BIM對建筑制圖課程教學改革的影響

毛 新 奇

(青島農(nóng)業(yè)大學，山東 青島 266109)

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BIM對建筑制圖課程教學改革的影響

毛 新 奇

(青島農(nóng)業(yè)大學，山東 青島 266109)

分析了BIM技術(shù)對施工圖繪制與閱讀方式產(chǎn)生的影響，針對目前建筑制圖教學中存在的問題，從教育理念、教學內(nèi)容、方式、師資建設(shè)等方面，提出了該課程的改革建議，有助于培養(yǎng)出高素質(zhì)的建筑專業(yè)人才。

BIM技術(shù)，建筑制圖，教學改革，教育理念

0 引言

建筑信息模型(Building Information Modeling，BIM)作為一種全新的理念和技術(shù)，20世紀70年代于美國最先提出，旨在通過建筑工程量化及可視化分析，實現(xiàn)降低成本與提高效率[1,2]。隨后引起國內(nèi)外學者和業(yè)界的普遍關(guān)注，并在世界很多國家和地區(qū)建筑行業(yè)得到了積極的推廣應用[3]。BIM是借以數(shù)字化、可視化技術(shù)，集成建筑物所有相關(guān)數(shù)據(jù)信息的數(shù)字模型[4]。BIM模型以其在智能化、數(shù)字化以及模型信息關(guān)聯(lián)性方面的優(yōu)勢，為參與建設(shè)工程項目的各方創(chuàng)建了一個便于交流的信息平臺，進而在設(shè)計優(yōu)化、節(jié)約造價、縮短工期、方便項目管理及維護等方面發(fā)揮重要的作用。BIM順應了建筑信息化發(fā)展的需求，已成為解決實際工程問題的有力工具。

隨著BIM 理念的推廣，我國也逐步開展了BIM的本土化研究應用。2011 年5 月，住建部《2011—2015建筑業(yè)信息化發(fā)展綱要》的發(fā)布正式拉開了BIM在我國建筑工程行業(yè)應用的序幕。隨后又正式啟動了中國BIM標準制定工作，積極推進BIM在中國的規(guī)范化，制度化。國內(nèi)地方政府和一些大型建筑企業(yè)也紛紛開展了BIM技術(shù)的推廣應用。各方的積極參與，推動建筑業(yè)快速步入BIM時代，然而BIM技術(shù)人員的缺乏阻礙了該技術(shù)在行業(yè)中的應用。高校是培養(yǎng)建筑行業(yè)人才的重要基地，大學里開設(shè)BIM相關(guān)課程勢在必行。作為高校建筑相關(guān)專業(yè)基礎(chǔ)課的建筑制圖，是與BIM技術(shù)緊密相關(guān)的課程，只有對傳統(tǒng)的教學理念、教學內(nèi)容、教學方式進行改革，才能適應行業(yè)發(fā)展的要求。

1 BIM對施工圖繪制、閱讀方式的技術(shù)革新

1.1 形體的表達方式由二維圖紙變?nèi)S模型

受限于傳統(tǒng)的技術(shù)手段，人們只能借助各種二維圖形的組合來表達復雜的建筑形體構(gòu)成。即使CAD技術(shù)的普及推廣，也僅僅是提高了繪圖效率，并未改變平面圖形表達空間工程形體這一根本方式。而 BIM技術(shù)則直接給出包含建筑形體各種信息的三維數(shù)據(jù)模型，是形體表達方式的一次技術(shù)革命。它極大地克服了二維圖表達效果的局限性(不直觀、易出錯)、各專業(yè)協(xié)同的局限性(相互獨立、表達片面、錯漏問題多)、設(shè)計變更的局限性(各圖紙相互獨立、無法關(guān)聯(lián)更新)，以及項目后期維護管理的局限性(信息滯后，無法及時更新)。隨著平板電腦，空間投影技術(shù)，VR，3D打印等新技術(shù)的不斷涌現(xiàn)，如果工程人員能夠輕易擁有可以顯示BIM三維模型的終端設(shè)備，必將極大改變行業(yè)傳統(tǒng)生產(chǎn)方式。未來建筑形體的表達成果也將由“交付圖紙”改為“交付模型”。

1.2 BIM技術(shù)在生產(chǎn)實際中的先進性

隨著人們對建筑美感和功能的更高追求，現(xiàn)代化建筑呈現(xiàn)出造型復雜以及內(nèi)部設(shè)備管線繁多的特點，傳統(tǒng)的二維圖紙越來越難以把這些建筑物表達清楚。BIM 技術(shù)通過準確的三維形體建模和可視化特點，可以輕易實現(xiàn)建筑形體的真實描述。BIM平臺還可以進行建筑、結(jié)構(gòu)及各設(shè)備工程等不同專業(yè)圖紙之間的碰撞檢測，預先發(fā)現(xiàn)圖紙沖突問題，實現(xiàn)各專業(yè)人員的協(xié)同設(shè)計，極大減少了項目實施階段因圖紙問題帶來的停工返工，提高了項目管理效率和工程質(zhì)量。BIM三維模型的信息完備性，使得出圖工作高效且準確。BIM平臺可以方便獲得各種滿足目前專業(yè)出圖規(guī)則的圖紙，甚至可以根據(jù)需要隨時供應特定圖紙，如更多的剖面圖、綜合管線圖和綜合結(jié)構(gòu)留洞圖等[5]。

2 目前建筑制圖教學中存在的問題

建筑制圖是土木建筑類相關(guān)專業(yè)非常重要的一門基礎(chǔ)課程。隨著BIM等行業(yè)新興技術(shù)的不斷應用，傳統(tǒng)的制圖教學已不能滿足專業(yè)人才的培養(yǎng)要求，主要表現(xiàn)在以下方面。

2.1 授課內(nèi)容與生產(chǎn)實際脫節(jié)

建筑制圖課程主要由畫法幾何，專業(yè)制圖和計算機輔助制圖三部分組成，其中一些傳統(tǒng)的授課內(nèi)容與生產(chǎn)實際嚴重脫節(jié)。畫法幾何中如換面法、旋轉(zhuǎn)法等知識點在建筑行業(yè)基本不用，還有一些知識點如截交線、相貫線等則過于復雜抽象，學生學習過程晦澀枯燥，實際工作中也較少涉及到[6]。而BIM技術(shù)中應用較多的三維視圖則重視不足。專業(yè)制圖中各圖樣存在離散化，片面化的缺點，無法對建筑形體做出整體描述，這對初學者來說很難做到通過各圖樣的識讀達到對建筑形體的準確清晰的認識。目前，大多數(shù)的計算機輔助制圖課程在教學過程中只是對AutoCAD等軟件的二維功能進行學習，很少涉及三維建模的內(nèi)容，而先進的BIM技術(shù)則更注重三維建模的應用[7]。

2.2 多媒體教學手段的簡單濫用導致教學效果不佳

多媒體課件教學能使課堂的教學效果和教學質(zhì)量得到顯著的提高，但濫用過度也會帶來一些問題。多媒體課件一般都是預設(shè)情景、課前制作的軟件，又以幻燈片形式居多。課堂教學中，教師容易成為課件的放映員，繪圖過程往往演示速度快，示范效果差。學生缺失了對繪圖實踐的直觀體驗，導致眼高手低，課上聽得明白，課下做題困難。固定內(nèi)容和情景的多媒體課件也難以適應動態(tài)變化的課堂教學情況。當教學情景改變時，無法對既定的教學內(nèi)容和方式進行及時調(diào)整。機械的演示也會限制教師的講解，不利于教學過程中的啟發(fā)和擴展，不利于師生的互動交流，授課效果大打折扣。

2.3 新生專業(yè)認知缺乏，制約學習效果

建筑制圖作為一門專業(yè)基礎(chǔ)課，一般安排開設(shè)在新生入學當年。對于剛步入大學的新生來說，他們普遍缺乏專業(yè)基礎(chǔ)，對于建筑形體及其主要組成構(gòu)件沒有直觀的認識。學習過程中，學生很難僅僅憑借投影知識，通過對二維圖紙的識讀來確定實際的建筑形體和構(gòu)件。有關(guān)調(diào)查表明，大部分學生對于平面圖的識讀能力有限，更無法將平面圖形與建筑實體完全對應，而且思考過程需要花費大量的時間[6]。這說明建筑制圖課程教學的授課效果不佳。

2.4 建筑制圖課程的重要程度受到忽視

隨著多輪高校課程教學改革的進行，建筑制圖課程的學時被逐步壓縮，即使是補充了計算機輔助制圖的內(nèi)容，總學時也不超過100學時。學時的壓縮極大地限制課程新鮮內(nèi)容的補充。制圖課程在很多老師眼中也由重要的專業(yè)基礎(chǔ)課變得不那么重要了，很多專業(yè)老師也不愿意承擔該課程的教學任務。課程學時的減少和優(yōu)秀師資的流失導致建筑制圖課程教學質(zhì)量難以保證。

3 改革建議

隨著BIM技術(shù)在行業(yè)內(nèi)的不斷推廣應用，為滿足新形勢下行業(yè)對人才的要求，建筑制圖相關(guān)的課程體系、授課內(nèi)容、教學方法等必須要做出改革。

3.1 改變教育理念

面對行業(yè)發(fā)展對專業(yè)人才提出的新的要求，高校教育必須跟上時代革新的步伐。從管理層到一線的專業(yè)教師均應充分認識到BIM技術(shù)即將給行業(yè)帶來的技術(shù)革命。全體教師，包括建筑制圖老師，都應主動了解行業(yè)的最新發(fā)展趨勢，積極學習行業(yè)前沿技術(shù)，做到理論聯(lián)系實際、教有所新、學有所用。要勇于摒棄傳統(tǒng)教學中的一些僵化意識，轉(zhuǎn)變“我教我的、你用你的”的人才培養(yǎng)理念，著力培養(yǎng)社會用得著、著急用的實用人才。

3.2 改革教學內(nèi)容

考慮到BIM技術(shù)給行業(yè)即將帶來的生產(chǎn)方式變革，必須對現(xiàn)有的建筑制圖課程內(nèi)容進行改革。既要對原有的內(nèi)容進行考量取舍，又要適量補充新鮮知識。

畫法幾何部分在注重講解基本投影理論的同時，應當簡化甚至略去實際工程中用不到的如換面法、旋轉(zhuǎn)法等陳舊知識點[8]。難度較大的相貫線、截交線這部分則應結(jié)合建筑工程特點，講解常用的截交和相貫形式，而不是一味的求全求難，復雜形體的表達在三維條件下是很容易實現(xiàn)的。適當增加三維視圖如軸測投影、透視投影的內(nèi)容，未來會更多使用三維工程圖樣。

專業(yè)制圖部分要充分考慮到學生對識讀體量大、專業(yè)分工多的建筑形體的困難，選取難易適中、典型的工程圖樣舉例講解，不可貪大求全。具體授課內(nèi)容則應充分考慮不同專業(yè)對圖樣內(nèi)容及深度的閱讀繪制的差異化要求，做到“因材施教”。適當補充BIM模型相關(guān)內(nèi)容，有意識的灌輸建筑形體整體表達的觀念。BIM模型表達的建筑形體是包含建筑物所有信息的整體模型，提取相關(guān)信息的方式有多種形式，而當前的施工圖表達方式只是局限于當前技術(shù)條件下的一種。

計算機輔助制圖除了以繪制二維平面為主AutoCAD教學聯(lián)系外，要擴展介紹多種繪圖軟件，使學生開闊思路，真正了解計算機輔助設(shè)計的含義，并逐步樹立BIM技術(shù)中的全局理念[7]。應適當增加BIM相關(guān)三維建模軟件的演示內(nèi)容，有條件可以進行如Revit等軟件的初步學習。有針對性地將BIM建模和后續(xù)課程中的BIM技術(shù)應用相結(jié)合，為專業(yè)課程學習打下良好基礎(chǔ)。

3.3 改革教學方式

教學實踐中要充分考慮到學生缺乏對建筑形體及其構(gòu)件的直觀認識這一客觀情況，盡可能通過模型、動畫演示、特別是實景參觀的方式增加學生對圖樣描述對象的認知。課堂教學中課件演示速度不宜過快，應該留給學生一定的思考時間進行空間思維能力鍛煉。提倡教師在黑板上完成部分手工作圖，讓學生直觀體驗正確、規(guī)范的作圖方法和步驟。在繪圖實踐教學環(huán)節(jié)，要求必須完成一定量的手工繪圖，既可以教會學生通過快速的手工繪圖來表現(xiàn)設(shè)計創(chuàng)意，也便于養(yǎng)成規(guī)范高效的繪圖習慣，有利于計算機輔助制圖的學習。改變填鴨式教育，通過傳統(tǒng)施工圖的繪制和BIM建模的實踐練習，讓學生切身體驗BIM模型和傳統(tǒng)的表達方式各自優(yōu)缺點，自發(fā)意識到如何才能更好地圖示復雜的建筑形體，激發(fā)學生對新技術(shù)的求知欲望。

3.4 加大師資投入

為了更好地將BIM技術(shù)科學合理地融入傳統(tǒng)教學中，急需加強高素質(zhì)師資隊伍建設(shè)。作為目前建筑行業(yè)最先進的信息技術(shù)，BIM技術(shù)絕不僅僅局限于對某個軟件的熟練應用，它可以將工程項目的設(shè)計、施工及后期運營等整個生命周期很好地整合起來。所以圍繞BIM教學改革應滲透到各門專業(yè)課程中去。將BIM技術(shù)引入到建筑制圖課程中來，需要教師對教學內(nèi)容、授課方式進行革新。這既需要教師個人及時了解行業(yè)新技術(shù)動向，做好知識儲備和更新，更需整個專業(yè)教師團隊的協(xié)同籌劃，分工合作。同時BIM平臺對計算機硬件的要求也較高。上述工作的開展都需要資金政策方面的大力支持。

4 結(jié)語

BIM作為建筑行業(yè)的新興技術(shù)，在降低建筑成本，提高生產(chǎn)效率方面發(fā)揮了很大的作用，將有力地推進建筑產(chǎn)業(yè)化的發(fā)展。將BIM理念及技術(shù)吸納到高校課程教學中，既重要又緊迫。但縱觀當前教育現(xiàn)狀，無論是BIM在專業(yè)課程體系中的全面融合，還是在建筑制圖課程教學中的具體應用，并沒有成熟的模式可以參考，這需要教師在教學過程中去做更深的思考革新和更多的實踐探索。

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[2] 楊 凱,胡桂梅.中美BIM技術(shù)發(fā)展應用對比研究[J].山西建筑,2015，41(32):235-236.

[3] 何清華,錢麗麗,段運峰,等.BIM在國內(nèi)外應用的現(xiàn)狀及障礙研究[J].工程管理學報,2012(1):12-16.

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Influence of BIM on teaching reform of architectural drawing

Mao Xinqi

(QingdaoAgriculturalUniversity，Qingdao266109，China)

The paper analyzes the influence of the BIM technique on the construction mapping and reading approaches, and points out its reform suggestions from the teaching ideas, teaching contents approaches, and teacher team construction according to the problems in the current architectural mapping teaching, so as to enhance the cultivation of the high-qualified architectural talents.

BIM technique, architectural mapping, teaching reform, teaching idea

1009-6825(2016)16-0252-03

2016-03-23

毛新奇(1978- )，男，碩士，講師

G642.0

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