BIM技術在《建筑構造與識圖》課程教學中的應用研究*

王穎輝 侯平蘭 王亞平 高 鳳 馬小玲

（陜西省建筑職工大學，陜西 西安710068）

BIM（Building Information Modeling）是建筑信息化時代先進生產力的代表技術，在當前建筑工程行業得到越來越廣泛的應用。《建筑構造與識圖》課程是土木建筑類專業一門重要的專業基礎課，覆蓋建筑工程技術、工程造價、建筑工程監理、安全技術與管理等多個專業。傳統的《建筑構造與識圖》課程講授，將復雜的三維構造節點以抽象的二維平、立、剖面的形式灌輸給學生，學生在學習的過程中，存在較大的困難。BIM具有可視化性、模擬性、參數化性等優勢特性，將BIM技術恰當地運用到《建筑構造與識圖》課程的教學中，必然會提高課程的授課效率和學生的學習成效。

1 《建筑構造與識圖》課程教學難點分析

1.1 教——二維靜態平面教學，知識展示不充分

《建筑構造與識圖》課程授課教師在教學中往往受限于現有教學方式，雖然成圖于心，卻沒有更好的途徑全面準確地教授給學生，這是課程教學普遍存在的問題和難點。目前，《建筑構造與識圖》課程主要采用板書結合PPT多媒體教學、CAD圖紙抄繪等教學方式方法。PPT多媒體教學是在傳統的文字教學的基礎上增添圖片，擴展和豐富知識內容，在一定程度上提高了教學效率，但復雜的構造節點通過PPT以二維形式、靜態展示，并不充分。CAD圖紙抄繪是教師提供工程項目的CAD圖紙，學生在讀圖識圖的基礎上，進行抄摹繪制。CAD圖紙抄繪以實際工程項目為教學案例，能有效調動學生的積極性，但CAD圖紙仍為二維圖，學生仍然需要將二維的平、立、剖面圖在頭腦中關聯轉換成三維去理解，難點依然存在[1]。

1.2 學——二維轉化成三維難度大，學習積極性不高

1.2.1 空間想象力不足，學習難度大

讀圖識圖是學生學習《建筑構造與識圖》課程必須掌握的基本技能。目前，工程施工圖紙均采用平面形式的平法標注來表達三維的基本構件，讀圖時需要首先能夠構思出三維建筑，然后將平面信息轉化為三維構件圖。對于剛剛接觸建筑行業的學生來說，由于空間想象能力有限，讀懂圖紙的難度非常大。

1.2.2 學習過程枯燥，積極性不高

在專業術語方面，由于抽象、理論性強，又缺乏直觀的演示，學生只能憑空想象或死記硬背，學習過程晦澀枯燥，概念難以被理解消化，這樣容易給學生帶來挫敗感，致使學生學習積極性下降，學習興趣和信心喪失。

2 BIM技術應用于《建筑構造與識圖》課程教學中的優勢

2.1 三維直觀展示，改善教學方式方法，提高教師授課效率

BIM技術基于三維設計思維，提供更加直觀、逼真的建筑構件三維信息模型，實現模型與現實的高度統一。借助BIM技術，可以讓《建筑構造與識圖》教學變得輕松起來。采用BIM建模軟件，教師可以快速創建構件信息模型，將抽象難懂的二維圖形轉化為三維實體圖形，直觀明了地展現構造節點，方便教師全面、深入地闡述建筑構件的結構特征；利用視圖查看功能，可隨時對構件放大、剖切，進行平面圖、立面圖、剖視圖切換，使學生對建筑構件進行詳細觀察，對建筑進行深入理解，有利于拓展學生的空間想象能力和提高工程意識，快速讀圖識圖，從而獲得較高的授課效率。

2.2 突破學習難點，體驗式學習過程，激發學生學習興趣

BIM技術采用三維立體實物圖形展示建筑物及其構配件，而且能夠進行任意角度旋轉和不同方位的展示，讓學生直觀了解各種構件在建筑中存在的形態、相互關系以及不同視角的狀態，幫助學生理解和掌握建筑物的形體、構配件組成、連接做法等內容[2]；通過虛擬漫游，讓學生體驗到深入工地現場身臨其境的感覺，使原本抽象、單調的二維圖紙變得具體、生動起來。突破了因學生空間想象力不足帶來的學習難點，而且使讀圖過程由艱難枯燥的想象變成富有樂趣的體驗，極大提升了學生識圖讀圖的能力，從而激發學生的學習興趣。

3 應用途徑

3.1 嵌入式教學法

嵌入式教學法是在《建筑構造與識圖》課程的教學過程中，將BIM技術作為輔助教學手段，引入和滲透到教學中。授課教師借助BIM建筑建模軟件，制作建筑及其構件的三維模型，向學生全方位地展示，幫助學生完整而清晰地認識建筑及其組成構件。應用BIM技術，采用嵌入式教學法，可以貫穿于《建筑構造與識圖》課程教學的前、中、后全過程。

3.1.1課前準備、預習

教師課前需要做好教學資料的收集準備，因為BIM技術呈現出的建筑模型需要信息數據支撐，所以教師在備課時需要圍繞教學內容選定項目模型以及與之相關的建筑模型信息數據資料，如CAD施工圖、模型構造信息等。然后，根據收集到的教學資料，在REVIT建模軟件中搭建模型[3]。最后，將教學任務以微課、慕課、視頻、網絡課程等形式推送至移動平臺或電腦端，供學生課前預習。學生利用碎片化時間學習，提出問題，完成預習內容。

3.1.2 課中展示、學習

學生在課堂上對預習過程中遇到的問題進行反饋或提問，教師利用BIM建模軟件，通過三維旋轉、縮放、平移、剖切等功能以多重視角展示模型，并以動畫的形式進行實景虛擬漫游，讓學生身臨其境，以此增強學生的空間思維能力和培養學生對建筑結構的感觀認識。學生還可以就某一知識點進行討論，以此加深對知識的理解和掌握。

3.1.3 課后評價、鞏固

課后及時反饋評價。教師在課堂學習結束時，給學生發放相關練習任務，學生完成后提交，教師進行批改和評價，以此檢驗學生知識點的掌握情況。對于不易掌握的知識點，后續進行循環練習，加以鞏固。

3.2 合并式教學法

合并式教學法是將《建筑構造與識圖》與BIM兩門課程加以整合，教學過程中兩項課程內容相互穿插、相互融合，實現同步授課、同步學習。之所以能夠合并，原因在于：①目前，一些土木建筑類專業已開設BIM課程，而且大多數BIM課程是以Revit Architecture，即建筑模型軟件的操作應用學習為主，這為課程的合并奠定了前提基礎；②兩門課程在內容結構上具有極大的相似性，都是以建筑各部分的組成構件，如墻、門窗、樓梯、屋頂等構成各章節內容，為課程的合并提供了內容基礎；③兩門課程在教學中關系緊密、相輔相成。BIM教學以建筑構造與識圖課程的知識內容為基礎，學生只有具備建筑構造的相關知識，才能夠順利完成BIM建模。同時，BIM模型創建的過程也是學生讀圖、識圖能力得到鞏固強化的過程。兩者合并，可優勢互補，相互促進。

在合并式教學法中，學生和教師同為課堂的主體，參與模型的搭建過程。課前，教師搜集準備建筑構件的相關項目模型及其參數資料，課上指導學生輸入模型參數，搭建建筑三維構件模型。學生通過BIM軟件操作，以不同的視點瀏覽查看創建生成的三維模型，從而理解建筑構件的形態特征及相互關聯，對建筑構件獲得完整認識[3]。

與嵌入式教學方法相比，合并式教學方法突出學生在課堂上的參與和體驗，更加注重學生實際動手能力的訓練。學生在學習構造知識的同時，通過自己操作建模軟件建立構件模型，能最大限度地調動學習的主動性，并激發學習的興趣和創新潛能。

4 實施建議

4.1 調整課程標準，完善教學體系

將BIM技術應用于《建筑構造與識圖》教學中，符合建筑信息化時代建筑技術人才的培養目標要求，有利于實現知識傳授、能力培養、素質提高協調發展的教育理念[4]。在《建筑構造與識圖》課程中融入BIM技術，勢必帶來課程的變革，帶動原有課程標準的修訂，課程目標、課程內容、參考學時、考核要求、教學條件、實施建議等內容均需做出相應調整，形成有利于培養學生實踐能力、創新能力的教學體系。

4.2 建設教師隊伍，培養新型師資力量

將BIM技術應用到《建筑構造與識圖》課程的教學中，教師的業務能力需要同步提升。嵌入式教學法和合并式教學法對教師提出了較高的要求，要求任課教師在教授《建筑構造與識圖》課程的同時，掌握BIM理論以及精通BIM建模軟件的操作，還要求教師學會使用信息化教學平臺，制作微課、視頻等多類型課件。任課教師需要積極轉變以理論教學為主的觀念，加強BIM知識的學習和BIM操作技能的訓練，加強和BIM專任教師的協同工作，努力成長為具備實踐操作能力、信息化教學能力、協同工作能力等多種技能于一身的復合型高水平教師。

4.3 提升教學手段，搭建信息化教學平臺

信息化的教學方式是建筑信息化發展的必然選擇和趨勢，也是BIM技術應用于《建筑構造與識圖》教學中的內在要求。在《建筑構造與識圖》課程改革和實踐過程中，利用互聯網技術，建立校園網絡、公眾號等網絡平臺，構建更加有效的教育教學組織模式，有效提高課程教學的效率，讓教和學具有更大的自主性和共享性。

5 結語

對比傳統教學方式，BIM技術實現了從二維到三維的轉變，能更好幫助學生快速建立空間模型，使建筑的內外空間可視化，通過直觀展示建筑各構造節點，幫助學生形成空間思維，突破知識的難點和重點，快速掌握所學內容。隨著建筑信息化的發展，BIM技術在建筑教學中的應用必將更加深廣。