BIM技術在工程制圖課程教學與實踐中的應用研究

摘要：在當今的工程設計與施工領域，BIM技術已經成為不可或缺的重要工具。基于此，文章旨在探討BIM技術在工程制圖課程教學與實踐中的應用策略，包括整合BIM軟件教學、構建三維模型案例、引入項目式學習、搭建在線交流平臺以及設立BIM技能考核，以期為工程制圖課程教學實踐提供參考。

關鍵詞：BIM技術；工程制圖課程；教學策略

一、BIM技術在工程制圖課程教學中的應用價值

傳統的工程制圖教學往往側重于二維圖紙的繪制和解讀，而缺乏對三維空間理解和協同設計能力的培養。然而，BIM（建筑信息模型Building Information Modeling）技術的引入，為解決這一問題提供新的思路和方法，它具有可視化、模擬性、協調性、優化性和可出圖性等技術優勢，可以再現工程建造過程和情景，實現將實際施工現場“搬進”課堂的目的。通過BIM技術，教師可以將二維設計圖紙轉換成三維模型，使學生在視覺狀態下掌握工程實體的信息，增加課堂上的興趣性和可感知性。

（一）增強空間理解能力

第一，BIM技術提升學生對空間信息的全面理解和整合能力。在BIM環境中，每個建筑元素都包含豐富的屬性信息，如尺寸、材質、成本等，這些信息與幾何形狀緊密結合，形成一個完整的建筑信息庫。學生在學習過程中不僅可以看到物體的外觀，還可以深入了解其背后的詳細參數和邏輯關聯，提高對整體空間布局的掌握程度，進而強化他們的綜合分析能力和空間理解能力。第二，BIM技術的應用推動動態空間思維的發展。不同于靜態的二維圖紙，BIM模型可以模擬建筑物在不同施工階段的狀態變化，以及使用過程中的動態行為。學生可以通過動畫演示或虛擬漫游等方式體驗建筑的成長和發展過程，了解隨著時間的推移，建筑如何從無到有逐步形成。

（二）提升實踐操作能力

BIM技術以其強大的三維建模功能，要求學生在虛擬環境中對建筑或機械等對象進行精確的三維構建，涵蓋從基礎結構搭建到細節部件設計等一系列操作，極大地鍛煉學生的動手能力。同時，BIM技術的協同工作特性，使學生參與多專業協同的項目模擬，學生需與團隊成員共同完成任務，這不僅涉及模型的整合與共享，還需在實踐中不斷溝通與協調，從而提升學生在實際工程項目中的協作實踐能力。

（三）促進理論與實踐相結合

BIM技術以三維可視化模型呈現復雜的工程結構和空間關系，將抽象理論轉化為直觀的視覺形象，使學生能更清晰地理解理論知識在實際工程中的應用方式。在實踐環節中，學生運用BIM軟件進行模型創建、修改與分析，這要求他們依據所學的制圖理論知識進行操作，從而將理論知識直接應用到實踐中。同時，在實踐操作中遇到的問題又會促使學生重新審視和深入理解相關理論，進一步加深對理論知識的掌握，形成理論指導實踐、實踐反哺理論的良性循環，有效提升理論聯系實際的能力。

二、BIM技術在工程制圖課程教學中的應用策略

（一）整合BIM軟件教學，強化實操技能掌握

BIM技術作為一種先進的數字化工具，不僅能提升工程設計的效率，還能通過三維建模、信息集成和協同工作等功能，幫助學生更直觀地理解工程制圖的核心原理。為此，教師應通過系統化的教學設計，將BIM軟件的操作與傳統的制圖知識相結合，使學生在實踐中掌握從二維圖紙到三維模型的轉換方法。

喀什大學土木工程學院工程制圖教學團隊（以下簡稱教學團隊）優化課程內容，將BIM軟件的操作教學與傳統制圖知識有機結合，設計了從基礎建模到復雜結構建模的漸進式教學方案。在課程初期，教師通過BIM軟件的三維建模功能，幫助學生理解點、線、面等基本幾何元素的空間關系，并通過實際案例演示如何將二維圖紙轉化為三維模型。隨著課程的深入，教學團隊引入了BIM協同設計的概念，組織學生分組完成小型建筑項目的建模與制圖任務。在此過程中，學生不僅掌握了BIM軟件的操作技能，還通過團隊協作提升了溝通能力與項目管理能力。此外，教學團隊還利用BIM技術的模擬分析功能，引導學生對建筑結構進行力學分析和優化設計，使其在實踐中深化對工程制圖原理的理解。通過這一系列教學改革，不僅教學質量得到了提升，學生的實操能力和創新思維也得到了有效培育。

（二）構建三維模型案例，直觀展示制圖原理

傳統的工程制圖教學主要依賴二維圖紙，學生往往難以將平面圖形與三維空間結構聯系起來，導致學習效果受限。而BIM技術的三維建模功能能將抽象的制圖原理轉化為直觀的立體模型，幫助學生更好地理解建筑構件的空間關系、尺寸比例以及構造細節。教師應在教學中充分利用BIM軟件的三維建模功能，結合實際工程案例，構建典型的三維模型庫，涵蓋從基礎結構到復雜節點的多種模型類型。

教學團隊在“建筑結構制圖”章節的教學中，圍繞BIM技術的三維建模功能，設計了一套具有特色的教學模式。在講解“梁柱節點構造”這一難點內容時，教師首先利用Revit軟件構建了典型框架結構的三維模型，并通過動態演示梁柱節點的連接方式、鋼筋布置及混凝土澆筑順序。隨后，教師將學生分為小組，要求每組根據給定的設計條件，使用BIM軟件自主創建梁柱節點的三維模型，并生成相應的施工圖紙。在這一過程中，學生不僅需要掌握BIM軟件的操作技巧，還需結合制圖規范，準確表達節點的構造細節。為了進一步提升教學效果，教師還引入了VR（虛擬現實）技術，將BIM模型導入VR平臺，使學生能以第一視角觀察和操作三維模型，從而更直觀地理解梁柱節點的空間構造。通過這種理論與實踐相結合的教學方式，學生不僅能掌握梁柱節點的制圖原理，還能在實際操作中靈活運用BIM技術解決復雜問題，提升課堂的教學效果和學生的綜合能力。

（三）引入項目式學習，模擬真實工程環境

項目式學習是一種以學生為中心的教學方法，強調通過完成實際項目來驅動學習過程。在工程制圖課程中，教師可以結合BIM技術，設計具有真實工程背景的項目任務，使學生在完成項目的過程中，逐步掌握工程制圖的基本原理和BIM技術的應用技能，如根據課程目標，選擇典型的工程項目，如住宅樓、教學樓或橋梁等，并將其分解為若干階段性任務，如三維建模、碰撞檢測、施工圖繪制等。

教學團隊在“建筑施工圖繪制”章節的教學中，選擇了一個真實的住宅樓項目作為教學案例，并將其分解為多個階段性任務。在項目初期，教師利用BIM軟件（如Revit）向學生展示了住宅樓的三維模型，并詳細講解了建筑施工圖的繪制規范和要求。隨后，教師將學生分為若干小組，要求每組負責完成住宅樓某一樓層的施工圖繪制任務。在任務執行過程中，學生需要運用BIM軟件進行三維建模，并根據建模結果生成平面圖、立面圖、剖面圖等施工圖紙。同時，教師還要求學生利用BIM軟件的碰撞檢測功能，檢查模型中可能存在的設計沖突，并提出優化方案。為了進一步模擬真實工程環境，教師還邀請了當地建筑企業的工程師參與項目評審，對學生的成果進行點評和指導。通過這種項目式學習模式，學生不僅能掌握建筑施工圖的繪制技能，還能在實際項目中運用BIM技術解決復雜問題，提升綜合實踐能力。

（四）搭建在線交流平臺，促進師生互動協作

第一，精心搭建在線交流平臺并整合豐富資源。教師可以選擇功能全面、操作便捷的在線平臺，確保平臺具備文件共享、實時討論、作業提交與批改等基礎功能，并且支持BIM模型的展示與交互操作。接著，教師可以將工程制圖課程的教學資料進行系統整理，包括教學大綱、教案、課件、BIM模型案例等，上傳至平臺供學生自主學習。同時，教師還可以收集行業內的最新BIM技術應用案例、前沿研究成果等拓展資源，豐富平臺的知識儲備，為學生提供廣闊的學習視野。

第二，積極引導學生在平臺上進行互動并加強過程管理。在日常教學中，教師可以定期發起與BIM技術和工程制圖相關的討論話題，如BIM模型在不同工程場景中的應用優勢、如何利用BIM技術優化工程制圖流程等，激發學生的思考和討論熱情。同時，教師可以鼓勵學生在平臺上分享自己在學習BIM技術和工程制圖過程中的心得、疑問以及遇到的問題，并及時給予解答和指導。此外，教師還可以組織學生開展線上小組協作活動，共同完成BIM模型的創建、分析和優化，提升學生的團隊協作能力。

（五）設立BIM技能考核，確保實踐能力達標

BIM技術作為現代工程領域的重要工具，其應用能力直接關系到學生的職業競爭力。因此，在課程設計中，教師應融入BIM技能考核環節，采用分階段考核的方式，將考核任務與課程內容緊密結合。比如在完成三維建模教學后，要求學生獨立完成某一建筑構件的建模任務；在完成施工圖繪制教學后，要求學生生成符合規范的施工圖紙。同時，教師還應注重考核的實踐性和真實性，通過模擬真實工程項目的考核任務，使學生在考核過程中體驗實際工作場景，從而更好地將理論知識轉化為實踐能力。

教學團隊在“建筑結構制圖”章節的教學中，圍繞BIM技能考核設計了一套具有特色的考核方案，以“框架結構建模與施工圖繪制”為考核主題，要求學生使用Revit軟件完成一個多層框架結構的三維建模，并生成相應的施工圖紙。考核分為三個階段：第一階段為建模考核，學生需在規定時間內完成框架結構的三維建模，包括梁、柱、板等構件的創建及其空間關系的準確表達；第二階段為碰撞檢測與優化考核，學生需利用BIM軟件的碰撞檢測功能，檢查模型中可能存在的設計沖突，并提出優化方案；第三階段為施工圖生成考核，學生需根據建模結果，生成符合國家制圖規范的平面圖、立面圖和剖面圖，并進行尺寸標注和材料說明。通過這種分階段、多維度的考核方式，學生不僅能全面掌握BIM技術的應用技能，還能在考核過程中提升解決實際問題的能力。

三、結語

綜上所述，BIM技術在工程制圖課程教學中的應用，為傳統教學模式帶來重要的變革。通過整合BIM軟件教學、構建三維模型案例、引入項目式學習、搭建在線交流平臺以及設立BIM技能考核等策略，能有效提升教學質量和學生綜合素質。未來，教師應不斷探索和優化教學策略，充分發揮BIM技術的優勢，為社會培養更多具備扎實理論基礎和卓越實踐能力的工程技術人才，推動工程教育事業的蓬勃發展。

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基金項目：喀什大學校級重點課題“新工科理念下工程制圖課程教學與實踐一體化改革研究”，項目編號：KJZD-202404。

（作者單位：喀什大學）