BIM技術(shù)在工程制圖課程教學(xué)與實踐中的應(yīng)用研究

摘要：在當(dāng)今的工程設(shè)計與施工領(lǐng)域，BIM技術(shù)已經(jīng)成為不可或缺的重要工具?；诖耍恼轮荚谔接態(tài)IM技術(shù)在工程制圖課程教學(xué)與實踐中的應(yīng)用策略，包括整合BIM軟件教學(xué)、構(gòu)建三維模型案例、引入項目式學(xué)習(xí)、搭建在線交流平臺以及設(shè)立BIM技能考核，以期為工程制圖課程教學(xué)實踐提供參考。

關(guān)鍵詞：BIM技術(shù)；工程制圖課程；教學(xué)策略

一、BIM技術(shù)在工程制圖課程教學(xué)中的應(yīng)用價值

傳統(tǒng)的工程制圖教學(xué)往往側(cè)重于二維圖紙的繪制和解讀，而缺乏對三維空間理解和協(xié)同設(shè)計能力的培養(yǎng)。然而，BIM（建筑信息模型Building Information Modeling）技術(shù)的引入，為解決這一問題提供新的思路和方法，它具有可視化、模擬性、協(xié)調(diào)性、優(yōu)化性和可出圖性等技術(shù)優(yōu)勢，可以再現(xiàn)工程建造過程和情景，實現(xiàn)將實際施工現(xiàn)場“搬進(jìn)”課堂的目的。通過BIM技術(shù)，教師可以將二維設(shè)計圖紙轉(zhuǎn)換成三維模型，使學(xué)生在視覺狀態(tài)下掌握工程實體的信息，增加課堂上的興趣性和可感知性。

（一）增強(qiáng)空間理解能力

第一，BIM技術(shù)提升學(xué)生對空間信息的全面理解和整合能力。在BIM環(huán)境中，每個建筑元素都包含豐富的屬性信息，如尺寸、材質(zhì)、成本等，這些信息與幾何形狀緊密結(jié)合，形成一個完整的建筑信息庫。學(xué)生在學(xué)習(xí)過程中不僅可以看到物體的外觀，還可以深入了解其背后的詳細(xì)參數(shù)和邏輯關(guān)聯(lián)，提高對整體空間布局的掌握程度，進(jìn)而強(qiáng)化他們的綜合分析能力和空間理解能力。第二，BIM技術(shù)的應(yīng)用推動動態(tài)空間思維的發(fā)展。不同于靜態(tài)的二維圖紙，BIM模型可以模擬建筑物在不同施工階段的狀態(tài)變化，以及使用過程中的動態(tài)行為。學(xué)生可以通過動畫演示或虛擬漫游等方式體驗建筑的成長和發(fā)展過程，了解隨著時間的推移，建筑如何從無到有逐步形成。

（二）提升實踐操作能力

BIM技術(shù)以其強(qiáng)大的三維建模功能，要求學(xué)生在虛擬環(huán)境中對建筑或機(jī)械等對象進(jìn)行精確的三維構(gòu)建，涵蓋從基礎(chǔ)結(jié)構(gòu)搭建到細(xì)節(jié)部件設(shè)計等一系列操作，極大地鍛煉學(xué)生的動手能力。同時，BIM技術(shù)的協(xié)同工作特性，使學(xué)生參與多專業(yè)協(xié)同的項目模擬，學(xué)生需與團(tuán)隊成員共同完成任務(wù)，這不僅涉及模型的整合與共享，還需在實踐中不斷溝通與協(xié)調(diào)，從而提升學(xué)生在實際工程項目中的協(xié)作實踐能力。

（三）促進(jìn)理論與實踐相結(jié)合

BIM技術(shù)以三維可視化模型呈現(xiàn)復(fù)雜的工程結(jié)構(gòu)和空間關(guān)系，將抽象理論轉(zhuǎn)化為直觀的視覺形象，使學(xué)生能更清晰地理解理論知識在實際工程中的應(yīng)用方式。在實踐環(huán)節(jié)中，學(xué)生運(yùn)用BIM軟件進(jìn)行模型創(chuàng)建、修改與分析，這要求他們依據(jù)所學(xué)的制圖理論知識進(jìn)行操作，從而將理論知識直接應(yīng)用到實踐中。同時，在實踐操作中遇到的問題又會促使學(xué)生重新審視和深入理解相關(guān)理論，進(jìn)一步加深對理論知識的掌握，形成理論指導(dǎo)實踐、實踐反哺理論的良性循環(huán)，有效提升理論聯(lián)系實際的能力。

二、BIM技術(shù)在工程制圖課程教學(xué)中的應(yīng)用策略

（一）整合BIM軟件教學(xué)，強(qiáng)化實操技能掌握

BIM技術(shù)作為一種先進(jìn)的數(shù)字化工具，不僅能提升工程設(shè)計的效率，還能通過三維建模、信息集成和協(xié)同工作等功能，幫助學(xué)生更直觀地理解工程制圖的核心原理。為此，教師應(yīng)通過系統(tǒng)化的教學(xué)設(shè)計，將BIM軟件的操作與傳統(tǒng)的制圖知識相結(jié)合，使學(xué)生在實踐中掌握從二維圖紙到三維模型的轉(zhuǎn)換方法。

喀什大學(xué)土木工程學(xué)院工程制圖教學(xué)團(tuán)隊（以下簡稱教學(xué)團(tuán)隊）優(yōu)化課程內(nèi)容，將BIM軟件的操作教學(xué)與傳統(tǒng)制圖知識有機(jī)結(jié)合，設(shè)計了從基礎(chǔ)建模到復(fù)雜結(jié)構(gòu)建模的漸進(jìn)式教學(xué)方案。在課程初期，教師通過BIM軟件的三維建模功能，幫助學(xué)生理解點(diǎn)、線、面等基本幾何元素的空間關(guān)系，并通過實際案例演示如何將二維圖紙轉(zhuǎn)化為三維模型。隨著課程的深入，教學(xué)團(tuán)隊引入了BIM協(xié)同設(shè)計的概念，組織學(xué)生分組完成小型建筑項目的建模與制圖任務(wù)。在此過程中，學(xué)生不僅掌握了BIM軟件的操作技能，還通過團(tuán)隊協(xié)作提升了溝通能力與項目管理能力。此外，教學(xué)團(tuán)隊還利用BIM技術(shù)的模擬分析功能，引導(dǎo)學(xué)生對建筑結(jié)構(gòu)進(jìn)行力學(xué)分析和優(yōu)化設(shè)計，使其在實踐中深化對工程制圖原理的理解。通過這一系列教學(xué)改革，不僅教學(xué)質(zhì)量得到了提升，學(xué)生的實操能力和創(chuàng)新思維也得到了有效培育。

（二）構(gòu)建三維模型案例，直觀展示制圖原理

傳統(tǒng)的工程制圖教學(xué)主要依賴二維圖紙，學(xué)生往往難以將平面圖形與三維空間結(jié)構(gòu)聯(lián)系起來，導(dǎo)致學(xué)習(xí)效果受限。而BIM技術(shù)的三維建模功能能將抽象的制圖原理轉(zhuǎn)化為直觀的立體模型，幫助學(xué)生更好地理解建筑構(gòu)件的空間關(guān)系、尺寸比例以及構(gòu)造細(xì)節(jié)。教師應(yīng)在教學(xué)中充分利用BIM軟件的三維建模功能，結(jié)合實際工程案例，構(gòu)建典型的三維模型庫，涵蓋從基礎(chǔ)結(jié)構(gòu)到復(fù)雜節(jié)點(diǎn)的多種模型類型。

教學(xué)團(tuán)隊在“建筑結(jié)構(gòu)制圖”章節(jié)的教學(xué)中，圍繞BIM技術(shù)的三維建模功能，設(shè)計了一套具有特色的教學(xué)模式。在講解“梁柱節(jié)點(diǎn)構(gòu)造”這一難點(diǎn)內(nèi)容時，教師首先利用Revit軟件構(gòu)建了典型框架結(jié)構(gòu)的三維模型，并通過動態(tài)演示梁柱節(jié)點(diǎn)的連接方式、鋼筋布置及混凝土澆筑順序。隨后，教師將學(xué)生分為小組，要求每組根據(jù)給定的設(shè)計條件，使用BIM軟件自主創(chuàng)建梁柱節(jié)點(diǎn)的三維模型，并生成相應(yīng)的施工圖紙。在這一過程中，學(xué)生不僅需要掌握BIM軟件的操作技巧，還需結(jié)合制圖規(guī)范，準(zhǔn)確表達(dá)節(jié)點(diǎn)的構(gòu)造細(xì)節(jié)。為了進(jìn)一步提升教學(xué)效果，教師還引入了VR（虛擬現(xiàn)實）技術(shù)，將BIM模型導(dǎo)入VR平臺，使學(xué)生能以第一視角觀察和操作三維模型，從而更直觀地理解梁柱節(jié)點(diǎn)的空間構(gòu)造。通過這種理論與實踐相結(jié)合的教學(xué)方式，學(xué)生不僅能掌握梁柱節(jié)點(diǎn)的制圖原理，還能在實際操作中靈活運(yùn)用BIM技術(shù)解決復(fù)雜問題，提升課堂的教學(xué)效果和學(xué)生的綜合能力。

（三）引入項目式學(xué)習(xí)，模擬真實工程環(huán)境

項目式學(xué)習(xí)是一種以學(xué)生為中心的教學(xué)方法，強(qiáng)調(diào)通過完成實際項目來驅(qū)動學(xué)習(xí)過程。在工程制圖課程中，教師可以結(jié)合BIM技術(shù)，設(shè)計具有真實工程背景的項目任務(wù)，使學(xué)生在完成項目的過程中，逐步掌握工程制圖的基本原理和BIM技術(shù)的應(yīng)用技能，如根據(jù)課程目標(biāo)，選擇典型的工程項目，如住宅樓、教學(xué)樓或橋梁等，并將其分解為若干階段性任務(wù)，如三維建模、碰撞檢測、施工圖繪制等。

教學(xué)團(tuán)隊在“建筑施工圖繪制”章節(jié)的教學(xué)中，選擇了一個真實的住宅樓項目作為教學(xué)案例，并將其分解為多個階段性任務(wù)。在項目初期，教師利用BIM軟件（如Revit）向?qū)W生展示了住宅樓的三維模型，并詳細(xì)講解了建筑施工圖的繪制規(guī)范和要求。隨后，教師將學(xué)生分為若干小組，要求每組負(fù)責(zé)完成住宅樓某一樓層的施工圖繪制任務(wù)。在任務(wù)執(zhí)行過程中，學(xué)生需要運(yùn)用BIM軟件進(jìn)行三維建模，并根據(jù)建模結(jié)果生成平面圖、立面圖、剖面圖等施工圖紙。同時，教師還要求學(xué)生利用BIM軟件的碰撞檢測功能，檢查模型中可能存在的設(shè)計沖突，并提出優(yōu)化方案。為了進(jìn)一步模擬真實工程環(huán)境，教師還邀請了當(dāng)?shù)亟ㄖ髽I(yè)的工程師參與項目評審，對學(xué)生的成果進(jìn)行點(diǎn)評和指導(dǎo)。通過這種項目式學(xué)習(xí)模式，學(xué)生不僅能掌握建筑施工圖的繪制技能，還能在實際項目中運(yùn)用BIM技術(shù)解決復(fù)雜問題，提升綜合實踐能力。

（四）搭建在線交流平臺，促進(jìn)師生互動協(xié)作

第一，精心搭建在線交流平臺并整合豐富資源。教師可以選擇功能全面、操作便捷的在線平臺，確保平臺具備文件共享、實時討論、作業(yè)提交與批改等基礎(chǔ)功能，并且支持BIM模型的展示與交互操作。接著，教師可以將工程制圖課程的教學(xué)資料進(jìn)行系統(tǒng)整理，包括教學(xué)大綱、教案、課件、BIM模型案例等，上傳至平臺供學(xué)生自主學(xué)習(xí)。同時，教師還可以收集行業(yè)內(nèi)的最新BIM技術(shù)應(yīng)用案例、前沿研究成果等拓展資源，豐富平臺的知識儲備，為學(xué)生提供廣闊的學(xué)習(xí)視野。

第二，積極引導(dǎo)學(xué)生在平臺上進(jìn)行互動并加強(qiáng)過程管理。在日常教學(xué)中，教師可以定期發(fā)起與BIM技術(shù)和工程制圖相關(guān)的討論話題，如BIM模型在不同工程場景中的應(yīng)用優(yōu)勢、如何利用BIM技術(shù)優(yōu)化工程制圖流程等，激發(fā)學(xué)生的思考和討論熱情。同時，教師可以鼓勵學(xué)生在平臺上分享自己在學(xué)習(xí)BIM技術(shù)和工程制圖過程中的心得、疑問以及遇到的問題，并及時給予解答和指導(dǎo)。此外，教師還可以組織學(xué)生開展線上小組協(xié)作活動，共同完成BIM模型的創(chuàng)建、分析和優(yōu)化，提升學(xué)生的團(tuán)隊協(xié)作能力。

（五）設(shè)立BIM技能考核，確保實踐能力達(dá)標(biāo)

BIM技術(shù)作為現(xiàn)代工程領(lǐng)域的重要工具，其應(yīng)用能力直接關(guān)系到學(xué)生的職業(yè)競爭力。因此，在課程設(shè)計中，教師應(yīng)融入BIM技能考核環(huán)節(jié)，采用分階段考核的方式，將考核任務(wù)與課程內(nèi)容緊密結(jié)合。比如在完成三維建模教學(xué)后，要求學(xué)生獨(dú)立完成某一建筑構(gòu)件的建模任務(wù)；在完成施工圖繪制教學(xué)后，要求學(xué)生生成符合規(guī)范的施工圖紙。同時，教師還應(yīng)注重考核的實踐性和真實性，通過模擬真實工程項目的考核任務(wù)，使學(xué)生在考核過程中體驗實際工作場景，從而更好地將理論知識轉(zhuǎn)化為實踐能力。

教學(xué)團(tuán)隊在“建筑結(jié)構(gòu)制圖”章節(jié)的教學(xué)中，圍繞BIM技能考核設(shè)計了一套具有特色的考核方案，以“框架結(jié)構(gòu)建模與施工圖繪制”為考核主題，要求學(xué)生使用Revit軟件完成一個多層框架結(jié)構(gòu)的三維建模，并生成相應(yīng)的施工圖紙?？己朔譃槿齻€階段：第一階段為建?？己?，學(xué)生需在規(guī)定時間內(nèi)完成框架結(jié)構(gòu)的三維建模，包括梁、柱、板等構(gòu)件的創(chuàng)建及其空間關(guān)系的準(zhǔn)確表達(dá)；第二階段為碰撞檢測與優(yōu)化考核，學(xué)生需利用BIM軟件的碰撞檢測功能，檢查模型中可能存在的設(shè)計沖突，并提出優(yōu)化方案；第三階段為施工圖生成考核，學(xué)生需根據(jù)建模結(jié)果，生成符合國家制圖規(guī)范的平面圖、立面圖和剖面圖，并進(jìn)行尺寸標(biāo)注和材料說明。通過這種分階段、多維度的考核方式，學(xué)生不僅能全面掌握BIM技術(shù)的應(yīng)用技能，還能在考核過程中提升解決實際問題的能力。

三、結(jié)語

綜上所述，BIM技術(shù)在工程制圖課程教學(xué)中的應(yīng)用，為傳統(tǒng)教學(xué)模式帶來重要的變革。通過整合BIM軟件教學(xué)、構(gòu)建三維模型案例、引入項目式學(xué)習(xí)、搭建在線交流平臺以及設(shè)立BIM技能考核等策略，能有效提升教學(xué)質(zhì)量和學(xué)生綜合素質(zhì)。未來，教師應(yīng)不斷探索和優(yōu)化教學(xué)策略，充分發(fā)揮BIM技術(shù)的優(yōu)勢，為社會培養(yǎng)更多具備扎實理論基礎(chǔ)和卓越實踐能力的工程技術(shù)人才，推動工程教育事業(yè)的蓬勃發(fā)展。

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基金項目：喀什大學(xué)校級重點(diǎn)課題“新工科理念下工程制圖課程教學(xué)與實踐一體化改革研究”，項目編號：KJZD-202404。

（作者單位：喀什大學(xué)）