基于BIM技術的裝配式建筑識圖教學創新與實踐

李向 王付全 宋艷清

［摘? ? ? ? ? ?要］? 裝配式建筑是實現我國建筑工業化的必經之路，作為培養高素質技術技能型人才的前沿陣地，各高職院校土木建筑類專業已廣泛開展裝配式建筑的教學，但教學過程中特別是裝配式建筑識圖教學過程中仍存在諸多問題。通過解讀國家相關政策文件，分析課程教學現狀，探索以工程圖紙識讀為基礎、以BIM為技術手段、以裝配式構件模型為實踐教學成效展現的“識圖+BIM+裝配式”教學模式。以教學重難點裝配式混凝土構件詳圖識讀為例，實踐專業課程融合，解決裝配式建筑識圖教學中教學目標達成難度大、實踐教學環節薄弱、考評方式單一等問題，為滿足高職院校專業課程“理論+實踐”的教學要求提供可行方案，為達成土木建筑類專業人才培養目標提供新的思路。

［關? ? 鍵? ?詞］? 裝配式建筑；教學模式；BIM技術；職業教育

［中圖分類號］? G712? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ［文獻標志碼］? A? ? ? ? ? ? ? ? ? ［文章編號］? 2096-0603（2023）12-0053-04

一、教學創新背景

2011年5月20日，我國住建部發布的《2011—2015年建筑業信息化發展綱要》明確提出，加快建筑信息模型（BIM）在工程中的應用，首次將BIM納入信息化標準建設內容中。2016年，住建部發布的《2016—2020年建筑業信息化發展綱要》指出，BIM技術成為“十三五”建筑業重點推廣的五大信息技術之首。2017年，《國務院辦公廳關于促進建筑業持續健康發展的意見》要求，加快推進建筑信息模型（BIM）技術在規劃、勘察、設計、施工和運營維護全過程的集成應用。迄今為止，國家和地方相繼出臺一系列BIM政策與標準文件，推動BIM技術在建筑工程領域的應用[1-2]。

2016年，中共中央 國務院印發的《關于進一步加強城市規劃建設管理工作的若干意見》提出，力爭用10年左右時間，使裝配式建筑占新建建筑的比例達到30%。2020年7月，住房和城鄉建設部等13部門聯合發布了《關于推動智能建造與建筑工業化協同發展的指導意見》，其中一項主要任務即大力發展裝配式建筑。2020年，全國新開工裝配式建筑共計6.3億平方米，較2019年增長50%，占新建建筑面積的比例約為20.5%，完成了《“十三五”裝配式建筑行動方案》確定的到2020年達到15%以上的工作目標。

在此背景下，2019年以來發布了與土木建筑相關的兩個新職業，即裝配式建筑施工員和建筑信息模型技術員。高職院校作為培養高素質技術技能型人才的前沿陣地，更應系統地掌握建筑業的發展狀況和成果。在2021年發布的《職業教育專業目錄》中，土木建筑大類專業對裝配式建筑施工員和建筑信息模型技術員培養方面有了一些調整：一是在中職新增裝配式建筑施工專業，在高職專科新增裝配式建筑工程技術專業；二是在相關專業增加裝配式建筑教學內容；三是通過設置建筑信息模型課程解決建筑信息模型技術員的培養[3]。

二、教學現狀分析

2019年1月，國務院出臺的《國家職業教育改革實施方案》明確提出，在職業院校、應用型本科高校實施“學歷證書+若干職業技能等級證書”制度，即啟動“1+X”證書制度試點工作。“1+X”證書制度是職業教育深化改革的一項重要措施，對于建立國家資歷框架、完善職業教育和培訓體系、推進產教融合具有重要意義[4-5]。現已確定306家培訓評價組織的447個“1+X”證書，其中就包括建筑信息模型BIM職業技能等級證書、裝配式建筑構件制作與安裝職業技能等級證書以及建筑工程識圖職業技能等級證書。但是，目前大多數高職院校的識圖類課程、BIM類課程和裝配式建筑課程在課堂教學中均存在一些問題。

（一）識圖類課程的問題

圖紙是工程師之間交流的語言，識圖技能是高職土木建筑類學生必備的核心技能之一。識讀圖紙是工程專業學習的重要基礎，識圖能力直接影響學生的施工技術與管理水平，所以識圖教學是培養高素質技術技能型人才的重要教學環節。很多院校在教學中通常是以22G101為基礎，針對現澆混凝土結構中的梁、板、墻、柱、樓梯、基礎等構件，完成制圖規則和鋼筋構造的學習，對裝配式建筑圖紙識讀涉及較少。同時，識圖類課程動手操作實踐教學不足，教學效率不高，與實際工程融入不夠，教學考核方式單一。

（二）BIM類課程的問題

BIM類課程動手操作實踐教學環節較為豐富，高職學生學習興趣普遍較高，但很多院校只是把該課作為工程軟件操作類課程，甚至是單一的一款軟件的講解應用，沒有充分體現BIM技術綜合應用、協同管理的特性。通過多款BIM相關軟件的講授，可以將專業課程中建筑構造、施工工藝、進度管理等教學內容，利用BIM的可視化、可模擬、可協調、可出圖等優勢有的放矢，實現BIM技術與專業課程有機融合。但多款軟件綜合應用的教學課時要求較多，教學任務繁重，教學目標達成難度較大。

（三）裝配式建筑課程的問題

裝配式建筑作為一種新型建筑，特別是裝配式混凝土結構，采用與傳統現澆結構截然不同的建造模式，其核心是構件的生產與施工[6]。理解與掌握裝配式構件圖紙是教學中的難點，解決裝配式構件識圖問題是裝配式建筑教學中的重點。由于裝配式建筑圖集數量較多、構件復雜，而且裝配式建筑工程圖紙缺乏，教師實際工程經驗不足，裝配式建筑識圖教學更是偏向理論，所以在實踐教學環節中往往淺嘗輒止。

三、創新教學模式

面對高職院校土建施工類專業課堂教學中存在的問題，如何將BIM技術融入專業核心課程，豐富識圖實踐教學，深入完成裝配式構件圖紙識讀值得探究。應用“識圖+BIM+裝配式”的創新教學模式（如圖1所示），以工程圖紙識讀為基礎，以BIM為技術手段，以裝配式構件模型為實踐教學成效展現，實現三者之間相互支撐、相互融合，合理分配教學任務，解決裝配式建筑識圖教學中的重難點，達成人才培養目標。

（一）課程設置

為滿足“識圖+BIM+裝配式”教學模式的實施，可在同一學期同時開設專業標準圖集識讀、BIM技術應用、裝配式建筑施工三門課程。學生需完成建筑識圖與構造、建筑材料、建筑力學與結構、建筑CAD、建筑施工技術等專業課程的學習，對建筑材料、結構構造、施工工藝、制圖標準等專業知識已有基本的認知與掌握。

（二）課程模塊與教學進程

專業標準圖集識讀課程設置三個模塊：工程圖紙基本知識、現澆混凝土結構標準圖集識讀、裝配式混凝土結構標準圖集識讀；BIM技術應用課程設置四個模塊：BIM概述、BIM模型創建、BIM模型應用、BIM項目管理應用；裝配式建筑施工課程設置五個模塊：裝配式建筑概論、裝配式建筑技術體系、裝配式建筑施工技術、裝配式建筑施工組織管理、裝配式建筑信息化管理。根據學生的認知規律與學習進程，以一學期15周教學時間為例，按文末表1所示合理分配教學任務，在第12周至第15周實踐“識圖+BIM+裝配式”的教學融合。

專業標準圖集識讀課程中，在現澆混凝土結構圖紙識讀的基礎上，依托實際工程圖紙，引入《裝配式混凝土結構表示方法及示例》《裝配式混凝土結構連接節點構造》《預制混凝土剪力墻外墻板》《預制混凝土剪力墻內墻板》《桁架鋼筋混凝土疊合板（60 mm厚底板）》《預制鋼筋混凝土板式樓梯》等標準圖集，開展裝配式建筑工程圖紙識讀教學。針對復雜多樣的裝配式混凝土構件，運用BIM技術應用課程中已學習的Revit建族方法實施實踐教學，通過BIM建模強化裝配式混凝土構件識讀。結合BIM項目管理的理論與技術手段，開展裝配式建筑施工課程中的裝配式構件深化設計、裝配式建筑信息化管理等教學任務。

（三）考核評價

通過課程融合階段的實踐教學，提高學生對建筑行業發展趨勢的關注度，激發學生獲取“四新”（新技術、新材料、新工藝、新設備）知識的主動性。該階段的教學成果可作為融合課程階段性的考評依據，打破單一的考核評價方式，更注重對學生動手能力和在實踐中分析問題、解決問題能力的考核，體現階段性考核、綜合能力考評的理念，切實提升學生的實踐操作能力，培養學生的創新意識。

四、教學實踐案例

裝配式混凝土結構是將傳統的混凝土工程拆分成若干個混凝土預制構件，按標準化設計，將拆分的柱、梁、樓板、墻、樓梯等構件加工廠制作成成品構件，再將構件統一配貨運輸至指定安裝地點，利用鋼結構安裝及連接的方式，經大型設備的吊裝、拼裝、連接、校正和局部現澆混凝土等工藝對預制完的混凝土構件進行拼裝，形成房屋的建筑部分。這種新型的建造工藝是將鋼結構安裝工程與混凝土構件的制作巧妙結合起來，形成一種綜合性較強的施工安裝方法。裝配式建筑作為實現建筑工業化的必經之路，其標準化、數字化的內在要求與BIM的信息化、可視化等特點不謀而合[7-8]。

裝配式混凝土結構工程圖紙識讀重難點在于構件詳圖的識讀，而裝配式混凝土構件詳圖類型繁多，鋼筋構造復雜，學生不易掌握。例如，外墻板預制構件WQC1-3328-1214，該構件內葉墻板寬為2700 mm，高為2640 mm，厚度為200 mm；保溫板寬度為3240 mm，高度為2780 mm，厚度為80 mm；外葉墻板寬度為3280 mm，高度為2815 mm，厚度為60 mm。窗洞口寬為1200 mm，高度為1400 mm，寬度方向居中布置，窗臺高700 mm。構件配筋在連梁、邊緣構件、窗下墻3個區域共有縱筋4種、箍筋5種、水平筋2種、豎向筋1種以及拉筋5種。再加上外葉墻板企口尺寸、外葉墻板鋼筋信息，以及貫穿保溫板的內外墻連接件、起吊吊件、灌漿套筒、預埋線盒、臨時支撐預埋螺母等預埋件的定位和尺寸信息，對于初學者來說，具有較大的難度。

面對這種情況，教師可以將WQC1-3328-1214作為教學案例，運用Revit軟件創建參數化預制構件族的方式進行案例分析與操作講解。參數化設計作為Revit建模的重要思想，通過自定義參數控制、關聯和修改圖元。在Revit中選用“公制常規模型”族樣板，通過拉伸、融合、旋轉、放樣、放樣融合等方法創建內葉墻板、保溫板、外葉墻板、各類型鋼筋以及灌漿套筒等，最終形成參數化預制外墻板構件族（如圖2所示）。同時以“參數化修改引擎”為工具，使構件族達到更改數字化構件的參數信息，所有視圖中的相關聯圖元會自動修改并反映出來效果。通過案例教學直觀、深入地助力學生掌握構件詳圖識讀的要點，解決預制構件構造形式復雜的問題，并且進一步幫助學生理解裝配式建筑中BIM技術參數化、多樣化、數字化、信息化的應用價值。

五、教學實踐成效

經過案例教學，學生已基本掌握了運用Revit軟件進行預制構件族創建的方法。教師以布置課程任務的形式，指導學生分別創建外墻板、內墻板、疊合板、梯段板等預制構件族（如圖3所示），有的放矢地突破各類預制構件詳圖識讀教學中的重難點，使學生較全面地掌握各類預制構件的尺寸和材質信息，構件中的鋼筋類型、鋼筋作用、鋼筋外伸和排布情況，以及吊件、灌漿套筒、線盒、臨時支撐等預埋件的定位和數量。學生在建族過程中不僅提升了實踐操作能力，而且激發了成就感，提高了學習興趣。

通過實踐“識圖+BIM+裝配式”教學模式，在課程融合階段對照裝配式建筑標準圖集，指導學生創建各類預制構件族，強化了學生對裝配式混凝土構件詳圖的精準識讀，為裝配式建筑工程深化設計、構件生產、施工管理的學習和工作打下基礎，同時也為裝配式信息化管理教學模塊提供技術支撐。

六、結語

本文通過解讀國務院、住建部印發的《職業教育專業目錄》等相關政策文件，分析當前高職院校土木建筑類專業中識圖類課程、BIM類課程和裝配式建筑課程的現狀和存在的問題，探索以工程圖紙識讀為基礎、以BIM為技術手段、以裝配式構件模型為實踐教學成效展現的“識圖+BIM+裝配式”教學模式，以教學重難點裝配式混凝土構件詳圖識讀為例，實現專業課程之間的相互支撐、相互融合，解決裝配式建筑識圖教學中教學目標達成難度大、實踐教學環節薄弱、考評方式單一等問題。“識圖+BIM+裝配式”的創新教學模式為滿足高職院校專業課程“理論+實踐”的教學要求，達成培養有創新思維和創造能力的高素質技術技能型人才培養目標提供可行方案和新的思路。

參考文獻：

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