結(jié)合BIM技術(shù)的房屋建筑學(xué)課程設(shè)計(jì)教改研究

孫明

摘 要 課程設(shè)計(jì)是房屋建筑學(xué)課程不可缺少的實(shí)踐性教學(xué)環(huán)節(jié)，需要綜合運(yùn)用工程制圖、計(jì)算機(jī)輔助設(shè)計(jì)、房屋建筑學(xué)的理論知識(shí)，是土建類(lèi)非建筑學(xué)專業(yè)建筑知識(shí)的總結(jié)與實(shí)踐。針對(duì)房屋建筑學(xué)課程設(shè)計(jì)中學(xué)生缺乏主觀能動(dòng)性，教師指導(dǎo)工作量大，設(shè)計(jì)安排不合理的問(wèn)題，結(jié)合BIM技術(shù)對(duì)房屋建筑學(xué)課程設(shè)計(jì)進(jìn)行教學(xué)改革，調(diào)整設(shè)計(jì)安排，使課程設(shè)計(jì)緊密聯(lián)系課程體系，符合建筑業(yè)的發(fā)展趨勢(shì)，值得在未來(lái)的教學(xué)改革中深入探索。

關(guān)鍵詞 BIM 房屋建筑學(xué) 課程設(shè)計(jì)

房屋建筑學(xué)是土木工程專業(yè)的一門(mén)專業(yè)基礎(chǔ)必修課，主要包括民用建筑和工業(yè)建筑的建筑設(shè)計(jì)以及建筑構(gòu)造，課堂講授以民用建筑的建筑設(shè)計(jì)和建筑構(gòu)造為主。[1]房屋建筑學(xué)課程設(shè)計(jì)是土木工程、工程管理等土建類(lèi)非建筑學(xué)專業(yè)的學(xué)生進(jìn)行的第一次獨(dú)立建筑設(shè)計(jì)，以培養(yǎng)學(xué)生的想象力和對(duì)建筑的實(shí)踐認(rèn)知能力為目標(biāo)，使學(xué)生獨(dú)立運(yùn)用理論知識(shí)及使用技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)、設(shè)計(jì)規(guī)范等專業(yè)技能得到進(jìn)一步的加強(qiáng)。[2]如何通過(guò)房屋建筑學(xué)課程設(shè)計(jì)提高學(xué)生建筑素養(yǎng)，鞏固房屋建筑學(xué)課程與制圖課程所學(xué)知識(shí)，為后續(xù)專業(yè)課學(xué)校打好基礎(chǔ)，成為土木工程專業(yè)教學(xué)體系中不可忽視的問(wèn)題。

1 房屋建筑學(xué)課程設(shè)計(jì)教學(xué)現(xiàn)狀

課程設(shè)計(jì)作為房屋建筑學(xué)實(shí)踐性教學(xué)環(huán)節(jié)，既是學(xué)生對(duì)房屋建筑學(xué)課程理論的全面體現(xiàn)，同時(shí)是學(xué)生進(jìn)一步理解建筑設(shè)計(jì)理論、了解建筑設(shè)計(jì)步驟、學(xué)習(xí)建筑設(shè)計(jì)規(guī)范的重要環(huán)節(jié)。[3]房屋建筑學(xué)課程設(shè)計(jì)基本都開(kāi)設(shè)在大二上學(xué)期或下學(xué)期，任務(wù)為繪制一棟房屋的完整建筑施工圖，是工程制圖、計(jì)算機(jī)輔助設(shè)計(jì)、房屋建筑學(xué)課程理論知識(shí)的綜合運(yùn)用。經(jīng)過(guò)長(zhǎng)期的教學(xué)實(shí)踐，發(fā)現(xiàn)各高校課程設(shè)計(jì)中普遍存在以下問(wèn)題：

（1）學(xué)生缺乏主觀能動(dòng)性。房屋建筑學(xué)課程設(shè)計(jì)雖然綜合了之前的制圖類(lèi)課程內(nèi)容，但與后續(xù)課程關(guān)聯(lián)小。設(shè)計(jì)采用手工繪圖或者先用CAD繪圖再手工描圖的模式，工作量大，耗時(shí)長(zhǎng)，很多學(xué)生不愿意花時(shí)間去思考、鉆研設(shè)計(jì)內(nèi)容。尤其在選題一致的情況下，設(shè)計(jì)缺乏深度和新意，雷同率高，還有學(xué)生直接從網(wǎng)上下載圖紙?jiān)噲D蒙混過(guò)關(guān)。

（2）教師指導(dǎo)工作量大。隨著房地產(chǎn)行業(yè)的飛速發(fā)展，土建類(lèi)專業(yè)招生火爆，一個(gè)標(biāo)準(zhǔn)班的學(xué)生有40人，一名教師至少要指導(dǎo)兩個(gè)班的學(xué)生。整個(gè)設(shè)計(jì)過(guò)程中教師至少要對(duì)每個(gè)學(xué)生的建筑平面方案、建筑立面、建筑剖面進(jìn)行三次指導(dǎo)，這么多的指導(dǎo)工作讓教師分身乏術(shù)，力不從心。

（3）設(shè)計(jì)時(shí)間安排不合理。課程設(shè)計(jì)的時(shí)間有兩種安排，一種是在房屋建筑學(xué)理論課程結(jié)束后，在期末專門(mén)安排一周時(shí)間讓學(xué)生在指定教室進(jìn)行設(shè)計(jì)繪圖。此時(shí)期末考試臨近，學(xué)生應(yīng)考?jí)毫Υ?，難以集中精力進(jìn)行課程設(shè)計(jì)，教師也無(wú)法一周全天守在教室監(jiān)督學(xué)生。另一種是設(shè)計(jì)與房屋建筑學(xué)同步，學(xué)生在課余時(shí)間自己尋找教室或者在宿舍里進(jìn)行繪圖，教師在授課間隙對(duì)設(shè)計(jì)進(jìn)行指導(dǎo)。這種安排模式的缺點(diǎn)是教師指導(dǎo)時(shí)間無(wú)法保證，很多學(xué)生等到最后要上交圖紙前再趕工，設(shè)計(jì)質(zhì)量低下。

隨著計(jì)算機(jī)技術(shù)的發(fā)展，BIM（Building Information Modeling，建筑信息模型）的興起，為房屋建筑學(xué)課程設(shè)計(jì)改革帶來(lái)了新的方向。

2 結(jié)合BIM的課程設(shè)計(jì)改革探索

2.1 BIM概況

BIM是通過(guò)三維數(shù)字技術(shù)，建立集成建筑工程項(xiàng)目各種相關(guān)信息的工程數(shù)據(jù)模型，對(duì)工程項(xiàng)目全過(guò)程數(shù)據(jù)進(jìn)行詳盡表達(dá)。[4]BIM技術(shù)將傳統(tǒng)繪制二維施工圖的過(guò)程，變?yōu)榻⑷S立體模型的同時(shí)生成二維圖紙，軟件使用者在交互界面的每一個(gè)操作都能直接在二維圖紙和三維模型上同步體現(xiàn)，設(shè)計(jì)完成的建筑模型再結(jié)合時(shí)間的概念，構(gòu)成4D模型對(duì)工程進(jìn)行綜合管理。[5]我國(guó)高等院校都在積極探索將BIM技術(shù)融入課程的教學(xué)改革，現(xiàn)在教學(xué)中最常用的方法就是在將課程中書(shū)面文字轉(zhuǎn)換為生動(dòng)立體的可交互式施工現(xiàn)場(chǎng)模擬場(chǎng)景，[6]在實(shí)踐教學(xué)中讓學(xué)生通過(guò)可視化的三維立體建筑信息模型對(duì)建筑設(shè)計(jì)過(guò)程及施工現(xiàn)場(chǎng)環(huán)境產(chǎn)生直接深刻的感性認(rèn)識(shí)。[7]

2.2 結(jié)合BIM技術(shù)在課程設(shè)計(jì)教學(xué)

將BIM技術(shù)融入教學(xué)體系后，房屋建筑學(xué)課程設(shè)計(jì)因?yàn)榫o跟制圖類(lèi)理論課程，開(kāi)設(shè)時(shí)間早，作為學(xué)生第一次運(yùn)用BIM技術(shù)進(jìn)行完整建筑設(shè)計(jì)的實(shí)訓(xùn)課程，在課程體系中起著承前啟后的重要樞紐作用，其在課程體系中位置如圖1所示。

在開(kāi)始房屋建筑學(xué)課程的學(xué)習(xí)時(shí)，先安排學(xué)生按照畢業(yè)設(shè)計(jì)要求選題，然后在課程設(shè)計(jì)中完成畢業(yè)設(shè)計(jì)的建筑設(shè)計(jì)部分。課程設(shè)計(jì)先使用BIM建模軟件Revit繪制建筑方案，經(jīng)教師指導(dǎo)后繪制三維建筑模型，然后根據(jù)三維模型生成的二維圖形，結(jié)合制圖規(guī)范的要求修改為標(biāo)準(zhǔn)的施工圖，打印出來(lái)作為作業(yè)上交。

課程設(shè)計(jì)在房屋建筑學(xué)理論課程中平面設(shè)計(jì)內(nèi)容講解完畢后的第6周開(kāi)始，設(shè)計(jì)過(guò)程采取機(jī)房集中指導(dǎo)與學(xué)生業(yè)余時(shí)間繪圖相結(jié)合的方式，其中教師需要每周在機(jī)房指導(dǎo)2節(jié)課，其余時(shí)間開(kāi)放機(jī)房讓學(xué)生自行學(xué)習(xí)，進(jìn)度安排如表1所示。

布置設(shè)計(jì)任務(wù)后，將機(jī)房在課余時(shí)間開(kāi)放8周，變?yōu)樵O(shè)計(jì)教室。教師每周在固定的時(shí)間去機(jī)房檢查學(xué)生階段成果，對(duì)學(xué)生個(gè)人疑問(wèn)進(jìn)行單獨(dú)指導(dǎo)，對(duì)在設(shè)計(jì)中普遍存在問(wèn)題進(jìn)行歸納總結(jié)，落實(shí)。設(shè)計(jì)時(shí)間在第6周-13周，各門(mén)課程都還沒(méi)有結(jié)束，學(xué)生沒(méi)有備考?jí)毫?。教師指?dǎo)時(shí)間充裕。

在房屋建筑學(xué)課程設(shè)計(jì)中建立的BIM模型，在結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)課程上作為進(jìn)行手算和計(jì)算機(jī)分析的依據(jù)，之后再根據(jù)結(jié)構(gòu)計(jì)算結(jié)果補(bǔ)充BIM模型的配筋，調(diào)整建筑設(shè)計(jì)不合理的地方。BIM模型還可以被土木工程施工中使用的管理軟件Navisworks及工程經(jīng)濟(jì)學(xué)課程上使用魯班、廣聯(lián)達(dá)等造價(jià)軟件直接讀取，用于檢查模型構(gòu)件是否存在碰撞沖突的情況，模擬施工進(jìn)度，自動(dòng)生成工程量，進(jìn)而以此為基礎(chǔ)編寫(xiě)施工組織設(shè)計(jì)和造價(jià)文件。

3 結(jié)語(yǔ)

在房屋建筑學(xué)課程設(shè)計(jì)中引入BIM軟件Revit，使課程設(shè)計(jì)與BIM系列軟件在課程體系的應(yīng)用教學(xué)緊密聯(lián)系到一起。作為設(shè)計(jì)成果的建筑模型可以用于后續(xù)專業(yè)課程和畢業(yè)設(shè)計(jì)，讓他們更加重視課程設(shè)計(jì)。新穎的設(shè)計(jì)手段可以激發(fā)學(xué)生的學(xué)習(xí)熱情，符合建筑業(yè)的發(fā)展趨勢(shì)，值得在未來(lái)的教學(xué)改革中深入探索。

參考文獻(xiàn)

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