基于BIM智能建筑模型仿真實(shí)訓(xùn)的《建筑結(jié)構(gòu)與識(shí)圖》課程改革

趙文溪 孫猛

【摘要】鑒于《建筑結(jié)構(gòu)與識(shí)圖》課程知識(shí)內(nèi)容抽象難理解、與00后學(xué)生的思維特征不相匹配等問(wèn)題，本文在課程體系構(gòu)建中以BIM智能建筑模型仿真實(shí)訓(xùn)為載體，借助虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)，使專(zhuān)業(yè)知識(shí)學(xué)習(xí)具象化，提高教學(xué)質(zhì)量，促進(jìn)人才培養(yǎng)質(zhì)量的提高。

【關(guān)鍵詞】BIM;《建筑結(jié)構(gòu)與識(shí)圖》;課程改革

1、實(shí)施背景

高職教育是國(guó)家重點(diǎn)建設(shè)的教育模式，主要為培養(yǎng)適應(yīng)生產(chǎn)、建設(shè)、管理、服務(wù)第一線(xiàn)所需要的高等技術(shù)應(yīng)用型專(zhuān)門(mén)人才。人才培養(yǎng)目標(biāo)是為城市基礎(chǔ)設(shè)施建設(shè)而服務(wù)，需根據(jù)市場(chǎng)需求來(lái)實(shí)時(shí)調(diào)整課程安排。學(xué)生是學(xué)習(xí)過(guò)程的主體，課程方案的設(shè)置應(yīng)以讓學(xué)生最大程度接受為目標(biāo)。

建筑結(jié)構(gòu)構(gòu)造與識(shí)圖是高職建筑工程施工類(lèi)和管理類(lèi)專(zhuān)業(yè)的一門(mén)重要必修課程[1]，以往一些課程環(huán)節(jié)的設(shè)置與目前00后學(xué)生的思維特征不相匹配。那么，如何完善《建筑結(jié)構(gòu)與識(shí)圖》課程建設(shè)，是作為專(zhuān)業(yè)課教師亟待解決的問(wèn)題。

2、實(shí)施過(guò)程

2.1基本思路

2.1.1由教師為中心轉(zhuǎn)變成以學(xué)生為中心

學(xué)生在學(xué)習(xí)上的特點(diǎn)、存在的問(wèn)題一定程度上影響了學(xué)生的成長(zhǎng)，表現(xiàn)在培養(yǎng)出來(lái)的學(xué)生不能很好適應(yīng)社會(huì)發(fā)展的要求，學(xué)生的學(xué)習(xí)能力和實(shí)際應(yīng)用能力一般，因而需要對(duì)高職學(xué)生學(xué)情進(jìn)行分析，改善教學(xué)模式。

在教學(xué)過(guò)程中，學(xué)生是教學(xué)的主體，教師應(yīng)起到的是引導(dǎo)作用。以學(xué)生為本，與學(xué)生建立一條良好的溝通渠道，參考他們的意見(jiàn)，聆聽(tīng)他們的心聲，使學(xué)生樂(lè)于參與到課堂教學(xué)的每個(gè)環(huán)節(jié)中，積極構(gòu)建歡快、和諧、高效的課堂。

2.1.2以課本為中心轉(zhuǎn)變?yōu)橐皂?xiàng)目為中心

傳統(tǒng)課本內(nèi)容冗長(zhǎng)繁瑣，教學(xué)組織不夠緊密，不易于學(xué)生理解，學(xué)生往往通過(guò)死記硬背來(lái)掌握內(nèi)容，教學(xué)效果一般。因此，改變填鴨式教學(xué)模式，以《建筑結(jié)構(gòu)與識(shí)圖》課程資源平臺(tái)為載體，將“互聯(lián)網(wǎng)+”思維融入教學(xué)，將紙質(zhì)教材與數(shù)字資源有機(jī)整合，建立項(xiàng)目化教學(xué)模式，通過(guò)模擬工程總體及各分項(xiàng)工程的建造過(guò)程，保證學(xué)生掌握所需的知識(shí)點(diǎn)和技能點(diǎn)，以達(dá)到教學(xué)的目標(biāo)。

2.1.3以課堂為中心轉(zhuǎn)變?yōu)橐詫?shí)訓(xùn)為中心

隨著建筑施工管理的規(guī)范化，學(xué)生人數(shù)的增加，帶領(lǐng)學(xué)生到施工現(xiàn)場(chǎng)實(shí)習(xí)的困難越來(lái)越大，而且在施工現(xiàn)場(chǎng)只能看到某一時(shí)刻的施工環(huán)節(jié)，而不能看到施工的全過(guò)程。在“互聯(lián)網(wǎng)+”時(shí)代下，引入“互聯(lián)網(wǎng)+教育+建筑”理念，在BIM虛擬仿真實(shí)訓(xùn)基地，學(xué)生能夠直觀地學(xué)習(xí)建筑結(jié)構(gòu)相關(guān)知識(shí)，激發(fā)學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣。改變傳統(tǒng)教學(xué)模式，實(shí)行“理、實(shí)、學(xué)、做”教學(xué)模式。

2.2基本方法

2.2.1啟發(fā)式教學(xué)方法

教授過(guò)程中可以巧妙設(shè)疑，以啟發(fā)學(xué)生的學(xué)習(xí)思維。如在講授腳手架工程時(shí)預(yù)設(shè)幾個(gè)關(guān)鍵性問(wèn)題，通過(guò)問(wèn)題引導(dǎo)學(xué)生進(jìn)行熱烈的討論，各抒己見(jiàn)，使“我要聽(tīng)”變成“我要說(shuō)”的課堂，學(xué)生們?cè)谟懻撝袑W(xué)到了專(zhuān)業(yè)知識(shí)，并解決了心中的問(wèn)題難點(diǎn)。

2.2.2情景式教學(xué)方法

《建筑結(jié)構(gòu)與識(shí)圖》課程中涉及到的內(nèi)容多、范圍廣，知識(shí)體系也比較復(fù)雜，由于學(xué)生很少接觸到實(shí)際工程項(xiàng)目，單憑語(yǔ)言描述講解，學(xué)生接受程度一般。以BIM智能建筑模型為載體，將實(shí)訓(xùn)學(xué)習(xí)與專(zhuān)業(yè)知識(shí)節(jié)點(diǎn)一一對(duì)應(yīng)，并借助虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)，使專(zhuān)業(yè)知識(shí)學(xué)習(xí)具象化，還原施工過(guò)程，使學(xué)生猶如身臨其境，更直觀地學(xué)習(xí)建筑結(jié)構(gòu)圖的相關(guān)知識(shí)。

2.2.3任務(wù)式教學(xué)方法

通過(guò)《建筑結(jié)構(gòu)與識(shí)圖》課程資源平臺(tái)，教師下達(dá)實(shí)訓(xùn)任務(wù)，學(xué)生可以在平臺(tái)實(shí)訓(xùn)模式下進(jìn)入到圖紙。平臺(tái)具有強(qiáng)大的處理功能和高度智能化、直觀生動(dòng)的操作界面，讓學(xué)生能夠動(dòng)態(tài)觀察三維軟件創(chuàng)建的實(shí)體模型，建立空間幾何形體的整體概念。平臺(tái)不僅明顯提高了教學(xué)效率，輕松地搬走了學(xué)生的“絆腳石”;同時(shí)，提高了學(xué)生的空間想象力，為后續(xù)的實(shí)踐課打下了一定的識(shí)圖基礎(chǔ)。

2.3教學(xué)過(guò)程

2.3.1課程講授

《建筑結(jié)構(gòu)與識(shí)圖》課程資源平臺(tái)是基于BIM技術(shù)、3dsmax三維模型軟件開(kāi)發(fā)的識(shí)圖軟件，地物顯示效果極其逼真，圖紙與模型完全做到三維可視化，圖紙與三維構(gòu)件一一對(duì)應(yīng)，可以進(jìn)行360度旋轉(zhuǎn)、縮放、細(xì)部構(gòu)造觀察，直觀地展示三維構(gòu)件與圖紙的投影關(guān)系。

在《建筑結(jié)構(gòu)與識(shí)圖》的教學(xué)中，以課程資源平臺(tái)為基礎(chǔ)，真實(shí)表現(xiàn)建筑、裝飾、安裝、結(jié)構(gòu)的細(xì)節(jié)與圖紙實(shí)現(xiàn)——對(duì)應(yīng)。點(diǎn)擊結(jié)構(gòu)圖構(gòu)件可以清晰看到內(nèi)部細(xì)節(jié)構(gòu)造及參數(shù)，三維圖形配以平法標(biāo)注一一對(duì)應(yīng)，便于理解。三維梁模型配對(duì)結(jié)施平法梁圖，為便于學(xué)生識(shí)別鋼筋將平法標(biāo)識(shí)與三維鋼筋以同一顏色標(biāo)識(shí)。三維鋼筋模型真實(shí)細(xì)致，完全正確對(duì)照平法標(biāo)識(shí)以及真實(shí)鋼筋綁扎來(lái)布置鋼筋位置。

在教學(xué)過(guò)程中可以通過(guò)互動(dòng)式交互模式進(jìn)行構(gòu)件鋼筋的組合，模擬施工過(guò)程。學(xué)生可以選擇鋼筋的根數(shù)、級(jí)別、直徑和彎折形狀，拼裝到構(gòu)建中。并且每一張圖都配置詳細(xì)索引，更好的引導(dǎo)學(xué)生學(xué)習(xí)實(shí)訓(xùn)。學(xué)生只需點(diǎn)擊需要查看的結(jié)構(gòu)部件，就能夠?qū)崿F(xiàn)平面構(gòu)件3D可視化。

在教學(xué)中引入三維信息模型技術(shù)，用圖文并茂的多媒體課件，動(dòng)態(tài)反映框架結(jié)構(gòu)、剪力墻結(jié)構(gòu)等各個(gè)構(gòu)造節(jié)點(diǎn)的做法[2]。既直觀生動(dòng)的教學(xué)既能激發(fā)學(xué)生的空間想象力，又彌補(bǔ)了語(yǔ)言表述方面的缺憾。運(yùn)用學(xué)習(xí)通等APP教學(xué)平臺(tái)，在促進(jìn)學(xué)生自主學(xué)習(xí)的同時(shí)，加強(qiáng)師生的交流互動(dòng)，增強(qiáng)了學(xué)生對(duì)基本構(gòu)件的構(gòu)造要求及對(duì)“平法”制圖規(guī)則的理解。

2.3.2實(shí)訓(xùn)實(shí)踐

（1）BIM智能建筑模型

以校內(nèi)BIM智能建筑模型為依托，由教師帶領(lǐng)學(xué)生分階段進(jìn)行現(xiàn)場(chǎng)講授和實(shí)訓(xùn)，將實(shí)物配筋情況與“平法”施工圖版面進(jìn)行直觀對(duì)比，采用“圖物兩對(duì)照、看圖查實(shí)物、照物辯識(shí)圖”的方法進(jìn)行讀圖實(shí)訓(xùn)。通過(guò)“平法”制圖規(guī)則、構(gòu)造措施與實(shí)際配筋的直觀對(duì)比[3]，學(xué)生能夠很快熟悉“平法”施工圖的制圖規(guī)則，掌握“平法”施工圖的識(shí)圖要領(lǐng)。如：在框架梁的識(shí)圖這一部分，框架梁內(nèi)的主筋、腹筋、架立筋、箍筋等的具體布置，都可以通過(guò)BIM智能建筑模型中的框架梁所外露鋼筋得到展示，加深學(xué)生的直觀認(rèn)識(shí)。讓學(xué)生看得見(jiàn)，摸得著，就容易理解，也能夠記憶深刻。通過(guò)現(xiàn)場(chǎng)教學(xué)，學(xué)生踴躍提出問(wèn)題，師生互動(dòng)答疑解惑， 增強(qiáng)了學(xué)生的感性認(rèn)識(shí)， 對(duì)提高其學(xué)習(xí)興趣、激發(fā)其求知欲很有幫助。

（2）智能掃描系統(tǒng)

智能掃描系統(tǒng)與實(shí)體模型內(nèi)部節(jié)點(diǎn)一一對(duì)應(yīng)，學(xué)生可以通過(guò)APP掃碼獲取到老師正在講解的構(gòu)件內(nèi)容，包括圖文解讀、施工影像、BIM資源、試題考核等，隨掃隨學(xué)，情景再現(xiàn)施工過(guò)程，加深理解與認(rèn)識(shí)。如：在框架梁的識(shí)圖這一部分，掃碼即可得到梁內(nèi)部鋼筋具體構(gòu)造。

3、實(shí)際成果

3.1學(xué)生的歡迎度高

在《建筑結(jié)構(gòu)與識(shí)圖》課程中，以BIM智能建筑模型仿真實(shí)訓(xùn)區(qū)為載體，應(yīng)用形式多樣的教學(xué)模式，如：課程資源平臺(tái)、掃碼APP、實(shí)體建筑等，受到學(xué)生的廣泛關(guān)注。

3.2學(xué)生的掌握度高

興趣是最能打動(dòng)學(xué)生的地方，在教學(xué)過(guò)程中，以形式多樣的教學(xué)方法，輔以各類(lèi)教學(xué)設(shè)備，激發(fā)了學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣，從被動(dòng)學(xué)到我要學(xué)，并主動(dòng)圍繞實(shí)訓(xùn)過(guò)程中的問(wèn)題向老師提問(wèn)，掌握程度較好。

3.3學(xué)生的應(yīng)用度廣

《建筑結(jié)構(gòu)與識(shí)圖》是一門(mén)承上啟下的課程，對(duì)今后其他專(zhuān)業(yè)課程的學(xué)習(xí)和工作有著非常重要的意義。通過(guò)BIM技術(shù)虛擬現(xiàn)實(shí)，加強(qiáng)課程與生活實(shí)際的聯(lián)系。教師也需要運(yùn)用相應(yīng)的軟件，動(dòng)態(tài)模擬場(chǎng)景，使之更加逼真。由此提高教學(xué)的效率，增強(qiáng)學(xué)生的實(shí)踐能力。

參考文獻(xiàn)：

[1]劉彩玲.建筑識(shí)圖課程教學(xué)改革探究[J].楊凌職業(yè)技術(shù)學(xué)院學(xué)報(bào)，2016（2）：69-71.

[2]劉建邦.“平法”施工圖融入建筑結(jié)構(gòu)構(gòu)造與識(shí)圖教學(xué)實(shí)踐研究[J].黃河水利職業(yè)技術(shù)學(xué)院學(xué)報(bào)，2020（4）：88-91.

作者簡(jiǎn)介：

趙文溪（1989-），女，遼寧營(yíng)口人，講師，碩士研究生，主要從事高職建筑工程類(lèi)專(zhuān)業(yè)的教學(xué)與研究工作，研究方向?yàn)榻ㄖY(jié)構(gòu)與建筑施工。

孫猛（1988-），男，遼寧盤(pán)錦人，講師，碩士研究生，主要從事高職建筑工程類(lèi)專(zhuān)業(yè)的教學(xué)與研究工作，研究方向?yàn)榻ㄖ┕づcBIM建模。