BIM技術(shù)在《建筑識圖與構(gòu)造》課程中的教學(xué)探討

徐俊娟

◆摘? 要：《建筑識圖與構(gòu)造》作為建技專業(yè)的一門專業(yè)必修課，由于課程自身的特點(diǎn)給教師的教和學(xué)生的學(xué)都帶來了一些困難。筆者在自身教學(xué)實(shí)踐的基礎(chǔ)上提出了把BIM技術(shù)融入到建筑識圖與構(gòu)造課程中，借助BIM技術(shù)建立的三維模型，通過旋轉(zhuǎn)觀察、剖切觀察等方式，讓學(xué)生能夠輕松地將二維圖形與三維模型之間建立應(yīng)有的聯(lián)系，幫助高職學(xué)生更好的理解建筑平面圖紙要表達(dá)的內(nèi)容和建筑各個構(gòu)件在空間的相互關(guān)系，調(diào)動學(xué)生學(xué)習(xí)的積極性，改善教學(xué)效果。

◆關(guān)鍵詞：BIM;建筑識圖與構(gòu)造;教學(xué)分析

我校建筑識圖與構(gòu)造課程要求學(xué)生理解建筑構(gòu)造的基本原理，掌握房屋各部分組成及典型構(gòu)造做法，并能夠識讀工程施工圖。該課程是學(xué)生學(xué)習(xí)建筑結(jié)構(gòu)、工程概預(yù)算、基礎(chǔ)工程等專業(yè)課的基礎(chǔ)，同時圖紙是用來指導(dǎo)施工、管理等技術(shù)的重要文件，也是工程界用來溝通交流的媒介，凡是從事建筑工程的技術(shù)人員都離不開圖紙，若不能正確識讀工程施工圖和理解有關(guān)構(gòu)造做法，那么就會影響建筑物的安全或壽命，可能造成工程事故，因此本課程對學(xué)生的就業(yè)至關(guān)重要。

一、BIM 技術(shù)的含義及特點(diǎn)

1.BIM的概念

BIM是建筑信息化模型的簡稱，它以工程項目的相關(guān)信息數(shù)據(jù)為依據(jù)，通過利用數(shù)字信息技術(shù)模擬建筑物的真實(shí)情況，為工程項目相關(guān)人員在工程設(shè)計、管理、施工、運(yùn)行、維護(hù)等方面提供便利，并且實(shí)現(xiàn)信息共享，為工程項目的建設(shè)提供集成化平臺。BIM主要應(yīng)用在建筑設(shè)計、結(jié)構(gòu)設(shè)計、項目管理、施工管理等方面，并且經(jīng)過長期的技術(shù)研發(fā)和工程應(yīng)用，已得到建筑業(yè)界的廣泛認(rèn)可。

2.BIM技術(shù)的特點(diǎn)

傳統(tǒng)建筑設(shè)計需要技術(shù)人員經(jīng)過多次修改、更改討論等才能完成。在建筑業(yè)不斷發(fā)展的進(jìn)程中，CAD、天正和其他方法逐漸出現(xiàn)，手動繪圖轉(zhuǎn)換為更高級別的電子內(nèi)容，BIM技術(shù)的特點(diǎn)表現(xiàn)在以下幾個方面。

（1）信息一體化

BIM模型是所有項目信息、數(shù)據(jù)數(shù)字化的成果，由3D模型生成的數(shù)據(jù)庫是該模型的核心部分，該模型有多部分內(nèi)容，如建筑體的內(nèi)部空間關(guān)系和幾個部分的存儲。BIM技術(shù)的設(shè)計過程和特定信息的整合完全放棄了原有的CAD方法，在設(shè)計領(lǐng)域具有一定的實(shí)用價值。

（2）實(shí)現(xiàn)多方協(xié)同，信息共享

在設(shè)計時，BIM可以為每個參與單位、每個環(huán)節(jié)建立良好的合作途徑，并為項目的相關(guān)參與者準(zhǔn)備充分的現(xiàn)實(shí)信息，同一建筑模型可以以多種方式使用，如BIM模型可以直接用于建筑模擬、結(jié)構(gòu)分析和其他部分，真正實(shí)現(xiàn)了各參與方信息共享，便于多方協(xié)同工作。

（3）方案優(yōu)化簡易化

建筑項目的設(shè)計和完成是一個動態(tài)且需要不斷優(yōu)化的過程，BIM技術(shù)出現(xiàn)之前，各專業(yè)圖形之間在軟件上是沒有關(guān)聯(lián)的，若需要修改某個圖紙的，則相關(guān)的圖紙都需要修改，這種情況是需要各專業(yè)技術(shù)人員自己判斷需要修改哪些相關(guān)圖紙和相關(guān)位置，容易造成疏漏，而利用BIM軟件創(chuàng)建數(shù)字模型后，圖紙之間是由模型相關(guān)聯(lián)的，修改一處則處處修改，大大減少了技術(shù)人員的工作量，并能夠?qū)υO(shè)計方案隨時進(jìn)行調(diào)整和優(yōu)化。

二、教學(xué)分析

教學(xué)設(shè)計的目的是為了提高教學(xué)效果，而學(xué)生是學(xué)習(xí)活動的主體，教學(xué)設(shè)計取得成效的關(guān)鍵在于學(xué)生，因此進(jìn)行教學(xué)設(shè)計前必須對學(xué)習(xí)者進(jìn)行剖析。

1.學(xué)習(xí)者分析

高職學(xué)生的數(shù)學(xué)、幾何知識薄弱，學(xué)習(xí)主動性較低，自我控制力差，但他們動手能力強(qiáng)，善于從個性化角度理解問題和解決問題，對網(wǎng)絡(luò)信息技術(shù)表現(xiàn)出濃厚的興趣，把BIM融入課程中，可將平面圖紙要表達(dá)的內(nèi)容以三維模型展示，加強(qiáng)學(xué)生對三視圖的理解，激發(fā)學(xué)生學(xué)習(xí)的主動性。

2.教學(xué)目標(biāo)分析

本課程以順應(yīng)社會需求為宗旨，以培養(yǎng)施工圖識讀和能力和工程應(yīng)用能力為主線，提出的教學(xué)目標(biāo)如下。

（1）熟悉投影基本知識和現(xiàn)行房屋建筑制圖的要求，能運(yùn)用投影原理繪制簡單形體的三視圖。

（2）掌握建筑的有關(guān)構(gòu)造措施，了解房屋各部分的常用構(gòu)造做法;能根據(jù)房屋的功能要求、建筑材料的供應(yīng)情況和施工技術(shù)等選擇恰當(dāng)?shù)臉?gòu)造方案。

（3）掌握房屋施工圖的基本知識;能正確、熟練地閱讀中等復(fù)雜程度的各種建筑施工圖和結(jié)構(gòu)施工圖，能進(jìn)行圖紙會審。

（4）具有嚴(yán)肅認(rèn)真的學(xué)習(xí)態(tài)度和實(shí)事求是、一絲不茍、科學(xué)嚴(yán)謹(jǐn)、愛崗敬業(yè)、團(tuán)結(jié)合作的精神。

三、BIM技術(shù)在《建筑識圖與構(gòu)造》課程中的應(yīng)用

《建筑識圖與構(gòu)造》課程主要包括兩個模塊，模塊一建筑識圖，模塊二建筑構(gòu)造，模塊一主要介紹了建筑工程圖紙制圖規(guī)定、建筑圖紙的繪圖原理——正投影以及建筑施工圖和結(jié)構(gòu)施工圖的識圖方法，模塊二主要介紹了房屋各部分組成及典型構(gòu)造做法，這些知識都比較抽象、復(fù)雜，通過圖紙或圖片學(xué)生很難形成整體性的認(rèn)識，BIM技術(shù)的引入能很好的解決這個問題，真正實(shí)現(xiàn)“教、學(xué)、做一體”。在下面分兩部分介紹如何在教學(xué)中應(yīng)用BIM技術(shù)提升學(xué)生的學(xué)習(xí)效果。

1.建筑識圖部分

在傳統(tǒng)教學(xué)中，建筑圖識讀部分目的是使學(xué)生通過二維圖形的識讀，在大腦中勾勒出建筑物或構(gòu)件三維的形狀和特點(diǎn)，對于部分空間想象能力不好的同學(xué)或較為復(fù)雜的形體，教師很難表述或講解的清楚，此時可利用BIM技術(shù)建立的數(shù)字三維模型，通過旋轉(zhuǎn)觀察、剖切觀察等方式，讓學(xué)生能夠輕松地將二維平面圖形與三維立體模型之間建立相關(guān)的聯(lián)系，使學(xué)生更容易理解三視圖和三維形體之間的關(guān)系（如圖1），提高了學(xué)生的讀圖能力，培養(yǎng)了學(xué)生的空間感，解決了傳統(tǒng)教學(xué)的難點(diǎn)，有效激發(fā)高職學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣。

2.建筑構(gòu)造部分

在建筑構(gòu)造知識的學(xué)習(xí)中，對于柱梁節(jié)點(diǎn)、柱梁板節(jié)點(diǎn)、屋面構(gòu)造、樓梯、檐溝等較為復(fù)雜的構(gòu)造節(jié)點(diǎn)，通過傳統(tǒng)教學(xué)，學(xué)生很難明白各節(jié)點(diǎn)的構(gòu)造做法。下面以樓梯間為例，借助BIM技術(shù)教師可將樓梯三維各向展示，學(xué)生可通過不同角度去觀察和理解樓梯的各個構(gòu)件梯段、梯梁、梯柱、框架梁、休息平臺、樓板等之間的相互關(guān)系，如圖2所示。同時，使用BIM技術(shù)創(chuàng)建的三維立體模型，還能實(shí)現(xiàn)第一視角（或第三視角）的建筑物內(nèi)部漫游，幫助高職學(xué)生更好的理解建筑各個構(gòu)件在空間的相互關(guān)系，降低了學(xué)生對建筑構(gòu)造認(rèn)識的難度，也調(diào)動了學(xué)生學(xué)習(xí)知識的主觀能動性。

教師在教學(xué)過程中，應(yīng)當(dāng)以實(shí)際項目為載體，盡量選取學(xué)校周邊的實(shí)體建筑為原型，從而實(shí)現(xiàn)CAD圖紙、三維BIM模型、實(shí)體建筑三種資源的完美結(jié)合，這樣的學(xué)習(xí)方式可讓學(xué)生更好的理解該課程的知識點(diǎn)。

四、BIM技術(shù)對教師的要求

1.選擇骨干教師參加培訓(xùn)并開展專項研究

BIM技術(shù)是建筑行業(yè)新技術(shù)。從普及教學(xué)到深化應(yīng)用的發(fā)展過程中，所有的教師都需要擠出大量的業(yè)余時間來學(xué)習(xí)。為了更快更好地掌握這項新技術(shù)，我院應(yīng)根據(jù)BIM技術(shù)的特點(diǎn)，選擇一批基礎(chǔ)知識扎實(shí)、有上進(jìn)心的骨干教師，利用寒暑假進(jìn)行校外培訓(xùn)。從長期發(fā)展的角度來看，國內(nèi)BIM技術(shù)的發(fā)展才剛剛起步。為了發(fā)展這個專業(yè)，一些教師甚至要為轉(zhuǎn)型培訓(xùn)做準(zhǔn)備，為即將到來的變革做出更大的努力。在進(jìn)行BIM技術(shù)基礎(chǔ)學(xué)習(xí)時，在各自專業(yè)方向上要有特別的突破。讓教師在不同的專業(yè)方向上學(xué)習(xí)，他們將在未來的課堂教學(xué)中發(fā)揮作用，學(xué)生也會受益匪淺。

2.開展教師BIM技術(shù)技能競賽，增強(qiáng)教師的實(shí)踐能力

與企業(yè)合作，以BIM實(shí)際項目為基礎(chǔ)，開展各類BIM技術(shù)競賽，邀請企業(yè)專家進(jìn)行評判，競賽作品能直接被企業(yè)使用，這樣不僅能增強(qiáng)教師團(tuán)隊的BIM技術(shù)實(shí)踐操作能力，還能加強(qiáng)教師與企業(yè)的溝通和聯(lián)系，共同受益。

3.鼓勵教師參與BIM技能研究，建立教師資格聘任制

建筑類的高職教育要貼合建筑領(lǐng)域?qū)IM技術(shù)人才的需求，而擁有BIM技術(shù)資質(zhì)的教師是首要保障。為此，必須建立規(guī)范的內(nèi)部教師管理體系，制定BIM技術(shù)的學(xué)習(xí)計劃，要求專業(yè)教師在規(guī)定的時間內(nèi)學(xué)習(xí)并掌握各類BIM應(yīng)用軟件，并取得相應(yīng)水平的BIM技能考核證書及BIM師資證書，才能具備BIM技術(shù)教學(xué)與培訓(xùn)資格。目前，中國建設(shè)教育協(xié)會已經(jīng)有了初、中級證書的評審標(biāo)準(zhǔn)，考試使用的軟件也從原來的Revit軟件發(fā)展到現(xiàn)在使用的PKPM、廣聯(lián)達(dá)、魯班等軟件。在中國建設(shè)教育協(xié)會的指導(dǎo)下，大型建設(shè)集團(tuán)正準(zhǔn)備培養(yǎng)高層次人才，由中國建設(shè)教育協(xié)會對通過考核達(dá)到技能標(biāo)準(zhǔn)的頒發(fā)高級證書。

五、小結(jié)

隨著建筑業(yè)信息技術(shù)的發(fā)展，《建筑識圖與構(gòu)造》課程教學(xué)內(nèi)容的展示、教學(xué)過程設(shè)計、教學(xué)效果評價等都可以利用BIM技術(shù)來實(shí)現(xiàn)，在虛擬現(xiàn)實(shí)的環(huán)境下，學(xué)生利用BIM技術(shù)建立各種建筑模型，從軸線、墻體、門窗、樓板、屋頂?shù)冉ㄖ?gòu)件，了解完整的施工流程，真正實(shí)現(xiàn)做中教、做中學(xué)。

參考文獻(xiàn)

[1]韋耿建.BIM技術(shù)在項目管理中的應(yīng)用價值研究[J].四川水泥，2017（09）：173.

[2]李金艷.基于建構(gòu)主義的移動學(xué)習(xí)教學(xué)設(shè)計研究[J].山東農(nóng)業(yè)工程學(xué)院學(xué)報，2019，36（02）：163-164.

[3]張小平主編.建筑識圖與房屋構(gòu)造.第3版[M].武漢：武漢理工大學(xué)出版社，2018.

[4]呂寶華，陳英.淺析三維制圖軟件在工程制圖教學(xué)中的應(yīng)用[J].哈爾濱職業(yè)技術(shù)學(xué)院學(xué)報，2015（05）：123-124.

[5]唐徐林.BIM技術(shù)在《建筑識圖與構(gòu)造》課程教學(xué)中應(yīng)用研究[J].長江工程職業(yè)技術(shù)學(xué)院學(xué)報，2018，35（02）：52-54.