BIM建模在建筑結構與識圖課程中的應用探討

魏曉光

（綿陽職業技術學院建筑工程系，四川 綿陽 621000）

一、引言

BIM技術在建筑行業已經被廣泛認知與應用，主要原因是BIM具有其得天獨厚的優勢，它可以對建筑信息進行整合，包含設計、施工及運營等各個階段，BIM技術貫穿建筑的整個生命周期，設計、施工及業主等各方可以共同工作，相互協調配合，這樣有利于縮短工期，節約成本等[1]。

BIM提供了可視化溝通平臺，對于高職院校建筑專業的學生而言，學習平面圖、立面圖、剖面圖的難度很高，因為需要學生具有很好的空間想象能力，還需要學生具備圖形整合的能力，學生需要通過平面圖、立面圖及剖面圖在大腦中構建實際建筑的三維模型，BIM解決了學生在識圖過程中的難題，通過三維可視化模型，可以幫助學生更好地理解知識點。

二、建筑結構與識圖的課程定位

《建筑結構與識圖》是高職院校建筑專業的重要專業基礎課程。本課程系統性、理論性、實踐性較強，以力學為基礎，以設計原理和構造識圖要求為統領，以規范要求為準繩。要求掌握結構設計原理，注重結構知識在工作中的應用。本課程需要學生熟練地具備識讀建筑結構施工圖的能力，并能夠正確理解設計意圖。

三、傳統教學的特點

（一）傳統教學無法調動學生的學習興趣

《建筑結構與識圖》主要是針對大一新生開設的一門專業基礎課，這門課需要學生具備很好的空間想象能力，而剛入學的大一新生，基礎知識薄弱，很多同學空間感差，在教師授課過程中不能很好地理解知識點，這樣會使學生產生厭學情緒[2]。

（二）本門課傳統教學遇到的困難

建筑結構與識圖會涉及很多抽象的概念，這些抽象概念對學生的理解能力提出了很高的要求，而學生每節課都要對這些抽象的知識點進行消化理解，這就對教師的授課方式及教學手段等提出了很高的要求，需要教師在授課過程中有更多的創新思路及想法，而本門課傳統教學的實際授課過程中，教師授課可能采取以下幾種方式：

1．單一化教學課件

有些教師會在教學課件PPT中插入大量的文字，教師授課過程中采取灌輸式講解，向學生大量灌輸基礎知識，沒有充分利用多媒體教學資源，沒有體現出多媒體教學的優勢，這樣可能會造成學生對本門課學習興趣不高。

2．將圖片素材應用于教學課件

將圖片素材引入教學課件中可以讓學生更好地了解建筑構件的結構形式、配筋等信息，與文字相比較，圖片更直觀、更具象，能夠更好地表達課程內容，然而圖片素材的獲取很多來源于網絡，網絡資源有限，教師有時會無法找到適合自己授課內容的圖片素材，或者需要耗費很長時間去搜集圖片素材，這就無形中增加了教師備課的工作量及難度。施工現場是拍攝施工圖片最好的場所，但可能很多教師都不具備去施工現場的條件，因此圖片素材的缺失會影響教師的授課效果，學生也不能很好地理解課程內容。

3．將工程施工圖紙引入課堂教學

本門課將實際工程圖紙應用于教學是很有必要的，教師可將施工圖紙截圖插入到教學課件中，但有時會出現施工圖紙內容較多，截圖不清等，也可將施工圖紙帶至教室，但圖紙資源有限，很難保證人手一份，且傳統的CAD圖需要將平面圖、立面圖、剖面圖等整合在一起看才能在大腦中構建三維模型，這就需要學生具備很好的二維轉三維的能力，而很多大一學生基礎知識薄弱，并不具備這樣的能力，這樣可能會加深學生的厭學情緒。

4．動畫、視頻等素材應用于課堂教學

筆者從以往的授課經驗及授課效果中可以看出，將動畫或視頻應用于課程中可以顯著提高學生的學習興趣，而且可以幫助學生集中注意力，改變學生的厭學情。因此在本門課教學課件中引入更多的動畫或視頻可以更好地幫助學生理解課程內容，而且可以提高學生的學習熱情，但這需要教師具備很好地制作動畫或視頻的能力。

5．制作實體模型

實體模型可以更直觀明了的體現課程內容及知識點。本門課在教學過程中可以制作小模型，例如：為了讓學生了解梁的配筋形式，教師可提前制作梁的鋼筋籠模型，在課程內容講解過程中，結合梁鋼筋籠模型可以更直觀地表達授課內容，也方便學生理解，但這需要學校具備相應的實訓中心并配備相應的材料，且每種構件都要提前制作，費時費力，難于實現。

四、BIM應用于教學課堂中的優勢

在傳統建筑結構與識圖教學過程中，教師可能會采取多種教學方法及教學手段幫助學生理解相應知識點，但由于資源、時間、條件等各種原因所限，會遇到很多困難，本門課將BIM引入到教學課堂中起到了很好的效果，并在一定程度上解決了傳統教學中的難題。BIM的應用對于建筑結構與識圖的學習是個福音。首先，在開課前教師利用BIM建模軟件建立建筑三維模型，BIM三維建模軟件有Revit、廣聯達BIMMAKE等；其次，在授課過程中，教師直接調用BIM三維空間模型，學生可根據建筑三維模型對比建筑二維CAD圖紙學習，這樣可實現二維與三維的對接及轉化。此外，在三維模型中，教師可對各構件著色，可以做到對各構件的區分，還可對三維模型某些部分根據自己意愿進行隱藏與提取，對整個建筑模型，可使用命令提取某個構件或者構件中的某些部分單獨分析，這樣更有利于教學的系統化與具體化，一門課程一般建立一個建筑三維模型就可實現對各章節的教學；最后，教師可利用三維模型制作動畫及視頻，這樣可以更加方便教師調用[3]。

五、實際案例分析

由于篇幅有限，本文只對樓梯構件識圖進行講解，以某一四層框架結構教學樓為例，具體操作過程如下：

在Revit軟件中提前建立整個建筑的三維模型[4]，選中建筑三維模型—過濾器（選擇要提取的部分）—hi命令，教學樓整體三維模型及教學樓一層樓梯三維模型如圖1、圖2。

圖1 教學樓整體三維模型

圖2 教學樓一層樓梯三維模型

通過本門課以往的教學可以發現，學生學習本節的難點是很難通過看二維圖紙去想象三維模型，因此在授課時將樓梯踏步段、休息平臺、樓板等設置不同的顏色，這樣可以對各組成部分區分講解，同時利用錄屏軟件對樓梯構件三維模型錄屏，上課時播放錄制的小視頻，讓學生對樓梯三維模型有更直觀的認識，并將樓梯二維平面圖及剖面圖與樓梯三維模型對照講解。本門課通過BIM三維模型在建筑結構與識圖課堂上的應用，發現學生可以很好地將二維CAD圖紙與三維模型相對應，并能理解樓梯平面圖及剖面圖各部分的表達意圖，學生學習興趣明顯提高，學習效果更好。

六、BIM在建筑結構與識圖課程中應用的可能性

BIM三維虛擬模型應用在建筑結構與識圖課程對于學生及教師都是非常有利的，因為只需要在Revit等建模軟件中建立建筑三維模型，就可以實現一個模型多種用途，可以實現建筑的可視化、具象化，但若想實現BIM在教學課堂中的應用，需要具備以下條件：

（一）教師能夠熟練掌握BIM建模軟件的建模方法，這就要求教師具備一定的學習能力及鉆研能力，并能夠為之付出時間與努力[5]。

（二）目前并非所有的建筑專業教師都能夠熟練掌握BIM相關軟件，這就需要學校對BIM在教學中的應用足夠重視，最好能夠建立BIM實訓室，為教師提供學習及教學平臺，鼓勵教師學習BIM相關軟件，并能夠將BIM應用于課堂教學中。

七、結語

BIM技術在建筑結構與識圖課程中的應用，彌補了傳統教學模式的不足，BIM技術對于建筑結構與識圖課程的開展及優化起到了很好的作用，通過學生的學習效果可以看出BIM在建筑結構與識圖課堂上應用的必要性，BIM的應用不但培養了學生的學習興趣，還使得教師在教學過程中可以將知識、信息等更準確、更具體地傳遞給學生，使學生更加清晰、全面地掌握建筑結構與識圖的知識點，為今后的學習及工作做了很好的鋪墊。