BIM技術(shù)在房屋建筑學(xué)課程教學(xué)中的應(yīng)用研究

朱俊杰

（武漢晴川學(xué)院，湖北 武漢 430204）

BIM是Building Information Modeling的簡(jiǎn)稱(chēng)，意思是建筑信息模型。其通過(guò)收集建筑工程項(xiàng)目整個(gè)過(guò)程的詳細(xì)數(shù)據(jù)來(lái)建立建筑模型，然后利用建好的3D建筑模型模擬建筑物的真實(shí)參數(shù)對(duì)項(xiàng)目進(jìn)行設(shè)計(jì)、施工和運(yùn)營(yíng)[1]。作為一種全新的理念和技術(shù)，BIM技術(shù)勢(shì)必引領(lǐng)建筑業(yè)的信息化發(fā)展。借助BIM技術(shù)，推動(dòng)高校課程改革是當(dāng)前的發(fā)展趨勢(shì)。為了探索BIM技術(shù)在工程管理專(zhuān)業(yè)課程中的應(yīng)用思路、方法與效果，為其他課程教學(xué)改革積累經(jīng)驗(yàn)，文章選擇房屋建筑學(xué)課程作為試點(diǎn)，進(jìn)行了初步嘗試，并取得了一定的成效。

1 房屋建筑學(xué)課程現(xiàn)狀

房屋建筑學(xué)課程是工程管理專(zhuān)業(yè)的一門(mén)重要專(zhuān)業(yè)基礎(chǔ)課，它是研究建筑物設(shè)計(jì)的一門(mén)科學(xué)，包括建筑物平面設(shè)計(jì)、空間設(shè)計(jì)及建筑物構(gòu)造等內(nèi)容[2]。其既以土木工程材料、工程制圖課程為基礎(chǔ)，同時(shí)也是定額編制原理與工程概預(yù)算、安裝工程計(jì)價(jià)與計(jì)量、建筑結(jié)構(gòu)等專(zhuān)業(yè)核心課程的基礎(chǔ)，在專(zhuān)業(yè)課程體系中起到承上啟下的重要作用。房屋建筑學(xué)包括民用建筑和工業(yè)建筑兩大板塊內(nèi)容，知識(shí)點(diǎn)多，涉及面較寬，重在培養(yǎng)學(xué)生掌握房屋建筑構(gòu)造的知識(shí)，逐漸形成建筑設(shè)計(jì)的思維，具有從事一般建筑設(shè)計(jì)的初步能力[3]。

房屋建筑學(xué)課程多采用板書(shū)和PPT結(jié)合的多媒體教學(xué)方式，板書(shū)用來(lái)梳理章節(jié)邏輯結(jié)構(gòu)，而具體知識(shí)點(diǎn)的講解通過(guò)PPT進(jìn)行展示。該課程一般開(kāi)設(shè)于大一下學(xué)期，是學(xué)生最先接觸的專(zhuān)業(yè)課程，此時(shí)學(xué)生專(zhuān)業(yè)知識(shí)空白，對(duì)建筑結(jié)構(gòu)缺乏感性認(rèn)識(shí)，僅通過(guò)課堂上PPT展示的二維圖形難以建立生動(dòng)直觀的認(rèn)識(shí)，達(dá)不到理想的教學(xué)效果，這也成為房屋建筑學(xué)授課面臨的一大問(wèn)題。而B(niǎo)IM技術(shù)的出現(xiàn)，無(wú)疑成功化解了這一難題。憑借BIM技術(shù)具有的可視化、模擬性、可出圖性等優(yōu)點(diǎn)，成功助力該課程實(shí)現(xiàn)教學(xué)改革，改善課堂效果，極大地調(diào)動(dòng)學(xué)生的學(xué)習(xí)熱情。

2 BIM技術(shù)在房屋建筑學(xué)中的應(yīng)用

BIM技術(shù)在房屋建筑學(xué)中的應(yīng)用本著“設(shè)計(jì)在后、理念先行”的原則，首先，在課堂教學(xué)中適時(shí)適量引入，使學(xué)生對(duì)理論知識(shí)有一定的了解；其次，在知識(shí)點(diǎn)講解時(shí)通過(guò)PPT展示BIM模型，讓學(xué)生獲得直觀的認(rèn)識(shí)，深入了解BIM技術(shù)帶來(lái)的變革；最后，通過(guò)課程設(shè)計(jì)和相關(guān)比賽讓學(xué)生實(shí)操軟件，以任務(wù)為驅(qū)動(dòng)，靈活掌握知識(shí)技能，提升專(zhuān)業(yè)水平。

2.1 引入BIM設(shè)計(jì)理念，由點(diǎn)到面貫穿過(guò)程

BIM技術(shù)不是簡(jiǎn)單的軟件堆砌，而是工程設(shè)計(jì)的理念變革。傳統(tǒng)方式的施工圖紙是將全部的設(shè)計(jì)信息通過(guò)二維圖紙來(lái)表達(dá)，而B(niǎo)IM以建筑模型為載體，設(shè)計(jì)單位、施工單位、監(jiān)理單位作為項(xiàng)目參與方，共用同一平臺(tái)，共享模型信息，從而避免信息的滯后和不對(duì)等。這種模式是對(duì)傳統(tǒng)的先設(shè)計(jì)后施工、設(shè)計(jì)施工兩條線的顛覆，是建筑領(lǐng)域的理念變革。教師應(yīng)當(dāng)在該課程開(kāi)始時(shí)適當(dāng)引入BIM概念，讓學(xué)生正確認(rèn)識(shí)BIM技術(shù)帶來(lái)的變革，為后期實(shí)操應(yīng)用打下基礎(chǔ)。

2.2 講解構(gòu)造知識(shí)點(diǎn)，二維升三維事半功倍

房屋建筑學(xué)作為專(zhuān)業(yè)啟蒙課程，偏重于構(gòu)造知識(shí)的講解，但學(xué)生由于此時(shí)專(zhuān)業(yè)知識(shí)薄弱，在理解概念時(shí)稍顯吃力。例如，在講授屋面排水構(gòu)造這一章節(jié)時(shí)，部分學(xué)生表示對(duì)于挑檐溝外排水的構(gòu)造做法僅憑課本中的概念和插圖很難建立直觀認(rèn)識(shí)，如圖1所示。這時(shí)，教師可以利用Bimmake或Revit軟件建立土建模型，通過(guò)旋轉(zhuǎn)模型或?qū)δＰ瓦M(jìn)行剖切等方式，讓學(xué)生直觀形象地觀察認(rèn)識(shí)，首先了解屋頂外排水的原理，進(jìn)而通過(guò)模型講解挑檐溝外排水是在屋面設(shè)有排水檐溝，檐溝內(nèi)墊出縱向坡度，將雨水引向雨水口，進(jìn)入落水管，從而達(dá)到合理排水的目的。三維模型觀察配合二維圖紙講解構(gòu)造做法，充分利用BIM技術(shù)可視化特點(diǎn)，達(dá)到事半功倍的效果。

圖1 教材中挑檐溝外排水的插圖

2.3 課程設(shè)計(jì)練實(shí)操，任務(wù)驅(qū)動(dòng)提升效率

課程設(shè)計(jì)重在培養(yǎng)學(xué)生識(shí)圖、繪圖能力，通過(guò)這一環(huán)節(jié)，檢驗(yàn)學(xué)生對(duì)課程理論知識(shí)的理解和運(yùn)用，綜合考查學(xué)生對(duì)建筑設(shè)計(jì)理論、設(shè)計(jì)過(guò)程和設(shè)計(jì)原理的掌握情況，鍛煉學(xué)生查閱設(shè)計(jì)規(guī)范和圖集的能力[4]。房屋建筑學(xué)課程設(shè)計(jì)一般安排2周時(shí)間，要求學(xué)生繪制出建筑總平面圖、立面圖、和剖面圖，時(shí)間緊、任務(wù)重。若采用傳統(tǒng)CAD繪圖，工作量大，甚至出現(xiàn)少數(shù)學(xué)生抄襲或者套圖的情況，效果不盡如人意。教師可以提倡學(xué)生采用Bimmake或Revit建模軟件，實(shí)現(xiàn)快速建模出圖，提升效率。通過(guò)軟件操作，建立模型，既能夯實(shí)理論知識(shí)，也能提升設(shè)計(jì)水平，真正達(dá)到課程設(shè)計(jì)的效果。2017級(jí)工程管理專(zhuān)業(yè)某小組利用Revit建立的模型，如圖2所示。

圖2 某商業(yè)辦公樓模型

2.4 積極參加BIM大賽，以賽促教擴(kuò)寬視野

每年都會(huì)舉辦BIM相關(guān)比賽，包括BIM畢業(yè)設(shè)計(jì)大賽、BIM應(yīng)用技能大賽等大型全國(guó)性比賽，教師應(yīng)當(dāng)鼓勵(lì)學(xué)生積極參加比賽，讓學(xué)生充分利用所學(xué)專(zhuān)業(yè)知識(shí)，理論聯(lián)系實(shí)際，完成設(shè)計(jì)任務(wù)。以實(shí)際工程案例為基礎(chǔ)，最大程度地模擬項(xiàng)目中的實(shí)際工作場(chǎng)景，觸發(fā)實(shí)際工作當(dāng)中可能會(huì)遇到的一系列問(wèn)題，培養(yǎng)學(xué)生將所學(xué)知識(shí)轉(zhuǎn)化為實(shí)際解決問(wèn)題的能力及團(tuán)隊(duì)協(xié)助能力。讓學(xué)生不再拘泥于課本，局限于校園，能夠走出去，在更廣闊的舞臺(tái)展示自己，與更多更強(qiáng)的學(xué)生進(jìn)行競(jìng)爭(zhēng)交流，從而開(kāi)拓自己的視野，加深對(duì)BIM技術(shù)的認(rèn)識(shí)，提升個(gè)人能力。

3 BIM技術(shù)應(yīng)用于房屋建筑學(xué)中的實(shí)施效果

3.1 培養(yǎng)全新設(shè)計(jì)理念，課程真正與時(shí)俱進(jìn)

BIM不只是軟件的更新，更是建筑理念的更新。房屋建筑學(xué)課程大多采用是中國(guó)建筑工業(yè)出版社的同濟(jì)大學(xué)等四校合編教材，該教材內(nèi)容翔實(shí)、體系完整、邏輯清晰，但缺乏BIM相關(guān)內(nèi)容介紹與應(yīng)用。教材內(nèi)容應(yīng)當(dāng)和行業(yè)發(fā)展同步，這就需要教師在實(shí)際教學(xué)過(guò)程中，明確掌握該學(xué)科最先進(jìn)的動(dòng)向，將最為先進(jìn)的內(nèi)容包括最先進(jìn)的建筑材料、最新的建筑構(gòu)造、最先進(jìn)的建筑技術(shù)等融入教學(xué)內(nèi)容中，這樣可以保證學(xué)生學(xué)習(xí)到最為先進(jìn)的知識(shí)內(nèi)容，能夠跟上時(shí)代發(fā)展步伐，真正做到課程與時(shí)俱進(jìn)，不斷創(chuàng)新[5]。

3.2 加深知識(shí)點(diǎn)掌握，強(qiáng)化專(zhuān)業(yè)知識(shí)

教師在進(jìn)行知識(shí)點(diǎn)講解時(shí)，借助BIM技術(shù)中的建模軟件，繪制相應(yīng)的三維模型，將課本中的二維圖形與三維動(dòng)態(tài)模型展示進(jìn)行有機(jī)結(jié)合，使原本抽象的知識(shí)內(nèi)容更加直觀地展現(xiàn)在學(xué)生面前。這有利于學(xué)生將學(xué)習(xí)中的重點(diǎn)內(nèi)容與難點(diǎn)內(nèi)容充分掌握，加深學(xué)生對(duì)知識(shí)點(diǎn)內(nèi)容的理解，強(qiáng)化專(zhuān)業(yè)知識(shí)，從而具備深厚的理論基礎(chǔ)。

3.3 鍛煉動(dòng)手實(shí)操能力，提升專(zhuān)業(yè)水平

利用BIM軟件完成課程設(shè)計(jì)任務(wù)，參加BIM大賽模擬工程案例，這些實(shí)踐教學(xué)環(huán)節(jié)都是圍繞專(zhuān)業(yè)知識(shí)展開(kāi)的，有助于幫助學(xué)生復(fù)習(xí)和鞏固所學(xué)專(zhuān)業(yè)知識(shí)，培養(yǎng)其綜合運(yùn)用所學(xué)理論知識(shí)和專(zhuān)業(yè)技能解決工程實(shí)踐問(wèn)題的能力?！凹埳系脕?lái)終覺(jué)淺，絕知此事要躬行?！蓖ㄟ^(guò)課程設(shè)計(jì)和參加比賽等環(huán)節(jié)，強(qiáng)化學(xué)生對(duì)房屋建筑的認(rèn)識(shí)和理解，培養(yǎng)建筑設(shè)計(jì)思維和理念，切實(shí)提高學(xué)生的實(shí)踐及創(chuàng)新能力。

3.4 培養(yǎng)復(fù)合型人才，符合行業(yè)需求

我國(guó)現(xiàn)階段推廣應(yīng)用BIM技術(shù)時(shí)間不長(zhǎng)，應(yīng)用BIM技術(shù)的工程項(xiàng)目也十分有限，建筑行業(yè)BIM技術(shù)專(zhuān)業(yè)人才的需求缺口非常大，迫切需要復(fù)合型的高素質(zhì)人才。通過(guò)結(jié)合BIM技術(shù)對(duì)房屋建筑學(xué)課程進(jìn)行改革，創(chuàng)新人才培養(yǎng)模式，提高工程管理專(zhuān)業(yè)學(xué)生的專(zhuān)業(yè)素質(zhì)，促進(jìn)建筑行業(yè)的現(xiàn)代化信息發(fā)展。以行業(yè)需求為導(dǎo)向，順應(yīng)市場(chǎng)變化，以培養(yǎng)符合未來(lái)社會(huì)市場(chǎng)需求的復(fù)合型人才為目標(biāo)，為學(xué)生未來(lái)更好發(fā)展提供保障。

4 結(jié)論

文章從應(yīng)用思路、方法和效果3個(gè)方面探討B(tài)IM技術(shù)與房屋建筑學(xué)的結(jié)合途徑。BIM技術(shù)憑借自身優(yōu)勢(shì)助力實(shí)現(xiàn)課程教學(xué)方式改革，充分調(diào)動(dòng)學(xué)生學(xué)習(xí)興趣，改善課堂效果，從而打破課程面臨的瓶頸，實(shí)現(xiàn)教學(xué)方式的轉(zhuǎn)變和創(chuàng)新。而專(zhuān)業(yè)課程中嵌入BIM技術(shù)順應(yīng)行業(yè)需求，以培養(yǎng)復(fù)合型BIM人才為目標(biāo)填補(bǔ)行業(yè)缺口，二者雙向借勢(shì)，必將推動(dòng)建筑業(yè)的快速發(fā)展。