基于BIM技術的高職力學課程教學改革與探索＊

張艷艷，張永霞

基于BIM技術的高職力學課程教學改革與探索＊

張艷艷，張永霞

（河南交通職業技術學院，河南 鄭州 450000）

高職學生基礎薄弱、缺乏學習力學的興趣、認識不到力學對專業的重要性。根據多年力學教學經驗，針對當前高職力學課程的教學現狀，提出了基于BIM技術推動高職力學課程的教學改革方法。在河南交通職業技術學院2018級、2019級學生力學的教學中融入BIM理論，引導學生自主學習BIM軟件，將BIM理論更好服務于力學課程的學習，學生成績明顯提高，極大增加了高職學生學習力學的興趣，教學效果良好。同時提高了高職力學課程教學質量，提高了高職學生的就業競爭力。

BIM技術；高職；力學；教學改革

1 引言

力學是最早開始的一門學科，它為任何一門力學方面的技術設計提供理論基礎；不論自然科學和技術的哪一方面，其研究對象都是不同物體間的相互作用及其運動規律；近代科學和技術的發展是從經典力學建立開始的；力學是工科專業學生的一門重要的專業基礎課，隨著力學的發展，它和其他學科的融合日益凸顯，形成了許多交叉學科[1]，不斷豐富力學的研究內容和方法。力學在高職工科專業課程體系中起著承上啟下的作用，它能夠培養學生的動手能力以及解決實際問題的能力。然而，高職學生基礎薄弱、缺乏學習力學的興趣、缺乏力學對專業重要性的認識。現有的教學模式、教學方法嚴重制約著學生能力的培養，沒有激發出學生學習的熱情。為此，必須進行高職力學教學改革，提高教學質量。融合BIM技術，通過智慧課堂的信息化教學等方式，提高學生的動手能力和創新意識。

2 高職力學課程存在的主要問題

2.1 學生學習興趣問題

高職學生本身基礎不太好，成績較差，學習沒有自信心，缺乏學習自主性，相對來說比較難理解力學課程。力學內容比較抽象，“學習無用論”的錯誤思想使學生認識不到力學知識的重要性。不重視力學學習[2]，學生認為畢業后就是干工程，進施工班組，用不到力學知識，缺乏學習的動力。本文中的數據是對河南交通職業技術學院2018級和2019級16個班的道橋專業學生采用無記名方式進行問卷調查得到的，內容包括力學學習興趣、力學學習效果、力學教學方法、力學對專業課的作用、力學考核形式等方面，總計803份問卷，學生學習力學的情況反饋如表1所示。

表1 學生學習力學的熱情

年級2018級2019級 非常喜歡，大部分內容能聽懂8%3% 喜歡，能聽懂一部分36.4%25% 不喜歡，基本聽不懂55.6%72%

調查問卷顯示，大二學生更能清楚認識力學知識的重要性，深刻理解學習力學內容對后續專業課的幫助，更有學習力學的熱情；大一學生學習有很大的被動性，認為力學很難，對專業知識的幫助不大。

2.2 教學方法問題

傳統的力學教學方法是以教師為主體，學生被動接受為主，學生學習的主動性被忽視，線下教學時需要教師的監督和指導，線上教學時通過放映錄制的視頻來學習。雖然隨著信息技術的發展，各種微課、小視頻隨之興起，學生被動接受知識的地位仍然需要扭轉。

2.3 動手實踐問題

高職學生基礎知識薄弱，抽象思維能力也比較欠缺，只有學生動手實踐才能切實加深對知識點的認識理解，也可以增加學生學習力學的興趣。當今高職院校的力學課程中學生的實驗課程要么取消，要么流于形式，不能真正讓學生通過實驗提高自己的力學能力。

2.4 考核形式問題

高職院校力學考核形式主要是平時成績加期末成績。這種考核形式關注的是考核本身，并不能真正關注到學生是否真正掌握了力學知識，沒有把過程做好，做到位，沒有一個好的反映學生平時學習效果的體系，忽視了學生對知識的掌握水平和創新水平。

3 力學教學改革

近年來，國家高度重視信息技術對教育發展的革命性影響[3]，把教育信息化納入國家信息化發展整體戰略，信息技術在教育領域的廣泛應用以前所未有的速度席卷而來。BIM技術在國內工程項目中得到了廣泛應用，它也對力學課程的教學有非常大的幫助。一方面它具有可視化的特點，高職學生在力學課程的學習中可以更形象認識各種桿件，桿件產生的變形更立體地展示在學生們的面前，減小了學習難度，增加了學生的學習積極性；另一方面，BIM技術的虛擬仿真性對力學的教學起到推動性作用，能夠模擬出真實的試驗過程，有利于理解和掌握復雜結構設計原理，通過基于BIM技術的虛擬模擬，有利于激發學生的創新思維，有利于學生創新實踐活動的開展。

3.1 轉變教學理念

對高職學生來說，掌握BIM技術，可以增強就業競爭力，同時在工作中可以充分發揮專業優勢，為后續進一步提升工作效率，增強業務能力打下基礎，因此，在高職力學教學中利用BIM技術的可視化優點，在課程的教學中引入這種BIM理念可以大大改觀力學的教學現狀。

轉變教學理念、提高學生學習參與度是當今高職院校力學課程改革的核心[4]。基于BIM技術如何構建高效的力學課堂呢？以高職力學課程中的力矩為例，新的課堂教學模式如圖1所示。

圖1 新的課堂教學模式

3.2 優化教學內容體系

作為目前的新型技術，BIM已在建筑項目運用多年，它已經成為建筑業的主導力量，這項技術有巨大的潛力，對高職學生的就業有非常大的幫助，另外可以利用BIM技術進行力學案例教學，結合試驗儀器增強學生的力學動手實踐 能力。

高職院校應根據時代要求建立以專業技術標準和職業素質為基礎的課程體系，在教學內容選擇方面，既要體現人才培養目標和課程目標要求[5]，又要有利于培養學生運用所學知識、技術分析問題和解決問題的能力。力學課程中恰當融入BIM技術，只依靠理論遠遠不夠。高職院校必須合理優化專業課時分配，協調好理論和實踐關系。還應該專門增設相關的BIM技術概論等課程，使學生對于BIM技術有一個更加全面的認識，吸引學生的學習興趣。高職院校利用BIM技術優化力學內容體系如圖2所示。

圖2 優化高職力學內容體系的途徑

3.3 改革教學方法

BIM技術強調對建筑全生命周期各階段數據的收集、整合、分析以及應用。目前國內對于BIM應用主要是停留在BIM軟件操作上。通過現場圖片加深對項目的認識。

高職院校的力學課堂教學偏重于理論，學生對于項目現場的實際情況認識不夠深入，很難將理論與工程實際進行融合，也增大了學生對BIM應用的難度。基于創新能力培養的新型教學方法是通過帶領學生到項目現場參觀正在施工中的工地，將案列模型與計算簡圖進行對比分析，可以很好地加深學生對實際圖形的理解，進一步降低學生運用所學知識進行BIM應用的難度。另一方面教師將重難點的圖形通過BIM模型展示給學生，反復演示易錯點，BIM模型展示能夠給人臨近感，給人一種置身現場的感覺，使學生如臨其境，更易于理解力學模型，能夠激起學生的學習興趣。

通過BIM技術加深學生對力學知識的理解。BIM技術可以用其三維虛擬仿真的特性幫助學生加深對力學模型以及實際工程問題的理解，學生運用BIM技術的虛擬仿真手段更加形象地理解復雜結構的受力分析和計算過程，增加課堂的趣味性，提高課堂教學效果。對于一個高職學生來講，要想全部掌握所有軟件是不現實的。每個學生根據自身情況，選擇自己感興趣的內容，直觀了解力學中的桿系結構，在BIM實訓室就能達到現場教學的目的[6]，這樣既能調動學生的學習興趣又能使整個團隊的項目運作變為可能，最終還能磨煉學生的團隊協作精神。

分組進行學習與合作討論。項目小組成員每個人根據各自特長，結合教師給定的整體進度計劃，制定出適合自己的學習計劃與項目BIM運用的進度計劃。每個學生根據自己對內容的理解展開交流，形成小組學習成果，通過小組成果匯報掌握學生對力學知識的掌握程度，交流難點問題是最有價值的問題。

對學習中的難點適時給予指導。運用智慧教室，在教學過程中多引入圖片、動畫、視頻等手段，在與學生的交流過程中，教師要了解學生薄弱之處，并針對不同的學生采取不同的方法，幫助其解決所遇到的問題，真正做到因材施教，只有這樣才能讓學生得到最大的成長。

通過對河南交通職業技術學院2018級和2019級的道橋專業學生進行的基于BIM技術的教學改革與創新，取得了比較好的效果。學生反饋的2019—2020年力學學習效果如圖3所示。

圖3 2019—2020年力學學習效果

4 結語

基于BIM技術的高職力學課程改革，要打破傳統的教學模式、合理編排教學內容、配備更好的教學資源、因材施教、應需施教，激發學生學習的自主性和積極性，提高解決實際問題能力，加強學生技能訓練和創新能力，切實提高課程的教學質量。教師必須明確教學改革的目標，結合高職院校目前的發展形式進行定位，制定合理的力學教學改革措施和創新策略。注重于與新時期的教學基本原則相結合，尊重學生的主體地位，讓教學改革工作更加專業化和個性化，從而滿足學生的發展需求。而要想將BIM技術融入到力學課程中，院校還需要通過合理調整理論和實踐課程的課時，并對教學考評體系進行優化和完善。

［1］朱紅光，易成，王鵲，等.BIM技術在土建專業教學中的應用現狀及建議［J］.教育教學論壇，2015，11（44）：184-185.

［2］盧士華.關于在高職建筑工程技術專業課程體系中設置BIM課程的思考［J］.牡丹江教育學院學報，2012（5）：146-147.

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

［4］邱蘭.BIM背景下高職院校土建專業教學改革探討［J］.湖北水利水電職業技術學院學報，2016，12（4）：35-37.

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

［6］石堅韌，雷雅聽.基于大型設計競賽機制及城市設計項目實踐的BIM教學工作坊建設［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年河南交通職業技術學院青年骨干教師培養計劃課題“基于智慧課堂環境下教學模式創新研究”

張艷艷（1981—），女，研究生，講師，研究方向為高職院校力學課程教學改革。

〔編輯：嚴麗琴〕