土木工程专业课程BIM技术基于OBE理念的教学方案设计——以潍坊学院建筑工程学院为例

白志强，于兰兰，王建萍，范 升，王 荣

（潍坊学院 建筑工程学院，山东 潍坊 261061）

1 研究背景

建筑产业向数字化方向发展已经成为时代趋势，建筑企业对BIM技术人才的需求更加迫切，这对高校的BIM技术人才培养提出了新要求[1-2]。2015年，住建部《关于推进建筑信息模型应用的指导意见》中明确提出，新立项的项目勘察设计和运维管理，集成BIM应用比例要达到90%以上[3]。从目前的地方企业调研结果看，除了少数示范企业在政策推动下开展基于BIM技术的局部性示范应用外，BIM技术的“提质增效”优势还远没有发挥出来[4-5]。但值得注意的是，尽管多家建筑企业仍然沿用传统建筑建造组织方式，但多数建筑企业对BIM技术的应用前景非常看好，且非常注重对BIM技术人才的储备。显而易见，国内二三线城市的建筑企业BIM技术应用仍处于传统建筑建造组织方式与信息技术组织方式并存的过渡阶段。

作为服务区域经济的地方高校，始终瞄准地方建筑企业人才需求目标，积极探索符合新工科背景下的BIM技术人才的培养模式，为企业提供人才支撑。国内一些高校已经开始了BIM技术教学研究和BIM技术人才培养体系研究[1,6,7]，但现有研究中，针对新旧技术过渡时期的BIM技术教学研究仍然比较缺乏。本文针对潍坊及周边建筑经济发展的实际情况，探索满足地方建筑企业需求的BIM人才教学方案，在建筑全生命周期视角下，将BIM技术教学内容科学地融入现有人才培养课程体系中，通过精心设计科学合理的BIM技术教学方案，促进学生专业能力与BIM技术应用能力的协同发展。

2 OBE 教育理念

OBE（Outcome Based Education），即基于成果导向的教育理念。成果导向教育作为一种先进的教育理念，已成为美国、英国、加拿大等国家教育改革的主流理念。自从我国工程教育加入华盛顿协议以来，用成果导向教育理念引导工程教育改革逐渐成为国内高校工程教育改革和工程教育认证的指导性理念。因此，充分理解并运用OBE教育理念在新时期工程技术人才培养方面具有现实意义。

OBE有四个核心问题：第一，我们想让学生取得的学习成果是什么？第二，为什么要让学生取得这样的学习成果？第三，如何有效地帮助学生取得这些学习成果？第四，如何知道学生已经取得了这些学习成果？本文结合BIM技术人才培养目标，围绕上述四个核心问题，对土木工程专业课程体系与BIM技术教学融合问题进行了教学方案设计。

3 教学目标

3.1 现有课程体系中的能力目标

基于“厚基础、宽口径”的大土木类人才培养总思路，现有土木工程专业课程体系主要由专业必修课模块和专业拓展课模块组成。专业必修课模块包括专业基础课和专业主干课，此模块是专业知识基础框架，强调的是专业基础的“通识性”，目的是夯实学生专业理论基础；专业拓展课依据学生从业兴趣，鼓励学生在房屋建筑和道路桥梁两个专业方向做深入研修，同时兼顾在大土木专业领域内可持续发展能力的培养。通过修读两大模块课程体系，逐步培养学生工程结构设计能力和工程施工管理能力。图1清晰地展示出现有课程体系的“双能力”培养目标。随着建筑信息技术的不断发展，将BIM技术能力融入到“双能力”培养目标，是时代发展的必然。

3.2 为不同课程匹配相应的BIM技术教学内容和教学方法

与传统土木专业课程体系内容不同，BIM技术体系呈现出的是一种大工程观的概念，它本质上是建筑全生命周期视角下的多专业建筑信息协同交互管理技术[8]。而现有课程体系中，仅有《BIM技术基础》一门课程聚焦BIM技术的基本概念和基础理论教学，无论从教学深度还是广度上都难以满足BIM技术教学需求。图1清晰地展示出现有课程体系中的部分代表性课程与双能力目标的对应关系。从图中可以看出，“双能力”的培养与现有课程的教学内容息息相关。如何在现有“基础理论+专业深修”建构思路下，为不同特点的课程设计出相应的BIM技术教学内容和教学方法，是将BIM技术融入到现有课程体系的关键环节。

3.3 BIM技术与现有课程体系相关性分析

BIM技术应用以软件操作为表现形式，而课程设计类的教学效果与软件操作熟练程度息息相关，故将课程体系中有利于促进软件实操的课程定义为“直接相关课程”，将相关基础理论课程定义为“间接相关课程”。图2针对现有课程体系框架与BIM技术各阶段的教学内容建立了对应关系。从图中可以看出，现有课程体系中的大多数课程与“BIM结构建模及计算”和“BIM项目进度及管理”两种能力具有多重相关性，这与前文所述的两种能力培养目标具有高度契合性。因此，教学改革聚焦BIM结构建模和BIM项目管理两个方面，不仅有利于BIM技术与原有教学课程体系融合，而且还有利于前文所述的工程结构设计能力和工程项目管理能力的培养。然而现有课程体系在“工程规划与勘察”和“BIM建筑建模及分析”、以及“项目日常管理与维护”方面的BIM技术教学内容偏少，这也说明现有课程体系仍然以单一的土木工程专业人才培养架构为主。笔者认为，在保证现有师资水平和教学资源投入的前提下，首先巩固土木工程专业BIM技术教学成果，再逐步辐射到周边相近专业的BIM技术教学，循序渐进地形成完整的、系统性、全面性的BIM技术教学体系。

3.4 BIM技术教学内容分配方案

在现有课程体系中植入BIM技术教学内容，同时增加学时以使得BIM技术教学内容与现有课程知识体系融合。表1将BIM技术教学内容与关联度最高的课程对应起来，便于授课教师在常规教学中开展高响应度的课程教学改革。比如在房屋建筑学课程设计中，采用案例驱动教学法，选取难度适中的工程案例，从工程案例中分解出具有高度可操作性的三维建模任务，通过revit等三维建模软件完成分配到的任务，促进学生深度掌握BIM三维建模技术。再比如，在混凝土结构设计课程中，在保持原有手算受弯构件设计训练方案外，增加运用GSrevit、YJK等三维设计软件开展计算及分析，在完成案例任务的同时，进一步培养学生专业理论与BIM技术协同应用的能力。

表1 BIM技术教学内容分配方案

4 BIM技术教学“两阶段、三层次”实施策略

4.1 BIM技术教学的“两阶段”师资结构建设

BIM技术涵盖专业内容宽泛，技术应用综合性强。从遵从认知规律的角度出发，BIM技术教学应该结合不同专业课程特点分阶段、分层次开展。结合我院教学实际情况，本文提出了“两阶段、三层次”策略。“两阶段”指的是，第一阶段首先集中优势师资在“BIM结构建模计算”和“BIM项目进度管理”两个方面巩固基础，积累经验。第二阶段要积极整合学院与地方企业教学师资，深入开展产教融合式教学，不断壮大工程规划与勘察、建筑建模分析和项目运维管理方面的BIM技术教学师资力量，构建与相近专业高效互动，有机融合的全生命周期BIM技术人才结构。

4.2 基于OBE理念的“三层次”BIM技术教学方案设计

本文以土木工程专业为例，从OBE教育理念出发，开展“三层次”BIM技术教学。“三层次”指的是BIM技术教学要遵从理论教学、实操训练、综合运用依次递进的教学方法。第一步，基于专业基础理论，建立BIM技术全生命周期知识框架，夯实专业基础；第二步，采用案例驱动教学，利用一系列专业课的课程设计，将专业知识与BIM软件实操有机结合，通过BIM软件实操训练，内化专业知识，提高理论水平；第三步，坚持“以赛促学，以赛促用”，积极参与BIM系列学科竞赛活动，促进BIM技术的综合运用水平，充分利用第三方评价机制，客观评价BIM技术综合应用能力和教学成效。

OBE理念注重学习成果的目标导向性，其特点是通过拟达成的目标逆向设计教学过程。基于OBE理念，将“三层次”BIM技术教学成果指标化，分析各层次BIM教学指标与教学内容关联度，运用现代信息教育技术完成教学过程。第一层次为理论教学，该层次注重BIM基础概念和知识架构的建立；第二层次为实操训练，该层次注重BIM技术软件操作和专业知识的应用；第三层次为综合运用，该层次注重BIM技术的深度应用和知识升华。

图3总结了基于OBE理念的BIM技术教学过程的组织脉络。针对不同类型的课程特点，通过将“三层次”BIM技术教学目标的关联指标进行分解，与相应课程对接后，分别采用传统课堂知识体系教学法和案例驱动教学方法开展教学活动，将两类教学活动与多种教学组织方式有机结合形成合力，提升教学效果。

图3 基于OBE理念BIM技术教学过程组织脉络

5 基于OBE理念的教学方案保障措施

5.1 积极提升BIM技术师资力量和师资结构

BIM技术全生命周期的各个阶段均不同程度地涉及到建筑学专业、土木工程专业、工程管理专业和水电暖专业的技术应用，但各专业技术应用的侧重点不同，且各专业的BIM软件种类繁多，数据交互需要具备多专业知识背景，这对BIM技术教学和BIM师资建设提出了更高的要求。从图4所示的四个专业的BIM师资分布看出，四个专业共有8名教师从事BIM技术教学工作，占总师资的16%，其中建筑学专业教师1名，土木工程专业教师4名，工程管理专业3名，目前没有水暖电专业背景的BIM教师。图5显示出了土木工程专业现有BIM技术教学情况。从图5可以看出，BIM技术教学师资主要集中在“BIM学科竞赛”和“BIM毕业设计”两个方面，在这两个方面已经积累了较为丰富的教学经验。在下一步的BIM教学过程中，通过整合全院师资力量，在各专业选择2至3名青年博士教师，尤其鼓励建筑学和水暖电专业的教师积极从事BIM技术教学工作，通过企业调研、BIM专题培训、学术交流等方式，提高教师的BIM技术教学能力，在教研室活动中增加BIM技术专题教研内容的比重，鼓励授课教师积极开展BIM技术教学改革，更新教学内容。尽管在BIM基础教学方面和课程设计方面师资欠缺，但随着上述措施的实施，再结合企业师资利用力度和博士师资引进力度的不断增大，一定会在“BIM基础教学”和“BIM技术融入课程设计”两方面的教学得到极大地增强。

图4 现有BIM师资队伍结构

图5 现有BIM技术教学分布

5.2 完善BIM学科竞赛平台

目前BIM技术类的学科竞赛包括全国高校BIM毕业设计创新大赛、全国信息技术结构设计竞赛、“品茗杯”全国高校BIM应用毕业设计大赛、“构力杯”国产BIM软件大学生菁英邀请赛、山东省信息技术竞赛等。各个比赛的侧重点和风格有所不同，充分利用每一种学科竞赛的突出特点，让不同学科竞赛在促进我院BIM技术教学方面各尽所长，各显其能。成立BIM学科竞赛团队，打造BIM学科竞赛平台，建立师生激励机制，完善保障制度，用实际行动践行“以赛促学”理念，把BIM学科竞赛打造成我院第二课堂的教学特色和优势。

5.3 打造基于BIM技术的毕业设计综合实践教学平台

相较于单一专业毕业设计，BIM技术毕业设计的工作量要大的多，现有12周的学时很难满足基于BIM技术的毕业设计要求。为了更好地将BIM技术融入到毕业设计中，可考虑打通BIM学科竞赛与生产实习、毕业实习、毕业设计之间的界限，鼓励学生从大三学年就开始着手参与BIM学科竞赛，优先选择与BIM技术有关的生产实习单位，积极与地方企业开展联合教学，借用企业BIM人才导师的优势资源，鼓励学生到工程一线参加BIM技术实践锻炼。逐步形成以BIM学科竞赛，生产实习，毕业实习，毕业设计四级联动的毕业设计综合实践教学平台，从根本上提升毕业设计质量，提高学生的BIM技术应用能力。

6 教学评价

本文从知识维度和能力维度对BIM技术教学效果进行评价。知识维度评价通过在各门课程平时作业和期末考试中设置BIM技术考核内容，针对学生对BIM技术内容的完成度做出评价，评价细则应该能够服务各门课程教学目标，同时也应该具有统一性，体现BIM技术的整体教学目标。能力维度评价则通过鼓励学生参与各类各级BIM技术学科竞赛，根据学科竞赛获奖频次和获奖等级来评价，根据各级学科竞赛的影响力和获奖等级制定科学合理的评价权重。

7 结束语

基于人才培养现状分析，通过对现有课程体系和BIM技术能力的相关性分析，明确了现有课体系与BIM技术教学应该从“BIM结构建模及分析”和“BIM项目进度管理”两个切入点开展BIM技术教学研究。基于以上两个切入点，结合OBE教育理念，提出了“两阶段、三层次”的BIM技术教学方案，从优化师资结构、完善学科竞赛、建立毕业设计综合平台三个方面提出了对BIM技术教学过程的保障措施，为地方高校开展BIM技术教学工作提供参考。