湯同芳　李順剛

關(guān)鍵詞：BIM;技能競賽;智慧課堂;建筑設(shè)備與識圖

中圖分類號：G434 ? ? ? ? 文獻(xiàn)標(biāo)志碼：B ? ? ? ? ?文章編號：1673-8454（2019）18-0083-04

一、引言

“互聯(lián)網(wǎng)+教育”的思維模式已融入各階段的教育、各行各業(yè)的教育事業(yè)中，運(yùn)用這種新的思維方式結(jié)合大數(shù)據(jù)、云平臺、物聯(lián)網(wǎng)等信息技術(shù)構(gòu)建新的課堂——智慧課堂，是時代對智慧教育提出的新課題。各學(xué)者對于智慧課堂的理解各有不同，祝智庭認(rèn)為，智慧課堂是翻轉(zhuǎn)課堂的升級版，通過提升學(xué)習(xí)資源的質(zhì)量、制作互動數(shù)字課本等途徑，突破傳統(tǒng)視頻微課的“效果天花板”現(xiàn)象，從而走向智慧課堂[1]。唐燁偉認(rèn)為，智慧課堂即為在信息技術(shù)的支持下，通過變革教學(xué)方式方法，將技術(shù)融入課堂教學(xué)中[2];黃榮懷等認(rèn)為，智慧課堂應(yīng)在智慧教室的支撐下開展，而智慧教室是典型的智慧學(xué)習(xí)環(huán)境[3]。筆者認(rèn)為智慧課堂是借助先進(jìn)的信息技術(shù)、科學(xué)技術(shù)融入智慧教學(xué)理念創(chuàng)造智慧化教學(xué)環(huán)境，以“學(xué)習(xí)者快樂學(xué)習(xí)、智慧學(xué)習(xí)為根本”，營造一個學(xué)習(xí)者樂學(xué)、善學(xué)、智學(xué)，教學(xué)者樂教、善教、智教的課堂氛圍。本文以《建筑設(shè)備與識圖》課程為例探索借助BIM技術(shù)、職教云平臺以賽促學(xué)，創(chuàng)建一個智慧化的課堂。

二、 BIM技術(shù)應(yīng)用于《建筑設(shè)備與識圖》課程的必要性

1.《建筑設(shè)備與識圖》教學(xué)方法面臨的問題

《建筑設(shè)備與識圖》課程是建筑類專業(yè)的技術(shù)基礎(chǔ)課，涵蓋建筑給排水系統(tǒng)、建筑電氣系統(tǒng)、建筑通風(fēng)與供暖系統(tǒng)、建筑智能化系統(tǒng)等專業(yè)知識，具有跨度大、專業(yè)性強(qiáng)、實(shí)踐性強(qiáng)等特點(diǎn)。 在以往的教學(xué)模式下，課程知識點(diǎn)系統(tǒng)性不夠、分布零散，較為抽象，教學(xué)重難點(diǎn)不夠突出，教師講解不夠透徹，學(xué)生對知識點(diǎn)模糊不清;在有限的課堂教學(xué)時間中，教師通常只注重了知識的講授，淡化了職業(yè)能力的培養(yǎng);課堂教學(xué)中學(xué)生不能成為主體，只是被動接受知識，學(xué)習(xí)過程與工程實(shí)例脫離，實(shí)踐鍛煉機(jī)會不足，沒有操作經(jīng)驗(yàn)，學(xué)生學(xué)習(xí)積極性很難被調(diào)動，缺乏學(xué)習(xí)興趣，不愿主動學(xué)習(xí)，學(xué)習(xí)效率不高，效果不佳。為了滿足職業(yè)院校的辦學(xué)宗旨，培養(yǎng)高技能型人才，不斷提高教學(xué)質(zhì)量，學(xué)校和教師也實(shí)施了多方面的教學(xué)改革，采取了很多方法，比如采用多媒體教學(xué)、模型展示、實(shí)物展示、校內(nèi)校外實(shí)訓(xùn)實(shí)習(xí)等。但是效果還是不能完全滿足課程需要，主要存在以下幾個問題：

（1）多媒體教學(xué)解決不了學(xué)生的互動性問題

多媒體教學(xué)雖然可以展現(xiàn)圖片、視頻、文字等資源，但是這些資源大多是簡單的靜止圖片或是不夠直觀的二維動畫，缺乏系統(tǒng)性、整體性，也只能滿足對建筑工程中設(shè)備系統(tǒng)基本知識的教學(xué)，學(xué)生還是停留在看聽的狀態(tài)。

（2）設(shè)備模型不全

不同的建筑對應(yīng)不同的建筑設(shè)備，專業(yè)設(shè)備種類繁多、結(jié)構(gòu)復(fù)雜、體積龐大、設(shè)備更新快速，可用于課堂教學(xué)的設(shè)備模型少，不能滿足實(shí)際課堂教學(xué)。

（3）實(shí)物展示受限

《建筑設(shè)備與識圖》課程專業(yè)知識性強(qiáng)、抽象不易想象，面對教學(xué)模型不足、學(xué)生理解困難的問題，不少教師會利用實(shí)物構(gòu)件作為教學(xué)工具在課堂中展示，如水龍頭、閥門等。但是專業(yè)設(shè)備種類眾多，體積大，結(jié)構(gòu)繁雜，價格高，實(shí)物展示受限。

（4）現(xiàn)場教學(xué)連續(xù)性、完整性不夠

通過參觀、走訪等現(xiàn)場教學(xué)法是可以一定程度上調(diào)動學(xué)生的學(xué)習(xí)積極性，但是建筑物的建設(shè)周期長，要在短時間內(nèi)完成完整建設(shè)周期的實(shí)踐不太現(xiàn)實(shí)，依照施工工序，部分建筑設(shè)備施工在土建施工階段已經(jīng)開展，如建筑給排水管線施工已經(jīng)在建筑主體施工中提前敷設(shè)，后續(xù)施工無法直接看見，此外學(xué)生多，施工現(xiàn)場危險因素多，完全把校外實(shí)訓(xùn)工地作為載體完成專業(yè)課程的實(shí)踐教學(xué)任務(wù)可實(shí)施性不強(qiáng)。現(xiàn)場教學(xué)在一定程度上提高了學(xué)生的參與度，調(diào)動了學(xué)生學(xué)習(xí)興趣，改善了教學(xué)效果，但存在教學(xué)進(jìn)度、施工時間、實(shí)訓(xùn)場地、施工進(jìn)度等因素的約束，亟待完善教學(xué)模式，改進(jìn)教學(xué)方法，進(jìn)一步提高教學(xué)效果。

2.BIM 的概念和發(fā)展

BIM是建筑工程界的又一次技術(shù)革命。BIM模型是匯集建筑工程有關(guān)信息數(shù)據(jù)的模型，除了涵蓋完整建筑幾何數(shù)據(jù)，還囊括整個建筑壽命周期非幾何數(shù)據(jù)，如建筑工程進(jìn)度，建筑材料價格、重量，建筑構(gòu)件材質(zhì)等，集優(yōu)化、模擬、協(xié)調(diào)、可視等眾多特點(diǎn)。BIM技術(shù)可以集成建筑材料、建筑設(shè)備、建筑功能數(shù)據(jù)、幾何數(shù)據(jù)等實(shí)現(xiàn)一體化管理，為綠色建筑設(shè)計供應(yīng)必要的分析依據(jù);BIM技術(shù)結(jié)合施工進(jìn)度可以做到人、料、機(jī)、資金等資源的合理使用，實(shí)現(xiàn)成本精細(xì)化與規(guī)范化控制。BIM技術(shù)可視化模擬可實(shí)現(xiàn)項目安全規(guī)劃，高效避免工作狀態(tài)中的人員與機(jī)具設(shè)備的沖突，合理布局施工現(xiàn)場。此外還可自動化對施工過程的安全檢查，對各施工區(qū)域墜物、墜落進(jìn)行風(fēng)險評估，制定開工前安全施工計劃等。

3. BIM技術(shù)應(yīng)用于《建筑設(shè)備與識圖》 課程的意義

（1）提高學(xué)生學(xué)習(xí)積極性，由被動變主動

分別建立建筑給排水、建筑通風(fēng)與供暖、建筑電氣、建筑智能化等系統(tǒng)的動態(tài)模擬模型，解決建筑設(shè)備系統(tǒng)眾多繁雜、實(shí)踐教學(xué)難度大的困境，對動態(tài)模擬模型通過放大觀察細(xì)部構(gòu)造，旋轉(zhuǎn)全方位觀察系統(tǒng)構(gòu)造，剖切觀測內(nèi)部構(gòu)造和組成。此外可以將建筑設(shè)備各系統(tǒng)整合在一起，全面學(xué)習(xí)。對于教學(xué)重難點(diǎn)可以采取讓學(xué)生動手實(shí)際操作，從各角度、各層面接受、內(nèi)化教學(xué)內(nèi)容，激發(fā)學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣、調(diào)動學(xué)習(xí)積極性，扭轉(zhuǎn)學(xué)習(xí)局面，使學(xué)習(xí)變成一件快樂自主活動。

（2）有機(jī)結(jié)合整個教學(xué)環(huán)節(jié)，增強(qiáng)動手能力

利用BIM技術(shù)不僅可以模擬建筑設(shè)備系統(tǒng)各構(gòu)成部分，也可以模擬整個系統(tǒng)，可以將各教學(xué)環(huán)節(jié)有機(jī)結(jié)合，如有機(jī)結(jié)合課程教學(xué)、設(shè)計、實(shí)習(xí)等，一方面，有助于學(xué)生理解課程基本知識，另一方面，學(xué)生的實(shí)踐動手能力還可以得到提高。同時BIM還可以將整個學(xué)科其他課程知識較系統(tǒng)地結(jié)合起來，給學(xué)生呈現(xiàn)一個完整的建筑工程案例，包含建筑工程的前期研究分析、設(shè)計、施工、運(yùn)營管理、維護(hù)等各階段，便于學(xué)生將所學(xué)學(xué)科知識系統(tǒng)地結(jié)合起來。

（3）運(yùn)用BIM技術(shù)可以輕松化解《建筑設(shè)備與識圖》課程教學(xué)難點(diǎn)

建筑設(shè)備各系統(tǒng)的管線布置、空間走向、敷設(shè)施工是教學(xué)的難點(diǎn)，各系統(tǒng)管線的布置與敷設(shè)不僅是單個系統(tǒng)的施工，還要兼顧土建施工與其他設(shè)備系統(tǒng)的管線施工在空間上的沖突問題，運(yùn)用BIM技術(shù)可以使得施工現(xiàn)場各環(huán)節(jié)施工一目了然。避免不必要的空間碰撞，合理布置施工現(xiàn)場，保障現(xiàn)場施工有序進(jìn)行。

三、在智慧課堂中融入競賽的可行性

近年來，高職院校大學(xué)生各類技能競賽得到迅速發(fā)展。在智慧課堂中融入技能競賽，提供行業(yè)情境改變教學(xué)環(huán)境，創(chuàng)設(shè)良好的自主學(xué)習(xí)導(dǎo)向，開拓課程內(nèi)容的涵蓋面。

首先，由一線企業(yè)直接命題的技能競賽，高度展現(xiàn)行業(yè)前沿、社會熱點(diǎn)與學(xué)科交叉知識。競賽命題體現(xiàn)行業(yè)需求、行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)，這些命題事實(shí)上是創(chuàng)設(shè)了明確的學(xué)習(xí)情境。在智慧課堂中融入技能競賽，實(shí)際是與行業(yè)需求的良好對接，是“智慧學(xué)習(xí)、智慧教學(xué)”的集中體現(xiàn)。

其次，技能競賽賽的不僅僅是單個知識點(diǎn)掌握熟練程度，更是學(xué)科的基本知識、基本理論與實(shí)踐的結(jié)合以及學(xué)科的素養(yǎng)、素質(zhì)。而培養(yǎng)學(xué)生的學(xué)科知識、理論和素質(zhì)是課堂教學(xué)的目標(biāo)，同時技能競賽創(chuàng)造了有機(jī)的知識整合、能力培養(yǎng)、素質(zhì)養(yǎng)成的有氧空間。在智慧課堂中融入技能競賽，學(xué)生有了實(shí)踐機(jī)會，運(yùn)用自己的知識儲備探究未知，對問題進(jìn)行遷移性的分析、解決，得出結(jié)論，實(shí)現(xiàn)創(chuàng)新創(chuàng)業(yè)各環(huán)節(jié)。

最后，完成競賽命題需要用到的知識不僅僅是一個知識點(diǎn)，也不是一門課程的內(nèi)容，往往是需要貫穿某一學(xué)科的基本理論、基本知識，甚至是多個交叉學(xué)科的知識與理論，在以往課堂教學(xué)中， 實(shí)現(xiàn)這一過程轉(zhuǎn)化難度極大。然而智慧課堂打破了傳統(tǒng)“課上”“課下”界限，創(chuàng)設(shè)了“線上”“線下”自由空間，放大自主學(xué)習(xí)空間，實(shí)現(xiàn)了競賽內(nèi)容完成的可行性。

四、基于BIM技術(shù)以賽促學(xué)的智慧課堂試點(diǎn)設(shè)計思路——以《建筑設(shè)備與識圖》課程為例

本研究結(jié)合專業(yè)實(shí)踐，選擇《建筑設(shè)備與識圖》課程中“識讀與繪制建筑給排水施工圖”情境作為“智慧課堂”試點(diǎn)，寄望通過融入技能競賽，一方面，在提高學(xué)生識讀建筑設(shè)備圖能力的同時，深化學(xué)生繪制、設(shè)計建筑設(shè)備圖的基礎(chǔ);另一方面，開拓學(xué)生的視野，積累實(shí)踐經(jīng)驗(yàn)，提高實(shí)踐能力，并將這種能力升華輻射到其他專業(yè)課程的學(xué)習(xí)中。

1.《建筑設(shè)備與識圖》智慧課堂試點(diǎn)

選擇六安職業(yè)技術(shù)學(xué)院2017版《建筑設(shè)備與識圖》課程標(biāo)準(zhǔn)中學(xué)習(xí)情境三“識讀與繪制建筑給排水系統(tǒng)施工圖”作為智慧課堂試點(diǎn)，其內(nèi)容結(jié)構(gòu)較為完整和獨(dú)立，具有典型性，以實(shí)際工程案例指導(dǎo)學(xué)生如何正確識讀建筑給排水系統(tǒng)施工圖，教學(xué)重點(diǎn)為識讀方法、繪圖方法，難點(diǎn)在于對各走向管線的正確把握、對空間管道的布置走向的理解、對繪圖標(biāo)準(zhǔn)的理解。

面向全國高職院校土建類學(xué)生舉行的“建筑工程識圖競賽”涵蓋識圖與繪圖兩個環(huán)節(jié)，形式包含個人賽與團(tuán)體賽。識圖環(huán)節(jié)，要求選手獨(dú)立完成給定的識圖任務(wù)，在給定的建筑工程施工圖紙會審記錄、設(shè)計變更等資料中完成識圖相關(guān)內(nèi)容的答題。繪圖環(huán)節(jié)，選手可以選擇合作完成競賽任務(wù)，根據(jù)給定資料，運(yùn)用繪圖軟件繪制指定的建筑工程施工圖。這一要求與《建筑設(shè)備與識圖》“識讀與繪制建筑給排水施工圖”情境的教學(xué)內(nèi)容非常契合，因此選取該知識點(diǎn)作為智慧課堂教學(xué)內(nèi)容。

2.“識讀與繪制建筑給排水施工圖”智慧課堂實(shí)施過程

（1）課前

以競賽為切入點(diǎn)，利用BIM技術(shù)，借助職云課堂為平臺，教師設(shè)計和布置學(xué)習(xí)任務(wù)——識讀建筑工程實(shí)訓(xùn)大圖冊（我校實(shí)訓(xùn)中心實(shí)體模型配套圖冊）中第一個案例“某綜合辦公樓建筑給排水施工圖”，并將事先準(zhǔn)備好的識圖方法微課、 辦公樓BIM管道模型、BIM漫游視頻、識圖任務(wù)工單、預(yù)習(xí)卡等學(xué)習(xí)資源和預(yù)習(xí)任務(wù)發(fā)布至職教云課堂平臺。要求學(xué)生結(jié)合教材、微課、網(wǎng)絡(luò)、實(shí)訓(xùn)中心實(shí)體模型、身邊實(shí)際案例等學(xué)習(xí)資源，探究建筑給排水系統(tǒng)組成、理解管道敷設(shè)原則等知識，完成課前預(yù)習(xí)卡并提交至職教云課堂。學(xué)生可根據(jù)個人需要在課余時間隨時隨地利用手機(jī)、平板或者筆記本電腦登錄職教云課堂平臺，在規(guī)定時間之前查看學(xué)習(xí)任務(wù)，完成并上傳學(xué)習(xí)成果。通過云課堂平臺教師可以查看每一位學(xué)生預(yù)習(xí)情況并評價學(xué)生預(yù)習(xí)成果，做到心里有數(shù)，靈活掌控課堂。

（2）課中

課堂教學(xué)時間為90分鐘，即兩節(jié)課連續(xù)教學(xué)（課間休息10分鐘）的形式。首先借助職教云課堂投屏進(jìn)行課前預(yù)熱（15分鐘），回顧復(fù)習(xí)、對課前預(yù)習(xí)情況進(jìn)行典型展示，直觀展示引導(dǎo)鞏固學(xué)生自主學(xué)習(xí)成果，通過不同答案展示，讓學(xué)生進(jìn)行比較選擇。第二個環(huán)節(jié)（20分鐘），由教師明確正確的識圖方法與原則，對比BIM模型、漫游視頻解讀案例“某綜合辦公樓建筑給排水施工圖——底層建筑給排水施工圖”。讓學(xué)生清晰讀圖原理、讀圖方法，提高空間想象能力，化解了學(xué)生從二維CAD施工圖難以想象空間管道布置位置的教學(xué)難點(diǎn)。第三個環(huán)節(jié)（30分鐘）分組競賽，識讀“某綜合辦公樓建筑給排水施工圖——第二層、第三層建筑給排水施工圖”并填寫任務(wù)工單上傳至云課堂。第四個環(huán)節(jié)（25分鐘）評價與總結(jié)，各組選舉發(fā)言人，借助云課堂投屏分別展示講解各組識圖情況，并判斷、點(diǎn)評其他小組識圖結(jié)果是否有誤。最后教師總結(jié)評價各組完成情況，在此過程中不僅調(diào)動了學(xué)生的學(xué)習(xí)積極性、主動性，還可以培養(yǎng)其團(tuán)隊協(xié)作能力，發(fā)揮團(tuán)隊精神，同時加深了學(xué)生對建筑給排水施工圖識讀方法、原理、管道布置原則等的認(rèn)知。

（3）課后

教師編寫兩種拓展任務(wù)：①針對于全體學(xué)生的，編寫8種不同的“某綜合辦公樓建筑給排水施工圖——頂層建筑給排水施工圖和系統(tǒng)圖識圖任務(wù)工單”并發(fā)布至云課堂作為拓展案例，同時教師制作配套的BIM三維模型小視頻等三維模型資源，便于學(xué)生課后的學(xué)習(xí)，并在完成任務(wù)過程中遇到問題可以有針對性地查看、對比視頻、模型解決問題，學(xué)生也可以在云平臺中提問。每位學(xué)生都會隨機(jī)領(lǐng)取到8種任務(wù)工單中的一種，要求填寫任務(wù)工單。②拓展任務(wù)。針對學(xué)有余力的學(xué)生，要求他們在讀懂圖紙完成拓展任務(wù)工單的基礎(chǔ)上，利用BIM軟件Revit繪制“給定教學(xué)樓衛(wèi)生間給排水平面圖”并建立Revit模型提交成果，作為學(xué)習(xí)資源上傳至云課堂。通過提供不同程度、不同類型的課后拓展任務(wù)，可以更好地體現(xiàn)個性化學(xué)習(xí)、智慧化學(xué)習(xí)，平時不愛學(xué)習(xí)的學(xué)生因?yàn)榭梢暂p松完成學(xué)習(xí)任務(wù)而變得愿意學(xué)、樂學(xué)了，而學(xué)有余力的學(xué)生作為資源創(chuàng)建者，也獲得了極大的成就感，更加樂學(xué)、善學(xué)、會學(xué)。

3.智慧課堂考核評價

《建筑設(shè)備與識圖》課程考核方式為過程性考核，考核權(quán)重為線上20%、線下40%，作業(yè)為40%。其中線上考核包含學(xué)習(xí)進(jìn)度、評價、問答、筆記、糾錯，主要是對學(xué)生課前、課后自主學(xué)習(xí)的考核;線下考核包含出勤、參與、課堂表現(xiàn)，測驗(yàn)平均分主要是對學(xué)生課堂中學(xué)習(xí)的考核;作業(yè)考核主要是針對課后、課前任務(wù)工單完成情況的考核。教師可以依據(jù)學(xué)生不同環(huán)節(jié)的學(xué)習(xí)進(jìn)度與表現(xiàn)及時在云課堂平臺中給與評分，云平臺系統(tǒng)可以依據(jù)事先設(shè)置好的權(quán)重，隨著教學(xué)進(jìn)度實(shí)時記錄，學(xué)生可以通過云課堂平臺隨時看到，隨時了解自己的學(xué)習(xí)進(jìn)度、學(xué)習(xí)程度、得分情況，并及時調(diào)整，改變學(xué)習(xí)態(tài)度和學(xué)習(xí)方法。

五、結(jié)束語

本文以《建筑設(shè)備與識圖》課程為例，探索并實(shí)踐了以行業(yè)新技術(shù)BIM和以具體建筑工程項目為載體，融入競賽，借助職教云平臺的智慧型課堂教學(xué)模式。通過一段時間的研究與實(shí)踐教學(xué)，筆者有以下幾點(diǎn)體會：①有機(jī)結(jié)合BIM和《建筑設(shè)備與識圖》課程，學(xué)生的識圖能力有了大幅度提高，90%的學(xué)生可以較好地獨(dú)立完成建筑設(shè)備施工圖的識圖，85%能夠利用BIM軟件Reirt較熟練地繪制建筑設(shè)備各系統(tǒng)施工圖。②借助職教云課堂平臺進(jìn)行課堂教學(xué)，活躍了課堂氣氛，使得每位學(xué)生都可以實(shí)時參與課堂教學(xué)，成為課堂的主體，激發(fā)了學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣，創(chuàng)造了隨時隨地學(xué)習(xí)的機(jī)會，使其更加清晰地掌握自己的學(xué)習(xí)狀態(tài)、學(xué)習(xí)進(jìn)度、學(xué)習(xí)效果，縮短了學(xué)生與教師之間的距離，拓寬了師生更為便捷的溝通方式，教師可以更直觀地了解每一位學(xué)生，此外云課堂完整記錄了所有的教學(xué)環(huán)節(jié)、教學(xué)方式、教學(xué)內(nèi)容，便于后期的改進(jìn)、參照、對比分析、統(tǒng)計。③將技能競賽融入智慧課堂教學(xué)，化理論知識為實(shí)踐操作，更加便于學(xué)生理解與掌握專業(yè)知識，帶動全員參與，激發(fā)學(xué)生的學(xué)習(xí)熱情和創(chuàng)新思維能力。④智慧課堂教學(xué)新模式要求教師對專業(yè)知識的掌握更加透徹，對行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)、新技能的掌握更加嚴(yán)謹(jǐn)，對課堂的把控能力更強(qiáng)。

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（編輯：魯利瑞）