建筑學專業ＢＩＭ技術及應用教學研究

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“建筑信息模型”（ＢｕｉｌｄｉｎｇＩｎｆｏｒｍａｔｉｏｎＭｏｄｅｌｉｎｇ，ＢＩＭ）是由Ａｕｔｏｄｅｓｋ公司在２００２年提出的一種應用于工程設計、建造、管理的數據化工具，是建筑學、工程學及土木工程的新工具。ＢＩＭ技術依靠數字建模技術，對建筑實體和施工過程進行模型仿真，并覆蓋建筑全生命周期，是建筑業數字化轉型的關鍵驅動力，正在引領建筑行業的又一次巨大變革。ＧＢ／Ｔ５１２１２—２０１６《建筑信息模型應用統一＋示準》將ＢＩＭ定義為：在建設工程及設施全生命期內，對其物理和功能特性進行數字化表達，并依此設計、施工、運營的過程和結果的總稱，簡稱“模型”。在“新工科”專業建設的框架內，依據建筑學專業人才培養目標和專業定位，緊隨建筑行業發展前沿，廣州城市理工學院把“ＢＩＭ技術及應用”融入核心課程體系，使學生從理論層面上領會ＢＩＭ思想，在實踐層面上能夠運用Ｂ丨Ｍ技術，培養學生實踐應用能力和ＢＩＭ三維設計思維。本課程來源于行業需求，是一門與行業緊密接軌的技術應用型課程。隨著ＢＩＭ技術不斷深入發展，各專業對ＢＩＭ技術的應用場景有所區分。本文將探索建筑學專業“ＢＩＭ技術及應用”課程，基于教學“痛點”問題，如何進行教學改革與創新，融入現代信息技術，落實立德樹人根本任務。

１教學中的“痛點”問題

１，１二維設計思維難以轉化至三維設計思維

建筑學是一門古老的綜合性學科，我國高校建筑設計教育主要繼承了“鮑扎”（Ｂｅａｕｘ－Ａｒｔｓ）“包豪斯”（Ｂａｕｈａｕｓ）“德州騎警”（ＴｅｘａｓＲａｎｇ？ｅｒ）三大體系［２］的相關內容，注重對設計的藝術性表達，以二維平面推敲為主要設計方法，即以二維設計為教學主線。而與傳統的二維建筑設計思維相比，Ｂ丨Ｍ技術是近年來行業內新的熱點技術，需要具備三維正向設計思維。ＢＩＭ三維正向設計是指設計師通過ＢＩＭ協同平臺進行可視化空間協同設計和圖紙制作的過程，即在三維環境中直接開展設計的行為。學生在學習本門課程時，會習慣性運用二維思維進行設計和建模，難以轉化為三維設計思維。

１．２本課程面臨學而無“用”的處境

“ＢＩＭ技術及應用”課程講授的ＢＩＭ技術作為新興技術手段，在課程體系中相對孤立，與核心課程體系之間缺少應用支撐。本課程在行業發展的大背景下應運而生，卻又夾在行業新需求與傳統二維設計教學模式之間，面臨著學而不“用”的尷尬局面。

１．３學生缺少實踐經驗，構造技術知識薄弱，學習本課程難度大

傳統的建筑設計流程，前期方案設計以功能和造型為主，方案確定后進行施工圖設計，確定細部構造做法等，學生階段一般做到方案設計深度，對細部構造做法知識掌握不夠深入。Ｂ丨Ｍ三維正向設計在設計完成時，Ｂ丨Ｍ模型可以自行生成施工圖紙，無須再次繪制施工圖，可以提高設計效率，但是需要學生在設計時除了考慮功能、造型，還需要同時考慮細部構造做法。本課程面向二年級學生開設，但二年級學生幾乎沒有實踐經驗，構造技術方面的知識薄弱，加之建筑學專業的學生普遍重視藝術，輕視技術，給課程學習帶來困難，學生有畏難情緒。１．４缺少對行業前沿及國家政策導向的關注，缺少專業價值塑造ＢＩＭ技術作為行業新興熱點技術，與國家戰略導向和行業發展前沿緊密相關。原本教學以ＢＩＭ的核心建模軟件Ｒｅｖｉｔ軟件操作技能為主，缺少對行業前沿及國家政策導向的關注，缺少專業價值引領和塑造。

２教學創新的理念與思路

課程秉承“技藝并重，理實結合”原則，堅持立德樹人、以學生發展為中心、成果導向、持續改進的理念，充分發揮課程在工匠精神、建筑美學、綠色建筑方面的價值塑造力。“技藝并重”是指既重視藝術，又重視技術；“理實結合”是指理論與實踐相結合，致力于培養建筑學應用型人才。課程進行教學創新的基本思路是從教學的“痛點”問題出發，立足于建筑學專業學生特點，以立德樹人為根本任務，以“兩性一度”為關鍵標準，建構以設計思維為導向、進階式任務為驅動的“３＋３＋３”教學模式，基于設計思維的流程重構教學內容，融入實踐案例和前沿技術，重塑教學目標，將知識育人與價值塑造有機融合，利用超星“學習通”平臺開展線上線下混合式教學，形成全過程量化評價體系（圖０１）

３教學創新路徑與舉措

３．１重塑教學目標

原教學目標側重知識傳授和能力培養，缺少對工匠精神、建筑美學、綠色建筑等方面的專業價值塑造。本課程作為“新工科”背景下與行業緊密接軌的技術應用型課程，對行業前沿及國家政策導向的關注顯得尤為重要。在此基礎上，課程重塑教學目標，加強思維能力培養，同時融入思政教育目標，實現知識傳授、能力培養和情感價值塑造的有機融合，落實立德樹人根本任務。“Ｂ丨Ｍ技術及應用”課程有３個目標：①知識目標。領會ＢＩＭ技術基本概念、特點、原理及應用價值；識記構造基礎知識；識記Ｒｅｖｉｔ參數化建模基本操作。②能力目標。具備ＢＩＭ參數化建模及綜合應用的能力；具有Ｂ丨Ｍ三維正向設計思維能力；通過ＢＩＭ技術，思考并解決實際設計問題的能力。③素質目標。通過案例展示，厚植民族自豪感和愛國情懷；追求設計上獨具匠心、技藝上嚴謹細致和勇于創新的工匠精神；樹立綠色低碳建筑設計理念，增強專業使命感和社會責任感；建筑美育教育，提升感受美、鑒賞美、表現美、創造美的能力，塑造審美觀念。

３．２重構教學內容

３．２．１基于設計思維的流程重構教學內容，融入實踐案例和前沿技術設計思維是建筑學專業培養學生需要具備的一種思維能力，也是建筑學專業學生的思維特點。設計思維是指，通過對設計對象進行深入了解分析，構思生成設計方案，并最終加以實施的全過程。學者們目前對設計思維的框架或模式有不同的解釋，如斯坦福大學設計思維學院將設計思維過程歸納為５個階段——移情、定義、想法、原型和測試；在布朗（ＢｒｏｗｎＴ）的研究中，設計思維被分為靈感、構思、實施３個階段。雖不盡相同，但基本都包含“分析一構思一實施”３個環節。分析環節是通過各種方式對設計對象進行全面深入的了解；構思環節是“綜合”各種設想，并確立方案的過程；實施環節是將方案變成現實，并加以實踐檢驗［３］。基于設計思維的３個環節“分析一構思一實施”，立足于建筑學專業特色，本課程重構教學內容：一是融入構造技術分析、案例應用實例及行業前沿技術，實現Ｒｅｖｉｔ軟件建模操作不僅僅是軟件技術，通過軟件操作理解背后的ＢＩＭ技術原理及三維建模邏輯，借助技術手段培養三維設計思維，解決課程學習難度大、學生構造技術知識薄弱、專業價值引領不足等問題；二是增加課外拓展環節，拓展課外研習邊界，通過引入線上優質資源，使學有余力的同學能夠運用斯維爾系列模擬軟件，結合ＢＩＭ建模，實現一模多算，對設計方案進行節能分析、采光分析、破排放分析等，為方案決策提供科學依據，培養學生通過技術手段解決實際設計問題的能力，樹立綠色低碳建筑設計理念，助力“碳達峰”“碳中和”目標的達成，體現‘‘兩性一度”的“金課”要求（圖０２）。ｉ設計思維３步ｓＷＳｋ－原章節—實施思政元＊挖掘高階拓展知識｜卜ＢＩＫ按術ＳＳｉＥ｜家國憤ｗ｜２－ｔｅ高抽Ｍ｜標士抽網梟例應用ｆｆｉ啤構坦抜術１｜３－祕｜堪體窠例應用工匠Ｓ神ｎｗｉｓ技術｜｜４－門齒和；＊潘｜門＆祛潘梟例應用｜行業？沿｜樓板｜｜５ｔ＊Ｋ｜樓權？例應用綈色低＿筑國家方針政ＳＥ｜犀見構：ｅｒａ術｜｜６－ａ？｜屋面案例應用丨０！＃構造技術｜１７－樓梯和｜樓梯坡道萊例Ｅ用｜｜？筑｜｜ｂ－場ｉｓ｜９－ｗａ與打印｜嚴謹的取業態茇｜律筑碳排放［進階式任務明動３任務圖０２＂ＢＩＭ技術及應用”課程內容體系３．２．２有機融入思政內容，實現專業價值引領和塑造

３．３創新教學方法

建構以設計思維為導向、進階式任務為驅動的“３＋３＋３”教學模式。“３＋３＋３”教學模式指的是基于超星“學習通”平臺的教學３環節：課前一課中一課后；基于設計思維的課堂實施３步驟：分析一構思一實施；基于任務驅動的進階式３任務：模仿任務一實戰任務一綜合應用任務（圖０４）。教學３環節：融合先進的信息化教學手段，依托超星“學習通”平臺，自建線上課程資源，基于設計思維導向開展線上線下混合式教學，打通課前、課中、課后全流程，在各個環節配置相應的教學資源（圖０５）。課堂實施３步驟：設計思維是建筑學專業學生的思維特點和思維慣性，本課程從該特點出發，基于設計思維的流程組織課堂教學，在Ｒｅｖｉｔ軟件創建的三維空間環境中開展“分析一構思一實施”３步驟，通過不斷重復、刻意的練習，形成三維設計思維定式，從而培養思維模式，即培養學生的三維設計思維模式。進階式３任務：基于前述“痛點”問題２，Ｂ丨Ｍ技術作為新興技術手段，在課程體系中相對孤立，核心課程與本課程之間缺少應用支撐，本課程在各章節設置進階式應用任務，主動與核心設計課程建立聯系，在講授知識的同時，完成實戰操作任務，將所學知識立即應用到實踐當中，解決理論知識與實踐的銜接問題，使學生能夠“學之用之”，并通過最后的綜合應用任務，實現知識的內化吸收和綜合應用，實現教、學、做一體化。具體而言，學生通過運用本課程所學技能，完成同期核心設計課程的“大學生公寓設計”或“小住宅設計”的Ｒｅｖｉｔ建模，輔助優化方案設計，并輸出成果表達，以達到對所學知識的綜合運用，培養通過ＢＩＭ技術解決實際設計問題的能力，對接行業發展需求。圖０６所示為學生綜合應用任務作業展示。通過進階式的模仿任務一實戰任務一綜合應用任務，實現對建模基礎理論知識、建模綜合能力和高階設計探究的迭代探索，實現知識的綜合運用和強化，促進學生深度思考學習，培養學生的ＢＩＭ參數化建模及綜合應用能力。

３．４量化教學評價

本課程采用非標準化考試，以綜合應用任務為期末考核，構建了基于多目標（知識目標、能力目標、素質目標）、多方式（診斷性評價、形成性評價、總結性評價）、多主體（學生自評、生生互評、教師評價）的全過程量化評價體系（表０１），即通過對課前模仿任務、課堂實戰任務及課后鞏固任務、綜合應用任務分別設定評價量表，實現全過程量化評價。基于“３＋３＋３”的教學模式，對難以評價的能力目標和素質目標，通過各環節的任務評分，進行量化評價，得到學生的精準畫像。如表０２所示為“屋頂”章節課前導學“模仿任務”評分標準。

４教學成效及其推廣價值

通過對課程持續深入的改革，利用現代化信息技術手段，實現了從灌輸課堂向實踐課堂的轉變，加強了學生的動手實踐能力，調動了學生自主學習的積極性，學生樂學、會學，學習效果、實踐創新能力全面提升。近三年約有６０人次在“全國綠色建筑設計技能大賽”等各類建筑設計競賽中獲獎，大批學生在大四實習及就業時進入Ｂ丨Ｍ相關部門，經過追蹤回訪，用入單位對學生的綜合能力表示高度認可。

參考文獻：

［１］吳巖．建設中國“金課”［Ｊ］．中國大學教學，２０１８（１２）：４－９．

［２］郭蘭．現代主義以來西方先鋒性建筑教育的起源與發展研究［Ｄ］．南京：東南大學，２０１７．

［３］劉喆．設計思維方法支持下的師范生信息化教學能力發展研究［Ｊ］．中國教育信息化，２０２０（６）：１－８．

［４］謝幼如，邱藝，黃瑜玲，等．智能時代高校課程思政的設計理論與方法［Ｊ］．電化教育研究，２０２１，４２（４）：７６－８４．

作者：田亞男 單位：廣州城市理工學院