BIM技術在房屋建筑學課程設計中的教改研究

賈彩虹 何培玲 張 偉 沈 正

（南京工程學院建筑工程學院，江蘇 南京211167）

0 引言

房屋建筑學課程設計既是學生對房屋建筑學課程理論的全面體現，又是學生進一步理解建筑設計理論、了解建筑設計步驟、學習建筑設計規范的重要環節[1]。其目標是加強學生對建筑設計及建筑構造知識的理解和掌握，提高工程的規范意識和工程方案的表達能力，在動手實踐的過程中培養學生敬業、精益、專注、創新等方面的“工匠”精神，加強新知識、新技術、新方法的使用，創造出有價值的勞動成果。在建筑信息化的新形勢下，隨著BIM技術的推廣普及，運用現代信息技術改進教學方式方法，已經成為必然。

1 課程設計現狀及存在的問題

1.1 時間少，工作量大，效率低下

房屋建筑學理論課結束后，安排課程設計，課程設計時間僅有1周，在如此短的時間內，學生需要在理解領會任務書、查閱設計資料的基礎上，進行方案構思并最終確定方案，深化方案并出圖，時間非常緊張。在房屋建筑學課程設計中，采用手工畫圖或CAD畫圖的方法，確定方案，繪制建筑物的平面圖、立面圖及剖面圖等，學生構思方案、確定方案、深化方案所需時間較多，導致多數學生未能按作圖規范進行出圖，在一定程度上降低了設計效果，將主要精力放在了圖紙的不斷修改上[2]。

1.2 學生不易發現方案中的錯誤

手工畫圖或CAD畫圖皆為二維平面，如果學生對建筑沒有極高的想象力，則很難按照繪制平面圖、立面圖、剖面圖，等等，容易出現繪制圖形與實際不符的問題[3]。由于學生對于專業知識及構造內容沒有深度掌握，空間想象力不足，容易出現平立剖等圖紙不統一。

由于房屋建筑學課程設計通常安排在大二下學期，學生還沒有學習結構方面的專業知識，對于框架結構中軸網、柱、梁、板、墻，只有概念上的了解，沒有深入理解其相互關系，因此剖面圖中梁的繪制最易出錯。

比較常見的錯誤還有：立面圖中在室外臺階容易畫錯，建筑物懸空在地面上，外墻的底標高沒有跟室外地坪齊平；屋面排水容易出錯，學生對挑檐溝外排水的構造做法沒有直觀認識、坡屋頂的屋脊線容易畫錯；樓梯詳圖踏面踢面個數、休息平臺寬度等容易出錯。

1.3 考核重結果輕過程

考核通常以最終的二維圖紙為主，出圖不規范，不易直接看出學生的設計思路；部分學生出現方案雷同，甚至有學生抄襲網上的方案。

2 BIM技術的優勢

2.1 可視化的三維模型，提高學生的成就感

通過BIM技術生成的三維模型，具有直觀、形象、易于理解的特點，容易發現不合理的地方，提高設計的科學性與合理性；其搭積木的特點，能夠增強學生動手能力；三維模型的展示性，學生相互間方案易交流，好的方案能起到引領作用，激發學生優化方案的熱情。

2.2 不同專業的協調性，培養學生的工程素養

BIM技術擁有協調性特點，可以實現各個專業知識內容之間的有效協調[4]，學生能及時發現建筑和結構的碰撞問題，減少錯誤，優化設計方案，增強自主學習能力，提高專業能力，培養工程素養。教學信息化是通過信息化手段來支撐教學內容與方式的展現，解決師生之間的互動，解決學習效果的測評。

2.3 模擬性和可出圖性，利于考核

模擬性可以模擬建筑物的造型，還能模擬出建筑具體細部的構造材質和構造的具體做法[5]，如可以將設計說明中墻體的保溫層、樓地面材料、屋頂的排水做法等用模型精準表達出來，讓學生進一步明白設計說明的作用，提高對建筑細部節點構造的理解。答辯考核時，能更好地區分學生的成績。可出圖性可以直接生成各類圖紙，修改模型時，圖紙中的構件及標注聯動變化，保證了圖紙與模型的一致性，最終考核時，教師的精力就可以集中在出圖的規范性。

2.4 同步性，提高課程設計效率

在建模過程中，如平面圖修改門窗位置、高度、尺寸等，則相應的立面、剖面、詳圖中都會同步改動，保證圖紙的一致性的同時，顯著提高效率；容易出錯的樓梯繪制，只要在平面圖中輸入或修改相關參數，就能生成需要的樓梯詳圖，并且容易理解。

3 改革措施

3.1 改革教學方式

在課程設計中，利用三維模型，有效提高了教師與學生之間的交流與溝通，教師容易看明白學生的設計思路，針對學生設計方案中存在的問題有針對性地指導；對某個學生的指導，其他學生也能很好理解教師的意圖。教師在指導節點構造設計時，充分利用BIM技術可視化特點，三維模型觀察配合二維圖紙講解做法，學生通過對模型的觀察，可以提升自己對建筑造型、節點構造的掌握，達到事半功倍的效果。教師在指導過程中，學生易于理解，大幅提升教學效率。

3.2 改革考核方式

重視過程性考核，課程設計中間設置答辯環節，以課程設計1周時間為例，在前一周的周五布置任務，周一至周三的上午采用Revit軟件進行方案設計，周三下午采用Revit軟件投屏的方式進行匯報和答辯，周四上午修改方案，周四下午和周五出圖。匯報時首先要求學生先以三維模型開始介紹方案的整體思路，如占地面積、層高、層數、造型等；其次用平面圖講解軸網尺寸、墻、柱、房間布置、疏散通道等；再次用剖面圖說明梁、板、樓梯等布置；最后用立面圖說明其立面造型和材質等。學生在講解的過程中可以及時發現方案的不足，掌握更多建筑構造知識；也有助于教師及學生之間不同方案的交流，激發創造力；鍛煉學生的語言和圖形表達能力及應變能力，同時避免了方案的雷同和抄襲。

4 實施效果

4.1 提高課程設計效率

采用BIM軟件進行課程設計，設計過程中隨時能夠查看三維模型，能夠準確地找到繪圖中的不合理之處，及時修改，修改的關聯性，極大節省了方案優化的時間，提升圖紙準確規范的同時還能夠提高繪圖效率。部分學生對剖面圖的形成及繪圖要求理解不深刻，一知半解，應用BIM軟件一鍵就能生成剖面圖，通過對比不同的剖面圖，進一步理解了剖切位置、剖切方向、剖切深度的含義，繪出工程需要的剖面圖，降低了學生繪圖工作量，提升了學生對相關課程知識的領會理解。

4.2 提升房屋建筑學課程設計的地位

BIM技術是一種數字信息的應用，是貫穿于建筑工程設計、建造、管理全過程的數字化方法，實現建筑全生命期關鍵數據共享及協同，是實現建筑業轉型升級、促進綠色建筑發展、提高建筑業信息化水平有效途徑。結合BIM技術，學生以自己設計的三維建筑模型為例，可以將本專業的實踐環節串聯起來，切實提高學生的實踐及創新能力。房屋建筑學課程設計在土木工程專業的實踐環節中，起著重要的基礎作用。房屋建筑學課程設計的作用如圖1所示。

圖1 房屋建筑學課程設計的作用

5 結論

在房屋建筑學課程設計中應用BIM技術，提高了學生對建筑的理解，增強了工程意識，提高了學習效果。國家正在大力推廣和普及BIM技術，應用型本科院校，應加快將BIM技術融入課程設計的教學改革步伐，轉變和創新教學方式，培養復合型BIM人才，推動建筑業的快速發展。