基于BIM技術(shù)的建筑學(xué)實踐課程教學(xué)研究

聶 瑞

(陜西國防工業(yè)職業(yè)技術(shù)學(xué)院 陜西西安 710300)

在土木工程專業(yè)中，房屋建筑學(xué)課程作為重要的專業(yè)基礎(chǔ)課之一，占據(jù)著舉足輕重的地位，而在科學(xué)技術(shù)的強大推動下，極大地彰顯出BIM技術(shù)的應(yīng)用價值，已經(jīng)對房屋建筑學(xué)課程教學(xué)產(chǎn)生了極大的影響，深受房屋建筑學(xué)專業(yè)師生的高度重視和關(guān)注。在房屋建筑學(xué)課程教學(xué)過程中，加強BIM技術(shù)的應(yīng)用，可以將學(xué)生的專業(yè)知識進行鞏固化，不斷提高學(xué)生的實踐操作技能，實現(xiàn)理論和實踐的高度統(tǒng)一和一致，最大程度地滿足學(xué)以致用的教學(xué)需求，實現(xiàn)高校房屋建筑學(xué)專業(yè)的人才培養(yǎng)目標(biāo)，為社會和企業(yè)輸送一大批源源不斷的高質(zhì)量人才，賦予房屋建筑工程企業(yè)強大的生命力。

一、BIM技術(shù)在房屋建筑學(xué)課程教學(xué)中的應(yīng)用優(yōu)勢

對于BIM技術(shù)來說，屬于重要的技術(shù)方法，在教學(xué)、展示以及模擬等方面發(fā)揮著顯著優(yōu)勢，主要借助三維數(shù)字技術(shù)的應(yīng)用，在整理和優(yōu)化房屋建筑學(xué)相關(guān)內(nèi)容以后，加強綜合教學(xué)數(shù)據(jù)模型的構(gòu)建，確保學(xué)生對建筑的設(shè)計原理和構(gòu)造方法等進行充分了解，為學(xué)生學(xué)習(xí)效率的提升創(chuàng)造有利條件，實現(xiàn)教學(xué)資源的高效利用和配置，并將學(xué)生的專業(yè)學(xué)習(xí)興趣提升上來。

(一)有利于促進教學(xué)多方面發(fā)展

在房屋建筑學(xué)教學(xué)過程中，加強BIM技術(shù)的應(yīng)用，其優(yōu)勢比較顯著，而且對于多方面綜合發(fā)展也具有極大的促進作用。比如在學(xué)生課后學(xué)習(xí)方面和學(xué)生技能競賽能力提升方面等。借助開展課程教學(xué)，可以不斷提高學(xué)生的綜合能力，而且更好地助益于其他教學(xué)工作的開展。

(二)有利于與學(xué)生的學(xué)習(xí)需求相符合

現(xiàn)階段，加強BIM技術(shù)的應(yīng)用，是滿足學(xué)生學(xué)習(xí)需求的重要舉措。對于BIM技術(shù)來說，其特點主要包括：首先，三維化功能，可以將建筑自身展示出來，并虛擬化展示出建筑的設(shè)計原理和構(gòu)造方法等，確保學(xué)生可以進行宏觀式的學(xué)習(xí)，彌補知識的薄弱點和空白點。同時，借助三維化教學(xué)的開展，對于學(xué)生后續(xù)學(xué)習(xí)也具有極大的指導(dǎo)性作用。其次，一體化功能。BIM教學(xué)資源，可以將建筑、結(jié)構(gòu)以及設(shè)備專業(yè)的信息整合在一起[1]。并將施工模擬和施工工藝等信息集成起來，突破傳統(tǒng)二維圖紙教學(xué)模式中存在的缺陷，借助多維度方式，促進綜合型教學(xué)的順利進行，確保教學(xué)效率的穩(wěn)步提升。最后，案例擴充功能。BIM教學(xué)資源，其擴充性特點比較顯著，教師和學(xué)生均可以結(jié)合自身需求，以此來進行案例擴充，不斷提高教學(xué)內(nèi)容表的充實性和豐富性，避免傳統(tǒng)教學(xué)中內(nèi)容重復(fù)講解現(xiàn)象的出現(xiàn)。

二、BIM技術(shù)在房屋建筑學(xué)課程教學(xué)應(yīng)用中存在的問題

(一)學(xué)生的主觀能動性嚴(yán)重缺失

在房屋建筑學(xué)課程設(shè)計過程中，雖然將以往制圖類課程內(nèi)容結(jié)合在一起，但是與后續(xù)課程尚未緊密聯(lián)系在一起。在設(shè)計過程中，通過加強手工繪圖的應(yīng)用，不僅會大大增加工作量，而且還會浪費較多的時間和精力，學(xué)生很難全身心地投入到思考和鉆研設(shè)計內(nèi)容中去。特別如果選題的差異性不顯著，設(shè)計的深度和新意很難體現(xiàn)出來，存在著嚴(yán)重的“照搬照抄”現(xiàn)象[2]。

(二)教學(xué)內(nèi)容的實效性較低

現(xiàn)階段，房屋建筑學(xué)教材種類比較多，但是內(nèi)容存在著極大的差異性，與行業(yè)發(fā)展出現(xiàn)了嚴(yán)重的失調(diào)。在教材中，一些仍然采用木制門窗構(gòu)造、磚拱過梁等，沒有積極創(chuàng)新技術(shù)規(guī)范和施工做法。同時，新知識的更新速度也比較滯緩，尚未廣泛應(yīng)用新型保溫材料、裝配式建筑的設(shè)計和構(gòu)造等，進而無法滿足建筑行業(yè)的發(fā)展需求。

(三)教學(xué)方式較不合理

在理論教學(xué)過程中，諸多教師會對PPT進行應(yīng)用，以此來將課件制作出來，將相關(guān)專業(yè)知識展示出來。在教學(xué)過程中，一些教師使用二維圖形式，有時還要搭配動畫，而學(xué)生要結(jié)合平面圖[3]，將三維模型展示出來。如果學(xué)生的空間想象力缺失，很難充分理解和應(yīng)用所學(xué)的知識內(nèi)容。所以在二維圖形授課方式，很難與人才培養(yǎng)需求相一致和協(xié)調(diào)，一些環(huán)節(jié)即使使用三維動畫，也可以充分表述出教學(xué)內(nèi)容。

(四)設(shè)計時間安排有待改進

在房屋建筑學(xué)教學(xué)過程中，在設(shè)計時間的安排方面，其內(nèi)容主要理論學(xué)習(xí)和實踐案例的設(shè)計繪圖作業(yè)。在考試的影響下，學(xué)生的學(xué)習(xí)壓力比較大，很難專心投入到課程設(shè)計過程中來，而且教師也很難實時監(jiān)督和指導(dǎo)學(xué)生的繪圖。此外，在設(shè)計教學(xué)過程中，學(xué)生大都將自己的業(yè)余時間利用起來，進行繪圖工作，教師很難在時間安排方面予以強有力的保障，其指導(dǎo)力度嚴(yán)重缺失，進而不利于學(xué)生設(shè)計質(zhì)量的提升。

三、BIM技術(shù)在房屋建筑學(xué)課程教學(xué)的具體建議

(一)樹立全新的教學(xué)思路

高校要對應(yīng)用型課程改革需求進行深入分析，對學(xué)生進行合理分組，在授課之前，教師要讓學(xué)生對學(xué)習(xí)任務(wù)進行明確化，然后在上課過程中，有重點地講解教學(xué)知識點，并引導(dǎo)小組探討和分析相關(guān)知識點，由學(xué)生的搶答，給出課堂表現(xiàn)分，進而將學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣激發(fā)出來[4]。借助分組搶答的方式，可以將各個小組的競爭意識充分激發(fā)出來，不斷提高課上學(xué)習(xí)的積極性和主動性，并使小組成員之間保持通力合作和交流，為學(xué)生協(xié)作能力的提升創(chuàng)造有利條件，同時還有助于教師對知識的掌握情況進行充分了解，為教師后續(xù)正常授課奠定堅實的基礎(chǔ)，從而對教學(xué)進度和內(nèi)容進行有針對性地調(diào)整和改進。

(二)優(yōu)化教學(xué)內(nèi)容和課程設(shè)計

首先，在教學(xué)內(nèi)容方面。對于房屋建筑學(xué)課程來說，重要的特點就是內(nèi)容多、知識范圍廣等，要想將實踐性的課程特色充分彰顯出來，在學(xué)習(xí)房屋的六大組成部分時，要引導(dǎo)學(xué)生結(jié)合六大構(gòu)造專題，以此來進行設(shè)計和調(diào)研，然后結(jié)合課程單元，按照由淺入深的順序，進行合理化設(shè)計[5]。在教學(xué)過程中，教師要對學(xué)科前沿發(fā)展動態(tài)進行密切關(guān)注，梳理和歸納好最新建筑技術(shù)和建筑構(gòu)造等內(nèi)容，將其納入到教學(xué)過程之中。同時，還要加強新舊規(guī)范，加強BIM三維模型的構(gòu)建，深度分析建構(gòu)的模型，使學(xué)生對其差異性進行深入分析。

其次，在課程設(shè)計方面。一些學(xué)生的空間想象力比較薄弱化，很難對建筑的總體造型和內(nèi)部構(gòu)造等進行充分了解，在繪圖中，大量小問題經(jīng)常出現(xiàn)。在實際教學(xué)過程中，要加強BIM技術(shù)的應(yīng)用，將可視化、協(xié)調(diào)性以及模擬性等優(yōu)勢充分發(fā)揮出來，借助三維建模，學(xué)生可以為建筑各個部分的構(gòu)成進行了解，進一步明確平面布局和功能分區(qū)情況，而且還可以將制圖中存在的問題找出來，實時進行修改。在操作過程中，要發(fā)揮出關(guān)聯(lián)性的優(yōu)勢，對平面和剖面等進行聯(lián)動修改，為繪圖效率的提升創(chuàng)造有利條件。而在模擬性方面，有愛將建筑細(xì)部構(gòu)造的材質(zhì)和做法模擬出來，比如帶保溫層的墻體等[6]。在修改以后，其可出圖性，可以直接輸出最終成果，進而確保課程設(shè)計良好的實施效果。BIM技術(shù)在課程體系中的流程圖如圖1所示：

圖1建筑設(shè)計任務(wù)分解流程圖

(三)創(chuàng)新變革教學(xué)方法

教師在授課過程中，要加強BIM技術(shù)的應(yīng)用，將三維圖像繪制出來，集中整合好二維圖形表達和三維動態(tài)展示等，簡化抽象化的知識內(nèi)容，直觀形象地為學(xué)生展示出來，學(xué)生不僅可以對只是點進行了解，而且還可以形成感性認(rèn)識，加深理解和記憶?，F(xiàn)階段，一些院校的房屋建筑學(xué)課程教學(xué)，主要圍繞理論講授而展開，在學(xué)期末中，安排一周課程設(shè)計，進而為實踐環(huán)節(jié)練習(xí)的完成創(chuàng)造條件。但是如果學(xué)生前期理論知識的學(xué)習(xí)比較薄弱化，將會對后期實踐產(chǎn)生極大的影響?；诖耍處熢诟鱾€模塊理論知識學(xué)習(xí)以后[7]，要借助BIM軟件，加強相應(yīng)的單個構(gòu)件的構(gòu)建，在新知識學(xué)習(xí)不斷深入的強化的情況下，將新的構(gòu)件增設(shè)出來，不斷提高學(xué)生理論知識的認(rèn)知水平，并將BIM軟件的協(xié)調(diào)性體現(xiàn)出來，還可以不斷深化BIM三維模型自動檢測建構(gòu)對象之間的互相溝通性。

(四)合理安排教學(xué)時間

在房屋建筑學(xué)課程學(xué)習(xí)過程中，要引導(dǎo)學(xué)生結(jié)合畢業(yè)設(shè)計要求，以此來進行選題，然后在課程設(shè)計中，將畢業(yè)設(shè)計的建筑設(shè)計部分落實到位。在課程設(shè)計過程中，要加強BIM建模軟件Revit，將建筑方案繪制出來，教師要進行悉心指導(dǎo)，然后將三維建筑模型繪制出來，最后對制圖規(guī)范的要求進行深入分析，打造出標(biāo)準(zhǔn)程度較高的施工圖，進而完成上交作業(yè)這一環(huán)節(jié)。

在講解完平面設(shè)計內(nèi)容時，要開始對課程設(shè)計相關(guān)內(nèi)容進行講解，具體在第六周開始進行。在設(shè)計過程中，機房集中指導(dǎo)和學(xué)生業(yè)余時間繪圖等都是重要的教學(xué)方式，所以要將兩者結(jié)合在一起，其中教師一周要指導(dǎo)2～3節(jié)課，然后剩下的時間交給學(xué)生，引導(dǎo)學(xué)生進行自主學(xué)習(xí)和操作，其進度安排表如圖2所示：

時間指導(dǎo)內(nèi)容第六周啟迪設(shè)計思路、復(fù)習(xí)Revit功能第七周觀看單層模型,初步方案指導(dǎo)第八周將初步方案確定下來第九周對建筑完整模型進行檢查,并提出修改意見第十周對建筑平面圖進行檢查第十一周對建筑剖面圖進行檢查第十二周對建筑大樣圖進行審查,然后將所有設(shè)計內(nèi)容整合在一起

圖2課程設(shè)計指導(dǎo)安排

在布置好設(shè)計任務(wù)的情況下，將第八周設(shè)置為機房的“設(shè)計教室”，教師要定期對學(xué)生的階段成果進行檢查[8]，深入機房，有針對性地指導(dǎo)學(xué)生所存在的疑問，在設(shè)計過程中，如果發(fā)現(xiàn)問題，要及時進行歸納和總結(jié)。由于設(shè)計時間控制在第六周到第十二周，學(xué)生的備考壓力得到了有效控制，而且教師也具有充足的時間對學(xué)生給予指導(dǎo)。

四、BIM技術(shù)在房屋建筑學(xué)課程教學(xué)中的應(yīng)用案例

對于BIM技術(shù)來說，其可視化和模擬性等特點比較顯著，將BIM技術(shù)進行應(yīng)用，對于房屋建筑學(xué)課程教學(xué)的開展具有極大的促進作用。比如對于屋頂?shù)奶鞙虾团畠簤ξ恢脕碚f，由于處于屋面上方，所以很難直接被看到，要想使學(xué)生對這一知識點進行充分掌握和了解，教師可以加強BIM技術(shù)的應(yīng)用，在基本繪制完成以后，學(xué)生可以基于不同視角，對不同的關(guān)注點進行觀察，而且還可以將不同部位構(gòu)造展示出來。再如：對于箱型基礎(chǔ)來說，由于其位置處于地面以下，同樣很難被看到，如果不積極深入到施工現(xiàn)場之中，很難對其細(xì)部構(gòu)造做法進行充分了解，所以要借助BIM平臺中的Revit軟件，將箱型基礎(chǔ)整體構(gòu)造圖繪制出來，具體如圖3所示，在圖3繪制以后，可以基于不同視角，以此來對不同的關(guān)注點進行觀察，也可以將不同構(gòu)造部位展示出來，踐行全面展示局部的完成。

圖3箱型基礎(chǔ)整體構(gòu)造展示

BIM平臺軟件，所具有的展示功能比較多，可以將模型的動態(tài)可視化充分展示出來，結(jié)合不同效果要求，對不同的表達方式進行選擇，比如線框和著色等，在三維立體模型中，展示出構(gòu)件[9]，充分表達出工程項目的設(shè)計思想，防止出現(xiàn)不合理現(xiàn)象?，F(xiàn)階段，施工圖紙是平面的，只有在完工以后，才能發(fā)現(xiàn)不合格的設(shè)計缺陷。此外，借助BIM三維動態(tài)可視化功能，在房屋建筑學(xué)課程教學(xué)中具有較高的適用性，不斷提高教學(xué)內(nèi)容的生動性和形象性，并使學(xué)生對知識點進行充分掌握和了解。

五、結(jié)束語

總之，在房屋建筑學(xué)課程教學(xué)過程中，加強BIM技術(shù)的應(yīng)用勢在必行，可以不斷提高房屋建筑學(xué)課程教學(xué)水平，并不斷提高學(xué)生的學(xué)習(xí)效率，對房屋建筑的相關(guān)知識點進行充分了解，比如構(gòu)造方法、建造原理等，進而統(tǒng)一BIM技術(shù)和房屋建筑學(xué)課程教學(xué)體系。