BIM技術(shù)應(yīng)用于土建類(lèi)專(zhuān)業(yè)基礎(chǔ)課程教學(xué)的研究
——以《建筑識(shí)圖》為例

戴斌成 廣東工程職業(yè)技術(shù)學(xué)院講師，建筑動(dòng)畫(huà)與模型制作專(zhuān)業(yè)負(fù)責(zé)人

1 BIM人才培養(yǎng)現(xiàn)狀及BIM教學(xué)的優(yōu)勢(shì)

1.1 BIM人才培養(yǎng)現(xiàn)狀

當(dāng)前中國(guó)建筑業(yè)正在快速向數(shù)字化方向轉(zhuǎn)型，從政府到企業(yè)BIM 應(yīng)用的深度和廣度在不斷提高。行業(yè)已廣泛認(rèn)可BIM 的應(yīng)用價(jià)值，但與之不匹配的一點(diǎn)是BIM 人才的嚴(yán)重匱乏。據(jù)調(diào)查，缺乏BIM 人才連續(xù)4 年成為建筑業(yè)企業(yè)BIM 應(yīng)用發(fā)展的最大阻礙。由于行業(yè)的高度重視和迅速推廣，BIM 技術(shù)已然進(jìn)入快速發(fā)展和深度應(yīng)用階段，行業(yè)對(duì)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(yǎng)體系[1]。BIM 人才需要的不僅僅是軟件技術(shù)的應(yīng)用能力，還有建筑工程能力和業(yè)務(wù)經(jīng)驗(yàn)。近幾年來(lái)，國(guó)內(nèi)高校的建筑相關(guān)專(zhuān)業(yè)都開(kāi)設(shè)了BIM 課程甚至設(shè)置BIM 專(zhuān)業(yè)，對(duì)BIM 的關(guān)注度越來(lái)也高，探索BIM 技能證書(shū)和學(xué)歷結(jié)合的1+X 職業(yè)技能等級(jí)證書(shū)制度以及課證融通方面的研究也是當(dāng)前職業(yè)教育的熱點(diǎn)[2]。

1.2 BIM教學(xué)的優(yōu)勢(shì)

為培養(yǎng)BIM 一線人才，對(duì)BIM 課程的教學(xué)重點(diǎn)不應(yīng)僅僅停留在建模軟件的訓(xùn)練，還要夯實(shí)學(xué)生的工程識(shí)圖能力，發(fā)揮職業(yè)教育的優(yōu)勢(shì)，把實(shí)際的工程項(xiàng)目引入到教學(xué)中，實(shí)施項(xiàng)目化教學(xué)，使得學(xué)生能夠快速適應(yīng)BIM 崗位的要求。

2 課程目標(biāo)和實(shí)施的難點(diǎn)

《建筑識(shí)圖》是高職土建類(lèi)專(zhuān)業(yè)的一門(mén)基礎(chǔ)課程，學(xué)生需要熟練地閱讀與繪制建筑施工圖，掌握計(jì)算機(jī)輔助設(shè)計(jì)的繪圖軟件AutoCAD。結(jié)合具體運(yùn)用計(jì)算機(jī)輔助設(shè)計(jì)的繪圖軟件繪制施工圖的項(xiàng)目訓(xùn)練，使學(xué)生進(jìn)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(nèi)容以及專(zhuān)業(yè)工程圖紙的表達(dá)與設(shè)計(jì)步驟，了解并掌握計(jì)算機(jī)輔助設(shè)計(jì)繪圖軟件AutoCAD 的操作。同時(shí)培養(yǎng)學(xué)生能夠綜合應(yīng)用所學(xué)熟練地閱讀建筑工程施工圖，并嚴(yán)格按照相應(yīng)建筑規(guī)范運(yùn)用計(jì)算機(jī)繪圖軟件繪制實(shí)際建筑工程項(xiàng)目圖紙。此外，《建筑識(shí)圖》這門(mén)課要求學(xué)生具備較為豐富的空間思維能力和對(duì)物體在二維和三維之間來(lái)回切換的觀察能力，因?yàn)樗且婚T(mén)應(yīng)用性很強(qiáng)的課程，知識(shí)點(diǎn)之間承上啟下，關(guān)聯(lián)性強(qiáng)，所以需要學(xué)生對(duì)相關(guān)知識(shí)點(diǎn)融會(huì)貫通[3]。

3 圖紙分析

用傳統(tǒng)的教學(xué)方法，如PPT 講解和圖紙抄繪等，學(xué)生通過(guò)教師的描述和自身想象進(jìn)行圖紙的閱讀。但部分學(xué)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(xué)校的實(shí)踐教學(xué)條件有限，學(xué)生除了看圖，親身體驗(yàn)建筑的機(jī)會(huì)太少，不能對(duì)照建筑實(shí)物去理解圖紙，導(dǎo)致對(duì)知識(shí)點(diǎn)的理解不夠充分。

4 校企合作進(jìn)行BIM項(xiàng)目應(yīng)用

BIM 技術(shù)應(yīng)用于建筑設(shè)計(jì)、施工以及管理全過(guò)程，核心是通過(guò)建立虛擬的建筑工程三維模型，利用數(shù)字化技術(shù)為這個(gè)模型提供完整的且與實(shí)際情況一致的建筑工程信息庫(kù)。該信息庫(kù)不僅包含描述建筑物構(gòu)件的幾何信息、專(zhuān)業(yè)屬性及狀態(tài)信息，還包含了非構(gòu)件對(duì)象（如空間、運(yùn)動(dòng)行為）的狀態(tài)信息。這個(gè)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(chǎn)效率得以提升、工程質(zhì)量得以保證、項(xiàng)目成本大幅降低，從而為建筑工程項(xiàng)目的相關(guān)利益方提供了一個(gè)工程信息交換和共享的平臺(tái)。把BIM 技術(shù)引入《建筑識(shí)圖》的教學(xué)課堂，利用BIM 模型仿真程度高和瀏覽效果好的特點(diǎn)，讓學(xué)生按照施工圖紙進(jìn)行建模，提高學(xué)生的讀圖能力，加深學(xué)生對(duì)圖紙的理解，認(rèn)識(shí)到圖紙與模型乃至實(shí)際建筑物之間的差距，提升教學(xué)效果，也提供了一個(gè)《建筑識(shí)圖》相關(guān)知識(shí)得以實(shí)踐的平臺(tái)。

5 驗(yàn)證BIM教學(xué)效果

為了進(jìn)一步驗(yàn)證BIM 技術(shù)對(duì)課程教學(xué)的效果，廣東工程職業(yè)技術(shù)學(xué)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(shí)驗(yàn)室，依托獵得公司在工程造價(jià)咨詢、BIM 技術(shù)、BIM5D 全過(guò)程智能化管理運(yùn)用的豐富實(shí)戰(zhàn)經(jīng)驗(yàn)和培訓(xùn)經(jīng)驗(yàn)，開(kāi)展BIM 人才系統(tǒng)化培訓(xùn)。校企合作BIM 實(shí)驗(yàn)室培訓(xùn)如圖1 所示。

圖1 校企合作BIM 實(shí)驗(yàn)室培訓(xùn)

BIM 實(shí)驗(yàn)室的成員來(lái)自大一、大二的工程造價(jià)、建筑工程技術(shù)以及建筑設(shè)備等專(zhuān)業(yè)的學(xué)生，經(jīng)過(guò)公開(kāi)報(bào)名、初選和機(jī)試選定等流程最終確定50 人進(jìn)入實(shí)訓(xùn)室培訓(xùn)。培訓(xùn)安排分為兩個(gè)階段，第一階段為REVIT軟件操作培訓(xùn)，第二階段為項(xiàng)目實(shí)戰(zhàn)。學(xué)生本身具備一定的軟件基礎(chǔ)，所以重點(diǎn)是項(xiàng)目案例實(shí)戰(zhàn)。

挑選本校新建的清遠(yuǎn)校區(qū)的圖書(shū)館作為BIM 建模對(duì)象（圖2），把50 名學(xué)員分成建筑組、結(jié)構(gòu)組以及設(shè)備組，按照?qǐng)D書(shū)館的施工圖紙分專(zhuān)業(yè)進(jìn)行建模。項(xiàng)目實(shí)戰(zhàn)開(kāi)始階段，由于學(xué)員們來(lái)自不同的專(zhuān)業(yè)，對(duì)非自身專(zhuān)業(yè)的圖紙并不了解，識(shí)圖能力也參差不齊，導(dǎo)致每個(gè)組的建模進(jìn)度并不統(tǒng)一。這也再次印證了識(shí)圖能力在BIM 建模實(shí)戰(zhàn)中的重要性。這時(shí)指導(dǎo)教師及時(shí)介入，用4 個(gè)課時(shí)的時(shí)間給學(xué)員們復(fù)習(xí)了平法施工圖和設(shè)備施工圖的識(shí)讀，并且梳理了項(xiàng)目圖紙的識(shí)讀重點(diǎn)和難點(diǎn)。后面學(xué)員們的建模效率逐漸提高，從以往識(shí)圖課程上單純對(duì)圖紙進(jìn)行機(jī)械的抄繪，到如今先識(shí)讀圖紙里構(gòu)件的定位和尺寸，利用REVIT軟件直接生成相應(yīng)的構(gòu)件—布置構(gòu)件這種建模的方式，讓同學(xué)們對(duì)BIM 技術(shù)和整個(gè)建筑系統(tǒng)的架構(gòu)有了更清晰的理解。建模完成后，還需要將3 個(gè)專(zhuān)業(yè)的模型進(jìn)行合模，合模的過(guò)程能發(fā)現(xiàn)圖紙的錯(cuò)誤，諸如圖紙標(biāo)注有誤、結(jié)構(gòu)梁柱和設(shè)備管線碰撞等問(wèn)題。此時(shí)學(xué)生能通過(guò)模型的直觀顯示效果或相關(guān)碰撞檢測(cè)軟件找出錯(cuò)誤，并及時(shí)調(diào)整，進(jìn)一步提升了BIM 技術(shù)的應(yīng)用能力，并鞏固了識(shí)圖能力[4]。

圖2 清遠(yuǎn)校區(qū)圖書(shū)館

6 三維數(shù)字化審圖政策及其影響

2016 年住建部發(fā)布《2016—2020 年建筑業(yè)信息化發(fā)展綱要》，2017 年國(guó)務(wù)院辦公廳發(fā)布《國(guó)務(wù)院辦公廳關(guān)于促進(jìn)建筑業(yè)持續(xù)健康發(fā)展的意見(jiàn)》（國(guó)辦發(fā)〔2017〕19 號(hào)），2018 年國(guó)務(wù)院辦公廳印發(fā)了《關(guān)于開(kāi)展工程建設(shè)項(xiàng)目審批制度改革試點(diǎn)的通知》。這些文件都提出促進(jìn)施工圖審查改革和創(chuàng)新監(jiān)管的方式，采用“互聯(lián)網(wǎng)+監(jiān)管”手段，推廣施工圖數(shù)字化審查，探索基于BIM 的數(shù)字化成果交付、審查和存檔管理工作的要求。各地區(qū)響應(yīng)國(guó)家部委的號(hào)召，積極探索數(shù)字化技術(shù)的應(yīng)用。2020 年6 月28 日，廣州住建局發(fā)布《關(guān)于試行開(kāi)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(nèi)的項(xiàng)目應(yīng)進(jìn)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(shè)規(guī)模標(biāo)準(zhǔn)詳見(jiàn)《工程設(shè)計(jì)資質(zhì)標(biāo)準(zhǔn)》（建市〔2007〕86 號(hào)））；二是裝配式建筑工程；三是海珠區(qū)琶洲互聯(lián)網(wǎng)創(chuàng)新集聚區(qū)、荔灣區(qū)白鵝潭中心商務(wù)區(qū)、天河區(qū)國(guó)際金融城、天河智慧城、天河智谷片區(qū)、黃埔區(qū)中新廣州知識(shí)城、番禺區(qū)汽車(chē)城核心區(qū)、南沙區(qū)明珠灣起步區(qū)區(qū)塊、南沙樞紐、慶盛樞紐區(qū)塊、花都區(qū)中軸線及北站核心區(qū)等重點(diǎn)發(fā)展區(qū)域大型建設(shè)項(xiàng)目[5]。

7 BIM審圖的優(yōu)勢(shì)

在筆者參與的BIM 審圖項(xiàng)目中，完成施工圖階段的建模后，還需要根據(jù)施工圖三維數(shù)字化設(shè)計(jì)交付標(biāo)準(zhǔn)添加構(gòu)件的相關(guān)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(shù)，都需要在REVIT軟件中通過(guò)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(shù)據(jù)，操作流程簡(jiǎn)單，添加的數(shù)據(jù)量繁多。在識(shí)圖的教學(xué)階段可以引入BIM 審圖的相關(guān)項(xiàng)目，讓學(xué)生完成這些簡(jiǎn)單操作的同時(shí)鞏固和提升識(shí)圖能力。

圖3 基于REVIT 的BIM 審查插件添加信息

8 結(jié)語(yǔ)

《建筑識(shí)圖》這門(mén)課對(duì)于建筑類(lèi)專(zhuān)業(yè)的學(xué)生來(lái)說(shuō)是重中之重，利用BIM 技術(shù)進(jìn)行輔助教學(xué)，聯(lián)合企業(yè)的技術(shù)力量和資源，把實(shí)際的BIM 項(xiàng)目引入到課堂中，實(shí)施項(xiàng)目化教學(xué)，進(jìn)一步完善課程標(biāo)準(zhǔn)，可以讓學(xué)生更好地適應(yīng)職業(yè)崗位需求。