BIM技術(shù)在公路工程制圖課程中的應(yīng)用思考

（山東交通職業(yè)學(xué)院， 山東 濰坊 201206）

交通部十三五規(guī)劃中指出，運(yùn)用BIM技術(shù)進(jìn)行規(guī)劃、設(shè)計(jì)、施工和運(yùn)營、檢測維護(hù)管理是一種新興的技術(shù)潮流，它所引領(lǐng)的公路行業(yè)的技術(shù)革命勢在必行。BIM是通過創(chuàng)建并利用數(shù)字模型對項(xiàng)目進(jìn)行設(shè)計(jì)、建造及運(yùn)營管理的過程[1]。運(yùn)用BIM模型三維可視化的特點(diǎn)，在公路工程識圖教學(xué)中，改變傳統(tǒng)教學(xué)理念，優(yōu)化教學(xué)模式，對工程實(shí)體借助BIM模型直觀展示，培養(yǎng)學(xué)生的形象思維和空間想象能力，從而顯著提高教學(xué)效率。

一、公路工程制圖課程的教學(xué)現(xiàn)狀分析

公路工程制圖教學(xué)目標(biāo)是使學(xué)生能熟練地識讀工程專業(yè)圖紙和運(yùn)用CAD軟件熟練繪制工程施工圖，是對學(xué)生后續(xù)專業(yè)領(lǐng)域教學(xué)的引領(lǐng)，重點(diǎn)對學(xué)生的空間思維能力和想象能力的培養(yǎng)。要想實(shí)現(xiàn)在工程平面圖紙上由平面圖形來想象工程實(shí)體或把工程實(shí)體表示在圖紙上成平面圖形,必須具備一定的空間想象能力。在現(xiàn)實(shí)教學(xué)中，多借助工程實(shí)體照片、多媒體課件、施工過程視頻動(dòng)畫、 教學(xué)模型等手段，幫助學(xué)生建立空間概念，對教學(xué)目標(biāo)的實(shí)現(xiàn)起到了一定的作用。但這樣的教學(xué)，對學(xué)生工程圖紙的識讀能力、空間思維能力培養(yǎng)究竟有多大效果，通過問卷調(diào)查發(fā)現(xiàn)學(xué)生識圖能力并未得到改善與提高，究其原因有以下兩個(gè)方面：

1.1 學(xué)生空間思維培養(yǎng)不足，后續(xù)專業(yè)課程學(xué)習(xí)困難。公路專業(yè)課程的基礎(chǔ)是三視圖作圖，該內(nèi)容的教學(xué)重點(diǎn)是要培養(yǎng)學(xué)生的三維空間思維。在實(shí)際教學(xué)中，此部分內(nèi)容教學(xué)其實(shí)并不容易，多數(shù)授課老師深有體會，在短時(shí)間內(nèi)讓學(xué)生很好地掌握難度很大，能讓學(xué)生掌握簡單形體的三視圖作圖已經(jīng)很不錯(cuò)，別說是公路工程實(shí)體了。造成這個(gè)現(xiàn)象的原因一方面是學(xué)生剛接觸這種學(xué)習(xí)訓(xùn)練，思維上不適應(yīng)，需要時(shí)間，另一方面是常規(guī)的的教學(xué)手段較難引起學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣，激發(fā)他們的學(xué)習(xí)熱情[2]。

1.2 教師在進(jìn)行傳統(tǒng)的公路識圖教學(xué)時(shí)，通常是依據(jù)某個(gè)工程現(xiàn)有的專業(yè)工程施工圖紙進(jìn)行識圖授課，跟學(xué)生詳細(xì)介紹每張施工圖紙中的圖示內(nèi)容。在授課過程中盡管教師會針對學(xué)生提出的問題進(jìn)行答疑解惑，但由于公路工程施工圖都是二維平面的，剛接觸專業(yè)知識的學(xué)生平面圖識讀水平明顯不足，很難由這種二維平面的專業(yè)施工圖想象出三維空間，更不用說將平面圖與公路實(shí)體進(jìn)行對應(yīng)，學(xué)生更希望看到的圖紙是更為直觀與形象的三維圖紙，但其公路專業(yè)知識點(diǎn)比較復(fù)雜，并導(dǎo)致在具體學(xué)習(xí)過程中學(xué)生們難以對圖紙中所表達(dá)的內(nèi)容有一個(gè)清晰的了解。所以這樣教學(xué)，學(xué)生無法真正有效地識讀公路工程施工圖。

二、BIM技術(shù)融入工程識圖教學(xué)的意義

綜上所述，公路工程制圖教學(xué)依靠傳統(tǒng)的教學(xué)手段對這部分內(nèi)容進(jìn)行教學(xué)，難以使學(xué)生更好地理解與想象，無法提高其空間想象能力。而基于BIM技術(shù)的三維軟件圖形的出現(xiàn)，對傳統(tǒng)的CAD教學(xué)思路進(jìn)行一定程度的轉(zhuǎn)變。將BIM技術(shù)融入工程識圖教學(xué)過程中，把BIM三維建模技術(shù)引入傳統(tǒng)教學(xué),培養(yǎng)學(xué)生對三維形體的認(rèn)識與想象，提升學(xué)生專業(yè)識圖的教學(xué)效果。

2.1 幫助學(xué)生快速建立形體模型，形成空間思維

在傳統(tǒng)工程制圖教學(xué)中，教師會借助于教學(xué)模型或者多媒體課件輔助教學(xué)，豐富學(xué)生的感性認(rèn)識。這樣做雖較形象直觀，但教學(xué)方法局限性也大：模型教學(xué)投入較高，種類有限，與教材不配套，無法及時(shí)更新補(bǔ)充，從而會影響相關(guān)內(nèi)容教學(xué)；多媒體課件教學(xué)雖使教學(xué)內(nèi)容更豐富、更形象，但僅靠課堂以教師為中心講授，學(xué)生處于被動(dòng)的地位，還是無法使學(xué)生全面的理解作圖原理。教學(xué)中學(xué)生主動(dòng)參與機(jī)會少，學(xué)習(xí)熱情不夠。如能把BIM建模技術(shù)融入制圖教學(xué)中，則可以根據(jù)課堂需要運(yùn)用BIM快捷的建模功能，快速建立各種模型，可以多方位、多角度進(jìn)行觀察，操作起來靈活快捷，同時(shí)也便于更改和編輯，這樣學(xué)生對形體三視圖的作圖原理更易理解。同時(shí)，學(xué)生在掌握BIM建模技術(shù)后，在講到較復(fù)雜形體三視圖作圖、工程圖紙構(gòu)件部位識讀時(shí)，學(xué)生可以根據(jù)視圖或自己的想象構(gòu)造形體進(jìn)行BIM建模,大家以小組為單位互相討論，教師引導(dǎo)，并實(shí)時(shí)驗(yàn)證思維正確性。這種教學(xué)模式讓學(xué)生主動(dòng)參與，積極提問，以學(xué)生為中心，教師為輔，既提高了學(xué)生學(xué)習(xí)的積極性，又促進(jìn)了教學(xué)過程中的師生互動(dòng)，保持學(xué)習(xí)的主動(dòng)性、創(chuàng)造性。

2.2 通過構(gòu)建模型，使公路工程實(shí)體的各部位空間可視化，便于學(xué)生理解。

公路工程施工圖通常都是二維平面的，分為立面圖、平面圖和剖、斷面圖幾部分，教師在專業(yè)工程識圖與繪圖的教學(xué)過程中，如果能在完成常規(guī)施工圖識讀教學(xué)后，讓學(xué)生根據(jù)施工圖中所示的內(nèi)容和信息借助于Revit軟件來對公路工程整體來進(jìn)行虛擬建模，在建模的過程中，學(xué)生對公路工程各部位進(jìn)行合理分解與整合建成三維模型，由于模型從整體到局部都是可視的，來加深對公路工程整體的認(rèn)知。并為提升課堂教學(xué)的吸引力，在課堂上全面給學(xué)生們展示各構(gòu)件設(shè)計(jì)方案、結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)方案，有效地避免了二維施工圖表達(dá)不充分的弊病，通過利用BIM技術(shù)建成完善的空間模型，將公路路線整體及其各構(gòu)造物清晰地表現(xiàn)出來，空間的可視化有助于將學(xué)生對形體的認(rèn)知提升到新的高度[3]。

在對公路各部位的立剖面進(jìn)行講解時(shí)，學(xué)生們往往難以借助于立面圖以及剖面圖來對公路的情況有一個(gè)清晰的了解，這就需要教師們來根據(jù)教材的實(shí)際教學(xué)內(nèi)容來引導(dǎo)學(xué)生進(jìn)行三維視圖的構(gòu)建，并在此基礎(chǔ)上進(jìn)行相應(yīng)的教學(xué)工作[4]。在這教學(xué)模式下，學(xué)生能夠?qū)饭こ陶w的情況進(jìn)行全方位的觀察，并進(jìn)一步加深學(xué)生對于公路工程剖面的理解程度。考慮到未來的發(fā)展趨勢，還需要在公路工程識圖與CAD繪圖教學(xué)環(huán)節(jié)中適當(dāng)增加BIM建模技術(shù)以及實(shí)踐課程，來提升學(xué)生二維轉(zhuǎn)三維形象思維和空間想象能力。

三、結(jié)束語：

未來的BIM技術(shù)將逐漸取代CAD成為了下一代的主流軟件體系，在公路工程制圖課程中合理融入BIM，讓學(xué)生掌握BIM的建模理論，根據(jù)自己的專業(yè)設(shè)計(jì)圖建成BIM模型，利用BIM模型增強(qiáng)識圖能力，同時(shí)讓學(xué)生可隨時(shí)發(fā)現(xiàn)自己設(shè)計(jì)作業(yè)的準(zhǔn)確性和合理性，完成視圖與工程實(shí)體之間形象思維的轉(zhuǎn)換，對后續(xù)專業(yè)課程的講授奠定良好的基礎(chǔ)，有利于提升學(xué)生的專業(yè)技能。

[1]何關(guān)培，李剛.那個(gè)叫 BIM的東西究竟是什么[M].北京：中國建筑工業(yè)出版社，2011.

[2]朱少君.將BIM技術(shù)應(yīng)用于建筑專業(yè)識圖教學(xué)的思考[J]. 泰州職業(yè)技術(shù)學(xué)院學(xué)報(bào)，2016，16（6）.

[3]王珺.BIM理念及BIM軟件在建設(shè)項(xiàng)目中的應(yīng)用研究[D].成都：西南交通大學(xué),2011.

[4]黃海生，吳丹丹.基于 BIM 的土木工程課程體系教學(xué)改革[J].湖北科技學(xué)院學(xué)報(bào)，2016，36（4）：74-77.