BIM技術(shù)在“市政工程圖繪制與識(shí)圖”課程中的應(yīng)用探索

【摘 要】 市政工程是城市基礎(chǔ)設(shè)施建設(shè)領(lǐng)域的重要分支，對(duì)城市發(fā)展和居民生活至關(guān)重要。而市政工程圖的繪制與識(shí)圖則是市政工程設(shè)計(jì)和施工過(guò)程中的關(guān)鍵環(huán)節(jié)。文章旨在探討B(tài)IM技術(shù)在“市政工程圖繪制與識(shí)圖”課程中的應(yīng)用，旨在提高學(xué)生的建模能力、圖紙?jiān)O(shè)計(jì)效率以及問(wèn)題識(shí)別能力。文章從背景介紹、問(wèn)題陳述、方法、結(jié)果和討論等幾個(gè)方面，對(duì)BIM技術(shù)在“市政工程圖繪制與識(shí)圖”課程中的應(yīng)用進(jìn)行了深入探討。

【關(guān)鍵詞】 BIM技術(shù)；市政工程圖繪制與識(shí)圖；建模能力

一、BIM技術(shù)概述

（一）BIM的定義和原理

BIM是一種集成化的設(shè)計(jì)、建造和管理工具，其核心在于在數(shù)字環(huán)境中創(chuàng)建和管理建筑物的信息模型，以此實(shí)現(xiàn)對(duì)建筑項(xiàng)目全生命周期的可視化和協(xié)調(diào)管理。BIM的原理基于數(shù)據(jù)和信息的建模，它將建筑物所有的構(gòu)件、設(shè)備、材料以及其間的關(guān)聯(lián)關(guān)系等信息整合在一個(gè)統(tǒng)一的模型中。這個(gè)模型能夠不斷更新和共享信息，從而促進(jìn)各個(gè)參與方之間的協(xié)作和溝通。

（二）BIM在市政工程中的應(yīng)用優(yōu)勢(shì)

BIM在市政工程中的應(yīng)用展現(xiàn)出以下顯著優(yōu)勢(shì)。

提高設(shè)計(jì)效率：BIM技術(shù)利用三維建模、參數(shù)化設(shè)計(jì)和自動(dòng)化工具，能夠快速生成平面圖、立面圖、剖面圖等。同時(shí)，BIM模型支持實(shí)時(shí)更新和修改，為設(shè)計(jì)師提供了便捷的設(shè)計(jì)優(yōu)化手段，顯著提高了設(shè)計(jì)效率。

提升施工效率：BIM模型具備碰撞檢測(cè)和沖突解決的功能，能夠在工程施工前預(yù)先發(fā)現(xiàn)并解決潛在的交叉沖突和誤差問(wèn)題，從而降低了返工的可能性，提升了施工效率。

強(qiáng)化信息共享與協(xié)作：BIM模型促進(jìn)了設(shè)計(jì)師、施工方、監(jiān)理方等多個(gè)參與方之間的信息共享和協(xié)作。這有助于減少信息傳遞的誤差和時(shí)間延遲，進(jìn)而提高了項(xiàng)目管理的整體效率。

增強(qiáng)項(xiàng)目可視化和溝通效果：BIM模型以三維形式呈現(xiàn)建筑物，通過(guò)虛擬漫游、可視化展示等方式，使各方能夠更直觀地理解和溝通建筑項(xiàng)目的設(shè)計(jì)意圖和結(jié)構(gòu)關(guān)系。

二、“市政工程圖繪制與識(shí)圖”課程分析

（一）課程目標(biāo)和內(nèi)容概述

“市政工程圖繪制與識(shí)圖”課程旨在培養(yǎng)學(xué)生的市政工程圖紙繪制與識(shí)圖能力，使他們能夠熟練運(yùn)用相關(guān)軟件和工具進(jìn)行市政工程設(shè)計(jì)和施工。課程內(nèi)容主要包括市政工程圖紙的基本原理和規(guī)范、相關(guān)繪圖軟件的使用方法、市政工程圖紙的識(shí)圖技巧以及應(yīng)用案例分析等。

（二）課程中的主要難點(diǎn)和問(wèn)題

在“市政工程圖繪制與識(shí)圖”課程中，學(xué)生可能面臨以下主要難點(diǎn)和問(wèn)題：

技術(shù)難度較高：市政工程圖紙的繪制和識(shí)圖需要掌握一定的技術(shù)知識(shí)和操作技巧，學(xué)生可能需要花費(fèi)較長(zhǎng)的時(shí)間和精力來(lái)熟悉和掌握相關(guān)軟件和工具。

規(guī)范要求復(fù)雜：市政工程圖紙繪制有一系列的規(guī)范和標(biāo)準(zhǔn)要求，學(xué)生需要詳細(xì)了解和遵守這些規(guī)范，以確保圖紙的準(zhǔn)確性和可讀性。

理論與實(shí)踐結(jié)合難度大：市政工程圖繪制與識(shí)圖涉及大量的理論知識(shí)和技術(shù)細(xì)節(jié)，學(xué)生需要將理論知識(shí)應(yīng)用于實(shí)際項(xiàng)目中，并能夠靈活解決實(shí)際問(wèn)題。

（三）目前教學(xué)方法和工具的局限性

目前，市政工程圖繪制與識(shí)圖課程的教學(xué)方法和工具存在一些局限性：

傳統(tǒng)教學(xué)方法相對(duì)單一：目前仍然以傳統(tǒng)的教師講授和學(xué)生聽(tīng)課的方式為主，缺乏互動(dòng)和實(shí)踐環(huán)節(jié)。學(xué)生更需要實(shí)際操作和實(shí)踐的機(jī)會(huì)來(lái)提高技能。

缺乏先進(jìn)的教學(xué)工具和軟件：市政工程圖紙的繪制和識(shí)圖通常需要使用專(zhuān)門(mén)的軟件工具，但在一些學(xué)校和教育機(jī)構(gòu)中，可能未能提供先進(jìn)的軟件設(shè)備和相應(yīng)的授權(quán)。

實(shí)際案例和實(shí)踐機(jī)會(huì)不足：市政工程圖繪制和識(shí)圖是一門(mén)實(shí)踐性很強(qiáng)的學(xué)科，學(xué)生需要實(shí)際項(xiàng)目的案例和實(shí)踐機(jī)會(huì)來(lái)提高實(shí)操能力和解決問(wèn)題的能力。然而，在一些學(xué)校和教育機(jī)構(gòu)中，缺乏與行業(yè)合作的機(jī)會(huì)和實(shí)踐平臺(tái)。

三、“市政工程圖繪制與識(shí)圖”課程優(yōu)化建議

（一）加強(qiáng)互動(dòng)和實(shí)踐環(huán)節(jié)

實(shí)驗(yàn)和實(shí)地考察是非常有效的教學(xué)方法，能夠幫助學(xué)生更好地理解和應(yīng)用市政工程圖繪制與識(shí)圖的知識(shí)。通過(guò)加強(qiáng)互動(dòng)和實(shí)踐環(huán)節(jié)，可以增強(qiáng)學(xué)生的實(shí)際操作和解決問(wèn)題的能力，使他們能夠?qū)⒗碚撝R(shí)應(yīng)用于實(shí)際場(chǎng)景中。在課程中引入實(shí)驗(yàn)環(huán)節(jié)，讓學(xué)生親自操作軟件工具和相關(guān)設(shè)備，并在實(shí)驗(yàn)中實(shí)踐繪制市政工程圖紙的過(guò)程。這樣學(xué)生可以學(xué)習(xí)到具體的操作步驟和技巧，培養(yǎng)實(shí)際操作能力。同時(shí)，實(shí)驗(yàn)環(huán)節(jié)還可以讓學(xué)生在操作過(guò)程中遇到問(wèn)題，并通過(guò)自主思考和合作解決這些問(wèn)題，從而提升問(wèn)題解決能力。

實(shí)地考察是一種將理論知識(shí)與實(shí)際工程結(jié)合起來(lái)的教學(xué)方法。通過(guò)實(shí)地考察，學(xué)生可以親身體驗(yàn)真實(shí)的市政工程項(xiàng)目，了解工程設(shè)計(jì)和施工的實(shí)際情況。在考察過(guò)程中，學(xué)生可以應(yīng)用之前學(xué)習(xí)到的知識(shí)，觀察和分析實(shí)際工程圖紙，發(fā)現(xiàn)其中存在的問(wèn)題和差異，并與現(xiàn)場(chǎng)實(shí)際情況進(jìn)行比對(duì)和分析。這樣可以提高學(xué)生的問(wèn)題識(shí)別和解決能力，培養(yǎng)他們的實(shí)際工程應(yīng)用能力?？傊?，通過(guò)引入更多的互動(dòng)和實(shí)踐環(huán)節(jié)，如實(shí)驗(yàn)和實(shí)地考察等，可以更好地激發(fā)學(xué)生的興趣和動(dòng)力，提高他們?cè)谑姓こ虉D繪制與識(shí)圖中的實(shí)際操作和問(wèn)題解決能力，增強(qiáng)學(xué)生的實(shí)踐能力，為他們未來(lái)的工作和實(shí)際應(yīng)用打下堅(jiān)實(shí)的基礎(chǔ)。

（二）提供先進(jìn)的教學(xué)設(shè)備和軟件

提供先進(jìn)的教學(xué)設(shè)備和軟件，并為學(xué)生提供相應(yīng)的培訓(xùn)，可以極大地促進(jìn)BIM技術(shù)在“市政工程圖繪制與識(shí)圖”課程中的應(yīng)用和學(xué)習(xí)效果。

設(shè)備方面：（1）提供高性能的計(jì)算機(jī)和配套設(shè)備，以滿足BIM軟件對(duì)硬件的要求，確保圖紙繪制和模型構(gòu)建的順暢進(jìn)行；（2）配備高清晰度的顯示器，以便學(xué)生能夠清晰地觀察和分析建筑模型和工程圖紙；（3）提供數(shù)字化繪圖板或觸摸屏等輔助設(shè)備，方便學(xué)生進(jìn)行繪圖和模型操作。

軟件方面：（1）安裝和授權(quán)先進(jìn)的BIM軟件，如Revit、AutoCAD Civil 3D等，使學(xué)生能夠熟練掌握和應(yīng)用這些工具；（2）配備建模軟件的相關(guān)插件和擴(kuò)展，如用于城市基礎(chǔ)設(shè)施模型建模的工具包，以增強(qiáng)學(xué)生在市政工程領(lǐng)域的專(zhuān)業(yè)能力。

培訓(xùn)方面：（1）針對(duì)教師和學(xué)生，組織BIM技術(shù)的培訓(xùn)和指導(dǎo)，包括軟件的基本操作、建模方法和常見(jiàn)問(wèn)題的解決技巧等；（2）組織學(xué)生參與BIM項(xiàng)目實(shí)踐或模擬案例，通過(guò)實(shí)際操作來(lái)加深對(duì)BIM技術(shù)的理解和運(yùn)用能力；（3）配備專(zhuān)門(mén)的BIM技術(shù)支持人員或教師助理，提供實(shí)時(shí)的技術(shù)支持和指導(dǎo)。

四、BIM技術(shù)在“市政工程圖繪制與識(shí)圖”課程中的應(yīng)用案例研究

（一）BIM技術(shù)在市政工程圖繪制中的應(yīng)用案例分析

案例一：道路設(shè)計(jì)與施工。

在市政工程圖繪制中，BIM技術(shù)能夠?qū)崿F(xiàn)道路設(shè)計(jì)和施工的一體化管理。通過(guò)建立道路的三維模型，可以快速準(zhǔn)確地確定道路的幾何形狀、路面材質(zhì)、交通信號(hào)燈等要素，并與相關(guān)設(shè)計(jì)軟件進(jìn)行集成。利用BIM技術(shù)，設(shè)計(jì)人員可以直觀地進(jìn)行道路幾何設(shè)計(jì)和標(biāo)高設(shè)計(jì)，模擬不同交通流量下的道路通行情況。在施工階段，BIM技術(shù)則有助于實(shí)現(xiàn)施工進(jìn)度管理、材料量計(jì)算和施工方案優(yōu)化等功能。

案例二：排水系統(tǒng)建設(shè)。

在市政工程圖繪制中，BIM技術(shù)同樣可以應(yīng)用于排水系統(tǒng)的設(shè)計(jì)和施工過(guò)程。通過(guò)建立排水系統(tǒng)的三維模型，可以準(zhǔn)確地確定雨水管道、污水管道、檢查井等元素的位置和連接方式。利用BIM技術(shù)，可以實(shí)現(xiàn)排水管道的分布分析、施工順序優(yōu)化和沖突檢測(cè)。此外，在排水系統(tǒng)的運(yùn)行維護(hù)階段，BIM技術(shù)也能發(fā)揮重要作用，實(shí)現(xiàn)對(duì)排水設(shè)施的實(shí)時(shí)監(jiān)控和故障診斷。

（二）BIM技術(shù)在市政工程識(shí)圖中的應(yīng)用案例分析

案例一：市政工程結(jié)構(gòu)分析。

BIM技術(shù)在市政工程識(shí)圖中的應(yīng)用具有顯著價(jià)值。以道路設(shè)計(jì)和施工為例，通過(guò)BIM技術(shù)，可以實(shí)現(xiàn)道路設(shè)計(jì)和施工的一體化管理，提高設(shè)計(jì)準(zhǔn)確性和施工效率。

高效的道路設(shè)計(jì)：利用BIM技術(shù)建立道路的三維模型，包括道路幾何形狀、路面材質(zhì)、交通信號(hào)燈等要素。這使得設(shè)計(jì)人員能夠直觀地進(jìn)行道路幾何設(shè)計(jì)和標(biāo)高設(shè)計(jì)，快速準(zhǔn)確地確定道路設(shè)計(jì)方案。

精確的材料量計(jì)算：BIM技術(shù)可以與相關(guān)軟件進(jìn)行集成，實(shí)現(xiàn)材料量的精確計(jì)算。設(shè)計(jì)人員可以根據(jù)道路模型自動(dòng)生成材料數(shù)量清單，如路面、邊坡、排水設(shè)施等所需要的材料種類(lèi)和數(shù)量，從而減少人工計(jì)算的錯(cuò)誤和時(shí)間。

優(yōu)化施工方案：利用BIM技術(shù)，可以對(duì)施工方案進(jìn)行優(yōu)化。在道路施工過(guò)程中，BIM模型可以幫助施工人員進(jìn)行模擬和可視化分析，預(yù)測(cè)施工過(guò)程中可能遇到的問(wèn)題，并提前進(jìn)行調(diào)整和優(yōu)化。

施工進(jìn)度管理：BIM技術(shù)還有助于實(shí)現(xiàn)施工進(jìn)度的管理和控制。通過(guò)BIM模型，可以制定詳細(xì)的施工計(jì)劃，并進(jìn)行進(jìn)度跟蹤和監(jiān)控。同時(shí)，與其他相關(guān)軟件進(jìn)行集成，可以實(shí)現(xiàn)施工進(jìn)度與資源的優(yōu)化管理。

案例二：公園景觀設(shè)計(jì)中的排水系統(tǒng)應(yīng)用。

在公園景觀設(shè)計(jì)等市政工程中，BIM技術(shù)的應(yīng)用也包括排水系統(tǒng)的設(shè)計(jì)和施工過(guò)程。通過(guò)BIM技術(shù)建立排水系統(tǒng)的三維模型，可以準(zhǔn)確地確定雨水管道、污水管道、檢查井等元素的位置和連接方式。在設(shè)計(jì)階段，利用BIM技術(shù)可以對(duì)排水系統(tǒng)進(jìn)行綜合布局和規(guī)劃，避免設(shè)計(jì)過(guò)程中的誤差和沖突。在施工過(guò)程中，BIM技術(shù)則有助于優(yōu)化排水管道的施工順序和方法，通過(guò)模擬和優(yōu)化施工過(guò)程，避免施工中的沖突和協(xié)調(diào)問(wèn)題。同時(shí)，BIM技術(shù)還能提供施工過(guò)程中所需的材料和設(shè)備信息，幫助施工人員準(zhǔn)確地進(jìn)行工程量和材料的計(jì)量。除了設(shè)計(jì)和施工階段，BIM技術(shù)在排水系統(tǒng)的運(yùn)行維護(hù)階段也有重要作用。通過(guò)將排水系統(tǒng)的三維模型與實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)相結(jié)合，可以實(shí)現(xiàn)對(duì)排水設(shè)施的實(shí)時(shí)監(jiān)控和故障診斷，如通過(guò)傳感器監(jiān)測(cè)雨水管道和污水管道的流量和水位，及時(shí)發(fā)現(xiàn)故障和堵塞情況，并進(jìn)行預(yù)警和維修?？傊珺IM技術(shù)在市政工程圖繪制中的應(yīng)用可以大幅提高排水系統(tǒng)設(shè)計(jì)、施工和運(yùn)行維護(hù)的效率和質(zhì)量，減少錯(cuò)誤和沖突，并提供實(shí)時(shí)監(jiān)控和故障診斷功能。

五、BIM技術(shù)在“市政工程圖繪制與識(shí)圖”課程中的應(yīng)用效果評(píng)價(jià)

（一）教學(xué)效果的定量評(píng)價(jià)指標(biāo)

學(xué)生學(xué)習(xí)成績(jī)：通過(guò)考試、作業(yè)和項(xiàng)目評(píng)估等方式，定量評(píng)估學(xué)生在課程學(xué)習(xí)中的表現(xiàn)。比較實(shí)施BIM技術(shù)前后的學(xué)生成績(jī)，觀察是否有提升。

知識(shí)掌握程度：設(shè)立知識(shí)測(cè)試或進(jìn)行問(wèn)卷調(diào)查，評(píng)估學(xué)生對(duì)課程內(nèi)容的理解和掌握程度。對(duì)比實(shí)施BIM技術(shù)前后學(xué)生的知識(shí)掌握情況。

學(xué)生參與度：觀察學(xué)生在課堂上的積極參與程度，包括問(wèn)題解答、討論和互動(dòng)等活動(dòng)。通過(guò)觀察和記錄，評(píng)估學(xué)生參與度的變化。

（二）教學(xué)效果的定性評(píng)價(jià)方法

學(xué)生反饋：收集學(xué)生的意見(jiàn)和反饋，了解他們對(duì)實(shí)施BIM技術(shù)后的課程感受和看法?？梢酝ㄟ^(guò)問(wèn)卷調(diào)查、訪談等方式收集學(xué)生的意見(jiàn)。

教師觀察：教師可以觀察學(xué)生在課程學(xué)習(xí)中的表現(xiàn)，如學(xué)習(xí)態(tài)度、合作能力和技術(shù)應(yīng)用等方面。通過(guò)觀察和記錄，評(píng)估實(shí)施BIM技術(shù)后學(xué)生的學(xué)習(xí)情況。

學(xué)生作品評(píng)價(jià)：評(píng)估學(xué)生在課程中完成的作品，如設(shè)計(jì)方案、圖紙和模型等，以此評(píng)價(jià)學(xué)生的實(shí)際應(yīng)用能力和創(chuàng)造力。

（三）實(shí)施BIM技術(shù)后的課程效果綜合評(píng)價(jià)

綜合評(píng)價(jià)BIM技術(shù)在課程中的應(yīng)用效果，需綜合考慮定量評(píng)價(jià)指標(biāo)和定性評(píng)價(jià)方法的結(jié)果。比較實(shí)施BIM技術(shù)前后的學(xué)習(xí)成績(jī)、知識(shí)掌握程度、學(xué)生參與度、學(xué)生反饋、教師觀察和學(xué)生作品等指標(biāo)的變化情況，評(píng)估BIM技術(shù)在課程中的實(shí)際效果是否達(dá)到預(yù)期目標(biāo)。通過(guò)綜合運(yùn)用評(píng)價(jià)方法，全面評(píng)估BIM技術(shù)在“市政工程圖繪制與識(shí)圖”課程中的應(yīng)用效果，為課程的優(yōu)化和改進(jìn)提供參考依據(jù)。

參考文獻(xiàn)：

［1］ 陳庭威. BIM技術(shù)在橋梁領(lǐng)域的發(fā)展現(xiàn)狀及未來(lái)展望［J］. 石材，2023（10）：70-72.

［2］ 陳良，伍忠慶，范小燕. BIM技術(shù)在建筑裝飾技術(shù)工程中的應(yīng)用研究［J］. 居舍，2022（34）：85-88.

［3］ 魏存興，解恒燕，鄭鑫. 采用BIM技術(shù)對(duì)北方寒區(qū)溫室建模與CAD繪圖的對(duì)比分析［J］. 農(nóng)業(yè)工程技術(shù)，2021，41（31）：46-51.

第二批國(guó)家級(jí)職業(yè)教育教師教學(xué)創(chuàng)新團(tuán)隊(duì)課題研究項(xiàng)目“新時(shí)代職業(yè)院校市政工程專(zhuān)業(yè)領(lǐng)域團(tuán)隊(duì)教師教育教學(xué)改革創(chuàng)新與實(shí)踐”（項(xiàng)目編號(hào)：ZH2021060101）；交通運(yùn)輸職業(yè)教育教學(xué)指導(dǎo)委員會(huì)路橋工程專(zhuān)業(yè)委員會(huì)教研項(xiàng)目“數(shù)字化轉(zhuǎn)型背景下高職路橋?qū)I(yè)‘崗課賽證’一體化課程體系的構(gòu)建與實(shí)踐”（項(xiàng)目編號(hào)：LQZWH202316）。