《ADVANCED ENGINEERING INFORMATICS》：Instructional applications and pedagogical alignment of digital technologies in construction education: A structured review
编辑推荐：
本研究系统回顾2015-2025年间133篇土木工程教育领域数字技术应用的文献，采用文献计量与质性合成方法，发现数字技术主要支持知识可视化、技能模拟、协作学习等六个教学功能，但持续推理和判断形成等高阶能力培养不足，且技术整合与教学目标的显性关联仍存在局限。
侯晓宇|王一凡|肖波|刘和旭|Shane T. Mueller
密歇根理工大学土木、环境与地理空间工程系，美国密歇根州霍顿市49931
摘要
在过去十年中，将数字技术整合到与建筑相关的高等教育中发展迅速，但现有研究在教学重点、教学意图和分析深度方面存在显著差异。这种差异限制了跨研究的解释，并使得难以理解数字技术在学习活动中的定位。为了解决这一问题，本研究系统地回顾了2015年至2025年间发表的133篇经过同行评审的期刊文章，数据来源包括Scopus和Google Scholar。研究采用了两阶段分析方法：首先通过文献计量学分析识别研究主题结构和关注焦点；随后进行定性综合，探讨数字技术如何支持建筑教育中的特定教学功能。研究发现，数字技术主要被用于支持知识可视化、技能模拟、协作学习、反馈与认知支持、自适应学习以及可持续性推理等六个教学功能。在这些功能中，数字技术始终用于支持知识的识别、程序执行、协调以及短期调整；相比之下，较少有研究将其教学应用扩展到持续推理、判断形成或学习序列的进阶阶段。通过围绕教学功能及其观察到的边界组织现有证据，本综述阐明了数字技术当前在建筑教育中的嵌入方式，以及教学改进仍存在的局限性。这些见解为未来的研究设计、课程开发以及数字技术在建筑教育中的合理整合提供了结构化的基础。
引言
建筑行业正经历着由建模、可视化、自动化和数据驱动的决策制定等方面的进步所推动的快速数字化转型。诸如建筑信息模型（BIM）、虚拟现实（VR/AR）、人工智能（AI）和以数据为中心的平台等技术日益被应用于项目生命周期中的专业实践中[1]、[2]、[3]、[4]。作为回应，建筑教育逐渐将这些数字工具纳入课程，旨在提高学习的相关性、增强学生的体验参与度以及劳动力的准备程度。然而，尽管数字技术在教育环境中的普及程度不断提高，但其教学整合仍不均衡，且往往缺乏与教学目标的明确对齐。许多教育实践侧重于让学生接触工具或技术的新颖性，而对特定技术如何支持知识构建、技能发展、协作或反思性学习等学习过程的分析关注不足。这种错位导致了大量异质性研究的产生，这些研究的教育意义难以比较、概括或转化为连贯的课程设计策略，凸显了需要对现有研究进行更基于教学法的综合分析的必要性。
在建筑教育中，各种数字技术已被广泛应用于教学实践中。BIM常被用于支持和设计及施工课程中的跨学科协调与系统理解[5]、[6]；而虚拟现实和增强现实环境则被用来模拟复杂或高风险的施工场景，以提升学生的体验学习效果[7]、[8]。这些应用在提高学生参与度和情境理解方面显示出潜力，尤其是在以实践为导向的教学环境中。同时，与可持续性、安全性和综合项目交付相关的教育重点进一步促进了数字工具在建筑课程中的采用。然而，在大部分相关文献中，技术使用的教学依据往往不够明确。许多研究仅报告了学习收益，却没有明确说明所针对的教学目标或实现这些收益的学习过程。因此，数字技术常常被简单地视为辅助教学的工具，而非支持特定教学功能的教学资源。这限制了不同研究结果之间的可比性，并阻碍了关于数字技术如何提升建筑教育教学效果的累积性见解的形成。
现有的关于建筑教育中数字技术的综述研究大多围绕技术类型、应用领域或采用情境来组织分析，对数字技术如何支持学习的教学机制关注较少。例如，Abbas等人通过项目阶段和应用情境来组织他们的综述，而非教学目标或学习过程[9]；同样，关注建筑教育中虚拟现实和增强现实的综述主要强调可用性、参与度或技术性能，而在学习理论或教学设计方面的依据不够充分[10]。虽然一些关于建筑4.0或建筑教育数字化转型的综述提供了新兴技术和课程趋势的宝贵概述，但这些综述往往依赖于基于技术的分类体系，无法充分解释不同工具如何支持特定的教学目的[11]。因此，不同研究之间的发现难以在教育意义上进行比较，关于如何将数字技术与具体教学目标对齐的指导也较为零散。这表明需要采用结合教学功能和学习目标的综合分析方法来补充基于技术的分类。
为了解决这些问题，本研究采用混合方法进行文献回顾，结合了文献计量学分析和定性主题综合。该研究从教学功能的角度审视建筑教育研究，重点关注教学目标的表述方式以及数字技术在报告的教学活动中的使用情况。基于先前研究中关于学习目标和教学实践的详细描述，分析识别出数字技术所支持的教学功能，并进一步探讨了这些教学目标在描述的教学活动中的明确性和一致性。通过这一过程，研究发现了教学意图在研究主题间的隐含性、在不同研究中的强调程度不均，或与实际教学应用之间的松散对齐等问题，这些问题限制了跨研究的比较和累积性解释。基于此，本研究提出了以下研究问题：
1. 在建筑教育文献中，教学功能在不同研究主题和技术集群之间的分布是否不均衡？
2. 在建筑教育研究中，数字技术是如何通过教学目标在报告的学习目标和教学活动中得到实现的？
3. 在关于建筑教育中数字技术的研究中，教学目标的表述和操作化过程中存在哪些反复出现的模糊或不一致之处？
章节摘录
文献搜索与数据处理
为确保文献基础的全面性和可靠性，我们实施了结构化的文献检索和筛选流程，以识别探讨建筑相关高等教育中数字技术教学应用的同行评审期刊文章。整体检索、筛选和选择流程如图1所示。我们使用了Scopus[12]和Google Scholar[13]两个学术数据库，以平衡检索的精确度和学科覆盖范围
概述
定量分析共纳入了2015年至2025年7月期间发表的133篇期刊文章。图2展示了这些文章的年度分布情况：2020年之前的发文量相对较少（每年5-12篇），自2020年起发文量持续增加，每年超过15篇。
年度分布的某些特征值得进一步关注。2020年之前的年度差异包括……
定性主题综合
最近的建筑教育研究表明，通过教学功能来综合数字技术，而非仅从技术分类出发，能为解释提供更具教学意义的基础[17]。本研究通过对全文期刊文章进行归纳性定性分析，探讨了数字技术如何支持特定的教学功能
对专业劳动力培训的启示
本综述中发现的教学模式与当前专业劳动力培训中数字技术的使用方式高度一致。在教育和培训导向的研究中，数字技术主要被用于支持那些以正确执行、程序合规性和即时调整为主要学习目标的任务，例如安全操作、设备使用、现场巡视和基于规则的决策任务等，其中BIM发挥了重要作用
结论
本研究综合了133篇经过同行评审的期刊文章，探讨了数字技术在建筑相关高等教育中的应用情况。通过结合文献计量学分析和定性分析，研究识别出了主导技术、主题重点以及数字工具在教育环境中普遍采用的教学功能。在整个回顾的文献中，数字技术的教学应用主要集中在可视化、程序执行等方面
CRediT作者贡献声明
侯晓宇：撰写——审稿与编辑、初稿撰写、可视化、验证、方法论设计、数据整理。王一凡：数据整理。肖波：撰写——审稿与编辑、监督、资源获取。刘和旭：撰写——审稿与编辑。Shane T. Mueller：撰写——审稿与编辑。
利益冲突声明
作者声明没有已知的财务利益或个人关系可能影响本文的研究结果。
致谢
本项工作得到了美国国家科学基金会（NSF）的资助（资助编号2417804）。本文中的任何观点、发现、结论或建议均为作者个人观点，并不一定反映国家科学基金会的立场。
