基于BIM軟件的工程制圖課程教學方法的研究與實踐

吳姍姍 蔣博林

摘?要：為了使土建類學生在工程制圖課程中能夠更容易實現三維空間與二維圖紙的相互轉換，提高學生的學習積極性，本文研究采用BIM軟件信息化教學方法，應用BIM工程識圖三維仿真實訓軟件，結合Revit軟件建模效果展示，以提高學生的學習積極性和教學的有效性，使教學方法和教學手段更加契合人才培養目標，并最終實現課程教學效果適應崗位技能需求的目的。

關鍵詞：工程制圖課程;信息化教學;BIM軟件;三維仿真實訓軟件;Revit軟件

一、緒論

工程制圖是一門具有很強實踐性的課程，就其學習內容而言，并不需要學生死記硬背大量的公式和深奧的理論，而是需要加強繪圖與識圖能力。要教好這門課程，教師應盡力開拓學生的思路，培養學生較好的空間想象力，從而提高學生的實踐應用能力[1]。目前，大部分高職院校在開設土木工程制圖課程時，都是輔以Auto CAD軟件進行授課。但學生在學習Auto CAD的過程中，主要是繪制二維圖紙，這會造成學生在學習后閱讀實際的工程圖紙的能力不強，而且三維空間與二維圖紙的相互轉換能力也不理想。

本文在總結教學經驗[2]和參考同類高校教學方法[3-6]的基礎上，應用BIM（Building Information Modeling）工程識圖三維仿真實訓軟件，結合Revit軟件建模效果展示，以建筑信息模型BIM技術的Revit三維建模軟件替代Auto CAD軟件。Revit三維建模軟件操作更方便，建模更精準，可實現三維空間與二維平面的平穩轉換。本文以高職類土木工程制圖課程為例，研究Revit軟件應用的教學方法和教學手段，并進行對比分析，闡述經驗心得。本文基于BIM軟件，從信息化教學方法改革入手，進行工程制圖課程教學方法的研究與實踐。

二、教學現狀

通過查找文獻資料以及走訪調研同類高職院校，了解到目前大部分高職院校在開設土木工程制圖課程時，教學方法仍采用板書講授為主、教學軟件和模型為輔，教師在講授時也僅通過二維的三面投影圖來培養學生的空間思維能力。

作者近幾年講授土木工程制圖課程時，通過分析學生的課程考核和調查問卷，得知大部分學生的空間想象能力不能匹配課程教學目標的要求，學生也無法及時、準確地實現二維圖紙和三維實體的轉換。在課內實訓或校外實訓時，學生識讀專業工程圖紙的能力有限，無法將工程圖與工程實體一一對應，需要花費大量的時間來思考，甚至會將圖紙識讀錯誤。另一方面，高職院校土建類專業注重培養學生的實操能力，在重技能弱理論的情況下，工程制圖的課時在逐漸調整減少，如何讓學生在有限的課時內掌握制圖技巧與識圖能力，是工程制圖課程教學改革的迫切需要。

近幾年，隨著BIM技術的推廣，各大高校紛紛開設BIM課程，但由于國內的BIM技術還不夠成熟，開設的BIM課程大多以理論講解為主，主要使學生了解BIM技術，以便于畢業后在工作中實踐BIM技術時能盡快適應。隨著對BIM課程的逐漸深入探索，作者發現將BIM技術貫穿整個專業課程中尤為重要，如果僅一門課程講解BIM技術，那作用就非常細微，學生容易忘記所學的BIM知識，更談不上應用。課程組成員通過多次研討，制定適應本專業學生的工程制圖課程教學改革方案，逐步將BIM技術引入工程制圖課程教學中，培養學生的空間思維能力，提高學生的學習積極性和教學的有效性，使教學方法和教學手段更加契合人才培養目標。

三、教學改革研究

本次教學改革采用BIM軟件信息化教學方法，前期已經選取一個教學班，應用BIM工程識圖三維仿真實訓軟件，開展工程制圖課程試驗研究[2]。通過對研究結果的分析總結，相較于普通教學方法的班級，學生接受度更好，對圖形的空間想象能力更好一些。但是對于三維空間與二維圖紙的相互轉換能力尚有欠缺，對工程圖紙的識讀不夠完整、準確。

完成前期試驗教學研究后總結經驗，對教學方案和教學方法進行改進，開展實踐教學研究。重新選取一個教學班，采用BIM軟件信息化教學方法，在應用BIM工程識圖三維仿真實訓軟件的基礎上，結合Revit軟件建模效果展示，旨在進一步提高學生的空間想象能力，實現工程圖三維空間與二維平面的相互轉換。

Revit軟件創建的三維模型能夠與二維平面圖完全對應，可以切換視角方向，以觀察各種視圖，使得看似難以理解的二維圖紙變得生動起來。Revit軟件還可以構建三維可視化動態仿真工程，可以模擬各種工程案例，將課堂教學變得生動起來，從而激發學生的學習熱情，加深對工程圖紙的理解。

本文以土木工程制圖課程中的“杯形基礎”一節為例，對比分析兩種不同教學方法的效果。圖1所示為杯形基礎的二維圖紙，授課時僅講解該二維圖紙，學生的反饋為：30%的學生能夠理解圖紙內容，可以順利想象出杯形基礎的空間結構;60%的學生感覺比較迷糊，思維有點混亂，腦海中不能完整、清晰的搭建空間結構;10%的學生則完全不能理解圖紙，無法想象出空間結構。圖2所示為采用Revit軟件創建的杯形基礎三維模型，不僅可以直觀看到結構的空間構造，還可以切換不同剖面視圖得到與圖1所示二維圖紙的視圖，做到一一對應。講授后學生的反饋為：90%的學生能夠理解圖紙內容，可以順利想象出杯形基礎的空間結構;10%的學生能夠在腦海中比較完整的搭建出空間結構。

選擇兩個班級進行學習效果測試，A班采用BIM軟件信息化教學方法，B班采用原來的教學方法，測試內容為三面投影圖的繪制、土木工程圖的繪制。測試結果對比如下圖3、圖4所示。

通過學生測試結果可以看出，在三面投影圖的繪制部分，兩個班級當中掌握知識點的學生比例相差不大，說明大部分學生掌握了投影基礎知識，兩種方法的學習效果差距不明顯;在土木工程圖的繪制部分，兩個班級當中掌握知識點的學生比例差距比較大，采用BIM軟件信息化教學方法班級學生掌握知識點的比例大于未采用的，說明采用BIM軟件信息化教學方法大大提高了學生的學習能力，能夠順利實現三維空間與二維圖紙的相互轉換。

四、結論

本文通過研究工程制圖課程中怎樣讓學生能順利實現三維空間與二維圖紙的相互轉換問題，采取BIM技術信息化教學方法，應用工程識圖三維仿真實訓軟件，結合Revit軟件建模效果展示，大大提高了學生的學習能力，教學效果有所提升。根據教學效果可知，采取BIM技術信息化教學方法能讓學生順利實現三維空間與二維圖紙的相互轉換，提高學生的學習積極性和教學的有效性，使教學方法和教學手段更加契合人才培養目標，并最終實現課程教學效果適應崗位技能需求的目的，為高職院校土建類工程制圖課程教學提供借鑒。

參考文獻：

[1]王建超，張丁元，周靜海.BIM技術在建筑類高校專業課程教學中的應用探索——以沈陽建筑大學為例[J].高等建筑教育，2017，26（01）：161-164.

[2]王影，吳姍姍.建筑工程3D仿真實訓平臺在工程制圖課程中的應用與研究[J].現代職業教育，2019（31）：264-265.

[3]張龍，李十泉.BIM在土木工程制圖課程中的應用[J].山西建筑，2015，41（29）：254-256.

[4]李牧.將BIM建模軟件引入土木工程制圖教學的初探[J].教育教學論壇，2015（22）：139-141.

[5]何蕊，高岱，欒英艷.土木工程制圖課程中“主動學習”教學模式實踐[J].圖學學報，2018，39（04）：782-785.

[6]李娜，商慶清.土木工程制圖課程體系多元化綜合教學改革與實踐[J].教育教學論壇，2019（10）：90-92.

基金項目：重慶公共運輸職業學院教育教學改革研究項目（項目編號：YSJG20180507）;重慶市教育委員會高等教育教學改革研究項目（項目編號：183238）