結合BIM技術的房屋建筑學課程改革探討

齊岳　張俊華　趙文軍

摘要：BIM作為一種全新的理念和技術，是信息時代推動建筑業發展的新動力，也是建筑業發展的必然趨勢。本文在總結目前房屋建筑學課程所面臨問題的基礎上，分析了BIM技術在房屋建筑學課程中可以發揮的作用，提出了結合BIM技術的房屋建筑學課程新模式。新的授課模式不僅使教學內容更加形象生動，而且能讓學生了解并運用BIM技術。BIM技術人才的培養能推動中國建筑業信息化的發展。

關鍵詞：建筑信息模型；房屋建筑學；土木工程；課程改革

中圖分類號：G6423；TU2文獻標志碼：A文章編號：10052909（2014）06014703

近年來，BIM技術在土木工程領域受到越來越多的關注。BIM（Building Information Modeling）又稱為建筑信息模型，是以三維數字技術為基礎，集成建筑工程項目各種相關信息的工程數據模型，是對工程項目相關信息的詳盡表達。建筑信息模型是數字技術在建筑工程中的直接應用，以解決建筑工程在軟件中的描述問題，幫助設計人員和工程技術人員能夠對各種建筑信息做出正確的應對，并為協同工作提供堅實的基礎。

BIM帶給建筑行業一場技術革命，中國建筑行業也意識到BIM技術的重要作用，正積極在建筑領域推廣應用BIM技術[1-2]。2011年，住房和城鄉建設部在《2011-2015建筑業信息化發展綱要》中明確指出在施工階段開展BIM技術的研究和應用，并積極推進BIM技術由設計階段向施工階段的延伸應用。2014年初，北京市出臺了地方性的《民用建筑信息模型設計標準》，并要求于2014年9月1日起正式實施。另外，中國建筑設計院、北京市建筑設計院等多個大型設計院都成立了BIM研究中心。然而，中國在推廣BIM技術的過程中，也遇到了許多瓶頸和阻礙，其中最為主要的一點就是BIM人才培養的滯后[3]。由于BIM技術方面缺乏人才，所以很難推動BIM技術在工程中的廣泛應用，人們無法體會BIM技術在工程實踐中的優勢。因此，若想推動BIM技術的發展，必須重視BIM技術人才的培養。

目前，已有多個院校將BIM技術與土木工程專業課程相結合，進行了課程改革實踐。天津理工大學的鐘煒等人[4]將BIM技術融入到工程項目管理課程中；湖北工程學院譚潔等人[5]提出了基于BIM數字技術的教學改革；西南石油大學劉紅勇等人[6]對國內高校開展BIM科研情況進行了歸納總結，同時論證了高等院校開設BIM實踐教學的可行性，并提出了相應的建議。但是，目前尚未見到將BIM技術融入房屋建筑學課程教學中的研究。房屋建筑學是土木工程專業的一門重要專業課，它涉及建筑平面與建筑空間布局、建筑內外的造型藝術以及建筑構造等設計問題。在BIM技術快速發展的背景下，若在房屋建筑學課程教學中運用BIM技術，將給這門課程帶來新變化和新亮點。本文基于房屋建筑學課程教學存在的問題，及BIM技術在房屋建筑學課程教學中的優勢，提出了結合BIM技術的房屋建筑學課程新模式。

一、房屋建筑學課程教學面臨的問題

目前，房屋建筑學課程大多數是以課堂教學和課程設計相結合的方式進行授課。課堂教學以板書或者多媒體的教學方式為主，課程設計是運用CAD軟件進行實際建筑物的設計。課程設計是檢驗課堂教學的重要環節，也是讓學生運用所學知識進行實際操作的重要環節。目前在整個房屋建筑學課程教學中存在兩個主要問題。

（1）課堂教學中大多數使用的是二維圖形來介紹建筑學的知識，學生需要根據二維圖形想象出三維模型，一旦在腦海中無法想象三維模型，就難以理解所學內容。因此使用二維圖形授課使得課堂教學缺乏形象性，學生聽起來枯燥乏味，理解困難，即使理解了也很難有形象、深刻的記憶。在板書教學中，黑板上畫的圖形多數是二維圖形，例如：建筑的平面圖、立面圖、剖面圖等。多媒體教學中也同樣是以二維圖形為主，這主要是由于目前三維繪圖軟件比較復雜。在房屋建筑學教學過程中應該將二維圖形和三維圖形相結合，只有這樣才可以使學生既掌握知識點，熟悉建筑的表達方式，又對所學內容有感性的認識和形象的記憶。

（2）課程設計時間緊、任務重、錯誤頻出。課程設計使用CAD軟件繪制建筑的平面圖、立面圖、剖面圖等，由于CAD繪制的是二維圖，在繪制立面圖和剖面圖時，需要學生有很好的想象能力，否則會經常出現平面和立面、剖面不相符合的情況。近年來房屋建筑學課程設計中，這樣的錯誤經常出現。另外，在使用CAD繪制二維圖紙的過程中，平面圖、立面圖和剖面圖是獨立的、互不關聯的，一旦修改平面圖，就需要再單獨修改立面圖和剖面圖。房屋建筑學課程設計通常是一周的時間，反復修改圖紙造成時間緊張，學生經常熬夜，繪圖壓力較大。

以上兩個問題產生的主要原因是由于目前的二維繪圖技術造成的。若能引進三維制圖技術，不僅可以使得課堂教學形象易懂，還可以減少課程設計中無謂的修改，從而把更多的精力放在對知識的理解和運用上，這樣教學效果也會更好。

二、房屋建筑學課程教學使用BIM技術的優勢

BIM技術具有很多優勢，將BIM技術運用到房屋建筑學課程教學中，主要能體現BIM技術三維可視化、協調性和模擬性這三方面的優勢。

三維可視化的BIM技術在建筑業的作用是非常大的，BIM設計出來的是三維模型，可以清楚看到建筑的實際情況，這對確定建筑的合理性有極大的幫助，尤其對一些細節問題都能準確把握，有效避免了不合理情況的發生。目前的施工圖紙是二維的、平面的，需要自己去想象實際的樣式，使得有些不合理的設計只有完工后才能發現。例如，在一些大型購物商城、高檔酒店常常會看到“請勿碰頭”、“請注意腳下”等警示語，這些都是由于設計過程中對項目沒有直接的三維感受造成的。另外，將BIM的三維可視化優勢用在房屋建筑學課程教學中，可以使教學內容生動形象，便于學生理解和記憶。

協調性體現在各個專業的配合上。目前，施工時經常遇到管線打架的情況，在大型建筑中，即使設計者非常認真細致，也經常發生管線打架的情況。這主要是設計時各專業各自為政造成的。BIM的碰撞檢查可以有效地避免這種現象的發生，從而提高施工效率。另外，BIM技術可以實現多個專業在一個平臺上的設計。

模擬性并不只是模擬設計出建筑物模型，還體現在可以模擬施工進度，如模型日照分析等等。目前，建筑設計涉及的內容越來越多，在房屋建筑學課程教學中介紹BIM的模擬作用，可為綠色建筑設計等打下基礎。

三、結合BIM技術的房屋建筑學課程教學新模式

基于房屋建筑學課程教學所面臨的問題，結合BIM技術在房屋建筑學課程教學中的優勢，本文提出了結合BIM技術的房屋建筑學課程新模式。房屋建筑學課程信息量大，教學時間又非常有限，將BIM技術融入到房屋建筑學課程體系中，讓學生了解BIM技術、學習BIM技術，推動BIM技術環境下房屋建筑學課程教學改革，是值得探討的重要問題。

（一） 多媒體教學與BIM技術的結合

運用BIM技術繪制三維圖形的多媒體課件，既可以使教學內容更加形象，又可以讓學生更好地接受所學知識，并了解BIM技術。在備課過程中，將原來用二維圖形表示的內容再用三維圖形表示出來，進一步完善多媒體課件。課堂上，二維圖形和三維圖形一起使用，對比觀看，可以加深學生的理解。同時，在展示三維圖形的時候，可以向學生介紹BIM技術，讓學生了解BIM技術，并體會BIM技術的三維可視化的優勢，引導學生將BIM技術應用到工程實踐中。在多媒體教學中，運用BIM技術繪制三維圖形，是讓學生了解BIM技術的有效手段。

（二）課程設計與BIM技術的結合

房屋建筑學課程包含7天的課程設計，對于初次接觸房屋建筑學知識的本科生來說，7天的時間非常緊張。很多學生把時間花在圖紙修改上，因為課程設計需要完成建筑的平面圖、立面圖、剖面圖等等，學生在繪圖過程中，經常出現不統一和互相矛盾的情況，這樣就需要不斷地修改圖紙。實際上，這并不是學生的問題，因為即使是經驗豐富的設計師也會出現類似的問題，這主要是繪圖工具（即CAD軟件）造成的。CAD繪圖軟件繪制的是二維平面圖形，需要將腦海中的三維圖形轉換成二維圖形，容易出現互相矛盾的現象。若使用BIM技術的軟件（例如Revit軟件、MagiCAD軟件等等），無論繪制平面圖，還是立面圖，都將直接生成三維圖形，且相互關聯。這樣，可以節約時間，讓學生將有限的時間用在對建筑學知識的理解上，而不是無休止的修改圖紙上。因此，在課程設計中使用BIM技術軟件，是運用BIM的直接方式。

綜上所述，在多媒體課件和課程設計中應用BIM技術是房屋建筑學課程教學的新模式、新突破。合理地使用BIM技術不僅可以使學生更好地理解所學的知識，還可以讓學生了解并運用BIM技術，進而培養了BIM技術人才，推動BIM技術在中國的發展。

四、結語

BIM技術作為建筑信息化技術，正在推動建筑行業的改革，BIM技術在中國已逐漸被推廣應用。目前，中國有多個重大工程項目使用了BIM技術。為保障BIM技術更快更好的發展，BIM技術人才的培養勢在必行。作為人才培養主要陣地的高等院校，有義務將先進技術融入課程體系，為培養人才推進課程改革。通過這樣的教學改革，能夠將BIM技術融入到教學中，讓學生更好地學習理論知識，最終達到培養適應社會發展需要的高質量工程技術人才的目的。

參考文獻：

[1]郝麗.我國BIM技術應用現狀分析與推廣措施研究[J].四川建筑科學研究，2014，40（3）：353-355.

[2]蘇斌，蘇藝，趙雪峰，王磊.BIM在地鐵站點工程中的應用探索[J].土木建筑工程信息技術，2013，5（6）：95-100.

[3]齊寶庫，薛紅，張陽.建筑類高校BIM高端人才培養的瓶頸與對策[J].中國建設教育，2014，（1）：30-33.

[4]鐘煒，張馨文，姜騰騰.BIM仿真在工程項目管理課程教學改革中的應用研究[J].土木建筑工程信息技術，2013，5（6）：7-11.

[5]譚潔，劉威，汪夢林.基于BIM技術的建筑數字技術教學改革研究[J].湖北工程學院學報，2013，33（6）：103-105.

[6]劉紅勇，何維濤，黃秋爽.普通高等院校BIM實踐教學路徑探索[J].土木建筑工程信息技術，2013，5（5）：98-101.