建筑結構課程在 “1+X” （BIM）證書制度下的教學改革研究

劉靜靜

（沙洲職業工學院，江蘇 張家港 215600）

引言

2019年，教育部等四部委聯合發布《關于在院校實施 “學歷證書+若干職業技能等級證書” 制度試點方案》（以下簡稱《試點方案》），也就是 “1+X” 證書制度， “1” 為學歷證書， “X” 為若干職業技能等級證書。根據《試點方案》的任務進度，從2019年起，面向現代農業、先進制造業、現代服務業、戰略性新興產業等20個技能人才緊缺領域，啟動試點工作，建筑信息模型（BIM）等5個職業技能成為首批試點領域。2019年4月，教育部正式公布廊坊市中科建筑產業化創新研究中心為建筑信息模型（BIM）職業技能等級證書的培訓評價組織。全國319所院校、4萬多名學生申請了2019年的證書考核。

1 “1+X” 證書制度下BIM技術人才培養研究現狀

“1+X” 建筑信息模型（BIM）職業技能等級證書作為首批試點改革項目之一，以建筑產業未來發展和需求為導向，面向中高職及本科院校土建類相關專業，實現人才培養和職業能力水平雙重考評的認證。國家和地方教育部門及住建部門為BIM技術人才培養提供了充足的政策支持，高職院校也加強了對BIM技術教學的重視程度，對 “1+X” 證書制度下BIM技術人才培養方案展開了積極的探索和研究。李坤[1]對 “1+X” （BIM）證書制度下人才培訓模式進行了研究，提出企業要參與到高校人才培養方案的制定，將職業技能等級內容融入到專業課程體系中，在現有專業課程中融入BIM模塊，同時建立獨立存在的BIM課程體系，在構件課程中考慮不同層次人才的知識能力，從而滿足不同人才的學習要求。袁明慧等[2]對 “1+X” 證書制度背景下高職BIM課程改革進行了探索，通過構建一支 “三師型” 素質師資隊伍，構建一本符合職業技能等級要求的 “新” 教材，形成一種滿足學生職業能力培養的新的教學模式，來保證高職BIM課程改革。廖曉波[3]對 “1+X” 證書制度試點背景下BIM技術人才的培養途徑進行了探討，提出BIM技術人才培養要加強校企合作，通過現場實踐環境，幫助學生了解BIM技術發展方向，加深學生對BIM技術的理解，加強師資隊伍建設，建設教創工作室。周賢[4]對 “1+X” 證書制度試點背景下的BIM實訓基地建設進行了研究，提出對不同生源群體，要深化開發職業技能培訓課程。李秀等[5]探討了 “1+X” 證書制度下試點專業 “課證融通” 課程的建設，提出通過改革教學模式、建設創新型教師團隊、建設教材等措施保證 “課證融通” 課程的建設，并創新課程的考核方式，以能力考核為主。連蕓等[6]基于BIM技術對建筑構造與識圖課程進行改革研究，通過對傳統教學方式、課程資源和學情的分析，將BIM技術融入課程教學，利用BIM建立三維模型，幫助學生更好地理解課程知識。

“1+X” 證書制度的實施對高職專業人才培養模式和人才培養質量提出了更高要求，但目前高職BIM教學的重點仍停留在BIM軟件的操作應用上，BIM技術和職業技能等級內容與專業課程的融合程度仍難以滿足實際建筑行業的需求。因此，筆者基于BIM職業技能等級內容和建筑工程技術專業人才培養方案，對建筑結構課程進行教學改革研究，將BIM技術融入課程教學內容，采用多元的教學方法和評價方式，提高教學質量和人才培養質量，推進 “1” 與 “X” 的有機結合。

2 建筑結構課程教學現狀

建筑結構是建筑工程技術專業的核心課程，是專業課程體系中非常重要的一個環節，其教學效果直接影響后續其他專業課程的教學。但目前，建筑結構卻是建筑工程技術專業掛科率最高的課程之一，學生普遍反映課程學習難度較大。

究其原因，上述問題主要是由以下三個方面導致的。一是復雜的學生生源?，F在學生生源包括普高、普高注冊、中職注冊和 “3+3” 等，不同生源的學生在基礎知識和理解能力上存在差異，但建筑結構課程在教學內容和教學方式上并沒有針對這些差異做出相應的調整。二是匱乏的技術手段。課件絕大多數仍采用PPT來呈現，這種情況下教學內容很難與工程實際案例之間產生有效的聯系，缺乏三維及虛擬仿真等更為直觀有效的資源。三是單一的評價體系。考核評價指標的確定是一個相對復雜的過程，首先需要了解專業的人才培養方案，分析課程在整個專業課程體系中需要完成的任務，然后才能最終確定課程的評價標準。建筑結構課程評價體系中筆試考核所占的比例過大（40%-50%），實踐操作能力和素質能力的考核所占的比例較小，因此難以實現復合型人才的培養目標。

3 基于BIM技術的教學改革探討

3.1 課程教學內容改革

2019年，教育部頒發了最新的建筑工程技術專業教學標準，新標準對建筑工程技術專業的培養目標、培養規格（素質、知識與能力目標）、專業核心課程主要教學內容等作了明確規定。建筑工程技術專業教學標準對知識和能力目標的要求如表1所示，對建筑結構課程主要教學內容的要求如表2所示。

建筑結構課程教學內容改革的基本目標是以BIM職業技能為標準銜接課程內容，將BIM領域的新技術、新工藝和新規范融入教學內容。建筑結構是一門包含豐富理論基本知識、具有較強實踐性的課程。但目前，傳統建筑結構課程在內容上更重視構件的定量分析計算，計算過程中眾多的公式和參數，使學生缺乏對構件的定性綜合分析，導致學生缺乏學習積極性。建筑結構課程中構件的構造知識與構件的定量計算是同等重要的，對于保證結構構件的安全二者缺一不可。傳統教學內容中，構件構造做法往往通過平面圖紙來呈現，這對于剛剛接觸專業課程學習的高職學生來說，通過平面構造做法直接在空間中建立起實際構造做法的難度太大。

表1 建筑工程技術專業教學標準對知識和能力目標的要求

表2 建筑結構課程主要教學內容

BIM技術通過其優秀的三維可視化特點（如圖1所示），在二維圖紙的基礎上建立其三維模型，同時BIM相關軟件（如圖2所示）中二維與三維視圖間的自由切換功能，可以更好地幫助學生全方位了解結構構件的構造做法，激發學生的學習興趣。

圖1 三維建筑模型

圖2 常用BIM軟件

建筑結構課程中構件的定量計算與結構構件的施工間缺乏有效的聯系，融合度較差。學生在學習過程中機械地將數值帶入公式，計算出保證構件承載力所需的鋼筋根數，而計算出的鋼筋根數是否滿足施工的需要，鋼筋如何下料、如何搭接錨固等，對于這些實際問題，學生往往缺乏主動性和探索性的思考，課程中學習到的知識難以轉化為工程實踐需要的知識能力。

利用BIM技術的三維可視化特點，可以創建一個梁或柱的三維模型，理論計算得到構件的配筋量，將配筋信息輸入模型中可觀察到鋼筋在構件中的分布情況（如圖3所示），然后基于模型分析鋼筋的分布情況是否滿足施工要求，確定鋼筋在何處截斷和錨固。BIM技術與建筑結構課程的有效融合，可以幫助學生形成建筑、結構和施工間的概念。

圖3 結構構件鋼筋模型

3.2 教學方式和考核方式改革

建筑結構課程概念多、公式多，傳統課堂教學主要以教師講授為主，學生在學習過程中參與度低，學習效果難以得到保證。BIM技術融入課程教學內容后，教學方法上可綜合應用混合式教學法、啟發式教學法和講授法，以實際工程案例為載體，通過BIM技術創建其建筑與結構模型，在二維圖紙與三維空間的切換中，幫助學生發現理論計算中的問題，分析實際施工情況，建立起結構基本理論知識、設計計算與工程施工間的聯系。教師在部分習題課上，嘗試采用小組討論的教學方式，學生以小組為單位完成構件的配筋計算，然后運用BIM技術進行三維建模，驗證其理論計算結果的合理性，最后分小組匯報其最終設計情況。教師依托網絡平臺、電腦等移動終端，將收集、自制或利用現有BIM技術學習資源用于教學；課堂前后聯系、教室內外同步，多元的學習模式助力教學目標的達成。

建筑結構課程評價體系將參考并引入職業技能等級考核標準，構建以過程考核模式為主的評價體系，包括課前活動（15%）、課中表現（70%）和課后拓展（15%）。教師還嘗試利用平臺數據和數據分析軟件，評估每個學生的學習能力和創造能力。

4 結語

建筑業轉型升級速度的不斷加快進一步推動了BIM技術的全面應用。為滿足產業轉型升級的人才需要，國家及地方教育部門已出臺了眾多關于BIM人才培養的政策，各高職院校也在積極探索關于BIM技術的教學改革?；贐IM技術的建筑結構課程改革，是將職業技能培訓內容融入專業課程的一次有效的嘗試，也為后續其他專業課程的改革探索提供一定的借鑒。