BIM技術(shù)在房屋建筑學(xué)課程設(shè)計(jì)中的教改研究

賈彩虹 何培玲 張 偉 沈 正

（南京工程學(xué)院建筑工程學(xué)院，江蘇 南京211167）

0 引言

房屋建筑學(xué)課程設(shè)計(jì)既是學(xué)生對(duì)房屋建筑學(xué)課程理論的全面體現(xiàn)，又是學(xué)生進(jìn)一步理解建筑設(shè)計(jì)理論、了解建筑設(shè)計(jì)步驟、學(xué)習(xí)建筑設(shè)計(jì)規(guī)范的重要環(huán)節(jié)[1]。其目標(biāo)是加強(qiáng)學(xué)生對(duì)建筑設(shè)計(jì)及建筑構(gòu)造知識(shí)的理解和掌握，提高工程的規(guī)范意識(shí)和工程方案的表達(dá)能力，在動(dòng)手實(shí)踐的過程中培養(yǎng)學(xué)生敬業(yè)、精益、專注、創(chuàng)新等方面的“工匠”精神，加強(qiáng)新知識(shí)、新技術(shù)、新方法的使用，創(chuàng)造出有價(jià)值的勞動(dòng)成果。在建筑信息化的新形勢下，隨著BIM技術(shù)的推廣普及，運(yùn)用現(xiàn)代信息技術(shù)改進(jìn)教學(xué)方式方法，已經(jīng)成為必然。

1 課程設(shè)計(jì)現(xiàn)狀及存在的問題

1.1 時(shí)間少，工作量大，效率低下

房屋建筑學(xué)理論課結(jié)束后，安排課程設(shè)計(jì)，課程設(shè)計(jì)時(shí)間僅有1周，在如此短的時(shí)間內(nèi)，學(xué)生需要在理解領(lǐng)會(huì)任務(wù)書、查閱設(shè)計(jì)資料的基礎(chǔ)上，進(jìn)行方案構(gòu)思并最終確定方案，深化方案并出圖，時(shí)間非常緊張。在房屋建筑學(xué)課程設(shè)計(jì)中，采用手工畫圖或CAD畫圖的方法，確定方案，繪制建筑物的平面圖、立面圖及剖面圖等，學(xué)生構(gòu)思方案、確定方案、深化方案所需時(shí)間較多，導(dǎo)致多數(shù)學(xué)生未能按作圖規(guī)范進(jìn)行出圖，在一定程度上降低了設(shè)計(jì)效果，將主要精力放在了圖紙的不斷修改上[2]。

1.2 學(xué)生不易發(fā)現(xiàn)方案中的錯(cuò)誤

手工畫圖或CAD畫圖皆為二維平面，如果學(xué)生對(duì)建筑沒有極高的想象力，則很難按照繪制平面圖、立面圖、剖面圖，等等，容易出現(xiàn)繪制圖形與實(shí)際不符的問題[3]。由于學(xué)生對(duì)于專業(yè)知識(shí)及構(gòu)造內(nèi)容沒有深度掌握，空間想象力不足，容易出現(xiàn)平立剖等圖紙不統(tǒng)一。

由于房屋建筑學(xué)課程設(shè)計(jì)通常安排在大二下學(xué)期，學(xué)生還沒有學(xué)習(xí)結(jié)構(gòu)方面的專業(yè)知識(shí)，對(duì)于框架結(jié)構(gòu)中軸網(wǎng)、柱、梁、板、墻，只有概念上的了解，沒有深入理解其相互關(guān)系，因此剖面圖中梁的繪制最易出錯(cuò)。

比較常見的錯(cuò)誤還有：立面圖中在室外臺(tái)階容易畫錯(cuò)，建筑物懸空在地面上，外墻的底標(biāo)高沒有跟室外地坪齊平；屋面排水容易出錯(cuò)，學(xué)生對(duì)挑檐溝外排水的構(gòu)造做法沒有直觀認(rèn)識(shí)、坡屋頂?shù)奈菁咕€容易畫錯(cuò)；樓梯詳圖踏面踢面?zhèn)€數(shù)、休息平臺(tái)寬度等容易出錯(cuò)。

1.3 考核重結(jié)果輕過程

考核通常以最終的二維圖紙為主，出圖不規(guī)范，不易直接看出學(xué)生的設(shè)計(jì)思路；部分學(xué)生出現(xiàn)方案雷同，甚至有學(xué)生抄襲網(wǎng)上的方案。

2 BIM技術(shù)的優(yōu)勢

2.1 可視化的三維模型，提高學(xué)生的成就感

通過BIM技術(shù)生成的三維模型，具有直觀、形象、易于理解的特點(diǎn)，容易發(fā)現(xiàn)不合理的地方，提高設(shè)計(jì)的科學(xué)性與合理性；其搭積木的特點(diǎn)，能夠增強(qiáng)學(xué)生動(dòng)手能力；三維模型的展示性，學(xué)生相互間方案易交流，好的方案能起到引領(lǐng)作用，激發(fā)學(xué)生優(yōu)化方案的熱情。

2.2 不同專業(yè)的協(xié)調(diào)性，培養(yǎng)學(xué)生的工程素養(yǎng)

BIM技術(shù)擁有協(xié)調(diào)性特點(diǎn)，可以實(shí)現(xiàn)各個(gè)專業(yè)知識(shí)內(nèi)容之間的有效協(xié)調(diào)[4]，學(xué)生能及時(shí)發(fā)現(xiàn)建筑和結(jié)構(gòu)的碰撞問題，減少錯(cuò)誤，優(yōu)化設(shè)計(jì)方案，增強(qiáng)自主學(xué)習(xí)能力，提高專業(yè)能力，培養(yǎng)工程素養(yǎng)。教學(xué)信息化是通過信息化手段來支撐教學(xué)內(nèi)容與方式的展現(xiàn)，解決師生之間的互動(dòng)，解決學(xué)習(xí)效果的測評(píng)。

2.3 模擬性和可出圖性，利于考核

模擬性可以模擬建筑物的造型，還能模擬出建筑具體細(xì)部的構(gòu)造材質(zhì)和構(gòu)造的具體做法[5]，如可以將設(shè)計(jì)說明中墻體的保溫層、樓地面材料、屋頂?shù)呐潘龇ǖ扔媚Ｐ途珳?zhǔn)表達(dá)出來，讓學(xué)生進(jìn)一步明白設(shè)計(jì)說明的作用，提高對(duì)建筑細(xì)部節(jié)點(diǎn)構(gòu)造的理解。答辯考核時(shí)，能更好地區(qū)分學(xué)生的成績。可出圖性可以直接生成各類圖紙，修改模型時(shí)，圖紙中的構(gòu)件及標(biāo)注聯(lián)動(dòng)變化，保證了圖紙與模型的一致性，最終考核時(shí)，教師的精力就可以集中在出圖的規(guī)范性。

2.4 同步性，提高課程設(shè)計(jì)效率

在建模過程中，如平面圖修改門窗位置、高度、尺寸等，則相應(yīng)的立面、剖面、詳圖中都會(huì)同步改動(dòng)，保證圖紙的一致性的同時(shí)，顯著提高效率；容易出錯(cuò)的樓梯繪制，只要在平面圖中輸入或修改相關(guān)參數(shù)，就能生成需要的樓梯詳圖，并且容易理解。

3 改革措施

3.1 改革教學(xué)方式

在課程設(shè)計(jì)中，利用三維模型，有效提高了教師與學(xué)生之間的交流與溝通，教師容易看明白學(xué)生的設(shè)計(jì)思路，針對(duì)學(xué)生設(shè)計(jì)方案中存在的問題有針對(duì)性地指導(dǎo)；對(duì)某個(gè)學(xué)生的指導(dǎo)，其他學(xué)生也能很好理解教師的意圖。教師在指導(dǎo)節(jié)點(diǎn)構(gòu)造設(shè)計(jì)時(shí)，充分利用BIM技術(shù)可視化特點(diǎn)，三維模型觀察配合二維圖紙講解做法，學(xué)生通過對(duì)模型的觀察，可以提升自己對(duì)建筑造型、節(jié)點(diǎn)構(gòu)造的掌握，達(dá)到事半功倍的效果。教師在指導(dǎo)過程中，學(xué)生易于理解，大幅提升教學(xué)效率。

3.2 改革考核方式

重視過程性考核，課程設(shè)計(jì)中間設(shè)置答辯環(huán)節(jié)，以課程設(shè)計(jì)1周時(shí)間為例，在前一周的周五布置任務(wù)，周一至周三的上午采用Revit軟件進(jìn)行方案設(shè)計(jì)，周三下午采用Revit軟件投屏的方式進(jìn)行匯報(bào)和答辯，周四上午修改方案，周四下午和周五出圖。匯報(bào)時(shí)首先要求學(xué)生先以三維模型開始介紹方案的整體思路，如占地面積、層高、層數(shù)、造型等；其次用平面圖講解軸網(wǎng)尺寸、墻、柱、房間布置、疏散通道等；再次用剖面圖說明梁、板、樓梯等布置；最后用立面圖說明其立面造型和材質(zhì)等。學(xué)生在講解的過程中可以及時(shí)發(fā)現(xiàn)方案的不足，掌握更多建筑構(gòu)造知識(shí)；也有助于教師及學(xué)生之間不同方案的交流，激發(fā)創(chuàng)造力；鍛煉學(xué)生的語言和圖形表達(dá)能力及應(yīng)變能力，同時(shí)避免了方案的雷同和抄襲。

4 實(shí)施效果

4.1 提高課程設(shè)計(jì)效率

采用BIM軟件進(jìn)行課程設(shè)計(jì)，設(shè)計(jì)過程中隨時(shí)能夠查看三維模型，能夠準(zhǔn)確地找到繪圖中的不合理之處，及時(shí)修改，修改的關(guān)聯(lián)性，極大節(jié)省了方案優(yōu)化的時(shí)間，提升圖紙準(zhǔn)確規(guī)范的同時(shí)還能夠提高繪圖效率。部分學(xué)生對(duì)剖面圖的形成及繪圖要求理解不深刻，一知半解，應(yīng)用BIM軟件一鍵就能生成剖面圖，通過對(duì)比不同的剖面圖，進(jìn)一步理解了剖切位置、剖切方向、剖切深度的含義，繪出工程需要的剖面圖，降低了學(xué)生繪圖工作量，提升了學(xué)生對(duì)相關(guān)課程知識(shí)的領(lǐng)會(huì)理解。

4.2 提升房屋建筑學(xué)課程設(shè)計(jì)的地位

BIM技術(shù)是一種數(shù)字信息的應(yīng)用，是貫穿于建筑工程設(shè)計(jì)、建造、管理全過程的數(shù)字化方法，實(shí)現(xiàn)建筑全生命期關(guān)鍵數(shù)據(jù)共享及協(xié)同，是實(shí)現(xiàn)建筑業(yè)轉(zhuǎn)型升級(jí)、促進(jìn)綠色建筑發(fā)展、提高建筑業(yè)信息化水平有效途徑。結(jié)合BIM技術(shù)，學(xué)生以自己設(shè)計(jì)的三維建筑模型為例，可以將本專業(yè)的實(shí)踐環(huán)節(jié)串聯(lián)起來，切實(shí)提高學(xué)生的實(shí)踐及創(chuàng)新能力。房屋建筑學(xué)課程設(shè)計(jì)在土木工程專業(yè)的實(shí)踐環(huán)節(jié)中，起著重要的基礎(chǔ)作用。房屋建筑學(xué)課程設(shè)計(jì)的作用如圖1所示。

圖1 房屋建筑學(xué)課程設(shè)計(jì)的作用

5 結(jié)論

在房屋建筑學(xué)課程設(shè)計(jì)中應(yīng)用BIM技術(shù)，提高了學(xué)生對(duì)建筑的理解，增強(qiáng)了工程意識(shí)，提高了學(xué)習(xí)效果。國家正在大力推廣和普及BIM技術(shù)，應(yīng)用型本科院校，應(yīng)加快將BIM技術(shù)融入課程設(shè)計(jì)的教學(xué)改革步伐，轉(zhuǎn)變和創(chuàng)新教學(xué)方式，培養(yǎng)復(fù)合型BIM人才，推動(dòng)建筑業(yè)的快速發(fā)展。