基于BIM技術的工程制圖課程改革探究

李秀換

（遼寧鐵道職業技術學院，遼寧 錦州121000）

1+X 證書制度是《國家職業教育改革實施方案》確定的一項重要改革舉措，是職業教育領域的一項重大制度創新。2019 年6 月，遼寧鐵道職業技術學院（以下簡稱“我校”）成功申報了“1+X”BIM 初級證書考試試點，專家指出試點院校是“1+X”證書制度試點工作的實施主體，應將“1+X”證書制度試點與專業建設、課程建設、教師隊伍建設等緊密結合，推進“1”和“X”的有機銜接，提升職業教育質量和學生就業能力。通過試點，深化教師、教材、教法“三教”改革。

當前，現代化教學手段日新月異，工程制圖已經從原來耗時費力的手工制圖過渡到BIM 的新階段，通過查閱相關文獻，各職業院校相關學者都在探索基于BIM 技術在《工程制圖與識圖》的應用，以及基于BIM 技術的工程制圖課程復合型教學改革，探討如何在課程中融入BIM 技術。有學者認為運用BIM 技術的可視化特點對課程內容及教學方法進行改革，使二維教學與三維教學有機融合，彌補傳統課堂教學中存在的不足，解決制圖課程的教學難題，降低空間思維的難度，提高學生的學習興趣和教學效果，有利于進一步提升職業教育水平。也有學者認為將BIM 技術融入制圖課堂教學中，讓課堂由傳統的二維平面圖教學過渡到以BIM 技術為核心的三維模擬空間教學，效果無疑是顯著的。因此在新形勢下探討如何引導學生主動學習，激發他們對工程制圖課程的興趣、提升課堂教學的效果成為制圖教師必須討論的課題。

本課題是在前面學者研究理論的基礎上，結合我校專業特色，研究將BIM 技術引用到鐵路工程制圖的教學改革當中，探索基于BIM 技術的鐵路工程制圖教學理念的轉變，課程內容的整合，以及BIM模型的創建。

1 基于BIM 技術的工程制圖課程改革探究

1.1 教學理念的改革

工程制圖已經從原有繁復的手工繪圖、二維圖形的表達逐漸向計算機繪圖過度，如今將BIM 技術引入進來，工程制圖又將實現從計算機二維繪圖到三維繪圖的邁進。通過BIM 技術的輔助，一是可以彌補學生因空間想象能力不夠影響學習進度的難題；二是可以改變學生對工程制圖的認知規律從三維立體→二維平面→三維立體轉變為三維立體→三維立體→二維平面，增強了學生對二維圖形的識讀、繪制能力，激發學生對于工程制圖的學習興趣；因此教師應改變原來教學中通過不斷的習題練習，提升學生掌握知識點和增強學生空間想象能力的方法，而轉為通過BIM 輔助教學改變學生對工程制圖的認知規律。

1.2 教學內容的整合

基于BIM 技術的工程制圖教學內容整合要結合鐵道工程對本專業學生的識圖、制圖的要求，遵從“實用為主，夠用為度”，進行教學內容的整合，弱化點、線、面的知識講解，突出“體”的地位。具體可按以下模塊進行學習。

學習模塊 學習任務模塊一：制圖基本知識 1．1 鐵路基本制圖標準認知1．2 幾何圖形繪制2．1 投影法、形體三面投影圖2．2 簡單形體投影的繪制模塊二：體的投影

2．3 截切體投影的繪制2．4 組合體投影的繪制2．5 其它投影圖認知2．6 剖面圖認知及繪制2．7 斷面圖認知及繪制模塊三：軸測投影 3．1 平面體正等軸測圖的繪制3．2 正面斜二軸測圖的繪制模塊二：體的投影模塊四：鐵路工程圖識讀4．1 鋼筋混凝土結構圖識讀4．2 鐵路橋梁工程圖識讀4．3 鐵路涵洞工程圖識讀4．4 鐵路隧道工程圖識讀4．5 鐵路線路工程圖識讀

原有的課程結構包括六個教學模塊，分別為制圖基本知識、投影基礎、立體的投影、軸測投影、表達物體其它常用方法、鐵路工程圖識讀。按照該教學模塊進行講授是按照由易到難，先理論后實踐的思路進行，但也讓部分內容呈現分離式教學。例如學生無法樹立連貫的知識體系，平立剖圖紙無法相互聯系，導致腦海中的三維模型無法建立。因此我們在體的投影這一學習模塊中，借助三維模型從投影圖的形成→簡單形體投影繪制→組合體投影繪制→其它投影圖→剖面圖→斷面圖，將這種分離式的教學內容整合為一個整體。圍繞該三維建筑模型，系統地對施工圖的識圖及制圖的相關內容開展教學，形成完整的知識體系。

另外還可以精簡原有課程中較為理論性的知識點，借助以往教學經驗，學生在學習軸測圖的形成及繪制這部分知識時感覺吃力。通過調查，學生對軸測圖的形成不易理解，甚至不能區分正軸測圖和斜軸測圖的區別。而借助真實的三維立體圖形，通過在軟件中旋轉形體，讓學生直觀了解軸測圖的形成。從而大大減少了講解軸測圖形成所花費的時間。

1.3 教學方法的改革

鐵路工程制圖的傳統教學手段主要是板書加PPT 模式，PPT 可以展示簡單的文字和圖片，但對于提高學生的空間想象能力收效甚微。利用BIM 技術中的Revit 軟件建模，建立教學資源庫，統一建立教學中所需要的二維圖像及三維形體。依托教學平臺，課前采用任務驅動法發布本節課的教學任務，學生可以在課前預習觀看、課中重點分析、課后強化拓展，實現所想與所見一致，降低空間思維的難度，引導學生主動訓練空間思維。

1.4 三維模型庫的構建

利用Revit 三維建模軟件，創建課程中簡單形體、截切體、組合體、橋梁、涵洞、隧道的三維模型庫，并將繪制過程錄制視頻，上傳至網絡教學平臺。

2 課程改革預期達到的效果

（1）利用BIM 的三維虛擬建模技術，將課程中的二維平面圖形轉換為三維模型，借助三維模型學生對工程制圖的認識可以由三維空間實體向二維平面圖形轉化，從而熟悉了二維圖形的繪制過程。接下來我們再鍛煉學生從二維平面圖紙到三維空間實體轉換就變得更容易一些，解決了學生因空間想象能力差造成的學習難題，激發了學生的學習興趣。

（2）利用BIM 三維模型，通過旋轉、斷面、剖面等命令，可以從各個方向和角度觀察三維模型。幫助學習理解和掌握軸測圖、剖面圖、斷面圖、其它視圖的形成及繪圖原理。逐步實現學生自主識讀工程圖紙的目的。

3 結 語

隨著1+X 證書制度的不斷推進，BIM 技術的研究和運用不僅應用在工程施工行業，作為“1+X”證書制度試點工作的實施主體，高職院校要將“1+X”證書制度試點與專業建設、課程建設、教師隊伍建設等緊密結合。工程制圖是BIM 技術的基礎學科，我們通過引入BIM 建模，在新的教學理念下應用現代化的教學方法和手段培養學生學習興趣，提高學習的積極性，增強學生的制圖和識圖能力。