BIM時代下的建筑CAD課程教學改革

楊國平 黃 平 高 雪

(南京城市職業學院，江蘇 南京 210000)

CAD課程是建筑類專業一門專業技能課程，是理論聯系實踐的橋梁。在過去的很多年里，建筑設計師主要依托CAD軟件將頭腦中的建筑表現到圖紙上，CAD作為非常便捷的工具，已與建筑行業密不可分。全國乃至全世界高校的建筑類專業，均將這門課程列為必修課。近年來，隨著BIM技術的出現，由于其具有三維可視化、信息化、協同化等諸多優點，加之政府的推廣及廠商全方位的宣傳，完全蓋過了CAD。在這種山雨欲來風滿樓的形勢下，怎么樣去看待BIM和CAD的關系，以及怎樣應對CAD課程是各大高校應該考慮的問題。

1 BIM及CAD簡介

BIM(Building Information Model)即為建筑信息化模型，是以三維數字技術為基礎，集成工程項目各種相關信息的工程數據模型，是對工程項目相關信息的詳盡表達[1]。本文中提及的BIM類軟件主要以占有率較高的Revit為代表。Revit可以在類似AutoCAD的二維界面繪制，然后所繪制的內容可以通過Revit強大的三維功能，直接生成三維模型，而且所有的構件可以添加額外信息，可以形成4D，5D模型，便于工程應用。AutoCAD可以用于繪制二維制圖和基本三維設計，通過它無需懂得編程，即可運用制圖，工作效率高，學習簡單，廣泛應用于土木建筑等專業。

2 BIM與CAD的關系

BIM對CAD的優勢是明顯的，那么 CAD有沒有存在的必要，他們是即將取代的關系，筆者認為CAD非常有必要，他們也不是取代關系，或者至少需要一段很長兩個軟件并存的過渡期。個人分析有如下幾個原因：

1)硬件原因：眾所周知AutoCAD軟件在建筑上的應用主要是點、線和少量的面組成，因此數據量相對較小，一般一棟30多層的住宅的全套結構圖的文件容量大體在10 M以內；而BIM模型繪出的即為三維圖紙，內部族構件可以添加各類信息，因此數據量比二維CAD更大，同樣的項目文件容量達到上百兆。再加上軟件自身平臺的原因，總的對電腦要求較以前高很多，而Revit軟件使用量雖然比以前多，但是相對于CAD而言，還是很少，因此貿然大批量更換電腦不太現實。

2)軟件原因：CAD軟件操作簡單，初學者上手較快。而Revit的軟件信息量比較大，操作比CAD更加繁雜，選項非常多，給初學者學習帶來非常大的困擾。分析原因如下，CAD的繪圖過程往往是從平面圖開始繪制，當平面圖繪制完畢后在繪圖者心中已經有了平面布置的基本印象，然后根據投影的方法，把平面圖投影到立面或剖面上，在整個投影的過程中，繪圖過程實際上輔助了繪圖者三維成型的過程?？梢奀AD繪圖雖然抽象，但是實際上也是學生建立三維感知的輔助手段。

3)配套原因:由于多年來CAD高占有率，各種行業軟件廠商在開發軟件時都是跟CAD軟件進行對接，許多軟件輸出結果格式都為DWG格式。以結構專業設計類軟件舉例：設計師一般先通過PKPM，YJK等軟件進行結構計算并導出DWG格式圖紙；探索者、理正等繪圖軟件直接架設在CAD上，主要注重對圖紙進行快速處理及簡單輔助計算出圖；還有一些輔助計算的軟件也可以輸出DWG格式圖紙；還有開放的Autolisp語音，使用者可以通過該語言編制實用的插件，市面上的這類插件非常多，功能齊全且實用，這大大提高了設計師的工作效率，節約了大量時間的同時提高了產出。這些配套的過程是行業不斷前行，工程師不斷反饋，軟件廠商不斷改進的過程，是一個相對漫長的過程。基于BIM軟件正向設計類軟件也已開始發力，如PKPM公司也出了BIM正向軟件，一方面暫時只是經濟實力雄厚的大企業在推廣，另一方面所出軟件也需要實踐來檢驗后改進，需要時間。

4)習慣原因:由于設計部門工作人員工作比較飽滿，而且CAD工具軟件已經使用非常熟練，Revit作為新軟件學習需要難度，因此對設計人員而言不如用老軟件。CAD易學易用也是其重要的原因。

可以看出，短時間內BIM軟件是無法完全取代CAD的。他們暫時應該是并存，相互配合的關系。從高校的角度來看，CAD課程非常成熟，BIM軟件剛剛起步，我們應該利用他們的優點進行整合并運用于教學。比如CAD可以促進使用者扎實地理解圖紙從二維轉三維的具體過程；BIM軟件具有三維可視化的功能，加快學生對三維空間概念的理解速度。應該利用好兩者之間的關系，促進CAD課程的改革。

3 建筑CAD課程現狀

CAD在建筑類專業中的應用非常廣泛，幾乎涉及到建筑類的行業均需要使用CAD軟件，因此高校的建筑CAD課程顯得尤為重要。本文從用人單位角度分析筆者學校建筑CAD課程的現狀，通過對學生實習的建筑設計院進行走訪，對設計院反饋情況整理，主要存在如下三方面問題：1)學生CAD雖然會用，但是停留在點擊工具條的水平上，操作速度無法滿足單位需求；2)學生對平面圖紙繪圖較為熟悉，對立面圖、剖面圖及樓梯圖的繪制不會或經常出錯；3)學生在繪制結構類圖時，虛實線不分，結構圖紙調整不會，基本無法繪制結構圖紙。筆者認為這些應該是大部分高校存在的問題。

這里面除了學生自身是否勤奮刻苦的因素外，教學應該也存在問題，分析如下：1)CAD課程的要求低了，目標往往只是去教會學生相應操作，但是這些操作如何相應配合達到最優，去實現那種行云流水的感覺，我們顯然還有差距；2)三維空間的認知依然是老大難問題，空間概念如何深深地印入學生的腦海值得我們去思考；3)建筑CAD課程中的繪圖圖紙主要為建筑圖，結構圖很少涉及，哪怕本科院校也存在短板。

如何解決如上問題改進建筑CAD課程的效果，如何與BIM相掛接，需要教師從技術應用層面深深思考，從頂層設計新的教學思路和方法。

4 建筑CAD課程的改革

《建筑CAD》:該課程是一門主要的專業技能課，其實踐性和技能性要求較高，是勘察設計、建設、施工、監理各工程參與方均應掌握的基本技能。課程內容包括：CAD制圖軟件的基本原理和操作，建筑圖繪制兩部分。課程為3學分，可見要達到用人單位的要求需要調整的非常多。經過對課程的分析，對課程做出如下調整。

1)課程原來安排16個課時理論講解+32課時上機操作，現對理論和實操的界限模糊化，所有課程都在機房上，根據學生知識接受情況機動調整理論和實操的比例。課程教改前后對比圖見圖1。

具體做法為壓縮基本操作課時，提高了建筑圖繪制課時量，略微增加了結構圖的部分知識?；静僮饔稍瓉碚n本較多操作縮減為常用24個命令，三維部分略去，可以后期在BIM課程中講解，其余所缺的命令在后期建筑圖繪制中進行補充。繪圖增加部分主要為上機練習，加強軟件操作熟練度。最后增加結構圖僅為4節，主要對結構圖的繪制方法進行介紹，為后期工作作準備，繪制課上時間相對較少，只能通過學生后期自行學習。

2)從教學計劃來看，課時量沒變，所學內容增加了，這對學生和老師都提出了更高的要求。如何解決加量后的學習效果成了關鍵問題。教學中引入“翻轉課堂”的教學模式[2]，通過收集課程配套命令的講解視頻，局部缺少通過錄制視頻的方式，在學生上課之前完成部分內容的學習。這些視頻宜短小，目標明確，盡量少占用學生課余時間，以防起逆反心理。這樣大大減小了課堂授課及課時方面的壓力，提高了課堂講授和聯系的效率。不過需要對學生課后的學習情況及時跟蹤。

3)興趣是學習任何課程最好的動力，如何調動學生的興趣及積極性非常重要。第一次課非常關鍵，一般需要選個非常好的案例對CAD可以做什么在學生面前有個全面的展示，讓他們知道學會了可以做什么。此案例可以遠離專業，貼近生活。階段中最好有階段可視化的成果，以保持學習熱情。

4)注重快捷命令的講解，注重命令的反復練習，這才是提高速度的關鍵。在針對三維感知構建的老大難問題，可以與借助BIM

的優勢進行教學，通過對應繪制圖紙對應的BIM三維圖形，畫一段，比對一段，幫助學生更好地建立起三維的認知。

5)對建筑圖、結構圖部分繪制時，應給學生適當總結，并以清晰的脈絡展現給學生，讓學生能知道如何應對復雜的問題。比如對結構圖的學習進行了整理(見圖2),將課程相關章節的全部要點通過一張圖表展現出來，便于學生系統學習，對課程目標全面掌握。

通過上述五個方面的改革，對新時代下的建筑CAD課程教學進行探索。

5 結語

通過對兩屆學生的期末考試成績的比較發現，優良率較以往有所提高，繪圖速度有所提升。對部分同學進行交流課程學習情況，大部分同學對多學知識，掌握實際技能表示歡迎，對“翻轉課堂”的方式表示認可。但也存在部分較差的同學，因此改革仍需進一步深化。課程改革應順應時代潮流，以社會需求為目標，以先進技術為手段，以優秀內容為載體，推進學生的知識接受率。BIM與CAD的結合知識初步應用，更多的應用點需要我們去探究。