運用BIM技術的建筑識圖與構造課程教學改革探究

曹 小 平

(江蘇省交通技師學院，江蘇 鎮江 212028)

運用BIM技術的建筑識圖與構造課程教學改革探究

曹 小 平

(江蘇省交通技師學院，江蘇 鎮江 212028)

對高職高?！督ㄖR圖與構造》課程傳統教學中存在的問題進行了分析，提出了將BIM技術運用于該課程教學，可以幫助學生掌握施工圖的識讀，并培養學生BIM軟件的操作與應用能力，提高教學質量，并提出了有針對性的改革思路。

BIM，教學改革，建筑識圖

建筑信息模型(Building Information Modeling，簡稱BIM)是以建筑工程項目的一系列相關參數信息作為基礎，建立多維信息模型，并通過數字化信息技術手段仿真模擬真實狀態下建筑物構件所具有的信息，被工程界譽為是繼CAD之后的又一項革命性技術。BIM技術的應用前景非常廣泛，在城市大數據管理、智慧城市建設、建筑產業信息化建設、建筑業“互聯網+”和建筑全產業鏈向“精益、智慧、綠色”的方向轉型升級等方面發揮了不可替代的作用，其應用領域從建筑工程拓展到鐵路、公路、地鐵、橋梁、水電等工程，它具有三維可視化、模擬性等顯著特點。

《建筑識圖與構造》是高職高專院校建筑類專業必不可少的一門重要課程，目的在于使學生通過本門課程的學習，掌握基本的制圖知識、投影知識、房屋的構造組成及各組成部分的構造原理、構造方法及房屋建筑工程各專業工種施工圖的常用圖例符號及識讀方法等內容[1]。不僅為后續《建筑工程計量與計價》《建筑施工技術》等相關專業課程學習提供了必要的基礎知識和技能支撐，而且是建筑類學生必須掌握的一項基本技能。由于高職高專的生源基礎知識相對比較薄弱，學習積極性不高，理論接受能力較弱，空間想象能力較差，尤其是在施工圖由二維到三維的認識比較困難。如果采用傳統的文字、圖片及PPT等方式教學，則無法滿足教學的要求，教學質量較差。而在傳統教學模式中加入BIM計算機輔助手段可以很好地培養學生的感性認識，有助于學生掌握民用和工業建筑構造的組成和基本構造原理、常見的構造做法及施工圖的識讀能力，進而掌握本門課程的相關內容。

1 《建筑識圖與構造》課程教學現狀及存在的問題

目前，大多數院校主要是通過老師講解典型的工程案例、借助房屋結構模型和工地現場教學等方式，來完成本門課程教學。此類傳統的授課方式存在諸多不足，主要表現在以下方面。

1)教學內容方面。如組合體投影部分的截交線、相貫線等過于復雜抽象，學生很難想象一個幾何形體經過截交或相貫后的投影圖形[2]；剖面圖、斷面圖部分，學生的空間想象能力差，很難畫出剖斷后的圖形；根據三視圖畫軸測圖部分，學生很難將二維圖紙和三維實體結合起來，不知從何處畫起，學生學習過程晦澀枯燥，學生缺乏興趣和信心。2)教學手段方面。由于《建筑識圖與構造》課程內容抽象復雜，相當一部分學生缺乏空間想象能力等原因，大部分院校都會安排學生到施工工地現場，對照實物，通過觀察、分析講授相關內容。現場教學不可置疑具有直觀性、參與性等特點，對于該門課程的教學有一定的幫助，但也存在很多弊端，諸如現場施工進度及內容與學校關于教學的進程及內容要求不統一，短時間內大量學生進入施工工地對施工進度造成一定的影響，也給施工現場管理帶來極大的安全隱患，很多單位都不愿意接收學生到工地現場教學；同時，施工現場的較差的教學環境，學生管理難度較大，這些都不利于學生深入學習。為了解決工地現場教學的難題，近幾年也有一些院校建造實體比例建筑模型，不過由于該模型建設投資較大，一般投資均需在200多萬～500多萬，而且建成后所展示的知識點也是數量有限，并不能滿足實際教學需求。3)教學效果方面。作為教學輔助手段之一的PPT多媒體教學，在課堂教學中的運用非常普遍，對提高教學質量和效率起了很大作用，但與此同時，它對課堂教學也存在許多問題。一是課堂的主導權被預先設計的PPT所束縛，缺乏自然和富有成效的生成性的課堂。二是PPT課件的放映要講究技巧，有些老師PPT掌握的不夠熟練，上課時把主要精力集中在如何熟練地使用PPT，忽視肢體語言，缺乏師生的互動交流。三是由于PPT課件的制作需要花費大量的時間和精力，很多老師都是未經加工直接“拿來主義”，而這些PPT多數都是粗制濫造，這些都影響了課堂效果，授課效果大打折扣。4)課程學時方面。近年來，隨著職業教育課程改革的不斷深入，一體化課程的比例不斷地加大，理論課時數不斷地減少。因此，理論性較強的《建筑識圖與構造》課程，學時數正面臨著不斷被壓縮的局面，而新技術、新知識的不斷涌現，必然導致課時少、內容多與綜合應用能力要求不斷提高之間的矛盾日益突出。5)學生及企業反映方面。近幾年，我院對建筑類畢業生和用人單位進行了跟蹤調查，調查結果發現相當一部分學生識讀房屋建筑施工圖的能力較差，更無法將二維圖紙展示的平面、剖面、立面的施工圖與建筑實體進行對應。學生普遍反映更希望看到直觀的、形象的、容易理解和掌握的三維建筑信息模型，而且基于CAD平臺的傳統二維圖紙，所反映的建筑信息數量有限，也很抽象，學生需要將平面、立面、剖面等三視圖結合起來才能理解所反映的信息，這無疑增加了學生識讀的難度。

總之，運用傳統的教學方法學生缺乏興趣，學習積極性不高，學生掌握的不夠好，課堂教學效果差。

2 BIM技術在《建筑識圖與構造》課程中的應用

BIM建筑信息模型采用一種三維的立體實物圖形來展示建筑物及其構配件[3]，而且能夠進行任意角度旋轉和不同方位的展示，這不僅有利于創設教學情境，激發學生探究新知識的興趣，彌補學生的空間想象力不足的缺陷，而且能夠使學生更易于理解課程內容，使教學內容形象、直觀、易于掌握。具體表現在以下方面。

2.1激發學生興趣

在幾何作圖部分，對于難度較大的相貫線、截交線部分，借助BIM三維信息建模可視化、模擬化等特點，可以幫助學生快速建立起空間關系，形成復雜形體的相貫線和截交線[2]。在專業識圖部分，通過BIM技術對整棟建筑進行虛擬建模，全方位的展示了一個“真實的建筑”，并借助BIM技術同步生成的平、剖、立面，實現圖和物的一一對應，使原本單調的二維圖紙變得具體生動起來，使識圖過程由枯燥的想象變成了有趣的體驗，激發學生學習興趣，對建筑物及其內部結構有了清晰而完整的認識。

2.2改善教學手段

利用BIM軟件的虛擬漫游功能，可以克服工地現場教學的弊端，使學生體驗到深入工地現場的身臨其境的現實感，幫助學生對建筑物的形體、組成、構造節點、連接及做法等內容的理解和掌握。譬如在屋頂學習時，借助于三維建筑模型，能迅速理解屋頂類型、排水方式、屋頂的構造、泛水、檐口、雨水口、天溝、屋脊等內容，明確各細部構造的位置、種類、材料、做法、連接關系、常規尺寸等。

2.3提升識讀施工圖的能力

工程圖紙是工程師交流的“語言”，作為建筑類學生熟練掌握施工圖識讀是必備崗位能力之一。然而，目前結構施工圖中都是采用平面形式的平法標注來表達三維的基本構件，對應用圖紙的人員來說需要將平面信息轉化為三維構件圖，首先要能夠構思出三維建筑，這無疑增加了識讀的難度。尤其對高職高專院校的學生來說，他們更缺乏空間的想象能力，讀懂圖紙的難度就可想而知了。而采用BIM技術建立具有直觀性的三維信息模型，能夠直觀明了展現房屋的節點構造，將晦澀難懂的二維平面圖轉化為實體可見的三維圖，極大提升學生識讀建筑施工圖的能力。

2.4節約課時，提高授課效率

在未引入BIM技術之前，許多高職高專院校都是采用與AutoCAD學習與應用相結合的方式來講授這門課程[4]，利用AutoCAD建立三維模型來幫助學生理解，但使用AutoCAD建模耗時長、操作復雜、精確度也不高。利用專業BIM建模軟件，比AutoCAD軟件操作起來更加方便，運用其模塊化設計，可以快速建模，節約了建模的時間，極大提高授課效率。

3 改革建議

未來，互聯網+BIM技術必將對建筑業產生更加深遠的影響，BIM技術將成為建筑業的主流，為滿足新形勢下建筑行業對高素質技能型人才的需求，《建筑識圖與構造》課程內容、教學方式等必須要做出改革。

3.1改進教育理念

在當前建筑行業數字技術不斷迭代的進程中，隨著BIM技術的不斷推廣和深入實踐，職業教育必須跟上建筑信息化發展步伐，各職業院校相關專業教師均應充分認識到BIM技術即將給行業帶來的技術革命，主動了解行業的最新發展趨勢，積極學習包括BIM技術在內的行業前沿技術。

3.2改革課程內容

以崗位能力為導向，著重突出學生建筑施工圖的識讀，結合工程實際講述常用的相貫、截交線等內容，而不要求多、求全?？紤]未來會更多使用三維工程圖樣，應適當增加透視圖、軸測圖內容，并將未來主流的設計BIM技術貫穿到日常的教學當中。

3.3改革教學方式

教學實踐過程中應將以線條為最小單位的2D形式的平面、剖面、立面圖識讀與繪制和BIM三維建模的實踐練習相結合，讓學生切身實踐，體驗BIM模型和傳統施工圖的表達方式各自優點和局限性，合理選用圖示形式，更好地表達復雜的建筑形體。

3.4加大師資投入

各院校應結合自身情況，通過多種形式、多種途徑，堅持“走出去、請進來”相結合，加強BIM師資隊伍建設，提高教師BIM操作應用水平。一方面，應充分認識到BIM的重要性，給予充分的政策和資金支持，加大教師BIM培訓力度，提升教師BIM技術應用能力；另一方面，采取校企合作方式，聘請具有豐富工程經驗的BIM技術的專業人才到校兼職任教，緩解職業院校BIM教學師資力量薄弱的現狀。

3.5開設BIM課程

住建部《2016—2020年建筑業信息化發展綱要》及《關于推進BIM技術在建筑領域應用的指導意見》中，明確指出BIM技術將會成為“十三五”期間我國建筑業信息化的主流技術[5]。因此開設BIM課程，一方面可以使學生掌握BIM技術，同時將BIM技術融入到《建筑識圖與構造》課程教學中，不但有利于學生掌握識讀施工圖的能力，而且也有利于培養學生BIM軟件的應用與操作能力。

4 結語

將BIM建筑信息模型運用于《建筑識圖與構造》課程教學活動中，是一種有效的教學方法改革，可以激發學生的興趣，調動學習積極性，培養看圖、畫圖、識圖和空間想象力，發揮創造性潛能獲得最佳的知識結構，能夠提高教學效率和教學質量。

[1] 王晶瑩.BIM技術在《建筑識圖與構造》課程中的應用[J].職業技術,2016(4):66-68.

[2] 張 龍,李十泉.BIM在土木工程制圖課程中的應用[J].山西建筑,2015，41(29):254-255.

[3] 周 杰.BIM技術的施工實踐[J].科學時代,2013(29):93-94.

[4] 王建超,張丁元,周靜海.BIM技術在建筑類高校專業課程教學中的應用探索——以沈陽建筑大學為例[J].高等建筑教育，2017(1):161-164.

[5] 徐桂明.BIM視野:高職土建專業課改困境的突圍之道[J].教育教學論壇,2014,6(33):11-16.

ResearchonteachingreformofthearchitecturalrecognitionchartandconstructioncoursewithBIMtechnology

CaoXiaoping

(JiangsuJiaotongCollege,Zhenjiang212028,China)

This paper analyzes the existing problems in the traditional teaching of theArchitecturalRecognitionChartandConstructionof higher vocational colleges, and puts forward the application of BIM technology to the teaching of the course, which can help students master the reading of construction drawings and train students’ BIM software operation and application ability, improve the quality of teaching, and put forward a targeted reform ideas.

BIM, teaching reform, architectural recognition chart

G642.0

A

1009-6825(2017)26-0240-02

2017-07-06

曹小平(1982- )，男，碩士，工程師