基于BIM軟件的工程制圖課程教學方法的研究與實踐

吳姍姍 蔣博林

摘?要：為了使土建類學生在工程制圖課程中能夠更容易實現(xiàn)三維空間與二維圖紙的相互轉換，提高學生的學習積極性，本文研究采用BIM軟件信息化教學方法，應用BIM工程識圖三維仿真實訓軟件，結合Revit軟件建模效果展示，以提高學生的學習積極性和教學的有效性，使教學方法和教學手段更加契合人才培養(yǎng)目標，并最終實現(xiàn)課程教學效果適應崗位技能需求的目的。

關鍵詞：工程制圖課程;信息化教學;BIM軟件;三維仿真實訓軟件;Revit軟件

一、緒論

工程制圖是一門具有很強實踐性的課程，就其學習內容而言，并不需要學生死記硬背大量的公式和深奧的理論，而是需要加強繪圖與識圖能力。要教好這門課程，教師應盡力開拓學生的思路，培養(yǎng)學生較好的空間想象力，從而提高學生的實踐應用能力[1]。目前，大部分高職院校在開設土木工程制圖課程時，都是輔以Auto CAD軟件進行授課。但學生在學習Auto CAD的過程中，主要是繪制二維圖紙，這會造成學生在學習后閱讀實際的工程圖紙的能力不強，而且三維空間與二維圖紙的相互轉換能力也不理想。

本文在總結教學經驗[2]和參考同類高校教學方法[3-6]的基礎上，應用BIM（Building Information Modeling）工程識圖三維仿真實訓軟件，結合Revit軟件建模效果展示，以建筑信息模型BIM技術的Revit三維建模軟件替代Auto CAD軟件。Revit三維建模軟件操作更方便，建模更精準，可實現(xiàn)三維空間與二維平面的平穩(wěn)轉換。本文以高職類土木工程制圖課程為例，研究Revit軟件應用的教學方法和教學手段，并進行對比分析，闡述經驗心得。本文基于BIM軟件，從信息化教學方法改革入手，進行工程制圖課程教學方法的研究與實踐。

二、教學現(xiàn)狀

通過查找文獻資料以及走訪調研同類高職院校，了解到目前大部分高職院校在開設土木工程制圖課程時，教學方法仍采用板書講授為主、教學軟件和模型為輔，教師在講授時也僅通過二維的三面投影圖來培養(yǎng)學生的空間思維能力。

作者近幾年講授土木工程制圖課程時，通過分析學生的課程考核和調查問卷，得知大部分學生的空間想象能力不能匹配課程教學目標的要求，學生也無法及時、準確地實現(xiàn)二維圖紙和三維實體的轉換。在課內實訓或校外實訓時，學生識讀專業(yè)工程圖紙的能力有限，無法將工程圖與工程實體一一對應，需要花費大量的時間來思考，甚至會將圖紙識讀錯誤。另一方面，高職院校土建類專業(yè)注重培養(yǎng)學生的實操能力，在重技能弱理論的情況下，工程制圖的課時在逐漸調整減少，如何讓學生在有限的課時內掌握制圖技巧與識圖能力，是工程制圖課程教學改革的迫切需要。

近幾年，隨著BIM技術的推廣，各大高校紛紛開設BIM課程，但由于國內的BIM技術還不夠成熟，開設的BIM課程大多以理論講解為主，主要使學生了解BIM技術，以便于畢業(yè)后在工作中實踐BIM技術時能盡快適應。隨著對BIM課程的逐漸深入探索，作者發(fā)現(xiàn)將BIM技術貫穿整個專業(yè)課程中尤為重要，如果僅一門課程講解BIM技術，那作用就非常細微，學生容易忘記所學的BIM知識，更談不上應用。課程組成員通過多次研討，制定適應本專業(yè)學生的工程制圖課程教學改革方案，逐步將BIM技術引入工程制圖課程教學中，培養(yǎng)學生的空間思維能力，提高學生的學習積極性和教學的有效性，使教學方法和教學手段更加契合人才培養(yǎng)目標。

三、教學改革研究

本次教學改革采用BIM軟件信息化教學方法，前期已經選取一個教學班，應用BIM工程識圖三維仿真實訓軟件，開展工程制圖課程試驗研究[2]。通過對研究結果的分析總結，相較于普通教學方法的班級，學生接受度更好，對圖形的空間想象能力更好一些。但是對于三維空間與二維圖紙的相互轉換能力尚有欠缺，對工程圖紙的識讀不夠完整、準確。

完成前期試驗教學研究后總結經驗，對教學方案和教學方法進行改進，開展實踐教學研究。重新選取一個教學班，采用BIM軟件信息化教學方法，在應用BIM工程識圖三維仿真實訓軟件的基礎上，結合Revit軟件建模效果展示，旨在進一步提高學生的空間想象能力，實現(xiàn)工程圖三維空間與二維平面的相互轉換。

Revit軟件創(chuàng)建的三維模型能夠與二維平面圖完全對應，可以切換視角方向，以觀察各種視圖，使得看似難以理解的二維圖紙變得生動起來。Revit軟件還可以構建三維可視化動態(tài)仿真工程，可以模擬各種工程案例，將課堂教學變得生動起來，從而激發(fā)學生的學習熱情，加深對工程圖紙的理解。

本文以土木工程制圖課程中的“杯形基礎”一節(jié)為例，對比分析兩種不同教學方法的效果。圖1所示為杯形基礎的二維圖紙，授課時僅講解該二維圖紙，學生的反饋為：30%的學生能夠理解圖紙內容，可以順利想象出杯形基礎的空間結構;60%的學生感覺比較迷糊，思維有點混亂，腦海中不能完整、清晰的搭建空間結構;10%的學生則完全不能理解圖紙，無法想象出空間結構。圖2所示為采用Revit軟件創(chuàng)建的杯形基礎三維模型，不僅可以直觀看到結構的空間構造，還可以切換不同剖面視圖得到與圖1所示二維圖紙的視圖，做到一一對應。講授后學生的反饋為：90%的學生能夠理解圖紙內容，可以順利想象出杯形基礎的空間結構;10%的學生能夠在腦海中比較完整的搭建出空間結構。

選擇兩個班級進行學習效果測試，A班采用BIM軟件信息化教學方法，B班采用原來的教學方法，測試內容為三面投影圖的繪制、土木工程圖的繪制。測試結果對比如下圖3、圖4所示。

通過學生測試結果可以看出，在三面投影圖的繪制部分，兩個班級當中掌握知識點的學生比例相差不大，說明大部分學生掌握了投影基礎知識，兩種方法的學習效果差距不明顯;在土木工程圖的繪制部分，兩個班級當中掌握知識點的學生比例差距比較大，采用BIM軟件信息化教學方法班級學生掌握知識點的比例大于未采用的，說明采用BIM軟件信息化教學方法大大提高了學生的學習能力，能夠順利實現(xiàn)三維空間與二維圖紙的相互轉換。

四、結論

本文通過研究工程制圖課程中怎樣讓學生能順利實現(xiàn)三維空間與二維圖紙的相互轉換問題，采取BIM技術信息化教學方法，應用工程識圖三維仿真實訓軟件，結合Revit軟件建模效果展示，大大提高了學生的學習能力，教學效果有所提升。根據(jù)教學效果可知，采取BIM技術信息化教學方法能讓學生順利實現(xiàn)三維空間與二維圖紙的相互轉換，提高學生的學習積極性和教學的有效性，使教學方法和教學手段更加契合人才培養(yǎng)目標，并最終實現(xiàn)課程教學效果適應崗位技能需求的目的，為高職院校土建類工程制圖課程教學提供借鑒。

參考文獻：

[1]王建超，張丁元，周靜海.BIM技術在建筑類高校專業(yè)課程教學中的應用探索——以沈陽建筑大學為例[J].高等建筑教育，2017，26（01）：161-164.

[2]王影，吳姍姍.建筑工程3D仿真實訓平臺在工程制圖課程中的應用與研究[J].現(xiàn)代職業(yè)教育，2019（31）：264-265.

[3]張龍，李十泉.BIM在土木工程制圖課程中的應用[J].山西建筑，2015，41（29）：254-256.

[4]李牧.將BIM建模軟件引入土木工程制圖教學的初探[J].教育教學論壇，2015（22）：139-141.

[5]何蕊，高岱，欒英艷.土木工程制圖課程中“主動學習”教學模式實踐[J].圖學學報，2018，39（04）：782-785.

[6]李娜，商慶清.土木工程制圖課程體系多元化綜合教學改革與實踐[J].教育教學論壇，2019（10）：90-92.

基金項目：重慶公共運輸職業(yè)學院教育教學改革研究項目（項目編號：YSJG20180507）;重慶市教育委員會高等教育教學改革研究項目（項目編號：183238）