BIM 技術在園林工程教學改革中的應用研究*

劉文祥 薛瑩

信陽農林學院 河南信陽 464000

0 引言

園林工程是園林專業應用型人才培養的重要課程，也是園林專業學科體系的核心課程，強調使用理學、工學等自然學科的知識解決在塑造地形、水體等藝術景觀時遇到的問題。因此，園林工程課程實踐性很強，在教學過程中應更加注重培養學生解決現實問題和實際操作的能力。

建筑信息模型（Building Information Modeling）是一種創建和管理建筑或基礎設施數字模型的技術。它通過使用軟件工具來建立一個數字模型，可以模擬和分析建筑的各個系統和部件，包括結構、機械、電氣和管道系統等。這些信息可以在從設計、施工到運營、維護整個建筑生命周期中使用。BIM 技術可以提高項目利益相關者之間的協作，提高準確性和效率，減少浪費和重復工作[1]。自1975 年Chunk Eastman 教授創建BIM 理念以來，隨著建筑行業的快速發展，對BIM 的應用有大量的實際對象和市場，BIM 技術已成為建筑、工程等行業發展的必然趨勢。隨著計算機技術的不斷進步，BIM 應用和云平臺、大數據等產生交叉和互動。國家住房和城鄉建設部于2011 年提出，“十二五”期間要大力發展BIM，并于2012 年批準了五個關于建筑工程的BIM 國家標準；自2013 年開始，各直轄市和各省政府及香港特別行政區陸續推出地方BIM 標準供建筑工程單位使用。近年來，隨著智慧城市不斷建設發展，BIM 技術結合GIS 構成的智慧城市管理平臺對實現智能城市科學化、信息化和可視化的運營管理起到了積極的推進作用。

傳統教學以教師口頭傳授為主，同時使用幻燈片、板書、模型（實物教具）等輔助。BIM 技術的可視化、協調性、模擬性、優化性和可出圖性等特征[2]有助于在園林工程課堂教學中實現以成果為導向。在課堂教學過程中，以學生為主，將復雜瑣碎的知識轉化為具體的項目式教學，讓學生在以BIM 技術為基礎的虛擬場景中通過實操學習知識點的細節和應用，幫助學生克服學習障礙和恐懼，在實踐中完成知識點的獲取和運用。同時，BIM 技術除了可以降低教學中的時間成本和人力成本外，教學模式也較為靈活，“線上+線下”的混合教學模式能夠更好地激發學生的學習興趣。為實現園林工程教學中的“以學生為中心”，體現應用型本科專業的教學理念，本文基于BIM 技術對園林工程課程的教學改革進行了探索。

1 園林工程教學現狀問題

1.1 理論課程授課形式單一

園林工程是一門綜合性課程，知識點多，內容涉及土方、給排水、水景、道路工程、假山工程、照明等，需要綜合運用數學、力學、測量學等多學科知識解決工程中的實際問題。教師在授課過程中較難找到相關知識單元的施工現場進行教學，多數情況下只能將專業知識和實踐案例相結合，授課方式只能以傳統授課形式為主，同時，對于教材中不能涵蓋的知識點，教師補充講授和學生理解起來時間成本較高。

1.2 實踐課程內容與行業發展存在脫節

因課程內容涉及實際工程手段和技術方法，所以，園林工程課程具有很強的實踐性。實際的園林工程項目內容涉及廣泛，且存在地域性的特點，對于同一個子工程，不同地區使用的材料和標準規范存在較大差別。傳統的實踐課程以施工圖臨摹和繪制為主，學生實踐時間成本高，無法全面對知識點進行練習。同時，學生因缺乏相關的工程實踐經驗，需要有工程實踐經驗的教師在實踐的過程中結合自己的經驗案例進行分析，但由于當前行業技術發展迅速，教師的個人經驗存在明顯的落后性。

1.3 課程實習成本較高且實習模式單一

通過使用BIM 技術創建數字模型，學生可以在虛擬環境中學習和實踐園林工程，而無需實際施工。這樣可以大大降低實習成本，學生也可以在數字模型中模擬和分析園林工程項目，從而更好地理解園林工程的各個方面，在更短的時間內實現更高的效率，增加實習的多樣性，從而提高實習質量。

2 基于BIM 技術的園林工程教學改革探索

2.1 使用BIM 技術重構項目式教學模式

項目教學法是在教師指導下，學生通過實施一個完整的項目，將理論知識應用于實踐的教學方法[3]。園林工程在以往的項目教學實施過程中，容易受到場地、時間、成本等制約，如較難匹配到符合當前課程內容的施工現場，如土方施工、園路施工和假山工程等項目環節受場地、設備及時間等限制，不在施工現場很難給出實際案例，無法引導學生進行項目實施。

BIM 技術可以將園林工程項目可視化，依托BIM 技術，學生可以建立一個完整的園林工程方案模型，進而直觀地發現設計方案中存在的缺陷，并加以解決，以進一步提升設計方案的合理性；同時，可以縮減設計規劃所需的時間，縮短學習周期，提高學生課程學習效率。例如，學生在設計較大場地的復雜項目時，需考慮土方工程量計算、給排水工程和水景工程中管線的分布等復雜的施工問題，因為時間、場地等因素，無法進行現場教學，項目教學中大量跨專業圖紙晦澀難懂，可利用BIM 技術的虛擬建模等功能，對項目施工進行現場模擬，在此基礎上，結合課程中的知識點對學生進行闡述，以此提高學生課堂的學習效率。

2.2 利用BIM 技術提高課堂學生參與度

園林工程課程理論知識內容復雜，課堂上學生理解起來較為困難。BIM 技術可以在課堂為學生提供一個虛擬仿真環境，讓他們可以更好地理解課程內容。教師可以使用BIM 技術來模擬建筑物的設計和施工過程，從而更好地理解園林工程的概念和原理。此外，學生可以使用BIM 技術來模擬園林工程的建設和管理，更好地理解園林工程的實際應用；可以使用BIM 技術來分析工程構筑物的結構，加深學生對課堂理論知識的理解；在實驗教學階段，學生可以使用BIM 技術來模擬園林工程的施工過程，從而更好地理解施工流程。

為了提高學生的學習積極性，突出學生主體地位，打造參與式課堂。在園林工程實驗課程中，學生通過小組的形式，以完成指定項目為主、教師指導講解為輔。每個知識單元的項目實踐要求學生在課堂上連通施工現場，用電腦繪制施工圖紙，并通過BIM 技術構建的項目管理平臺實現圖紙及小組數據的同步。教師可以在后臺系統實時觀察和驗收每個小組的進度及問題，并根據每個小組的突出問題，集中操作講解。在每個子項目的節點，要求學生通過多媒體平臺，集中匯報小組在完成項目過程中遇到的問題和解決方案的思路，幫助學生培養自主思考能力。

2.3 通過BIM 技術豐富課程考核方法

園林工程課程原來的考核注重課堂教學內容，平時成績、實驗成績和考試成績分別20%、30%和50%。平時成績主要是學生的出勤、課堂小作業、參觀報告、平時小測組成；實驗成績為學生實驗作業成績；期末考試為閉卷，時長120 min，題目一般是園林工程理論知識點及部分施工圖繪制等內容。這種在教室和紙上完成的考核，只能考查學生對理論知識的掌握程度和繪圖能力，無法全面考查學生的實操技能和職業素養等。

當前，社會園林行業對學生的實踐能力要求越來越高，園林工程課程把考核內容從理論知識變為了理論與實踐結合的項目實操，把試卷換成了基于BIM 技術的具體項目。考核方式線上線下相結合，考核內容技能考核和思政考核相結合。線上考核主要通過學生訪問在線資源的次數、章節測驗、作業和考試、參與討論情況等進行評價。作業和考試都限時完成，截止時間不提交者不延時，培養學生的規則意識。設計類項目和實操類項目的考核采用線下考核，主要考查學生圖紙和實物作品等實踐項目的完成情況。

3 基于BIM 技術的園林工程課程體系改革

園林工程系列課程是大三和大四上學期開設的專業類課程，包括園林工程、園林工程概預算和園林工程施工與管理三門課程。園林工程課程重點講授園林工程的技術設計和施工設計；園林工程施工與管理課程主要講授園林工程施工全過程的組織與管理；園林工程概預算課程著重講解如何計算園林工程施工項目的費用。

為了提高學生的學習效果，立體化教學模式作為一種全新的教學方式被采用。立體化教學模式以學生為中心，以學生的學習需求為出發點，利用多種教育資源、教育信息和教育手段，建立多元化的教學環境。這樣，教師可以利用多種教學資源、手段和信息，如網絡資源、多媒體、案例教學、討論、游戲、演示、實驗等，豐富課堂內容，激發學生的學習興趣，提高學生的學習效果。

利用BIM 技術，采用立體化教學的方式將原本內容較為割裂的園林工程系列課程串聯起來，讓學生可以在課堂上更直觀、更生動地理解課程內容，提高學生對園林工程知識的吸收能力和掌握程度。同時，通過BIM 技術模擬真實的園林工程項目，學生可以在課堂上實踐和演練所學知識，加深對知識點的理解和記憶。此外，通過BIM 技術展示園林工程項目的全過程，學生可以更好地了解園林工程的設計、施工、管理等方面的知識，為今后的專業學習和實際工作打下堅實的基礎。

3.1 整合園林工程系列課程教學資源

基于BIM 技術將園林工程和園林工程施工與管理等課程理論資源進行整合，依托校級教學改革項目共同建設，與市場結合，實驗課程以實際項目為參考。同時，將知識點緊扣實際施工，解決學生因為沒有到過工地，沒有實際施工經驗而難以理解的問題，讓學生在學習中發現樂趣。在教學資源改革中建設BIM 技術平臺并以此平臺為基礎導入實際項目，每個環節都找到相關的園林工程與施工方案和案例，以此激發學生的興趣，使學生更全面地了解園林工程從設計到施工的全流程。

3.2 破除前驅課程和后續課程的屏障

通過課程群的組建，強化園林專業各課程之間的聯系。以園林工程與相關課程組建以園林工程課程為核心的“工程課程群”，以測量學、園林制圖、園林計算機輔助設計為前驅課程，以園林施工組織與管理和園林工程概預算為并行課程，可以使學生在學習園林工程課程的同時，掌握相關課程的知識，從而更好地掌握園林工程的基本知識和技能。同時，基于BIM 技術，例如，將BIM 技術與GIS 技術相結合，設計包括模擬下雨時園林地表徑流水，并以此為基礎設計園林排水線路等。

3.3 不斷結合先進技術手段升級實習基地和實驗室

在遵循學生學習規律的前提下，為了加強學生的實踐能力，基于BIM 技術將實習基地教學分為三個階段。首先，在實習基地教學的第一階段，學生學習BIM 技術的基礎知識，包括BIM 技術的基本概念、工程模型的建立、模型的編輯、模型的查看和模型的應用等。其次，在實習基地教學的第二階段，學生學習BIM 技術的實踐操作，包括BIM 技術的實際應用、模型的實時分析、模型的實時可視化等。在此階段，學生將學習如何使用BIM 技術來實現實際項目的實施以及如何使用BIM 技術來實現模型的實時分析和可視化等。最后，學生學習BIM 技術的實踐應用，包括BIM 技術的實際應用、模型的實時分析、模型的實時可視化、模型的實時管理等。在此階段，學生將學習如何使用BIM 技術來實現實際項目的實施以及如何使用BIM 技術來實現模型的實時分析、可視化和管理等。

4 結束語

在園林工程課程教學改革的探索過程中，可以看出BIM 技術對園林工程課程教學效果有較大的提升。作為信息技術，BIM 技術可以將園林工程設計中的各種信息，如空間布局、材料選擇、施工方案等，以三維模型的形式進行統一管理。在園林工程課程教學中，BIM 技術可以幫助學生更好地理解園林工程設計的過程，更好地掌握園林工程的基本原理，更好地進行園林工程的實踐。因此，BIM 技術在園林工程課程教學中具有重要的作用，可以為學生提供更好的學習體驗，從而提高學生的學習效果。