基于信息技术的施工管理类课程改革与实践

陆红梅 李洁 唐艳娟

摘    要：为了改善课时量缩减和大四学生学习主动性不高的现状，文章提出了在施工管理类课程中开展混合式教学模式，通过储备线上教学资源，策划线下教学活动，建立评价体系，以完成教学目标。同时，在课程内容中植入建筑信息化技术（BIM）内容，构建BIM技术能力培养的实施路径，以达到提高教学质量和满足人才培养需求的目标。

关键词：信息技术;BIM技术;混合式教学;土木工程

中图分类号：G642.0          文献标识码：A          文章编号：1002-4107（2021）08-0053-04

教育部在发布的《教育信息化十年发展规划（2011—2020年）》中指出“以教育信息化带动教育现代化是我国教育事业发展的战略选择”时，提到了强化信息技术应用，即提高教师应用信息技术水平，更新教学观念，改进教学方法，提高教学效果以及鼓励学生利用信息手段主动学习、自主学习，增强学生运用信息技术分析解决问题能力。

信息技术（Information Technology，缩写IT）是主要用于管理和处理信息所采用的各种技术的总称。信息技术在教育体系中有两层含义：一是指学习与掌握信息技术的教育;二是指采用信息技术进行教育活动。前者从教育目标与教育内容方面来理解信息技术教育，后者则从教育的手段和方法来理解信息技术教育。本文采用后者的含义，即学习、运用信息技术，培养学生的信息技术素质，实现学与教优化的理论与实践，实现信息技术与施工管理类课程的深度融合，以提高施工管理类课程的教学效果。

一、石河子大学施工管理类课程的开设现状

石河子大学施工管理类课程包括“土木工程施工”“土木工程概预算”“工程项目管理”等，是土木工程本科专业的部分专业必修课程和专业选修课程，其主要是为学生毕业后从事施工管理这一就业方向服务。

（一）课时量减少

面对近几年培养计划的不断调整，专业课程的课时大幅度减少，如何在课时减少的情况下实现各个课程的教学目标是教师不得不思考的问题。

（二）学生学习现状

施工管理方向的课程属于综合应用程度要求较高的课程，基本在大三下学期和大四上学期开设，但是在大四上学期，由于学生面临找工作、考研，因此学习精力被分散，不能保证集中系统学习，导致课堂学习参与度不高，一部分学生自主学习能力不强，学习效果欠佳。另外，学生对自身定位、就业方向定位的差异性导致学生学习不同课程的投入状态有所不同。

（三）课程与信息化教学手段结合现状

目前，项目组在“土木工程概预算”课程部分章节中尝试运用了翻转课堂教学模式，应用效果是仅有一少部分学生能够依据课前学习任务单课下进行自主学习，大部分学生学习状态没有发生变化，完全依赖教师授课，被动学习的状况令人担忧。造成这个现象最根本的原因是学生学习的主动性欠佳，学习知识浅尝辄止，缺乏深入探索学习的能动性。因此，如何继续借助信息化技术丰富教学内容和教学手段改变学生学习状态是非常值得深思的一个问题，即如何让教师从教学的主体角色转变为引导角色，让学生成为学习的主体是拟解决问题的关键。

二、信息技术与施工管理类课程的整合改革

（一）信息技术与课程的整合含义

所谓信息技术与课程整合，就是通过将信息技术有效地融合于各学科的教学过程来营造一种既能充分发挥教师的主导作用，又能突出体现学生主体地位的以“自主、探究、合作”為特征的新型教与学的方式，从而把学生的主动性、积极性和创造性较充分地发挥出来，使传统的课堂教学结构发生根本变革——由教师为中心的教学结构转变为“教师主导与学生主体相结合”的教学结构。信息技术与课程整合定义包括三个基本属性、三个环节和四个要素，具体见图1所示[1]。

为了解决课时量减少、学生学习缺乏主动性和课程组相关课程与信息技术缺乏有效结合的现状，本文阐述了信息技术教育与施工管理类课程的整合运用，具体体现为两层含义：第一，在施工管理类课程运用混合式教学模式，实施有效变革课堂教学结构的信息化教学模式。第二，将建筑信息化技术（以下简称“BIM技术”）融入土木工程类课程教学内容，及时更新丰富的教学内容，满足行业的时代化需求。

（二）混合式教学模式融合施工管理课程的实施路径

混合式教学是将在线教学和传统教学的优势结合起来的一种“线上+线下”的教学模式，通过两种教学组织形式的有机融合，结合教师创造的不同的学习过程和学习条件，学习者主动参与教与学的过程，循序渐进地理解并积累知识，最终引导学习者由浅及深地学习，达到有效学习的目的。结合混合式教学模式的路径选择和教学规律，考虑学生个体能力和兴趣差异，本文主要运用混合式教学模式，通过提供不同的学习条件和制定不同的学习过程，遵循循序渐进的原则，使能力差异、学习兴趣动机不同的学生各尽所能、各得其所，通过制定个性化的考核手段，完成各课程的学习目的。实施路径如图2所示。

1.学情分析。以“土木工程概预算”课程为例，在课程中运用以翻转课堂为主的混合式教学模式，以不同学习情况建立两个不同层次教学目的的教学设计，分别包括：a.对于不将施工管理方向作为就业方向学习的学生，只需让其进行了解、理解该方向及新技术的一般性学习。b.对于具有施工管理方向学习兴趣同时学习能力强的学生，引导他们进行深入学习，熟练掌握该方向知识。为了实现两个层级的教学目标，准备了不同的线上、线下教学活动。

2.线上、线下教学手段相结合。结合“土木工程概预算”课程，内容见表1所示，共有5个单元知识点，考虑到第4单元的知识点主要以实践应用为主，因此开展的混合式教学模式以本单元的知识点为主进行线下、线上的结合，其余单元知识点是基础知识的学习，线上资源包括教师课前制定学习任务单、录制相关知识点的短视频。（1）对于第2、3单元知识，以教师录制的微课的形式展现，供学生学习基础知识。在学生自主学习第4单元知识点的时候，以2、3、4单元的微课进行辅助学习，便于学生自主形成知识体系脉络，使他们思路更加清晰。第1、5单元是造价文件的编制的基础知识和应用，主要以线下面授形式教授。（2）第4单元知识的教授以线上辅助线下手段为主，在线上，由教师提供课前录制的8～10分钟教学视频和基本练习题供学生课前学习，以及为满足b层次的学生准备的基于BIM技术的工程量计量的学习知识点及练习题。线下课堂教学主要以第4单元的实践应用为主，教师以实际工程为案例进行知识点的拓展和实际应用的练习。涉及到造价基础理论知识时，学生可以通过教师制作的第1、2、3、5单元的微课自行学习。

教师制作和储备课前学习线上资源时，考虑线上学习内容的同时还要充分考虑如何确保学生课前认真自主学习以及课中如何设置学生感兴趣的问题，循序渐进地充分调动学生积极性以及与教师在课堂上进行充分交流，解决了这两个关键问题才能达到开展混合式教学的教学效果。

3.策划组织线下课堂活动。线下活动是检验、巩固、深化线上知识学习的重要环节，也是对学生为了能够解决线下问题必须进行线上学习的督促。“土木工程概预算”课程线下活动主要以实际工程案例作为线下活动贯穿始终的载体，根据a、b两个层次的学习目标设置问题，问题环环相扣、层层递进。

4.建立贯穿过程和结果的评估体制。线上学习评估可以结合在线教学平台或者开展多样化的在线小测试，小测试分为基础题型和提高应用题型，线下评估主要通过师生线下活动开展过程中的交流讨论而自然产生。通过评估测试活动，激励学生具有更进一步深入学习的欲望。表2是以砌筑工程工程量计量这一节为例的教学设计样例表。

通过设置不同层级的教学目标，一方面满足不同学生的学习需求，另一方面，使学习由易到难，让学生逐步主动参与到学习中，激发学生的学习积极性，从根本上改变学生对学习知识的认知，潜在激发部分学生更进一层的学习欲望，使个人考核结果更上一个台阶。

5.混合式课程开展情况小结。（1）提高了学生理论知识理解能力：在运用该教学模式的两届学生中（2018届和2019届），学生课堂理论知识掌握和实际应用情况较以往有提升，在考试结果上有所体现，如表3所示。这两届学生的试题深度增加，侧重点在工程量计算和工程量清单计价方面，与实际应用紧密相连，但是从学生考核的结果来看，在试题深度逐年加深的前提下，学生挂科率明显降低。说明在该教学模式下，学生对知识的理解和应用掌握情况收益比较大。（2）提高了学生实践应用能力：由于课堂理论教学将紧密结合实际的工程案例作为教学素材，使得学生在进行土木工程专业毕业设计、课程设计环节时，实践动手能力大大提高，涌现出优秀的毕业设计，并得到大学督导组的一致好评。

特别值得一提的是，2018—2019学年第一学期2015级房屋建筑方向的学生人数为57人，是土木工程专业总人数140人中底子比较薄弱的一部分学生，其余成绩较好的学生在道路桥梁方向学习，而房屋建筑方向学生考核情况较以往好，及格率有所上升，并获得十佳毕业设计的奖励。这足以证明在根本变革课堂教学结构的基础上实现了学科教学质量与学生综合素质的大幅提升。

通过实施混合式教学模式，实现了教师主导、学生主体的教学目标，但实现信息技术与课程整合的最终变革目标，还需要及时更新和丰富课堂教学媒体和教学内容。教学媒体主要指采用雨课堂、线上线下教学媒体的运用，这里不作赘述。以下主要阐述结合BIM技术丰富和更新教学内容方面的改革与探索。

（三）BIM技術融合课程内容的实施路径

在开展混合式教学模式时，课程内容中增加了BIM技术知识。BIM技术知识是目前符合时代特点培养本专业人才的必然要求。因此，在课程内容上增加BIM技术知识，一方面满足人才培养目标，另一方面作为上文中b层次学生学习专业兴趣的重要切入点之一。建立以建筑、结构、施工管理、造价管理为一体的系统化知识体系，培养出具有BIM技术的土木工程专业人才，具体实施路径见图3。

1.组建理论与实践相结合的BIM技术师资队伍。本项目采取阶梯式渐进的方式组建师资队伍，由浅入深地引导教师学习了解并理解BIM技术的发展应用。首先，教师学习BIM技术最直接、最有效的接触方式是参加BIM技术的相关培训，目前本课程组已有两位教师参加了造价、施工管理部分的BIM技术的相关学习，这奠定了施工管理阶段BIM技术培养人才的师资基础。其次，本专业相关学习阶段的专业教师以及跨专业的专业教师包括建筑、结构、给排水、暖通设备以及跨院机电专业的相关教师继续逐步培训学习，建立建筑—结构—设备系列师资教学队伍。最后，教师通过应用BIM技术理论与校企合作企业开展项目合作，达到理论与实践的结合，为培养具有BIM技术的土木工程专业本科人才奠定坚实的基础。

2.组建具有强烈团队合作意识的学生团队。主要针对对BIM技术有浓厚兴趣、今后就业基本以BIM技术为就业方向的学生，对应上文学情分析中的b层级学生的教学目标，如表4。这一阶段主要以BIM技术人才的精细化输出为目标，培养直接与市场对接的BIM技术人才，因此这个学生团队的组建较一般的学生社团要求高。

学院组建BIM技术团队，学生自愿加入这个队伍，培养学生的责任心和团队意识。然后，制定建设学生团队的规章制度，确保团队的良性发展。第一，制定奖惩分明的规章制度和清晰的贡献度明细表，并严格执行。对于团队中参加重要大赛时态度认真和贡献度大的学生进行物质奖励和证书奖励。第二，对于团队采取淘汰制的建设制度，应严格执行，对于团队中出现态度不端正，影响团队发展的学生，及时给予批评教育，对于教导规劝不改善的学生，及时清出学生团队，后备学生进入，确保学生团队学习BIM技术的良性循环和发展，并自动筛选出真正具有BIM技术兴趣的学生进行深入学习。第三，采取传帮带的方式建设团队，高年级有经验的学生指导低年级新进入的学生，为后续发展不断蓄积力量，确保学生团队的可持续性建设发展。

3.构建植入BIM技术知识的课程体系。首先，可以通过BIM概论课程或者专题讲座的形式，普及BIM的基本概念和基础知识，学生对BIM知识形成初步的感性认识。其次，BIM技术知识通过相关课程的课堂理论教学环节、课程设计环节、生产实习环节和毕业设计环节达到丰富课程内容的目标。最后，通过建立BIM实践基地开展与BIM技术相关的第二课堂实践活动，达到课程内容与实践相结合。具体内容见表4。

说明：（1）BIM技术融入各课程教学内容是BIM技术植入课程体系中的基础阶段，例如为了解决BIM技术应用中建筑、结构、造价管理人员由于建立的模型信息不一致而导致模型的一体化应用无法使用的现状，教师可通过不同课程的课堂理论知识引导灌输这方面的知识：建筑设计模型信息输入、结构设计模型信息的输入、如何与后期施工造价管理类模型信息对接一致，确保前期理论知识一致，后期应用的问题自然迎刃而解。（2）在毕业设计环节，将基于BIM技术的联合毕业设计作为毕业设计选题，可实现以BIM技术为主要就业方向的学生的综合训练目标。学生从建筑建模到后期施工管理应用BIM技术知识，方可实现BIM技术实际应用中造价管理环节“一键提量”以及施工综合管理应用等目标，可以将前期建筑模型形成共享信息，以便后期统一应用，实现BIM技术初步的本质应用，人才培养的这个环节也是BIM技术真正实现落地应用的关键环节之一。

三、需要解决完善的问题

本文以混合式教学为手段，课程内容中补充植入建筑信息化技术，丰富混合式教学的教学内容，目前达到了信息技术与石河子大学土木工程专业施工管理类课程的融合，通过实践改革，尚存在以下问题须逐步解决。

1.通过开展“土木工程概预算”课程的混合式教学模式，在应用中发现以下几个有待于解决完善的问题：（1）小班制授课，便于分组讨论，便于教师与学生之间的互动，便于学生之间学习交流。（2）线下过程测评是确保线下活动开展的关键，制定的测评内容要体现学生的层次差异性，符合a、b层次教学体系的目标，最终是为了充分调动学生的自主学习积极性，因此要根据不同情况进行赋分。（3）教师应该积极学习混合式教学模式，积极参与相关培训学习，如教学模式的培训等，学习教学相关软件和信息技术模型，长远规划混合式教学中的课前、课中、课后内容，以及课程的步骤，逐步建立信息化技术与教学的融合机制。（4）混合式教学模式的开展，需要教师课前付出很多精力，在学校层面，应该逐步制定完善合理的混合式教学工作量的计算办法。

2.尽力鼓励教师参与学习最新的专业热点问题、运用信息化技术改革教学的培训，并且给予足够的经费和技术支持，切实解决教师的后顾之忧。另外，提供良好的实施平台，建立利用信息技术教学的工作室，以便信息化技术与课程的融合顺利开展。

参考文献：

[1]何克抗.“信息技术与课程整合”路在何方？[R].    北京师范大学，现代教育技术研究所，2009.