BIM 技術(shù)下的土木工程制圖課程教學改革研究

李彥艷

（云南工商學院，云南 昆明 650000）

引言：土木工程制圖課程在教學過程中，著重培養(yǎng)學生的繪圖和閱讀工程圖的綜合能力和水平，旨在用二維的平面圖形表達三維空間的概念，讓學生能夠進一步提升空間形體想象力和創(chuàng)新力，其中BIM 技術(shù)在土木工程制圖課程中有其重要的價值，因此本文主要圍繞BIM 技術(shù)下的土木工程制圖課程教學改革進行研究有重要的意義和價值。

一、BIM 技術(shù)及土木工程專業(yè)課程改革必要性

BIM（Building Information Modeling）主要通過將建筑工程進行虛擬化三維模型的構(gòu)建，在此期間確保建筑模型中與實際建筑工程的信息相符合。BIM 技術(shù)起源于2002 年，隨后在各西方國家廣泛普及，近年來我國應用BIM 技術(shù)越發(fā)深入，這也使得BIM 技術(shù)受到了建筑等諸多領(lǐng)域的廣泛關(guān)注與認可。2018 年以來，相關(guān)研究人員著重推廣土木工程類專業(yè)課程，強化BIM 技術(shù)的教學力度，并圍繞BIM 技術(shù)增加系統(tǒng)類教學課程，注重學生BIM 技術(shù)的應用與系統(tǒng)功能開發(fā)的綜合能力培養(yǎng)。當前我國土木工程建設等諸多領(lǐng)域?qū)τ贐IM 技術(shù)人才的需求顯著提升，這也使得BIM 技術(shù)屬于土木工程專業(yè)課程的融合度需要進一步深入[1]。

從近年來土木工程專業(yè)大學生未來就業(yè)方向可以分析，當前市場領(lǐng)域以及各企業(yè)在用人方面越發(fā)強調(diào)了各類新興技術(shù)的普及與掌握，無論是設計方還是施工方，在BIM 技術(shù)專業(yè)人才方面都嚴重缺乏，而在土木工程專業(yè)授課領(lǐng)域中，工程制圖為基礎課程之一，著重培養(yǎng)學生的空間思維想象能力以及基本的制圖能力和水平，但是不容忽視的是在我國很多院校所開展的土木工程專業(yè)課程中，制圖類課程存在教學理念相對落后、教學內(nèi)容過于單一陳舊等問題，難以實現(xiàn)較好的教學效果，甚至無法與新時代背景下就業(yè)市場對于土木工程專業(yè)人才的必然需求，因此需要以BIM 技術(shù)為基礎，進一步強化技術(shù)在土木工程專業(yè)課程中的深入融合，土木工程制圖類課程為BIM 技術(shù)的應用奠定了良好的基礎和保障，能夠進一步推動土木工程專業(yè)課程的全面改革，為社會貢獻新型專業(yè)技能人才[2]。

二、BIM 技術(shù)的主要優(yōu)勢分析

（一）可視化

BIM 技術(shù)能夠?qū)ㄖ娜S實體進行建模，這也與以往二維平面圖紙的建筑設計形式有一定的差異，避免了僅僅依靠人為想象構(gòu)建三維形體的弊端和誤區(qū)，因此BIM 技術(shù)的可視化優(yōu)勢，能夠以三維實體建模的形式，全方位展現(xiàn)房屋建筑主體的各類信息，同時也能促進房屋建筑、主體施工、水電施工等多個領(lǐng)域之間的有效溝通與決策。

（二）模擬性

應用BIM 技術(shù)能夠在三維模型之中，通過局部的放大、整體旋轉(zhuǎn)等多種操作指令，完成現(xiàn)實模型和規(guī)劃設計中難以實現(xiàn)的操作，這也使得BIM 技術(shù)在模擬實驗方面優(yōu)勢明顯。通過前期建筑細節(jié)的構(gòu)造和設計環(huán)節(jié)構(gòu)建等相關(guān)數(shù)據(jù)信息的全面化導入，進一步豐富BIM 房屋建筑和土木工程的具體參數(shù)，讓項目的參與者能夠隨時隨地調(diào)取模型中的相關(guān)信息，并對信息進行修改和分析等等，避免以單純二維畫面進行展現(xiàn)所出現(xiàn)的溝通效果差、協(xié)調(diào)效果不佳等多方面問題。此外在設計階段可以通過BIM 技術(shù)對工程施工建設環(huán)境的自然環(huán)境信息、地理要素信息等開展全面的分析，強化不同自然環(huán)境之下的模擬，如日照、通風、節(jié)能、緊急疏散等多種形式，極大的增強了土木工程專業(yè)領(lǐng)域的專業(yè)化水平[3]。

（三）優(yōu)化性

應用BIM 技術(shù)能夠保障土木工程相關(guān)項目的設計施工過程實現(xiàn)全面的優(yōu)化，由于BIM 所建構(gòu)出的三維立體模型與現(xiàn)實之間并不存在更加實質(zhì)性的關(guān)系，卻能將模擬環(huán)境下的相關(guān)結(jié)果反饋于現(xiàn)實設計和施工之中。BIM三維模型能夠為土木工程以及房屋建筑提供更加可靠的信息和數(shù)據(jù)，特別是此類信息覆蓋面廣闊，精準性較高，能夠?qū)ο鄬碗s的土木工程建設項目進行合理的優(yōu)化與升級，也正因如此應用BIM 技術(shù)能夠有效改善土木工程的施工建設周期以及工程造價問題[4]。

三、土木工程制圖課程教學中存在的主要問題

（一）授課內(nèi)容繁多

由于土木工程制圖課程在土木工程專業(yè)課程中屬于相對基礎類的課程，涵蓋了投影表達、技術(shù)繪圖以及工程規(guī)范等多個部分的學科內(nèi)容，在授課過程中所涉及到的不同領(lǐng)域內(nèi)容相對較多，但是很多學校以及土木工程專業(yè)，在針對制圖課程的學時規(guī)劃過程中卻出現(xiàn)了縮短的問題。例如有些學校將原有的 64 個學時進一步縮短至32 個學時，其中制圖課程的實踐性學時僅為16 個學時左右，再加上原有的課程內(nèi)容沒有太大的變化，導致課程內(nèi)容等受到教學課程學時影響，授課時間少，但任務量龐大，這也使得土木工程制圖課程在教學過程中存在諸多困難和問題，如果授課教師難以全面規(guī)劃現(xiàn)有學習內(nèi)容和教學方案，則同樣也會導致學生學習效果不佳的問題。

（二）教學效率水平低

雖然近年來同工程制圖課程積極應用各類新型技術(shù)手段，豐富教學方式，例如廣泛應用多媒體教學形式，并注重板書與多媒體的有效結(jié)合，但是不容忽視的是，在土木工程制圖課程的教學過程中，此類教學方式仍舊過于死板，難以充分提升學生們的學習積極性和主動性，甚至導致學生始終處于被動接受知識的地位和角色，無法充分實現(xiàn)土木工程制圖課程的教學水平[5]。除此之外，土木工程制圖課程對實踐性要求較高，但是實踐教學的開展往往與學生的未來工作匹配性不強，導致學生在工作中無法實現(xiàn)理論與實踐的充分結(jié)合。

（三）難以提升學生的空間想象力

土木工程的制圖課程所強化的是學生以二維平面圖形表達和創(chuàng)設三維空間形體的能力和水平，進一步培養(yǎng)學生的空間分析與圖解能力，也正因如此，土木工程制圖課程更加需要強化學生的空間想象力。值得注意的是很多土木工程專業(yè)的課程在空間想象能力方面仍然有所欠缺，并難以通過現(xiàn)有土木工程制圖課程的學習，提高自己的能力和水平，這也導致了學生的空間想象力逐漸走向了發(fā)展的誤區(qū)。

四、BIM 技術(shù)下的土木工程制圖課程教學改革對策

（一）切實轉(zhuǎn)變土木工程制圖課程的教學理念

由于土木工程制圖課程的相關(guān)內(nèi)容覆蓋面廣泛，且有較強的實踐性，因此土木工程制圖課程需要逐漸打破以往的手工制圖模式，并逐漸轉(zhuǎn)變?yōu)橛嬎銠C繪圖的形式。在現(xiàn)如今土木工程制圖課程開展過程中，往往會以畫法的幾何理論為課程講授的基礎，配合CAD 制圖，此種教學模式與學生實際需求匹配度不高，因此高校教師方面需要切實轉(zhuǎn)變土木工程制圖課程的教學理念，根據(jù)學生的實際情況、學習能力等合理優(yōu)化教學模式，并積極創(chuàng)新現(xiàn)有教學體系，將土木工程制圖課程教學內(nèi)容進行充分整合，全面實現(xiàn)教學目標，真正滿足高素質(zhì)專業(yè)人才的培養(yǎng)需求[6]。值得注意的是，在土木工程制圖課程開展過程中，要進一步順應學生的未來就業(yè)和產(chǎn)業(yè)發(fā)展形勢，積極應用BIM 技術(shù)，推動土木工程制圖課程的教學改革，讓學生能夠充分認識到BIM 技術(shù)的優(yōu)勢和價值，并以BIM 技術(shù)為新的興趣點提高學生的學習興趣和主觀能動性，全面豐富土木工程制圖課程的教學體系，全面推進制圖課程的教學改革。

（二）對土木工程制圖課程的教學內(nèi)容進行重組

現(xiàn)有土木工程制圖課程主要可以分為畫法幾何、專業(yè)制圖和計算機輔助制圖等多個部分。首先在畫法幾何方面，主要圍繞投影的基本概念分類以及不同的投影、特點和從屬關(guān)系進行分類和講述；專業(yè)制圖則可進一步劃分為建筑施工圖和結(jié)構(gòu)施工圖兩大部分，其中針對建筑的不同平面剖圖以及解圖、繪圖等多種能力進行專業(yè)提升；而在計算機輔助制圖中，則更加強化了對各類新型技術(shù)手段的應用，以計算機軟件幫助土木工程制圖的有效開展。因此為了強化土木工程制圖的課程教學效果，學生的空間想象能力尤為重要，如果單純的增加BIM 相關(guān)教學內(nèi)容，則會在一定程度上增加學生的學習壓力和教師的教學壓力，所以專業(yè)課程教師需要對現(xiàn)有土木工程制圖課程的教學內(nèi)容進行充分整合和調(diào)整，以BIM 技術(shù)與多媒體課件以及現(xiàn)有的教學體系和教學內(nèi)容進行有效融合，進一步深化和提高學生對BIM 技術(shù)的認知與了解，并以技術(shù)為基礎，著重培養(yǎng)學生的空間想象能力，讓學生能夠從建筑的細節(jié)入手，提高對三維模擬圖形的認知和了解。

（三）增加土木工程制圖課程的實踐教學內(nèi)容

為了全面提升土木工程制圖教學課程的效果，需要對實踐教學內(nèi)容進行進一步增強，幫助學生養(yǎng)成良好的空間想象能力，讓學生能夠?qū)⒍S平面圖與三維模型充分結(jié)合。當前的土木工程制圖課程中，計算機輔助制圖往往以CAD 軟件進行建筑平面圖以及其他圖像的繪制，但是此類繪圖方式更加強調(diào)了二維平面圖，這也導致了學生的相關(guān)認知更加淺顯，無法充分建立三維模型的關(guān)系，因此教師可以應用BIM技術(shù)，在教學過程中應用Re-vit 軟件，為學生講解具體的操作方法，應用該軟件有效建立三維模型。除此之外，BIM 技術(shù)在土木工程制圖課程中進行實踐化應用，能夠讓學生沉浸在虛擬三維模型之中儼然將施工現(xiàn)場直接帶入制圖課堂之中，教學效果更好。除此之外，BIM 三維立體模型能夠滿足放大、旋轉(zhuǎn)等多重指令，幫助學生從多個維度和方向全面觀察三維模型，有效建立對三維模型的認知，進一步提高學生的空間想象能力，為學生建筑工程圖的繪制和解讀能力的培養(yǎng)奠定了良好基礎。與此同時，BIM 技術(shù)能夠?qū)ν聊竟こ讨邢嚓P(guān)復雜節(jié)點進行全面構(gòu)造，而在教學過程中，對此類復雜節(jié)點進行展示，也能夠提高學生對復雜節(jié)點的理解和認知能力，讓學生能夠提高土木工程制圖的綜合能力和水平。最后，高校方面需要根據(jù)土木工程制圖課程的特殊實踐性作用，積極探索新型項目實踐機會，讓學生能夠更多的了解制圖工作實踐，從實踐操作過程中培養(yǎng)學生的動手能力和繪圖水平，為學生的未來就業(yè)奠定良好基礎。

結(jié)論：總而言之，從現(xiàn)階段的土木工程專業(yè)授課以及未來就業(yè)發(fā)展趨勢來看，BIM 技術(shù)與土木工程制圖課程密切聯(lián)系，能夠有效推進土木工程制圖課程的教學改革。本文首先論述了BIM 技術(shù)及土木工程專業(yè)課程改革的必要性，其次分析了BIM 技術(shù)的主要優(yōu)勢，再次分析了土木工程制圖課程教學過程中存在的主要問題，最后有針對性的提出了教學改革對策，希望能夠為廣大土木工程專業(yè)課程模式改革奠定良好的基礎。