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摘要:文章以北方工业大学土木工程类专业为例,首先对房屋建筑学课程进行了概述,然后分析了房屋建筑 学课程教学现状,最后阐述了应用型人才培养背景下房屋建筑学课程教学改革实践。
面对产业升级步伐的加快,人才供给与需求关系 发生了深刻变化,且随着国家创新驱动发展战略的实 施,高等教育结构性矛盾日益突出,尤其是高等教育 尚未完整构建满足社会发展急需的应用型人才培养 机制[1] 。2021 年,习近平总书记在福州考察时指出: “社会需要的人才是金字塔形的 。高校不仅要培养研 究型人才,也要树立应用型办学理念,培养青年一代 适应社会需要的技能。”[2]这为我国应用型高等教育的 发展指明了方向。
目前,我国社会经济已经进入新的常态化发展阶 段,其中土木工程行业的竞争日趋激烈,对专业人才 创新创造能力和工程应用能力的要求进一步提高,但 传统高等教育模式培养出的土木工程类专业人才还 未充分适应行业结构的调整,毕业时面临巨大的就业 压力[3]。也就是说, 目前的土木工程类专业人才培养模 式已经无法适应经济结构调整和产业升级的要求[4]。
北方工业大学(以下简称“我校”)作为高水平应 用型工科大学,在土木工程类专业人才培养中,积极探 寻课程教学改革,重视学生综合能力和全面素质的提 升 。而 BIM 等新技术在建筑领域应用范围的扩展,为 土木工程类专业的转型提供了有力的技术手段[5] 。因 此, 我校土木工程类专业以 BIM 技术等为切入点,针 对房屋建筑学等课程建立新的教学体系,并通过引入 团队学习方法及 Bloom 教育学习评价法,以改革课程 教学,最终培养更符合社会需求的高竞争力应用型人 才。基于此,本文拟以我校土木工程类专业为例,通过 分析房屋建筑学课程教学现状,对应用型人才培养背 景下房屋建筑学课程教学改革实践进行论述。
一、房屋建筑学课程概述
房屋建筑学课程是土木工程类专业的基础课,且 是后续专业课程的先导课 。因为学生只有在学习该课 程的基础上,才能对其他课程有更深入的理解,所以 该课程能够起到承上启下的作用,综合性也较强。
房屋建筑学课程包括建筑设计和建筑构造两部 分,要求学生掌握基础、墙体、楼地层、屋面、门窗、楼 电梯等建筑组成部分的构造原理和设计 、施工方法, 并初步了解建筑设计的基本方法,能够熟练绘制建筑 设计施工图,且能够通过绘图和识图掌握建筑图的识 读方法 。虽然该课程的理论知识学习难度较小,但可 为学生学习土木工程类后续专业课程奠定基础 。 因 此,如果能够有效开展房屋建筑学课程教学,将能够 提高学生对土木工程类专业的认可程度,激发学生对 后续专业课程的学习动力和兴趣[6]。
二、房屋建筑学课程教学现状
(一)课程教学方法单一
在房屋建筑学课程传统教学中,教师多采取 PPT 演示结合二维或三维模型展示的方式讲解建筑设计 和房屋构造,方法较为单一,导致学生参与课程教学 的程度较低 。在课堂教学过程中,学生很难依靠自身 的空间想象能力,将二维或三维模型与工程实体相联 系 。在课程设计实践环节,学生也无法将绘制的建筑 平面图、立体图、剖面图与建筑实体关联起来,一旦设 计图局部发生变化, 其他图纸的修改往往无从下手, 这会让学生对课程失去兴趣。
(二)学生参与课程实践的主观能动性低
由于无法真正掌握建筑设计方法,并将设计图纸与房屋构造相联系,因此,在房屋建筑学课程实践环 节,学生往往照抄已有图纸,缺乏自主思考,导致课程 实践的实施效果大打折扣 。此外,对于课程所学内容 学生在后面的毕业设计和工作中也难以应用,进而无 法满足社会需求。
(三)学生空间抽象思维能力薄弱
虽然土木工程类专业学生在大学第一学期就开 始学习画法几何学课程,但由于课时较少,学生对空 间几何形体缺乏直观认识,因此在房屋建筑学课程学 习中,对于房屋建筑中的细部节点,仅凭二维图纸难 以还原为三维空间具体构造形式,只能采取死记硬背 的方式学习。
据上所述,房屋建筑学课程在土木工程类专业学 生的培养过程中起到了承上启下的重要作用, 但由 于课程信息量大、知识点零散,传统教学方法下,学 生学习效果一般 。因此,我校土木工程类专业基于应用型人才培养方案,对房屋建筑学课程教学进行了 改革。
三、应用型人才培养背景下房屋建筑学课程教学 改革实践
(一)课程教学改革措施
为了让学生积极参与课程教学和实践,我校土木 工程类专业在房屋建筑学课程教学方法和手段方面 进行了改革。
1.将团队学习引入课堂 。我校土木工程类专业将 迈克尔森等提出的团队学习方法(Team-Based Learn- ing,TBL) [7] 应用于房屋建筑学课程教学过程,该方法 把学生分成小组,在课程教学过程中,引导学生应用 学习过的 BIM 技术等知识,采用小组合作形式,以完 成项目为目标,辅以恰当的课堂教学方法和课后任务 布置,从而实现学生动手能力和学习效果的提高,如 图 1 所示。
我校土木工程类专业房屋建筑学课程被安排在 大学二年级上学期,此时学生对于房屋的认识还停留 在日常直观认识阶段 。如果教师完全按照课本教学, 学生的学习质量会难以保证 。因此,教师可将房屋建 筑学课程实践环节融入日常课程教学过程。在学期开 始时,教师可将每 5 名学生划分成一个团队,并为每 个团队提供不同的建筑二维图纸,团队成员要有明确 的任务分配 。在平时课程中,团队成员要跟随课程进 度完成建筑各部分的三维图形建模。在学期末的课程实践答辩环节, 每个团队成员都要针对模型进行演 示,如从二维图纸到 BIM 技术的初始建模、细部构造、 工程量计算或虚拟渲染,这些单独的任务通常相互依 赖, 团队成员必须密切合作以实现最终的模型交付。 通过团队合作的方式, 锻炼了学生的沟通交流能力, 也让学生真实参与了工程的设计过程,进而实现了应 用型人才的培养。
2.建立学习认知评价体系 。将我校土木工程类专 业房屋建筑学课程教学目标按照 Bloom 教育学习评价法[8],从低阶到高阶分为知道、理解、应用、分析、综 合和评价 6 个层次[9],且每个层次都有具体的含义和 特定的目标 。基于团队学习对房屋建筑学的建筑设 计、结构设计和构造设计 3 个模块进行学习目标等级分析,细化各模块的学习目标,以便对学生学习成果 进行评估,如表 1 所示,使学生完成房屋建筑学课程 学习后的技能水平能达到 Bloom 教育学习评价法中 的分类目标[10],如图 2 所示。
3.使传统教学模式与BIM 技术演示相结合 。为了 帮助学生更好地理解房屋建筑中的三维细部模型,在 保留传统画法几何学课程的基础上,我校在土木工程 类专业学生入校后的第二学期专门开设 BIM 技术工 程基础课程,为学生学习后续课程奠定基础。
在第三学期的房屋建筑学课程教学中借助 BIM 技术,把建筑案例的3D 信息模型随时展示给学生。为 此,课程专门被安排在土木工程学院具有 180 台计算 机的 BIM 技术实训教室,该教室的计算机中安装有 Re- vit、SketUp 等建筑设计专业软件,房屋建筑学日常授课 和实践教学均在该实训室完成 。如图 3 所示,在日常 教学中,教师对房屋局部构造作法进行讲解时可随时 调取建筑构造模型,从多个角度向学生展示建筑部位 的构造作法,借助实体模型讲解各部分结构构件在建 筑中的位置和作用,可帮助学生更为直观地理解建筑设计的基本原理和基本方法,实现教学质量的提升。
4.创新课程考核方式 。随着我校土木工程类专业 房屋建筑学课程教学改革的实施,在考核方式中不但 有结果性考核,而且提高了过程性考核在最终成绩中所 占的比重。相较于传统的过程性考核,改革后课程的过 程性考核不是简单地考查学生出勤情况和课堂纪律 等,而是对课堂参与度、课程项目任务达成度及效果也 进行评价, 包括 PPT 汇报展示情况、Revit 模型达成度 等,如图 4 所示。由于 Revit 模型制作是团队共同完成, 因此增加过程性考核的比重能够提高学生在团队中的 参与度,增强学生的动手实操能力,发挥团队的协作和 带动作用 。同时,在结果性考核中,增加了建筑构造细 部等应用型试题的比重,适度缩减了纯理论内容的考 核,有意识地引导学生注重工程应用,提高学生分析和解决问题的能力,即注重应用型人才的培养。
5.使“产学研用”紧密结合 。我校土木工程学院成 立了新型建筑工业化集成建造工程技术研究中心,在 新型建筑工业化、结构和构造建造适用技术、信息化 和智能化管理优化技术、评估和检测技术等方面开展 研究,同时研究中心通过定期与中国建筑发展有限公 司、三一集团有限公司等国内大型建筑企业开展合作 交流,举办学术研讨会,为土木工程类专业房屋建筑 学课程教学提供了丰富的实际建筑项目案例,进而使 “产学研用”紧密结合。
(二)课程教学改革效果
通过将房屋建筑学课程教学改革措施应用于课 堂教学和设计实践过程,获得了土木工程类专业学生 的积极反馈 。通过将实际工程引入教学环节,学生识 图能力得到提高,学生参与课堂教学的积极性得到提 升。如图5 所示,学期末对学生的调研表明,18.20%的 学生认为通过引入 BIM 技术有助于理解楼梯的构造 措施,15.20%的学生认为 BIM 技术对于建筑变形缝的 认识更有帮助。
依托房屋建筑学课程教学改革,我校土木工程类 专业学生对建筑房屋的设计和构造等有了更为深入 的理解,对后续高层建筑层结构、钢筋混凝土结构设 计原理等课程的内在联系、作用和意义有了充分的认识,有助于加深对后续课程内容的理解和掌握 。同时, 将大学期间的相关专业课程和实践串联为一体,有助 于学生在最后的毕业设计中积极完成工程设计任务, 避免出现抄袭雷同等问题。
概言之,学生在房屋建筑学课程学习过程中应用 BIM 技术解决和处理工程实际问题的能力得到了锻炼 和提高,基于此,我校土木工程类专业学生在全国高等 院校 BIM 应用技能大赛和全国大学生结构设计信息技 术大赛中多次获奖,验证了应用型人才培养的效果。
四、结语
在应用型人才培养教育背景下,我校通过实施房 屋建筑学课程教学改革,将团队学习方法和 Bloom 教 育学习评价法相结合,将 BIM 技术引入课堂,充分调 动了学生的课堂学习积极性 。相比传统教学方法,引 入 BIM 技术与实际工程相结合并采用翻转课堂的模 式更有助于调动学生的学习热情,提高学生参与课程 实践教学的积极性和知识应用能力,使我校土木工程 类专业学生对所学专业有了更深刻的认识,为学生后 期进行毕业设计和未来参加工作打下坚实的基础,也 为土木工程类专业人才的培养指明了方向。
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