基于BIM技術(shù)居住建筑設(shè)計(jì)課程教學(xué)改革研究

謝清艷

摘 要：在建筑設(shè)計(jì)專業(yè)課程中，居住建筑設(shè)計(jì)作為一門核心課程，在塑造學(xué)生對(duì)建筑整體認(rèn)知以及基礎(chǔ)能力到綜合能力的遞進(jìn)層面，具有非常重要的作用。文章分析課程目前存在的問(wèn)題，提出應(yīng)用BIM信息化技術(shù)來(lái)解決問(wèn)題的思路。從教學(xué)方式和教學(xué)內(nèi)容方面探討課程改革的方向，并提出具體的方案。

關(guān)鍵詞：BIM;居住建筑設(shè)計(jì);課程改革;資源庫(kù)

BIM是在計(jì)算機(jī)輔助設(shè)計(jì)（CAD）等技術(shù)的基礎(chǔ)上發(fā)展起來(lái)的多維模型信息集成技術(shù)，是對(duì)建筑工程物理特征和功能特性信息的數(shù)字化承載和可視化表達(dá)。實(shí)現(xiàn)建筑全生命期各參與方在同一多維建筑信息模型基礎(chǔ)上的數(shù)據(jù)共享，支持各專業(yè)協(xié)同工作、項(xiàng)目的虛擬建造。《2011—2015年建筑業(yè)信息化發(fā)展綱要》中明確了我國(guó)加快建筑信息模型（BIM）技術(shù)應(yīng)用等主要目標(biāo)。2013年8月，住房和城鄉(xiāng)建設(shè)部研究制定的《關(guān)于推進(jìn)建筑信息模型應(yīng)用的指導(dǎo)意見》中提到“到2020年末，建筑行業(yè)甲級(jí)勘察、設(shè)計(jì)單位以及特級(jí)、一級(jí)房屋建筑工程施工企業(yè)應(yīng)掌握并實(shí)現(xiàn)BIM與企業(yè)管理系統(tǒng)和其他信息技術(shù)的一體化集成應(yīng)用，綠色生態(tài)示范小區(qū)集成應(yīng)用BIM的項(xiàng)目比率應(yīng)達(dá)到90%”。可見當(dāng)前建筑市場(chǎng)已經(jīng)形成“政策倒逼、甲方倒逼、競(jìng)爭(zhēng)倒逼”BIM技術(shù)應(yīng)用格局。隨之而來(lái)的則是廣大的人才需求，各大高校陸續(xù)開展相關(guān)人才培養(yǎng)工作。

一、居住建筑設(shè)計(jì)課程現(xiàn)狀

居住建筑設(shè)計(jì)是建筑設(shè)計(jì)一個(gè)非常重要的組成部分，從統(tǒng)計(jì)數(shù)據(jù)上來(lái)看，占我國(guó)建設(shè)總量的80%，從畢業(yè)生反饋的情況看，居住建筑是主要的工作內(nèi)容，所以高職院校建筑設(shè)計(jì)學(xué)生必須掌握居住建筑設(shè)計(jì)。該課程及實(shí)訓(xùn)設(shè)在基礎(chǔ)課程之后，是從基礎(chǔ)能力向核心能力的過(guò)渡階段，也是學(xué)生開始接觸的第一種類型的建筑設(shè)計(jì)，在學(xué)生全面理解建筑、養(yǎng)成良好的習(xí)慣及培養(yǎng)興趣方面是非常重要的。但是從近幾年的課程教學(xué)情況來(lái)看，存在一些問(wèn)題，總結(jié)原因如下：

（一）傳統(tǒng)二維圖紙表現(xiàn)約束空間想象力

傳統(tǒng)的方案設(shè)計(jì)主要是學(xué)生先在腦海中思考方案的空間效果，然后通過(guò)平面、立面、剖面表達(dá)出來(lái)，但是在這個(gè)轉(zhuǎn)換過(guò)程中卻經(jīng)常出現(xiàn)問(wèn)題。比如，總是習(xí)慣從一個(gè)平面開始進(jìn)行方案設(shè)計(jì)，然后再畫立面、剖面，但是不會(huì)逆向思維，不會(huì)從立面美觀的角度或者剖面的空間利用角度思考平面的修改;想要表達(dá)卻不會(huì)表達(dá)，能想象三維空間卻在二維表現(xiàn)時(shí)遇到困難，如坡屋頂;追求新穎的形式，設(shè)計(jì)一些不合理的空間，不理解空間的有效性。如把臥室墻體交接處設(shè)計(jì)成銳角，實(shí)際上合理地安排功能空間才能營(yíng)造舒適的居住環(huán)境，滿足家庭生活需求。

（二）教學(xué)內(nèi)容及課時(shí)分配不合理

教學(xué)中發(fā)現(xiàn)，要在45課時(shí)內(nèi)完成多種內(nèi)容是有難度的，學(xué)生理解起來(lái)也很吃力。設(shè)計(jì)類課程不同于其他理論課程，操作性較強(qiáng)，需要將很多時(shí)間用于學(xué)生討論、設(shè)計(jì)及老師評(píng)圖，這樣才能促進(jìn)學(xué)生理解自己的方案存在的問(wèn)題，還需要時(shí)間用于思考、修改，充分掌握每個(gè)知識(shí)點(diǎn)。

（三）教學(xué)程序老化，居建設(shè)計(jì)與技術(shù)脫節(jié)

高職院校建筑學(xué)學(xué)制為三年，相較于本科的五年，學(xué)制縮短，意味著學(xué)時(shí)的減少。再像本科院校一樣將所有課程分開細(xì)講是不現(xiàn)實(shí)的，而且課程分割造成學(xué)習(xí)的不連貫性會(huì)降低效率，學(xué)生學(xué)完不知道運(yùn)用，也不懂得合作。學(xué)生在設(shè)計(jì)時(shí)更多地考慮造型和效果，不考慮結(jié)構(gòu)、設(shè)備因素，回避建筑中存在的物理缺陷。比如，方案設(shè)計(jì)時(shí)板底凈空高度2200mm，但是不知道這個(gè)位置需要加梁，審核時(shí)因不滿足規(guī)范要求而被駁回;緊鄰的兩端墻體錯(cuò)開200mm，不理解這樣對(duì)施工的影響。一個(gè)好的建筑方案應(yīng)該是靠合理的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)和設(shè)備布置來(lái)支撐的，在課程規(guī)劃時(shí)應(yīng)該結(jié)合技術(shù)，幫助學(xué)生全面認(rèn)識(shí)建筑，從而設(shè)計(jì)合理的方案。

綜上所述，傳統(tǒng)居住建筑設(shè)計(jì)課程內(nèi)容分布較零散，需要整合教學(xué)方案組織，來(lái)體現(xiàn)居住建筑的特點(diǎn)及完整性。國(guó)家政策的鼓勵(lì)及近些年的比賽等實(shí)踐發(fā)現(xiàn)，BIM技術(shù)應(yīng)用可以有效解決上述問(wèn)題。

二、BIM技術(shù)應(yīng)用在居住建筑設(shè)計(jì)課程中的優(yōu)勢(shì)分析

（一）BIM的可視化有助于學(xué)生建立空間感

BIM是多維模型信息集成技術(shù)，能夠?qū)⒍S圖紙、三維立體、四維時(shí)間在一個(gè)模型中體現(xiàn)。學(xué)生在模型中畫一堵墻，表現(xiàn)出來(lái)的不只是抽象的兩條線，而是可以在三維中看到長(zhǎng)寬高以及材質(zhì)。一個(gè)空間可以任意旋轉(zhuǎn)、取透視、做動(dòng)畫來(lái)模擬建成的場(chǎng)景，幫助學(xué)生建立整體感，理解平立剖之間的關(guān)系，理解建筑技術(shù)對(duì)設(shè)計(jì)的影響，極大地調(diào)動(dòng)學(xué)生學(xué)習(xí)的積極性、創(chuàng)造性。

（二）BIM的協(xié)同性有助于多學(xué)科綜合發(fā)展

BIM是一個(gè)共享知識(shí)資源，包涵建筑的所有過(guò)程。在教學(xué)及實(shí)踐中利用BIM技術(shù)，將居建中涉及的空間布局、建筑結(jié)構(gòu)、建筑設(shè)備及家具擺放、裝飾材料、開關(guān)設(shè)置等裝飾內(nèi)容建成一個(gè)綜合模型，通過(guò)對(duì)比、仿真等方法來(lái)分析空間建構(gòu)，從人體工程學(xué)角度檢驗(yàn)空間的有效性。鍛煉學(xué)生動(dòng)手能力和團(tuán)隊(duì)協(xié)作能力，不斷修改和深化設(shè)計(jì)方案，提高學(xué)生的綜合素質(zhì)。

（三）BIM是一種新的教學(xué)手段

相較于傳統(tǒng)的粉筆黑板到多媒體應(yīng)用，BIM作為一門新型技術(shù)，不僅在設(shè)計(jì)施工中給現(xiàn)場(chǎng)人員提供很好的幫助，在教學(xué)中，還可以利用該技術(shù)模擬現(xiàn)場(chǎng)，隨時(shí)修改參數(shù)，學(xué)生從中看到變化，更好地理解建筑。作為教學(xué)手段，多媒體局限于制作，課堂上BIM的應(yīng)用更方便快捷。

三、將BIM技術(shù)應(yīng)用于居住建筑設(shè)計(jì)課程改革

改革的目的是適應(yīng)時(shí)代的發(fā)展，利用新的技術(shù)來(lái)補(bǔ)充傳統(tǒng)教學(xué)的缺陷。課堂擺脫單一講解或者單一繪圖的方式，將學(xué)生建模、計(jì)算機(jī)模擬等融入課程中，用模型來(lái)完善設(shè)計(jì)、檢驗(yàn)設(shè)計(jì)效果。促使學(xué)生主動(dòng)思考、拓展思路、提高設(shè)計(jì)水平。

（一）專業(yè)教學(xué)方法改革

教學(xué)大綱：為適應(yīng)新技術(shù)、新需求，考慮學(xué)生未來(lái)從事BIM咨詢師、BIM專員的崗位要求，需要對(duì)學(xué)生能力培養(yǎng)的要求、項(xiàng)目名稱及分配進(jìn)行修訂。要求學(xué)生懂得如何在滿足居住使用要求及安全、經(jīng)濟(jì)、美觀等條件下，通過(guò)分析居住建筑設(shè)計(jì)要點(diǎn)，熟練運(yùn)用居住建筑設(shè)計(jì)中的一般原則、步驟和方法，結(jié)合BIM技術(shù)進(jìn)行綜合方案設(shè)計(jì)。

指導(dǎo)思想：引導(dǎo)學(xué)生在建立居住環(huán)境完整觀念的基礎(chǔ)上，對(duì)居住建筑設(shè)計(jì)進(jìn)行把握。在學(xué)習(xí)過(guò)程中，結(jié)合建筑方案到結(jié)構(gòu)、設(shè)計(jì)構(gòu)思到建筑施工涉及的所有步驟，利用BIM技術(shù)配合其他如水暖電等，掌握居住建筑設(shè)計(jì)的具體細(xì)節(jié)和整個(gè)流程。

教學(xué)方式：采用課前調(diào)查研究、親身體驗(yàn)的方法，體會(huì)居住建筑的空間特性。課堂上老師講授理論知識(shí)，通過(guò)一個(gè)完整的案例分析使學(xué)生理解居住建筑設(shè)計(jì)的任務(wù)及難點(diǎn)。設(shè)計(jì)的過(guò)程中，利用BIM仿真虛擬場(chǎng)景，讓學(xué)生“設(shè)身處地”地進(jìn)入自己所做的空間中，感受形狀、大小、色彩的變化對(duì)人所產(chǎn)生的影響。增設(shè)講評(píng)環(huán)節(jié)，學(xué)生相互評(píng)價(jià)，老師總結(jié)。

（二）專業(yè)教學(xué)內(nèi)容改革

根據(jù)上述大綱修訂中強(qiáng)調(diào)的綜合設(shè)計(jì)能力，在這一基礎(chǔ)上進(jìn)行教學(xué)內(nèi)容的組織。原有的課程單元分為住宅套型、低層設(shè)計(jì)、多層設(shè)計(jì)、高層設(shè)計(jì)、特殊住宅設(shè)計(jì)、住宅造型、住宅經(jīng)濟(jì)及農(nóng)村住宅設(shè)計(jì)。其中住宅套型、低層設(shè)計(jì)、多層設(shè)計(jì)是基礎(chǔ)，且因涉及的結(jié)構(gòu)、設(shè)備等較簡(jiǎn)單，必須掌握。住宅造型、居住建筑環(huán)境應(yīng)依附在居建設(shè)計(jì)的項(xiàng)目中。通過(guò)幾個(gè)方案的設(shè)計(jì)，讓學(xué)生基本掌握居建設(shè)計(jì)內(nèi)容，每個(gè)項(xiàng)目都要用BIM建模的方法表現(xiàn)出來(lái)，經(jīng)過(guò)討論，學(xué)生指出他人或者自己作品的不足，同時(shí)評(píng)選出優(yōu)秀的作品，從中發(fā)現(xiàn)問(wèn)題、分析問(wèn)題、解決問(wèn)題。然后將農(nóng)村住宅設(shè)計(jì)和住宅經(jīng)濟(jì)等合為一個(gè)課題，通過(guò)一個(gè)完整案例，利用BIM信息關(guān)聯(lián)性來(lái)展示建筑設(shè)計(jì)與技術(shù)的相互影響。由于課時(shí)的限制和內(nèi)容的篩選，其他居住建筑通過(guò)講授讓學(xué)生了解即可。

在居建設(shè)計(jì)課程的層層鋪墊下，居建實(shí)訓(xùn)讓學(xué)生將前面所學(xué)知識(shí)進(jìn)行總結(jié)，因?yàn)楦邔幼≌鄬?duì)于其他普通住宅而言，建筑結(jié)構(gòu)、設(shè)備等內(nèi)容較復(fù)雜，所以在實(shí)訓(xùn)時(shí)安排高層住宅設(shè)計(jì)任務(wù)，任務(wù)進(jìn)行中，根據(jù)需要對(duì)建筑技術(shù)方面的知識(shí)進(jìn)行補(bǔ)充和指導(dǎo)。創(chuàng)建土建模型、機(jī)電模型，并進(jìn)行合成，完成簡(jiǎn)單的碰撞檢測(cè)，最終實(shí)現(xiàn)綜合設(shè)計(jì)能力的提升。

（三）創(chuàng)建資源庫(kù)

課程的完善除了內(nèi)容的整合，還需創(chuàng)立資源庫(kù)。教材的內(nèi)容由于出版滯后、市場(chǎng)變化等因素，無(wú)法與最新的需求緊密聯(lián)系，另外學(xué)生要充分理解BIM，理解建筑設(shè)計(jì)、施工，必須要有完整的案例展示，所以資源庫(kù)的創(chuàng)建尤其重要。這個(gè)可以通過(guò)與企業(yè)的溝通、比賽作品等慢慢積累。每一個(gè)資源必須是完整的，學(xué)生可以通過(guò)校園網(wǎng)或者微信隨時(shí)查看資源，這樣有助于學(xué)生的自主學(xué)習(xí)，將被動(dòng)的講授式教學(xué)轉(zhuǎn)化為積極的探究式教學(xué)方式。

四、具體設(shè)計(jì)

（一）居住建筑設(shè)計(jì)課程組織

內(nèi)容1：住宅套型設(shè)計(jì)，學(xué)生理解住宅的含義和組成，理解尺寸對(duì)空間的影響。

內(nèi)容2：低層住宅設(shè)計(jì)，課程中加入結(jié)構(gòu)知識(shí)，任務(wù)中面積和層數(shù)有所變化。

內(nèi)容3：多層住宅設(shè)計(jì)，除了結(jié)構(gòu)和面積的增加外，需要學(xué)生設(shè)計(jì)整套的建筑，能夠完整地表現(xiàn)方案，同時(shí)加入居住環(huán)境內(nèi)容，引導(dǎo)學(xué)生建立居住環(huán)境完整觀念。

內(nèi)容4：農(nóng)村住宅設(shè)計(jì)，導(dǎo)入一個(gè)施工住宅BIM綜合模型，傳授建筑結(jié)構(gòu)、建筑設(shè)備知識(shí)，通過(guò)模型的碰撞檢測(cè)、算量分析、施工優(yōu)化等讓學(xué)生全面理解整套建筑方案的設(shè)計(jì)、施工、管理等內(nèi)容。在隨后進(jìn)行的實(shí)訓(xùn)中，能夠考慮這些因素，舉一反三，從而達(dá)到深入掌握的目的。

內(nèi)容5：高層住宅設(shè)計(jì)，以講授為主，理解高層住宅及中高層住宅的定義及設(shè)計(jì)難點(diǎn)。

（二）居住建筑設(shè)計(jì)實(shí)訓(xùn)課程組織

高層住宅設(shè)計(jì)，完成平面設(shè)計(jì)、結(jié)構(gòu)類型、機(jī)電設(shè)計(jì)，合成后碰撞檢測(cè)并優(yōu)化。

五、結(jié)語(yǔ)

近些年我院響應(yīng)國(guó)家號(hào)召，積極組織學(xué)生參加中國(guó)建設(shè)協(xié)會(huì)與斯維爾公司、廣聯(lián)達(dá)公司舉辦的BIM建模大賽，均取得了優(yōu)異的成果，為學(xué)校贏得了榮譽(yù)。老師和學(xué)生都積累了不少經(jīng)驗(yàn)，BIM在教學(xué)應(yīng)用中的優(yōu)勢(shì)非常明顯，學(xué)生學(xué)習(xí)的積極性提高。通過(guò)協(xié)同合作，培養(yǎng)學(xué)生的溝通能力和合作能力，更重要的是改善傳統(tǒng)的教學(xué)方法，為企業(yè)、社會(huì)培養(yǎng)全方位BIM技術(shù)人才，使就業(yè)面更廣。

參考文獻(xiàn)：

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[2]范弘，鄭秋玲，楊柯.建筑日照實(shí)驗(yàn)教學(xué)改革初探[J].世紀(jì)之星（交流版），2015（9）.

作者單位：

湖南高速鐵路職業(yè)技術(shù)學(xué)院