建筑學(xué)專業(yè)BIM技術(shù)及應(yīng)用教學(xué)研究
時(shí)間:2022-09-02 11:53:38
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“建筑信息模型”(BuildingInformationModeling,BIM)是由Autodesk公司在2002年提出的一種應(yīng)用于工程設(shè)計(jì)、建造、管理的數(shù)據(jù)化工具,是建筑學(xué)、工程學(xué)及土木工程的新工具。BIM技術(shù)依靠數(shù)字建模技術(shù),對(duì)建筑實(shí)體和施工過程進(jìn)行模型仿真,并覆蓋建筑全生命周期,是建筑業(yè)數(shù)字化轉(zhuǎn)型的關(guān)鍵驅(qū)動(dòng)力,正在引領(lǐng)建筑行業(yè)的又一次巨大變革。GB/T51212—2016《建筑信息模型應(yīng)用統(tǒng)一+示準(zhǔn)》將BIM定義為:在建設(shè)工程及設(shè)施全生命期內(nèi),對(duì)其物理和功能特性進(jìn)行數(shù)字化表達(dá),并依此設(shè)計(jì)、施工、運(yùn)營的過程和結(jié)果的總稱,簡(jiǎn)稱“模型”。在“新工科”專業(yè)建設(shè)的框架內(nèi),依據(jù)建筑學(xué)專業(yè)人才培養(yǎng)目標(biāo)和專業(yè)定位,緊隨建筑行業(yè)發(fā)展前沿,廣州城市理工學(xué)院把“BIM技術(shù)及應(yīng)用”融入核心課程體系,使學(xué)生從理論層面上領(lǐng)會(huì)BIM思想,在實(shí)踐層面上能夠運(yùn)用B丨M技術(shù),培養(yǎng)學(xué)生實(shí)踐應(yīng)用能力和BIM三維設(shè)計(jì)思維。本課程來源于行業(yè)需求,是一門與行業(yè)緊密接軌的技術(shù)應(yīng)用型課程。隨著BIM技術(shù)不斷深入發(fā)展,各專業(yè)對(duì)BIM技術(shù)的應(yīng)用場(chǎng)景有所區(qū)分。本文將探索建筑學(xué)專業(yè)“BIM技術(shù)及應(yīng)用”課程,基于教學(xué)“痛點(diǎn)”問題,如何進(jìn)行教學(xué)改革與創(chuàng)新,融入現(xiàn)代信息技術(shù),落實(shí)立德樹人根本任務(wù)。
1教學(xué)中的“痛點(diǎn)”問題
1,1二維設(shè)計(jì)思維難以轉(zhuǎn)化至三維設(shè)計(jì)思維
建筑學(xué)是一門古老的綜合性學(xué)科,我國高校建筑設(shè)計(jì)教育主要繼承了“鮑扎”(Beaux-Arts)“包豪斯”(Bauhaus)“德州騎警”(TexasRang?er)三大體系[2]的相關(guān)內(nèi)容,注重對(duì)設(shè)計(jì)的藝術(shù)性表達(dá),以二維平面推敲為主要設(shè)計(jì)方法,即以二維設(shè)計(jì)為教學(xué)主線。而與傳統(tǒng)的二維建筑設(shè)計(jì)思維相比,B丨M技術(shù)是近年來行業(yè)內(nèi)新的熱點(diǎn)技術(shù),需要具備三維正向設(shè)計(jì)思維。BIM三維正向設(shè)計(jì)是指設(shè)計(jì)師通過BIM協(xié)同平臺(tái)進(jìn)行可視化空間協(xié)同設(shè)計(jì)和圖紙制作的過程,即在三維環(huán)境中直接開展設(shè)計(jì)的行為。學(xué)生在學(xué)習(xí)本門課程時(shí),會(huì)習(xí)慣性運(yùn)用二維思維進(jìn)行設(shè)計(jì)和建模,難以轉(zhuǎn)化為三維設(shè)計(jì)思維。
1.2本課程面臨學(xué)而無“用”的處境
“BIM技術(shù)及應(yīng)用”課程講授的BIM技術(shù)作為新興技術(shù)手段,在課程體系中相對(duì)孤立,與核心課程體系之間缺少應(yīng)用支撐。本課程在行業(yè)發(fā)展的大背景下應(yīng)運(yùn)而生,卻又夾在行業(yè)新需求與傳統(tǒng)二維設(shè)計(jì)教學(xué)模式之間,面臨著學(xué)而不“用”的尷尬局面。
1.3學(xué)生缺少實(shí)踐經(jīng)驗(yàn),構(gòu)造技術(shù)知識(shí)薄弱,學(xué)習(xí)本課程難度大
傳統(tǒng)的建筑設(shè)計(jì)流程,前期方案設(shè)計(jì)以功能和造型為主,方案確定后進(jìn)行施工圖設(shè)計(jì),確定細(xì)部構(gòu)造做法等,學(xué)生階段一般做到方案設(shè)計(jì)深度,對(duì)細(xì)部構(gòu)造做法知識(shí)掌握不夠深入。B丨M三維正向設(shè)計(jì)在設(shè)計(jì)完成時(shí),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(shè)計(jì)效率,但是需要學(xué)生在設(shè)計(jì)時(shí)除了考慮功能、造型,還需要同時(shí)考慮細(xì)部構(gòu)造做法。本課程面向二年級(jí)學(xué)生開設(shè),但二年級(jí)學(xué)生幾乎沒有實(shí)踐經(jīng)驗(yàn),構(gòu)造技術(shù)方面的知識(shí)薄弱,加之建筑學(xué)專業(yè)的學(xué)生普遍重視藝術(shù),輕視技術(shù),給課程學(xué)習(xí)帶來困難,學(xué)生有畏難情緒。1.4缺少對(duì)行業(yè)前沿及國家政策導(dǎo)向的關(guān)注,缺少專業(yè)價(jià)值塑造BIM技術(shù)作為行業(yè)新興熱點(diǎn)技術(shù),與國家戰(zhàn)略導(dǎo)向和行業(yè)發(fā)展前沿緊密相關(guān)。原本教學(xué)以BIM的核心建模軟件Revit軟件操作技能為主,缺少對(duì)行業(yè)前沿及國家政策導(dǎo)向的關(guān)注,缺少專業(yè)價(jià)值引領(lǐng)和塑造。
2教學(xué)創(chuàng)新的理念與思路
課程秉承“技藝并重,理實(shí)結(jié)合”原則,堅(jiān)持立德樹人、以學(xué)生發(fā)展為中心、成果導(dǎo)向、持續(xù)改進(jìn)的理念,充分發(fā)揮課程在工匠精神、建筑美學(xué)、綠色建筑方面的價(jià)值塑造力?!凹妓嚥⒅亍笔侵讣戎匾曀囆g(shù),又重視技術(shù);“理實(shí)結(jié)合”是指理論與實(shí)踐相結(jié)合,致力于培養(yǎng)建筑學(xué)應(yīng)用型人才。課程進(jìn)行教學(xué)創(chuàng)新的基本思路是從教學(xué)的“痛點(diǎn)”問題出發(fā),立足于建筑學(xué)專業(yè)學(xué)生特點(diǎn),以立德樹人為根本任務(wù),以“兩性一度”為關(guān)鍵標(biāo)準(zhǔn),建構(gòu)以設(shè)計(jì)思維為導(dǎo)向、進(jìn)階式任務(wù)為驅(qū)動(dòng)的“3+3+3”教學(xué)模式,基于設(shè)計(jì)思維的流程重構(gòu)教學(xué)內(nèi)容,融入實(shí)踐案例和前沿技術(shù),重塑教學(xué)目標(biāo),將知識(shí)育人與價(jià)值塑造有機(jī)融合,利用超星“學(xué)習(xí)通”平臺(tái)開展線上線下混合式教學(xué),形成全過程量化評(píng)價(jià)體系(圖01)
3教學(xué)創(chuàng)新路徑與舉措
3.1重塑教學(xué)目標(biāo)
原教學(xué)目標(biāo)側(cè)重知識(shí)傳授和能力培養(yǎng),缺少對(duì)工匠精神、建筑美學(xué)、綠色建筑等方面的專業(yè)價(jià)值塑造。本課程作為“新工科”背景下與行業(yè)緊密接軌的技術(shù)應(yīng)用型課程,對(duì)行業(yè)前沿及國家政策導(dǎo)向的關(guān)注顯得尤為重要。在此基礎(chǔ)上,課程重塑教學(xué)目標(biāo),加強(qiáng)思維能力培養(yǎng),同時(shí)融入思政教育目標(biāo),實(shí)現(xiàn)知識(shí)傳授、能力培養(yǎng)和情感價(jià)值塑造的有機(jī)融合,落實(shí)立德樹人根本任務(wù)?!埃牐仑图夹g(shù)及應(yīng)用”課程有3個(gè)目標(biāo):①知識(shí)目標(biāo)。領(lǐng)會(huì)BIM技術(shù)基本概念、特點(diǎn)、原理及應(yīng)用價(jià)值;識(shí)記構(gòu)造基礎(chǔ)知識(shí);識(shí)記Revit參數(shù)化建模基本操作。②能力目標(biāo)。具備BIM參數(shù)化建模及綜合應(yīng)用的能力;具有B丨M三維正向設(shè)計(jì)思維能力;通過BIM技術(shù),思考并解決實(shí)際設(shè)計(jì)問題的能力。③素質(zhì)目標(biāo)。通過案例展示,厚植民族自豪感和愛國情懷;追求設(shè)計(jì)上獨(dú)具匠心、技藝上嚴(yán)謹(jǐn)細(xì)致和勇于創(chuàng)新的工匠精神;樹立綠色低碳建筑設(shè)計(jì)理念,增強(qiáng)專業(yè)使命感和社會(huì)責(zé)任感;建筑美育教育,提升感受美、鑒賞美、表現(xiàn)美、創(chuàng)造美的能力,塑造審美觀念。
3.2重構(gòu)教學(xué)內(nèi)容
3.2.1基于設(shè)計(jì)思維的流程重構(gòu)教學(xué)內(nèi)容,融入實(shí)踐案例和前沿技術(shù)設(shè)計(jì)思維是建筑學(xué)專業(yè)培養(yǎng)學(xué)生需要具備的一種思維能力,也是建筑學(xué)專業(yè)學(xué)生的思維特點(diǎn)。設(shè)計(jì)思維是指,通過對(duì)設(shè)計(jì)對(duì)象進(jìn)行深入了解分析,構(gòu)思生成設(shè)計(jì)方案,并最終加以實(shí)施的全過程。學(xué)者們目前對(duì)設(shè)計(jì)思維的框架或模式有不同的解釋,如斯坦福大學(xué)設(shè)計(jì)思維學(xué)院將設(shè)計(jì)思維過程歸納為5個(gè)階段——移情、定義、想法、原型和測(cè)試;在布朗(BrownT)的研究中,設(shè)計(jì)思維被分為靈感、構(gòu)思、實(shí)施3個(gè)階段。雖不盡相同,但基本都包含“分析一構(gòu)思一實(shí)施”3個(gè)環(huán)節(jié)。分析環(huán)節(jié)是通過各種方式對(duì)設(shè)計(jì)對(duì)象進(jìn)行全面深入的了解;構(gòu)思環(huán)節(jié)是“綜合”各種設(shè)想,并確立方案的過程;實(shí)施環(huán)節(jié)是將方案變成現(xiàn)實(shí),并加以實(shí)踐檢驗(yàn)[3]。基于設(shè)計(jì)思維的3個(gè)環(huán)節(jié)“分析一構(gòu)思一實(shí)施”,立足于建筑學(xué)專業(yè)特色,本課程重構(gòu)教學(xué)內(nèi)容:一是融入構(gòu)造技術(shù)分析、案例應(yīng)用實(shí)例及行業(yè)前沿技術(shù),實(shí)現(xiàn)Revit軟件建模操作不僅僅是軟件技術(shù),通過軟件操作理解背后的BIM技術(shù)原理及三維建模邏輯,借助技術(shù)手段培養(yǎng)三維設(shè)計(jì)思維,解決課程學(xué)習(xí)難度大、學(xué)生構(gòu)造技術(shù)知識(shí)薄弱、專業(yè)價(jià)值引領(lǐng)不足等問題;二是增加課外拓展環(huán)節(jié),拓展課外研習(xí)邊界,通過引入線上優(yōu)質(zhì)資源,使學(xué)有余力的同學(xué)能夠運(yùn)用斯維爾系列模擬軟件,結(jié)合BIM建模,實(shí)現(xiàn)一模多算,對(duì)設(shè)計(jì)方案進(jìn)行節(jié)能分析、采光分析、破排放分析等,為方案決策提供科學(xué)依據(jù),培養(yǎng)學(xué)生通過技術(shù)手段解決實(shí)際設(shè)計(jì)問題的能力,樹立綠色低碳建筑設(shè)計(jì)理念,助力“碳達(dá)峰”“碳中和”目標(biāo)的達(dá)成,體現(xiàn)‘‘兩性一度”的“金課”要求(圖02)。i設(shè)計(jì)思維3步sWSk-原章節(jié)—實(shí)施思政元*挖掘高階拓展知識(shí)|卜BIK按術(shù)SSiE|家國憤w|2-te高抽M|標(biāo)士抽網(wǎng)梟例應(yīng)用ffi啤構(gòu)坦抜術(shù)1|3-祕(mì)|堪體窠例應(yīng)用工匠S神nwis技術(shù)||4-門齒和;*潘|門&祛潘梟例應(yīng)用|行業(yè)?沿|樓板||5t*K|樓權(quán)?例應(yīng)用綈色低_筑國家方針政SE|犀見構(gòu):era術(shù)||6-a?|屋面案例應(yīng)用丨0!#構(gòu)造技術(shù)|17-樓梯和|樓梯坡道萊例E用||?筑||b-場(chǎng)is|9-wa與打印|嚴(yán)謹(jǐn)?shù)娜I(yè)態(tài)茇|律筑碳排放[進(jìn)階式任務(wù)明動(dòng)3任務(wù)圖02"BIM技術(shù)及應(yīng)用”課程內(nèi)容體系3.2.2有機(jī)融入思政內(nèi)容,實(shí)現(xiàn)專業(yè)價(jià)值引領(lǐng)和塑造
3.3創(chuàng)新教學(xué)方法
建構(gòu)以設(shè)計(jì)思維為導(dǎo)向、進(jìn)階式任務(wù)為驅(qū)動(dòng)的“3+3+3”教學(xué)模式。“3+3+3”教學(xué)模式指的是基于超星“學(xué)習(xí)通”平臺(tái)的教學(xué)3環(huán)節(jié):課前一課中一課后;基于設(shè)計(jì)思維的課堂實(shí)施3步驟:分析一構(gòu)思一實(shí)施;基于任務(wù)驅(qū)動(dòng)的進(jìn)階式3任務(wù):模仿任務(wù)一實(shí)戰(zhàn)任務(wù)一綜合應(yīng)用任務(wù)(圖04)。教學(xué)3環(huán)節(jié):融合先進(jìn)的信息化教學(xué)手段,依托超星“學(xué)習(xí)通”平臺(tái),自建線上課程資源,基于設(shè)計(jì)思維導(dǎo)向開展線上線下混合式教學(xué),打通課前、課中、課后全流程,在各個(gè)環(huán)節(jié)配置相應(yīng)的教學(xué)資源(圖05)。課堂實(shí)施3步驟:設(shè)計(jì)思維是建筑學(xué)專業(yè)學(xué)生的思維特點(diǎn)和思維慣性,本課程從該特點(diǎn)出發(fā),基于設(shè)計(jì)思維的流程組織課堂教學(xué),在Revit軟件創(chuàng)建的三維空間環(huán)境中開展“分析一構(gòu)思一實(shí)施”3步驟,通過不斷重復(fù)、刻意的練習(xí),形成三維設(shè)計(jì)思維定式,從而培養(yǎng)思維模式,即培養(yǎng)學(xué)生的三維設(shè)計(jì)思維模式。進(jìn)階式3任務(wù):基于前述“痛點(diǎn)”問題2,B丨M技術(shù)作為新興技術(shù)手段,在課程體系中相對(duì)孤立,核心課程與本課程之間缺少應(yīng)用支撐,本課程在各章節(jié)設(shè)置進(jìn)階式應(yīng)用任務(wù),主動(dòng)與核心設(shè)計(jì)課程建立聯(lián)系,在講授知識(shí)的同時(shí),完成實(shí)戰(zhàn)操作任務(wù),將所學(xué)知識(shí)立即應(yīng)用到實(shí)踐當(dāng)中,解決理論知識(shí)與實(shí)踐的銜接問題,使學(xué)生能夠“學(xué)之用之”,并通過最后的綜合應(yīng)用任務(wù),實(shí)現(xiàn)知識(shí)的內(nèi)化吸收和綜合應(yīng)用,實(shí)現(xiàn)教、學(xué)、做一體化。具體而言,學(xué)生通過運(yùn)用本課程所學(xué)技能,完成同期核心設(shè)計(jì)課程的“大學(xué)生公寓設(shè)計(jì)”或“小住宅設(shè)計(jì)”的Revit建模,輔助優(yōu)化方案設(shè)計(jì),并輸出成果表達(dá),以達(dá)到對(duì)所學(xué)知識(shí)的綜合運(yùn)用,培養(yǎng)通過BIM技術(shù)解決實(shí)際設(shè)計(jì)問題的能力,對(duì)接行業(yè)發(fā)展需求。圖06所示為學(xué)生綜合應(yīng)用任務(wù)作業(yè)展示。通過進(jìn)階式的模仿任務(wù)一實(shí)戰(zhàn)任務(wù)一綜合應(yīng)用任務(wù),實(shí)現(xiàn)對(duì)建?;A(chǔ)理論知識(shí)、建模綜合能力和高階設(shè)計(jì)探究的迭代探索,實(shí)現(xiàn)知識(shí)的綜合運(yùn)用和強(qiáng)化,促進(jìn)學(xué)生深度思考學(xué)習(xí),培養(yǎng)學(xué)生的BIM參數(shù)化建模及綜合應(yīng)用能力。
3.4量化教學(xué)評(píng)價(jià)
本課程采用非標(biāo)準(zhǔn)化考試,以綜合應(yīng)用任務(wù)為期末考核,構(gòu)建了基于多目標(biāo)(知識(shí)目標(biāo)、能力目標(biāo)、素質(zhì)目標(biāo))、多方式(診斷性評(píng)價(jià)、形成性評(píng)價(jià)、總結(jié)性評(píng)價(jià))、多主體(學(xué)生自評(píng)、生生互評(píng)、教師評(píng)價(jià))的全過程量化評(píng)價(jià)體系(表01),即通過對(duì)課前模仿任務(wù)、課堂實(shí)戰(zhàn)任務(wù)及課后鞏固任務(wù)、綜合應(yīng)用任務(wù)分別設(shè)定評(píng)價(jià)量表,實(shí)現(xiàn)全過程量化評(píng)價(jià)。基于“3+3+3”的教學(xué)模式,對(duì)難以評(píng)價(jià)的能力目標(biāo)和素質(zhì)目標(biāo),通過各環(huán)節(jié)的任務(wù)評(píng)分,進(jìn)行量化評(píng)價(jià),得到學(xué)生的精準(zhǔn)畫像。如表02所示為“屋頂”章節(jié)課前導(dǎo)學(xué)“模仿任務(wù)”評(píng)分標(biāo)準(zhǔn)。
4教學(xué)成效及其推廣價(jià)值
通過對(duì)課程持續(xù)深入的改革,利用現(xiàn)代化信息技術(shù)手段,實(shí)現(xiàn)了從灌輸課堂向?qū)嵺`課堂的轉(zhuǎn)變,加強(qiáng)了學(xué)生的動(dòng)手實(shí)踐能力,調(diào)動(dòng)了學(xué)生自主學(xué)習(xí)的積極性,學(xué)生樂學(xué)、會(huì)學(xué),學(xué)習(xí)效果、實(shí)踐創(chuàng)新能力全面提升。近三年約有60人次在“全國綠色建筑設(shè)計(jì)技能大賽”等各類建筑設(shè)計(jì)競(jìng)賽中獲獎(jiǎng),大批學(xué)生在大四實(shí)習(xí)及就業(yè)時(shí)進(jìn)入B丨M相關(guān)部門,經(jīng)過追蹤回訪,用入單位對(duì)學(xué)生的綜合能力表示高度認(rèn)可。
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作者:田亞男 單位:廣州城市理工學(xué)院