BIM 技術下的土木工程制圖課程教學改革研究

李彥艷

（云南工商學院，云南 昆明 650000）

引言：土木工程制圖課程在教學過程中，著重培養學生的繪圖和閱讀工程圖的綜合能力和水平，旨在用二維的平面圖形表達三維空間的概念，讓學生能夠進一步提升空間形體想象力和創新力，其中BIM 技術在土木工程制圖課程中有其重要的價值，因此本文主要圍繞BIM 技術下的土木工程制圖課程教學改革進行研究有重要的意義和價值。

一、BIM 技術及土木工程專業課程改革必要性

BIM（Building Information Modeling）主要通過將建筑工程進行虛擬化三維模型的構建，在此期間確保建筑模型中與實際建筑工程的信息相符合。BIM 技術起源于2002 年，隨后在各西方國家廣泛普及，近年來我國應用BIM 技術越發深入，這也使得BIM 技術受到了建筑等諸多領域的廣泛關注與認可。2018 年以來，相關研究人員著重推廣土木工程類專業課程，強化BIM 技術的教學力度，并圍繞BIM 技術增加系統類教學課程，注重學生BIM 技術的應用與系統功能開發的綜合能力培養。當前我國土木工程建設等諸多領域對于BIM 技術人才的需求顯著提升，這也使得BIM 技術屬于土木工程專業課程的融合度需要進一步深入[1]。

從近年來土木工程專業大學生未來就業方向可以分析，當前市場領域以及各企業在用人方面越發強調了各類新興技術的普及與掌握，無論是設計方還是施工方，在BIM 技術專業人才方面都嚴重缺乏，而在土木工程專業授課領域中，工程制圖為基礎課程之一，著重培養學生的空間思維想象能力以及基本的制圖能力和水平，但是不容忽視的是在我國很多院校所開展的土木工程專業課程中，制圖類課程存在教學理念相對落后、教學內容過于單一陳舊等問題，難以實現較好的教學效果，甚至無法與新時代背景下就業市場對于土木工程專業人才的必然需求，因此需要以BIM 技術為基礎，進一步強化技術在土木工程專業課程中的深入融合，土木工程制圖類課程為BIM 技術的應用奠定了良好的基礎和保障，能夠進一步推動土木工程專業課程的全面改革，為社會貢獻新型專業技能人才[2]。

二、BIM 技術的主要優勢分析

（一）可視化

BIM 技術能夠對建筑的三維實體進行建模，這也與以往二維平面圖紙的建筑設計形式有一定的差異，避免了僅僅依靠人為想象構建三維形體的弊端和誤區，因此BIM 技術的可視化優勢，能夠以三維實體建模的形式，全方位展現房屋建筑主體的各類信息，同時也能促進房屋建筑、主體施工、水電施工等多個領域之間的有效溝通與決策。

（二）模擬性

應用BIM 技術能夠在三維模型之中，通過局部的放大、整體旋轉等多種操作指令，完成現實模型和規劃設計中難以實現的操作，這也使得BIM 技術在模擬實驗方面優勢明顯。通過前期建筑細節的構造和設計環節構建等相關數據信息的全面化導入，進一步豐富BIM 房屋建筑和土木工程的具體參數，讓項目的參與者能夠隨時隨地調取模型中的相關信息，并對信息進行修改和分析等等，避免以單純二維畫面進行展現所出現的溝通效果差、協調效果不佳等多方面問題。此外在設計階段可以通過BIM 技術對工程施工建設環境的自然環境信息、地理要素信息等開展全面的分析，強化不同自然環境之下的模擬，如日照、通風、節能、緊急疏散等多種形式，極大的增強了土木工程專業領域的專業化水平[3]。

（三）優化性

應用BIM 技術能夠保障土木工程相關項目的設計施工過程實現全面的優化，由于BIM 所建構出的三維立體模型與現實之間并不存在更加實質性的關系，卻能將模擬環境下的相關結果反饋于現實設計和施工之中。BIM三維模型能夠為土木工程以及房屋建筑提供更加可靠的信息和數據，特別是此類信息覆蓋面廣闊，精準性較高，能夠對相對復雜的土木工程建設項目進行合理的優化與升級，也正因如此應用BIM 技術能夠有效改善土木工程的施工建設周期以及工程造價問題[4]。

三、土木工程制圖課程教學中存在的主要問題

（一）授課內容繁多

由于土木工程制圖課程在土木工程專業課程中屬于相對基礎類的課程，涵蓋了投影表達、技術繪圖以及工程規范等多個部分的學科內容，在授課過程中所涉及到的不同領域內容相對較多，但是很多學校以及土木工程專業，在針對制圖課程的學時規劃過程中卻出現了縮短的問題。例如有些學校將原有的 64 個學時進一步縮短至32 個學時，其中制圖課程的實踐性學時僅為16 個學時左右，再加上原有的課程內容沒有太大的變化，導致課程內容等受到教學課程學時影響，授課時間少，但任務量龐大，這也使得土木工程制圖課程在教學過程中存在諸多困難和問題，如果授課教師難以全面規劃現有學習內容和教學方案，則同樣也會導致學生學習效果不佳的問題。

（二）教學效率水平低

雖然近年來同工程制圖課程積極應用各類新型技術手段，豐富教學方式，例如廣泛應用多媒體教學形式，并注重板書與多媒體的有效結合，但是不容忽視的是，在土木工程制圖課程的教學過程中，此類教學方式仍舊過于死板，難以充分提升學生們的學習積極性和主動性，甚至導致學生始終處于被動接受知識的地位和角色，無法充分實現土木工程制圖課程的教學水平[5]。除此之外，土木工程制圖課程對實踐性要求較高，但是實踐教學的開展往往與學生的未來工作匹配性不強，導致學生在工作中無法實現理論與實踐的充分結合。

（三）難以提升學生的空間想象力

土木工程的制圖課程所強化的是學生以二維平面圖形表達和創設三維空間形體的能力和水平，進一步培養學生的空間分析與圖解能力，也正因如此，土木工程制圖課程更加需要強化學生的空間想象力。值得注意的是很多土木工程專業的課程在空間想象能力方面仍然有所欠缺，并難以通過現有土木工程制圖課程的學習，提高自己的能力和水平，這也導致了學生的空間想象力逐漸走向了發展的誤區。

四、BIM 技術下的土木工程制圖課程教學改革對策

（一）切實轉變土木工程制圖課程的教學理念

由于土木工程制圖課程的相關內容覆蓋面廣泛，且有較強的實踐性，因此土木工程制圖課程需要逐漸打破以往的手工制圖模式，并逐漸轉變為計算機繪圖的形式。在現如今土木工程制圖課程開展過程中，往往會以畫法的幾何理論為課程講授的基礎，配合CAD 制圖，此種教學模式與學生實際需求匹配度不高，因此高校教師方面需要切實轉變土木工程制圖課程的教學理念，根據學生的實際情況、學習能力等合理優化教學模式，并積極創新現有教學體系，將土木工程制圖課程教學內容進行充分整合，全面實現教學目標，真正滿足高素質專業人才的培養需求[6]。值得注意的是，在土木工程制圖課程開展過程中，要進一步順應學生的未來就業和產業發展形勢，積極應用BIM 技術，推動土木工程制圖課程的教學改革，讓學生能夠充分認識到BIM 技術的優勢和價值，并以BIM 技術為新的興趣點提高學生的學習興趣和主觀能動性，全面豐富土木工程制圖課程的教學體系，全面推進制圖課程的教學改革。

（二）對土木工程制圖課程的教學內容進行重組

現有土木工程制圖課程主要可以分為畫法幾何、專業制圖和計算機輔助制圖等多個部分。首先在畫法幾何方面，主要圍繞投影的基本概念分類以及不同的投影、特點和從屬關系進行分類和講述；專業制圖則可進一步劃分為建筑施工圖和結構施工圖兩大部分，其中針對建筑的不同平面剖圖以及解圖、繪圖等多種能力進行專業提升；而在計算機輔助制圖中，則更加強化了對各類新型技術手段的應用，以計算機軟件幫助土木工程制圖的有效開展。因此為了強化土木工程制圖的課程教學效果，學生的空間想象能力尤為重要，如果單純的增加BIM 相關教學內容，則會在一定程度上增加學生的學習壓力和教師的教學壓力，所以專業課程教師需要對現有土木工程制圖課程的教學內容進行充分整合和調整，以BIM 技術與多媒體課件以及現有的教學體系和教學內容進行有效融合，進一步深化和提高學生對BIM 技術的認知與了解，并以技術為基礎，著重培養學生的空間想象能力，讓學生能夠從建筑的細節入手，提高對三維模擬圖形的認知和了解。

（三）增加土木工程制圖課程的實踐教學內容

為了全面提升土木工程制圖教學課程的效果，需要對實踐教學內容進行進一步增強，幫助學生養成良好的空間想象能力，讓學生能夠將二維平面圖與三維模型充分結合。當前的土木工程制圖課程中，計算機輔助制圖往往以CAD 軟件進行建筑平面圖以及其他圖像的繪制，但是此類繪圖方式更加強調了二維平面圖，這也導致了學生的相關認知更加淺顯，無法充分建立三維模型的關系，因此教師可以應用BIM技術，在教學過程中應用Re-vit 軟件，為學生講解具體的操作方法，應用該軟件有效建立三維模型。除此之外，BIM 技術在土木工程制圖課程中進行實踐化應用，能夠讓學生沉浸在虛擬三維模型之中儼然將施工現場直接帶入制圖課堂之中，教學效果更好。除此之外，BIM 三維立體模型能夠滿足放大、旋轉等多重指令，幫助學生從多個維度和方向全面觀察三維模型，有效建立對三維模型的認知，進一步提高學生的空間想象能力，為學生建筑工程圖的繪制和解讀能力的培養奠定了良好基礎。與此同時，BIM 技術能夠對土木工程中相關復雜節點進行全面構造，而在教學過程中，對此類復雜節點進行展示，也能夠提高學生對復雜節點的理解和認知能力，讓學生能夠提高土木工程制圖的綜合能力和水平。最后，高校方面需要根據土木工程制圖課程的特殊實踐性作用，積極探索新型項目實踐機會，讓學生能夠更多的了解制圖工作實踐，從實踐操作過程中培養學生的動手能力和繪圖水平，為學生的未來就業奠定良好基礎。

結論：總而言之，從現階段的土木工程專業授課以及未來就業發展趨勢來看，BIM 技術與土木工程制圖課程密切聯系，能夠有效推進土木工程制圖課程的教學改革。本文首先論述了BIM 技術及土木工程專業課程改革的必要性，其次分析了BIM 技術的主要優勢，再次分析了土木工程制圖課程教學過程中存在的主要問題，最后有針對性的提出了教學改革對策，希望能夠為廣大土木工程專業課程模式改革奠定良好的基礎。