基于BIM的建筑工程圖學課程改革與探索*

趙 鳴 呂 梅 李蘇紅

(吉林建筑大學基礎科學部，長春 130118)

0 引言

建筑信息模型(BIM:Building Information Modeling)，是指通過數(shù)字信息仿真模擬建筑物所具有的真實信息，在這里，信息的內涵不僅僅是幾何形狀描述的視覺信息，還包含大量的非幾何信息，如材料物理信息、構件的造價及采購信息等.實際上，BIM就是通過數(shù)字化技術在計算機中建立一座虛擬建筑，一個建筑信息模型就是提供了一個單一的、完整一致的、邏輯的建筑信息庫.

BIM技術的應用，可以提高建筑業(yè)整體的生產(chǎn)力，它將是建筑工業(yè)的一場革命.在過去的20年中，CAD技術的普及推廣，使建筑師、工程師從手工繪圖轉向計算機繪圖，甩掉了圖板，將物理圖紙轉變成計算機中的二維數(shù)據(jù)，可謂是工程設計領域的第一次革命.然而，二維圖紙應用有其局限性，它不能直觀體現(xiàn)建筑物的各類信息.BIM技術可以幫助所有工程參與者提高決策效率和正確性，無需置疑，BIM是建筑工業(yè)的第二次革命.

當代建筑業(yè)已步入BIM時代，建筑企業(yè)也已走在了前面，高等學校的課程教學則相對落后.作為建筑類高等學?；A課程的工程圖學，是與BIM技術緊密相關的課程，傳統(tǒng)的教學理念、教學內容、教學方式已不適應新技術的發(fā)展，課程改革勢在必行.

1 課程改革舉措

多年以來，工程圖學課程都是以培養(yǎng)學生的空間想象力為教學目的，課程中表達三維立體的方法是用二維的線條式投影圖來表達，對于沒有經(jīng)過專業(yè)訓練的人是難以讀懂圖的.隨著科學技術的發(fā)展，BIM技術的應用，三維圖形的繪制變得簡單了，人們不再只依靠二維圖形來表達形體，三維模型將成為人們表達形體的最好選擇.設計師由三維的思維(空間想象)到二維(三視圖)的表達，施工現(xiàn)場工程師由二維的讀圖到三維的物體確定，這種從三維到二維，再還原回三維的過程使人們費了很大的周折.現(xiàn)在設計師可直接將空間想象的三維建筑模型應用計算機來表達，然后自動生成二維的施工圖.基于BIM技術的Revit軟件［1］，是當前具有代表性的三維建筑設計軟件，掌握這種軟件的繪圖技術，培養(yǎng)實用型人才將是我們教學的重點和所要達到的目的.創(chuàng)建“以三維建模為重點，計算機三維繪圖為主線，圖學思維為核心”的教學體系，以適應未來建筑設計的變革.

工程圖學課程是高校學生的基礎課程，是學生接觸專業(yè)課程的第一步，基于BIM技術的課程教學改革，無論從理念上，還是知識方面，都具有深遠的意義.怎么改，改什么，值得我們深思.機械制造業(yè)為建筑業(yè)樹立了樣板，數(shù)字信息化的設計將在建筑業(yè)立足.教育者更應捷足先登，理念的傳授往往更重于技術的傳授.基于BIM技術，通過廣泛社會調研和教學實踐，課題組對傳統(tǒng)工程圖學課程的教學體系、教學內容和教學手段進行了相應的改革與探索.

(1)教學理念的改變. 工程制圖已經(jīng)進入到計算機繪圖時代，三維繪圖、三維設計已全面展開，傳統(tǒng)的手工繪圖及二維圖形表達已不再是制圖課程的重點.時代呼喚創(chuàng)新型和實用型人才，傳統(tǒng)的點、線、面等幾何空間的解題教育已不適應現(xiàn)代的圖學教育，“以讀圖為主”的教育理念應該轉變?yōu)椤耙孕误w和產(chǎn)品的三維表達方式為主”的教育理念.計算機三維繪圖技術的教學要成為工程圖學課程的教學主線，課程教學也要圍繞計算機繪圖進行展開.

BIM技術是多個專業(yè)組成的一個平臺，是建筑設計、施工管理、采購、包括成品的使用等各個環(huán)節(jié)都要應用的理念，這種理念要傳授給學生.BIM中的模型是指三維建筑模型.傳統(tǒng)工程圖學課程的教學內容主要是以二維圖形為主，講授如何應用三視圖表達三維立體，教學的重點是閱讀二維視圖想象三維的空間形體，即培養(yǎng)學生的空間想象力.現(xiàn)代的教學內容應以三維立體的形成過程及建模原理為重點，利用三維建筑軟件并結合建筑構造來描述三維建筑制圖.

(2)教學體系的改革. 傳統(tǒng)工程圖學課程的教學體系是“以圖學理論教學為主，計算機繪圖為輔”，即重點講解投影理論，三視圖的形成，應用三視圖理論表達點、線、面等幾何元素，表達形體，表達建筑施工圖等.計算機繪圖則是以二維繪圖為主，僅僅是用計算機代替手工尺規(guī)進行繪圖，缺少創(chuàng)新設計的概念.基于BIM的計算機三維繪圖軟件的出現(xiàn)，改變了人們的設計觀念，我們的教學體系應以計算機三維建模為主線，無論是建模理念還是教學名詞，都應與計算機繪圖軟件一致，將理論教學與計算機繪圖教學融為一體，形成一套完整的教學體系［2］.將計算機繪圖教學貫穿工程圖學課程教學的全過程，講解制圖基本知識的同時講解CAD環(huán)境設計及基本繪圖命令;講解立體形成與表達的同時講解CATIA軟件的操作［3］;講解建筑制圖的同時介紹Revit的功能.即以計算機繪圖為主線開展工程圖學課程的教學.

(3)教學內容的改革. 在“投影法”教學中，忽略點、線、面的投影，形成從基本形體(柱體、椎體)——簡單形體［4］(拉伸、旋轉、掃掠、放樣形成的立體)——組合體——建筑形體，以“體”為主的教學內容模式，應用計算機技術講解立體的形成、立體的三視圖及三維立體圖的表達.加強軸測圖的教學，增加三維形體的徒手繪圖訓練，提升學生三維草圖的繪制水平.在“立體表面交線”教學中，減少截交、相貫線投影圖的教學，重點應用計算機技術講解立體截交、相貫線的構成.在“形體表達方法”教學中，減少幾何形體表達例題，增加日常生活中常見的產(chǎn)品表達例題，激發(fā)學生的學習興趣.在“建筑制圖”教學中，應用Revit軟件講解建筑物的構成，介紹建筑物的幾何屬性及材料屬性，使學生在了解建筑的同時掌握施工圖的繪制與閱讀.在“計算機繪圖”教學中，采用理論與實踐相結合的教學方法.圖學理論教學，要應用計算機繪圖軟件授課，圍繞計算機繪圖講解視圖概念，同時介紹計算機繪圖的理念.上機實踐課，講解計算機繪圖的實際操作，要傳授多種繪圖軟件，使學生能掌握各種繪圖軟件，開闊思路.減少CAD二維繪圖的學時，增加計算機三維建模的學時，重點講解三維建模的CATIA軟件，介紹二維繪圖的AutoCAD軟件，演示建筑三維繪圖的Revit軟件.

(4)教學手段的改革. 在授課過程中，將以往“以課件為主，板書為輔”的教學手段改革為“以三維計算機繪圖軟件為主，以多媒體課件為輔”，旨在讓學生看到基于BIM設計理念的三維實體的建模和三維建筑模型的創(chuàng)建過程，這比學生看到課件中的圖片效果更形象和生動.

(5)考試模式的改革. 改革傳統(tǒng)的考試模式，規(guī)范面上考試模式，深化點上考試模式.以模塊式教學和模塊式測試為主，在每個教學單元(一個教學模塊)中布置相應的設計題目，如“我心中的書柜”、“我的家”、“奇特的自行車”以及“獨一無二的路燈”等.實踐證明，這些有創(chuàng)意的測試題可以調動學生的學習興趣，激發(fā)學生的創(chuàng)造力，培養(yǎng)學生利用所學知識表達產(chǎn)品，避免千篇一律的照抄圖形.

2 結語

知識更新，教育者首先要更新;新技術的誕生，教育者要率先掌握.創(chuàng)新性教育是相對于繼承性教育而言的，要從傳統(tǒng)的以“傳授知識”為中心的教育模式轉變?yōu)榕囵B(yǎng)學生“創(chuàng)新精神”的現(xiàn)代教育模式.BIM技術的應用，是建筑業(yè)的一次技術革命，也為工程圖學課程改革提供了契機，傳統(tǒng)的知識繼承已不適應當代圖學的教學.實用型人才和創(chuàng)新型人才的培養(yǎng)都迫切需要我們進行教學改革.

教學改革和實踐表明，學生的學習興趣和學習熱情得到極大地提高，不僅掌握了所學的知識，而且培養(yǎng)了綜合運用所學知識解決問題的能力.特別是對基于BIM技術的計算機三維建模的掌握，使其對未來BIM技術的實際應用打下了堅實的基礎，使學生初步具備了設計能力和創(chuàng)造能力.課題組設計的創(chuàng)新性設計題目，讓學生體會到應用所學知識設計產(chǎn)品的設計快感，是其創(chuàng)造力的充分體現(xiàn).學生所選的每個創(chuàng)新性設計題目，都有自己獨特的設計主題，從構思到草圖，從計算機三維造型到二維視圖，他們完美的交卷，是對教學改革的最好驗證.

［1］柏慕中國.Autodesk Revit Architecture 2012官方標準教程［M］.北京:電子工業(yè)出版社，2012:247－263.

［2］霍慶光.基于三維設計的工程制圖［M］.北京:機械工業(yè)出版社，2012:16－70.

［3］李蘇紅.CATIA V5實體造型與工程圖設計［M］.北京:科學出版社，2008:49－76.

［4］侯洪生.機械工程圖學(第二版)［M］.北京:科學出版社，2012:30－34.