BIM 技术在园林工程教学改革中的应用研究*

刘文祥 薛莹

信阳农林学院 河南信阳 464000

0 引言

园林工程是园林专业应用型人才培养的重要课程，也是园林专业学科体系的核心课程，强调使用理学、工学等自然学科的知识解决在塑造地形、水体等艺术景观时遇到的问题。因此，园林工程课程实践性很强，在教学过程中应更加注重培养学生解决现实问题和实际操作的能力。

建筑信息模型（Building Information Modeling）是一种创建和管理建筑或基础设施数字模型的技术。它通过使用软件工具来建立一个数字模型，可以模拟和分析建筑的各个系统和部件，包括结构、机械、电气和管道系统等。这些信息可以在从设计、施工到运营、维护整个建筑生命周期中使用。BIM 技术可以提高项目利益相关者之间的协作，提高准确性和效率，减少浪费和重复工作[1]。自1975 年Chunk Eastman 教授创建BIM 理念以来，随着建筑行业的快速发展，对BIM 的应用有大量的实际对象和市场，BIM 技术已成为建筑、工程等行业发展的必然趋势。随着计算机技术的不断进步，BIM 应用和云平台、大数据等产生交叉和互动。国家住房和城乡建设部于2011 年提出，“十二五”期间要大力发展BIM，并于2012 年批准了五个关于建筑工程的BIM 国家标准；自2013 年开始，各直辖市和各省政府及香港特别行政区陆续推出地方BIM 标准供建筑工程单位使用。近年来，随着智慧城市不断建设发展，BIM 技术结合GIS 构成的智慧城市管理平台对实现智能城市科学化、信息化和可视化的运营管理起到了积极的推进作用。

传统教学以教师口头传授为主，同时使用幻灯片、板书、模型（实物教具）等辅助。BIM 技术的可视化、协调性、模拟性、优化性和可出图性等特征[2]有助于在园林工程课堂教学中实现以成果为导向。在课堂教学过程中，以学生为主，将复杂琐碎的知识转化为具体的项目式教学，让学生在以BIM 技术为基础的虚拟场景中通过实操学习知识点的细节和应用，帮助学生克服学习障碍和恐惧，在实践中完成知识点的获取和运用。同时，BIM 技术除了可以降低教学中的时间成本和人力成本外，教学模式也较为灵活，“线上+线下”的混合教学模式能够更好地激发学生的学习兴趣。为实现园林工程教学中的“以学生为中心”，体现应用型本科专业的教学理念，本文基于BIM 技术对园林工程课程的教学改革进行了探索。

1 园林工程教学现状问题

1.1 理论课程授课形式单一

园林工程是一门综合性课程，知识点多，内容涉及土方、给排水、水景、道路工程、假山工程、照明等，需要综合运用数学、力学、测量学等多学科知识解决工程中的实际问题。教师在授课过程中较难找到相关知识单元的施工现场进行教学，多数情况下只能将专业知识和实践案例相结合，授课方式只能以传统授课形式为主，同时，对于教材中不能涵盖的知识点，教师补充讲授和学生理解起来时间成本较高。

1.2 实践课程内容与行业发展存在脱节

因课程内容涉及实际工程手段和技术方法，所以，园林工程课程具有很强的实践性。实际的园林工程项目内容涉及广泛，且存在地域性的特点，对于同一个子工程，不同地区使用的材料和标准规范存在较大差别。传统的实践课程以施工图临摹和绘制为主，学生实践时间成本高，无法全面对知识点进行练习。同时，学生因缺乏相关的工程实践经验，需要有工程实践经验的教师在实践的过程中结合自己的经验案例进行分析，但由于当前行业技术发展迅速，教师的个人经验存在明显的落后性。

1.3 课程实习成本较高且实习模式单一

通过使用BIM 技术创建数字模型，学生可以在虚拟环境中学习和实践园林工程，而无需实际施工。这样可以大大降低实习成本，学生也可以在数字模型中模拟和分析园林工程项目，从而更好地理解园林工程的各个方面，在更短的时间内实现更高的效率，增加实习的多样性，从而提高实习质量。

2 基于BIM 技术的园林工程教学改革探索

2.1 使用BIM 技术重构项目式教学模式

项目教学法是在教师指导下，学生通过实施一个完整的项目，将理论知识应用于实践的教学方法[3]。园林工程在以往的项目教学实施过程中，容易受到场地、时间、成本等制约，如较难匹配到符合当前课程内容的施工现场，如土方施工、园路施工和假山工程等项目环节受场地、设备及时间等限制，不在施工现场很难给出实际案例，无法引导学生进行项目实施。

BIM 技术可以将园林工程项目可视化，依托BIM 技术，学生可以建立一个完整的园林工程方案模型，进而直观地发现设计方案中存在的缺陷，并加以解决，以进一步提升设计方案的合理性；同时，可以缩减设计规划所需的时间，缩短学习周期，提高学生课程学习效率。例如，学生在设计较大场地的复杂项目时，需考虑土方工程量计算、给排水工程和水景工程中管线的分布等复杂的施工问题，因为时间、场地等因素，无法进行现场教学，项目教学中大量跨专业图纸晦涩难懂，可利用BIM 技术的虚拟建模等功能，对项目施工进行现场模拟，在此基础上，结合课程中的知识点对学生进行阐述，以此提高学生课堂的学习效率。

2.2 利用BIM 技术提高课堂学生参与度

园林工程课程理论知识内容复杂，课堂上学生理解起来较为困难。BIM 技术可以在课堂为学生提供一个虚拟仿真环境，让他们可以更好地理解课程内容。教师可以使用BIM 技术来模拟建筑物的设计和施工过程，从而更好地理解园林工程的概念和原理。此外，学生可以使用BIM 技术来模拟园林工程的建设和管理，更好地理解园林工程的实际应用；可以使用BIM 技术来分析工程构筑物的结构，加深学生对课堂理论知识的理解；在实验教学阶段，学生可以使用BIM 技术来模拟园林工程的施工过程，从而更好地理解施工流程。

为了提高学生的学习积极性，突出学生主体地位，打造参与式课堂。在园林工程实验课程中，学生通过小组的形式，以完成指定项目为主、教师指导讲解为辅。每个知识单元的项目实践要求学生在课堂上连通施工现场，用电脑绘制施工图纸，并通过BIM 技术构建的项目管理平台实现图纸及小组数据的同步。教师可以在后台系统实时观察和验收每个小组的进度及问题，并根据每个小组的突出问题，集中操作讲解。在每个子项目的节点，要求学生通过多媒体平台，集中汇报小组在完成项目过程中遇到的问题和解决方案的思路，帮助学生培养自主思考能力。

2.3 通过BIM 技术丰富课程考核方法

园林工程课程原来的考核注重课堂教学内容，平时成绩、实验成绩和考试成绩分别20%、30%和50%。平时成绩主要是学生的出勤、课堂小作业、参观报告、平时小测组成；实验成绩为学生实验作业成绩；期末考试为闭卷，时长120 min，题目一般是园林工程理论知识点及部分施工图绘制等内容。这种在教室和纸上完成的考核，只能考查学生对理论知识的掌握程度和绘图能力，无法全面考查学生的实操技能和职业素养等。

当前，社会园林行业对学生的实践能力要求越来越高，园林工程课程把考核内容从理论知识变为了理论与实践结合的项目实操，把试卷换成了基于BIM 技术的具体项目。考核方式线上线下相结合，考核内容技能考核和思政考核相结合。线上考核主要通过学生访问在线资源的次数、章节测验、作业和考试、参与讨论情况等进行评价。作业和考试都限时完成，截止时间不提交者不延时，培养学生的规则意识。设计类项目和实操类项目的考核采用线下考核，主要考查学生图纸和实物作品等实践项目的完成情况。

3 基于BIM 技术的园林工程课程体系改革

园林工程系列课程是大三和大四上学期开设的专业类课程，包括园林工程、园林工程概预算和园林工程施工与管理三门课程。园林工程课程重点讲授园林工程的技术设计和施工设计；园林工程施工与管理课程主要讲授园林工程施工全过程的组织与管理；园林工程概预算课程着重讲解如何计算园林工程施工项目的费用。

为了提高学生的学习效果，立体化教学模式作为一种全新的教学方式被采用。立体化教学模式以学生为中心，以学生的学习需求为出发点，利用多种教育资源、教育信息和教育手段，建立多元化的教学环境。这样，教师可以利用多种教学资源、手段和信息，如网络资源、多媒体、案例教学、讨论、游戏、演示、实验等，丰富课堂内容，激发学生的学习兴趣，提高学生的学习效果。

利用BIM 技术，采用立体化教学的方式将原本内容较为割裂的园林工程系列课程串联起来，让学生可以在课堂上更直观、更生动地理解课程内容，提高学生对园林工程知识的吸收能力和掌握程度。同时，通过BIM 技术模拟真实的园林工程项目，学生可以在课堂上实践和演练所学知识，加深对知识点的理解和记忆。此外，通过BIM 技术展示园林工程项目的全过程，学生可以更好地了解园林工程的设计、施工、管理等方面的知识，为今后的专业学习和实际工作打下坚实的基础。

3.1 整合园林工程系列课程教学资源

基于BIM 技术将园林工程和园林工程施工与管理等课程理论资源进行整合，依托校级教学改革项目共同建设，与市场结合，实验课程以实际项目为参考。同时，将知识点紧扣实际施工，解决学生因为没有到过工地，没有实际施工经验而难以理解的问题，让学生在学习中发现乐趣。在教学资源改革中建设BIM 技术平台并以此平台为基础导入实际项目，每个环节都找到相关的园林工程与施工方案和案例，以此激发学生的兴趣，使学生更全面地了解园林工程从设计到施工的全流程。

3.2 破除前驱课程和后续课程的屏障

通过课程群的组建，强化园林专业各课程之间的联系。以园林工程与相关课程组建以园林工程课程为核心的“工程课程群”，以测量学、园林制图、园林计算机辅助设计为前驱课程，以园林施工组织与管理和园林工程概预算为并行课程，可以使学生在学习园林工程课程的同时，掌握相关课程的知识，从而更好地掌握园林工程的基本知识和技能。同时，基于BIM 技术，例如，将BIM 技术与GIS 技术相结合，设计包括模拟下雨时园林地表径流水，并以此为基础设计园林排水线路等。

3.3 不断结合先进技术手段升级实习基地和实验室

在遵循学生学习规律的前提下，为了加强学生的实践能力，基于BIM 技术将实习基地教学分为三个阶段。首先，在实习基地教学的第一阶段，学生学习BIM 技术的基础知识，包括BIM 技术的基本概念、工程模型的建立、模型的编辑、模型的查看和模型的应用等。其次，在实习基地教学的第二阶段，学生学习BIM 技术的实践操作，包括BIM 技术的实际应用、模型的实时分析、模型的实时可视化等。在此阶段，学生将学习如何使用BIM 技术来实现实际项目的实施以及如何使用BIM 技术来实现模型的实时分析和可视化等。最后，学生学习BIM 技术的实践应用，包括BIM 技术的实际应用、模型的实时分析、模型的实时可视化、模型的实时管理等。在此阶段，学生将学习如何使用BIM 技术来实现实际项目的实施以及如何使用BIM 技术来实现模型的实时分析、可视化和管理等。

4 结束语

在园林工程课程教学改革的探索过程中，可以看出BIM 技术对园林工程课程教学效果有较大的提升。作为信息技术，BIM 技术可以将园林工程设计中的各种信息，如空间布局、材料选择、施工方案等，以三维模型的形式进行统一管理。在园林工程课程教学中，BIM 技术可以帮助学生更好地理解园林工程设计的过程，更好地掌握园林工程的基本原理，更好地进行园林工程的实践。因此，BIM 技术在园林工程课程教学中具有重要的作用，可以为学生提供更好的学习体验，从而提高学生的学习效果。