融入BIM技術的中外合作辦學工程概預算課程改革

陳聰，薛文，金韶霞

（浙江科技學院 中德工程師學院，浙江 杭州310023）

在培養國家儲備人才的重要機構——高等教育機構中，中外合作辦學逐漸形成了一種辦學模式［1］。中外合作辦學引進了國外優質教育資源，推進了多元文化的交流，培養了一批具有國際視野的復合型人才。在高等教育中外合作辦學越來越廣泛的同時，中方課程的教學模式成為了值得探討的一個問題。一些觀點認為，引入國外師資和課程便能夠完成合作辦學的國際化目標，中方課程只需在專業基礎課程外附加語言課程，而中方專業課的教學則無需改變［2］。然而，中方專業課若一直采用與普通辦學無異的傳統教學模式，將影響中外合作辦學的效果，無法適應中外合作辦學隨全球化發展的趨勢。因此，有必要對中外合作辦學的中方專業課進行改革，融合行業國際趨勢，實現中外合作辦學目標。

在土木工程行業中，BIM 技術作為一種適應時代發展的新興技術，在美國、歐洲、日本、韓國等國家發展迅速，已經成為了行業發展的新趨勢［3］。BIM 是建筑信息模型（Building Information Modeling）的簡稱，是將項目建設過程的設計、施工、管理等相關信息進行參數化和模型化。BIM 技術能夠實現土木工程行業設計、建造、運營等各專業內及專業間的協同工作，對成本節約、進度加快、質量保證等各方面均有重要的促進作用，被喻為土木工程行業的第二次“革命性”技術［4］。因此，本文基于非獨立設置中外合作辦學本科機構——浙江科技學院中德工程師學院，針對土木工程專業中方專業課——工程概預算，結合國際土木工程行業發展大趨勢BIM 技術，進行相應的教學改革探索與實踐，為中外合作辦學中方專業課教學改革提供參考。

一、課程教學現狀及問題

工程概預算是一門綜合性、實用性、實踐性較強的土木工程中方專業核心課程，涉及了學生識圖、施工、設計計算的綜合能力［5］。目前的教學內容以工程量的計算和規則為主，大量的課時集中于工程量計算規則的講解，然而算量規則的內容難度淺、容易理解，算量規則也會隨著規范規定不斷更新，并且不同地區、不同國家間算量規則存在差異［6-7］，課堂上花大力氣講授的內容也許會與學生日后實際應用時的規則相沖突或不一致。另外，傳統課程教學集中于算量的計算，而忽略了價格的確定方法，學生學完課程后難以找到合適的途徑尋找價格，從而難以較好地獨立完成概預算任務。

從教學方法上看，目前課程所采用的教學方法主要包括課堂講授、課堂討論、教學實驗和課程設計等［8］。課堂中雖然會以實際工程為例進行講解，但案例往往以二維平面圖的方式展示，教師的講解依賴于學生前期識圖能力基礎，教學效果難以把握。另外，目前的工程量計算已逐漸從手算過渡到軟件計算，計量計價軟件的應用也較為廣泛，而由于軟件授權等原因，課程中的計量計價軟件使用只是教師的簡單演示，學生對計量計價軟件的相關功能并未有真正地了解，也無法真正將理論知識應用于實踐。

工程概預算課程作為浙江科技學院中德工程師學院土木工程專業的中方專業課，雖在內容上已與德方的《Baubetriebsplanung/Planungsmarkt》（項目管理概論與合同與索賠）進行了結合，融入了國際概預算方法的講授，但并未引入德方的技術和教學方法。學生接受中德雙方的課程教育，德方課程內容豐富、形式有趣，學生對其學習積極性高，而工程概預算作為中方專業課，對學生的專業培養同樣重要，因此課程教學亟待改革，改變內容上過于單一、形式上過于陳舊的現狀，調動學生積極性，提升教學質量。

二、融入BIM 技術的教學改革措施

（一）產教融合，中外合作，建立BIM 項目資源庫

BIM 作為土木工程行業的一大變革技術，在國外的起步較早，相關的技術也比國內更加完善和成熟。而在國內的應用來看，產業單位使用較多，高等院校則主要專注于BIM的科研，BIM 的課程教學則實施不多［9］。因此，在課程教學的前期、中期和后期，始終與產業界交流，與外方交流，將產業界優秀的BIM 工程案例和外方先進BIM 技術思想引入，建立BIM 項目資源庫，如圖1 所示，資源庫包括適合課堂穿插講授的簡單構件和工程，以及適合課程設計的綜合工程。同時，通過資源庫的課程使用和學生練習，對資源庫已有內容不斷更新，補充構件和項目信息，并通過產教融合和中外合作，不斷擴充資源庫。

圖1 BIM 資源庫

（二）融入BIM 技術，重構教學內容

基于BIM 項目資源庫，課程內容從傳統的概預算計量計價原理和方法，轉變為基于BIM 的概預算教學，結合國際上先進的沙盤模擬進行概預算招投標的教學，并加大BIM算量軟件的教學比重，如表1 所示，傳統教學中注重投資估算、設計概算、施工圖預算、竣工決算的概念和定額計價編制方法，課程改革將該部分內容改革為項目實施各階段對應的概預算編制及BIM 技術應用，在介紹項目實施各階段對應的概預算概念及傳統編制方法的基礎上，講授BIM 技術應用的編制方法，將傳統授課內容轉變為經典理論與先進技術的融合教學內容，更好地與行業需求結合；另一方面，將招投標部分的內容（包括工程量清單計價方法）改革為建筑工程招投標及沙盤模擬，利用廣聯達工程項目沙盤及招投標編制軟件，對BIM 項目資源庫中的簡單工程項目進行招投標實戰演習，同時將原本只有1 個課時的計算機編制概預算部分提高到10 個課時，重點介紹廣聯達BIM 算量軟件GTJ 應用及與其他BIM 軟件間的轉換，并以BIM 項目資源庫中的簡單工程項目進行操作學習，將理論與實踐結合，加深學生對理論知識的理解，提高學生的實踐應用能力，培養與國際接軌的應用型人才。

表1 教學內容改革

（三）利用BIM 技術，改革教學方法

課堂教學中，將傳統的PPT 講授改革為BIM 體驗式教學，利用BIM 技術的3D 可視化優點，提供一個多感知性、沉浸性和交互性的教學環境，提高課堂教學質量。比如在施工圖預算土方工程課程中，利用BIM 的3D 展示功能，對挖土深度、基槽基坑工程量進行3D 教學講解，給學生以直觀感受，提高教學效果；在設計階段概預算課程中，利用手機AR軟件，將傳統設計平面圖與三維模型結合，加強了學生識圖能力，同時提高了課堂活躍度；在施工圖預算砌體工程計算課程中，學生佩戴BIM VR（Virtual Reality）顯示頭盔和手柄在建筑項目中進行3D 交互體驗，不僅更好理解了各種墻體和基礎、墻體相交時的構造及工程量計算等知識內容，更提高了學生學習興趣；在施工預算課程中，利用AR 技術對施工線現場進行平面和三維對應展示，即利用相機手柄和縮放手柄在二維平面桌面上操作，使AR 大屏中展現三維施工現場漫游場景，使學生直觀地對施工預算各部分內容有區塊認識，對預算編制內容能更好理解。

（四）結合BIM 模型，改變考核形式

以教學內容為基礎，將原有的傳統理論考試轉變為基于BIM 的概預算考核，學生不僅要求掌握概預算的經典理論知識，也要求掌握融入BIM 技術的概預算方法。同時，將原先的工程量清單計價課程設計和小組匯報轉變為基于BIM簡單模型的軟件算量及計價展示，學生以小組為單位，小組成員分別為投資階段、設計階段、施工階段、竣工階段的概預算負責人，根據現有平面圖和三維模型的BIM 簡單工程，利用BIM 軟件進行建模，以及對不同階段展開算量計算并計價，同時與手算算量進行比較，分析軟件計算的合理性，設計結束后以小組為單位進行結果展示并講解，這樣的課程設計任務不僅鍛煉了學生的專業技能，更加深學生對協同工作、分工合作的理解，同時也鍛煉了學生的表達能力和自我展現能力。

三、中外合作辦學的課程改革要點

（一）中外結合，發揮“引進來”的優勢

工程概預算課程為中外合作辦學的中方專業課，由中方教師進行中文教授，優點是語言更易理解，缺點是缺少國際化元素。因此，在中外合作辦學工程概預算課程教學改革中，邀請德方教授參與課程內容安排，參與課堂聽課，引進德方優質的BIM 教學理念，探討德國先進的土木工程BIM 技術，并于課堂教學中得以傳授，實現“引進來”的辦學目標［10］。另外，由于學生接受中德雙方的課程教育，中方專業課應與德方專業課保持一致，甚至應具備更豐富的教學形式，吸引學生對中方專業課的重視。因此，在工程概預算課程中運用BIM 3D 模型、AR/VR 技術，能提高課堂活躍度，而課后實踐環節賦予每個學生各階段概預算負責人的頭銜，要求學生操作工程項目概預算的實際過程，加強學生學習興趣，從而提升教學質量。

（二）與國際接軌，以能力培養為主

傳統中方教學以理論知識為主，實踐教學占比不多，而工程概預算課程作為高年級的專業課，應對學生的綜合實踐能力做出相應的要求，目的是培養學生與國際接軌的綜合應用能力。因此在工程概預算課程改革中，通過學生對BIM AR/VR 設備的操作，使用手機AR 軟件進行二維圖紙轉換等形式，在提高課堂參與度的同時提升學生的實踐能力，另外，通過課后的軟件算量計價課程設計，完成簡單項目的BIM 概預算，使學生具備BIM 概預算的基本應用能力，同時通過學生的結果自我展示，鍛煉學生的合作能力及表達能力。

（三）改革效果評價

在教學改革后對學生進行問卷調查，調查結果如圖2 所示。可以看出，92.86%的學生覺得利用BIM 3D 模型進行概預算知識的講解效果好，85.71%的學生對BIM VR/AR 教學感興趣，89.29%的學生對融入BIM 的課程教學內容接受度高。總的來說，學生對于工程概預算課程融入BIM 的教學改革較為滿意。而其中10.71%學生對BIM VR/AR 教學不感興趣可能原因是課堂上VR 設備較少，該部分學生沒有體驗到，沒有發現虛擬現實教學的趣味性，7.14%學生對融入BIM 教學感到無所謂，究其原因可能是未清晰了解BIM 技術對于土木工程行業的變革性改變及市場需求，這一點也是在以后教學甚至其他相關課程教學中所應該重視的。

而如圖2d 所示，在經歷德方與中方雙方課堂后，超半數學生更愿意上中方課程，其原因包括語言能力、課堂新穎度等多方面因素，近30%學生對雙方課程都保持較高興趣，這其中不乏有些學生由于語言能力欠缺而不愿意上德方課程，但工程概預算面向大三年級開課，高年級學生語言能力普遍較好，能跟上德方教學，因此受語言能力影響的學生只占少數。可以看到，中方專業課工程概預算教學改革后，課程對于學生的吸引力增強，學生對于中方課程的學習興趣并不比德方課程學習興趣差。

圖2 課程學生滿意度調查

四、結論

BIM 技術為土木工程行業帶來了變革性轉變，對土木工程行業的儲備人才提出了更高的要求。中外合作高等院校作為國際化人才培養基地，要適應行業的發展和國際化要求開展教學改革，培養適應行業需求的國際化復合型人才。作為中外合作辦學的中方專業課，工程概預算通過融合BIM的教學改革，取得了較好的教學效果，為中外合作辦學中方課程的教學改革提供了思路，為推進中外合作辦學專業課教學發展提供了參考。