信息化背景下工程類課程轉型升級實踐
——以安裝工程概預算課程為例

劉靜樂 楊 彬 趙曉會

2019年，“建筑信息模型技術員”被認定為我國13 個新職業之一[1]。2020年，住建部等13 部門明確指出，到2035年建筑工業化全面實現，邁入智能建造世界強國行列[2]。面對建筑行業信息化的發展趨勢，工程類課程亟須轉型升級。BIM（Building Information Modeling）技術是建筑行業的第二次數字革命，逐漸成為工程類課程教學的新工具。本文以安裝工程概預算課程為例，從教學困境出發，探討BIM 技術教學改革具體方案，以促進工程類課程的轉型升級。

一、教學困境及改革意義

安裝工程概預算課程是工程造價領域的核心課程，課程所含的知識點也是全國造價工程師考試的必考內容。課程具有很強的實踐性和應用性，要求學生具有識讀安裝工程圖的能力，然后根據計量規則計算工程量，最后編制出單位工程的預算書。其中，識圖是計量的基礎，計量又是計價的基礎。因此，整個理論教學以“識圖—算量—計價”的順序展開。

（一）教學困境

一是學生的識圖能力不強。工程類課程以建筑工程為主、安裝工程為輔，而安裝工程又具有隱蔽性，學生在日常生活中可見的部分不多，所以學生對安裝系統不夠熟悉。安裝工程圖依托建筑圖繪制，更為復雜。因此，傳統的多媒體教學方式很難幫助學生將二維平面圖紙，抽象為三維的安裝系統。

二是算量教學環節挑戰度不足。安裝工程計量以長度、面積和個數為主，計量規則多但缺乏難度和深度，因此占用課堂教學時間長且挑戰性不足，導致學生學習中缺失探索、創新的體驗，缺乏學習興趣，進而無法實現人才培養目標。

三是教學過程中學生參與度不高。課程理論課時少，但教學內容多，授課以完成教學內容講述為主，采用傳統“填鴨式”教學模式，學生只能被動接受知識，缺乏以問題為導向的綜合訓練，導致學生的綜合實踐能力有待提高。

四是計價知識考核力度不夠。工程計價需要參考清單、定額、市場價等資料，計價過程靈活程度高，計價結果又具有不唯一性。因此，在以往純理論的課程考核中，考慮到篇幅和評閱等問題，減少了對計價知識的考查。

（二）改革意義

第一，利用BIM 技術優勢，提高課堂教學質量和學生實踐能力。一方面，以第一視角向學生直觀、形象地展示建筑的內部構造，并通過切分、放大、旋轉建筑各構成部分，助力學生理解安裝管道的真實走向，從而用較短的時間掌握安裝工程圖，大大提高課堂教學質量；另一方面，由計算機輔助進行工程量的計算，把學生從大量機械重復、煩瑣的計算中解脫出來，同時加強工程計價的實操訓練，形成理論教學與實踐演練的有機對接，有效提升學生的實踐能力。

第二，響應建筑行業造價改革政策，培養BIM復合型人才。2020年住房和城鄉建設部辦公廳印發《工程造價改革工作方案的通知》，提出逐步停止發布預算定額，并提升企業國際競爭力。BIM 技術是工程領域最先進的技術之一，能夠計算出精確的工程量，助力企業擺脫對預算定額的依賴，同時提高企業在國際工程中的競爭力。因此具有BIM 技能的工程類專業人才，將逐步成為社會用人單位的擇才導向。將BIM 技術引入課程教學，有利于學生考取BIM 類職業資格證書，并為建筑行業輸送BIM 復合型人才。

二、教學改革方案

常見的安裝工程包括給排水系統、采暖系統、電氣系統和通風系統，課堂教學圍繞這四個系統，以“識圖—算量—計價”的順序展開。在信息化教學改革中，需要整體調整教學內容，合理分配課時，高度融合理論教學和實踐演練，重新設計學習效果評測方式，具體改革方案如下。

（一）重塑BIM 技術教學內容

課程教學內容整體分為基本知識、識圖、算量和計價四大部分，共計32 課時。與教改前相比，基本知識部分教學內容和課時量均保持不變。識圖部分引入BIM 三維模型，輔助學生理解二維圖紙，課時量保持10 課時不變。算量分為手工算量和軟件算量兩個部分，學生自學對應慕課，課內針對實際項目模擬演練，課時量由13 課時減少為11 課時。計價部分配合BIM 軟件講解原理與程序，并模擬預算書的編制過程，打通“識圖—算量—計價”的每個環節，課時量由教改前的8 課時增加到10 課時。

（二）設計BIM 可視化識圖教學環節

可視化識圖教學一共使用四個BIM 模型，以“識圖規則—例題”的思路進行講解，并且給四個模型設置了不同的引入時間。其中，給排水模型從識圖規則開始輔助講解，采暖模型和電氣模型僅在講解例題時進行可視化展示，而通風模型僅用于例題的回顧與總結。設置不同的引入模型時間，有助于進一步探討可視化教學中模型的最佳使用方式。

（三）融合理論教學和BIM 軟件教學

算量環節和計價環節均涉及理論教學和BIM 軟件教學兩部分內容，一方面，軟件教學需要緊扣理論教學，避免理論與實踐的脫節；另一方面，軟件教學應在相應理論教學之后進行，避免學生只懂軟件操作卻不理解背后的原理。因此，四個安裝子系統均應形成從識圖到計價的閉環，嚴格按照先理論后軟件的教學邏輯，融合各個教學環節。

（四）調整課程考核的形式

采取理論考試與上機演練結合的方式進行考核，理論考試側重于對識圖、算量內容的考查，上機模擬演練則考查學生建模、計價方面的能力，通過多樣化的考核方式真實反映學生的能力和水平。考核成績由期末考試成績和上機演練成績兩部分構成，總分均為100 分，各占50%。

三、教學改革效果評測

教學改革以河西學院土木工程學院工程管理專業181 班的學生為試點對象，在教學過程中引入BIM 技術輔助教學，并通過主觀問卷調查和客觀考試成績，評測教學改革效果。

（一）問卷調查結果分析

在每個安裝工程子系統學習結束后，對學生進行問卷調查，了解BIM模型對學生學習是否有幫助。問卷按照幫助的效果分為“非常好”“很好”“一般”“無”四個等級。

在前三個安裝子系統的教學過程中，所有學生均認為模型對學習有幫助，并且僅有極個別的學生認為模型對學習的幫助效果一般。而在通風系統的學習中，有2.78%的學生認為模型對學習沒有幫助，并且認為幫助效果一般的學生有所增加。說明BIM可視化教學的效果顯著，但不適宜在例題講解完畢后才引入BIM模型。

在給排水系統和采暖系統的教學中，模型難度相近，問卷調查結果相近，但BIM 模型首次引入的時間不同。說明只要在講解例題前將BIM 模型引入教學，就能達到理想的教學效果。進一步分析，單一的識圖規則并不能激發學生的興趣，項目導向的教學才能讓學生主動學習，提高教學效果。

總之，BIM 可視化教學效果顯著，但利用模型進行可視化教學的時間，不得晚于講解識圖例題的時間。

（二）成績分析

為了進一步探究BIM 技術教學改革的效果，對課程進行橫向和縱向的成績對比分析。橫向成績分析針對期末考試成績和上機演練成績展開，縱向成績分析主要針對近三年的期末考試成績展開。

一是橫向成績分析。工程管理專業181 班期末考試和上機演練成績分布差距極大。期末考試成績分布在“不及格”到“80—89”四個分數段，其中，“60—69”分數段的人數略多，總體成績分布曲線平緩；上機演練成績分布在中間三個分數段，并且高達65.85%的學生成績位于70—79 分之間。上機演練成績整體上優于期末考試成績，說明實踐教學的效果優于理論教學。

二是縱向成績分析。從近三年期末考試成績來看，在對2018 級學生的教學中引入BIM技術，平均分最高為66.33 分，并且最低分為45 分，顯著高于前兩年最低分；2017 級由于疫情以線上教學為主，學生平均分和最高分均是三年內最低；2016 級學生最高分與2018 級學生接近，但最低分僅為9 分。此外，2018 級學生的良好率為21.95%，遠高于2016級的5.56%和2017 級的6.78%。這說明BIM 技術與教學結合能夠有效降低學習的門檻，顯著提高成績，在課程信息化轉型升級中具有絕對的優勢。

四、教學著力點

（一）思創新， 揚長避短

第一，從理論課堂轉向實踐教學。將BIM 技術引入安裝工程概預算課程教學中，促使教學從單一的理論課堂教學轉變為多元化教學。在識圖、算量、計價環節中，通過具體的安裝項目案例，讓學生掌握理論知識并在實踐中演練，不斷提升學生的實踐能力和專業綜合素養，并在此基礎上多開展社會實踐活動，使學生達到應用型人才培養目標，培養出社會需要的BIM復合型人才。

第二，學以致用，教學相長。通過完整的教學過程，讓每位學生都學會建立BIM 模型，并根據現行的計量規范以及各地區最新的市場價，形成計量與計價文件，為編制投標文件打下基礎，符合“新工科”背景下的人才培養要求。而教師在評閱學生成果的同時，積累優秀案例，形成特色模型庫和造價庫，為之后的教學提供豐富的素材。

第三，順應造價改革的大潮，提升學生的綜合競爭力。將BIM技術引入安裝工程概預算課程教學，強化對安裝工程計價的訓練，并且通過模型精準地完成安裝工程量的計算，符合住房和城鄉建設部印發的《工程造價改革工作方案》的要求，提高學生參與工程招投標的技術素養，提升學生的就業創業核心競爭力。

（二）思發展， 精益求精

第一，BIM技術與拓展現實技術融合輔助教學。拓展現實（簡稱XR）技術，能夠提供物理與虛擬環境相混合的沉浸式可交互體驗[3]。教學中應用BIM技術建立信息化模型，然后利用XR 技術提供虛擬項目場景，帶給學生沉浸式的學習體驗，提高可視化教學的效果。通過BIM 技術和XR 技術再現真實的項目場景，彌補傳統工程類課程理論與實踐脫節的缺陷，加深學生對于知識的理解。通過XR 技術的交互性，學生全面參與課堂，真正實現以學生為中心的教學，進一步提升教學質量。

第二，BIM 技術在其他工程類課程教學中的應用。將BIM 技術由安裝工程概預算課程推廣到其他工程類課程的教學中，如土木工程施工、項目管理、工程造價、建設工程法規等課程，利用BIM 技術實踐性強的優勢，實現項目式教學。以項目為驅動、問題為導向，學生實現從被動學習到主動學習的轉變，教師也從知識的傳遞者轉變為項目演練的組織者和解惑者。在項目演練中理解并應用知識，積極開展團隊合作，在解決問題中實現創新和發展。通過真實的任務和情景再現，培養學生的軟硬技能，最終培養出融合“施工、管理、經濟、法規”四個維度的BIM復合型人才。

綜上所述，在建筑行業信息化的浪潮下，對工程類課程進行教學改革迫在眉睫。工程類課程利用BIM 技術進行轉型升級，可以培養學生解決實際問題的能力，大大提高學生的實踐能力和綜合素質，為社會輸送BIM 復合型人才，同時，有利于學生提升就業創業能力，并具備快速進入工作狀態、縮短社會適應期的能力。