運用BIM技術(shù)的建筑識圖與構(gòu)造課程教學(xué)改革探究

曹 小 平

(江蘇省交通技師學(xué)院，江蘇 鎮(zhèn)江 212028)

運用BIM技術(shù)的建筑識圖與構(gòu)造課程教學(xué)改革探究

曹 小 平

(江蘇省交通技師學(xué)院，江蘇 鎮(zhèn)江 212028)

對高職高?！督ㄖR圖與構(gòu)造》課程傳統(tǒng)教學(xué)中存在的問題進行了分析，提出了將BIM技術(shù)運用于該課程教學(xué)，可以幫助學(xué)生掌握施工圖的識讀，并培養(yǎng)學(xué)生BIM軟件的操作與應(yīng)用能力，提高教學(xué)質(zhì)量，并提出了有針對性的改革思路。

BIM，教學(xué)改革，建筑識圖

建筑信息模型(Building Information Modeling，簡稱BIM)是以建筑工程項目的一系列相關(guān)參數(shù)信息作為基礎(chǔ)，建立多維信息模型，并通過數(shù)字化信息技術(shù)手段仿真模擬真實狀態(tài)下建筑物構(gòu)件所具有的信息，被工程界譽為是繼CAD之后的又一項革命性技術(shù)。BIM技術(shù)的應(yīng)用前景非常廣泛，在城市大數(shù)據(jù)管理、智慧城市建設(shè)、建筑產(chǎn)業(yè)信息化建設(shè)、建筑業(yè)“互聯(lián)網(wǎng)+”和建筑全產(chǎn)業(yè)鏈向“精益、智慧、綠色”的方向轉(zhuǎn)型升級等方面發(fā)揮了不可替代的作用，其應(yīng)用領(lǐng)域從建筑工程拓展到鐵路、公路、地鐵、橋梁、水電等工程，它具有三維可視化、模擬性等顯著特點。

《建筑識圖與構(gòu)造》是高職高專院校建筑類專業(yè)必不可少的一門重要課程，目的在于使學(xué)生通過本門課程的學(xué)習(xí)，掌握基本的制圖知識、投影知識、房屋的構(gòu)造組成及各組成部分的構(gòu)造原理、構(gòu)造方法及房屋建筑工程各專業(yè)工種施工圖的常用圖例符號及識讀方法等內(nèi)容[1]。不僅為后續(xù)《建筑工程計量與計價》《建筑施工技術(shù)》等相關(guān)專業(yè)課程學(xué)習(xí)提供了必要的基礎(chǔ)知識和技能支撐，而且是建筑類學(xué)生必須掌握的一項基本技能。由于高職高專的生源基礎(chǔ)知識相對比較薄弱，學(xué)習(xí)積極性不高，理論接受能力較弱，空間想象能力較差，尤其是在施工圖由二維到三維的認識比較困難。如果采用傳統(tǒng)的文字、圖片及PPT等方式教學(xué)，則無法滿足教學(xué)的要求，教學(xué)質(zhì)量較差。而在傳統(tǒng)教學(xué)模式中加入BIM計算機輔助手段可以很好地培養(yǎng)學(xué)生的感性認識，有助于學(xué)生掌握民用和工業(yè)建筑構(gòu)造的組成和基本構(gòu)造原理、常見的構(gòu)造做法及施工圖的識讀能力，進而掌握本門課程的相關(guān)內(nèi)容。

1 《建筑識圖與構(gòu)造》課程教學(xué)現(xiàn)狀及存在的問題

目前，大多數(shù)院校主要是通過老師講解典型的工程案例、借助房屋結(jié)構(gòu)模型和工地現(xiàn)場教學(xué)等方式，來完成本門課程教學(xué)。此類傳統(tǒng)的授課方式存在諸多不足，主要表現(xiàn)在以下方面。

1)教學(xué)內(nèi)容方面。如組合體投影部分的截交線、相貫線等過于復(fù)雜抽象，學(xué)生很難想象一個幾何形體經(jīng)過截交或相貫后的投影圖形[2]；剖面圖、斷面圖部分，學(xué)生的空間想象能力差，很難畫出剖斷后的圖形；根據(jù)三視圖畫軸測圖部分，學(xué)生很難將二維圖紙和三維實體結(jié)合起來，不知從何處畫起，學(xué)生學(xué)習(xí)過程晦澀枯燥，學(xué)生缺乏興趣和信心。2)教學(xué)手段方面。由于《建筑識圖與構(gòu)造》課程內(nèi)容抽象復(fù)雜，相當(dāng)一部分學(xué)生缺乏空間想象能力等原因，大部分院校都會安排學(xué)生到施工工地現(xiàn)場，對照實物，通過觀察、分析講授相關(guān)內(nèi)容?，F(xiàn)場教學(xué)不可置疑具有直觀性、參與性等特點，對于該門課程的教學(xué)有一定的幫助，但也存在很多弊端，諸如現(xiàn)場施工進度及內(nèi)容與學(xué)校關(guān)于教學(xué)的進程及內(nèi)容要求不統(tǒng)一，短時間內(nèi)大量學(xué)生進入施工工地對施工進度造成一定的影響，也給施工現(xiàn)場管理帶來極大的安全隱患，很多單位都不愿意接收學(xué)生到工地現(xiàn)場教學(xué)；同時，施工現(xiàn)場的較差的教學(xué)環(huán)境，學(xué)生管理難度較大，這些都不利于學(xué)生深入學(xué)習(xí)。為了解決工地現(xiàn)場教學(xué)的難題，近幾年也有一些院校建造實體比例建筑模型，不過由于該模型建設(shè)投資較大，一般投資均需在200多萬～500多萬，而且建成后所展示的知識點也是數(shù)量有限，并不能滿足實際教學(xué)需求。3)教學(xué)效果方面。作為教學(xué)輔助手段之一的PPT多媒體教學(xué)，在課堂教學(xué)中的運用非常普遍，對提高教學(xué)質(zhì)量和效率起了很大作用，但與此同時，它對課堂教學(xué)也存在許多問題。一是課堂的主導(dǎo)權(quán)被預(yù)先設(shè)計的PPT所束縛，缺乏自然和富有成效的生成性的課堂。二是PPT課件的放映要講究技巧，有些老師PPT掌握的不夠熟練，上課時把主要精力集中在如何熟練地使用PPT，忽視肢體語言，缺乏師生的互動交流。三是由于PPT課件的制作需要花費大量的時間和精力，很多老師都是未經(jīng)加工直接“拿來主義”，而這些PPT多數(shù)都是粗制濫造，這些都影響了課堂效果，授課效果大打折扣。4)課程學(xué)時方面。近年來，隨著職業(yè)教育課程改革的不斷深入，一體化課程的比例不斷地加大，理論課時數(shù)不斷地減少。因此，理論性較強的《建筑識圖與構(gòu)造》課程，學(xué)時數(shù)正面臨著不斷被壓縮的局面，而新技術(shù)、新知識的不斷涌現(xiàn)，必然導(dǎo)致課時少、內(nèi)容多與綜合應(yīng)用能力要求不斷提高之間的矛盾日益突出。5)學(xué)生及企業(yè)反映方面。近幾年，我院對建筑類畢業(yè)生和用人單位進行了跟蹤調(diào)查，調(diào)查結(jié)果發(fā)現(xiàn)相當(dāng)一部分學(xué)生識讀房屋建筑施工圖的能力較差，更無法將二維圖紙展示的平面、剖面、立面的施工圖與建筑實體進行對應(yīng)。學(xué)生普遍反映更希望看到直觀的、形象的、容易理解和掌握的三維建筑信息模型，而且基于CAD平臺的傳統(tǒng)二維圖紙，所反映的建筑信息數(shù)量有限，也很抽象，學(xué)生需要將平面、立面、剖面等三視圖結(jié)合起來才能理解所反映的信息，這無疑增加了學(xué)生識讀的難度。

總之，運用傳統(tǒng)的教學(xué)方法學(xué)生缺乏興趣，學(xué)習(xí)積極性不高，學(xué)生掌握的不夠好，課堂教學(xué)效果差。

2 BIM技術(shù)在《建筑識圖與構(gòu)造》課程中的應(yīng)用

BIM建筑信息模型采用一種三維的立體實物圖形來展示建筑物及其構(gòu)配件[3]，而且能夠進行任意角度旋轉(zhuǎn)和不同方位的展示，這不僅有利于創(chuàng)設(shè)教學(xué)情境，激發(fā)學(xué)生探究新知識的興趣，彌補學(xué)生的空間想象力不足的缺陷，而且能夠使學(xué)生更易于理解課程內(nèi)容，使教學(xué)內(nèi)容形象、直觀、易于掌握。具體表現(xiàn)在以下方面。

2.1激發(fā)學(xué)生興趣

在幾何作圖部分，對于難度較大的相貫線、截交線部分，借助BIM三維信息建?？梢暬?、模擬化等特點，可以幫助學(xué)生快速建立起空間關(guān)系，形成復(fù)雜形體的相貫線和截交線[2]。在專業(yè)識圖部分，通過BIM技術(shù)對整棟建筑進行虛擬建模，全方位的展示了一個“真實的建筑”，并借助BIM技術(shù)同步生成的平、剖、立面，實現(xiàn)圖和物的一一對應(yīng)，使原本單調(diào)的二維圖紙變得具體生動起來，使識圖過程由枯燥的想象變成了有趣的體驗，激發(fā)學(xué)生學(xué)習(xí)興趣，對建筑物及其內(nèi)部結(jié)構(gòu)有了清晰而完整的認識。

2.2改善教學(xué)手段

利用BIM軟件的虛擬漫游功能，可以克服工地現(xiàn)場教學(xué)的弊端，使學(xué)生體驗到深入工地現(xiàn)場的身臨其境的現(xiàn)實感，幫助學(xué)生對建筑物的形體、組成、構(gòu)造節(jié)點、連接及做法等內(nèi)容的理解和掌握。譬如在屋頂學(xué)習(xí)時，借助于三維建筑模型，能迅速理解屋頂類型、排水方式、屋頂?shù)臉?gòu)造、泛水、檐口、雨水口、天溝、屋脊等內(nèi)容，明確各細部構(gòu)造的位置、種類、材料、做法、連接關(guān)系、常規(guī)尺寸等。

2.3提升識讀施工圖的能力

工程圖紙是工程師交流的“語言”，作為建筑類學(xué)生熟練掌握施工圖識讀是必備崗位能力之一。然而，目前結(jié)構(gòu)施工圖中都是采用平面形式的平法標(biāo)注來表達三維的基本構(gòu)件，對應(yīng)用圖紙的人員來說需要將平面信息轉(zhuǎn)化為三維構(gòu)件圖，首先要能夠構(gòu)思出三維建筑，這無疑增加了識讀的難度。尤其對高職高專院校的學(xué)生來說，他們更缺乏空間的想象能力，讀懂圖紙的難度就可想而知了。而采用BIM技術(shù)建立具有直觀性的三維信息模型，能夠直觀明了展現(xiàn)房屋的節(jié)點構(gòu)造，將晦澀難懂的二維平面圖轉(zhuǎn)化為實體可見的三維圖，極大提升學(xué)生識讀建筑施工圖的能力。

2.4節(jié)約課時，提高授課效率

在未引入BIM技術(shù)之前，許多高職高專院校都是采用與AutoCAD學(xué)習(xí)與應(yīng)用相結(jié)合的方式來講授這門課程[4]，利用AutoCAD建立三維模型來幫助學(xué)生理解，但使用AutoCAD建模耗時長、操作復(fù)雜、精確度也不高。利用專業(yè)BIM建模軟件，比AutoCAD軟件操作起來更加方便，運用其模塊化設(shè)計，可以快速建模，節(jié)約了建模的時間，極大提高授課效率。

3 改革建議

未來，互聯(lián)網(wǎng)+BIM技術(shù)必將對建筑業(yè)產(chǎn)生更加深遠的影響，BIM技術(shù)將成為建筑業(yè)的主流，為滿足新形勢下建筑行業(yè)對高素質(zhì)技能型人才的需求，《建筑識圖與構(gòu)造》課程內(nèi)容、教學(xué)方式等必須要做出改革。

3.1改進教育理念

在當(dāng)前建筑行業(yè)數(shù)字技術(shù)不斷迭代的進程中，隨著BIM技術(shù)的不斷推廣和深入實踐，職業(yè)教育必須跟上建筑信息化發(fā)展步伐，各職業(yè)院校相關(guān)專業(yè)教師均應(yīng)充分認識到BIM技術(shù)即將給行業(yè)帶來的技術(shù)革命，主動了解行業(yè)的最新發(fā)展趨勢，積極學(xué)習(xí)包括BIM技術(shù)在內(nèi)的行業(yè)前沿技術(shù)。

3.2改革課程內(nèi)容

以崗位能力為導(dǎo)向，著重突出學(xué)生建筑施工圖的識讀，結(jié)合工程實際講述常用的相貫、截交線等內(nèi)容，而不要求多、求全?？紤]未來會更多使用三維工程圖樣，應(yīng)適當(dāng)增加透視圖、軸測圖內(nèi)容，并將未來主流的設(shè)計BIM技術(shù)貫穿到日常的教學(xué)當(dāng)中。

3.3改革教學(xué)方式

教學(xué)實踐過程中應(yīng)將以線條為最小單位的2D形式的平面、剖面、立面圖識讀與繪制和BIM三維建模的實踐練習(xí)相結(jié)合，讓學(xué)生切身實踐，體驗BIM模型和傳統(tǒng)施工圖的表達方式各自優(yōu)點和局限性，合理選用圖示形式，更好地表達復(fù)雜的建筑形體。

3.4加大師資投入

各院校應(yīng)結(jié)合自身情況，通過多種形式、多種途徑，堅持“走出去、請進來”相結(jié)合，加強BIM師資隊伍建設(shè)，提高教師BIM操作應(yīng)用水平。一方面，應(yīng)充分認識到BIM的重要性，給予充分的政策和資金支持，加大教師BIM培訓(xùn)力度，提升教師BIM技術(shù)應(yīng)用能力；另一方面，采取校企合作方式，聘請具有豐富工程經(jīng)驗的BIM技術(shù)的專業(yè)人才到校兼職任教，緩解職業(yè)院校BIM教學(xué)師資力量薄弱的現(xiàn)狀。

3.5開設(shè)BIM課程

住建部《2016—2020年建筑業(yè)信息化發(fā)展綱要》及《關(guān)于推進BIM技術(shù)在建筑領(lǐng)域應(yīng)用的指導(dǎo)意見》中，明確指出BIM技術(shù)將會成為“十三五”期間我國建筑業(yè)信息化的主流技術(shù)[5]。因此開設(shè)BIM課程，一方面可以使學(xué)生掌握BIM技術(shù)，同時將BIM技術(shù)融入到《建筑識圖與構(gòu)造》課程教學(xué)中，不但有利于學(xué)生掌握識讀施工圖的能力，而且也有利于培養(yǎng)學(xué)生BIM軟件的應(yīng)用與操作能力。

4 結(jié)語

將BIM建筑信息模型運用于《建筑識圖與構(gòu)造》課程教學(xué)活動中，是一種有效的教學(xué)方法改革，可以激發(fā)學(xué)生的興趣，調(diào)動學(xué)習(xí)積極性，培養(yǎng)看圖、畫圖、識圖和空間想象力，發(fā)揮創(chuàng)造性潛能獲得最佳的知識結(jié)構(gòu)，能夠提高教學(xué)效率和教學(xué)質(zhì)量。

[1] 王晶瑩.BIM技術(shù)在《建筑識圖與構(gòu)造》課程中的應(yīng)用[J].職業(yè)技術(shù),2016(4):66-68.

[2] 張 龍,李十泉.BIM在土木工程制圖課程中的應(yīng)用[J].山西建筑,2015，41(29):254-255.

[3] 周 杰.BIM技術(shù)的施工實踐[J].科學(xué)時代,2013(29):93-94.

[4] 王建超,張丁元,周靜海.BIM技術(shù)在建筑類高校專業(yè)課程教學(xué)中的應(yīng)用探索——以沈陽建筑大學(xué)為例[J].高等建筑教育，2017(1):161-164.

[5] 徐桂明.BIM視野:高職土建專業(yè)課改困境的突圍之道[J].教育教學(xué)論壇,2014,6(33):11-16.

ResearchonteachingreformofthearchitecturalrecognitionchartandconstructioncoursewithBIMtechnology

CaoXiaoping

(JiangsuJiaotongCollege,Zhenjiang212028,China)

This paper analyzes the existing problems in the traditional teaching of theArchitecturalRecognitionChartandConstructionof higher vocational colleges, and puts forward the application of BIM technology to the teaching of the course, which can help students master the reading of construction drawings and train students’ BIM software operation and application ability, improve the quality of teaching, and put forward a targeted reform ideas.

BIM, teaching reform, architectural recognition chart

G642.0

A

1009-6825(2017)26-0240-02

2017-07-06

曹小平(1982- )，男，碩士，工程師