基于OBE-CDIO理念的高職BIM技術人才PBL驅動跨專業協作培養模式的實踐探索

唐善德 陶丹

【摘要】本文分析高職短學制BIM人才培養研究情況，針對國內高職院校學制短、BIM課程建設不成體系的問題，提出將結果導向教育OBE（Outcome- Based Education）和CDIO工程教育模式引入BIM課程教學中，以任務驅動PBL（Project-Based Learning）為載體，以體系化BIM課程建設為中心，以跨專業協作為手段，以結果為導向，構建基于OBE-CDIO理念的PBL驅動跨專業協作的BIM人才培養框架措施，并分析實踐結果;其結論是，在短學制條件下，這種培養模型能有效提高學生BIM綜合應用能力、團隊協作能力和創新能力，為短學制高職院校的BIM教學改革提供新思路。

【關鍵詞】高職短學制 BIM技術人才 跨專業協作

【中圖分類號】G64 【文獻標識碼】A

【文章編號】0450-9889（2022）03-0106-06

隨著我國經濟的持續健康發展，技能人才作為我國產業發展的重要一環，其需求缺口越來越大。根據教育部發布的《制造業人才發展規劃指南》，到2025年，僅僅制造業一項技能人才缺口就達到 2986萬人。高職教育作為一種教育類型，是建筑類技術技能人才培養的主要陣地之一。近年來國家陸續出臺《國家職業教育改革實施方案》《職業教育提質培優行動計劃（2020—2023年）》等一系列鼓勵職業教育發展的文件，力求通過多途徑提高技術技能人才培養質量。

隨著建筑業信息化和工業化進程的推進，BIM（Building Information Modeling）技術依托其建筑數字化模型協調性、可視化和數字化改變了傳統建筑生產模式，極大地提高了建設效率，有效降低建設成本，成為建筑信息化改革的一個重要手段，對當今建筑行業變革產生了重大影響。

據統計有超過70%的企業認為，BIM技術人才缺少是BIM應用實施過程中需要解決的首要問題，然而，隨著行業企業對高素質綜合性BIM技術技能人才的要求越來越高，高職三年的短學制在BIM人才培養過程中表現出的不系統、不深入、協調差的問題越來越明顯。通過調研走訪和交流，超過90%的企業認為目前高職院校培養的BIM人才無法快速適應企業崗位工作，并認為他們知識應用點單一，無法做到協同工作，需要花費大量精力和時間重新培養。因此，需要針對國內高職院校學制短、BIM課程建設不成體系的問題，急需將結果導向教育OBE（Outcome-Based Education）和CDIO（構思Conceive、設計Design、實現 Implement和運作Operate）工程教育模式引入BIM課程教學中，以任務驅動PBL（Project-Based Learning）為載體，以體系化BIM課程建設為中心，以跨專業協作為手段，以結果為導向，構建基于OBE-CDIO理念PBL驅動跨專業協作的BIM人才培養框架，培養能快速適應崗位工作要求，具備跨專業合作能力的BIM綜合應用人才。

一、高職短學制BIM人才培養研究情況

（一）國內外高校BIM技術教學及研究現狀

BIM技術最先在國外受到關注。在美國、新加坡等國家，大多數高校都將BIM課程納入其教學中。在BIM教學模式和課程結構體系架構方面，國外的研究者也在本科層次采用Bloom分類法和系統課程開放法進行了研究與實踐。

近年來，從清華大學啟動BIM標準研究課題組開始，BIM技術在中國高校也得到了廣泛的研究。部分高職院校與廣聯達、斯維爾、魯班等國內優秀BIM企業合作，探究培養BIM技術人才的方法。比如，廣西水利電力職業技術學院與廣聯達聯合成立BIM工作室，共同建設BIM課程體系。國內不少高職院校嘗試開設BIM信息化專業，將課程進行BIM化升級或開設BIM技術實訓等多種形式的BIM教學實踐，BIM技術教學研究在高職院校正在不斷發展。

在BIM應用研究過程當中，絕大部分研究出現在本科和應用本科層次，高職短學制的BIM人才培養研究較少。田莉梅等提出，將計算機專業、大數據、云測繪和人文歷史等融入BIM教學中，構建混合課程，成立教研團隊，采用學科交叉融合的途徑和方法;劉紅霞等探索了BIM技術與建筑、造價、通風空調、機電等多專業結合進行綜合實訓的實踐可行性與操作性;張靜曉等提出Result chain for BIM的工程能力培養模型和以結果導向教育（OBE）的教學理念;林珍偉等以一體化BIM課程體系建設為中心，以結果為導向，構建基于OBE-CDIO理念的BIM工程人才培養模型。

但是，國內的BIM教育仍處于探索階段，高職培養的BIM人才遠遠不能滿足行業的需求。現有BIM人才培養方式，主要包括開設BIM課程模式、畢業設計模式和以BIM協會參加比賽等形式。前期大多數學校將畢業設計作為BIM教學應用的切入點，近年來越來越多的院校開設了BIM相關課程。但是從教學效果來看，各個專業單一的建模課程只能是碎片化BIM訓練。專業之間不聯動，培養的學生很難適應多專業融合的BIM應用要求。另外，在調查中發現，大多數院校在同一專業不同的BIM課程使用的案例項目也不相同，以軟件操作為基礎的簡單BIM訓練仍然是目前的主要教學方式。整個BIM教學不成體系，與實際工程項目聯系不緊密，導致學生工程系統性概念較弱，BIM全生命周期應用概念淡薄。同時，師資不足和軟硬件不配套等因素也限制著BIM的教學與應用。作為BIM人才培養的主體，如何完善BIM技術技能人才培養體系是所有高職院校應該考慮的問題。

（二）國內建筑業BIM技術應用及研究現狀

根據《中國建筑業BIM應用分析報告（2020）》（吳慧娟、朱正舉、劉錦章等），目前國內建筑企業使用BIM時間在3年以上的比例占到57.82%，越來越多未使用BIM的企業也在關注BIM技術應用，這是未來BIM技術應用潛在的增長點。從BIM應用方向上看，排名前四的應用是基于BIM的機電深化設計（占46.03%）、基于BIM的專項施工方案模擬（占42.82%）、基于BIM的碰撞檢查（占38.25）和基于BIM的投標方案模擬（占37.21%），可見，企業對人才跨專業能力有著較高的要求。企業在實施BIM應用中遇到的阻礙因素是BIM人才的缺乏，這已經連續4年成為最核心的問題。目前，我國建筑業復合型BIM人才培養缺乏體系化，高校BIM人才培養大多聚焦在理論層面和建模層面，沒有很好地與工程實踐進行結合，人才培養與市場需求匹配度比較低。

二、基于OBE-CDIO理念的PBL驅動跨專業的BIM人才培養框架

筆者針對高職短學制條件下BIM人才培養存在的課程體系不完善、培養模式單一、培養深度不足、專業間缺少聯動、人才培養脫離工程實際與企業需求不符等問題，借鑒國內外有關BIM人才培養的理論研究與實踐，探索BIM技術人才基于OBE-CDIO理念的PBL驅動跨專業協作培養模式，并已經開展了近4年的建設與實踐研究，為高職短學制條件下BIM人才培養探索新路徑。

我們知道，結果導向教育OBE已經成為歐美國家主流教改思想，符合學生個人能力發展規律。CDIO是近年來最新的工程教育理念，分別代表構思（Conceive）、設計（Design）、實現（Implement）和運作（Operate），旨在使學生在工程基礎知識、個人能力、人際團隊能力和工程系統能力四個層面達到預定培養目標。PBL是項目驅動學習法，以學生為中心，開展自主、合作、探究式學習解決實際工程問題，旨在培養學生的創意思維、團結協作、自主學習及批判思維的能力。

本課程從BIM課程體系構建和教學模式改革著手，圍繞OBE制定BIM崗位技能人才培養目標，聯合企業，以實際工程案例進行PBL驅動學習，從而推動高職建筑類專業CDIO工程教育教學改革。搭建的OBE-CDIO理念下的PBL驅動跨專業協作人才培養框架如圖1所示。

三、基于OBE-CDIO理念的PBL驅動跨專業協作BIM人才培養模型

筆者在調查研究、了解區內外優質施工、設計和房地產企業對BIM人才需求情況的基礎上，確立基于OBE理念的BIM崗位人才培養目標為：培養具有BIM信息化意識、能夠創建BIM模型、掌握BIM項目化應用技術、能夠根據BIM模型反映的情況解決問題、具備分析思考能力、具備團隊協作能力且具有正確的職業態度的人才。

筆者根據專業人才培養目標，制定BIM體系化課程，主要分為BIM理論通識課、BIM專業實踐課和BIM綜合畢業設計課，其中BIM理論通識課為新開課程、BIM專業實踐課主要為融入課程、BIM綜合畢業設計主要為跨專業工程應用課程。所有課程圍繞同一個工程項目，形成以項目為紐帶的PBL驅動模式。基于CDIO工程教育理念，通過培養“雙師型”BIM教師、校企共建BIM綜合實訓基地、開發校企工作任務式手冊、參加技能競賽和校企工作室崗位實踐等形式推進教學。以生生、師生和企業等多元評價，建立反饋改進機制。構建的基于OBE-CDIO 理念的PBL驅動跨專業協作BIM人才培養模型如圖2所示。

四、基于OBE-CDIO理念的PBL驅動跨專業協作BIM人才培養實施

在實踐教學過程中，校企共同開發基于實際工程項目的教學案例，作為各專業各門課程共用案例，并將之貫穿整個教學過程，形成基于工程案例的BIM綜合模型平臺。如圖3所示。

（一）專業基礎課程中的BIM應用教學

在一年級，BIM教學主要分為兩類。一是以BIM模型為輔助手段，開展建筑識圖、房屋構造、工程制圖等課程的教學。利用BIM模型的可視化特點，在相應課程中更加直觀地展示建筑構件、詳圖及建筑三維形態，使學生更容易接受和理解建筑特點以及制圖規則，快速認知建筑構成。二是開設BIM概論和Revit建模課程，使學生能夠系統了解BIM技術的概念和先進性，掌握將建筑二維圖紙變成三維模型的基本方法，掌握Revit軟件的基本操作，能夠創建工程項目粗略模型。

（二）各專業核心課程中的BIM應用教學

在二年級，BIM應用教學以將各專業核心課程教學內容融入BIM開展項目式教學為主，其中主要分為BIM技術在施工管理方面的教學應用、BIM技術在計量計價方面的教學應用和BIM技術在施工技術方面的教學應用。

1.BIM技術在施工管理方面的教學應用

此類應用主要利用BIM技術的可視化和模擬性，在建筑工程技術、建設工程管理等專業的《建筑工程施工組織與設計》教學中應用。在一年級創建的模型基礎上結合BIM技術進行三維場地布置，導出三維漫游視頻，代替以前的CAD場布圖，直觀地解決了場地施工現場布置和安全模擬逃生等知識點的教學問題;利用BIM 5D軟件或者Nevisworks軟件將構件模型與時間進度對應，開展施工進度4D模擬，將預計進度與實際進度進行對比，將抽象的流水段劃分、工作、節點、線路、工作時差等知識點具象化，方便學生對施工現場進度控制的理解;各專業將建筑、結構、機電設備模型整合到BIM模型中心，利用Nevisworks軟件模擬施工中的構件，通過跨專業協作，提出解決辦法并進行模型優化，解決項目管理中的溝通協調等知識點的教學問題。

2.BIM技術在計量計價方面的教學應用

在教學中，教師通過Revit明細表統計或者導入一年級創建的模型至對應的第三方算量軟件，對《建筑工程計量與計價》課程進行BIM化應用。教師通過展示選取構件工程計算過程，使學生更加明晰工程量的扣減與計算原則;將算量文件導入專業計價軟件，通過套定額形式形成計價文件;將建筑模型、計價文件、進度文件導入BIM 5D軟件，實現概算—預算—決算等工程造價知識點的直觀教學。

3.BIM技術在施工技術方面的教學應用

建筑工程施工過程涉及安全、質量、施工、材料等多個崗位，施工過程具有不易呈現、危險性大和隱蔽性等特點。傳統的課堂教學很難全面呈現實際過程，長期以來，這都是施工技術教學的痛點。在 BIM《建筑施工技術》《建筑工程質量與安全管理》等教學過程中，教師借助虛擬仿真實訓平臺，導入真實工程項目案例，讓各專業學生分別選取對應崗位角色，進行施工全過程模擬，極大地提高了學生學習興趣，使原本不易呈現的施工過程具體化、可視化。利用BIM安全模架計算系統，直接在案例工程項目上生成模架，不僅可以直觀認知模架系統構成，而且可以進行模架安全計算與調整，使原本枯燥晦澀的力學計算簡易化，便于學生接受與理解。校企合作基于案例教學過程進行質量安全案例制作，配合VR系統，進行施工安全和質量驗收VR模擬教學，增強了施工安全和質量管理知識點的互動性、可視化，令學生身臨其境，教學效果好。

在具體實施過程中，教師將BIM技術融入各專業的基礎和核心課程中，以共同的PBL項目案例為驅動載體，創建BIM中心模型，并將各專業教學全部基于此中心模型，進行跨專業的教學和模擬。一、二年級取得的模型和成果文件全部得以保留，并作為前期基礎資料融入三年級的綜合畢業設計中。在畢業設計過程中，學生可在建模、計量計價、機電、施工管理等畢業設計模塊任務庫中，選取不同專業的學生進行組合，開展跨專業聯合模擬，進行建筑全生命周期的BIM應用，有效提高學生的綜合應用能力和溝通協調能力，提高教學效率，解決高職教學時間短的問題。

五、基于OBE-CDIO理念的PBL驅動跨專業協作BIM人才培養的效果

為了更全面客觀地對基于OBE-CDIO理念的PBL驅動跨專業協作BIM人才培養效果進行評價，筆者采取生生互評、校企雙導師評價等多元評價方式，利用在線課程云平臺開展過程性評價，通過平臺數據分析學生在PBL驅動模式下的學習習慣和存在問題，結合最終成果性評價對學生進行多維度全方位的客觀評價。評價對比方式，主要包括在線學習平臺多屆學生縱向學習成果對比和與未使用PBL驅動跨專業協作教學的班級進行橫向對比兩種方式。筆者通過發布調查問卷，對頂崗實習學生和畢業生進行跟蹤調查，了解OBE-CDIO理念下的PBL驅動跨專業協作BIM人才培養效果，以便對教學進行完善和改進。

通過縱向對比2017級至2019級學生在《BIM技術應用》《建筑施工技術》《建筑工程計量與計價》《建筑工程施工組織與設計》和《建筑工程質量與安全管理》和畢業設計等課程的優良率，分析得出如圖4的對比結果。

由圖4可以看出，學生的優良率和及格率逐步提升。

通過與未使用PBL驅動跨專業協作教學的班級進行橫向對比，以《BIM技術應用》課程為例得到的對比數據如圖5所示。

從圖5不難看出，使用PBL驅動跨專業協作教學的班級在學習自主性、積極性和學習成績上都得到很大提高。

通過對2019級頂崗實習和2017級2018級畢業生進行崗位工作跟蹤調研，分析PBL驅動跨專業協作教學對BIM工程崗位工作能力影響可以發現，在學校讀書期間接受PBL驅動跨專業協作教學的學生在BIM技術應用、專業技能和協調能力方面得到明顯提高，達到63.78%，而覺得BIM應用能力沒有得到提升的比例僅為3.94%，遠低于未接受PBL驅動跨專業協作教學學生的11.36%，如圖6所示。

通過相關性分析，學生通過學習專業核心課程后，其BIM技術應用、專業技能和協調能力得到提升的比例顯著增加，學生對崗位適應能力顯著增強，縮短了到崗適應時間，提升了BIM人才培養效果。如圖7所示。

本文基于結果導向OBE和CDIO工程教育模式，結合校企共同開發的實際工程案例，利用“信息技術+”在線課程平臺開展PBL驅動跨專業協作的BIM技術人才培養實踐，能夠讓各專業學生基于同一個項目開展建設工程BIM應用與實踐。這種教學模式重構了BIM教學課程體系，形成了基于BIM中心模型的底層BIM基礎課程通用、中層專業核心課程融入、高層畢業設計協作的教學模式。在整個教學過程中，師生可使用BIM中心模型中的公共案例，從前期學習到畢業設計都可運用，解決了高職學習時間短、BIM課程不成體系的問題。可見，基于OBE-CDIO理念的PBL驅動跨專業協作BIM人才培養模式，有利于學生更加直觀地認識建筑構件，了解工程建設的全過程，提高學生的BIM技術綜合應用能力、溝通協調能力，能夠使學生快速適應工作崗位，為短學制的高職院校BIM技術應用人才培養提供一種新思路。

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注：本文系2018年廣西職業教育教學教改研究項目“基于BIM技術體系分專業協作的智造建筑人才培養模式的研究與實踐”（編號：GXGZJG2018B038）的研究成果。

作者簡介：唐善德（1988— ），安徽明光人，講師，碩士，研究方向為建筑施工技術、工程管理和BIM技術;陶丹（1987— ），通訊作者，廣西興安人，講師，工程師，研究方向為土木工程、工程管理。

（責編 盧建龍）