识的关系，便于清晰掌握教学内容。同时将知识灵活应用于工程实践，实现工学结合，以提高学生BIM 技术的应用能力。

(三)教学资源升级

1.线上教学平台

本课程选择的线上教学平台为“超星学习通”，学习通是基于微服务架构打造的课程学习，知识传播与管理分享平台。其包括PC 版、网页版和手机版等多种版本供学生选择。根据思维导图知识框架设置适于线上课程学习的章节内容。如图2 所示，在该平台已建立BIM 技术的相关视频课程。同时还包括布置任务、线上讨论、布置作业和资料分享等多项功能，可保证完成线上教学的学习任务。

图2 超星学习通平台教学页面

2.课程实践平台

BIM 技术是一门与工程实践紧密结合的课程，课程内容在学习时只有通过工程实践结合才能将知识具化，否则将较为枯燥且难于理解。为了达到学以致用的学习目的，本专业在课程教学改革中注重学生的活学活用能力和综合工程思维能力的培养。

本课程改革让学生以一个项目经理的角色，建立项目经理角色设计及项目管理平台进行BIM 项目管理实践，使学生将离散知识点通过项目经理角色设计及项目管理平台串联成体系，给予学生足够的自主性进行课堂知识的活学活用，从而从本质上理解了所学知识的管理本质与应用方法，避免了在传统教学过程中学生是基于指定的练习题，机械地掌握课堂知识，不能达到融会贯通、灵活应用的目的。

3.教学参考书

该课程改革前选取的教学参考书目包括：《实战应用思维课堂》《建设工程项目VR 虚拟现实高级实例教程》《基于BIM 技术的施工组织设计》。为与建筑行业发展潮流同步，现增添笔者主编的书目《装配式建筑数字化管理实践》，该书共包括十章内容，分为基础理论介绍阶段、技术学习阶段、技术应用阶段三个阶段融入于教学任务之中。

(四)教学模式构建

BIM 技术课程知识点繁多，教学任务量大。传统教学过程中，通常采用教师主导的课堂教学对知识点进行讲授，辅以部分实验教学。但是，课堂教学信息量较大，与工程实践结合较少，导致学生学习比较枯燥乏味。

现结合混合教学和小组学习拟对教学模式进行构建，即：

(1)将选课学生根据自己的学习兴趣组成不同的学习小组，每组约3～5 人。(2)在课堂教学上，将各章节知识点进行离散处理，尽力离散为相对独立的知识点进行讲解。(3)根据课程性质，将BIM 技术课程思维导图知识框架体系分为线下线上教学两部分。其中BIM 理论及Revit 软件学习，BIM 国内外应用发展情况，装配式建筑概念、分类及优缺点，装配式建筑发展历程，我国装配式建筑现状，装配式建筑未来发展趋势等内容在课前使用“学习通”APP 进行自主学习，完成“学习通”APP 中相应章节的作业任务。上课的过程中会根据教学内容，在“学习通”APP 发起话题讨论；另一部分，BIM4D 可视化、BIM5D 可视化、基于BIM 的装配式建筑施工组织设计、工程项目管理综合信息平台、BIM 在运营维护中的应用、装配式建筑与新一代信息技术融合应用、装配式建筑项目数字化管理系统构建、装配式建筑数字化设计、装配式建筑数字化生产管理系统、装配式建筑数字化运输管理系统、装配式建筑数字化装配管理系统等理论知识的讲解及技术的应用，将会在线下课程中进行。关于线下课程，在课前会使用“学习通”APP 提前下发相关资料；上课的过程中根据教学内容，在“学习通”APP 发起提问讨论话题；课后针对课上讨论话题，课后学习小组自主深入研究，进行小组汇报。

(五)考核方式重构

对课程进行达成度评价时采取多种评价方式相结合的方式，即除了传统的平时作业加期末考试的评价方式外，应增加更多的过程性考核以达到对学生能力的过程性形成评价。

BIM 技术拟在课程评价时进行多渠道多方式相结合的改革思路，具体为：(1)以小组为单位的平时作业，在布置平时作业时，要求以小组为单位提交作业，作业的形成是以小组讨论后的最终版本提交，同时在提交作业时要求注明小组成员的具体分工与贡献，这样在平时作业中既可以让学生在讨论中加深对知识点的理解，又可以锻炼学生的沟通与协作能力。(2)课堂随堂测验，即在每节课开始之前会安排五分钟的时间，老师随堂提出一个上节课的微知识点，让学生利用3～4 分钟的时间现场作答并提交，用以动态掌握学生对前述知识点的掌握情况。(3)小组为单位的大作业，由于每个大作业均是多个知识点的综合，同时与工程实践相近，可以综合提高学生的理论与实践结合能力。在大作业完成后要求注明小组每个成员的贡献，老师依据学生的贡献来分配最终成绩。(4)小组为单位的课堂演讲，当所有课程讲述完成之后，留有两节课的时间，以小组为单位，老师设置了不同的知识点专题，每个小组依照自己的兴趣选取其中一个专题，准备约10～15 分钟的ppt 演讲，对全班同学进行专题知识点演讲，老师进行现场考评。(5)期末考试。这种多渠道考核评价方式中，期末考试占据总评成绩的40%，过程性考核成绩占据总评成绩的60%，更加强调了学生知识的理解力与应用能力，同时锻炼学生的沟通与团队协作能力。

三、混合教学模式的实践基础

1.举办学生走进BIM 实验室活动：利用担任本科生新生导师和给新生讲授BIM 课程的机会招募一批感兴趣的学生，在给学生提供BIM 实训的同时清晰地掌握学生在BIM 技术课程学习过程中的疑难点。

2.开设课下研究短课：在国家自然科学基金项目实施期间，开设科学研究短课“装配式建筑项目风险动态测度及智能决策研究”，招募多位感兴趣的学生，进行BIM智能建造及运维相关研究的学习和讨论，在课堂组织、团队合作、分组讨论和集中讨论方面积累了大量的经验。

3.竞赛指导：2018 年5 月-2018 年12 月期间教改项目成员老师指导参赛学生参加首届粤港澳大湾区高校学生BIM-CIM 创新大赛，取得优秀论文及优秀作品一等奖。在不同年级学生团队组建、学生指导思路和方法上面积累了一定的经验，为更好地指导学生学习BIM技术及实践奠定了坚实的基础。

4.任课教师实时关注BIM 技术研究及应用领域的前沿动态和发展趋势，积累了丰富的BIM 技术研究及应用技术前沿知识。在以往所主持、参与的多项国家、省市级科研项目中，均涵盖有BIM 技术课程相关基础理论及知识点的应用。

5.主持“新工科背景下的‘BIM 及虚拟现实可视化技术’课程建设的实践与思考”教改项目和“BIM 技术驱动的装配式建筑精益建造与运营集成管理机制及关键技术研究”国家自然科学基金面上项目，让学生参与其中，以开阔视野，提升科研能力，实现科研项目协同育人的目标。

四、结束语

本研究通过对我国各大企业的BIM 技术应用现状进行分析，发现现在BIM 人才培养与市场需求脱钩，缺乏对新兴技术的了解与BIM 应用的工程实践。因此，高校对BIM 人才培养体系的改革是必要的。《教育信息化十年发展规划(2011-2020)》中提出关于“促进教育公平、实现优质教育资源共享”的诉求，随着“互联网+”与移动技术的高速发展，在BIM 技术课程教学过程中引入在线优质课程，实现线上线下教学资源混合、环境混合、活动混合、评价混合的多元混合教学模式。在对线上线下混合教学模式构建的过程中，本研究从教学理念、课程体系、教学资源、教学模式、考核方式等五个方面进行了重构与优化。经过3 年多相关教学的实践，发现教学改革成效显著。通过线上线下混合教学，解决了课时不足，课程内容枯燥的问题，实现了BIM 技术课程理论与实践并行的教学目标。能创新性地做好教育信息化要求，优化教育质量。