BIM建模在建筑結(jié)構(gòu)與識(shí)圖課程中的應(yīng)用探討

魏曉光

（綿陽(yáng)職業(yè)技術(shù)學(xué)院建筑工程系，四川 綿陽(yáng) 621000）

一、引言

BIM技術(shù)在建筑行業(yè)已經(jīng)被廣泛認(rèn)知與應(yīng)用，主要原因是BIM具有其得天獨(dú)厚的優(yōu)勢(shì)，它可以對(duì)建筑信息進(jìn)行整合，包含設(shè)計(jì)、施工及運(yùn)營(yíng)等各個(gè)階段，BIM技術(shù)貫穿建筑的整個(gè)生命周期，設(shè)計(jì)、施工及業(yè)主等各方可以共同工作，相互協(xié)調(diào)配合，這樣有利于縮短工期，節(jié)約成本等[1]。

BIM提供了可視化溝通平臺(tái)，對(duì)于高職院校建筑專業(yè)的學(xué)生而言，學(xué)習(xí)平面圖、立面圖、剖面圖的難度很高，因?yàn)樾枰獙W(xué)生具有很好的空間想象能力，還需要學(xué)生具備圖形整合的能力，學(xué)生需要通過(guò)平面圖、立面圖及剖面圖在大腦中構(gòu)建實(shí)際建筑的三維模型，BIM解決了學(xué)生在識(shí)圖過(guò)程中的難題，通過(guò)三維可視化模型，可以幫助學(xué)生更好地理解知識(shí)點(diǎn)。

二、建筑結(jié)構(gòu)與識(shí)圖的課程定位

《建筑結(jié)構(gòu)與識(shí)圖》是高職院校建筑專業(yè)的重要專業(yè)基礎(chǔ)課程。本課程系統(tǒng)性、理論性、實(shí)踐性較強(qiáng)，以力學(xué)為基礎(chǔ)，以設(shè)計(jì)原理和構(gòu)造識(shí)圖要求為統(tǒng)領(lǐng)，以規(guī)范要求為準(zhǔn)繩。要求掌握結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)原理，注重結(jié)構(gòu)知識(shí)在工作中的應(yīng)用。本課程需要學(xué)生熟練地具備識(shí)讀建筑結(jié)構(gòu)施工圖的能力，并能夠正確理解設(shè)計(jì)意圖。

三、傳統(tǒng)教學(xué)的特點(diǎn)

（一）傳統(tǒng)教學(xué)無(wú)法調(diào)動(dòng)學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣

《建筑結(jié)構(gòu)與識(shí)圖》主要是針對(duì)大一新生開(kāi)設(shè)的一門專業(yè)基礎(chǔ)課，這門課需要學(xué)生具備很好的空間想象能力，而剛?cè)雽W(xué)的大一新生，基礎(chǔ)知識(shí)薄弱，很多同學(xué)空間感差，在教師授課過(guò)程中不能很好地理解知識(shí)點(diǎn)，這樣會(huì)使學(xué)生產(chǎn)生厭學(xué)情緒[2]。

（二）本門課傳統(tǒng)教學(xué)遇到的困難

建筑結(jié)構(gòu)與識(shí)圖會(huì)涉及很多抽象的概念，這些抽象概念對(duì)學(xué)生的理解能力提出了很高的要求，而學(xué)生每節(jié)課都要對(duì)這些抽象的知識(shí)點(diǎn)進(jìn)行消化理解，這就對(duì)教師的授課方式及教學(xué)手段等提出了很高的要求，需要教師在授課過(guò)程中有更多的創(chuàng)新思路及想法，而本門課傳統(tǒng)教學(xué)的實(shí)際授課過(guò)程中，教師授課可能采取以下幾種方式：

1．單一化教學(xué)課件

有些教師會(huì)在教學(xué)課件PPT中插入大量的文字，教師授課過(guò)程中采取灌輸式講解，向?qū)W生大量灌輸基礎(chǔ)知識(shí)，沒(méi)有充分利用多媒體教學(xué)資源，沒(méi)有體現(xiàn)出多媒體教學(xué)的優(yōu)勢(shì)，這樣可能會(huì)造成學(xué)生對(duì)本門課學(xué)習(xí)興趣不高。

2．將圖片素材應(yīng)用于教學(xué)課件

將圖片素材引入教學(xué)課件中可以讓學(xué)生更好地了解建筑構(gòu)件的結(jié)構(gòu)形式、配筋等信息，與文字相比較，圖片更直觀、更具象，能夠更好地表達(dá)課程內(nèi)容，然而圖片素材的獲取很多來(lái)源于網(wǎng)絡(luò)，網(wǎng)絡(luò)資源有限，教師有時(shí)會(huì)無(wú)法找到適合自己授課內(nèi)容的圖片素材，或者需要耗費(fèi)很長(zhǎng)時(shí)間去搜集圖片素材，這就無(wú)形中增加了教師備課的工作量及難度。施工現(xiàn)場(chǎng)是拍攝施工圖片最好的場(chǎng)所，但可能很多教師都不具備去施工現(xiàn)場(chǎng)的條件，因此圖片素材的缺失會(huì)影響教師的授課效果，學(xué)生也不能很好地理解課程內(nèi)容。

3．將工程施工圖紙引入課堂教學(xué)

本門課將實(shí)際工程圖紙應(yīng)用于教學(xué)是很有必要的，教師可將施工圖紙截圖插入到教學(xué)課件中，但有時(shí)會(huì)出現(xiàn)施工圖紙內(nèi)容較多，截圖不清等，也可將施工圖紙帶至教室，但圖紙資源有限，很難保證人手一份，且傳統(tǒng)的CAD圖需要將平面圖、立面圖、剖面圖等整合在一起看才能在大腦中構(gòu)建三維模型，這就需要學(xué)生具備很好的二維轉(zhuǎn)三維的能力，而很多大一學(xué)生基礎(chǔ)知識(shí)薄弱，并不具備這樣的能力，這樣可能會(huì)加深學(xué)生的厭學(xué)情緒。

4．動(dòng)畫、視頻等素材應(yīng)用于課堂教學(xué)

筆者從以往的授課經(jīng)驗(yàn)及授課效果中可以看出，將動(dòng)畫或視頻應(yīng)用于課程中可以顯著提高學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣，而且可以幫助學(xué)生集中注意力，改變學(xué)生的厭學(xué)情。因此在本門課教學(xué)課件中引入更多的動(dòng)畫或視頻可以更好地幫助學(xué)生理解課程內(nèi)容，而且可以提高學(xué)生的學(xué)習(xí)熱情，但這需要教師具備很好地制作動(dòng)畫或視頻的能力。

5．制作實(shí)體模型

實(shí)體模型可以更直觀明了的體現(xiàn)課程內(nèi)容及知識(shí)點(diǎn)。本門課在教學(xué)過(guò)程中可以制作小模型，例如：為了讓學(xué)生了解梁的配筋形式，教師可提前制作梁的鋼筋籠模型，在課程內(nèi)容講解過(guò)程中，結(jié)合梁鋼筋籠模型可以更直觀地表達(dá)授課內(nèi)容，也方便學(xué)生理解，但這需要學(xué)校具備相應(yīng)的實(shí)訓(xùn)中心并配備相應(yīng)的材料，且每種構(gòu)件都要提前制作，費(fèi)時(shí)費(fèi)力，難于實(shí)現(xiàn)。

四、BIM應(yīng)用于教學(xué)課堂中的優(yōu)勢(shì)

在傳統(tǒng)建筑結(jié)構(gòu)與識(shí)圖教學(xué)過(guò)程中，教師可能會(huì)采取多種教學(xué)方法及教學(xué)手段幫助學(xué)生理解相應(yīng)知識(shí)點(diǎn)，但由于資源、時(shí)間、條件等各種原因所限，會(huì)遇到很多困難，本門課將BIM引入到教學(xué)課堂中起到了很好的效果，并在一定程度上解決了傳統(tǒng)教學(xué)中的難題。BIM的應(yīng)用對(duì)于建筑結(jié)構(gòu)與識(shí)圖的學(xué)習(xí)是個(gè)福音。首先，在開(kāi)課前教師利用BIM建模軟件建立建筑三維模型，BIM三維建模軟件有Revit、廣聯(lián)達(dá)BIMMAKE等；其次，在授課過(guò)程中，教師直接調(diào)用BIM三維空間模型，學(xué)生可根據(jù)建筑三維模型對(duì)比建筑二維CAD圖紙學(xué)習(xí)，這樣可實(shí)現(xiàn)二維與三維的對(duì)接及轉(zhuǎn)化。此外，在三維模型中，教師可對(duì)各構(gòu)件著色，可以做到對(duì)各構(gòu)件的區(qū)分，還可對(duì)三維模型某些部分根據(jù)自己意愿進(jìn)行隱藏與提取，對(duì)整個(gè)建筑模型，可使用命令提取某個(gè)構(gòu)件或者構(gòu)件中的某些部分單獨(dú)分析，這樣更有利于教學(xué)的系統(tǒng)化與具體化，一門課程一般建立一個(gè)建筑三維模型就可實(shí)現(xiàn)對(duì)各章節(jié)的教學(xué)；最后，教師可利用三維模型制作動(dòng)畫及視頻，這樣可以更加方便教師調(diào)用[3]。

五、實(shí)際案例分析

由于篇幅有限，本文只對(duì)樓梯構(gòu)件識(shí)圖進(jìn)行講解，以某一四層框架結(jié)構(gòu)教學(xué)樓為例，具體操作過(guò)程如下：

在Revit軟件中提前建立整個(gè)建筑的三維模型[4]，選中建筑三維模型—過(guò)濾器（選擇要提取的部分）—hi命令，教學(xué)樓整體三維模型及教學(xué)樓一層樓梯三維模型如圖1、圖2。

圖1 教學(xué)樓整體三維模型

圖2 教學(xué)樓一層樓梯三維模型

通過(guò)本門課以往的教學(xué)可以發(fā)現(xiàn)，學(xué)生學(xué)習(xí)本節(jié)的難點(diǎn)是很難通過(guò)看二維圖紙去想象三維模型，因此在授課時(shí)將樓梯踏步段、休息平臺(tái)、樓板等設(shè)置不同的顏色，這樣可以對(duì)各組成部分區(qū)分講解，同時(shí)利用錄屏軟件對(duì)樓梯構(gòu)件三維模型錄屏，上課時(shí)播放錄制的小視頻，讓學(xué)生對(duì)樓梯三維模型有更直觀的認(rèn)識(shí)，并將樓梯二維平面圖及剖面圖與樓梯三維模型對(duì)照講解。本門課通過(guò)BIM三維模型在建筑結(jié)構(gòu)與識(shí)圖課堂上的應(yīng)用，發(fā)現(xiàn)學(xué)生可以很好地將二維CAD圖紙與三維模型相對(duì)應(yīng)，并能理解樓梯平面圖及剖面圖各部分的表達(dá)意圖，學(xué)生學(xué)習(xí)興趣明顯提高，學(xué)習(xí)效果更好。

六、BIM在建筑結(jié)構(gòu)與識(shí)圖課程中應(yīng)用的可能性

BIM三維虛擬模型應(yīng)用在建筑結(jié)構(gòu)與識(shí)圖課程對(duì)于學(xué)生及教師都是非常有利的，因?yàn)橹恍枰赗evit等建模軟件中建立建筑三維模型，就可以實(shí)現(xiàn)一個(gè)模型多種用途，可以實(shí)現(xiàn)建筑的可視化、具象化，但若想實(shí)現(xiàn)BIM在教學(xué)課堂中的應(yīng)用，需要具備以下條件：

（一）教師能夠熟練掌握BIM建模軟件的建模方法，這就要求教師具備一定的學(xué)習(xí)能力及鉆研能力，并能夠?yàn)橹冻鰰r(shí)間與努力[5]。

（二）目前并非所有的建筑專業(yè)教師都能夠熟練掌握BIM相關(guān)軟件，這就需要學(xué)校對(duì)BIM在教學(xué)中的應(yīng)用足夠重視，最好能夠建立BIM實(shí)訓(xùn)室，為教師提供學(xué)習(xí)及教學(xué)平臺(tái)，鼓勵(lì)教師學(xué)習(xí)BIM相關(guān)軟件，并能夠?qū)IM應(yīng)用于課堂教學(xué)中。

七、結(jié)語(yǔ)

BIM技術(shù)在建筑結(jié)構(gòu)與識(shí)圖課程中的應(yīng)用，彌補(bǔ)了傳統(tǒng)教學(xué)模式的不足，BIM技術(shù)對(duì)于建筑結(jié)構(gòu)與識(shí)圖課程的開(kāi)展及優(yōu)化起到了很好的作用，通過(guò)學(xué)生的學(xué)習(xí)效果可以看出BIM在建筑結(jié)構(gòu)與識(shí)圖課堂上應(yīng)用的必要性，BIM的應(yīng)用不但培養(yǎng)了學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣，還使得教師在教學(xué)過(guò)程中可以將知識(shí)、信息等更準(zhǔn)確、更具體地傳遞給學(xué)生，使學(xué)生更加清晰、全面地掌握建筑結(jié)構(gòu)與識(shí)圖的知識(shí)點(diǎn)，為今后的學(xué)習(xí)及工作做了很好的鋪墊。