結(jié)合BIM技術(shù)的房屋建筑學(xué)課程改革探討

齊岳　張俊華　趙文軍

摘要：BIM作為一種全新的理念和技術(shù)，是信息時(shí)代推動(dòng)建筑業(yè)發(fā)展的新動(dòng)力，也是建筑業(yè)發(fā)展的必然趨勢(shì)。本文在總結(jié)目前房屋建筑學(xué)課程所面臨問題的基礎(chǔ)上，分析了BIM技術(shù)在房屋建筑學(xué)課程中可以發(fā)揮的作用，提出了結(jié)合BIM技術(shù)的房屋建筑學(xué)課程新模式。新的授課模式不僅使教學(xué)內(nèi)容更加形象生動(dòng)，而且能讓學(xué)生了解并運(yùn)用BIM技術(shù)。BIM技術(shù)人才的培養(yǎng)能推動(dòng)中國建筑業(yè)信息化的發(fā)展。

關(guān)鍵詞：建筑信息模型；房屋建筑學(xué)；土木工程；課程改革

中圖分類號(hào)：G6423；TU2文獻(xiàn)標(biāo)志碼：A文章編號(hào)：10052909（2014）06014703

近年來，BIM技術(shù)在土木工程領(lǐng)域受到越來越多的關(guān)注。BIM（Building Information Modeling）又稱為建筑信息模型，是以三維數(shù)字技術(shù)為基礎(chǔ)，集成建筑工程項(xiàng)目各種相關(guān)信息的工程數(shù)據(jù)模型，是對(duì)工程項(xiàng)目相關(guān)信息的詳盡表達(dá)。建筑信息模型是數(shù)字技術(shù)在建筑工程中的直接應(yīng)用，以解決建筑工程在軟件中的描述問題，幫助設(shè)計(jì)人員和工程技術(shù)人員能夠?qū)Ω鞣N建筑信息做出正確的應(yīng)對(duì)，并為協(xié)同工作提供堅(jiān)實(shí)的基礎(chǔ)。

BIM帶給建筑行業(yè)一場(chǎng)技術(shù)革命，中國建筑行業(yè)也意識(shí)到BIM技術(shù)的重要作用，正積極在建筑領(lǐng)域推廣應(yīng)用BIM技術(shù)[1-2]。2011年，住房和城鄉(xiāng)建設(shè)部在《2011-2015建筑業(yè)信息化發(fā)展綱要》中明確指出在施工階段開展BIM技術(shù)的研究和應(yīng)用，并積極推進(jìn)BIM技術(shù)由設(shè)計(jì)階段向施工階段的延伸應(yīng)用。2014年初，北京市出臺(tái)了地方性的《民用建筑信息模型設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)》，并要求于2014年9月1日起正式實(shí)施。另外，中國建筑設(shè)計(jì)院、北京市建筑設(shè)計(jì)院等多個(gè)大型設(shè)計(jì)院都成立了BIM研究中心。然而，中國在推廣BIM技術(shù)的過程中，也遇到了許多瓶頸和阻礙，其中最為主要的一點(diǎn)就是BIM人才培養(yǎng)的滯后[3]。由于BIM技術(shù)方面缺乏人才，所以很難推動(dòng)BIM技術(shù)在工程中的廣泛應(yīng)用，人們無法體會(huì)BIM技術(shù)在工程實(shí)踐中的優(yōu)勢(shì)。因此，若想推動(dòng)BIM技術(shù)的發(fā)展，必須重視BIM技術(shù)人才的培養(yǎng)。

目前，已有多個(gè)院校將BIM技術(shù)與土木工程專業(yè)課程相結(jié)合，進(jìn)行了課程改革實(shí)踐。天津理工大學(xué)的鐘煒等人[4]將BIM技術(shù)融入到工程項(xiàng)目管理課程中；湖北工程學(xué)院譚潔等人[5]提出了基于BIM數(shù)字技術(shù)的教學(xué)改革；西南石油大學(xué)劉紅勇等人[6]對(duì)國內(nèi)高校開展BIM科研情況進(jìn)行了歸納總結(jié)，同時(shí)論證了高等院校開設(shè)BIM實(shí)踐教學(xué)的可行性，并提出了相應(yīng)的建議。但是，目前尚未見到將BIM技術(shù)融入房屋建筑學(xué)課程教學(xué)中的研究。房屋建筑學(xué)是土木工程專業(yè)的一門重要專業(yè)課，它涉及建筑平面與建筑空間布局、建筑內(nèi)外的造型藝術(shù)以及建筑構(gòu)造等設(shè)計(jì)問題。在BIM技術(shù)快速發(fā)展的背景下，若在房屋建筑學(xué)課程教學(xué)中運(yùn)用BIM技術(shù)，將給這門課程帶來新變化和新亮點(diǎn)。本文基于房屋建筑學(xué)課程教學(xué)存在的問題，及BIM技術(shù)在房屋建筑學(xué)課程教學(xué)中的優(yōu)勢(shì)，提出了結(jié)合BIM技術(shù)的房屋建筑學(xué)課程新模式。

一、房屋建筑學(xué)課程教學(xué)面臨的問題

目前，房屋建筑學(xué)課程大多數(shù)是以課堂教學(xué)和課程設(shè)計(jì)相結(jié)合的方式進(jìn)行授課。課堂教學(xué)以板書或者多媒體的教學(xué)方式為主，課程設(shè)計(jì)是運(yùn)用CAD軟件進(jìn)行實(shí)際建筑物的設(shè)計(jì)。課程設(shè)計(jì)是檢驗(yàn)課堂教學(xué)的重要環(huán)節(jié)，也是讓學(xué)生運(yùn)用所學(xué)知識(shí)進(jìn)行實(shí)際操作的重要環(huán)節(jié)。目前在整個(gè)房屋建筑學(xué)課程教學(xué)中存在兩個(gè)主要問題。

（1）課堂教學(xué)中大多數(shù)使用的是二維圖形來介紹建筑學(xué)的知識(shí)，學(xué)生需要根據(jù)二維圖形想象出三維模型，一旦在腦海中無法想象三維模型，就難以理解所學(xué)內(nèi)容。因此使用二維圖形授課使得課堂教學(xué)缺乏形象性，學(xué)生聽起來枯燥乏味，理解困難，即使理解了也很難有形象、深刻的記憶。在板書教學(xué)中，黑板上畫的圖形多數(shù)是二維圖形，例如：建筑的平面圖、立面圖、剖面圖等。多媒體教學(xué)中也同樣是以二維圖形為主，這主要是由于目前三維繪圖軟件比較復(fù)雜。在房屋建筑學(xué)教學(xué)過程中應(yīng)該將二維圖形和三維圖形相結(jié)合，只有這樣才可以使學(xué)生既掌握知識(shí)點(diǎn)，熟悉建筑的表達(dá)方式，又對(duì)所學(xué)內(nèi)容有感性的認(rèn)識(shí)和形象的記憶。

（2）課程設(shè)計(jì)時(shí)間緊、任務(wù)重、錯(cuò)誤頻出。課程設(shè)計(jì)使用CAD軟件繪制建筑的平面圖、立面圖、剖面圖等，由于CAD繪制的是二維圖，在繪制立面圖和剖面圖時(shí)，需要學(xué)生有很好的想象能力，否則會(huì)經(jīng)常出現(xiàn)平面和立面、剖面不相符合的情況。近年來房屋建筑學(xué)課程設(shè)計(jì)中，這樣的錯(cuò)誤經(jīng)常出現(xiàn)。另外，在使用CAD繪制二維圖紙的過程中，平面圖、立面圖和剖面圖是獨(dú)立的、互不關(guān)聯(lián)的，一旦修改平面圖，就需要再單獨(dú)修改立面圖和剖面圖。房屋建筑學(xué)課程設(shè)計(jì)通常是一周的時(shí)間，反復(fù)修改圖紙?jiān)斐蓵r(shí)間緊張，學(xué)生經(jīng)常熬夜，繪圖壓力較大。

以上兩個(gè)問題產(chǎn)生的主要原因是由于目前的二維繪圖技術(shù)造成的。若能引進(jìn)三維制圖技術(shù)，不僅可以使得課堂教學(xué)形象易懂，還可以減少課程設(shè)計(jì)中無謂的修改，從而把更多的精力放在對(duì)知識(shí)的理解和運(yùn)用上，這樣教學(xué)效果也會(huì)更好。

二、房屋建筑學(xué)課程教學(xué)使用BIM技術(shù)的優(yōu)勢(shì)

BIM技術(shù)具有很多優(yōu)勢(shì)，將BIM技術(shù)運(yùn)用到房屋建筑學(xué)課程教學(xué)中，主要能體現(xiàn)BIM技術(shù)三維可視化、協(xié)調(diào)性和模擬性這三方面的優(yōu)勢(shì)。

三維可視化的BIM技術(shù)在建筑業(yè)的作用是非常大的，BIM設(shè)計(jì)出來的是三維模型，可以清楚看到建筑的實(shí)際情況，這對(duì)確定建筑的合理性有極大的幫助，尤其對(duì)一些細(xì)節(jié)問題都能準(zhǔn)確把握，有效避免了不合理情況的發(fā)生。目前的施工圖紙是二維的、平面的，需要自己去想象實(shí)際的樣式，使得有些不合理的設(shè)計(jì)只有完工后才能發(fā)現(xiàn)。例如，在一些大型購物商城、高檔酒店常常會(huì)看到“請(qǐng)勿碰頭”、“請(qǐng)注意腳下”等警示語，這些都是由于設(shè)計(jì)過程中對(duì)項(xiàng)目沒有直接的三維感受造成的。另外，將BIM的三維可視化優(yōu)勢(shì)用在房屋建筑學(xué)課程教學(xué)中，可以使教學(xué)內(nèi)容生動(dòng)形象，便于學(xué)生理解和記憶。

協(xié)調(diào)性體現(xiàn)在各個(gè)專業(yè)的配合上。目前，施工時(shí)經(jīng)常遇到管線打架的情況，在大型建筑中，即使設(shè)計(jì)者非常認(rèn)真細(xì)致，也經(jīng)常發(fā)生管線打架的情況。這主要是設(shè)計(jì)時(shí)各專業(yè)各自為政造成的。BIM的碰撞檢查可以有效地避免這種現(xiàn)象的發(fā)生，從而提高施工效率。另外，BIM技術(shù)可以實(shí)現(xiàn)多個(gè)專業(yè)在一個(gè)平臺(tái)上的設(shè)計(jì)。

模擬性并不只是模擬設(shè)計(jì)出建筑物模型，還體現(xiàn)在可以模擬施工進(jìn)度，如模型日照分析等等。目前，建筑設(shè)計(jì)涉及的內(nèi)容越來越多，在房屋建筑學(xué)課程教學(xué)中介紹BIM的模擬作用，可為綠色建筑設(shè)計(jì)等打下基礎(chǔ)。

三、結(jié)合BIM技術(shù)的房屋建筑學(xué)課程教學(xué)新模式

基于房屋建筑學(xué)課程教學(xué)所面臨的問題，結(jié)合BIM技術(shù)在房屋建筑學(xué)課程教學(xué)中的優(yōu)勢(shì)，本文提出了結(jié)合BIM技術(shù)的房屋建筑學(xué)課程新模式。房屋建筑學(xué)課程信息量大，教學(xué)時(shí)間又非常有限，將BIM技術(shù)融入到房屋建筑學(xué)課程體系中，讓學(xué)生了解BIM技術(shù)、學(xué)習(xí)BIM技術(shù)，推動(dòng)BIM技術(shù)環(huán)境下房屋建筑學(xué)課程教學(xué)改革，是值得探討的重要問題。

（一） 多媒體教學(xué)與BIM技術(shù)的結(jié)合

運(yùn)用BIM技術(shù)繪制三維圖形的多媒體課件，既可以使教學(xué)內(nèi)容更加形象，又可以讓學(xué)生更好地接受所學(xué)知識(shí)，并了解BIM技術(shù)。在備課過程中，將原來用二維圖形表示的內(nèi)容再用三維圖形表示出來，進(jìn)一步完善多媒體課件。課堂上，二維圖形和三維圖形一起使用，對(duì)比觀看，可以加深學(xué)生的理解。同時(shí)，在展示三維圖形的時(shí)候，可以向?qū)W生介紹BIM技術(shù)，讓學(xué)生了解BIM技術(shù)，并體會(huì)BIM技術(shù)的三維可視化的優(yōu)勢(shì)，引導(dǎo)學(xué)生將BIM技術(shù)應(yīng)用到工程實(shí)踐中。在多媒體教學(xué)中，運(yùn)用BIM技術(shù)繪制三維圖形，是讓學(xué)生了解BIM技術(shù)的有效手段。

（二）課程設(shè)計(jì)與BIM技術(shù)的結(jié)合

房屋建筑學(xué)課程包含7天的課程設(shè)計(jì)，對(duì)于初次接觸房屋建筑學(xué)知識(shí)的本科生來說，7天的時(shí)間非常緊張。很多學(xué)生把時(shí)間花在圖紙修改上，因?yàn)檎n程設(shè)計(jì)需要完成建筑的平面圖、立面圖、剖面圖等等，學(xué)生在繪圖過程中，經(jīng)常出現(xiàn)不統(tǒng)一和互相矛盾的情況，這樣就需要不斷地修改圖紙。實(shí)際上，這并不是學(xué)生的問題，因?yàn)榧词故墙?jīng)驗(yàn)豐富的設(shè)計(jì)師也會(huì)出現(xiàn)類似的問題，這主要是繪圖工具（即CAD軟件）造成的。CAD繪圖軟件繪制的是二維平面圖形，需要將腦海中的三維圖形轉(zhuǎn)換成二維圖形，容易出現(xiàn)互相矛盾的現(xiàn)象。若使用BIM技術(shù)的軟件（例如Revit軟件、MagiCAD軟件等等），無論繪制平面圖，還是立面圖，都將直接生成三維圖形，且相互關(guān)聯(lián)。這樣，可以節(jié)約時(shí)間，讓學(xué)生將有限的時(shí)間用在對(duì)建筑學(xué)知識(shí)的理解上，而不是無休止的修改圖紙上。因此，在課程設(shè)計(jì)中使用BIM技術(shù)軟件，是運(yùn)用BIM的直接方式。

綜上所述，在多媒體課件和課程設(shè)計(jì)中應(yīng)用BIM技術(shù)是房屋建筑學(xué)課程教學(xué)的新模式、新突破。合理地使用BIM技術(shù)不僅可以使學(xué)生更好地理解所學(xué)的知識(shí)，還可以讓學(xué)生了解并運(yùn)用BIM技術(shù)，進(jìn)而培養(yǎng)了BIM技術(shù)人才，推動(dòng)BIM技術(shù)在中國的發(fā)展。

四、結(jié)語

BIM技術(shù)作為建筑信息化技術(shù)，正在推動(dòng)建筑行業(yè)的改革，BIM技術(shù)在中國已逐漸被推廣應(yīng)用。目前，中國有多個(gè)重大工程項(xiàng)目使用了BIM技術(shù)。為保障BIM技術(shù)更快更好的發(fā)展，BIM技術(shù)人才的培養(yǎng)勢(shì)在必行。作為人才培養(yǎng)主要陣地的高等院校，有義務(wù)將先進(jìn)技術(shù)融入課程體系，為培養(yǎng)人才推進(jìn)課程改革。通過這樣的教學(xué)改革，能夠?qū)IM技術(shù)融入到教學(xué)中，讓學(xué)生更好地學(xué)習(xí)理論知識(shí)，最終達(dá)到培養(yǎng)適應(yīng)社會(huì)發(fā)展需要的高質(zhì)量工程技術(shù)人才的目的。

參考文獻(xiàn)：

[1]郝麗.我國BIM技術(shù)應(yīng)用現(xiàn)狀分析與推廣措施研究[J].四川建筑科學(xué)研究，2014，40（3）：353-355.

[2]蘇斌，蘇藝，趙雪峰，王磊.BIM在地鐵站點(diǎn)工程中的應(yīng)用探索[J].土木建筑工程信息技術(shù)，2013，5（6）：95-100.

[3]齊寶庫，薛紅，張陽.建筑類高校BIM高端人才培養(yǎng)的瓶頸與對(duì)策[J].中國建設(shè)教育，2014，（1）：30-33.

[4]鐘煒，張馨文，姜騰騰.BIM仿真在工程項(xiàng)目管理課程教學(xué)改革中的應(yīng)用研究[J].土木建筑工程信息技術(shù)，2013，5（6）：7-11.

[5]譚潔，劉威，汪夢(mèng)林.基于BIM技術(shù)的建筑數(shù)字技術(shù)教學(xué)改革研究[J].湖北工程學(xué)院學(xué)報(bào)，2013，33（6）：103-105.

[6]劉紅勇，何維濤，黃秋爽.普通高等院校BIM實(shí)踐教學(xué)路徑探索[J].土木建筑工程信息技術(shù)，2013，5（5）：98-101.