基于BIM的土木工程制圖課程改革實踐

楊 陽

（亳州職業技術學院，安徽 亳州 236800）

土木工程制圖課程是土木工程專業必修的專業基礎課程之一。BIM是數字技術在建筑業的直接表達，其可視化信息技術包含3D、4D、5D，是一種應用于工程設計、建造管理的數據化工具，通過3D技術可以實現工程實體模型的三維可視化，并能直接生成用戶所需要的效果圖、立面圖、剖面圖等。BIM技術本身以建筑工程項目的各項真實構件信息為基礎，在建筑整個生命周期過程中進行數據共享和傳遞，通過三維建筑模型，為工程項目提供和建立起相互協調、內部一致的可運算信息，將BIM引入土木工程制圖課程教學中，對培養學生空間思維有良好的輔助作用，進而提高識圖建模的學習效率。

1 BIM在土木工程制圖中的應用

土木工程制圖作為一門理論嚴謹，且與工程實踐有著密切聯系的專業技術基礎課程，在現代大學校園專業教學中不需要學生死記硬背大量的公式，通過培養和繪制土木工程專業圖，深刻理解投影理論，再借助一定量的制圖與識圖的習題和課后作業，由淺入深地反復通過由物畫圖和由圖想物的實踐，來培養學生形象思維的能力和科學的思維方法，增強大學生工程意識和標準化意識。建筑信息模型 (BIM)是一種應用于工程設計、施工和管理的基于數據的技術，在歐美發達國家迅速推廣。例如，美國已經引入了國家BIM標準，BIM經理、BIM工程師等新的職業應運而生。在國家政策的引導下，中國BIM技術成功實現了國家體育場、青島灣大橋、廣州西塔等工程項目4D施工的動態一體化管理，而上海中心工程總承包招標明顯需要BIM技術的應用。

2 基于BIM技術的土木工程制圖課程改革實踐分析

在土木工程制圖課程時間壓縮的情況下，有必要整合和調整教學內容，改變現有的教學模式，以激發學生的學習興趣和積極性?；贐IM技術的Revit軟件是三維設計軟件的代表，具有三維可視化的特點，是現有CAD教學的擴展，融入土木工程制圖課程的教學過程中，不僅能幫助學生理解和想象三維形態，提高工程制圖的閱讀能力，為以后的專業學習、設計打下良好的基礎。

2.1 教學理念和思路的改革

BIM技術在建筑的全生命周期中進行數據的傳遞與共享，土木工程制圖已經從傳統的手工繪圖、二維圖形的表達逐漸向計算機繪圖、三維繪圖邁進，將土木工程制圖和建筑CAD課程與BIM技術相結合，達到事半功倍的效果。在初期，與作為專業基礎課的土木工程制圖相匹配的BIM知識講解不能過于深奧，考慮在土木工程制圖和計算機繪圖課程教學結束后，安排一周的工程制圖課程設計，要求學生通過BIM技術建模，實現多門課程的信息融合。新時期需要復合型人才，傳統的點、線、面等幾何空間的解析教學已不滿足現在時代發展的需求，借助BIM三維可視化建模能夠將二維的識讀圖向三維的形體設計進行轉化，再結合Revit軟件得到的模型生成施工動畫，加深學生對施工流程和施工工藝的了解。

2.2 教學內容方面的改革

目前，計算機輔助課程AutoCAD主要是平面圖形的繪制，三維圖形繪制不方便?？紤]到未來行業發展的需要，BIM設計軟件的研究勢在必行。為了適應新時期人才培養的需要，兼顧未來的實際應用，將BIM技術融入到當前的教學中，對現有的教學內容進行調整是必然的。例如，畫法幾何內容中的點、線、面投影理論與實際項目的繪制并不密切相關。可適當加強軸測圖部分，培養學生手繪三維草圖的能力，為實際工作服務。實體曲面的交點線內容難度大，可適當降低要求；在形體表達法 (剖面圖、剖面圖等)中，選擇生活中常見的工程實體的表達主題，激發學生的學習興趣和學習熱情。通過整合，可以節省部分課時來學習BIM軟件。利用三維可視化的優勢，學生可以快速理解形式，直觀地看到復雜形式的實體及其表面交線等；在專業制圖部分，應用BIM中的Revit軟件建模，并介紹結構物的構成，介紹結構物的幾何屬性、材料屬性，幫助學生認識工程實體的構成，有身臨其境的感覺，使學生真正掌握結構的構成以及施工圖的繪制、閱讀。

2.3 教學體系的改革

基于BIM技術的三維繪圖軟件的出現改變了傳統的設計理念，使我們的教學系統以三維計算機建模為主線，將理論教學與計算機繪圖教學相結合，形成了完整的教學體系。到目前為止，關于BIM相關課程的教學改革，在國內還是比較小的，所以有必要借鑒國外高校的BIM教學改革成果，采用獨立的課程模式，融合BIM相關的工程制圖課程知識，主要針對Revit實際仿真軟件進行操作，直接進行虛擬顯示，即根據三維可視化建模為主線開展土木工程制圖課程的教學，激發學生的學習興趣，同時為后續相關課程的學習打下良好的基礎，是切實可行的，為培養新型人才創造良好的條件。形成以幾何圖形學思維為核心，三維建模、三維繪圖為主的新型教學體系，以適應未來土木工程行業市場的發展需求。

2.4 教學改革反饋

通過對實際教學方式的改革，教學過程中，將傳統“板書為主，課件為輔”的教學方式，采用以“三維建模、繪圖軟件為主，課件為輔”的教學方式來代替，使學生了解、學習基于BIM設計理念的三維實體模型的創建過程，能使學生看到比圖片效果更形象、生動的形體。并通過對采用傳統授課方式和改革授課方式的學生課程學習感受進行抽樣調查發現，采用改革授課方式的學生對課程更加喜歡，感覺有新意，并對工程實體有更深入的認識。

3 土木工程制圖課程教學中引入BIM技術的優勢

3.1 拓展了學生的思維模式

在工程制圖課程教學中引入BIM技術能夠使學生自由地在三維模式下進行觀察分析，再結合教師的講解教學必然將獲得更好的學習效果，同時可以使學生以一種主觀思維的形式置身于實體中，對三維實體進行分析，從而非常易于從三維空間過渡到二維平面。

3.2 是學生掌握最新設計軟件

隨著BIM技術在土木工程領域受到越來越多的重視，BIM技術人才也越來越緊缺，在教學中應用BIM技術是非常正確的。從國外大學的經驗來看，BIM在課程組中效果最好。鑒于工程制圖是一門專業基礎課，在土木工程制圖課程中首先應用BIM技術，使學生對BIM有一個大致的了解和初步的認知，并為接下來的課程中BIM學習打下一定的基礎。

3.3 掌握高效學習方式，培養良好學習熱情

工程制圖教學的主要目的是以空間為研究基礎，培養學生的空間思維能力，使學生對三維空間有直觀、感性的認識，對三維空間狀態有直觀的感知。將BIM技術融入到土木工程制圖課程的教學中，學生可以借助三維可視化的優勢直觀地感受三維實體，更好地了解形態特征。與傳統的理論教學相比，BIM技術演示教學方法更加直觀、程序化、設計化、創新性強，可以為學生提供對復雜土建圖的感性認識。BIM技術極大地提高了視覺形式的程度，將BIM技術引入土木工程制圖課程教學中，不僅可以使學生知道如何從抽象而復雜的二維平面圖形構建三維實體模型的過程，真正理解其形式，并改變二維教學使學生產生厭學心理，逐步培養學生對土木工程課程的學習興趣，激發學生的學習積極性，并鼓勵學生對課程知識的掌握和鞏固，取得良好的教學效果。

4 結語

綜上所述，教學改革與實踐表明，學生對課程的學習興趣、學習熱情有了極大的提高，不僅掌握了基于BIM技術的計算機三維可視化建模，為以后BIM技術的實際應用打下堅實的基礎，使學生初步具備了設計能力和創造能力。但在實際操作教學中仍存在一定問題且BIM技術的應用還有待進一步拓展。鑒于此，還需不斷探索研究并總結經驗，在實踐中分析現有土木工程制圖課程教學存在的問題，合理進行課程設置，改變教學形式，逐步優化教學內容，不斷推進土木工程制圖課程改革的有序進行。