新工科背景下基于OBE理念的BIM基础课程教学研究_刘羽婷.pdf

2023年第2期政治教育向社会人士传播的同时反哺专业知识教学，提高专业课程的育人功能，使专业课具有了时代感，提高了思政教育的实践效果。参考文献：1习近平.把思想政治工作贯穿教育教学全过程EB/OL.（2016-12-08）2022-08-12.http：/ OBE 理念的BIM 基础课程教学研究刘羽婷，韩博，李雪（沈阳工学院，113122，辽宁沈阳）摘 要：随着行业对BIM应用认可度的提高，土木工程相关专业的BIM基础课程体系建设也日趋完善，但水利相关专业的BIM教育体系建设则稍逊一筹。文章分析水利专业BIM基础课程授课过程中存在的问题，针对问题提出适合该课程的教学设计，包括教学改革和考核方式的制定，并将该方案实施于教学过程中。对学生的成绩进行课程目标达成度分析，各课程目标达成度分别为0.78、0.8、0.79，取得了较好的效果。该教学设计可为水利相关专业BIM基础课程建设提供依据，为行业输送更多人才。关键词：BIM基础；新工科；OBE理念为响应“中国制造2025”等一系列国家战略，教育部积极推进新工科建设，先后形成了“复旦共识”、“天大行动”和“北京指南”，构成了新工科建设的“三部曲”，开拓了工程教育改革的新路径1。新工科教育改革依托于新工科专业的发展，所谓新工科专业，即对传统工科专业进行升级改造，结合智能制造、云计算、人工智能等新兴产业，培养具备高实践力、高创新力、高竞争力的复合型人才。1BIM基础课程开设背景水利水电工程专业作为传统工科专业，主要要求学生学习水利工程建设的基本理论和基本知识，受到水利工程勘察、规划与设计等方面的基本训练，具有水利工程勘测、规划、设计、施工、检测等基本能力。但随着社会需求的不断变化，以及发展“新工科”的时代背景，水利专业应由传统水利逐渐向智慧水利进行转变，与此同时，水利专业中相应课程体系也应逐渐向行业新技术、新工艺、新理论靠拢2。其中，BIM（BuildingInformation Modeling，建筑信息模型）作为水利行业的前沿技术之一，可应用于建设工程的整个生命周期，如设计、施工、监理等多个环节，被推广于水利、建筑等行业，因此，在课程体系中增设BIM基础课程教学，可在满足学生学习需求的同时兼顾用人单位需要，为智慧水利的发展输送更多人才。在这一背景下，为了满足现代社会对高校人才培养提出的质量要求，将OBE（Outcome Based Education，成果导向教育）教育理念应用于BIM基础课程教学，以学生为中心进行教学设计，采用以逆向思维的方式进行课程体系建设的理念，从而提高学生自主学习能力，激发学生的创新思维。2课程特点及教学过程中存在的问题随着时代的发展，行业对水利水电专业人才的需求也在发生转变，将BIM技术应用于水利工程中，所生成的三维模型，具有直观、形象、易于理解的特点，建模过程中容易发现不合理的地方，提高设计的科学性与合理性，同时，建模部分不仅可以模拟建筑物的造型，还能模拟出建筑具体细部的构造材质和构造的具体做法，使学生能更深入地掌握BIM技术，从而为行业输送人才。因此，在水利水电工程专业开设BIM基础课程，其主要任务是培养学生利用Revit软件建模，并能够将其应用，以解决水利专业相关工程问题的能力。但是，由于教师教学模式及学生知识汲取方式等原因，该课程教学目标的达成情况欠佳。作者简介：刘羽婷（1994），女，辽宁营口人，硕士研究生，助教，主要研究方向为智慧水利、水文及水资源。职业教育与培训1112.1教师教学模式存在的问题目前的教学模式通常为“PPT讲解+软件操作”，教师根据教材的章节内容，先讲解概念和原理，再安排学生上机操作，演示操作流程进行教学，同时，教师布置相应的学习任务，学生需按照要求完成。此种方法，导致学生被动地接受知识，课堂缺乏趣味性，学生缺少学习主动性，没有及时地引导学生主动思考和讨论，从而影响了整体教学效果。此外，教师采用这种教学模式时，课堂时间分配为PPT讲解10 min，演示操作3040min，学生操作练习40 min，导致教师只能讲解基础部分的内容，在学生自行练习时，常出现不同的问题，需要教师有针对性地予以指导，这样就会出现对部分学生无法顾及的情况。此外，由于该课程在教学体系设计中常用考查课的形式，学生对之重视不够，部分学生学习积极性不高，当教师无法照看时，更是缺乏学习主动性，从而出现教学目标无法达成的情况。2.2学生专业知识储备不足以沈阳工学院为例，水利专业BIM基础课程的开设学期为大二上学期，学生虽有工程制图基础，但缺乏关于工程结构、水利工程施工、水工建筑物等专业知识储备，对于专业知识没有深度掌握，对相关建筑物的认知可能只停留于表面，空间想象力不足，使学生在应用Revit软件时，对软件的理解仅仅是进行可视外观的三维建模，缺少与专业知识的融合，缺乏对专业性问题深度沟通与锻炼的机会，在应用BIM技术解决相应水利工程问题时能力有所欠缺。3基于OBE理念的教学设计依据以上两个教学过程中存在的问题，提出基于OBE教学理念的BIM课程教学设计，包括课程教学改革及考核方式的制定，并将此方式应用于课堂，根据学生成绩进行课程目标达成分析及各考核分项成绩分析。3.1教学设计基本原则OBE的教学理念强调以学生为中心，基于成果导向进行教学，关注学生学到了什么而不是教师教了什么、教学过程的输出而不是输入、研究型教学模式而不是灌输型教学模式、个性化教学而不是“车厢”式教学。教师在进行课程教学前，需明确现阶段企业需要毕业生具备哪些能力，再有针对性地进行教学设计，使学生能够明确所学内容有什么用、在哪里应用，做到满足企业需求的同时，提升学生的能力。3.2课程教学改革在进行课程设计时，应充分考虑每个学生的个体差异，以不同的方式和更具弹性的考核手段来满足不同学生的不同要求，在时间和资源上确保每个学生都有达成课程目标的机会，做到因材施教，并且让学生有机会证明自己所学成效，展示学习成果，提升学生学习的成就感3。如果学生获得了合适的学习机会，相信他们就会有预期的学习成果。3.2.1“互联网+教学”随着BIM技术的普及，各高校都在积极寻求将BIM技术融入相关课程的方法，最常用的就是PPT结合3D模拟图的形式，学生可以清楚地认识水利工程中各部分构件，形成直接清晰的印象和深刻的感性认识。但只有3D模拟图是远远不够的，因此，在本次教学设计中，采用互联网与课堂教学相结合的教学模式，充分利用多媒体技术及线上教学资源。教师可通过提前录制软件基本操作的教学视频，通过MOOC平台上传到班级中，以布置任务的形式，要求学生对该部分内容进行学习，并完成相应测试。这样，在课堂教学过程中，教师便可直接根据测试结果，对学生掌握不好的地方着重讲解，而节省下的时间，可用来讲解学生在操作过程中常出现的问题，使指导更有针对性。例如Revit“修改”命令操作的讲解，学生在具备CAD制图基础的前提下，对图元的修改应具有基本的认识，可通过课前观看教学视频来学习本部分内容。在课堂上，学生在建模过程中则会应用此类命令，教师及时了解学生的应用情况，从而考查学生是否掌握该部分内容。3.2.2将工程案例引入课堂通常依据本课程教材，教师先讲解Revit基本概念，再安排学生进行上机操作。学生在没有接触过Revit的情况下，刚刚接触很难理解这些基本概念和理论，学生对于软件的学习也丧失了兴趣，缺乏学习积极性，即便在教师的要求下死记硬背记住了，在后面的学习中也无法与具体操作联系起来。而采用OBE教育理念的最终目的是使学生明确该知识点在今后工作中有什么用、怎样用，因此，针对学生专业知识储备不足的问题，在教学过程中，可结合工程案例，为学生展示已完成的工程建模。例如，某水利枢纽工程，在简单了解工程各部分（包括挡水坝段、溢流坝段、门库坝段、底孔坝段等）后，教师需将实际工程逐步拆分，并与建模内容结合进行讲解，用挡水坝段的绘制讲解拉伸命令，用廊道的绘制讲解放样命令，用中墩的绘制讲解空心命令等，带领学生一步步完成建模。同时，通过渲染、施工图展示、工程量表明细等基本操作，明确构件中开方、挖方数量，工程细部结构特点等。采用这种方式，可使学生在掌握Revit软件使用的基础上，更好地与专业知识结合，不仅可提升教学质量，而且可激发学生的主观能动性，使学生具备应用Revit软件解决水利工程相关问题的能力。为了达到更好的教学效果，可加强课程职业教育与培训1122023年第2期课程目标3主要关注的是学生掌握Revit成果发布，能够运用软件生成工程图纸，培养学生对工程建筑的正向设计的能力。该课程目标共分为4个考核点，分别为：课堂表现、平台测试、建模作业、结课答辩。学生综合平均达成度为0.79，达成度分布图如图3所示。该课程目标是考核Revit操作的最后一个环节，虽然内教学师资队伍建设，从而完成本课程的教学任务和达成教学目标。3.3考核方式制定在教学过程中，利用三维模型，可以有效地提高教师与学生之间的交流与沟通。如进行工程设计时，教师可通过模型，理解学生的想法与思路，对设计存在问题的地方进行详细的指导；当对某一个学生进行指导时，其他学生也能很好地明白老师的想法。因此，教师在制定考核方式时，应充分结合学生能力与课程目标，以便更好地掌握学生课程目标的达成情况，同时，为提高学生学习的积极性和主动性，课程考核方式制定应更加注重对平时上课状态及能力掌握的考核。以沈阳工学院水利水电工程专业为例，对本门课程的考核共分为四方面，分别为：课堂表现、平台测试、建模作业、结课答辩。其中，课堂表现占10%，分为出勤和表现两方面考核，各占5%，主要考查学生听课是否认真、回答问题积极性、回答问题正确性等方面。平台测试占30%，教师将课前预习视频上传至MOOC平台后，对学生布置学习任务，并要求学生完成平台上相关测试，从而检验学生是否观看学习视频，以及明确学生对该部分知识点的掌握情况。建模作业占30%，依据教学计划及工程案例分解，布置4次作业，每次作业均要求学生完成工程案例中所学的建模内容，依据上交时间和作业质量等进行成绩评定。结课答辩占30%，将学生分成不同的小组，每组5人，教师针对不同的组别布置不同的工程案例，学生需结合相应案例完成建模，并进行PPT汇报，达到专业与课程相结合的目的。3.4实施结果分析3.4.1依据课程目标达成情况分析依据以上教学设计及考核方式，将学生成绩与课程目标相匹配，进行课程目标达成度分析。考核班级共101人，需考核的课程目标共3项，综合平均达成度分别为0.78、0.8、0.79，均取得较好的达成效果。课程目标1主要关注的是学生掌握BIM的基本概念、Revit基本术语及Revit软件界面，并能够结合前修课程基本知识解决BIM建模基础理论规范问题，培养学生应用专业知识指导实践工作的应用能力。该课程目标共分为4个考核点，分别为：课堂表现、平台测试、建模作业、结课答辩。学生综合平均达成度为0.78，达成度分布图如图1所示。部分同学未达到0.7阈值，究其原因，主要为部分同学未完成MOOC平台上关于基本操作的学习，在汇报答辩过程中，对一些基本概念的理解不够深入，甚至出现概念混淆的情况。课程目标2主要关注的是学生掌握Revit创建工程项目及项目建模全过程操作，能够将概念设计转化成三维可视化设计成果，培养学生分析及解决问题的能力。该课程目标共分为4个考核点，分别为：课堂表现、平台测试、建模作业、结课答辩。学生综合平均达成度为0.8，达成度分布图如图2所示。仅有2名同学未达到0.7阈值，可见，通过教师引导，学生对于建模表现出较强的求知欲望，在掌握建模要领之后，基本能够独立完成建模，学习兴趣得到激发，学生具有较强的成就感。此外，在结课答辩考核中通过同学互相点评，提高了同学之间的沟通、协调能力，彼此之间互相鼓励、互相成长，起到了良好的促进作用。图1课程目标1学生达成度分布图10.80.60.40.20阈值0.7图2课程目标2学生达成度分布图10.80.60.40.20阈值0.7职业教育与培训1133.4.2依据考核方式结果分析本门课程成绩主要由四大类型构成，分别包括：课堂表现占10%，平台测试占30%，建模作业占30%，结课答辩占30%。本门课程考核学生有101人，分为3个教学班，各班级分项平均成绩如表1所示。表1 01、02、03班各分项平均成绩表课堂表现主要考查学生的学习态度，采用与教师的课堂互动次数及回答问题的准确度进行评定。从考核成绩来看，学生课上基本能够达到教师教学要求，01班、03班课堂表现较02班表现更加积极，因此学生对软件操作掌握较好，因而01班、03班总体成绩高于02班，达到优秀的学生数较多。建模作业共4次，主要考核学生对于Revit软件操作的掌握情况，各班级平均成绩均达到良好以上水平。从建模作业角度来看，学生第二次成绩较高，第三次、第四次成绩略低，其原因为第二次作业布置时间为第7周，学生逐渐对建模产生兴趣，但随着课程的深入，建模操作难度逐渐增加，特别是创建族部分，如学生对图纸理解不够深入，就无法很好地建模。平台测试主要考核学生是否观看操作视频，是否完成各视频对应的测试，以考查学生对基本操作的掌握情况。通过对比成绩分析，各班级基本达到良好水平，可见，大部分学生能够完成MOOC平台上相应任务内容，并有70%的学生平台测试成绩达到良好以上水平。结果答辩主要考查学生PPT的制作、建模思路的完整度、回答教师问题的准确度、软件操作的熟练度，以及能否在规定时间内完成建模。各班级平均成绩均达到良好以上水平。可见，学生对于建模操作掌握较好，学生动手能力得到提升，但若教师提出一些理论性问题，部分学生并不能很准确地回答。4结语BIM基础课程是水利行业由传统水利向智慧水利转型的基本课程，在进行课程设计时，对BIM应用类课程进行教学改革探索，不仅可以使教学过程中的教学环境最大限度地得到改善，也能培养水利行业BIM技术应用型创新人才。本文通过分析当前BIM基础课程教学过程中存在的问题，对该课程进行教学改革，通过验证，教学环节的设置是切实可行的，不仅能够激发学生上课的积极性和主动性，提高教学实践效果，还能有效增强学生的创新能力和沟通协作能力。采用改革后的教学设计方案，可使学生更好地掌握该课程，真正做到学以致用，同时可为企业输送更多人才，更好地推进BIM技术在水利行业的应用。参考文献：1陈亚睿，杨光.新工科背景下基于OBE的混合式教学模式研究与实践：以数据库原理课程为例J.电脑与电信，2021(12):66-68.2赵明雨.新工科背景下水利水电工程专业建设研究与实践：以沈阳工学院为例J.黑龙江教育(理论与实践)，2021(10):58-59.3李志义，朱泓，刘志军，等.用成果导向教育理念引导高等工程教育教学改革J.高等工程教育研究，2014(2):29-34，70.考核班级课堂表现建模作业平台测试结课答辩01班8086798302班7583788103班80838084图3课程目标3学生达成度分布图10.80.60.40.20阈值0.7容较简单，但是至关重要的一个环节，学生在完成建模后，能够较好地生成工程图纸，并做好相应工程量的统计。在结课答辩过程中，学生对所有工作内容能够较完整地呈现，具有较好的完整度。职业教育与培训114