基于OBSE-CDIO理念的土建類專業(yè)BIM人才培養(yǎng)研究

1、基于OBSE-CDIO理念的土建類專業(yè)BIM人才培養(yǎng)研究摘 要：為適應建筑行業(yè)對BIM人才的需求，對土建類專業(yè)學生進行系統(tǒng)的BIM能力培養(yǎng)受到相關高校日益關注。本文將OBSE教學理念和CDIO工程教育模式引入到BIM人才培養(yǎng)中，以學生為中心，以學習產(chǎn)出為導向，構建了基于OBSE-CDIO理念的土建類專業(yè)BIM人才培養(yǎng)模型，該模型具體分析了BIM預期學習產(chǎn)出體系，實現(xiàn)該體系的課程計劃與教學方法，評估學習產(chǎn)出的方法以及實現(xiàn)持續(xù)發(fā)展的措施等具體內(nèi)容，為高校BIM人才培養(yǎng)提供重要參考。關鍵詞：OBSE-CDIO；BIM人才；產(chǎn)學研政；學習產(chǎn)出Research on Civil Engineering

2、Professional BIM Talent Cultivation Based on OBSE-CDIO ConceptAbstract: In order to meet the demand of BIM talents in the construction industry, systematic training of BIM for civil engineering students has attracted increasing attention from relevant universities. This article introduces the OBSE t

3、eaching philosophy and the CDIO engineering education model to the training of BIM talents. Based on student-centered and learning-output oriented, the BIM talent training model for civil engineering based on the OBSE-CDIO concept is constructed. The model specifically analyzes BIM anticipates the l

4、earning output system, implements the curriculum plans and teaching methods of the system, evaluates the methods of learning output, and measures for achieving sustainable development. It provides important references for the cultivation of BIM personnel in universities.Keywords: OBSE-CDIO; BIM tale

5、nts; production, study and development; learning outcomes1 引言BIM技術作為建筑行業(yè)的新興技術，推動了建筑行業(yè)的創(chuàng)新發(fā)展，在降低建造成本，提升建造質(zhì)量和提高建造效率方面發(fā)揮了巨大的作用，BIM技術在國內(nèi)外建筑行業(yè)得到廣泛應用和推廣，我國2016-2020年建筑業(yè)信息化發(fā)展綱要明確要求，到2020年末，全國建筑行業(yè)要全面使用BIM技術1。但是，現(xiàn)有BIM人才遠遠不能滿足建筑業(yè)發(fā)展的需求。因此，為解決建筑業(yè)缺乏BIM人才的瓶頸問題，全國相關院校應緊跟行業(yè)的需求，大力加強對土建類專業(yè)的BIM人才培養(yǎng)。 目前，國外BIM教育研究重點在于分析B

6、IM課程的設置階段、設置方式以及課程內(nèi)容，如開設BIM技術相關的BIM實驗和BIM案例研究課程2、3。國內(nèi)BIM 教育多以理論學習為主，教學研究重點在于課程設計4，對BIM人才的培養(yǎng)仍處于探索階段4。當前BIM課程的開設方式主要有3種：一是新開設BIM相關的課程，如同濟大學開設BIM概論；二是在現(xiàn)有課程中植入BIM的內(nèi)容，如山東科技大學將BIM技術理念融入到現(xiàn)有教學課程中；三是開展BIM軟件培訓，如河海大學開展Revit、ArchiCAD和MagiCAD等BIM軟件的培訓5。達成共識的是，國內(nèi)外BIM教育均注重培養(yǎng)學生的BIM專業(yè)知識能力、工程實踐能力和跨專業(yè)協(xié)作能力。但是，以投入為前端、以理

7、論為主的教學模式難以培養(yǎng)滿足建筑行業(yè)對BIM人才的需求，如何以學習產(chǎn)出為導向，規(guī)劃BIM教學和實施過程，提高BIM人才的培養(yǎng)質(zhì)量，培養(yǎng)出能有效對接行業(yè)需求的BIM人才成為亟待解決的問題。 基于此，本文創(chuàng)新提出OBSE理論，并與CDIO工程教育設計與實施教學策略相結合，優(yōu)先確定土建類專業(yè)BIM人才的培養(yǎng)目標，在此基礎上將結果導向教育模型貫穿于土建類專業(yè)BIM人才培養(yǎng)全過程，以行業(yè)所需為人才培養(yǎng)出發(fā)點，建立BIM“互聯(lián)網(wǎng)+”的產(chǎn)學研政協(xié)同創(chuàng)新平臺，系統(tǒng)地改進教學理論、教學設計、教學方法和教學評估體系，為相關高校建立BIM人才培養(yǎng)體系提供參考。2 OBSE-CDIO模型的提出OBSE-CDIO(Ou

8、tcomes-Based Sustainable-Education & Conceive-Design-Implement-Operate)是基于學習產(chǎn)出和工程教育為導向的可持續(xù)教育模式，是BIM教學的創(chuàng)新和發(fā)展。2.1 OBSE-CDIO概念的引入OBE理念(Outcome-based Education)稱為“學習產(chǎn)出導向教育”理念，最早應用于美國和澳大利亞的基礎教育改革6，繼而被國外諸多國家廣為推崇。OBE理念要求教育者必須預先對學生的學習產(chǎn)出有清楚的構想，然后尋找并設計各種有效的方法來保證學生達到預期的學習成果。OBE建立了“以學生為中心，以學生學習產(chǎn)出為導向”的工程教育體系，實現(xiàn)了

9、教育范式由“內(nèi)容為本”向“學生為本”的轉變6。但是目前我國高校存在“重科研，輕教學”的現(xiàn)狀十分普遍，難以從根本上調(diào)動教師參與教學改革的積極性和保障學習產(chǎn)出的質(zhì)量。因此，本文提出了OBSE （Outcomes-Based Sustainable-Education）理念，以高質(zhì)量、高水平和可持續(xù)的學習產(chǎn)出為目標，提出五步改進學習產(chǎn)出完善機制:定義學習產(chǎn)出、實現(xiàn)學習產(chǎn)出、評估學習產(chǎn)出、反饋和改進學習產(chǎn)出、動態(tài)提升學習產(chǎn)出。 CDIO代表構思、設計、實施和運作，倡導“做中學”的理念，體現(xiàn)了“基于項目的教育和學習”的教育模式，能夠提高人才培養(yǎng)模式改革的科學性、系統(tǒng)性和培養(yǎng)質(zhì)量7。CDIO工程教育模式以

10、工程項目為載體，系統(tǒng)的結合教學計劃和課程內(nèi)容，并將其融入到項目設計中，在CDIO過程中學生主動參與到課程教學的各個環(huán)節(jié)，在教育者的引導下，將學生的基礎知識、個人專業(yè)能力，團隊合作能力和工程系統(tǒng)能力四個層面達到預定培養(yǎng)目標。將OBSE理念與CDIO工程教育模式結合，創(chuàng)建OBSE-CDIO人才培養(yǎng)模式，該培養(yǎng)模式可根據(jù)學習產(chǎn)出的評估體系反饋以持續(xù)改進教學，實現(xiàn)人才培養(yǎng)的可持續(xù)發(fā)展。2.2 OBSE-CDIO模型的框架OBSE與CDIO均是驅動式教學模式，從本質(zhì)上講，以預期畢業(yè)生能力，驅動整個教育系統(tǒng)（課程計劃、教學資源、教學方法、教學實踐、評估體系等)。實踐中密切結合PDCA（計劃、實施、檢查、行

11、動，簡稱PDCA）循環(huán)原理，深入推動OBSE-CDIO教育模式與BIM人才培養(yǎng)的動態(tài)耦合，構建出基于OBSE-CDIO模型的BIM人才培養(yǎng)邏輯框架如圖1所示。圖1 基于OBSE-CDIO模型的BIM人才培養(yǎng)邏輯框架3 BIM人才培養(yǎng)體系的構建BIM技術在建筑工程中的推廣應用主要取決于4個要素，即BIM人才、BIM應用軟件、BIM相關標準及BIM技術應用模式8。其中BIM人才是掌握BIM應用軟件、BIM相關標準的技術人員和管理人員，是BIM技術應用中最關鍵的因素。從BIM人才能力定位出發(fā)，具體分析BIM人才所需的能力，構建BIM人才培養(yǎng)體系。 3.1 BIM人才能力定位美國國家BIM標準（NBI

12、MS Part 1 Version 1）把跟BIM相關的人員分成三類：BIM用戶、BIM標準提供者和BIM工具制造商8。結合目前BIM在國內(nèi)的實際應用，把以上三類人才劃分為BIM工具開發(fā)人才、BIM標準人才、BIM專業(yè)應用人才8。高校土建類BIM人才培養(yǎng)應定位于培養(yǎng)BIM專業(yè)應用人才，不僅因為BIM專業(yè)應用人才在BIM人才結構中，需求最大、覆蓋面最廣，實現(xiàn)BIM業(yè)務價值最高，而且與土建類專業(yè)貼合度最高，適應性最強，同時BIM專業(yè)應用人才是當前BIM技術實施和推廣過程中最緊缺的人員。 “BIM專業(yè)應用人才”實際上是在工程項目全生命周期過程中，應用BIM技術支持和完成各階段專業(yè)任務的專業(yè)人員，包括

13、開發(fā)商和業(yè)主的設計、施工、成本、采購等人員，設計機構里面的建筑、結構、設備、技術經(jīng)濟等人才，施工企業(yè)里面的項目管理、施工技術、施工計劃、工程造價等人員，運營管理人員以及各類相關組織的專業(yè)BIM應用人員等8。相應的，BIM專業(yè)應用人才應具備的能力是指利用BIM技術和方法提高工程效率和質(zhì)量的能力，包含工程能力和BIM能力。對于工程能力，美國工程院提出合格的工程師必須具備分析能力、實踐經(jīng)驗、創(chuàng)造力、溝通能力、管理能力、倫理道德和終身學習能力。對于BIM能力，英國BIM人才培養(yǎng)研究指出BIM相關職業(yè)需要具備BIM意識能力、價值定位、對BIM標準、方法和程序的理解、BIM工具掌握及軟件操作的能力以及團隊

14、溝通能力9。綜上所述，高校應將BIM技術應用能力、項目實踐能力、管理協(xié)同能力和團隊溝通能力作為培養(yǎng)BIM人才能力的定位。3.2 BIM人才能力匹配矩陣BIM技術貫穿于工程項目全生命周期，每一個項目階段需要完成的工作又可以分成不同的專業(yè)或分工，針對不同階段、不同專業(yè)人員應匹配不同的BIM能力，根據(jù)土建類專業(yè)可將上述的BIM能力再分解細分為BIM協(xié)同設計能力、BIM軟件操作能力、BIM模型生產(chǎn)能力、BIM模型應用能力、BIM施工組織能力、BIM項目管理能力以及BIM團隊協(xié)作能力等，如圖2所示：圖2 BIM能力匹配矩陣3.3 BIM人才培養(yǎng)模型為實現(xiàn)BIM人才能力定位和BIM人才能力矩陣所提出的能力

15、要求，構建基于OBSE-CDIO模式的土建類專業(yè)BIM人才培養(yǎng)模型（如圖3）。圖3 基于OBSE-CDIO的BIM人才培養(yǎng)模型由圖可知，定義預期學習產(chǎn)出是首要環(huán)節(jié)，預期學習產(chǎn)出是根據(jù)高校自身辦學定位和BIM人才培養(yǎng)目標，在參考CDIO能力大綱的培養(yǎng)標準上，系統(tǒng)的分解BIM專業(yè)應用人才所必備的知識、素質(zhì)和能力，構成了畢業(yè)生可操作、可觀察和可評側的預期學習產(chǎn)出。依據(jù)OBSE的要求，將“預期學習產(chǎn)出”設為BIM教學的最低標準，能滿足社會對BIM人才的最低要求，對學生發(fā)展程度不作上限規(guī)定，為師生能力發(fā)展預留彈性空間，這樣可避免出現(xiàn)OBE教改過程中能力指標難落實的問題。其次，緊緊圍繞預期BIM學習產(chǎn)出，

16、構建與預期培養(yǎng)目標相匹配的BIM課程體系、實施主動學習和實踐的教學方法等措施;然后，采取多元化評價手段階段性的評估學生學習效果并且反饋評估結果，根據(jù)評估結果不斷改進教學，從而保障了學習產(chǎn)出的質(zhì)量。3.4 BIM人才培養(yǎng)一體化課程體系如圖4所示的BIM人才培養(yǎng)一體化課程體系實際上就是以建筑信息模型（BIM）為基礎，由建筑學、建筑設備、土木工程、工程造價與工程管理等相關專業(yè)學生分別承擔工程項目中的不同角色，并一起協(xié)同完成各項任務的人才培養(yǎng)學習體系4。同時進行跨學科的BIM技術應用學習，針對一系列問題學生們相互交流合作并使用BIM技術，期間以問題導向進行學習交流，問題導向學習以學生自我指導學習為主，

17、是培養(yǎng)具有自主學習能力和跨學科交叉型工程人才的有效方法，在教學實踐中，具體以研討式教學、合作式教學和問題式教學為主4。圖4 BIM人才培養(yǎng)一體化課程體系高?？啥ㄆ陂_展BIM研討會和答疑會等問題教學活動，有助于學生與學生之間、教師與學生之間的知識傳播，有效促進學生跨學科BIM學習的溝通，提高學生的團隊協(xié)作能力。同時，教師也可動態(tài)地評估學生發(fā)展水平，階段性地開展個性化學生輔導，有利于OBSE-CDIO的動態(tài)完善。4 BIM人才培養(yǎng)路徑的選擇學生學習產(chǎn)出的評估是OBSE-CDIO模型的關鍵，BIM人才培養(yǎng)模型的實現(xiàn)必須注重學生學習產(chǎn)出的評估，關注教師的優(yōu)先成長，構建產(chǎn)學研政創(chuàng)新平臺。4.1 “三位一

18、體”評估基于圖3和圖4的BIM人才培養(yǎng)需求，構建與BIM培養(yǎng)目標相匹配的“三位一體”評估體系，如圖5所示。在培養(yǎng)過程中，有效評估體系的建立是實現(xiàn)OBSE-CDIO教育模式的前提。該體系從校內(nèi)評估、校外評估和第三方評估三個維度實施，同時采用多元化的評估工具，強調(diào)過程評估和評估的持續(xù)性，持續(xù)反饋到評估數(shù)據(jù)庫，從而不斷改善BIM培養(yǎng)方法，幫助學生實現(xiàn)BIM學習目標。 圖5 “三位一體”的BIM學習產(chǎn)出評估體系校內(nèi)評估包括學生自評、教師評估、綜合測評以及常用的考試等評估方法。校外評估主要是校友評估、企業(yè)評估和畢業(yè)生跟蹤調(diào)查。第三方評估指的是除了校內(nèi)和校外的與學校相關的評估的民間專業(yè)評估機構，從宏觀到微

19、觀地評估，使評估結果更客觀、更具體的展現(xiàn)出來，有利于教師有針對性的改善教學方法，為達到預期學習產(chǎn)出提供戰(zhàn)略性改進方案10。4.2 教師優(yōu)先成長OBSE-CDIO是以結果為導向的，學生學習結果的取得在于學校教育的改革和教師的成長，在以學生為中心的教學過程中，教師要有足夠的能力進行教學目標的分解、各種課程的設計和教學方法的選擇，動態(tài)評估學生學習的結果等11，并根據(jù)學習產(chǎn)出評估反饋的信息，對其進行分析，尋找存在的問題，再在教學和學習過程中予以解決。毋庸置疑，教師是教學設計者和課堂管理者11，學生的學習產(chǎn)出離不開教師的成長與投入，需要教師發(fā)揮教學技能而設定并達成預期。高校要采取措施調(diào)動教師參與BIM教

20、學改革的熱情：在文化上，構建教師BIM學習共同體，成立BIM人才培養(yǎng)基地，經(jīng)常性地開展BIM教學改革研討會，進行BIM教學經(jīng)驗交流，營造“研究學生，鉆研教學”的文化氛圍；在制度上，以“OBSE-CDIO”的教學學術理念為指導，變革教師業(yè)績評價制度，改變教師“重科研，輕教學”的現(xiàn)象；在評獎評優(yōu)方面，根據(jù)教師的業(yè)績評價和學生的問卷調(diào)查各方面公平公正地進行評比。而教師應學生為中心，以教學為重心，以科研為輔，在教學過程中不斷汲取營養(yǎng)，在科研中提升自己對BIM相關專業(yè)和教育領域的認識，同時更注重教學科研互動，建構自身的專業(yè)理論和實踐“學思并重”將研究付諸實踐，在實踐中提升思考的高度和深度11。通過經(jīng)常的

21、、持續(xù)性的評估，不斷反思教學方法與模式，提升教師專業(yè)技能，增強教學效果，幫助學生達到預期的學習成果，從而保障OBSE教學改革的持續(xù)性。4.3 產(chǎn)學研政協(xié)同創(chuàng)新產(chǎn)學研政協(xié)同創(chuàng)新模式是產(chǎn)學研模式的進一步演化，是對科技進步與產(chǎn)業(yè)創(chuàng)新的新探索。其具體的實施模式是由政府提供政策平臺，以企業(yè)為技術需求方，以高校和科研院所作為技術供給方，共同實現(xiàn)科技創(chuàng)新12。這從根本上避免了高校教育與社會需求脫節(jié)的問題，大大縮小了學校和社會對人才培養(yǎng)與需求之間的差距，進一步增強學生的社會競爭力。將產(chǎn)學研政協(xié)同創(chuàng)新模式應用于對BIM人才的培養(yǎng)中，建立“互聯(lián)網(wǎng)+”產(chǎn)學研政協(xié)同創(chuàng)新平臺，如圖6所示，政府主要發(fā)揮協(xié)調(diào)、管理和支持的

22、作用，出臺各項政策引導和鼓勵協(xié)同創(chuàng)新，或者適當?shù)靥嵘Y金扶持力度，緊緊圍繞CDIO能力大綱的全面發(fā)展的育人理念，整合學校、企業(yè)和科研單位等機構或組織的教育環(huán)境、平臺和資源，實現(xiàn)信息共享，組建高校教師與企業(yè)導師聯(lián)合培養(yǎng)的跨領域BIM指導團隊，在解決問題的不同階段引入不同專業(yè)的教師，定期聘請有豐富BIM工作經(jīng)驗的企業(yè)人士和專家在校舉辦專題講座和培訓，有利于教師更好地與行業(yè)接軌，促進專業(yè)教師對BIM知識的掌握，把握好教學方向，學生也能從中了解BIM的價值和應用范圍，為了在工程項目規(guī)劃、設計、施工、運營維護等領域開展BIM技術服務，不同專業(yè)的學生要交叉組隊，相互交流，共同合作才能解決問題完成整個項目，

23、由此增強學生跨專業(yè)的溝通協(xié)作能力。因此，通過建立整個“互聯(lián)網(wǎng)+”的產(chǎn)學研政協(xié)同創(chuàng)新平臺，能夠培育出具備優(yōu)良素質(zhì)、綜合能力和就業(yè)能力的創(chuàng)新型BIM人才。 圖6 BIM“互聯(lián)網(wǎng)+”的產(chǎn)學研政協(xié)同創(chuàng)新平臺5 結語將OBSE教學理念引入到BIM人才培養(yǎng)中，與CDIO工程教育模式相結合，構建了基于OBSE-CDIO模型的土建類專業(yè)BIM人才培養(yǎng)模型，為相關高校BIM人才培養(yǎng)提供新模式。（1） OBSE-CDIO模型具體分析了BIM預期學習產(chǎn)出，并以學生為中心，以學習產(chǎn)出為導向，結合CDIO能力大綱來制定學習產(chǎn)出的課程計劃與教學方法、評估學習產(chǎn)出的方法以及實現(xiàn)OBSE教育模式的措施等具體內(nèi)容。（2） 為推

24、進現(xiàn)有的BIM人才培養(yǎng)模式，創(chuàng)新提出了OBSE教育理念，并與CDIO工程教育設計與實施教學策略相結合，構建了OBSE-CDIO的創(chuàng)新模型，使其融入到BIM人才培養(yǎng)。 （3） 從OBSE-CDIO的創(chuàng)新培養(yǎng)模式出發(fā)，結合BIM人才能力定位、人才能力匹配矩陣以及人才培養(yǎng)模型，提出了BIM人才培養(yǎng)一體化課程體系。（4） 從學習產(chǎn)出的評估，教師優(yōu)先成長，構建產(chǎn)學研政協(xié)同創(chuàng)新平臺三個方面入手，實現(xiàn)對BIM人才培養(yǎng)路徑的選擇。參考文獻1 2016-2020年建筑業(yè)信息化發(fā)展綱要發(fā)布J.建設科技，2016（18）：4.2 Badrinath A C，Chang Y T，Hsieh S H. A review of tertiary BIM education for advanced engineering communication with visualizationJ.Visualization in Engineering，2016，4（1）：9.3 Abbas A，Din