Development of BIM learning scenarios for architectural education

Abstract

Nowadays, tending towards the adoption of digital technologies and building information modeling (BIM), architectural education is going through transformation. BIM is a digital model-based technology linked with a database of project information which is led by the idea to reintegrate design, construction, and project management, reducing project delivery time and overall costs (AIA, 2007). BIM represents a large innovation in architecture, engineering, construction and operation (AECO) industry with significant upside potential, but it also represents, as most innovations do, a disruption to established culture and associated modes of practice and education. The inclusion of BIM in architecture, as well as engineering and construction academic curricula has gathered significant pace over recent years. The patterns of this inclusion vary significantly from country to country having different approaches, strategies, methods, and challenges associated with professional and academic environment. While schools in some contries have structured approaches to adopting BIM in education and develop methods for its improvement, in countries like Turkey, many architecture educators still ask: 'What is BIM and why do we need it?'. In past two decades, there has been a visible increase of publications in the area of BIM teaching in architectural education and signs that it is becoming a growing field of research. However, there is a lack of agreement among scholars and educators on how should it be done. While some see it as an opportunity to improve the existing education, others consider it a threat to the creative development of students and the disruption of long-established models of educating architects. In addition, there is a lack of agreement on whether BIM should be approached in architectural curricula as a tool/skill issue, a new form of design practice or a professional organizational method. As a consequence, the question of how and when to introduce BIM into architectural education remains to be opened and exploring innovative approaches is needed. Furthermore, this issue has not been studied with a significant level of depth locally. In order to improve the current practice in Turkey and better respond to the emerging requirements, there is an urgent need to raise the BIM awareness and knowledge in local AEC firms and schools. To address this need and to contribute to the aforementioned discussion, this thesis explores the ways of introducing BIM in architectural education with a specific focus on Turkey. In doing so, this study accomplished the following objectives: it provided an overview of global and local perspectives on BIM in architecture education; it conducted a multi-level case study to develop and test three BIM learning scenarios; assessed the case study results and discussed their contribution to the future development of a model for BIM adoption in architectural education in Turkey. This thesis proposes different 'BIM learning scenarios' for architecture schools without developed BIM tradition. The BIM learning scenario represents a flexible structure organized within the agenda of four basic questions: why (objectives), what (contents), how (methods), and who (management). It proposes a strategy for introducing BIM in architectural education which is defined by the means of an exchange of experience between the academic world and practice. It also prioritizes self-learning and student-centered approach which are one of the key requirements of 21st century curricula. To accomplish the main research goals, this study used a mixed-method research approach that combined quantitative and qualitative methods, such as literature review, survey, focus groups, interviews, and case study. The exploratory nature of the study necessitated a flexible research approach. Thus, action research strategy was adopted to design the research development process. Following the logic of action research, the development process of the case study was designed in three consecutive levels. This study provides valuable insights into the local perspectives on BIM which is generally lacking in the research literature. Data collected from observations, surveys, and interviews with local practitioners and educators can inform future initiatives for planning BIM in architectural education. The three BIM learning scenarios, developed and tested in this study, represent flexible structures for organizing objectives, contents, methods, and people involved in the learning process. They propose a strategy for introducing BIM in architectural education which is defined by the means of an exchange of experience between the academic world and practice to simulate professional practice in the university. This made the basis for creating a new culture in education which promises that the divergence between what is taught in architecture schools and what is practiced in real life can begin to transform into convergence through collaboration between education and practice. A practical implication of the research findings is the development of a strategy for BIM integration into the architectural curricula of the ITU Faculty of Architecture graduate program which is planned for the future. We hope that this will establish the basis for the formation and development of a new educational model for architectural education in which BIM will have the central role.

Teknolojik yenilikler, küreselleşme, sürdürülebilirlik ve akıllı eserler, bir mimardan yeni bir beceri ve bilgi seti gerektiren çağdaş mimari uygulamanın yeni koşullarını oluşturdu. Yapı bilgi modellemesi (bundan böyle BIM), kitlesel özelleştirme, parametrik tasarım, hızlı prototipleme, dijital üretim, her yerde bilgi işlem ve prefabrikasyon gibi teknolojiler, bir mimarın ortaya çıkan bu bağlamda bilgi tabanını ve becerilerini yeniden tanımlaması için fırsatlar sunmaktadır. BIM, bina modelleri oluşturmak, paylaşmak ve analiz etmek için bir dizi yöntem ve teknoloji olarak tanımlanmaktadır (Sacks, Eastman, Lee ve Teicholz, 2018). Bina modelleri proje bilgileri veritabanıyla bağlantılıdır. BIM'in arkasındaki ana fikir, tasarım, inşaat ve proje yönetimini yeniden entegre etmek, proje teslim süresini ve toplam maliyetleri azaltmaktır (AIA, 2007). Araştırma literatüründe kapsamlı bir şekilde rapor edilen BIM'in sayısız faydaları, BIM'in mimarlık, mühendislik, inşaat ve işletme (AECO) uygulamasındaki en etkili son gelişmelerden birini temsil ettiğini göstermektedir. BIM'in tasarım-yap-işlet süreçlerine dahil edilmesi disiplin sınırlarını bulanıklaştırır ve geleneksel rolleri, organizasyonu ve çalışma yöntemlerini güçlü bir şekilde etkiler. Bu nedenle, birçok yazar tarafından AECO uygulamasında bir paradigma değişikliği olarak kabul edilmektedir (Foqué, 2010; Azhar, 2011; Garber, 2014; Sacks ve diğerleri, 2018). BIM'in çağdaş uygulamalardaki artan önemi ve kullanımı, eğitimcilerin öğrencilerin buna hazırlanma şeklini yeniden düşünmeleri için bir görev oluşturmaktadır. BIM'in akademik müfredata girişi, uygulama-eğitim ilişkisini yeniden gözden geçirerek ve AEC eğitimindeki parçalanmış disiplin yapılarını yeniden düzenleyerek geleneksel eğitim yaklaşımlarının dönüşümüne duyulan ihtiyacı güçlü bir şekilde göstermektedir. Mimari eğitim, sosyal ve çevresel değişimlere, yeni teknolojilere ve özellikle mimari uygulama ve inşaat endüstrisindeki değişikliklere karşı yetersiz duyarlılığı nedeniyle geniş ölçüde eleştirilmiştir (Nicol & Pilling, 2005). Kullandığı yöntemler ve araçlar, izlediği rol modelleri ve sunduğu bilgi, geçmiş dönemin eğitim modellerine dayanmaktadır ve mevcut uygulamadan ziyade geçmişin gereksinimlerine daha fazla yanıt vermektedir (Clayton, 2006). Çeşitli araştırmalar, mimarlık okullarının öğrencileri uygulamada yaşamın gerçekleri için yeterince donatmadığını göstermektedir (Dobson, 2014; NCARB, 2013). Ayrıca, bilgi teknolojilerinin geliştirilmesi çeşitli medya ve teknoloji tabanlı ortamlar yoluyla yeni öğrenme fırsatları yaratmıştır (Niemi, 2009). Bu, bilgiyi almak, iletişim kurmak ve işlemek için teknolojiyi rasgele kullanan bir öğrencinin yeni bir profilini getirdi. Bu tür bir öğrenci esnek öğrenme yapıları arar ve kendi ilgi ve ihtiyaçlarına göre kendi kendine öğrenme paketlerini oluşturur (Foqué, 2010). Dijital öncesi yaş için tasarlandığından, mevcut eğitim sistemi artık dijital çağda öğrenme gereksinimlerine cevap veremez (Prensky, 2001).Muhtemelen, mimari eğitim radikal değişiklikler ve paradigmatik olarak yeni yaklaşımlar gerektirmektedir. Çağdaş mimari araştırmalardaki etkili sesler, mimarlık eğitiminin altında yatan teori ve yöntemlerin köklü bir şekilde yeniden düşünülmesi ve 21. yüzyıl mimarisinin ortaya çıkan bağlamının gereksinimlerini karşılayacak yeni eğitim modellerine duyulan ihtiyacı vurgulamaktadır (Buchanan, 2012b; Chong, Brandt, & Martin, 2010; Findeli, 2001; Foqué, 2010; Salama & Wilkinson, 2007b). BIM'in son yirmi yılda artan kullanımı ve gelişimi, BIM'in mimari eğitimin aradığı paradigma değişikliğinin en güçlü itici güçlerinden biri olduğuna dair güçlü argümanlar sunmaktadır. BIM, öğrencilerin uygulama zorlukları için daha iyi hazırlanmasını sağlayacak çağdaş mimari müfredatların oluşumuna temel sunarak mimari eğitimdeki devrimci değişiklikleri ön görmektedir. Son yıllarda, mimari eğitimin dönüşüm süreci, yeni dijital teknolojilere yer açmaya ve mimari tasarım ve bina yapımı için getirdikleri fırsatları benimsemeye başladı. Dünyadaki çeşitli üniversiteler mühendislik ve inşaat akademik müfredatının yanı sıra mimaride BIM'i tanıtmanın en iyi yollarını arıyor. BIM'in ne zaman ve nasıl tanıtılacağı soru programları farklı yaklaşımlardır (Becerik-Gerber, Gerber ve Ku, 2011). BIM çok boyutlu, karmaşık ve gelişen bir kavramdır. Mimarlık eğitimine girişi, çeşitli açılardan ele alınması gereken karmaşık bir konudur. BIM, mimarlık öğretiminin sadece aracın anlaşılmasını değil, aynı zamanda amaçlanan profesyonel uygulamanın, kullanılan malzemelerin ve kullanılan yapım yöntemlerinin bilgilerinin de kavranmasını gerektiren yeni öğretim yollarına işaret etmektedir (Cheng, 2006). Öğrenciler sadece BIM'in teorisini ve işlevselliğini öğrenmek ve mevcut etkilerini anlamakla kalmamalı, aynı zamanda uygulamanın değişen gereksinimlerine cevap verebilmek için 'öğrenmeyi öğrenmeli' ve pratik becerilerini ve bilgilerini sürekli olarak yükseltmelidir. BIM'in mimariye dahil olmasının yanı sıra mühendislik ve inşaat akademik müfredatları son yıllarda önemli bir hız kazanmıştır (Barison ve Santos, 2018). Bu alandaki yayınlarda gözle görülür bir artış olsa da ve bunun giderek büyüyen bir araştırma alanı haline geldiğine işaret ederken, BIM'in akademik müfredata nasıl dahil edileceğine dair bir anlaşma eksikliği var. Mimarlık eğitiminde hala BIM'in çözülmemiş statüsünün önemli nedenlerinden biri, mimari eğitimde BIM'e karşı açıkça zıt tutumların varlığında bulunabilir. Bazı eğitimciler (Clayton, M., Ozener, O., Haliburton, J., & Farias, F., 2010; Ambrose, M. A., & Fry, K. M., 2012; Ambrose, 2007; Aksamija, 2017; Cheng, 2006) BIM'i 21. yüzyıl eğitiminin kaçınılmaz bir parçası olarak ve onu geliştirme fırsatı olarak görürken, diğerleri bunu öğrencilerin yaratıcı gelişimi ve mimarların uzun süredir yerleşik modellerinin bozulması için bir tehdit olarak görmektedir. (Denzer and Hedges, 2008). Ayrıca, mimarlık eğitimcileri BIM'in bir araç / beceri meselesi, yeni bir tasarım uygulaması biçimi mi yoksa profesyonel bir organizasyon yöntemi mi olarak ele alınacağına karar veremezler. (Deamer, 2011). Bu konumların her biri farklı içeriklere, pedagojik yaklaşımlara ve müfredatta konumlandırmaya yol açar (Becerik-Gerber et al., 2011). Sonuç olarak, BIM'in mimari eğitime nasıl ve ne zaman dahil edileceği sorusu açık bir soru olmaya devam etmektedir ve yenilikçi yaklaşımların araştırılması gerekmektedir. Buna ek olarak, BIM'in ilgi ve farkındalığının yanı sıra uygulama ve akademi'deki uygulama düzeyi ülkeden ülkeye önemli ölçüde değişmektedir (Rooney, 2017). Türkiye gibi ülkelerde BIM'in önemi henüz uygulayıcılar ve eğitimciler arasında yeterince tanınmamıştır. Bu nedenle, Türkiye'deki mimarlık eğitimi topluluğu arasında daha geniş bir şekilde benimsenmesine yol açacak olan BIM'in yerel farkındalığının artırılmasına ihtiyaç vardır.Bu ihtiyacı gidermek ve yukarıda bahsi geçen tartışmaya katkıda bulunmak için bu tez, BIM'i mimarlık eğitimine Türkiye'ye odaklanarak tanıtmanın yollarını araştırmaktadır. Bunu yaparken, bu çalışma aşağıdaki hedefleri gerçekleştirmiştir: mimarlık eğitiminde BIM hakkında küresel ve yerel bakış açılarına genel bir bakış sağlamıştır; üç BIM öğrenme senaryosunu geliştirmek ve test etmek için çok seviyeli bir vaka çalışması yürütülmüştür; örnek vaka sonuçlarını değerlendirmiş ve Türkiye'de mimarlık eğitiminde BIM'in benimsenmesi için bir modelin gelecekteki gelişimine katkılarını tartışmıştır. Bu amaçları gerçekleştirmek için bu çalışmada literatür taraması, anket, odak grupları, görüşmeler ve vaka çalışması gibi nicel ve nitel yöntemleri birleştiren karma yöntem araştırma yaklaşımı kullanılmıştır. Araştırmanın keşif niteliği esnek bir araştırma yaklaşımı gerektirdiğinden, araştırma geliştirme sürecini tasarlamak için eylem araştırma stratejisi benimsenmiştir. Eylem araştırması mantığını takiben, vaka çalışmasının gelişim süreci birbirini izleyen üç düzeyde tasarlanmıştır. Bu çalışma, genellikle araştırma literatüründe eksik olan BIM hakkındaki yerel bakış açılarıyla ilgili değerli bilgiler vermektedir. Yerel uygulayıcılar ve eğitimciler ile gözlemler, anketler ve görüşmelerden toplanan veriler, mimari eğitimde BIM planlaması için gelecekteki girişimleri bilgilendirebilir. Bu çalışmada geliştirilen ve test edilen üç BIM öğrenme senaryosu, öğrenme sürecine dahil olan amaçları, içerikleri, yöntemleri ve insanları organize etmek için esnek yapıları temsil eder. Akademik dünyaya BIM'i tanıtmak için, akademik dünya ile üniversitede profesyonel uygulamayı simüle etme pratiği arasında deneyim alışverişi yoluyla tanımlanan bir strateji önerilmektedir. Bu, mimarlık okullarında öğretilen ve gerçek hayatta uygulananlar arasındaki farklılığın, eğitim ve uygulama arasındaki işbirliği yoluyla yakınsamaya dönüşmeye başlayabileceğine söz veren yeni bir kültür kültürü yaratmanın temelini oluşturmaktadır. Araştırma bulgularının pratik bir sonucu, gelecekte planlanan İTÜ Mimarlık Fakültesi lisans programının mimari müfredatına BIM entegrasyonu için bir stratejinin geliştirilmesidir. Bunun, BIM'in merkezi role sahip olacağı mimari eğitim için yeni bir eğitim modelinin oluşturulması ve geliştirilmesine temel oluşturacağını umuyoruz.