基于Revit技术的建筑信息模型在翻转课堂中的应用研究

2022-10-27

随着时代的进步, 教学模式也在不断发生改变, 尤其是在新课程改革背景下, 对于传统教育模式以及教育理念的冲击不可谓不大。现如今在建筑专业的教学活动中, 对于传统教学模式的突破较大, 最主要的就是翻转课堂的应用。翻转教学是一种与传统教学方式完全不同的教学模式, 对于学生自主性主动性的发挥, 具有充分的作用。而建筑信息模型 (BIM) 技术作为一种新兴信息技术和理念, 与其相承的Revit技术下应用三维模型学习识图及制图原理极大地提高学生学习积极性, 进而提升了课堂学习的效果。

一、基本概念概述

(一) 建筑信息模型

BIM技术即建筑信息模型 (Building Information Modeling) , 产生于20世纪70年代的美国。经过数十年的发展和完善, BIM技术逐步进入到了全球很多国家的建筑行业中, 特别是随着信息技术的不断发展, BIM技术的应用范围和能力不断得到强化, 凸显出了自身的优势[1]。

BIM技术是围绕建筑物展开的数字化信息模型建构技术, BIM技术几乎可以应用在建筑工程项目的所有阶段, 如规划设计、施工管理、运营维护等, 这些阶段的应用, 除了可以为建筑工程项目的各个阶段提供必要的数据信息、资源共享和沟通交流之外, 还可以实现建筑模拟的直观性和准确性, 从而实现建筑工程项目的价值提升。

(二) Revit

Revit, 1995年初被开发的一款工具软件, 原意ReviceImmediately, 即所见即所得。后被建筑行业软件巨头Autodesk收购并深度开发。目前该软件已能够实现三维建筑信息模型的仿真建模, 并能够实现模拟施工过程、分析建筑性能、渲染材质细节等功能, 目前该软件技术已成为BIM技术应用领域的核心基础软件平台。通过Revit建立的建筑信息模型能够反映出实体建筑的完整信息, 同时能够通过渲染实现与实体的高度仿真, 将Revit技术应用于建筑相关专业的教学将更有利于教学效果和改革深度的提升。

(三) 翻转课堂

翻转课堂教学模式是来自于国外的一种新型教学模式, 是一种对课堂对象角色进行重新调整, 将学生学习的决定权, 从教师转移到学生的教学创新型模式。采用这种教学模式, 学生在教学活动中能够更加专注, 并且主动的进行相关项目的学习, 以期在相互交流以及辩证过程当中获得对相关知识的更深层次的了解。同时在整个教学活动中, 教师将从传统教学模式当中走出来, 不再利用整堂课的时间进行教学信息的灌输, 而是督促学生依靠自主, 提升学习效果。教师与学生之间能够形成充分的互动关系, 在这种模式下教师与学生之间的关系更加融洽, 能够充分的使学生感受到与教师沟通的乐趣。

二、课堂实施现状分析

(一) 传统建筑课堂存在问题

1. 课程内容枯燥无味

针对于建筑工程识图等建筑类专业基础课的授课内容多为分构件从基础到主体各构件的组成部分, 然后分别针对各类型构件的构造原理、细节做法等细部构造内容, 知识点内容繁多颇显枯燥和单调, 与之相关的实践实验环节也只能作为教学的关联辅助方法。教与学的交流和互动存在障碍。学生对知识掌握的程度甚是不好。

2. 教材内容过时

识图的建筑类基础课程中所涉及到的知识点多为传统知识很多都已过时, 而新兴起的BIM技术、装配式技术等创新应用于建造的构造方法和与原理很少涉及, 这样使得学生所学的知识在后续实践应用中不能很好的对接和使用。通过翻转课堂的创新教学方式, 采用PPT、音频、视频等工具方法把授课内容广泛传播, 使得学生更好的完成自主学习。

(二) 翻转课堂实施现状分析

翻转课堂教学模式的应用, 最早是在美国的迈阿密大学当中, 一位教授在进行经济学入门课程教学时, 首先采用了翻转教学的模式, 并且取得了非常好的成绩。在其后, 一位美国的化学教师在进行相关课程的教学备课过程中, 为了使得课程更加便捷、生动, 使用了PPT视频录制软件并同时为PPT附上声音文件。这份文件上传到网络上之后可以为那些缺课的同学进行补课时使用, 随后大面积应用了此视频, 使学生们在自己家里就能够实现相关课程的学习。而到了学校, 老师们则主要是对学生在自学过程当中出现的问题进行答疑。这种模式一经使用开来, 很快的便在美国普遍传播和推广。

在我国, 也曾经有过这样的教学方法, 同美国翻转课堂模式最先实施时相同, 这种教学模式在我国也没有被命名为翻转课堂教学模式, 而是被命名为高效课堂。在1998年, 山东杜郎口中学进行杜郎口教学模式的改革, 但因为当时的网络信息技术并不发达, 所以在课堂上使用的不是微视频, 而是导学案课本以及习题册。虽然所依靠的工具不同, 但是核心的教育理念以及课程改革模式相同。

在国内外以Revit技术为核心的建筑信息模型翻转课堂教学并不成熟, 对于这方面的研究, 还属于比较空缺的状态。以Revit技术为核心在建筑信息模型教学过程当中, 可以通过网络信息技术以及视频媒体软件等, 在教学过程当中, 更加直观, 客观以及生动的将建筑信息模型进行展示, 同时通过三维信息技术手段, 能够使学生们对于枯燥的教学内容提高兴趣, 增加其在教学过程中的主动性。同时使用三维信息技术以及其他网络信息技术能够使学生们在课下依靠此类技术进行自主学习, 发现问题并进行讨论和改进问题。

(三) Revit技术优势

以Revit技术为核心, 进行建筑信息模型资源库的建设, 更加便捷与方便, 同时信息更加完善。而将这部分资源应用到建筑识图课程当中, 则能够使传统的枯燥的教学过程变得生动, 实现翻转。在教学活动中, 学生学习的自主性以及主动性将能够更大程度的体现, 增加建筑类活动的乐趣, 使与建筑相关的课程信息化普及程度大大增加, 促进新课程改革工作目标的实现。

1. 微课视频

微课视频制作是践行翻转课堂的工作核心, 学生通过预先提供的教学视频进行自主学习。视频的内容主要有理论知识点与实践建模任务流程两个方面, 理论知识点主要讲教师传统课上讲授内容进行系统的串讲, 实践建模任务流程则为学生根据任务书要求结合知识点视频讲解的内容进行对应任务图纸的模拟建模, 视频中同步全程模拟完成三维模型与二维图纸的匹配。目前共完成识图建模基础资源微课视频成果52个。同时为了提升学生对视频学习的专注度和学习效果, 每个视频的时间基本控制在5~10分钟, 同时通过平台的后台控制将视频学习控制为实时在线播放且不允许下载。另外为提升学习效果为每个微课视频配备了对应的考核项目练习测验题, 让学生能够自行进行已学内容的考核和评测。

2. 建筑信息模型

本项目的翻转课堂的实施除了课前准备资的微课视频外, 还根据学生的专业能力培养目标, 设计了两套符合实际业务水平的建筑工程施工图纸, 包括一套两层的工业厂房和一套三层私立别墅, 根据图纸建立完整的三维BIM模型。基于Revit软件平台目前在国内高校建筑类课程教学中应用范围比较广泛, 特选定了此款软件应用其将传统的二维设计图纸协作起来, 运用软件技术手段创建出具备可视化、重细节、信息集成的建筑信息模型。通过建筑信息模型的实践应用帮助学生更好的提高自主学习效率和无偏差的识读建筑施工图纸, 有益于更好的从宏观层面认识房屋建筑和打好建筑相关专业基础。

3. 线上与线下自主学习

基于学校的目前的实验实训教学条件, 在本项目的课堂翻转教学中融入线上、线下同步进行的学习方式。教师利用网络课程平台、手机应用端等方式方法布置学习任务从基本的构件知识学习, 逐步完成建筑整体各类相关构件识图练习, 以此让学生更好的完成自主学习。学生在自主学习中, 根据三维信息BIM模型, 了解关联构件的相关知识, 在软件中设置相关参数和信息, 并与构件对应二维图纸进行对比学习, 理解并掌握各种构件的细部和完整的设计信息, 从而为学生创建完善的BIM模型打好基础。学生可以随时通过课程平台与老师就疑难问题进行互动学习交流。对于学习能力较强的学生还可以把已建立的BIM模型导入与Revit软件对接的管理应用平台软件Navisworks系列软件进行虚拟漫游和模拟项目形象的管理, 通过该应用的实践把建筑施工图识图知识的学习变成了一场3D模拟漫游, 进而更好的完成学习任务。通过上述的线上看教学和模型视频、在线问题交互, 线下自主思考和练习实践相结合的学习方式完成识图课程的完整学习, 从而切实提高学生有效识读建筑施工图的能力。

4. 教学互动性

基于本项目的实施将翻转课堂的教学模式应用到建筑识图课程教学中, 课前实行学生自主学习识图原理的相关理论知识, 并完成练习任务。课堂上, 为增强课中教与学的有效交流和互动, 可以利用课堂开始的几分钟时间让学生以小组成果汇报展示的方式对线上布置的学习内容进行汇报总, 一方面课前自主学习的知识内容进行了巩固, 便于更好和深入的学习, 另一方面也能够对学生的学习效果进行核实和检验。然后, 再开展集中讲授、分组讨论、逐个实践、一对一辅导等过程实施, 由此实现施工图识读教与学的有效互动。

三、基于Revit技术的建筑信息模型在翻转课堂中应用效果分析

本课题在建信管专业实施基于Revit技术的建筑信息模型的课堂翻转, 在翻转课堂后对68名不同专业的学生随机进行抽样调查分析。涉及专业有建设工程管理、建信管以及工程造价等专业。具体如图1所示。通过所涉及专业学生的平均成绩, 得出数据如表1所示。

通过图1可以看出经过本项目实施的波对分析调研, 建设工程管理专业的授课方式认可度为17%、工程造价专业为21%、而建信管专业为62%;建信管基于Revit技术的建筑信息模型在翻转课堂应用在学生的欢迎度较高、普查授课方式认可度较高;由表1可以看出经过结果追踪后;建信管专业的识图基础课成绩为91.4, 景建设工程管理为80.23;工程造价为85.4, 建信管自实施了基于Revit技术的建筑信息模型在翻转课堂应用后专业识图等建筑类相关专业基础课成绩普遍高于其他专业。

四、结论

综合上述结果, 可以发现:学生愿意使用基于Revit技术的建筑信息模型模式应用于翻转课堂, 这符合学生的日常学习习惯。通过本项目的此种模式的应用学生学习的主观能动性得到提升, 学生在学之前会有兴趣看发布的微课视频教学资源, 能够主动参与到翻转课堂教学的改革中, 具体表现在为他们愿意为课程建提出各类提升效果的改革建议。学生的积极性和主动性被充分的调动起来, 因此愿意投入更多时间来学习。教师能通过本模式的使用快速获得课程教学的数据, 提升教学水平, 并能够将数据汇总结果应用于对学生学习过程进行评价。

总之, “基于Revit技术的建筑信息模型在翻转课堂的应用模式”的实施使传统知识更加直观的展现在学生面前, 大大提升了学生的专业基础课学习兴趣, 同时通过有效地多种形式的翻转课堂提高了学习效率、加强了学习成绩效果, 强化和巩固的基础管理。