以BIM+裝配式技術為導向的建筑結構課程體系研究

馬雪晴

[摘? ? ? ? ? ?要]? BIM技術為一種貫穿建筑設計生命全周期的三維數字技術，在世界各國都得到了廣泛應用。雖然當下BIM技術在我國建筑領域的應用只是剛剛起步，但其高效率、低成本、可視化、可預見性、協同化、所見即所得等特點卻十分突出。而就國家相關政策來看，BIM技術的使用是發展裝配式技術的第一要素，其能為裝配式建筑提供全程指導服務，在提高建筑效率的同時降低成本。BIM技術遇上裝配式，必然會掀起建筑裝飾領域的技術性革命。基于此，高校應當迎合這一發展趨向，積極以BIM+裝配式技術為導向來完善優化建筑結構課程體系。先概述建筑結構課程體系現狀，再分析如何構建以BIM+裝配式技術為導向的建筑結構課程體系，最后提出課程教學實踐策略，給相關工作者以參考。

[關? ? 鍵? ?詞]? BIM+裝配式技術;建筑結構課程;體系優化

[中圖分類號]? G712? ? ? ? ? ? ? ? ? ?[文獻標志碼]? A? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? [文章編號]? 2096-0603（2021）10-0104-02

建筑結構課程是一門實用性強的專業課程，其所涉及的學科廣、綜合性強，在學習之前，學生往往還需具備《建筑材料》《建筑制圖》《建筑力學》等專業知識。該課程注重于培養學生的實際應用能力。以往在課堂教學中，大多完全參照教材，且教學過程大多為教師講授，學生被動接受知識，無法實現學生主動參與其中積極學習的效果，教學效率不高。而BIM+裝配式作為建筑信息化與工業化技術的融合，為業界的大勢所趨，也是由專業切入行業的關鍵，能開闊學生視野，提升建筑結構課程學習效果。

一、BIM+裝配式技術融入建筑結構課程的必要性

裝配式建筑為預制構件在工地裝配組裝的一種建筑。在20世紀初的時候，裝配式建筑開始進入人們的視野，并在20世紀60年代開始推廣，英國、法國等西方國家率先進行了嘗試。裝配式建筑的優勢在于其施工速度快而生產成本卻不高，因此在短時間內便獲得了廣泛應用。我國在裝配式建筑方面起步較晚，2015年陸續頒布裝配式建筑規劃，2016年決定在全國開始推廣裝配式建筑，并很快獲得了突破性進展。

BIM技術為建筑信息模型，其能夠通過三維建模，把建筑工程全壽命周期中生成的相關信息加入三維模型中，控制和管理設計、生產、施工、裝修等過程，并能夠依據項目在各個階段的完成情況，來持續更新已有數據庫，最后構建起多維數據模型。依靠信息化模型整合項目各階段信息，建立起能為項目各方一起分享的資源信息平臺。

高校是培養人才的后備基地，學校在開展建筑結構課程教學的過程中，可以融入BIM+裝配式技術來建構課程體系，培養出專業領域實踐型人才。BIM+裝配式技術能夠讓學習建筑結構課程的學生切身體驗建筑結構搭建過程，模擬裝配式建筑施工各個預制構件，熟悉裝配式建造的整個流程，同時還能自由模擬調整構件尺寸，自由搭建建筑。學生依靠BIM+裝配式技術，能真實沉浸體驗施工現場，彌補原本課堂教學無法到施工現場觀看實際施工過程的不足。在鞏固基礎知識的同時，設計實驗與操作，解決實際操作問題，強化學生的創新能力。

二、以BIM+裝配式技術為導向的建筑結構課程體系構建

（一）課程教學目標

以BIM+裝配式技術為導向來開展建筑結構課程教學，能改變過去教師的傳統灌輸式教學模式，強調“學生為中心”的教學理念，開放學習資源、開放學習空間，以學生學習為主，教師教學為輔，教師尊重學生思想，引導學生主動積極地投入到建筑結構課程學習中去，共同完成理論、實踐環節，獲得知識和技能。

建筑結構這門課的教學目標在于通過課堂理論教學和實踐項目，讓學生掌握梁、柱、板等構件的計算原理與方法，掌握鋼筋混凝土結構、砌體結構、鋼結構等結構設計方法及施工圖繪制，鍛煉學生的計算、繪圖能力。在學生學習過程中，使其建立空間思維意識，完善對房屋結構的概念;達成“懂設計、能施工、會管理、善創新”的強技能高素質人才培養目標。

（二）課程教學設計

依據建筑結構課程教學目標，設計理論教學和實踐教學這兩個環節，理論環節是課堂上進行講授，實踐環節是平臺開展實訓。根據建筑類相關企業的崗位需求，對課程教學進行改革，遵循“理論+實踐+典型工程任務+職業技能訓練”的設計流程，構建起“理實一體化”教學模式，并且要在課程的各個環節中融入BIM+裝配式技術，更好地達成課程教學目標。例如，理論環節包括課堂理論教學與課后強化實訓，上課依托BIM+裝配式構件資源庫來進行知識點的詳細講授，下課依托BIM仿真平臺來進行構件建模實踐;而實踐環節則依托工作任務來訓練職業技能，依托BIM+裝配式仿真平臺建模來進行實踐。

（三）創新教學模式

將BIM+裝配式技術融入建筑結構教學中，建立BIM+裝配式建筑構件資源庫，并不斷增加BIM虛擬構件的數量、種類與規格，逐步實現預制構件庫的標準化。在教學過程中，可以用BIM技術將裝配式建筑構件形象地展示在學生眼前，以虛擬模型來講解知識點，學生理解起來更輕松。在課堂理論教學完畢后，還可以依托BIM+裝配式技術構建的平臺來開展課后實訓。學生可以在平臺上運用教師上課所講知識點來進行建模，鞏固吃透課程教學的重難點。依靠課堂和仿真虛擬平臺配合使用的“理實一體化”教學模式，不僅能解決高校教學場地、教學環境等方面的欠缺問題，還能全面提高學生建筑方面的專業素質與職業技能。

（四）課程考核評價

建筑結構課程中的理論環節與實踐環節都可作為建筑類專業的獨立課程。理論環節的考核包括過程考核和期末考試終結考核，而實踐環節考核則分為過程考核和任務考核。當然，無論是理論環節的實訓還是實踐環節的任務完成，都要應用BIM+裝配式技術來進行模型實踐能力考核，體現“理實一體化”教學模式理念。

三、以BIM+裝配式技術為導向的建筑結構課程教學實踐

（一）以BIM+裝配式技術為導向的理論環節

在建筑結構課程理論環節，教師在講解知識點的時候，可以用BIM技術來構建標準化的裝配構件模型資源庫，以此豐富課程可視化的教學資源，彌補課程教學資源的不足。另外，通過BIM技術能夠將過去平面的線條式的平面裝配式構件變成三維立體信息模式，學生可以直觀地觀察其細節，視覺效果良好，學生的學習興趣也高。BIM資源庫的模型對裝配式構件的信息化表達，構件加工圖通過BIM模型直接完成和生成，不但能清晰地傳達傳統圖紙的二維關系，還能清晰表達復雜的空間內部關系，并將離散的二維圖紙信息集中于一個模型中。如果在現實施工中，這樣的模型可以很好地實現和預制工廠的協同與對接。運用BIM+裝配式仿真平臺講授完相關知識點后，課后鞏固可讓學生及時進行操作，以加深對知識點的理解。學生在課后自己實踐操作，不但能增強理論知識的應用，還能鍛煉BIM+裝配式仿真平臺操作能力。

例如，教師在給學生講授建筑制圖課程的時候，先以BIM技術裝配式資源庫給學生進行三維投影建立、形成、展開的演示，加強學生對結構構件剖面的了解;放大或縮小三維投影，來幫助學生掌握施工的節點細節。在課后，學生可以根據教師上課所講知識在平臺上嘗試繪制，選出自己的最佳作品上交給教師，由教師進行打分、評價，并點明其不足之處幫助改正，最后獲得更加符合真實構件的BIM作品。

（二）以BIM+裝配式技術為導向的實踐環節

在建筑結構課程教學中，學生遇到的主要問題就是空間想象力不足。過去傳統的教學模式是平面化的，沒辦法讓學生站在三維空間的角度進行思考，加上學生并無參與建筑工程設計、實施的經驗，因此理解起來更加困難。對此，教師在教學中最重要的就是調動學生的聯想，激活學生的思維。通過將BIM+裝配式技術融入建筑結構課程教學中，教師可以通過沉浸式的裝配建筑空間構建讓學生直觀觀察三維場景，強化其空間想象力。通過BIM+裝配式技術，建筑物能夠被拆分為多個部分，而建筑物的光影變化、建筑物材料的使用，也能在學生的腦海中初步構建起真實建筑場景。

例如，教師在教完學生建筑結構識圖的時候，可以通過BIM+裝配式技術來布置典型工程任務，對學生的職業技能進行訓練，以幫助學生快速掌握并實際運用知識。教師可以用典型裝配式工程建筑結構圖紙來進行三維投影圖的動態模擬，并對其外部造型和內部構件設計進行仿真演示，著重突出建筑結構的細節。然后，教師根據現有模型與1：1實訓模式，將學生分為5～6個人一組，根據典型實際的工程施工圖，應用BIM+裝配式技術，將其貫穿于建筑結構與圖紙識別的整個過程。學生模擬“工作室”，任務負責人將裝配式建筑施工圖紙識讀工作分配給技術員，而技術員的主要任務是根據二維施工圖紙來進行BIM三維建模，同時其他崗位的工作人員也需做好前期準備工作。學生全程參與到建筑結構的構建過程中，完成任務后，能顯著提升學生的理論應用能力和專業技術實踐能力。

總而言之，BIM+裝配式技術是建筑行業發展的重要方向，將其應用于高校建筑結構課程體系構建中，一方面能幫助學生直觀理解并掌握相關建筑結構知識;另一方面能順應時代要求，培養更高素質的技術人才。學校可從課程教學目標、課程教學設計、創新教學模式、課程考核評價等方面著手完善優化課程體系，創新理論教學環節，激發學生學習興趣，加強實踐訓練環節，強化學生實際應用，為其日后走上工作崗位奠定堅實基礎。

參考文獻：

[1]高路恒.“信息時代”優質院校碎片化混合式課程教學改革實證研究：以《裝配式建筑混凝土結構施工》課程為例[J].科技風，2019（13）：17.

[2]曾在平，胡志明，李斌.裝配式建筑在建筑結構課程的“BIM工作室”實訓教學模式研究[J].中國標準化，2018（16）：54-55，58.

編輯 郭小琴