基于BIM 技術的《工程制圖》課程建設

張晶晶

齊齊哈爾工程學院，黑龍江 齊齊哈爾 161003

一、BIM 技術概述及特征

BIM（Building Information Modeling）技術是一種基于數字化模型的建筑信息集成和管理技術，能夠在建筑工程的全生命周期內提供有效的協同、可視化、模擬、優化和控制功能，從而提高工程質量、效率和效益。BIM 技術不僅包含了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［1］。借助這個包含建筑工程信息的三維模型，可以大大提高工程的信息集成化程度，從而為各方提供一個工程信息交換和共享的平臺。

BIM 技術具有五大特征：一是可視化，將建筑設計、施工和運維的各個階段的信息，以三維模型的形式展現出來；二是模擬化，可以對建筑物的物理環境（如氣候、風速、地表熱輻射、采光、通風等）、出入口、人車流動、結構、節能排放等方面進行模擬分析，選擇最優的設計方案；三是協同管理，各參建方在項目規劃、設計、施工、運維全過程通過一個信息模型協同工作；四是成本控制，BIM 模型可精確提取工程量信息，從而實現成本控制［2］；五是進度控制，BIM 施工模擬加入進度計劃信息，實時模擬工程進度。

建筑信息模型BIM 技術是建筑業轉型升級和創新發展的重要動力，同時也對建筑教育提出了新的要求和契機。BIM 技術不僅可以提高建筑設計、施工和運維的效率和質量，還可以培養學生的空間想象能力、繪圖技能、工程認知能力、協作能力和創新能力。因此，建筑專業的教學改革和課程建設應該充分利用BIM 技術的優勢，以適應行業需求和教學目標。

二、BIM 技術對《工程制圖》課程的影響和啟示

《工程制圖》是建筑專業的基礎課程，對培養學生的空間想象能力、繪圖技能和工程認知能力具有重要作用。傳統的《工程制圖》課程主要以二維平面圖為主，通過手繪或CAD 軟件進行繪制，重點在于教授學生基本的繪圖規范、方法和技巧。然而，隨著BIM 技術的發展和應用，二維平面圖已經不能滿足建筑設計、施工和運維的需求，需要通過三維模型來表達和管理建筑信息。因此，《工程制圖》課程也需要與時俱進，引入BIM 技術，進行改革和建設。

BIM 技術對《工程制圖》課程的影響和啟示主要體現在以下幾個方面：

第一，課程內容：《工程制圖》課程應該在傳統的二維平面圖基礎上，增加三維建模的內容，讓學生掌握使用BIM 軟件進行三維建模和二維繪圖的方法和技巧。同時，應該擴展《工程制圖》課程的范圍，不僅涵蓋建筑專業，還包括結構、機電等相關專業，讓學生了解各專業之間的關系和協調。此外，應該增加BIM 技術在工程設計、施工和運維等各階段的應用案例，讓學生了解BIM 技術的實際價值和意義。

第二，教學方法：《工程制圖》課程應該采用正向設計的思路，即先進行三維建模，再生成二維圖紙。這樣可以讓學生從整體到局部，從立體到平面，從抽象到具體地理解建筑物的結構、形態和功能［3］。同時，應該利用BIM 軟件的可視化、模擬、優化等功能，讓學生通過動態交互、實時反饋、多角度觀察等方式進行學習。此外，應該結合實際工程案例進行模擬分析和優化設計，讓學生在實踐中鍛煉自己的創新能力和解決問題的能力。

第三，評價方式：《工程制圖》課程應該采用多元化、過程化、開放性的評價方式，不僅考查學生的繪圖質量和規范性，還考查學生的建筑認知能力、協作能力和創新能力。可以采用BIM 軟件自帶的檢測和評價功能，對學生的三維模型進行質量、碰撞、能耗等方面的檢測和評價，給出客觀的反饋和建議。同時，可以采用項目式、團隊式、競賽式等方式，讓學生參與到具有實際意義的工程設計、施工和運維等任務中，通過展示、交流、評審等方式，對學生的綜合能力進行評價。

三、基于BIM 技術的《工程制圖》課程建設的措施和建議

為了實現基于BIM 技術的《工程制圖》課程建設，本文提出以下幾點措施和建議：

（一）加強BIM 技術的教學培訓，提高教師和學生的BIM 技術水平

高校可以通過組織BIM 技術培訓班、邀請BIM 技術專家舉辦講座、參加BIM 技術相關的會議和競賽等方式，提高教師和學生的BIM 技術理論知識和實踐能力。同時，應該加強BIM 軟件的教學資源建設，配備足夠的硬件設備和軟件平臺，為教學提供良好的條件。

例如邀請BIM 技術專家舉辦講座。可以邀請國內外知名的BIM 技術專家、企業家、工程師等，來校進行BIM 技術相關的專題講座或報告。通過這種方式，可以使教師和學生了解BIM 技術在不同領域和行業的發展現狀、前沿趨勢、典型案例等，拓寬他們的視野和思路，激發他們的興趣和創造力。教師和學生還需積極參加BIM 技術相關的會議和競賽。鼓勵教師和學生積極參加國內外各類與BIM 技術相關的研討會、論壇、展覽等活動，與其他參與者交流經驗、分享成果、建立合作等。同時，可以組織或參與各種與BIM 技術相關的競賽、挑戰賽、創新大賽等活動，以實際項目為載體，展示自己的BIM 技術水平和應用能力。通過這種方式，可以使教師和學生增強自己的BIM 技術實踐能力和競爭力，提升自己的專業水平和社會影響力［3］。

此外，學校應該加強BIM 軟件的教學資源建設，配備足夠的硬件設備和軟件平臺，為教學提供良好的條件。目前市場上有多種不同類型和功能的BIM 軟件，如Revit、ArchiCAD、Tekla、Navisworks 等，它們各有優劣，適用于不同階段和專業的工程項目。為了使教師和學生能夠熟練掌握并靈活運用這些軟件，應該根據《工程制圖》課程的內容和目標，選擇合適的軟件進行教學實踐。例如，Revit 和ArchiCAD 適合于建筑設計階段，可以快速生成三維模型和二維圖紙；Tekla 適合于結構設計階段，可以進行精細的構件建模和施工圖制作；Navisworks 適合于施工管理階段，可以進行模型集成和碰撞檢測。通過使用不同的BIM 軟件，教師可以展示工程項目的全過程和各個環節，讓學生更好地理解和掌握工程制圖的基本原理和方法。

（二）更新《工程制圖》課程的教學大綱和教材，反映BIM 技術的最新發展和應用

工程學院應該根據BIM 技術的特點和優勢，調整《工程制圖》課程的內容、結構和比重，增加三維建模、專業協調、工程應用等方面的內容，減少二維平面圖的內容。同時，應該選擇或編寫適合BIM 技術教學的教材，包含豐富的理論知識、實例分析和操作指南，為教學提供有效的支撐。

例如三維建模是BIM 技術的核心，也是《工程制圖》課程的重點。通過三維建模，可以快速、準確地表達工程設計的意圖，提高設計效率和質量。三維建模也可以方便地生成各種視圖和圖紙，滿足不同專業和階段的需求。因此，《工程制圖》課程應該增加三維建模的教學時間和難度，讓學生掌握常用的三維建模軟件和方法，能夠創建和修改各類三維模型。

專業協調是BIM 技術的重要功能，也是《工程制圖》課程的難點。通過專業協調，可以檢測和解決各專業之間的沖突和不一致，保證工程設計的完整性和協調性。專業協調也可以促進各專業之間的溝通和協作，提高設計效率和質量。因此，《工程制圖》課程應該增加專業協調的教學內容和案例，讓學生了解專業協調的原理和流程，能夠使用專業協調軟件和方法，進行有效的專業協調。

工程應用是BIM 技術的廣泛領域，也是《工程制圖》課程的拓展點。通過工程應用，可以將BIM 技術與各種工程相關的領域結合起來，實現多維、全生命周期、全要素的工程管理。工程應用也可以展示BIM 技術在實際項目中的價值和效果，激發學生對BIM 技術的興趣和熱情［4］。因此，《工程制圖》課程應該增加工程應用的教學范圍和深度，讓學生認識BIM 技術在規劃、設計、施工、運維等方面的應用場景和方法，能夠參與或開展相關的工程應用項目。

二維平面圖是傳統的《工程制圖》課程的主要內容，但在BIM 技術下已經不再是必要或主要的表達方式。通過二維平面圖，可以簡單地描述工程設計的基本信息，但不能反映工程設計的全貌和細節。二維平面圖也不能滿足多專業協同、信息共享、變更追蹤等BIM 技術的特點和要求。因此，《工程制圖》課程應該減少二維平面圖的教學比重和時間，轉而重點教授三維模型的創建、編輯、分析和展示。通過三維模型，可以更直觀、全面、準確地表達工程設計的意圖和內容，也可以更方便地進行模型檢查、沖突檢測、量算統計等工作。三維模型還可以生成各種視圖和報告，以滿足不同用戶和目的的需要［5］。

（三）改革《工程制圖》課程的教學方法和評價方式，提高教學效果和質量

課程改革應該采用正向設計的思路，利用BIM 軟件進行三維建模和二維繪圖，讓學生從整體到局部，從立體到平面，從抽象到具體地理解建筑物。同時，應該利用BIM 軟件的可視化、模擬、優化等功能，讓學生通過動態交互、實時反饋、多角度觀察等方式進行學習。此外，應該結合實際工程案例進行模擬分析和優化設計，讓學生在實踐中鍛煉自己的創新能力和解決問題的能力。在評價方式上，應該采用多元化、過程化、開放性的評價方式，不僅考查學生的繪圖質量和規范性，還考查學生的建筑認知能力、協作能力和創新能力。

例如在教學關于住宅建筑設計的內容時，教師首先讓學生利用BIM 軟件進行住宅建筑的三維建模，包括結構、材料、設備等要素。其次，再引導學生利用BIM軟件進行住宅建筑的二維繪圖，包括平面圖、立面圖、剖面圖等。通過這樣的方式，學生可以從不同的角度和層次來觀察和理解住宅建筑的形態、功能、結構和細節［6］。

根據公共建筑設計的課程內容，教師同樣可以先讓學生利用BIM 軟件進行公共建筑的三維建模，然后，教師可以利用BIM 軟件的可視化功能，展示公共建筑的外觀、內部空間、光照效果等。通過這樣的方式，學生可以直觀地感受公共建筑的美感、氛圍和舒適度。

在教授工程分析與優化的內容時，教師可以利用BIM 軟件的模擬功能，對工程項目進行各種分析，如結構分析、能耗分析、碳排放分析等。通過這樣的方式，學生可以了解工程項目的性能、效率和環境影響。

在學生學習創新設計與實踐的課程時，教師首先讓學生學會在BIM 軟件上進行某一工程項目的三維建模。其次，教師利用BIM 軟件的優化功能，對工程項目進行各種優化，如結構優化、能耗優化。通過這樣的方式，學生可以探索工程項目的改進空間和潛力［7］。

在評價《工程制圖》課程時，教師可以采用多元化、過程化、開放式的評價方法，如自我評價、同伴評價、項目評價等。通過這樣的方式，教師可以全面地了解學生的學習情況和進步情況，并給予及時的反饋和指導。

四、結束語

本文以《工程制圖》課程為研究對象，探討了基于BIM 技術的課程建設的理論和實踐，分析了BIM 技術在工程制圖教學中的特點和優勢，提出了基于BIM 技術的《工程制圖》課程改革的內容和對策，并結合實際案例展示了基于BIM 技術的《工程制圖》課程建設的效果和價值。《工程制圖》是建筑專業的基礎課程，對培養學生的空間想象能力、繪圖技能和工程認知能力具有重要作用。本文旨在為建筑專業的教學改革和課程建設提供一些參考和借鑒，也希望能夠引起相關領域的關注和研究，促進BIM 技術在建筑教育中的廣泛應用和深入發展。