BIM技術(shù)在《建筑構(gòu)造與識(shí)圖》課程教學(xué)中的應(yīng)用研究*

王穎輝 侯平蘭 王亞平 高 鳳 馬小玲

（陜西省建筑職工大學(xué)，陜西 西安710068）

BIM（Building Information Modeling）是建筑信息化時(shí)代先進(jìn)生產(chǎn)力的代表技術(shù)，在當(dāng)前建筑工程行業(yè)得到越來(lái)越廣泛的應(yīng)用。《建筑構(gòu)造與識(shí)圖》課程是土木建筑類專業(yè)一門重要的專業(yè)基礎(chǔ)課，覆蓋建筑工程技術(shù)、工程造價(jià)、建筑工程監(jiān)理、安全技術(shù)與管理等多個(gè)專業(yè)。傳統(tǒng)的《建筑構(gòu)造與識(shí)圖》課程講授，將復(fù)雜的三維構(gòu)造節(jié)點(diǎn)以抽象的二維平、立、剖面的形式灌輸給學(xué)生，學(xué)生在學(xué)習(xí)的過程中，存在較大的困難。BIM具有可視化性、模擬性、參數(shù)化性等優(yōu)勢(shì)特性，將BIM技術(shù)恰當(dāng)?shù)剡\(yùn)用到《建筑構(gòu)造與識(shí)圖》課程的教學(xué)中，必然會(huì)提高課程的授課效率和學(xué)生的學(xué)習(xí)成效。

1 《建筑構(gòu)造與識(shí)圖》課程教學(xué)難點(diǎn)分析

1.1 教——二維靜態(tài)平面教學(xué)，知識(shí)展示不充分

《建筑構(gòu)造與識(shí)圖》課程授課教師在教學(xué)中往往受限于現(xiàn)有教學(xué)方式，雖然成圖于心，卻沒有更好的途徑全面準(zhǔn)確地教授給學(xué)生，這是課程教學(xué)普遍存在的問題和難點(diǎn)。目前，《建筑構(gòu)造與識(shí)圖》課程主要采用板書結(jié)合PPT多媒體教學(xué)、CAD圖紙抄繪等教學(xué)方式方法。PPT多媒體教學(xué)是在傳統(tǒng)的文字教學(xué)的基礎(chǔ)上增添圖片，擴(kuò)展和豐富知識(shí)內(nèi)容，在一定程度上提高了教學(xué)效率，但復(fù)雜的構(gòu)造節(jié)點(diǎn)通過PPT以二維形式、靜態(tài)展示，并不充分。CAD圖紙抄繪是教師提供工程項(xiàng)目的CAD圖紙，學(xué)生在讀圖識(shí)圖的基礎(chǔ)上，進(jìn)行抄摹繪制。CAD圖紙抄繪以實(shí)際工程項(xiàng)目為教學(xué)案例，能有效調(diào)動(dòng)學(xué)生的積極性，但CAD圖紙仍為二維圖，學(xué)生仍然需要將二維的平、立、剖面圖在頭腦中關(guān)聯(lián)轉(zhuǎn)換成三維去理解，難點(diǎn)依然存在[1]。

1.2 學(xué)——二維轉(zhuǎn)化成三維難度大，學(xué)習(xí)積極性不高

1.2.1 空間想象力不足，學(xué)習(xí)難度大

讀圖識(shí)圖是學(xué)生學(xué)習(xí)《建筑構(gòu)造與識(shí)圖》課程必須掌握的基本技能。目前，工程施工圖紙均采用平面形式的平法標(biāo)注來(lái)表達(dá)三維的基本構(gòu)件，讀圖時(shí)需要首先能夠構(gòu)思出三維建筑，然后將平面信息轉(zhuǎn)化為三維構(gòu)件圖。對(duì)于剛剛接觸建筑行業(yè)的學(xué)生來(lái)說，由于空間想象能力有限，讀懂圖紙的難度非常大。

1.2.2 學(xué)習(xí)過程枯燥，積極性不高

在專業(yè)術(shù)語(yǔ)方面，由于抽象、理論性強(qiáng)，又缺乏直觀的演示，學(xué)生只能憑空想象或死記硬背，學(xué)習(xí)過程晦澀枯燥，概念難以被理解消化，這樣容易給學(xué)生帶來(lái)挫敗感，致使學(xué)生學(xué)習(xí)積極性下降，學(xué)習(xí)興趣和信心喪失。

2 BIM技術(shù)應(yīng)用于《建筑構(gòu)造與識(shí)圖》課程教學(xué)中的優(yōu)勢(shì)

2.1 三維直觀展示，改善教學(xué)方式方法，提高教師授課效率

BIM技術(shù)基于三維設(shè)計(jì)思維，提供更加直觀、逼真的建筑構(gòu)件三維信息模型，實(shí)現(xiàn)模型與現(xiàn)實(shí)的高度統(tǒng)一。借助BIM技術(shù)，可以讓《建筑構(gòu)造與識(shí)圖》教學(xué)變得輕松起來(lái)。采用BIM建模軟件，教師可以快速創(chuàng)建構(gòu)件信息模型，將抽象難懂的二維圖形轉(zhuǎn)化為三維實(shí)體圖形，直觀明了地展現(xiàn)構(gòu)造節(jié)點(diǎn)，方便教師全面、深入地闡述建筑構(gòu)件的結(jié)構(gòu)特征；利用視圖查看功能，可隨時(shí)對(duì)構(gòu)件放大、剖切，進(jìn)行平面圖、立面圖、剖視圖切換，使學(xué)生對(duì)建筑構(gòu)件進(jìn)行詳細(xì)觀察，對(duì)建筑進(jìn)行深入理解，有利于拓展學(xué)生的空間想象能力和提高工程意識(shí)，快速讀圖識(shí)圖，從而獲得較高的授課效率。

2.2 突破學(xué)習(xí)難點(diǎn)，體驗(yàn)式學(xué)習(xí)過程，激發(fā)學(xué)生學(xué)習(xí)興趣

BIM技術(shù)采用三維立體實(shí)物圖形展示建筑物及其構(gòu)配件，而且能夠進(jìn)行任意角度旋轉(zhuǎn)和不同方位的展示，讓學(xué)生直觀了解各種構(gòu)件在建筑中存在的形態(tài)、相互關(guān)系以及不同視角的狀態(tài)，幫助學(xué)生理解和掌握建筑物的形體、構(gòu)配件組成、連接做法等內(nèi)容[2]；通過虛擬漫游，讓學(xué)生體驗(yàn)到深入工地現(xiàn)場(chǎng)身臨其境的感覺，使原本抽象、單調(diào)的二維圖紙變得具體、生動(dòng)起來(lái)。突破了因?qū)W生空間想象力不足帶來(lái)的學(xué)習(xí)難點(diǎn)，而且使讀圖過程由艱難枯燥的想象變成富有樂趣的體驗(yàn)，極大提升了學(xué)生識(shí)圖讀圖的能力，從而激發(fā)學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣。

3 應(yīng)用途徑

3.1 嵌入式教學(xué)法

嵌入式教學(xué)法是在《建筑構(gòu)造與識(shí)圖》課程的教學(xué)過程中，將BIM技術(shù)作為輔助教學(xué)手段，引入和滲透到教學(xué)中。授課教師借助BIM建筑建模軟件，制作建筑及其構(gòu)件的三維模型，向?qū)W生全方位地展示，幫助學(xué)生完整而清晰地認(rèn)識(shí)建筑及其組成構(gòu)件。應(yīng)用BIM技術(shù)，采用嵌入式教學(xué)法，可以貫穿于《建筑構(gòu)造與識(shí)圖》課程教學(xué)的前、中、后全過程。

3.1.1課前準(zhǔn)備、預(yù)習(xí)

教師課前需要做好教學(xué)資料的收集準(zhǔn)備，因?yàn)锽IM技術(shù)呈現(xiàn)出的建筑模型需要信息數(shù)據(jù)支撐，所以教師在備課時(shí)需要圍繞教學(xué)內(nèi)容選定項(xiàng)目模型以及與之相關(guān)的建筑模型信息數(shù)據(jù)資料，如CAD施工圖、模型構(gòu)造信息等。然后，根據(jù)收集到的教學(xué)資料，在REVIT建模軟件中搭建模型[3]。最后，將教學(xué)任務(wù)以微課、慕課、視頻、網(wǎng)絡(luò)課程等形式推送至移動(dòng)平臺(tái)或電腦端，供學(xué)生課前預(yù)習(xí)。學(xué)生利用碎片化時(shí)間學(xué)習(xí)，提出問題，完成預(yù)習(xí)內(nèi)容。

3.1.2 課中展示、學(xué)習(xí)

學(xué)生在課堂上對(duì)預(yù)習(xí)過程中遇到的問題進(jìn)行反饋或提問，教師利用BIM建模軟件，通過三維旋轉(zhuǎn)、縮放、平移、剖切等功能以多重視角展示模型，并以動(dòng)畫的形式進(jìn)行實(shí)景虛擬漫游，讓學(xué)生身臨其境，以此增強(qiáng)學(xué)生的空間思維能力和培養(yǎng)學(xué)生對(duì)建筑結(jié)構(gòu)的感觀認(rèn)識(shí)。學(xué)生還可以就某一知識(shí)點(diǎn)進(jìn)行討論，以此加深對(duì)知識(shí)的理解和掌握。

3.1.3 課后評(píng)價(jià)、鞏固

課后及時(shí)反饋評(píng)價(jià)。教師在課堂學(xué)習(xí)結(jié)束時(shí)，給學(xué)生發(fā)放相關(guān)練習(xí)任務(wù)，學(xué)生完成后提交，教師進(jìn)行批改和評(píng)價(jià)，以此檢驗(yàn)學(xué)生知識(shí)點(diǎn)的掌握情況。對(duì)于不易掌握的知識(shí)點(diǎn)，后續(xù)進(jìn)行循環(huán)練習(xí)，加以鞏固。

3.2 合并式教學(xué)法

合并式教學(xué)法是將《建筑構(gòu)造與識(shí)圖》與BIM兩門課程加以整合，教學(xué)過程中兩項(xiàng)課程內(nèi)容相互穿插、相互融合，實(shí)現(xiàn)同步授課、同步學(xué)習(xí)。之所以能夠合并，原因在于：①目前，一些土木建筑類專業(yè)已開設(shè)BIM課程，而且大多數(shù)BIM課程是以Revit Architecture，即建筑模型軟件的操作應(yīng)用學(xué)習(xí)為主，這為課程的合并奠定了前提基礎(chǔ)；②兩門課程在內(nèi)容結(jié)構(gòu)上具有極大的相似性，都是以建筑各部分的組成構(gòu)件，如墻、門窗、樓梯、屋頂?shù)葮?gòu)成各章節(jié)內(nèi)容，為課程的合并提供了內(nèi)容基礎(chǔ)；③兩門課程在教學(xué)中關(guān)系緊密、相輔相成。BIM教學(xué)以建筑構(gòu)造與識(shí)圖課程的知識(shí)內(nèi)容為基礎(chǔ)，學(xué)生只有具備建筑構(gòu)造的相關(guān)知識(shí)，才能夠順利完成BIM建模。同時(shí)，BIM模型創(chuàng)建的過程也是學(xué)生讀圖、識(shí)圖能力得到鞏固強(qiáng)化的過程。兩者合并，可優(yōu)勢(shì)互補(bǔ)，相互促進(jìn)。

在合并式教學(xué)法中，學(xué)生和教師同為課堂的主體，參與模型的搭建過程。課前，教師搜集準(zhǔn)備建筑構(gòu)件的相關(guān)項(xiàng)目模型及其參數(shù)資料，課上指導(dǎo)學(xué)生輸入模型參數(shù)，搭建建筑三維構(gòu)件模型。學(xué)生通過BIM軟件操作，以不同的視點(diǎn)瀏覽查看創(chuàng)建生成的三維模型，從而理解建筑構(gòu)件的形態(tài)特征及相互關(guān)聯(lián)，對(duì)建筑構(gòu)件獲得完整認(rèn)識(shí)[3]。

與嵌入式教學(xué)方法相比，合并式教學(xué)方法突出學(xué)生在課堂上的參與和體驗(yàn)，更加注重學(xué)生實(shí)際動(dòng)手能力的訓(xùn)練。學(xué)生在學(xué)習(xí)構(gòu)造知識(shí)的同時(shí)，通過自己操作建模軟件建立構(gòu)件模型，能最大限度地調(diào)動(dòng)學(xué)習(xí)的主動(dòng)性，并激發(fā)學(xué)習(xí)的興趣和創(chuàng)新潛能。

4 實(shí)施建議

4.1 調(diào)整課程標(biāo)準(zhǔn)，完善教學(xué)體系

將BIM技術(shù)應(yīng)用于《建筑構(gòu)造與識(shí)圖》教學(xué)中，符合建筑信息化時(shí)代建筑技術(shù)人才的培養(yǎng)目標(biāo)要求，有利于實(shí)現(xiàn)知識(shí)傳授、能力培養(yǎng)、素質(zhì)提高協(xié)調(diào)發(fā)展的教育理念[4]。在《建筑構(gòu)造與識(shí)圖》課程中融入BIM技術(shù)，勢(shì)必帶來(lái)課程的變革，帶動(dòng)原有課程標(biāo)準(zhǔn)的修訂，課程目標(biāo)、課程內(nèi)容、參考學(xué)時(shí)、考核要求、教學(xué)條件、實(shí)施建議等內(nèi)容均需做出相應(yīng)調(diào)整，形成有利于培養(yǎng)學(xué)生實(shí)踐能力、創(chuàng)新能力的教學(xué)體系。

4.2 建設(shè)教師隊(duì)伍，培養(yǎng)新型師資力量

將BIM技術(shù)應(yīng)用到《建筑構(gòu)造與識(shí)圖》課程的教學(xué)中，教師的業(yè)務(wù)能力需要同步提升。嵌入式教學(xué)法和合并式教學(xué)法對(duì)教師提出了較高的要求，要求任課教師在教授《建筑構(gòu)造與識(shí)圖》課程的同時(shí)，掌握BIM理論以及精通BIM建模軟件的操作，還要求教師學(xué)會(huì)使用信息化教學(xué)平臺(tái)，制作微課、視頻等多類型課件。任課教師需要積極轉(zhuǎn)變以理論教學(xué)為主的觀念，加強(qiáng)BIM知識(shí)的學(xué)習(xí)和BIM操作技能的訓(xùn)練，加強(qiáng)和BIM專任教師的協(xié)同工作，努力成長(zhǎng)為具備實(shí)踐操作能力、信息化教學(xué)能力、協(xié)同工作能力等多種技能于一身的復(fù)合型高水平教師。

4.3 提升教學(xué)手段，搭建信息化教學(xué)平臺(tái)

信息化的教學(xué)方式是建筑信息化發(fā)展的必然選擇和趨勢(shì)，也是BIM技術(shù)應(yīng)用于《建筑構(gòu)造與識(shí)圖》教學(xué)中的內(nèi)在要求。在《建筑構(gòu)造與識(shí)圖》課程改革和實(shí)踐過程中，利用互聯(lián)網(wǎng)技術(shù)，建立校園網(wǎng)絡(luò)、公眾號(hào)等網(wǎng)絡(luò)平臺(tái)，構(gòu)建更加有效的教育教學(xué)組織模式，有效提高課程教學(xué)的效率，讓教和學(xué)具有更大的自主性和共享性。

5 結(jié)語(yǔ)

對(duì)比傳統(tǒng)教學(xué)方式，BIM技術(shù)實(shí)現(xiàn)了從二維到三維的轉(zhuǎn)變，能更好幫助學(xué)生快速建立空間模型，使建筑的內(nèi)外空間可視化，通過直觀展示建筑各構(gòu)造節(jié)點(diǎn)，幫助學(xué)生形成空間思維，突破知識(shí)的難點(diǎn)和重點(diǎn)，快速掌握所學(xué)內(nèi)容。隨著建筑信息化的發(fā)展，BIM技術(shù)在建筑教學(xué)中的應(yīng)用必將更加深廣。