基于BIM技術(shù)居住建筑設(shè)計課程教學(xué)改革研究

謝清艷

摘 要：在建筑設(shè)計專業(yè)課程中，居住建筑設(shè)計作為一門核心課程，在塑造學(xué)生對建筑整體認(rèn)知以及基礎(chǔ)能力到綜合能力的遞進(jìn)層面，具有非常重要的作用。文章分析課程目前存在的問題，提出應(yīng)用BIM信息化技術(shù)來解決問題的思路。從教學(xué)方式和教學(xué)內(nèi)容方面探討課程改革的方向，并提出具體的方案。

關(guān)鍵詞：BIM;居住建筑設(shè)計;課程改革;資源庫

BIM是在計算機(jī)輔助設(shè)計（CAD）等技術(shù)的基礎(chǔ)上發(fā)展起來的多維模型信息集成技術(shù)，是對建筑工程物理特征和功能特性信息的數(shù)字化承載和可視化表達(dá)。實現(xiàn)建筑全生命期各參與方在同一多維建筑信息模型基礎(chǔ)上的數(shù)據(jù)共享，支持各專業(yè)協(xié)同工作、項目的虛擬建造?！?011—2015年建筑業(yè)信息化發(fā)展綱要》中明確了我國加快建筑信息模型（BIM）技術(shù)應(yīng)用等主要目標(biāo)。2013年8月，住房和城鄉(xiāng)建設(shè)部研究制定的《關(guān)于推進(jìn)建筑信息模型應(yīng)用的指導(dǎo)意見》中提到“到2020年末，建筑行業(yè)甲級勘察、設(shè)計單位以及特級、一級房屋建筑工程施工企業(yè)應(yīng)掌握并實現(xiàn)BIM與企業(yè)管理系統(tǒng)和其他信息技術(shù)的一體化集成應(yīng)用，綠色生態(tài)示范小區(qū)集成應(yīng)用BIM的項目比率應(yīng)達(dá)到90%”?？梢姰?dāng)前建筑市場已經(jīng)形成“政策倒逼、甲方倒逼、競爭倒逼”BIM技術(shù)應(yīng)用格局。隨之而來的則是廣大的人才需求，各大高校陸續(xù)開展相關(guān)人才培養(yǎng)工作。

一、居住建筑設(shè)計課程現(xiàn)狀

居住建筑設(shè)計是建筑設(shè)計一個非常重要的組成部分，從統(tǒng)計數(shù)據(jù)上來看，占我國建設(shè)總量的80%，從畢業(yè)生反饋的情況看，居住建筑是主要的工作內(nèi)容，所以高職院校建筑設(shè)計學(xué)生必須掌握居住建筑設(shè)計。該課程及實訓(xùn)設(shè)在基礎(chǔ)課程之后，是從基礎(chǔ)能力向核心能力的過渡階段，也是學(xué)生開始接觸的第一種類型的建筑設(shè)計，在學(xué)生全面理解建筑、養(yǎng)成良好的習(xí)慣及培養(yǎng)興趣方面是非常重要的。但是從近幾年的課程教學(xué)情況來看，存在一些問題，總結(jié)原因如下：

（一）傳統(tǒng)二維圖紙表現(xiàn)約束空間想象力

傳統(tǒng)的方案設(shè)計主要是學(xué)生先在腦海中思考方案的空間效果，然后通過平面、立面、剖面表達(dá)出來，但是在這個轉(zhuǎn)換過程中卻經(jīng)常出現(xiàn)問題。比如，總是習(xí)慣從一個平面開始進(jìn)行方案設(shè)計，然后再畫立面、剖面，但是不會逆向思維，不會從立面美觀的角度或者剖面的空間利用角度思考平面的修改;想要表達(dá)卻不會表達(dá)，能想象三維空間卻在二維表現(xiàn)時遇到困難，如坡屋頂;追求新穎的形式，設(shè)計一些不合理的空間，不理解空間的有效性。如把臥室墻體交接處設(shè)計成銳角，實際上合理地安排功能空間才能營造舒適的居住環(huán)境，滿足家庭生活需求。

（二）教學(xué)內(nèi)容及課時分配不合理

教學(xué)中發(fā)現(xiàn)，要在45課時內(nèi)完成多種內(nèi)容是有難度的，學(xué)生理解起來也很吃力。設(shè)計類課程不同于其他理論課程，操作性較強(qiáng)，需要將很多時間用于學(xué)生討論、設(shè)計及老師評圖，這樣才能促進(jìn)學(xué)生理解自己的方案存在的問題，還需要時間用于思考、修改，充分掌握每個知識點(diǎn)。

（三）教學(xué)程序老化，居建設(shè)計與技術(shù)脫節(jié)

高職院校建筑學(xué)學(xué)制為三年，相較于本科的五年，學(xué)制縮短，意味著學(xué)時的減少。再像本科院校一樣將所有課程分開細(xì)講是不現(xiàn)實的，而且課程分割造成學(xué)習(xí)的不連貫性會降低效率，學(xué)生學(xué)完不知道運(yùn)用，也不懂得合作。學(xué)生在設(shè)計時更多地考慮造型和效果，不考慮結(jié)構(gòu)、設(shè)備因素，回避建筑中存在的物理缺陷。比如，方案設(shè)計時板底凈空高度2200mm，但是不知道這個位置需要加梁，審核時因不滿足規(guī)范要求而被駁回;緊鄰的兩端墻體錯開200mm，不理解這樣對施工的影響。一個好的建筑方案應(yīng)該是靠合理的結(jié)構(gòu)設(shè)計和設(shè)備布置來支撐的，在課程規(guī)劃時應(yīng)該結(jié)合技術(shù)，幫助學(xué)生全面認(rèn)識建筑，從而設(shè)計合理的方案。

綜上所述，傳統(tǒng)居住建筑設(shè)計課程內(nèi)容分布較零散，需要整合教學(xué)方案組織，來體現(xiàn)居住建筑的特點(diǎn)及完整性。國家政策的鼓勵及近些年的比賽等實踐發(fā)現(xiàn)，BIM技術(shù)應(yīng)用可以有效解決上述問題。

二、BIM技術(shù)應(yīng)用在居住建筑設(shè)計課程中的優(yōu)勢分析

（一）BIM的可視化有助于學(xué)生建立空間感

BIM是多維模型信息集成技術(shù)，能夠?qū)⒍S圖紙、三維立體、四維時間在一個模型中體現(xiàn)。學(xué)生在模型中畫一堵墻，表現(xiàn)出來的不只是抽象的兩條線，而是可以在三維中看到長寬高以及材質(zhì)。一個空間可以任意旋轉(zhuǎn)、取透視、做動畫來模擬建成的場景，幫助學(xué)生建立整體感，理解平立剖之間的關(guān)系，理解建筑技術(shù)對設(shè)計的影響，極大地調(diào)動學(xué)生學(xué)習(xí)的積極性、創(chuàng)造性。

（二）BIM的協(xié)同性有助于多學(xué)科綜合發(fā)展

BIM是一個共享知識資源，包涵建筑的所有過程。在教學(xué)及實踐中利用BIM技術(shù)，將居建中涉及的空間布局、建筑結(jié)構(gòu)、建筑設(shè)備及家具擺放、裝飾材料、開關(guān)設(shè)置等裝飾內(nèi)容建成一個綜合模型，通過對比、仿真等方法來分析空間建構(gòu)，從人體工程學(xué)角度檢驗空間的有效性。鍛煉學(xué)生動手能力和團(tuán)隊協(xié)作能力，不斷修改和深化設(shè)計方案，提高學(xué)生的綜合素質(zhì)。

（三）BIM是一種新的教學(xué)手段

相較于傳統(tǒng)的粉筆黑板到多媒體應(yīng)用，BIM作為一門新型技術(shù)，不僅在設(shè)計施工中給現(xiàn)場人員提供很好的幫助，在教學(xué)中，還可以利用該技術(shù)模擬現(xiàn)場，隨時修改參數(shù)，學(xué)生從中看到變化，更好地理解建筑。作為教學(xué)手段，多媒體局限于制作，課堂上BIM的應(yīng)用更方便快捷。

三、將BIM技術(shù)應(yīng)用于居住建筑設(shè)計課程改革

改革的目的是適應(yīng)時代的發(fā)展，利用新的技術(shù)來補(bǔ)充傳統(tǒng)教學(xué)的缺陷。課堂擺脫單一講解或者單一繪圖的方式，將學(xué)生建模、計算機(jī)模擬等融入課程中，用模型來完善設(shè)計、檢驗設(shè)計效果。促使學(xué)生主動思考、拓展思路、提高設(shè)計水平。

（一）專業(yè)教學(xué)方法改革

教學(xué)大綱：為適應(yīng)新技術(shù)、新需求，考慮學(xué)生未來從事BIM咨詢師、BIM專員的崗位要求，需要對學(xué)生能力培養(yǎng)的要求、項目名稱及分配進(jìn)行修訂。要求學(xué)生懂得如何在滿足居住使用要求及安全、經(jīng)濟(jì)、美觀等條件下，通過分析居住建筑設(shè)計要點(diǎn)，熟練運(yùn)用居住建筑設(shè)計中的一般原則、步驟和方法，結(jié)合BIM技術(shù)進(jìn)行綜合方案設(shè)計。

指導(dǎo)思想：引導(dǎo)學(xué)生在建立居住環(huán)境完整觀念的基礎(chǔ)上，對居住建筑設(shè)計進(jìn)行把握。在學(xué)習(xí)過程中，結(jié)合建筑方案到結(jié)構(gòu)、設(shè)計構(gòu)思到建筑施工涉及的所有步驟，利用BIM技術(shù)配合其他如水暖電等，掌握居住建筑設(shè)計的具體細(xì)節(jié)和整個流程。

教學(xué)方式：采用課前調(diào)查研究、親身體驗的方法，體會居住建筑的空間特性。課堂上老師講授理論知識，通過一個完整的案例分析使學(xué)生理解居住建筑設(shè)計的任務(wù)及難點(diǎn)。設(shè)計的過程中，利用BIM仿真虛擬場景，讓學(xué)生“設(shè)身處地”地進(jìn)入自己所做的空間中，感受形狀、大小、色彩的變化對人所產(chǎn)生的影響。增設(shè)講評環(huán)節(jié)，學(xué)生相互評價，老師總結(jié)。

（二）專業(yè)教學(xué)內(nèi)容改革

根據(jù)上述大綱修訂中強(qiáng)調(diào)的綜合設(shè)計能力，在這一基礎(chǔ)上進(jìn)行教學(xué)內(nèi)容的組織。原有的課程單元分為住宅套型、低層設(shè)計、多層設(shè)計、高層設(shè)計、特殊住宅設(shè)計、住宅造型、住宅經(jīng)濟(jì)及農(nóng)村住宅設(shè)計。其中住宅套型、低層設(shè)計、多層設(shè)計是基礎(chǔ)，且因涉及的結(jié)構(gòu)、設(shè)備等較簡單，必須掌握。住宅造型、居住建筑環(huán)境應(yīng)依附在居建設(shè)計的項目中。通過幾個方案的設(shè)計，讓學(xué)生基本掌握居建設(shè)計內(nèi)容，每個項目都要用BIM建模的方法表現(xiàn)出來，經(jīng)過討論，學(xué)生指出他人或者自己作品的不足，同時評選出優(yōu)秀的作品，從中發(fā)現(xiàn)問題、分析問題、解決問題。然后將農(nóng)村住宅設(shè)計和住宅經(jīng)濟(jì)等合為一個課題，通過一個完整案例，利用BIM信息關(guān)聯(lián)性來展示建筑設(shè)計與技術(shù)的相互影響。由于課時的限制和內(nèi)容的篩選，其他居住建筑通過講授讓學(xué)生了解即可。

在居建設(shè)計課程的層層鋪墊下，居建實訓(xùn)讓學(xué)生將前面所學(xué)知識進(jìn)行總結(jié)，因為高層住宅相對于其他普通住宅而言，建筑結(jié)構(gòu)、設(shè)備等內(nèi)容較復(fù)雜，所以在實訓(xùn)時安排高層住宅設(shè)計任務(wù)，任務(wù)進(jìn)行中，根據(jù)需要對建筑技術(shù)方面的知識進(jìn)行補(bǔ)充和指導(dǎo)。創(chuàng)建土建模型、機(jī)電模型，并進(jìn)行合成，完成簡單的碰撞檢測，最終實現(xiàn)綜合設(shè)計能力的提升。

（三）創(chuàng)建資源庫

課程的完善除了內(nèi)容的整合，還需創(chuàng)立資源庫。教材的內(nèi)容由于出版滯后、市場變化等因素，無法與最新的需求緊密聯(lián)系，另外學(xué)生要充分理解BIM，理解建筑設(shè)計、施工，必須要有完整的案例展示，所以資源庫的創(chuàng)建尤其重要。這個可以通過與企業(yè)的溝通、比賽作品等慢慢積累。每一個資源必須是完整的，學(xué)生可以通過校園網(wǎng)或者微信隨時查看資源，這樣有助于學(xué)生的自主學(xué)習(xí)，將被動的講授式教學(xué)轉(zhuǎn)化為積極的探究式教學(xué)方式。

四、具體設(shè)計

（一）居住建筑設(shè)計課程組織

內(nèi)容1：住宅套型設(shè)計，學(xué)生理解住宅的含義和組成，理解尺寸對空間的影響。

內(nèi)容2：低層住宅設(shè)計，課程中加入結(jié)構(gòu)知識，任務(wù)中面積和層數(shù)有所變化。

內(nèi)容3：多層住宅設(shè)計，除了結(jié)構(gòu)和面積的增加外，需要學(xué)生設(shè)計整套的建筑，能夠完整地表現(xiàn)方案，同時加入居住環(huán)境內(nèi)容，引導(dǎo)學(xué)生建立居住環(huán)境完整觀念。

內(nèi)容4：農(nóng)村住宅設(shè)計，導(dǎo)入一個施工住宅BIM綜合模型，傳授建筑結(jié)構(gòu)、建筑設(shè)備知識，通過模型的碰撞檢測、算量分析、施工優(yōu)化等讓學(xué)生全面理解整套建筑方案的設(shè)計、施工、管理等內(nèi)容。在隨后進(jìn)行的實訓(xùn)中，能夠考慮這些因素，舉一反三，從而達(dá)到深入掌握的目的。

內(nèi)容5：高層住宅設(shè)計，以講授為主，理解高層住宅及中高層住宅的定義及設(shè)計難點(diǎn)。

（二）居住建筑設(shè)計實訓(xùn)課程組織

高層住宅設(shè)計，完成平面設(shè)計、結(jié)構(gòu)類型、機(jī)電設(shè)計，合成后碰撞檢測并優(yōu)化。

五、結(jié)語

近些年我院響應(yīng)國家號召，積極組織學(xué)生參加中國建設(shè)協(xié)會與斯維爾公司、廣聯(lián)達(dá)公司舉辦的BIM建模大賽，均取得了優(yōu)異的成果，為學(xué)校贏得了榮譽(yù)。老師和學(xué)生都積累了不少經(jīng)驗，BIM在教學(xué)應(yīng)用中的優(yōu)勢非常明顯，學(xué)生學(xué)習(xí)的積極性提高。通過協(xié)同合作，培養(yǎng)學(xué)生的溝通能力和合作能力，更重要的是改善傳統(tǒng)的教學(xué)方法，為企業(yè)、社會培養(yǎng)全方位BIM技術(shù)人才，使就業(yè)面更廣。

參考文獻(xiàn)：

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作者單位：

湖南高速鐵路職業(yè)技術(shù)學(xué)院