BIM技術在建筑構造與識圖課程中的應用探索★

嚴 瑾

(長沙職業(yè)技術學院，湖南 長沙 410217)

1 概述

BIM(Building Information Modeling)是建筑信息模型的簡稱。BIM技術以建筑模型作為建筑信息的載體，被應用到從設計到施工及運行維護整個項目壽命周期，它具有可視化、協(xié)調性、模擬性、優(yōu)化性、可出圖性、信息完備性、參數(shù)化、一體化八大特點，可將項目各參與方集合在同一平臺上，共享同一建筑信息模型，利于項目可視化、精細化建造，BIM技術對整個建筑行業(yè)的長遠發(fā)展有著極為深遠的意義。

《建筑構造與識圖》是建筑類專業(yè)開設的一門必修專業(yè)基礎課程，主要研究建筑的構造原理、構造組成、構造方法和建筑工程施工圖的圖示方法、識讀方法，是設計、施工、監(jiān)理、預算以及管理人員所必須具備的基本知識和技能。該課程是一門實踐性很強的課程，對識圖能力的培養(yǎng)和對構造節(jié)點的理解直接影響后續(xù)專業(yè)課程的學習，當前課程教學中使用的建筑工程施工圖紙依然是二維形態(tài)的，需要學生擁有很強的空間想象能力，而學生的空間想象能力非常有限，對于初步接觸施工圖的學生來講理解起來比較困難，因此教學效果并不是很理想。利用BIM技術可將二維的施工圖紙轉化為三維的建筑模型，學生不僅可以看到二維施工圖，也可以看到形象的三維立體模型，能夠部分解決學生空間想象能力差和理論與實踐脫節(jié)的問題，從而提高課程教學效果，因此本文主要研究如何將BIM技術應用于《建筑構造與識圖》的課程教學中。此外，在大一建筑構造與識圖課程中融入BIM技術，也為后續(xù)的其他專業(yè)課程打下基礎，對于大二學習BIM技術應用課程起到了一個很好的銜接作用。

2 基于BIM技術的建筑構造與識圖課程教學設計

2.1 課程標準改革

開設建筑構造與識圖課程的目的是使學生掌握建筑構造的基本知識和原理、建筑識圖與制圖的基本知識和方法，培養(yǎng)學生一定的空間思維和想象能力，最終使學生具備熟練識讀常見的施工圖紙和繪制中小型民用建筑施工圖的能力，并為后續(xù)課程奠定必要的專業(yè)基礎。基于BIM技術的課程標準應當在傳統(tǒng)的課程標準基礎上融入BIM技術，將BIM技術貫穿在整個教學過程中。將BIM技術應用于課程中，有助于提高學生的空間思維能力，以及增強學生的施工圖識圖和繪制能力。并且課程教學內容應當進一步優(yōu)化，突出重難點，結合教學章節(jié)選取有代表性的建筑模型，植入BIM模型資源包，知識點匹配具體的二維圖紙和三維模型，展示直觀清晰，提高教學有效性。

2.2 課程資源準備

該課程教學資源包括配套的教材、習題集以及電子資源包，其中電子資源包括PPT課件、圖片、視頻、二維圖紙以及三維模型等等，植入BIM技術的課程資源需要增加BIM三維模型的資源，我們使用圖書館以及教學樓的圖紙進行建模，形成了校園建筑的模型庫，再運用于課程教學當中，結合校園實際場景的體驗對比，加深對學生建筑構造的印象，使得學生能夠更快的識讀圖紙，實現(xiàn)二維向三維的空間轉換(見圖1)。

2.3 應用軟件與平臺

BIM技術在課程中的應用與軟件關系緊密，特別涉及到建模軟件Revit,其中Revit軟件除了具有建模功能外，還能夠自動生成圖紙和明細表，一方面在學習建筑構造部分的時候，可以將軟件中的構造模型與知識點中的細部構造對應起來，另一方面在學習建筑識圖的過程中，還能夠結合三維模型對應二維圖紙，幫助學生更好理解建筑符號、建筑平面圖、立面圖以及剖面圖等各種圖紙的表達。另外在應用中還采用了建筑仿真平臺以及超星教學平臺，利用BIM相關資源建立建筑仿真實訓平臺，包括建筑構造與識圖的模塊，以及相應的施工圖識讀案例，為二維圖紙到三維模型的教學轉換提供軟件基礎，學生可以通過建筑仿真實訓平臺觀看動畫學習知識點，并進行相應的實訓練習。

2.4 教學方法創(chuàng)新

相對于傳統(tǒng)的理論教學方法，本課程采用了模擬教學法、任務驅動法以及線上線下混合式教學模式。通過三維仿真平臺建筑動畫模擬教學，例如在講解墻體細部的時候，展示墻體模型的構造，讓學生掌握建筑的尺度、材料、做法等。通過任務驅動法教學，例如在講解樓梯章節(jié)的時候，布置學生繪制樓梯圖紙，創(chuàng)建三維模型，通過三維模型和二維圖紙的對應關系，掌握樓梯識圖與制圖。學生除了在校的課堂學習外，還能夠通過網絡平臺超星學習通觀看PPT和視頻，完成測試和作業(yè)，實現(xiàn)線上和線下混合模式教學。

3 BIM技術在建筑與構造識圖課程的教學應用實踐

3.1 課前準備階段

教師將學習文檔、課件、視頻和任務單等課程資源上傳到超星網絡教學平臺，通過超星學習通發(fā)布消息，引導學生進行課程預習，查看學習文檔和課件，觀看課前學習視頻，熟悉仿真軟件和建模軟件，下載學習任務單，明確學習目標。

3.2 課中實施階段

課中實施階段是課程非常關鍵的環(huán)節(jié)，決定學生的學習效果和質量，采用模擬教學法、任務驅動法來實現(xiàn)教學目標，具體包括5個環(huán)節(jié)：學習情境構建、重點知識講授、典型任務發(fā)布、師生教學互動、課堂總結評價。

3.2.1學習情境構建

在建筑構造識圖課程傳統(tǒng)教學中，存在學生缺乏建筑構造的情境展示，缺乏對構造層次的分解、建筑空間的體驗等問題，通過BIM技術的引入可以隨時讓學生在建筑三維模型中漫游，深入認識各個構造節(jié)點的層次、材料、做法、尺度等等，還可以體驗建筑構造與結構的空間形體，將二維圖紙和三維模型一一對應，進行平面和空間的隨時轉換，使學生處于三維立體的建筑空間情境中，有助于學生把握建筑構造組成，分析建筑形體空間，增強圖紙識讀能力。

3.2.2重點知識講授

在構建學習情境的基礎上，引導學生學習理論知識點和技能點，對重難點的知識要進行及時講解與梳理，例如講授平屋面的防水構造時，運用建筑虛擬仿真平臺，結合屋頂?shù)娜S模型展示屋面的泛水構造與檐口構造，講授樓梯的構造時，結合樓梯的二維圖形和三維模型，分析樓梯的構造組成與尺度關系，讓學生理解建筑構造節(jié)點更加直觀清晰，加深對重要知識點的印象，從而達到教學目的(見圖2)。

3.2.3典型任務發(fā)布

在理論學習鋪墊之后，由教師發(fā)布教學任務，通過BIM技術和教學資源庫，教師可以創(chuàng)建結合具體教學單元的多個任務，例如創(chuàng)建建筑局部構件、建筑單體模型、建筑門窗族、圖紙和明細表等等。投影部分可以提供建筑模型，讓學生自主對模型進行視圖縮放、查看、旋轉、剖切，觀察、透視、漫游等。建筑構造部分可以讓學生創(chuàng)建小型構件，例如獨立基礎、疊層墻體、疊合樓板、平行雙跑樓梯、防水平屋面、門窗族等等。建筑施工圖部分可以讓學生結合三維模型，創(chuàng)建相應圖紙，如平面圖、立面圖、剖面圖、局部詳圖和門窗明細表等。

3.2.4師生教學互動

根據(jù)任務的難易程度，學生可以以個人或者小組的形式完成，結合BIM技術的任務實施，小組可以分工合作共同完成，收集素材、組織文字、創(chuàng)建模型、制作PPT、匯報作品，每個人發(fā)揮自己的特長，互相交流補充完善，教師可以及時掌握學生任務實施情況并且從旁指導，學生還可以在網絡教學平臺上傳成果，實時留言評價交流，實現(xiàn)師生良性教學互動。

3.2.5課堂總結評價

學生完成課堂任務后，教師結合學生任務完成情況做總結評價，重點分析任務完成過程中可能會遇到的問題以及解決方法，再點評各小組任務的完整度和完成質量，學生還可以在超星教學平臺進行投票，選出最優(yōu)秀的小組。

3.3 課后擴展階段

課后擴展階段是學生對于課堂學習的進一步補充和提高，主要采用的是線上模式，學生可以在超星學習通進行相關模塊的擴展練習，還可以結合BIM三維虛擬仿真再到實地建筑進行考察體驗，同時在線上發(fā)表想法建議與老師進行互動交流。

4 結語

BIM技術給建筑行業(yè)帶來了深刻的變革，在建筑專業(yè)的教育中融入BIM技術也是必然趨勢，在不斷的教學實踐中發(fā)現(xiàn)BIM技術對于建筑構造與識圖的課程改革發(fā)揮了較大的作用。在理論與實踐教學環(huán)節(jié)中植入BIM技術，無論是從二維圖形到三維模型的轉換，再從三維模型到二維圖形的倒推，還是從建筑的構造節(jié)點到建筑的整體構成，以及從建筑投影到工程施工圖的識讀與繪制，建筑信息模型貫穿教學始終，呈現(xiàn)的模型以及模型中包含的各種各樣的信息，傳遞給學生更直觀清晰的感受和更有深度的內容，從而實現(xiàn)了BIM技術對于建筑構造與識圖課程應用的意義。