BIMFILM技術(shù)下數(shù)字建造項目課程淺析

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摘要:為適應(yīng)智慧大數(shù)據(jù)時代的到來，推動建筑業(yè)技術(shù)革新，各類高校積極擁抱行業(yè)變革，培養(yǎng)出適應(yīng)新時代的新工科復(fù)合型人才。以西安歐亞學(xué)院為例探索基于bimfilm技術(shù)的數(shù)字建造項目課程實施設(shè)計，旨在順應(yīng)時代發(fā)展，快速培養(yǎng)出掌握施工流程、施工技術(shù)、施工工藝搭接的應(yīng)用型人才，提高新工科智能建造人才培養(yǎng)效果，積極推動行業(yè)變革。

關(guān)鍵詞:BIMFILM;數(shù)字建造;課程實施

1國內(nèi)高校建筑工程類課程現(xiàn)狀

1．1專業(yè)課程設(shè)置

國內(nèi)高校開設(shè)的工程管理專業(yè)是一門集技術(shù)經(jīng)濟管理法規(guī)于一體的專業(yè)，主要課程有工程力學(xué)、土木工程制圖、工程測量、土木工程施工、工程項目管理、建設(shè)法規(guī)、工程招投標(biāo)與合同管理、土力學(xué)與地基基礎(chǔ)、鋼結(jié)構(gòu)設(shè)計等，能夠滿足行業(yè)基本的理論與實踐需求。但是大部分學(xué)校的專業(yè)課程在設(shè)置上，除了學(xué)生實習(xí)安排以外，缺少貫穿性的綜合實踐類課程［1］。

1．2教學(xué)現(xiàn)狀

建筑工程類專業(yè)課程涉及內(nèi)容廣泛，具有多學(xué)科交叉的特點，學(xué)生需要掌握的知識面較廣，理論知識內(nèi)容較多，需要具備空間思維能力，對于主觀能動性差、創(chuàng)新能力弱的學(xué)生來說課程具備一定的難度。部分從事工程管理專業(yè)教學(xué)的高校教師不具備工程實踐經(jīng)驗，往往會導(dǎo)致教學(xué)內(nèi)容書本化、枯燥化，教學(xué)效果不佳，學(xué)生課堂參與度低。目前工程管理類課程高校采用的教學(xué)方式主要有板書、PPT講授、視頻講解這幾類，部分學(xué)者提出利用BIM技術(shù)、VＲ技術(shù)輔助教學(xué)，但是真正利用VＲ技術(shù)的虛擬漫游、沉浸式體驗特點進行教學(xué)的高校很少，提供這類技術(shù)的高校因為資源有限不能滿足全部學(xué)生的學(xué)習(xí)需求［2－3］。

1．3BIM技術(shù)在高校教學(xué)中的應(yīng)用廣泛

隨著BIM技術(shù)的不斷推廣，BIM技術(shù)的可視化、項目信息化等特點被用到體量大、施工難、設(shè)計復(fù)雜的大型項目當(dāng)中，在工程項目管理過程中發(fā)揮著不可忽略的作用。越來越多開設(shè)有工程管理專業(yè)的高校逐漸重視BIM技術(shù)，將BIM技術(shù)運用至教學(xué)當(dāng)中。陸海燕在土木工程CAD中引入BIM和VＲ技術(shù)，以提升教學(xué)效果［4］;王飛等人提出基于BIM技術(shù)進行工程管理專業(yè)課程變革，強調(diào)開設(shè)BIM軟件操作的課程［5］;孫明提出將BIM技術(shù)引入到房屋建筑學(xué)課程設(shè)計，以激發(fā)學(xué)生學(xué)習(xí)熱情［6－7］。基于上述現(xiàn)狀，西安歐亞學(xué)院近幾年在此基礎(chǔ)上思考化解課程難點，以培養(yǎng)應(yīng)用型人才為目標(biāo)，借助行業(yè)先進技術(shù)BIMFILM虛擬仿真技術(shù)軟件，采用可視化教學(xué)穿插進基礎(chǔ)課程，在人居環(huán)境學(xué)院學(xué)生大二學(xué)年結(jié)束后設(shè)置數(shù)字建造綜合實踐項目，以突出建筑施工類課程的工程實踐屬性，實現(xiàn)學(xué)生創(chuàng)新能力培養(yǎng)。

2數(shù)字建造綜合實踐項目課程設(shè)計

西安歐亞學(xué)院數(shù)字建造綜合實踐課程實施將充分體現(xiàn)應(yīng)用型本科學(xué)校教學(xué)的實踐性和專業(yè)性，將從以下階段重點培養(yǎng)學(xué)生創(chuàng)新思維能力、方案設(shè)計能力、團隊協(xié)作能力、分析問題和解決問題能力［8］。

2．1確定課程實施周期

課程實施周期的科學(xué)合理確定是保證課程實施效果的重要前提。西安歐亞學(xué)院數(shù)字建造綜合實踐課程為保證學(xué)生的學(xué)習(xí)效果、課程成果的宣傳效果，主要將本課程實踐分為了預(yù)熱期、實踐期、展示期三個階段。課程預(yù)熱期主要目標(biāo)是通過前期宣傳提升學(xué)生的參與熱情和學(xué)習(xí)期待，宣傳內(nèi)容主要為往期成果展示、數(shù)字建造綜合實踐課程開展方式、學(xué)生主要任務(wù)，線上宣傳平臺為學(xué)院微信公眾號，線下宣傳空間為學(xué)院學(xué)生人流密集的公共區(qū)域;課程實踐期以提高學(xué)生的主動學(xué)習(xí)意識、團隊協(xié)作意識，培養(yǎng)學(xué)生創(chuàng)新思維能力、方案設(shè)計能力;在展示期邀請合作企業(yè)和各年級學(xué)生參會，通過優(yōu)秀成果展演，為入學(xué)新生帶來良好的課程宣講效果，同時在合作企業(yè)間有效直觀的宣傳本校學(xué)生具備的應(yīng)用型能力強等培養(yǎng)效果［9］。

2．2確定各階段重點任務(wù)

數(shù)字建造綜合實踐項目在預(yù)熱階段設(shè)計有兩項主要任務(wù)，其一是邀請企業(yè)參與，分別針對指導(dǎo)教師和本院大二學(xué)生提供BIMFILM軟件的操作培訓(xùn)，并為本次實踐提供選題方向，設(shè)計各選題方向?qū)嵤┠_本;其二是根據(jù)企業(yè)提供的選題，設(shè)計調(diào)研問卷，了解學(xué)生選題意向進行指導(dǎo)教師分配。在課程實踐階段主要是指導(dǎo)教師通過嚴(yán)謹(jǐn)科學(xué)的教學(xué)組織指導(dǎo)學(xué)生借助BIMFILM軟件開展實踐項目，形成實踐成果，考核學(xué)生實踐效果。數(shù)字綜合實踐項目學(xué)生實踐成果主要包含:學(xué)生所選選題方向的施工工藝流程設(shè)計、施工動畫制作、成果展板設(shè)計、實踐報告撰寫。課程在展示階段除面向本校師生外，還將邀請行業(yè)內(nèi)優(yōu)秀的合作企業(yè)，達到獎勵優(yōu)秀學(xué)生的目的外，還將激發(fā)學(xué)生未來的學(xué)習(xí)熱情和參與實踐活動的積極性，同時在企業(yè)之間宣傳本校學(xué)生的實踐能力培養(yǎng)效果，為校企之間開展產(chǎn)學(xué)研活動提供良好的合作氛圍，從而反哺學(xué)生教育。基于上述考量，西安歐亞學(xué)院數(shù)字建造綜合實踐項目實施過程主要分為前期宣傳、邀請企業(yè)培訓(xùn)、學(xué)生實踐開展、優(yōu)秀成果布展四個環(huán)節(jié)，各環(huán)節(jié)主要內(nèi)容詳見圖1。

2．3教學(xué)組織設(shè)計

數(shù)字建造課程在教學(xué)過程當(dāng)中，以探索、研討、設(shè)計、實踐為主的鏈?zhǔn)浇虒W(xué)方法為主線，采用小組團隊協(xié)作方式，創(chuàng)造共同探索分析問題、解決問題的學(xué)習(xí)研討環(huán)境，激發(fā)團隊成員的潛力;課程強調(diào)以學(xué)生為主，教師為輔的授課方式，借助BIMFILM軟件類似養(yǎng)成游戲界面的吸引力，調(diào)動學(xué)生參與軟件學(xué)習(xí)與操作的積極性，引導(dǎo)學(xué)生自主設(shè)計不同施工方向的施工流程;通過設(shè)置課程優(yōu)秀成果獎勵，激勵學(xué)生不斷優(yōu)化設(shè)計方案和展板設(shè)計，以達到設(shè)計的最佳效果。數(shù)字建造課程通過BIMFILM軟件給學(xué)生提供學(xué)習(xí)的場景，通過學(xué)生動手實踐，將課本知識與軟件內(nèi)部構(gòu)件內(nèi)容進行記憶關(guān)聯(lián)，幫助學(xué)生理順施工順序、施工工藝，某種程度上比VＲ沉浸式教學(xué)效果更佳，將充分體現(xiàn)應(yīng)用型本科學(xué)校教學(xué)的實踐性和專業(yè)性［10－12］。以裝配式建筑整個樓層施工流程選題方向為案例，學(xué)生小組團隊主要工作包括以下內(nèi)容:1)學(xué)生需要在教師的指導(dǎo)下掌握裝配式建筑施工流程大致分為外墻吊裝、內(nèi)墻吊裝、豎向結(jié)構(gòu)現(xiàn)澆施工、疊合板吊裝、陽臺板吊裝、空調(diào)板吊裝、水平結(jié)構(gòu)現(xiàn)澆施工、樓梯吊裝等。2)在此基礎(chǔ)上，學(xué)生小組團隊做好內(nèi)部分工，查閱GB50204—2015混凝土結(jié)構(gòu)工程施工質(zhì)量驗收規(guī)范、JGJ1—2014裝配式混凝土結(jié)構(gòu)技術(shù)規(guī)程、睿格致建筑工程立體知識文庫及相關(guān)文獻資料，了解上述流程中每一個環(huán)節(jié)具體的施工工藝，如:外墻吊裝環(huán)節(jié)需要測量放線，依次進行本段預(yù)制外墻吊裝，安裝調(diào)節(jié)斜支撐;豎向結(jié)構(gòu)現(xiàn)澆施工需要豎向結(jié)構(gòu)鋼筋綁扎固定，模板安裝并加固，墻體混凝土一次澆筑完成，混凝土達到拆模強度后，拆除墻體模板。3)學(xué)生團隊通過小組研討、頭腦風(fēng)暴、走訪調(diào)研實地工地和設(shè)計院等方式，創(chuàng)新設(shè)計一棟裝配式建筑的某一樓層，基于BIMFILM軟件，制作該樓層每個施工環(huán)節(jié)具體的施工工藝動畫，并按照施工順序剪輯施工動畫視頻，講解施工過程為施工流程配音，形成視頻文件。學(xué)生視頻制作過程見圖2。4)在上述基礎(chǔ)上學(xué)生小組團隊，通過優(yōu)化布局，創(chuàng)新設(shè)計成果展板，以最佳的形式展現(xiàn)成果作品，并將整個團隊協(xié)作過程整理成項目報告，制作匯報文件進行匯報。通過以上環(huán)節(jié)，能夠鍛煉學(xué)生團隊協(xié)助、創(chuàng)新思維、方案設(shè)計、思考問題解決問題、溝通表達、視頻剪輯等能力，讓學(xué)生掌握基本的施工工序、施工工藝及各個工藝之間的銜接處理方法，同時掌握施工過程當(dāng)中的施工注意要點。這種讓學(xué)生以第一人稱方式參與教學(xué)活動的教學(xué)效果在某種程度上優(yōu)于課堂講授、BIM輔助教學(xué)、VＲ輔助教學(xué)等學(xué)生以第二人稱參與學(xué)習(xí)的方式。

2．4課程考核

課程考核是教學(xué)過程中的重要環(huán)節(jié)，西安歐亞學(xué)院數(shù)字建造綜合實踐課程經(jīng)調(diào)研了參與學(xué)生、指導(dǎo)老師、企業(yè)專家、往屆畢業(yè)生，收集到的主要意見有:數(shù)字建造課程選擇的實施場地比較集中，便于搜集跟蹤學(xué)生實踐情況，建議采用全過程跟蹤方式，掌握學(xué)生團隊協(xié)作情況、方案設(shè)計能力、創(chuàng)新意識和表達溝通情況，考核還應(yīng)基于多維度進行評價，除了考核學(xué)生創(chuàng)新能力、方案設(shè)計能力等以外，還要重視小組內(nèi)部分工是否均勻，要特別關(guān)注學(xué)生組內(nèi)互評?；诖?，西安歐亞學(xué)院數(shù)字建造綜合實踐課程建立多維課程考核方式，從小組項目評價、教師對學(xué)生個人評價、學(xué)生組內(nèi)互評三個維度進行課程考核評價。項目評價考核內(nèi)容分為資料搜集、方案設(shè)計、BIMFILM視頻制作、項目展板、答辯匯報5項內(nèi)容，占總成績60%，指導(dǎo)教師對學(xué)生評價占總成績20%，學(xué)生組內(nèi)互評占總成績20%。在此基礎(chǔ)上，選擇優(yōu)秀成果進行二次集體展演比選，邀請分院教師和行業(yè)專家進行投票打分，為得分前三名設(shè)置獎項。

3結(jié)論與展望

3．1結(jié)論

西安歐亞學(xué)院將BIMFILM虛擬仿真技術(shù)應(yīng)用于數(shù)字建造綜合實踐課程當(dāng)中已經(jīng)順利實施了一次，展現(xiàn)了良好的教學(xué)效果，得到了學(xué)生、企業(yè)的高度積極評價。在數(shù)字建造綜合實踐課程實施過程中，有以下良好效果:1)BIMFILM虛擬仿真軟件操作界面簡單易懂，兼容性強，對于學(xué)生來說操作容易上手，其自帶大量施工素材，能夠滿足學(xué)生的知識需求;2)BIMFILM虛擬仿真軟件具備的視頻制作和錄音功能比較貼近現(xiàn)階段大多數(shù)年輕人的興趣，使得教學(xué)內(nèi)容逼真有意思，讓學(xué)生對工程施工工序、施工流程、施工工藝的掌握程度大大提高，驅(qū)動學(xué)生從以前被動式學(xué)習(xí)轉(zhuǎn)為主動式學(xué)習(xí);3)增強了學(xué)生的實踐操作能力，提升了專業(yè)技能，后期將建議軟件開發(fā)方多多舉辦有關(guān)BIMFILM虛擬仿真技術(shù)的比賽，通過以賽促教的方式讓教學(xué)效果得到更大的提升。與此同時，數(shù)字建造綜合實踐課程還有效地提升了學(xué)生職業(yè)精神、溝通表達能力、創(chuàng)新意識和方案設(shè)計能力以及團結(jié)協(xié)作能力，為工程管理專業(yè)人才培養(yǎng)效果貢獻了重要力量。在后期實施過程中，我們將從以下方面進行改進:首先，西安歐亞學(xué)院以后的數(shù)字建造綜合實踐項目將擴大學(xué)生獎勵范圍，激發(fā)大部分學(xué)生學(xué)習(xí)熱情和投入熱度;其次，建議BIMFILM虛擬仿真技術(shù)軟件不斷優(yōu)化內(nèi)置系統(tǒng)和操作界面，并豐富BIMFILM虛擬仿真技術(shù)能夠提供支持的各類項目方向，推動虛擬仿真技術(shù)更多的走入課堂，發(fā)揮它強大的教育價值;另外，后期將引入實際案例進行教學(xué)，將每學(xué)年的教學(xué)成果整理成素材案例庫，不斷豐富知識積累，供后期學(xué)生參考;最后，在后續(xù)數(shù)字建造綜合實踐課程的實施過程當(dāng)中多多邀請?zhí)摂M仿真技術(shù)開發(fā)、建筑設(shè)計、施工等行業(yè)專家參與學(xué)生指導(dǎo)過程，使得學(xué)生的學(xué)習(xí)成果能夠更具專業(yè)性和實踐性，能被更廣泛應(yīng)用到實際項目當(dāng)中，從而提升新時代新工科人才培養(yǎng)的效果，為國家智能建造宏觀戰(zhàn)略的落地實施做出貢獻。

3．2展望

數(shù)字化時代來臨，在數(shù)字建造、智慧建造等國家戰(zhàn)略背景下，培養(yǎng)應(yīng)用型建筑業(yè)人才事關(guān)國家發(fā)展大計，為主動適應(yīng)行業(yè)發(fā)展，應(yīng)用型高校應(yīng)主動擁抱行業(yè)變革，深入探討建筑類課程的教學(xué)模式。文章通過綜合實踐類課程實施過程設(shè)計，將學(xué)生理論與實踐結(jié)合落到實處，借用BIMFILM軟件激發(fā)學(xué)生進行理論與實踐的關(guān)聯(lián)學(xué)習(xí)的動力，舉辦課程展演將學(xué)生的應(yīng)用型標(biāo)簽展示給行業(yè)企業(yè)，為學(xué)生就業(yè)樹立口碑，提供良好的就業(yè)環(huán)境，為校企產(chǎn)學(xué)合作提供更多可能。數(shù)字化時代更迭，高校應(yīng)緊跟潮流，時刻關(guān)注行業(yè)動向，靈活借助行業(yè)前端信息化手段布局課程體系并應(yīng)用于課程實施，為新工科人才培養(yǎng)做出貢獻。文章研究的綜合實踐類課程新的教學(xué)模式設(shè)置希望能為新時代新工科應(yīng)用型人才培養(yǎng)提供新思路。

作者:張錦 鄒繼雪 張懿賢 唐胡明月 王博雅 單位:西安歐亞學(xué)院