基于建筑信息模型（BIM）的房屋建筑學(xué)教學(xué)內(nèi)容和拓展路徑研究

董翠萍 李 政 王思佳 劉 洋 辛全英 劉 芳

（河北科技師范學(xué)院 河北·秦皇島 066004）

房屋建筑學(xué)是土木工程專業(yè)的一門專業(yè)必修課程，課程主要闡述了民用和工業(yè)建筑設(shè)計(jì)與構(gòu)造的基本原理及應(yīng)用知識(shí)。該課程是為了學(xué)生建筑設(shè)計(jì)和建筑構(gòu)造的基本技能——三維空間想象力、邏輯思維能力和圖紙表達(dá)與輸出能力，是學(xué)生后續(xù)課程展開學(xué)習(xí)的重要理論與實(shí)踐基礎(chǔ)。就目前的培養(yǎng)方式很難滿足現(xiàn)代建筑工程的要求，若將BIM技術(shù)與房屋建筑學(xué)課程相結(jié)合，勢(shì)必會(huì)給這門課程帶來新的亮點(diǎn)。本文針對(duì)傳統(tǒng)教學(xué)模式下得房屋建筑學(xué)課程中存在的問題，以及房屋建筑學(xué)課程中應(yīng)用 BIM 技術(shù)所帶來的優(yōu)勢(shì)，提出針對(duì)在BIM理念下對(duì)房屋建筑學(xué)教學(xué)內(nèi)容的新模式。

1 房屋建筑學(xué)課程現(xiàn)狀

房屋建筑學(xué)課程主要分為理論教學(xué)與課程設(shè)計(jì)兩個(gè)部分，課程安排一般集中在大二上學(xué)期，先經(jīng)過48學(xué)時(shí)的理論講授，在學(xué)期末進(jìn)行為期一周的課程設(shè)計(jì)，一般是繪制一幢建筑的施工圖，是對(duì)工程制圖、計(jì)算機(jī)輔助設(shè)計(jì)以及房屋建筑學(xué)理論課程的一個(gè)全面的理解。經(jīng)過幾輪的教學(xué)實(shí)踐，發(fā)現(xiàn)如下問題：

1.1 “講”——PPT演示，輸出量大，課堂效果不好

在理論教學(xué)過程中教師采用傳統(tǒng)媒體教學(xué)，向?qū)W生輸出大量的專業(yè)知識(shí)，以二維圖形的方式向?qū)W生展示相關(guān)教學(xué)節(jié)點(diǎn)，這種培養(yǎng)方式需要學(xué)生有較高的三維想象力，但是對(duì)于想象力較差的學(xué)生是很難理解的。即使學(xué)生能想象出來構(gòu)件的樣子，但是對(duì)構(gòu)件與構(gòu)件的連接方式與位置能夠深入理解也是有一定難度的。這也造成教師教學(xué)壓力過大。就我校現(xiàn)狀，一個(gè)房建老師帶三到四個(gè)班，每班30人左右，老師無法做到針對(duì)作業(yè)與課程設(shè)計(jì)點(diǎn)對(duì)點(diǎn)指導(dǎo)，以致學(xué)生學(xué)習(xí)的“云里霧里”。

因此，想做到學(xué)生能夠深入掌握知識(shí)的要點(diǎn)、難點(diǎn)，就要將實(shí)物以三維的模式向?qū)W生呈現(xiàn)出來，讓學(xué)生從理性認(rèn)識(shí)升華至感性認(rèn)識(shí)，從而加深記憶。

1.2 “學(xué)”——只聽不練，輸入量小，課程設(shè)計(jì)效果差

無論是建筑設(shè)計(jì)還是建筑構(gòu)造，我們常采用平面圖、立面圖、剖面圖和節(jié)點(diǎn)詳圖等方式來表達(dá)，這無疑還停留在用二維圖形來表達(dá)三維的建筑。但是對(duì)于初學(xué)者而言，能把平立剖圖紙對(duì)應(yīng)起來就有很大的難度，更何況將節(jié)點(diǎn)詳圖回歸到建筑上。

所以說引入BIM技術(shù)進(jìn)行教學(xué)輔助，可以讓學(xué)生更加直觀的感受建筑，同時(shí)也讓教學(xué)內(nèi)容更加形象，直觀。減少傳統(tǒng)教學(xué)中反復(fù)修改圖紙?jiān)黾庸ぷ髁康睦_，提高學(xué)生的興趣與教學(xué)質(zhì)量。

2 房屋建筑學(xué)課程教學(xué)使用BIM的優(yōu)勢(shì)

BIM是通過三維數(shù)字技術(shù)，建立集成建筑工程項(xiàng)目各種相關(guān)信息的工程數(shù)據(jù)模型，對(duì)工程項(xiàng)目全過程數(shù)據(jù)進(jìn)行詳盡表達(dá)。它具有三維可視性、協(xié)調(diào)性、模擬性、優(yōu)化性和可出圖性五大基本特點(diǎn)。常用的BIM建模軟件有Autodesk公司的Revit，Bently，ArchiCAD。其中Revit更適合與房屋建筑學(xué)課程。

2.1 BIM的三維可視化

建筑行業(yè)中三維可視化是非常有必要的，利用Revit設(shè)計(jì)的三維模型，可以清楚的看到建筑的實(shí)際情況，提升建筑的合理性。我們可以在授課中打開建筑模型，觀看我們平時(shí)難以觀察的節(jié)點(diǎn)模型，比如說基礎(chǔ)、女兒墻、天溝，進(jìn)行局部放大詳細(xì)講解。這樣學(xué)生不僅可以清楚的看到節(jié)點(diǎn)的構(gòu)造層次，還能針對(duì)這些節(jié)點(diǎn)進(jìn)行剖析。同時(shí)還可以用軟件自帶的線框及真實(shí)等表達(dá)方式，使同學(xué)有更清晰的認(rèn)識(shí)。

2.2 BIM技術(shù)的協(xié)調(diào)性及優(yōu)化性

協(xié)調(diào)性一方面體現(xiàn)在各專業(yè)的配合上，另一方面還體現(xiàn)在圖紙的配合度上。從施工角度來說，常常會(huì)出現(xiàn)某些管線影響門的開啟方向，或管線與結(jié)構(gòu)體出現(xiàn)打架的情況，這主要是由于各專業(yè)溝通較差的原因。BIM的碰撞檢查可以有效的避免這種現(xiàn)象的發(fā)生，優(yōu)化設(shè)計(jì)圖紙。同時(shí)BIM技術(shù)以實(shí)現(xiàn)多個(gè)專業(yè)協(xié)同設(shè)計(jì)。

而在房屋建筑學(xué)引入BIM的技術(shù)，針對(duì)缺乏繪圖經(jīng)驗(yàn)的學(xué)生來說，可以大大減少他們修改圖紙的時(shí)間，使畫圖水平和效率顯著提升。

2.3 BIM技術(shù)的模擬性

當(dāng)繪制完二維圖形，建筑模型也同步生成。對(duì)于空間想象力差的同學(xué)得到了有效的鍛煉，也讓學(xué)生對(duì)空間尺度有更具體的把握和推敲。

2.4 BIM技術(shù)的互通性

全專業(yè)的配合才能最大程度的發(fā)揮 BIM 技術(shù)在房屋建筑學(xué)課程上的應(yīng)用。針對(duì)這些數(shù)據(jù)還可以擴(kuò)展到建筑的日照分析，光環(huán)境分析，風(fēng)環(huán)境分析等，使項(xiàng)目的可行性大大提高，提升了學(xué)生學(xué)習(xí)的積極性，培養(yǎng)高素質(zhì)高技能的人才，實(shí)現(xiàn)校企無縫銜接。

3 BIM技術(shù)與房屋建筑學(xué)課程的融合

利用 BIM 技術(shù)建立三維模型可以清晰直觀看到建筑內(nèi)部功能與細(xì)部構(gòu)造的情況，可以更加直觀的分析建筑，不僅減少教師枯燥的語言講解，還提升了學(xué)生對(duì)建筑的認(rèn)知和理解，同時(shí)還推廣了BIM的應(yīng)用。

3.1 在理論教學(xué)中滲透BIM技術(shù)

傳統(tǒng)的理論教學(xué)，老師用語言以及二維圖形來描繪建筑功能與細(xì)部構(gòu)造，如果利用BIM技術(shù)來輔助教學(xué)可以有助于學(xué)生更加直觀的看到建筑及其構(gòu)造層次，增強(qiáng)教學(xué)的趣味性、生動(dòng)性，可以讓學(xué)生更好的接受知識(shí)。在備課的過程中，將構(gòu)件的二維圖形用三維模型表達(dá)出來，通過對(duì)比觀看效果會(huì)更好，針對(duì)女兒墻、檐溝、基礎(chǔ)等，這些平時(shí)不易看到的部位，可以利用Revit繪制出各個(gè)構(gòu)件的整體構(gòu)造，可以從全方位讓學(xué)生觀察到構(gòu)件的形態(tài)以及構(gòu)件與構(gòu)件的連接形式。

3.2 在課程設(shè)計(jì)中應(yīng)用BIM技術(shù)

房屋建筑學(xué)課程設(shè)計(jì)只有為期一周的時(shí)間，任務(wù)繁重。學(xué)生接到任務(wù)書后，利用CAD或者天正繪制出來的二維圖紙，對(duì)于新手而言，學(xué)生很難想象出來二維圖紙建成之后的樣子，而且還會(huì)將大量的時(shí)間用在反復(fù)修改圖紙上。如果將BIM技術(shù)引入到課程設(shè)計(jì)，無論繪制的平面圖還是繪制立面圖，都可以直接轉(zhuǎn)化為三維模型，讓學(xué)生直接看到所設(shè)計(jì)建筑的雛形，既能減少修改圖紙的時(shí)間，同時(shí)將節(jié)約下來的時(shí)間用在對(duì)建筑設(shè)計(jì)知識(shí)的理解上。

時(shí)間 指導(dǎo)內(nèi)容第1-3次課 啟迪思路，熟悉Revit功能第4-10次課 方案初步指導(dǎo)第11-12次課 確定方案，檢查模型的完整性，提出修改意見第13-14次課 檢查建筑平面圖第15-16次課 檢查建筑剖面圖第17-20次課 檢查建筑立面圖審查 審查大樣圖，整理設(shè)計(jì)內(nèi)容，編寫設(shè)計(jì)說明

為配合理論教學(xué)與課程設(shè)計(jì)中更好的應(yīng)用BIM技術(shù)，可以將原來集中一周的課程設(shè)計(jì)采用分散式訓(xùn)練方法，從房屋建筑學(xué)理論教學(xué)平面設(shè)計(jì)講完開始進(jìn)行分散式平面圖繪制，隨著理論課程的進(jìn)程逐步展開訓(xùn)練 (進(jìn)度安排如表1)。教師對(duì)階段成果每周固定時(shí)間集中檢查，針對(duì)學(xué)生疑問單獨(dú)指導(dǎo)，并對(duì)設(shè)計(jì)中普遍存在的問題歸納總結(jié)，集中講解。這種采用隨課程分散訓(xùn)練的方式，可以有效的避免學(xué)生在結(jié)課后考試壓力大和其他課程設(shè)計(jì)時(shí)間上沖突的問題。

3.3 在全專業(yè)貫穿BIM技術(shù)

房屋建筑學(xué)課程的先行課程是制圖類理論課，為了保證BIM技術(shù)在房屋建筑學(xué)課程中的順利進(jìn)行，在工程制圖課程中也應(yīng)該開始融入BIM技術(shù)，房屋建筑學(xué)作為學(xué)生第一次開始運(yùn)用BIM技術(shù)進(jìn)行完整實(shí)訓(xùn)，起到了對(duì)課程承前啟后的作用。其在課程體系中的位置如圖1。

圖1：課程體系流程圖分析

房屋建筑學(xué)承前是對(duì)先行課程工程制圖教學(xué)內(nèi)容的復(fù)習(xí)鞏固。房屋建筑學(xué)中融入BIM軟件Revit，使課程設(shè)計(jì)與BIM軟件課程體系緊密融合在理論教學(xué)課程中，設(shè)計(jì)成果——建筑模型也可以作為后續(xù)課程的和畢業(yè)設(shè)計(jì)的基點(diǎn)，讓學(xué)生更加重視課程。新穎的教學(xué)手段可以激發(fā)學(xué)生的興趣和學(xué)習(xí)熱情，同時(shí)也符合建筑業(yè)未來的發(fā)展趨勢(shì)。

4 結(jié)語

BIM技術(shù)作為當(dāng)前時(shí)代下的新技術(shù)正在逐步的應(yīng)用到實(shí)際工程之中，而對(duì)于作為推動(dòng)他廣泛應(yīng)用的核心取決于操縱他的技術(shù)人員對(duì)BIM技術(shù)的掌握情況。就我國國情而言，現(xiàn)階段培養(yǎng)BIM技術(shù)人才的最好方向是高校建筑業(yè)大學(xué)生，那么對(duì)于房屋建筑學(xué)融入BIM理念是至關(guān)重要的，只有我們未來培養(yǎng)的人才越發(fā)優(yōu)秀，那么BIM技術(shù)在建筑行業(yè)的推廣和應(yīng)用才會(huì)更加的順暢。