BIM技術應用于土建類專業基礎課程教學的研究
——以《建筑識圖》為例

戴斌成 廣東工程職業技術學院講師，建筑動畫與模型制作專業負責人

1 BIM人才培養現狀及BIM教學的優勢

1.1 BIM人才培養現狀

當前中國建筑業正在快速向數字化方向轉型，從政府到企業BIM 應用的深度和廣度在不斷提高。行業已廣泛認可BIM 的應用價值，但與之不匹配的一點是BIM 人才的嚴重匱乏。據調查，缺乏BIM 人才連續4 年成為建筑業企業BIM 應用發展的最大阻礙。由于行業的高度重視和迅速推廣，BIM 技術已然進入快速發展和深度應用階段，行業對BIM 人才的需求不斷加大。BIM人才匱乏的原因之一則是缺乏健全的培養體系[1]。BIM 人才需要的不僅僅是軟件技術的應用能力，還有建筑工程能力和業務經驗。近幾年來，國內高校的建筑相關專業都開設了BIM 課程甚至設置BIM 專業，對BIM 的關注度越來也高，探索BIM 技能證書和學歷結合的1+X 職業技能等級證書制度以及課證融通方面的研究也是當前職業教育的熱點[2]。

1.2 BIM教學的優勢

為培養BIM 一線人才，對BIM 課程的教學重點不應僅僅停留在建模軟件的訓練，還要夯實學生的工程識圖能力，發揮職業教育的優勢，把實際的工程項目引入到教學中，實施項目化教學，使得學生能夠快速適應BIM 崗位的要求。

2 課程目標和實施的難點

《建筑識圖》是高職土建類專業的一門基礎課程，學生需要熟練地閱讀與繪制建筑施工圖，掌握計算機輔助設計的繪圖軟件AutoCAD。結合具體運用計算機輔助設計的繪圖軟件繪制施工圖的項目訓練，使學生進一步掌握建筑工程制圖的基本原理和方法，熟悉建筑施工圖的內容以及專業工程圖紙的表達與設計步驟，了解并掌握計算機輔助設計繪圖軟件AutoCAD 的操作。同時培養學生能夠綜合應用所學熟練地閱讀建筑工程施工圖，并嚴格按照相應建筑規范運用計算機繪圖軟件繪制實際建筑工程項目圖紙。此外，《建筑識圖》這門課要求學生具備較為豐富的空間思維能力和對物體在二維和三維之間來回切換的觀察能力，因為它是一門應用性很強的課程，知識點之間承上啟下，關聯性強，所以需要學生對相關知識點融會貫通[3]。

3 圖紙分析

用傳統的教學方法，如PPT 講解和圖紙抄繪等，學生通過教師的描述和自身想象進行圖紙的閱讀。但部分學生的空間想象力較差，很難借助二維圖紙想象出正確的三維造型。另外，學校的實踐教學條件有限，學生除了看圖，親身體驗建筑的機會太少，不能對照建筑實物去理解圖紙，導致對知識點的理解不夠充分。

4 校企合作進行BIM項目應用

BIM 技術應用于建筑設計、施工以及管理全過程，核心是通過建立虛擬的建筑工程三維模型，利用數字化技術為這個模型提供完整的且與實際情況一致的建筑工程信息庫。該信息庫不僅包含描述建筑物構件的幾何信息、專業屬性及狀態信息，還包含了非構件對象（如空間、運動行為）的狀態信息。這個包含建筑工程信息的三維模型，大大提高了建筑工程的信息集成化程度，使生產效率得以提升、工程質量得以保證、項目成本大幅降低，從而為建筑工程項目的相關利益方提供了一個工程信息交換和共享的平臺。把BIM 技術引入《建筑識圖》的教學課堂，利用BIM 模型仿真程度高和瀏覽效果好的特點，讓學生按照施工圖紙進行建模，提高學生的讀圖能力，加深學生對圖紙的理解，認識到圖紙與模型乃至實際建筑物之間的差距，提升教學效果，也提供了一個《建筑識圖》相關知識得以實踐的平臺。

5 驗證BIM教學效果

為了進一步驗證BIM 技術對課程教學的效果，廣東工程職業技術學院與廣東獵得工程智能化管理有限公司成立了校企合作BIM 實驗室，依托獵得公司在工程造價咨詢、BIM 技術、BIM5D 全過程智能化管理運用的豐富實戰經驗和培訓經驗，開展BIM 人才系統化培訓。校企合作BIM 實驗室培訓如圖1 所示。

圖1 校企合作BIM 實驗室培訓

BIM 實驗室的成員來自大一、大二的工程造價、建筑工程技術以及建筑設備等專業的學生，經過公開報名、初選和機試選定等流程最終確定50 人進入實訓室培訓。培訓安排分為兩個階段，第一階段為REVIT軟件操作培訓，第二階段為項目實戰。學生本身具備一定的軟件基礎，所以重點是項目案例實戰。

挑選本校新建的清遠校區的圖書館作為BIM 建模對象（圖2），把50 名學員分成建筑組、結構組以及設備組，按照圖書館的施工圖紙分專業進行建模。項目實戰開始階段，由于學員們來自不同的專業，對非自身專業的圖紙并不了解，識圖能力也參差不齊，導致每個組的建模進度并不統一。這也再次印證了識圖能力在BIM 建模實戰中的重要性。這時指導教師及時介入，用4 個課時的時間給學員們復習了平法施工圖和設備施工圖的識讀，并且梳理了項目圖紙的識讀重點和難點。后面學員們的建模效率逐漸提高，從以往識圖課程上單純對圖紙進行機械的抄繪，到如今先識讀圖紙里構件的定位和尺寸，利用REVIT軟件直接生成相應的構件—布置構件這種建模的方式，讓同學們對BIM 技術和整個建筑系統的架構有了更清晰的理解。建模完成后，還需要將3 個專業的模型進行合模，合模的過程能發現圖紙的錯誤，諸如圖紙標注有誤、結構梁柱和設備管線碰撞等問題。此時學生能通過模型的直觀顯示效果或相關碰撞檢測軟件找出錯誤，并及時調整，進一步提升了BIM 技術的應用能力，并鞏固了識圖能力[4]。

圖2 清遠校區圖書館

6 三維數字化審圖政策及其影響

2016 年住建部發布《2016—2020 年建筑業信息化發展綱要》，2017 年國務院辦公廳發布《國務院辦公廳關于促進建筑業持續健康發展的意見》（國辦發〔2017〕19 號），2018 年國務院辦公廳印發了《關于開展工程建設項目審批制度改革試點的通知》。這些文件都提出促進施工圖審查改革和創新監管的方式，采用“互聯網+監管”手段，推廣施工圖數字化審查，探索基于BIM 的數字化成果交付、審查和存檔管理工作的要求。各地區響應國家部委的號召，積極探索數字化技術的應用。2020 年6 月28 日，廣州住建局發布《關于試行開展房屋建筑工程施工圖三維（BIM）電子輔助審查工作的通知》，要求下列范圍內的項目應進行BIM 審查：一是政府投資單體建筑面積20 000 m2以上的大型房屋建筑工程、大型橋梁（隧道）工程和城市軌道交通工程（建設規模標準詳見《工程設計資質標準》（建市〔2007〕86 號））；二是裝配式建筑工程；三是海珠區琶洲互聯網創新集聚區、荔灣區白鵝潭中心商務區、天河區國際金融城、天河智慧城、天河智谷片區、黃埔區中新廣州知識城、番禺區汽車城核心區、南沙區明珠灣起步區區塊、南沙樞紐、慶盛樞紐區塊、花都區中軸線及北站核心區等重點發展區域大型建設項目[5]。

7 BIM審圖的優勢

在筆者參與的BIM 審圖項目中，完成施工圖階段的建模后，還需要根據施工圖三維數字化設計交付標準添加構件的相關信息，如墻體的耐火極限、窗的有效面積以及樓梯的防火屬性等參數，都需要在REVIT軟件中通過插件添加（圖3）。這部分的工作主要是搜索施工圖紙的信息和軟件錄入數據，操作流程簡單，添加的數據量繁多。在識圖的教學階段可以引入BIM 審圖的相關項目，讓學生完成這些簡單操作的同時鞏固和提升識圖能力。

圖3 基于REVIT 的BIM 審查插件添加信息

8 結語

《建筑識圖》這門課對于建筑類專業的學生來說是重中之重，利用BIM 技術進行輔助教學，聯合企業的技術力量和資源，把實際的BIM 項目引入到課堂中，實施項目化教學，進一步完善課程標準，可以讓學生更好地適應職業崗位需求。