基于BIM技術(shù)的高職力學(xué)課程教學(xué)改革與探索＊

張艷艷，張永霞

基于BIM技術(shù)的高職力學(xué)課程教學(xué)改革與探索＊

張艷艷，張永霞

（河南交通職業(yè)技術(shù)學(xué)院，河南 鄭州 450000）

高職學(xué)生基礎(chǔ)薄弱、缺乏學(xué)習(xí)力學(xué)的興趣、認(rèn)識(shí)不到力學(xué)對(duì)專業(yè)的重要性。根據(jù)多年力學(xué)教學(xué)經(jīng)驗(yàn)，針對(duì)當(dāng)前高職力學(xué)課程的教學(xué)現(xiàn)狀，提出了基于BIM技術(shù)推動(dòng)高職力學(xué)課程的教學(xué)改革方法。在河南交通職業(yè)技術(shù)學(xué)院2018級(jí)、2019級(jí)學(xué)生力學(xué)的教學(xué)中融入BIM理論，引導(dǎo)學(xué)生自主學(xué)習(xí)BIM軟件，將BIM理論更好服務(wù)于力學(xué)課程的學(xué)習(xí)，學(xué)生成績(jī)明顯提高，極大增加了高職學(xué)生學(xué)習(xí)力學(xué)的興趣，教學(xué)效果良好。同時(shí)提高了高職力學(xué)課程教學(xué)質(zhì)量，提高了高職學(xué)生的就業(yè)競(jìng)爭(zhēng)力。

BIM技術(shù)；高職；力學(xué)；教學(xué)改革

1 引言

力學(xué)是最早開(kāi)始的一門學(xué)科，它為任何一門力學(xué)方面的技術(shù)設(shè)計(jì)提供理論基礎(chǔ)；不論自然科學(xué)和技術(shù)的哪一方面，其研究對(duì)象都是不同物體間的相互作用及其運(yùn)動(dòng)規(guī)律；近代科學(xué)和技術(shù)的發(fā)展是從經(jīng)典力學(xué)建立開(kāi)始的；力學(xué)是工科專業(yè)學(xué)生的一門重要的專業(yè)基礎(chǔ)課，隨著力學(xué)的發(fā)展，它和其他學(xué)科的融合日益凸顯，形成了許多交叉學(xué)科[1]，不斷豐富力學(xué)的研究?jī)?nèi)容和方法。力學(xué)在高職工科專業(yè)課程體系中起著承上啟下的作用，它能夠培養(yǎng)學(xué)生的動(dòng)手能力以及解決實(shí)際問(wèn)題的能力。然而，高職學(xué)生基礎(chǔ)薄弱、缺乏學(xué)習(xí)力學(xué)的興趣、缺乏力學(xué)對(duì)專業(yè)重要性的認(rèn)識(shí)。現(xiàn)有的教學(xué)模式、教學(xué)方法嚴(yán)重制約著學(xué)生能力的培養(yǎng)，沒(méi)有激發(fā)出學(xué)生學(xué)習(xí)的熱情。為此，必須進(jìn)行高職力學(xué)教學(xué)改革，提高教學(xué)質(zhì)量。融合BIM技術(shù)，通過(guò)智慧課堂的信息化教學(xué)等方式，提高學(xué)生的動(dòng)手能力和創(chuàng)新意識(shí)。

2 高職力學(xué)課程存在的主要問(wèn)題

2.1 學(xué)生學(xué)習(xí)興趣問(wèn)題

高職學(xué)生本身基礎(chǔ)不太好，成績(jī)較差，學(xué)習(xí)沒(méi)有自信心，缺乏學(xué)習(xí)自主性，相對(duì)來(lái)說(shuō)比較難理解力學(xué)課程。力學(xué)內(nèi)容比較抽象，“學(xué)習(xí)無(wú)用論”的錯(cuò)誤思想使學(xué)生認(rèn)識(shí)不到力學(xué)知識(shí)的重要性。不重視力學(xué)學(xué)習(xí)[2]，學(xué)生認(rèn)為畢業(yè)后就是干工程，進(jìn)施工班組，用不到力學(xué)知識(shí)，缺乏學(xué)習(xí)的動(dòng)力。本文中的數(shù)據(jù)是對(duì)河南交通職業(yè)技術(shù)學(xué)院2018級(jí)和2019級(jí)16個(gè)班的道橋?qū)I(yè)學(xué)生采用無(wú)記名方式進(jìn)行問(wèn)卷調(diào)查得到的，內(nèi)容包括力學(xué)學(xué)習(xí)興趣、力學(xué)學(xué)習(xí)效果、力學(xué)教學(xué)方法、力學(xué)對(duì)專業(yè)課的作用、力學(xué)考核形式等方面，總計(jì)803份問(wèn)卷，學(xué)生學(xué)習(xí)力學(xué)的情況反饋如表1所示。

表1 學(xué)生學(xué)習(xí)力學(xué)的熱情

年級(jí)2018級(jí)2019級(jí) 非常喜歡，大部分內(nèi)容能聽(tīng)懂8%3% 喜歡，能聽(tīng)懂一部分36.4%25% 不喜歡，基本聽(tīng)不懂55.6%72%

調(diào)查問(wèn)卷顯示，大二學(xué)生更能清楚認(rèn)識(shí)力學(xué)知識(shí)的重要性，深刻理解學(xué)習(xí)力學(xué)內(nèi)容對(duì)后續(xù)專業(yè)課的幫助，更有學(xué)習(xí)力學(xué)的熱情；大一學(xué)生學(xué)習(xí)有很大的被動(dòng)性，認(rèn)為力學(xué)很難，對(duì)專業(yè)知識(shí)的幫助不大。

2.2 教學(xué)方法問(wèn)題

傳統(tǒng)的力學(xué)教學(xué)方法是以教師為主體，學(xué)生被動(dòng)接受為主，學(xué)生學(xué)習(xí)的主動(dòng)性被忽視，線下教學(xué)時(shí)需要教師的監(jiān)督和指導(dǎo)，線上教學(xué)時(shí)通過(guò)放映錄制的視頻來(lái)學(xué)習(xí)。雖然隨著信息技術(shù)的發(fā)展，各種微課、小視頻隨之興起，學(xué)生被動(dòng)接受知識(shí)的地位仍然需要扭轉(zhuǎn)。

2.3 動(dòng)手實(shí)踐問(wèn)題

高職學(xué)生基礎(chǔ)知識(shí)薄弱，抽象思維能力也比較欠缺，只有學(xué)生動(dòng)手實(shí)踐才能切實(shí)加深對(duì)知識(shí)點(diǎn)的認(rèn)識(shí)理解，也可以增加學(xué)生學(xué)習(xí)力學(xué)的興趣。當(dāng)今高職院校的力學(xué)課程中學(xué)生的實(shí)驗(yàn)課程要么取消，要么流于形式，不能真正讓學(xué)生通過(guò)實(shí)驗(yàn)提高自己的力學(xué)能力。

2.4 考核形式問(wèn)題

高職院校力學(xué)考核形式主要是平時(shí)成績(jī)加期末成績(jī)。這種考核形式關(guān)注的是考核本身，并不能真正關(guān)注到學(xué)生是否真正掌握了力學(xué)知識(shí)，沒(méi)有把過(guò)程做好，做到位，沒(méi)有一個(gè)好的反映學(xué)生平時(shí)學(xué)習(xí)效果的體系，忽視了學(xué)生對(duì)知識(shí)的掌握水平和創(chuàng)新水平。

3 力學(xué)教學(xué)改革

近年來(lái)，國(guó)家高度重視信息技術(shù)對(duì)教育發(fā)展的革命性影響[3]，把教育信息化納入國(guó)家信息化發(fā)展整體戰(zhàn)略，信息技術(shù)在教育領(lǐng)域的廣泛應(yīng)用以前所未有的速度席卷而來(lái)。BIM技術(shù)在國(guó)內(nèi)工程項(xiàng)目中得到了廣泛應(yīng)用，它也對(duì)力學(xué)課程的教學(xué)有非常大的幫助。一方面它具有可視化的特點(diǎn)，高職學(xué)生在力學(xué)課程的學(xué)習(xí)中可以更形象認(rèn)識(shí)各種桿件，桿件產(chǎn)生的變形更立體地展示在學(xué)生們的面前，減小了學(xué)習(xí)難度，增加了學(xué)生的學(xué)習(xí)積極性；另一方面，BIM技術(shù)的虛擬仿真性對(duì)力學(xué)的教學(xué)起到推動(dòng)性作用，能夠模擬出真實(shí)的試驗(yàn)過(guò)程，有利于理解和掌握復(fù)雜結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)原理，通過(guò)基于BIM技術(shù)的虛擬模擬，有利于激發(fā)學(xué)生的創(chuàng)新思維，有利于學(xué)生創(chuàng)新實(shí)踐活動(dòng)的開(kāi)展。

3.1 轉(zhuǎn)變教學(xué)理念

對(duì)高職學(xué)生來(lái)說(shuō)，掌握BIM技術(shù)，可以增強(qiáng)就業(yè)競(jìng)爭(zhēng)力，同時(shí)在工作中可以充分發(fā)揮專業(yè)優(yōu)勢(shì)，為后續(xù)進(jìn)一步提升工作效率，增強(qiáng)業(yè)務(wù)能力打下基礎(chǔ)，因此，在高職力學(xué)教學(xué)中利用BIM技術(shù)的可視化優(yōu)點(diǎn)，在課程的教學(xué)中引入這種BIM理念可以大大改觀力學(xué)的教學(xué)現(xiàn)狀。

轉(zhuǎn)變教學(xué)理念、提高學(xué)生學(xué)習(xí)參與度是當(dāng)今高職院校力學(xué)課程改革的核心[4]。基于BIM技術(shù)如何構(gòu)建高效的力學(xué)課堂呢？以高職力學(xué)課程中的力矩為例，新的課堂教學(xué)模式如圖1所示。

圖1 新的課堂教學(xué)模式

3.2 優(yōu)化教學(xué)內(nèi)容體系

作為目前的新型技術(shù)，BIM已在建筑項(xiàng)目運(yùn)用多年，它已經(jīng)成為建筑業(yè)的主導(dǎo)力量，這項(xiàng)技術(shù)有巨大的潛力，對(duì)高職學(xué)生的就業(yè)有非常大的幫助，另外可以利用BIM技術(shù)進(jìn)行力學(xué)案例教學(xué)，結(jié)合試驗(yàn)儀器增強(qiáng)學(xué)生的力學(xué)動(dòng)手實(shí)踐 能力。

高職院校應(yīng)根據(jù)時(shí)代要求建立以專業(yè)技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)和職業(yè)素質(zhì)為基礎(chǔ)的課程體系，在教學(xué)內(nèi)容選擇方面，既要體現(xiàn)人才培養(yǎng)目標(biāo)和課程目標(biāo)要求[5]，又要有利于培養(yǎng)學(xué)生運(yùn)用所學(xué)知識(shí)、技術(shù)分析問(wèn)題和解決問(wèn)題的能力。力學(xué)課程中恰當(dāng)融入BIM技術(shù)，只依靠理論遠(yuǎn)遠(yuǎn)不夠。高職院校必須合理優(yōu)化專業(yè)課時(shí)分配，協(xié)調(diào)好理論和實(shí)踐關(guān)系。還應(yīng)該專門增設(shè)相關(guān)的BIM技術(shù)概論等課程，使學(xué)生對(duì)于BIM技術(shù)有一個(gè)更加全面的認(rèn)識(shí)，吸引學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣。高職院校利用BIM技術(shù)優(yōu)化力學(xué)內(nèi)容體系如圖2所示。

圖2 優(yōu)化高職力學(xué)內(nèi)容體系的途徑

3.3 改革教學(xué)方法

BIM技術(shù)強(qiáng)調(diào)對(duì)建筑全生命周期各階段數(shù)據(jù)的收集、整合、分析以及應(yīng)用。目前國(guó)內(nèi)對(duì)于BIM應(yīng)用主要是停留在BIM軟件操作上。通過(guò)現(xiàn)場(chǎng)圖片加深對(duì)項(xiàng)目的認(rèn)識(shí)。

高職院校的力學(xué)課堂教學(xué)偏重于理論，學(xué)生對(duì)于項(xiàng)目現(xiàn)場(chǎng)的實(shí)際情況認(rèn)識(shí)不夠深入，很難將理論與工程實(shí)際進(jìn)行融合，也增大了學(xué)生對(duì)BIM應(yīng)用的難度。基于創(chuàng)新能力培養(yǎng)的新型教學(xué)方法是通過(guò)帶領(lǐng)學(xué)生到項(xiàng)目現(xiàn)場(chǎng)參觀正在施工中的工地，將案列模型與計(jì)算簡(jiǎn)圖進(jìn)行對(duì)比分析，可以很好地加深學(xué)生對(duì)實(shí)際圖形的理解，進(jìn)一步降低學(xué)生運(yùn)用所學(xué)知識(shí)進(jìn)行BIM應(yīng)用的難度。另一方面教師將重難點(diǎn)的圖形通過(guò)BIM模型展示給學(xué)生，反復(fù)演示易錯(cuò)點(diǎn)，BIM模型展示能夠給人臨近感，給人一種置身現(xiàn)場(chǎng)的感覺(jué)，使學(xué)生如臨其境，更易于理解力學(xué)模型，能夠激起學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣。

通過(guò)BIM技術(shù)加深學(xué)生對(duì)力學(xué)知識(shí)的理解。BIM技術(shù)可以用其三維虛擬仿真的特性幫助學(xué)生加深對(duì)力學(xué)模型以及實(shí)際工程問(wèn)題的理解，學(xué)生運(yùn)用BIM技術(shù)的虛擬仿真手段更加形象地理解復(fù)雜結(jié)構(gòu)的受力分析和計(jì)算過(guò)程，增加課堂的趣味性，提高課堂教學(xué)效果。對(duì)于一個(gè)高職學(xué)生來(lái)講，要想全部掌握所有軟件是不現(xiàn)實(shí)的。每個(gè)學(xué)生根據(jù)自身情況，選擇自己感興趣的內(nèi)容，直觀了解力學(xué)中的桿系結(jié)構(gòu)，在BIM實(shí)訓(xùn)室就能達(dá)到現(xiàn)場(chǎng)教學(xué)的目的[6]，這樣既能調(diào)動(dòng)學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣又能使整個(gè)團(tuán)隊(duì)的項(xiàng)目運(yùn)作變?yōu)榭赡埽罱K還能磨煉學(xué)生的團(tuán)隊(duì)協(xié)作精神。

分組進(jìn)行學(xué)習(xí)與合作討論。項(xiàng)目小組成員每個(gè)人根據(jù)各自特長(zhǎng)，結(jié)合教師給定的整體進(jìn)度計(jì)劃，制定出適合自己的學(xué)習(xí)計(jì)劃與項(xiàng)目BIM運(yùn)用的進(jìn)度計(jì)劃。每個(gè)學(xué)生根據(jù)自己對(duì)內(nèi)容的理解展開(kāi)交流，形成小組學(xué)習(xí)成果，通過(guò)小組成果匯報(bào)掌握學(xué)生對(duì)力學(xué)知識(shí)的掌握程度，交流難點(diǎn)問(wèn)題是最有價(jià)值的問(wèn)題。

對(duì)學(xué)習(xí)中的難點(diǎn)適時(shí)給予指導(dǎo)。運(yùn)用智慧教室，在教學(xué)過(guò)程中多引入圖片、動(dòng)畫(huà)、視頻等手段，在與學(xué)生的交流過(guò)程中，教師要了解學(xué)生薄弱之處，并針對(duì)不同的學(xué)生采取不同的方法，幫助其解決所遇到的問(wèn)題，真正做到因材施教，只有這樣才能讓學(xué)生得到最大的成長(zhǎng)。

通過(guò)對(duì)河南交通職業(yè)技術(shù)學(xué)院2018級(jí)和2019級(jí)的道橋?qū)I(yè)學(xué)生進(jìn)行的基于BIM技術(shù)的教學(xué)改革與創(chuàng)新，取得了比較好的效果。學(xué)生反饋的2019—2020年力學(xué)學(xué)習(xí)效果如圖3所示。

圖3 2019—2020年力學(xué)學(xué)習(xí)效果

4 結(jié)語(yǔ)

基于BIM技術(shù)的高職力學(xué)課程改革，要打破傳統(tǒng)的教學(xué)模式、合理編排教學(xué)內(nèi)容、配備更好的教學(xué)資源、因材施教、應(yīng)需施教，激發(fā)學(xué)生學(xué)習(xí)的自主性和積極性，提高解決實(shí)際問(wèn)題能力，加強(qiáng)學(xué)生技能訓(xùn)練和創(chuàng)新能力，切實(shí)提高課程的教學(xué)質(zhì)量。教師必須明確教學(xué)改革的目標(biāo)，結(jié)合高職院校目前的發(fā)展形式進(jìn)行定位，制定合理的力學(xué)教學(xué)改革措施和創(chuàng)新策略。注重于與新時(shí)期的教學(xué)基本原則相結(jié)合，尊重學(xué)生的主體地位，讓教學(xué)改革工作更加專業(yè)化和個(gè)性化，從而滿足學(xué)生的發(fā)展需求。而要想將BIM技術(shù)融入到力學(xué)課程中，院校還需要通過(guò)合理調(diào)整理論和實(shí)踐課程的課時(shí)，并對(duì)教學(xué)考評(píng)體系進(jìn)行優(yōu)化和完善。

［1］朱紅光，易成，王鵲，等.BIM技術(shù)在土建專業(yè)教學(xué)中的應(yīng)用現(xiàn)狀及建議［J］.教育教學(xué)論壇，2015，11（44）：184-185.

［2］盧士華.關(guān)于在高職建筑工程技術(shù)專業(yè)課程體系中設(shè)置BIM課程的思考［J］.牡丹江教育學(xué)院學(xué)報(bào)，2012（5）：146-147.

［3］武斌，張頌娟，溫俊生.基于BIM技術(shù)的高職建筑力學(xué)課程教學(xué)改革研究［J］.遼寧省交通高等專科學(xué)校學(xué)報(bào)，2018，12（6）：72-76.

［4］邱蘭.BIM背景下高職院校土建專業(yè)教學(xué)改革探討［J］.湖北水利水電職業(yè)技術(shù)學(xué)院學(xué)報(bào)，2016，12（4）：35-37.

［5］張雪，陳三波.將BIM技術(shù)融入工程管理專業(yè)課程的思考［J］.河南科技，2013（17）：269-270.

［6］石堅(jiān)韌，雷雅聽(tīng).基于大型設(shè)計(jì)競(jìng)賽機(jī)制及城市設(shè)計(jì)項(xiàng)目實(shí)踐的BIM教學(xué)工作坊建設(shè)［J］.高等建筑教育，2015，24（4）：151-155.

G712

A

10.15913/j.cnki.kjycx.2021.01.025

2095－6835（2021）01－0070－03

2019年河南交通職業(yè)技術(shù)學(xué)院青年骨干教師培養(yǎng)計(jì)劃課題“基于智慧課堂環(huán)境下教學(xué)模式創(chuàng)新研究”

張艷艷（1981—），女，研究生，講師，研究方向?yàn)楦呗氃盒ＡW(xué)課程教學(xué)改革。

〔編輯：嚴(yán)麗琴〕