BIM技術在“工程識圖與CAD”課程中的應用探討

周冬

隨著BIM技術在建筑行業的加速推廣以及市政、公路、鐵路、橋梁行業上BIM技術的使用，BIM時代已經到來。將BIM融入到課程體系中已經成為時代發展的需要。本文對在“工程識圖與CAD”課程融入筑信息模型技術的教學理念、教學體系、教學內容、教學手段、考核方式上進行了詳細的探討與實踐。

1 研究背景

建筑信息模型（Building Information Modeling）即BIM，是用數位化的建筑元件表示真實世界中用來建造建筑物的構件，涵蓋了幾何信息、空間關系、地理資訊、各種建筑構件的數量、尺寸、材料信息、造價以及采購信息等，還可以用來展示整個建筑生命周期，包括了興建過程及營運過程。

在過去20年中，CAD（Computer Aided Design）技術的普及推廣使建筑師、工程師從手工繪圖走向電子繪圖，隨著CAD的普及推廣，使建筑師、工程師從手工繪圖轉向計算機繪圖，將物理圖紙轉變成計算機中的二維數據。與傳統手工繪圖相比，計算機繪圖更快速、高效，縮短了圖紙的設計周期，提高了圖紙的設計質量。然而，這種二維圖紙數據應用有其局限性，它不能直觀體現建筑物的各類信息。而BIM技術的出現及使用不僅可以從三維直觀上反映建筑物的各種信息，而且可以幫助所有工程參與者提高決策效率和正確性，同時也為工程識圖課程改革提供了契機，當今已步入BIM 技術時代，傳統的知識繼承已不適應，培養實用型人才和創新型人才的都迫切需要我們進行教學改革。

“工程識圖與CAD”課程作為工程類高等學校專業基礎課程，是學生接觸專業課程的第一步，是與BIM技術緊密相關的課程，本課程以培養學生的空間想象力為教學目的，以培養學生準確識讀專業工程圖為最終目標。但是，課程中表達三維立體的方法是用二維的點、線、面的投影圖來表達，對于沒有經過系統學習的人是難以讀懂圖形所表達的含義。尤其當前隨之建筑工程規模越來越大，建筑形體越來越復雜，準確識讀工程圖紙表達的構造特點和其他信息更加困難。由于這種原因，BIM 技術的首先出現在建筑工程行業，為建筑工程設計領域帶來了二次革命，隨著BIM技術的進一步拓展延伸，相關的市政、公路、鐵路、橋梁上也利用BIM技術進行設計、施工。

隨著BIM技術的普及，人們不再只依靠二維圖形來表達形體，三維模型已經成為人們表達形體的最好選擇，特別是對基于BIM 技術的計算機三維建模的已經廣泛運用在方方面面。然而當前“工程識圖與CAD”課程還是采用傳統的教學理念、教學內容、教學方式，這已經遠遠滯后當前現狀，已經不適應新技術的發展的要求。基于BIM 技術的課程教學改革，無論從理念上，還是知識方面，都具有深遠的意義，課程改革勢在必行。

2 實施手段

創建“以信息化模型為載體，計算機繪圖、建模為主線，形體分析為核心，過程考核為手段”的教學體系，以適應未來建筑或其他土工工程設計的變革和要求。

（1） 教學理念的轉變。傳統的手工繪圖及二維圖形表達已不再是課程的重點，“以讀圖為主”的教育理念應該轉變為“以形體的三維表達的信息化模型方式為主”的教育理念。信息化模型建模將作為教學主線貫穿于整個課程教學思路，課程中教師的教、學生的學要圍繞其進行展開。

（2） 教學體系的改革。基于BIM 的教學體系應以計算機信息化模型建模為基礎，將理論教學與計算機CAD繪圖、BIM建模教學融為一體，形成一套完整的教學體系。將計算機信息化模型教學貫穿工程識圖課程教學的全過程，講解制圖基本知識的同時講解CAD 環境設計及二維繪圖命令；講解立體形成與表達、專業工程圖的同時講解BIM建模軟件的操作，如REVIT軟件中的使用。即以計算機CAD繪圖、BIM建模為主線，開展教學，弱化手工繪圖，加強建模的培養。

（3） 教學內容的改革。制定適應于信息化模型技術應用的課程標準，為了符合當前職業教學課時少的特點，在計算機繪圖教學方面，壓縮目前主要的二維CAD教學內容，將二維CAD的內容分成繪圖、編輯。充分增加以BIM技術為代表的輔助設計軟件教學內容，重點講授BIM基礎知識、軟件的基礎操作、同時，配合上機操作完成各部分知識點的專項練習，并通過創建一個小型建筑的信息模型來檢驗學習建筑信息模型技術的應用效果。在工程識圖的識讀圖形的教學方面，○1在“投影法”教學中，直接從基本形體—組合體—建筑形體，這種以“體”為主的教學內容模式講解投影法，不再從點、線、面講起。同時應用BIM模型講解立體的形成、立體的三視圖及三維立體圖的表達。○2在“形體表達方法”教學中，減少積木式或者機械類幾何形體表達例題，增加與土木工程實際中常見的形體表達例題，為后期專業課的學習做好詳實鋪墊、同時激發學生的學習興趣，轉變學生認為工程識圖課就是識讀積木和機械零件的觀念。○3在“專業工程圖”教學中，應用REVIT等建模軟件講解構筑物物的構成，介紹構筑物各構建的幾何屬性及材料屬性，以及剖視圖的形成、局部視圖、詳圖等。使學生在了解建模的同時掌握施工圖的繪制方法與閱讀原則。

（4） 教學手段的改革。為了解決教學課時少，內容多的問題，教學手段上進行了巨大調整。教學手段采取為“課中教學以計算機繪圖、建模軟件為主，課前以多媒體課件、微課等預學，課后學生以在線課程鞏固為輔”的形式開展教學，即制作與課程相關的多媒體課件、微課、MOOC視頻或在線課程學習平臺等方式，開展反轉課堂教學，讓學生在課前對課程內容中的重點、難點預學習，課中，教師對重點、難點進行詳細講述，課后，學生也可以通過多媒體課件、微課、在線開放課程等進行行知識鞏固和強化，保證在課時少的情況下，讓學生掌握BIM的建模的步驟、方法，同時通過建模達到了訓練、提高識讀專業工程圖形目的。

（5） 考試模式的改革。轉變原有考核方式，形成以能力考核為核心、以過程考核為重點的考核評價體系的基礎上，強調考察學生平時的知識掌握情況，過程考核貫穿于每個學習情景，并且每個情景中的考核內容貼近實際工程構件。在過程考核中還要細化考核的手段，可以個人或小組為單位考核，培養學生學習的主動性，以及小組之間的協作性。

3 效果總結

為了檢驗“以信息化模型為載體，計算機繪圖、建模為主線，形體分析為核心，過程考核為手段”的教學體系在教學中的效果，進行了教學對比實驗、B班為普通教學，A班采用“以信息化模型為載體，計算機繪圖、建模為主線，形體分析為核心，過程考核為手段”的教學。經過一學期的學習，成績對比如圖1.1所示。采用新方式教學的班級，無論是及格率上還是優秀率上都遠遠高于普通教學班級。同時，通過反轉課程這種形式，學生能力也有所加強，自學能力、查漏補缺能力都有了明顯提高，以及通過過程考核形式，學生的個人知識儲備，學生的小組合作意識都有明顯提高。由此可以看出，“以信息化模型為載體，計算機繪圖、建模為主線，形體分析為核心，過程考核為手段”的教學體系更適合現在的教學。

總之，采取“以信息化模型為載體，計算機繪圖、建模為主線，形體分析為核心，過程考核為手段”的教學，學生不僅掌握了所學知識，而且也提高了個人能力、實踐水平。并對后期的專業課如，施工課、施組課的學習打下了堅實基礎。

目前，在中國，BIM 技術的出現及普及應用，使得以參數化技術為基礎的建筑信息模型必將取代傳統的計算機輔助建筑設計手段， 成為信息時代推動我國建筑業的新動力。傳統的教學理念、教學內容、教學方式已不適應當前實用型和創新型人才的培養，基于BIM 技術的課程教學改革，無論從理念上，還是知識方面，都是符合當前社會發展趨勢。“工程識圖與CAD”課程引入建筑信息模型技術勢在必行。

（作者單位：陜西鐵路工程職業技術學院）