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摘要：为了优化土木工程课程教学效果，文章首先分析了传统土木工程课程教学存在的问题，然后探讨了BIM技术在土木工程课程教学中应用的新思路，最后提出了BIM技术在土木工程课程教学中应用的策略。
关键词：土木工程课程教学；BIM技术；实践教学；创新意识
近年来，建筑信息模型(BIM)发展迅速，推动了整个土木工程行业的变革，其在土木行业的研究与应用也日趋成熟。而现阶段，高校土木工程专业受传统教学观念的影响，其实践教学一直存在许多不合理的地方，尤其是一些偏远地方的本科院校受实践教学资源的限制，没有齐全的、配套的教学条件，教学效果往往达不到预期效果，因此有必要开展BIM技术在土木工程专业中应用的探索与研究，如将新兴的BIM技术与土木工程课程进行结合，从而发展出一种教学新思路，在土木工程课程设置、学生实习实训及教师专业技术提升等各方面，充分发挥出BIM技术的作用。
一、传统土木工程课程教学存在的问题
(一)课程偏重理论教学，工程直观认识不足
传统土木工程课程的课堂教学往往通过书本与PPT讲授知识，虽然教学方法比较成熟，但是教学手段单一，并且土木工程行业相关的技术及材料更新迅速，而教材内容往往滞后于现有水平，导致学生所学的知识与现有的工程技术可能出现脱节，进而无法对工程产生直观的认识。例如，在土木工程制图课程教学中，传统的课堂只能根据二维图形结合文字与多媒体的方式进行教学，对空间想象力要求较高，影响了学生对课程的学习兴趣及求知欲，导致学生对知识的掌握大打折扣。
(二)实习多为“走马观花”，缺乏系统全面学习
土木工程是一门实践性、专业性都较强的综合性学科，不仅要求学生掌握扎实的理论知识，还要求其具备现场施工工程设计、管理能力。近年来，各院校发展迅速，学生人数较以往明显增加，而开展实习的教学地点及教学内容的选择都难以满足要求，此外，分配到实习中的教师数量有限，教学深度难以达到要求，影响了实习效果。由于工地实习往往时间紧迫，且工地施工进度往往与教学内容不同，学生只能对工程的某一个建设过程进行片面了解，无法对工程建设的全过程进行系统学习，所学内容过于抽象，导致实践教学无法落到实处，最终沦为“走马观花”，难以实现理论联系实际[1]。
此外，实践的考核方式也比较单一，一般是学生实习结束后提交实习报告，导师评价成绩。这种考核方式既不全面，也不客观，因为部分学生可能会“偷奸耍滑”，直接拿其他学生的现场实习照片甚至复制他们实习报告中的文字，或者做一些换汤不换药的修改以蒙混过关。有的学生甚至一次现场都没有去过，通过抄袭其他学生的实习报告、网上摘抄相关案例就能提交一份能通过教师测评的实习报告，导致实习无法达到预期的目标。另外，学生很可能会对学校安排的实习产生错误的理解，认为学校不重视实习，教师口中严谨踏实的工程作风只是口头说说而已。这种认识不仅会影响到学校学风，甚至会影响学生以后进入社会后的工作态度，进而使人才培养的质量很难得到保证。
(三)设计类课程题目老套，传统设计工具依赖性强
在土木工程类的相关课程设计中，课程设计题目虽来源于实际项目，但相关人员均对其进行了简化，导致题目与实际情况相脱节，且原始数据陈旧、沿用多年，没有体现最新的技术与理论，再加上课程设计中对传统设计工具的依赖性强，以至于学生创新思维无法得到体现，积极性和主动性不足，最终课程设计效果往往不够理想。
(四)学习方式非常封闭，不同专业的学生无交集
在传统的土木工程专业课堂教学中，师生之间的交流很少甚至没有，这不利于教师了解学生的知识掌握情况。除此之外，学生之间的交流经常被忽视，这容易导致学生在学习过程中变成孤立的个体，不利于培养合作交流能力，使其表现出“闭门造车”的特性。由于一个小组里面只有同一专业的学生，其他专业的学生交集甚少，故遇到问题时，学生只能向教师请教，很少与其他学生合作解决问题，思维容易被局限在自己的知识体系里，无法向外延伸。长此以往，学生就会渐渐失去合作的意识和能力，不仅无法顺利地解决问题，甚至还可能会产生自私、骄傲等性格缺陷，这不利于学生健全人格的形成。
(五)注重最终教学结果，忽视教学过程、教学方法
传统的教学思维与方式往往使教师只注重课程教学结果，要求学生考试获得高分就好，忽视了对教学过程、教学内容和方法的把握和改进。具体来说，在教学质量评价标准上，仅将学生的学习成绩视为唯一的评价标准(甚至只限于课程期末结课成绩)，而不关注学生获得成绩的过程；在教育方法上，只强调知识的传授和“灌输”，而忽视了学生学习方法的不同和能力的大小，把每个学生都当作毫无差异的个体，即学生之间的差异性和特殊性经常被忽视。同时，学生学习偏向功利化，大多是为了期末获得好的成绩，而不是为了真正掌握独立学习的能力、解决问题的能力，以及学习的方法，并在此基础上促进能力发展。这会导致学生缺乏内在的学习动力，形成不求多、不求上进的学习态度。
二、BIM技术在土木工程课程教学中应用的新思路
(一)BIM技术在土木工程专业理论课程教学中的应用
为了提高教学质量，高校教师积极参加各种BIM技术实习培训，充分利用BIM技术的三维可视化优势[2]，改变传统的教学方式。例如，在隧道工程课程教学中，教师可将复杂隧道及相应构件制作成三维立体模型，再结合书本及PPT中的二维图形作为参考，以加强学生对图形及工程的理解；在土木工程施工课程教学中，教师利用BIM的漫游及动画功能，将施工工序及工程场景转化为交互式的三维立体模拟视频，使课堂教学不再是生硬的讲解，而是用三维动画形象地展示关键技术问题，能促使学生对书本知识的认识变得更加深刻，既改进了教学手段，又提高了学生的学习积极性与学习效率。
一个施工项目仅依靠一个专业的人才是不可能完成的，这就意味着学生在校期间就得开始培养不同工种、不同专业之间的协作精神。但是依据传统的教学方式，学生之间很难有交流合作的机会，因为不同专业学生之间的交流沟通过程非常烦琐复杂。而在土木工程专业课程教学中使用BIM技术，让不同专业的学生在一个相同的BIM模型内进行学习，如电气、结构、机械、给排水专业等一起学习，可减少重复建设和投资，引导项目精准计算，合理安排工期和材料组织，进而就能使学生与工程实践完美接轨。
(二)BIM技术在土木工程设计实践类课程教学中的应用
受限于目前的教学模式和教学条件，土木工程专业学生对实践类课程知识的掌握不够理想。对于从未亲身到工地现场工作过的学生而言，很难做到对课程中提及的每一个工序和结构都熟练掌握，这就导致学生不能充分地理解和吸收所学的专业知识，并向工程实践进行转化，所以基于BIM对设计实践类课程的授课模式进行改革非常有必要。
BIM技术在指导土木工程专业学生进行实践方面具有与生俱来的优势。首先，学生可在现场参观完实际工程之后，在教师的指导下，运用Revit软件对建筑二维图纸进行翻模，实现二维图纸向三维模型的转化，以提前发现预埋管线和孔洞等设计不合理的地方；其次，对实际施工过程中的材料堆放位置、复杂部位施工工艺、消防人工通道布置等进行仿真模拟，找出合理的施工平面布置及施工组织方案，可减少施工材料的二次搬运，避免施工现场混乱；最后，在三维模型的基础上进行4D施工模拟[3]，即考虑现场施工时间因素的影响，基于4D施工模拟，促使现场流水施工更加科学合理。
在指导课程设计方面，如果采用常规的CAD辅助设计技术进行课程设计，那么得到的就会是二维图纸，这就意味着模型可视化程度较低，设计中的缺陷很难被直观发现。除此之外，采用CAD绘图通常包含平面图、剖面图、详图等，若想修改其中一个图纸中的区域，就需要对其他图纸的相应位置进行修改，后期修图非常复杂。而与CAD辅助设计技术不同，BIM技术的运用可使一切的奇思妙想都有可能实现，如将房屋建筑学与BIM技术结合进行房屋建筑设计，在增加课程趣味性的同时，可以有效防止学生为完成课程作业进行千篇一律的绘图，而缺少实质性的设计元素，其能将土木工程制图与BIM技术结合，辅助三维模型清晰地展示各部分的组成，帮助学生加深对空间内结构构件布置的了解[4]。概言之，学生可以利用BIM技术建立模型，将自己在专业课上所学的知识大胆地运用在设计中，这有利于学生创新思维的发展。
(三)BIM技术在土木工程管理类课程教学中的应用
BIM技术在土木工程管理类课程教学中得到了广泛运用，其最突出的优势体现在控制工程造价课程的教学上，教师可利用BIM中计量与计价模块自动生成人工、材料、机械台班等消耗明细表[5]，让学生在练习利用BIM技术进行计量和计价的同时，更加清楚地理解工程成本的组成部分，进而在了解工程成本的基础上，合理调整施工进度，优化施工方案，减少工程成本。
土木工程管理类课程知识点多且零散，学生学习起来较为困难，同时该课程授课方式较为单一[6]，主要以教师讲授为主，并在教学过程中穿插一些实践案例，旨在提高学生的兴趣与实践能力，但是其作用效果往往不够理想。而BIM技术的发展，使教学方法变得多样化，如项目教学法、情景教学法和案例教学法等，这些教学方法以学生为中心，学生可采用BIM技术进行情景体验和角色扮演，并全程参与项目施工，让自己掌握的专业知识概念变得更加清晰、形象。教学中，教师要提供真实的项目案例，积极调动学生的学习积极性，提高其学习兴趣。即在学生掌握基本理论知识的基础上，教师应结合实际项目，将专业理论知识向工程实践转化。此时，教师从原来的主要位置转为辅助位置。基于此，学生在完成项目的过程中，能学会自己查阅资料，解决实际问题，从而全面提高自身发现、分析、处理问题的能力，进而为毕业后从事生产建设、项目管理、长远发展等各种工作打好基础。
三、BIM技术在土木工程课程教学中应用的策略
BIM技术在工程管理中的应用可以提高生产效率，获得更大的经济效益，故高校要勇于承担起培养BIM人才的责任，为社会输送能够熟练使用BIM的工程人才。具体来说，高校必须通过设置科学合理的BIM课程体系，建立软硬件齐全的BIM实训基地，以及培养一批专业素养极高的BIM授课教师，从而为我国建筑行业的发展做出贡献。
(一)土木工程专业BIM课程设置
科学合理的课程体系是教学质量的基本保障，不同的院系与专业之间有不同的人才培养特色和培养方案，不同的专业课程及其对学生的要求有非常大的差异，因此，将土木工程专业的学生作为教学目标，建立起一套合理、高效且将BIM技术贯穿教学全过程的土木工程专业课程体系非常有必要。BIM包括了庞大而丰富的知识体系，而对于哪些知识或内容应该被纳入BIM课程体系，以及采用何种教学模式给学生授课，教育界和BIM培训业内对此都还没有达成共识，这在很大程度上增加了大学创建BIM课程体系的难度。
同时，高校应建立一套完整的、精确的BIM培训教材。一套完整的BIM培训课程教材应包含图纸、微课、BIM模型、课件及工程案例库等，这些资源按照来源可以分为外部资源和内部资源，其中内部资源由教师根据专业理论知识创建而成，外部资源则是教师在企业实习后从工程实践中获得，进而组织成新的教学资源。但是不管是内部资源还是外部资源，其均应具备动态性，使教师能够及时根据BIM行业发展情况进行更新。
式开设BIM基础课程，因为采用单一授课模式进行教学难度最小，有利于学生初步掌握BIM知识，这一阶段的目的在于让学生初步了解BIM的概念、用途、优势，以及BIM在土木工程领域的重要性、应用现状和未来发展趋势，并了解基础课程中的基础概念；第二阶段采用交互式授课模式，将BIM作为一种辅助性质的手段插入相关专业课的教学[7]，进行专题教学，专业课教师与学生在互动交流中学习，进行建筑信息模型的构建，可有效提高教学效果，这一阶段旨在培养学生相应的识图能力及基本操作能力，加深学生对建筑结构及空间结构的理解；第三阶段采用多课程联合模式，因为BIM课程的学习必须保证知识获取的连续性和完整性，也就是说，BIM课程的学习内容应包括各类不同专业的知识，以避免不同课程之间“各自为政”的现象发生，这一阶段强调培养学生的知识整合能力和实践能力，以实现理论知识到实际应用的转变。
为了提高实习的效果，增强学生对工程施工与BIM关系的理解，教师可将集中日期实习改为分散日期实习，即学生不是在固定的一段时间进行长期实习，而是不间断地进行短期实习，这种改革可以让学生将BIM模型与现场实际施工一一对应起来。当模型搭建到某一工程重要的部位及施工工艺时，教师应立即带领学生深入工地现场进行教学，这一过程可能仅需要一天或半天的时间。如此将上述步骤重复进行，直到实习项目建设的下一个典型关键步骤，这种将实习时间分散到各个重要部分却不增加总实习时间的实习方法效果十分显著。
另外，教师要对课程的评价体系进行改革，全方位监控学生实习进度。具体来说，要改变以往仅将单项实践报告作为实践考核唯一标准的情况，如增加BIM小规模建模操作和模型讲解；严格控制进行一次BIM培训的人数，让参与培训的学生分批次有秩序进行学习，从而都能够现场聆听教学内容并及时得到教师的反馈，同时能方便班主任对现场纪律和学生实习进展进行管控，并根据学生的课堂表现及所建模型的优劣进行综合评价。
(二)土木工程专业BIM实训基地建设
BIM实训基地就是充分利用BIM技术可视化、优化性、模拟性、协调性及可出图性的五大优势，在此基础上构建一个土木工程类综合实验教学平台(这个平台整合了土木工程各门课程的知识)，之后借助计算机技术、虚拟现实技术、仿真技术等信息技术，构建基于BIM技术的数字信息模型，以实现对土木工程施工全过程多个岗位的完整模拟。
对于土木工程专业学生而言，工地实践管理能力尤为重要。为了提高学生的工地实践管理能力，使其在实践中掌握各岗位技能，学校常安排学生到工地进行实习，但是对于学生而言，工地实习往往伴随着施工安全生产问题[8]，以及实习经费不足问题，所以在高校内建设一个设施齐全的BIM实训基地非常有必要。基于此，教师可以用BIM技术模拟施工现场各部分施工工艺及方法，并与工程项目管理相结合，将抽象的教学内容变得具体，再直观地展现给学生，让学生在理解专业知识的同时，掌握BIM技术操作。各学院可根据自身专业特色选择合适的BIM软件建立BIM实训基地，为学生创造在学中做、在做中学的学习环境，这对学生以后就业有非常深远的影响。
BIM技术涉及的范围十分的广泛，包含设计、施工、造价等各个方面，这就导致BIM实训基地的建设和使用需要购买大量的相关专业软件，但是目前我国的BIM软件还处于研发和发展阶段，比较成熟的主要有鲁班和广联达等有限的几种，这几种在很多功能方面都难以满足教学需求，同时国外的BIM软件又普遍售价过高且国人适应程度不高[9]。对此，BIM实训基地的建设可以采用与企业合作共建的路线，即学校和鲁班公司或广联达公司等合作共建BIM实训基地[10]，在获得企业软件的支持之后，学校与开发商应共同开展理论技术讨论并进行BIM软件深层次研究和开发，如此既能满足教学需要，又能为企业节约开发成本。
BIM实训基地建成之后，为保证实训基地的安全与秩序，学生要通过在线预约系统进入实训室学习和练习，教师则通过移动终端回答学生的问题。这样，学生可以随时学习BIM技术知识并及时得到问题的反馈。除此之外，为了让学生尽快熟悉BIM技术，并将其用于分析工程实际问题，实训室还建立了完整的培训管理体系，系统地保证了实训室的正常运转。最后学校每年年底还要组织学生讨论和学生评教，以便及时了解并解决学生在BIM实训过程中遇到的问题，监督实训室的运行管理。
(三)专业教师BIM技术与教学能力培训
BIM技术的推广与运用需要一批精通BIM技术的教师，但是目前很多高校教师都还没来得及接受有关此方面的系统培训，导致BIM行业人才匮乏，师资严重不足，严重影响了高校土木工程专业BIM技术教学的开展。
要想培训出一批BIM技术操作能力突出的专业教师，首先，高校应改变教师对BIM的认知。将BIM技术纳入课程教学内容无疑会增加教师授课的难度及工作量，因此部分教师可能会产生排斥情绪。对此，高校应积极举办专家讲座和BIM学术会议，通过循序渐进的方式转变这些教师对于BIM技术的态度。其次，高校领导应该充分认识到BIM技术的发展潜力，在BIM培训和教学方面提供充分的资金和政策支持[11]，并鼓励教师积极参加国家、省市及企业举办的BIM相关的竞赛，或者参加相关BIM证书考试等，借此拓宽教师的学习手段，加强教师的技能培训，为开设BIM相关教学课程打好坚实的基础。最后，针对师资力量不足的问题，一方面，高校应鼓励教师多参加与BIM相关的建设工程研究项目，或者在主持的科研项目中开拓BIM研究课题，从而掌握更丰富的实践经验及最新的工程应用资料，更好地将BIM技术与实际工程融合且运用到教学中，如此能让学生在学习的同时，及时了解到最新的BIM应用情况；另一方面，学校要加强人才引进，调整人才的引进制度，拓宽人才的招聘渠道，如可以直接从BIM技术相关企业内直接选聘一些高水平的BIM人才到高校进行挂职，以缓解学校师资力量不足的问题，同时还可以开设教师培训班，解决教师在BIM技术学习过程中遇到的问题。
高校教师的培训离不开管理层的支持，但是目前有的高校管理者对教师的教学质量缺乏足够的重视，对教师教学投入和实践教学体系建设缺乏有效的管理机制，且教学评价体系和奖惩机制也有待完善。因此，建立有效的高校教学管理机制十分重要。除此之外，由于BIM本身的特点，教师在对建筑信息模型输出信息进行处理和分析时，不仅要结合专业特点和课程特点，还要对建筑信息模型下的数据进行有效整合，如此才能保证输出信息有实用价值，这就要求BIM课程的实践教学不应该是个人或少数人的行为，而是需要一个专业的教师团队相互协作完成，而这项任务的完成需要投入大量的人力和财力，这就决定了BIM课程的推广必须依托于高校稳定、长效的教学管理机制。
四、结语
BIM技术不仅在实际建筑施工领域具有巨大的应用价值，在高校土木工程专业人才培养中也有广阔的应用空间。具体来说，教师充分利用BIM技术的优势辅助土木工程教学，不仅可以帮助学生理解专业理论知识，还可以提高实践教学效果，促进学生创新意识的培养和职业核心竞争力的塑造，故土木工程专业利用BIM技术进行教学改革已成为必然趋势。
参考文献：
[1]丁点点,樊猛.基于BIM技术的土木工程专业实践教学改革研究[J].教育教学论坛,2020(29):192-193.
[2]郭娇,卢雪松.土木工程BIM实训室的建设与实践教学实施:以黄冈师范学院为例[J].科教文汇(下旬刊),2021(8):79-81.
[3]邓开豪,苏雪梅,胡琐莉.基于产教融合的BIM综合实训探索与实践[J].实验技术与管理,2021,38(7):234-237.
[4]齐东春,雷进生,陈兴华.基于BIM的土木工程课程体系及教学方法改革[J].土木建筑工程信息技术,2021,13(5):115-118.
[5]凌茹,周海超.土建类专业开设BIM课程的研究[J].安徽建筑,2021,28(10):144-145.
[6]张磊.基于BIM技术的工程项目管理课程改革研究[J].山西青年,2021(17):93-94.
[7]韩灵杰.新工科背景下工程造价BIM技术应用型人才培养路径研究[J].郑州铁路职业技术学院学报,2021,33(3):76-79.
[8]白泉,边晶梅,于贺,等.土木工程专业BIM教学改革研究与实践[J].土木建筑工程信息技术,2017,9(5):90-93.
[9]邓友生,刘娟,张晋,等.BIM土木工程虚拟实验室建设探索[J].实验室科学,2017,20(1):178-181.
[10]杜聪.BIM技术在高校土建类专业教学中的应用[J].教育现代化,2018,5(43):145-146.
[11]何薏萍,涂婉玲,吴清华.BIM技术在高校土建类专业教学中的应用研究[J].现代物业(中旬刊),2019(4):265.
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