基于BIM 三維可視技術教學方法改革研究
——以高職院?！敖ㄖ茍D與CAD”課程為例

王 靜

（南寧職業(yè)技術學院建筑工程學院，廣西 南寧 530008）

0 引言

建筑制圖與CAD 課程是高職院校建筑類專業(yè)的一門專業(yè)基礎課，主要包括建筑制圖規(guī)范、建筑施工圖讀識、CAD 軟件應用等教學內容，是建筑施工技術、工程測量、 建筑工程概預算等專業(yè)核心課的先導課程。 為了研究建筑制圖與CAD 課程的教學效果，筆者對南寧職業(yè)技術學院后續(xù)專業(yè)核心課任課教師進行了訪問調查，并對校企合作單位進行了問卷調查。 專業(yè)核心課任課教師普遍認為學生讀圖識圖基礎較差，校企合作單位也反饋高職院校學生查閱圖紙能力較弱、繪圖能力有待提高。 以上調查研究結果直接反映了建筑制圖與CAD 這門課程的教學效果不理想。

自2011年國家大力推行BIM 技術后，BIM 技術在建筑行業(yè)如破土春筍般迅猛發(fā)展。 BIM 具備可視化、協(xié)調性、模擬性、優(yōu)化性、可出圖性等優(yōu)點。BIM 技術不僅可以將二維圖紙表達的結構大小、位置、顏色等具體信息以一種三維立體實物形象展示給人們，還突破了二維平、立、剖圖紙相互獨立的模式，實現(xiàn)了平、立、剖視圖與三維視圖相互關聯(lián)、相互協(xié)作的功能。 因此，將BIM 三維可視技術合理的引入建筑制圖與CAD 課程的教學中， 能夠很好地解決建筑制圖中教學重難點，勢必會提高教學效率及學習成效。文章以建筑制圖與CAD 課程為例， 基于BIM 三維可視技術教學方法改革及成效做了研究，為該課程教學改革提供參考。

1 研究現(xiàn)狀

1.1 建筑制圖與CAD 的教學現(xiàn)狀

一門課程的教學質量受課程性質、教學手段和方法、教學資源、學生基礎等幾方面因素影響。

1.1.1 課程理論性強

建筑制圖與CAD 是圍繞建筑制圖規(guī)范、 建筑施工圖紙的讀識和CAD 軟件使用等內容開展教學的課程的，其中建筑制圖規(guī)范和建筑施工圖的讀識部分的教學內容理論性強， 很多知識點需要學生強制記憶，比如，投影知識、建筑材料圖例等。 學生只能通過死記硬背的方式來記憶，無法真正理解概念的釋義，久而久之就會逐漸失去學習的興趣和信心，甚至部分學生會產(chǎn)生抵觸心理。

1.1.2 “二維”教學當?shù)?/p>

由于建筑制圖與CAD 課程的強理論性， 任課教師往往受傳統(tǒng)教學方法的限制，無法將教學重難點精準的詮釋給學生。 現(xiàn)下，建筑制圖與CAD 課程的教學方式仍然沿用建筑圖紙和文字性PPT 課件為主的“二維教學”，不夠直觀、明確，學生需要通過想象將二維圖形轉化成三維模型，對于較為復雜的構造，學生在將“二維”轉化成“三維”的過程中很容易丟失建筑構造細節(jié)，導致原構造失真“變形”，最終導致課程教學難點仍然存在，無法在根本上解決。

1.1.3 優(yōu)質教學資源匱乏

目前， 建筑制圖與CAD 課程的教學資源主要有教材、PPT 課件、工程照片、教學建筑圖紙等，但這些教學資源陳舊且不夠規(guī)范。 市面上建筑制圖與CAD的教材內容大多是文字描述和二維圖片， 缺乏創(chuàng)新性，無法為學生自學提供太多助益。 隨著社會的發(fā)展，建筑制圖規(guī)范需要適應行業(yè)發(fā)展而修訂一些條目，但很多任課教師并沒有將PPT 課件中的相關內容及時更新，在教學過程中便會誤導學生。 很多工程照片和建筑圖紙都是在網(wǎng)上下載， 并非出自實際工程項目，因此容易出現(xiàn)文不對圖、 建筑圖紙不規(guī)范等情況，不利于學生規(guī)范學習。

1.1.4 學生基礎較差

建筑制圖與CAD 作為專業(yè)基礎課， 一般在大學第一個學期開設。 高職院校的生源除了高考統(tǒng)招生外還有相當一部分生源是單獨招生或中職對口招生的。學生的理論知識掌握程度不同， 又無建筑專業(yè)基礎，大部分學生無法在“二維”教學模式下將平面圖形與實體構造完全對應。 正所謂“師傅領進門，修行在個人”，任課教師最多是浩渺知識海洋的引路者，真正的掌舵者卻是學生自己。 高職院校學生的素質基礎參差不齊，大部分學生喜歡上網(wǎng)、玩游戲，自我約束能力較差，無學習目標，缺乏自學意識和動力，掌握專業(yè)知識較慢，久而久之便限制了學生學習能力的提升。

1.2 BIM 技術發(fā)展現(xiàn)狀

BIM（Building Information Modeling）概念發(fā)源于美國，于1970年首次提出。 BIM 技術歷經(jīng)幾十年的發(fā)展，英國、新加坡等發(fā)達國家和部分發(fā)展中國家先后引進并發(fā)展BIM 技術。 BIM 技術進入我國市場后，各級政府相繼出臺相關政策在各行各業(yè)中大力推廣。BIM 技術發(fā)展至今， 已被建筑行業(yè)廣泛應用到設計、施工、運維等各個階段，BIM 全過程咨詢公司也在國內林立而起。 BIM 不僅可以模擬施工生產(chǎn)，最重要的是能夠協(xié)調各專業(yè)的設計，通過碰撞檢測發(fā)現(xiàn)各專業(yè)之間空間上的沖突，避免施工返工和工期浪費。 由于建筑行業(yè)對BIM 人才的渴望，國內各高校也注重BIM技術人才的培養(yǎng)，已經(jīng)將BIM 相關課程編寫進人才培養(yǎng)方案，并鼓勵學生考取“1+X”BIM 等級證書，實現(xiàn)課證融通教學。 圖1 為在建筑構造模塊應用BIM 技術。

圖1 建筑構造剖面教學模塊中BIM 技術應用

2 教學改革建議

通過上述建筑制圖與CAD 課程教情分析和學情分析，及BIM 技術發(fā)展現(xiàn)狀的敘述可知，提高建筑制圖與CAD 教學效率與學習效果的有效措施就是放棄“二維”教學，引入更直觀、更立體的BIM 教學資源。

2.1 建設信息化教學資源庫

圖2 補繪三視圖教學模塊中BIM 技術應用

經(jīng)對學生建筑制圖與CAD 教學知識點掌握情況問卷調查后發(fā)現(xiàn)， 學生普遍認為建筑制圖與CAD 課程教學重難點中三視圖的補繪、軸測圖的繪制、建筑剖面圖的讀識與繪制最難以理解和掌握。 三視圖、軸測圖和建筑剖面比較抽象，如果學生的空間思維能力不強，確實不易理解。為此，可以利用BIM 三維可視技術將相應章節(jié)的平面教學素材轉換為三維模型，任課教師通過BIM 軟件中的剖切、三維視圖、漫游、透明度調節(jié)等功能多角度展示模型輔助教學，以便幫助學生理解建筑構造的組成， 同時培養(yǎng)學生空間思維能力，見圖3。

圖3 建筑制圖與CAD 課程學習難易程度調查結果

2.2 培養(yǎng)信息化能力師資隊伍

建筑制圖與CAD 課程教學改革不能僅限于教學方法上，任課教師也要與時俱進提升自我修養(yǎng)和業(yè)務能力。 國家重視教育、鼓勵教師發(fā)展，教師培養(yǎng)應立足于“雙師”型教師素質，與行業(yè)、企業(yè)需求接軌，學習BIM 相關理論知識和軟件操作方法。 任課教師還應善于使用信息化教學平臺對學生課前、課中和課后學習情況進行監(jiān)測。 同時，任課教師應具備一定的制作信息化教學資源的能力，用微課、視頻等信息化教學資源替換文字資源和圖片資源。

2.3 啟動課程診改機制

有效的課程整改可以真實反映課程教學效果。 能夠反映教學效果的大數(shù)據(jù)可以通過教學評價和問卷調查來獲取。 任課教師可以將建筑制圖與CAD 課程劃分為若干教學模塊（見表1），在每一模塊教學完成后啟動一次教學評價和問卷調查。 教學評價主要采集任課教師業(yè)務水平、儀容儀表和師德師風等情況的數(shù)據(jù)，問卷調查主要采集教學知識點難易程度、學生掌握情況、教學方法是否合理等情況的數(shù)據(jù)。 每次教學評價和問卷調查后，任課教師可以根據(jù)教學評價和問卷調查反饋的信息進行課程教學過程性診改， 做到“隨診隨改”， 課程教學全部結束后再進行總結性診改，完善教學方法，豐富教學資源，保證課程后續(xù)教學效果。

表1 建筑制圖與CAD 教學模塊劃分

3 教改效果驗收

筆者依據(jù)2020 級學生建筑制圖與CAD 的教學效果調查研究數(shù)據(jù)進行教學反思， 在2021 級該課程的教學過程中利用BIM 三維可視技術進行教學改革。如圖3 所示，對比2020 級與2021 級學生“課程學習難易程度”調查數(shù)據(jù)可見，建筑制圖與CAD 課程引入BIM 技術后的教學效果顯著提高，學生對知識點的掌握也更容易。 通過對2021 級學生“BIM 技術對學習建筑制圖與CAD 課程是否有幫助”的調查數(shù)據(jù)可知，學生對BIM 技術興趣濃厚， 將BIM 技術引入建筑制圖與CAD 的課堂教學非常具有實用性。 如圖4 所示，對2021 級學生的訪問調查中，45.7%的同學認為BIM 技術對學習三視圖和軸測圖有幫助，有利于理解復雜構造組成；51.1%的同學認為BIM 技術對認識和學習建筑剖面有幫助，有利于理解建筑剖面圖的形成。

圖4 BIM 技術對學習建筑制圖與CAD 課程是否有幫助

4 結語

建筑制圖與CAD 雖為建筑專業(yè)基礎課程， 但是后續(xù)專業(yè)核心課程的學習基礎，也是學生就業(yè)所必需的基本專業(yè)技能。 BIM 的模擬性、可視性可以更加直觀、立體、全面地將建筑構造的組成展示給學生，能讓學生快速認識建筑構造、理解教學重難點。 講好一門課，做好一門課程的教學改革，要從教學方法、教學資源、師資隊伍等幾方面入手。 為了適應各行各業(yè)BIM技術的需求， 國內外已開發(fā)出多款BIM 軟件，Revit、BIMmake、 廣聯(lián)達等， 任課教師只要掌握任一款BIM軟件的操作，就可以開發(fā)更多優(yōu)質教學資源。 因此，將BIM 三維可視技術融入建筑制圖與CAD 課程的教學中，能夠完美解決“二維”教學模式的弊端，是一場有效的課程教學改革。 在將來的教學改革探索中，還可以將BIM 三維可視技術引入到建筑專業(yè)其他基礎課或專業(yè)核心課的教學中，提高教學效率和學習成效。