基于BIM技術的高職“建筑識圖與構造”課程教學改革研究

吳佳南 徐衛星

(1.寧波城市職業技術學院 景觀生態學院，浙江 寧波 315100；2.浙江工商職業技術學院 建筑與藝術學院， 浙江 寧波 315012)

建筑信息模型(Building Information Modeling，簡稱BIM) 是近年來出現在建筑業中最重要的信息化技術。BIM是貫穿于建設項目全生命周期的系統工程，從項目策劃、可行性研究、建筑設計、施工到后期的運營管理，幾乎建設項目所有信息都以數字化形式表達，以多維參數模型為信息載體，并且在不同階段，不同參與方使用不同軟件，建立對應的項目信息模型，輸入數據與信息，通過查看、修改，保證各環節信息的實時共享和及時交流，以達成各方技術和規范的相互統一，確保建設項目按時保質的完成[1]。BIM技術作為建筑業信息化的重要組成部分，在工程設計、施工和運行維護全過程中有著非常重要的應用，因此，建筑信息化產業呼喚更多的BIM技術人才的快速成長。高職院校作為大量技術人才的培養基地，有必要將BIM技術融入高職建筑工程技術專業課程教學中，培養一批具有創新意識、掌握創新工具的新型工程技術人才，這不僅為教學改革提供了新思路，同時也順應了行業的市場需求和發展。

1 “建筑識圖與構造”課程教學存在的問題

“建筑識圖與構造”課程是建筑工程技術專業的職業技能基礎核心課，其教學目的是培養學生具備建筑施工圖、結構施工圖制圖與識圖能力以及掌握從事建筑七大部分(基礎、墻、梁柱、樓板、屋頂、樓梯、門窗與變形縫)的施工與管理、民用建筑方案設計等工作應具備的基本知識、基本技能和操作能力， 培養建筑施工與管理、工程監理及建筑工程預決算等方面工作所需的一線高技能專業人才。“建筑識圖與構造”課程內容主要包括：識讀與繪制建筑形體及構件的三視圖、識讀與繪制房屋建筑施工圖(建施圖)、識讀與繪制房屋建筑結構施工圖(結施圖)等。 因此，“建筑識圖與構造”課程的實踐性很強，學生的制圖與識圖能力是“建筑識圖與構造”課程的重要教學目標。目前在“建筑識圖與構造”課程的教學過程中，主要存在以下問題。

1.1 課程知識點多，課程教學時間有限

“建筑識圖與構造”課程一般在大一學年開設。大一學年公共課眾多，而該課程知識點較多，一般每個星期安排4學時，要完成教學任務，時間緊張。另外，高職學生自學能力差，課前基本不預習，而課上知識點眾多，教師課堂指導過程中無法做到面面俱到，難以保證所有學生的學習質量。

1.2 學生對圖紙的二、三維轉換理解困難

“建筑識圖與構造”課程所使用的圖紙都是二維圖紙，學生對這些二維圖紙的由來不清楚，導致學生在識讀圖紙過程中二維與三維之間形象轉換存在困難，學生難以理解。

1.3 實訓教學虛擬軟件技術滯后于行業主流發展軟件

隨著建筑行業信息化的不斷發展，新技術、新產品不斷涌現，各種仿真虛擬教學軟件眾多紛雜，紛紛進入各高職院校實訓室。然而，目前建筑企業行業信息化主流建模軟件是Revit，但各高職院校實訓室安裝的軟件卻不盡是該軟件，因此造成學生實訓的BIM軟件與建筑行業所需的BIM軟件存在各自為營現象，所培養的畢業生不能很好地與建筑行業信息化發展相匹配。

2 基于BIM技術的“建筑識圖與構造”課程教學模式改革

2.1 明確教學目標

制定“建筑識圖與構造”課程教學目標，需要考慮兩方面要素：一方面結合國家建筑領域信息化技術的快速發展引起的行業市場對BIM技術人才的需求；另一方面結合BIM技術融入高職“建筑識圖與構造”課程教學中，利用 BIM 技術工具軟件Revit建立三維的建筑信息模型，其三維、動態、虛擬的教學場景，使傳統的“建筑識圖與構造”課程變得不再枯燥，有利于提高學生建筑識圖能力，全面提升專業基礎技能。因此，建筑工程技術專業的“建筑識圖與構造”課程教學目標可以定位為：借助BIM三維軟件基礎上熟練掌握識讀建筑形體及構件的三視圖、剖面圖、斷面圖及軸測圖的能力；借助BIM教學軟件基礎上熟練掌握識讀建筑工程圖的能力；借助BIM三維建模軟件熟練繪制建筑工程圖的能力。

2.2 運用教學方法

2.2.1BIM三維教學識圖法 目前，在建筑工程施工中，指導施工的仍然是二維建筑工程圖紙，但是傳統的二維建筑工程圖紙識圖方法由于其枯燥難懂、識讀中二維與三維思維轉換困難，使得學生接受信息量小、教師教學效率低下，進而導致識圖教學過程中學時少、內容多的矛盾非常突出，嚴重影響教學進程與效果。因此，課程需要引入BIM三維教學識圖法，利用BIM模型三維、動態、虛擬的教學場景，提高學生識圖的興趣。比如在識讀建筑工程平面圖中，識讀的二維平面圖紙從三維BIM模型導出，二維與三維比對著識讀，增強學生識讀圖紙過程中二維與三維思維的轉換能力。另外，在識讀剖面圖教學中，按照建筑平面圖上的剖切方向在BIM模型中將其虛擬剖切，再動態投影形成二維的建筑剖面圖，這一動態的虛擬教學場景，使得學生對剖面圖的形成及如何識讀有了清晰的理解與掌握，再結合手機上安裝的BIM瀏覽器App,讓學生隨時隨地移動學習識讀。

2.2.2BIM三維建模繪圖法 在應用BIM三維識圖的基礎上，在這一階段要求學生通過BIM三維建模軟件Revit根據上一階段的典型建筑工程圖紙所示內容，建立一個完整的三維建筑模型。相對于CAD二維繪制工程圖法，BIM三維建模繪圖法，學生在建成三維各層構件模型的同時，完成二維平面圖及三維模型，通過窗口界面相互切換隨時查看，加深理解。

2.2.3BIM三維漫游感知法 在傳統的“建筑識圖與構造”課程教學中，學生識圖基本上基于二維圖紙進行，對整個建筑的三維形象以及內部的空間細節等均缺乏真實的感知，因此通過BIM漫游，可以深入建筑內部及外部任意位置了解建筑形象，使得學生形成整體的建筑形象感知，促進建筑識圖教學任務的快速完成。在具體教學中，學生可借助BIM軟件Revit打開項目文件，在識圖選項“三維視圖”中選擇漫游按鈕，進入漫游路徑繪制模式，根據想要漫游的路徑目標完成漫游路徑繪制，開啟漫游。除了在電腦中進行課堂BIM三維漫游感知應用外，學生也可以通過手機上安裝的BIM瀏覽器App，選擇項目文件打開，點擊“漫游”按鈕，選擇漫游速度，進行環繞查看或定點查看，學生可以隨時隨地學習感知建筑三維形象。

2.3 完成課程設計

該環節是學生在完成前期某項目建筑施工圖平立剖及詳圖識圖任務基礎上，將該能力運用到項目BIM三維建模實踐中來。教師選擇面積適中的建筑項目讓學生完成，通過完成二維圖紙識讀到三維模型設計全過程課程設計任務，深入了解建筑內外部空間形象。教學任務完成后，教師要求學生能夠熟練地進行建筑施工圖識圖，并在此基礎上結合BIM三維建模，完成三維模型來感受建筑的內外空間形象及構造，訓練學生綜合運用識圖知識和項目BIM三維建模實踐中所獲得的經驗進行施工指導的能力。課程設計主要包括二維圖紙識讀和BIM三維建模兩個階段。

(1) 二維圖紙識讀。該階段教師按照建筑施工圖中的平立剖及詳圖識圖順序循序漸進地要求學生完成某一具體任務。在開展某一具體任務時，教師基于移動信息化的混合式教學方法進行：一是課前學，課前教師在手機端發布預習任務單及預習目標，上傳本次任務的知識點微課(包括二維圖紙及三維模型相互轉換的動態虛擬動畫及可在手機上觀看的模型)供學生學習，并布置測試檢驗學生課前預習知識掌握程度；二是課中學，教師在課中安排提問、搶答及難點答疑，并進行本次任務的重要內容、重點、難點講授，安排學生進行頭腦風暴及討論，課中結束前再安排學生進行識圖測試(該測試基于計算機識圖軟件進行)，檢驗學習效果；三是課后學，課后教師在手機端安排學生進行重點和難點討論及答疑。通過系列學習，為后續BIM三維建模奠定堅實的基礎。

(2) BIM三維建模。該階段要求學生在熟讀建筑施工圖的基礎上完成，BIM三維建模過程中，平立剖及詳圖同步建模完成，實時更新。教師在開展該階段教學任務時，主要基于教學做一體化的教學模式進行：一是課前學，課前教師在手機端發布預習任務單，上傳某階段的三維建模微課供學生學習，鼓勵學生在觀看微課后嘗試建模；二是課中教學做，課中教師隨機抽選學生就課前發布的任務進行簡單建模操作以檢驗預習效果，教師再進行重點和難點講授，并布置課中必須完成的階段任務，學生根據上傳的微課視頻學習，完成 BIM三維建模階段任務并上交，期間，教師穿插學生中間進行答疑輔導；三是課后學，課后教師在手機端安排學生進行重點和難點討論及答疑，并上傳下一個任務微課視頻供學生學習。

3 結語

“建筑識圖與構造”課程作為建筑工程技術專業核心基礎課程，是后續專業核心課程得以順利學習的保障。因此，高職院校非常有必要將BIM技術融入“建筑識圖與構造”課程教學中，利用 BIM軟件創建三維建筑信息模型，其三維、動態、虛擬的教學場景，使傳統的“建筑識圖與構造”課程變得不再枯燥，有利于提高學生的學習興趣與積極性，提高學習效果，促進學生識圖技能的提升，為學生后續核心專業課程的學習打下堅實的基礎。