基于BIM技術(shù)的高職“建筑識(shí)圖與構(gòu)造”課程教學(xué)改革研究

吳佳南 徐衛(wèi)星

(1.寧波城市職業(yè)技術(shù)學(xué)院 景觀生態(tài)學(xué)院，浙江 寧波 315100；2.浙江工商職業(yè)技術(shù)學(xué)院 建筑與藝術(shù)學(xué)院， 浙江 寧波 315012)

建筑信息模型(Building Information Modeling，簡稱BIM) 是近年來出現(xiàn)在建筑業(yè)中最重要的信息化技術(shù)。BIM是貫穿于建設(shè)項(xiàng)目全生命周期的系統(tǒng)工程，從項(xiàng)目策劃、可行性研究、建筑設(shè)計(jì)、施工到后期的運(yùn)營管理，幾乎建設(shè)項(xiàng)目所有信息都以數(shù)字化形式表達(dá)，以多維參數(shù)模型為信息載體，并且在不同階段，不同參與方使用不同軟件，建立對應(yīng)的項(xiàng)目信息模型，輸入數(shù)據(jù)與信息，通過查看、修改，保證各環(huán)節(jié)信息的實(shí)時(shí)共享和及時(shí)交流，以達(dá)成各方技術(shù)和規(guī)范的相互統(tǒng)一，確保建設(shè)項(xiàng)目按時(shí)保質(zhì)的完成[1]。BIM技術(shù)作為建筑業(yè)信息化的重要組成部分，在工程設(shè)計(jì)、施工和運(yùn)行維護(hù)全過程中有著非常重要的應(yīng)用，因此，建筑信息化產(chǎn)業(yè)呼喚更多的BIM技術(shù)人才的快速成長。高職院校作為大量技術(shù)人才的培養(yǎng)基地，有必要將BIM技術(shù)融入高職建筑工程技術(shù)專業(yè)課程教學(xué)中，培養(yǎng)一批具有創(chuàng)新意識(shí)、掌握創(chuàng)新工具的新型工程技術(shù)人才，這不僅為教學(xué)改革提供了新思路，同時(shí)也順應(yīng)了行業(yè)的市場需求和發(fā)展。

1 “建筑識(shí)圖與構(gòu)造”課程教學(xué)存在的問題

“建筑識(shí)圖與構(gòu)造”課程是建筑工程技術(shù)專業(yè)的職業(yè)技能基礎(chǔ)核心課，其教學(xué)目的是培養(yǎng)學(xué)生具備建筑施工圖、結(jié)構(gòu)施工圖制圖與識(shí)圖能力以及掌握從事建筑七大部分(基礎(chǔ)、墻、梁柱、樓板、屋頂、樓梯、門窗與變形縫)的施工與管理、民用建筑方案設(shè)計(jì)等工作應(yīng)具備的基本知識(shí)、基本技能和操作能力， 培養(yǎng)建筑施工與管理、工程監(jiān)理及建筑工程預(yù)決算等方面工作所需的一線高技能專業(yè)人才。“建筑識(shí)圖與構(gòu)造”課程內(nèi)容主要包括：識(shí)讀與繪制建筑形體及構(gòu)件的三視圖、識(shí)讀與繪制房屋建筑施工圖(建施圖)、識(shí)讀與繪制房屋建筑結(jié)構(gòu)施工圖(結(jié)施圖)等。 因此，“建筑識(shí)圖與構(gòu)造”課程的實(shí)踐性很強(qiáng)，學(xué)生的制圖與識(shí)圖能力是“建筑識(shí)圖與構(gòu)造”課程的重要教學(xué)目標(biāo)。目前在“建筑識(shí)圖與構(gòu)造”課程的教學(xué)過程中，主要存在以下問題。

1.1 課程知識(shí)點(diǎn)多，課程教學(xué)時(shí)間有限

“建筑識(shí)圖與構(gòu)造”課程一般在大一學(xué)年開設(shè)。大一學(xué)年公共課眾多，而該課程知識(shí)點(diǎn)較多，一般每個(gè)星期安排4學(xué)時(shí)，要完成教學(xué)任務(wù)，時(shí)間緊張。另外，高職學(xué)生自學(xué)能力差，課前基本不預(yù)習(xí)，而課上知識(shí)點(diǎn)眾多，教師課堂指導(dǎo)過程中無法做到面面俱到，難以保證所有學(xué)生的學(xué)習(xí)質(zhì)量。

1.2 學(xué)生對圖紙的二、三維轉(zhuǎn)換理解困難

“建筑識(shí)圖與構(gòu)造”課程所使用的圖紙都是二維圖紙，學(xué)生對這些二維圖紙的由來不清楚，導(dǎo)致學(xué)生在識(shí)讀圖紙過程中二維與三維之間形象轉(zhuǎn)換存在困難，學(xué)生難以理解。

1.3 實(shí)訓(xùn)教學(xué)虛擬軟件技術(shù)滯后于行業(yè)主流發(fā)展軟件

隨著建筑行業(yè)信息化的不斷發(fā)展，新技術(shù)、新產(chǎn)品不斷涌現(xiàn)，各種仿真虛擬教學(xué)軟件眾多紛雜，紛紛進(jìn)入各高職院校實(shí)訓(xùn)室。然而，目前建筑企業(yè)行業(yè)信息化主流建模軟件是Revit，但各高職院校實(shí)訓(xùn)室安裝的軟件卻不盡是該軟件，因此造成學(xué)生實(shí)訓(xùn)的BIM軟件與建筑行業(yè)所需的BIM軟件存在各自為營現(xiàn)象，所培養(yǎng)的畢業(yè)生不能很好地與建筑行業(yè)信息化發(fā)展相匹配。

2 基于BIM技術(shù)的“建筑識(shí)圖與構(gòu)造”課程教學(xué)模式改革

2.1 明確教學(xué)目標(biāo)

制定“建筑識(shí)圖與構(gòu)造”課程教學(xué)目標(biāo)，需要考慮兩方面要素：一方面結(jié)合國家建筑領(lǐng)域信息化技術(shù)的快速發(fā)展引起的行業(yè)市場對BIM技術(shù)人才的需求；另一方面結(jié)合BIM技術(shù)融入高職“建筑識(shí)圖與構(gòu)造”課程教學(xué)中，利用 BIM 技術(shù)工具軟件Revit建立三維的建筑信息模型，其三維、動(dòng)態(tài)、虛擬的教學(xué)場景，使傳統(tǒng)的“建筑識(shí)圖與構(gòu)造”課程變得不再枯燥，有利于提高學(xué)生建筑識(shí)圖能力，全面提升專業(yè)基礎(chǔ)技能。因此，建筑工程技術(shù)專業(yè)的“建筑識(shí)圖與構(gòu)造”課程教學(xué)目標(biāo)可以定位為：借助BIM三維軟件基礎(chǔ)上熟練掌握識(shí)讀建筑形體及構(gòu)件的三視圖、剖面圖、斷面圖及軸測圖的能力；借助BIM教學(xué)軟件基礎(chǔ)上熟練掌握識(shí)讀建筑工程圖的能力；借助BIM三維建模軟件熟練繪制建筑工程圖的能力。

2.2 運(yùn)用教學(xué)方法

2.2.1BIM三維教學(xué)識(shí)圖法 目前，在建筑工程施工中，指導(dǎo)施工的仍然是二維建筑工程圖紙，但是傳統(tǒng)的二維建筑工程圖紙識(shí)圖方法由于其枯燥難懂、識(shí)讀中二維與三維思維轉(zhuǎn)換困難，使得學(xué)生接受信息量小、教師教學(xué)效率低下，進(jìn)而導(dǎo)致識(shí)圖教學(xué)過程中學(xué)時(shí)少、內(nèi)容多的矛盾非常突出，嚴(yán)重影響教學(xué)進(jìn)程與效果。因此，課程需要引入BIM三維教學(xué)識(shí)圖法，利用BIM模型三維、動(dòng)態(tài)、虛擬的教學(xué)場景，提高學(xué)生識(shí)圖的興趣。比如在識(shí)讀建筑工程平面圖中，識(shí)讀的二維平面圖紙從三維BIM模型導(dǎo)出，二維與三維比對著識(shí)讀，增強(qiáng)學(xué)生識(shí)讀圖紙過程中二維與三維思維的轉(zhuǎn)換能力。另外，在識(shí)讀剖面圖教學(xué)中，按照建筑平面圖上的剖切方向在BIM模型中將其虛擬剖切，再動(dòng)態(tài)投影形成二維的建筑剖面圖，這一動(dòng)態(tài)的虛擬教學(xué)場景，使得學(xué)生對剖面圖的形成及如何識(shí)讀有了清晰的理解與掌握，再結(jié)合手機(jī)上安裝的BIM瀏覽器App,讓學(xué)生隨時(shí)隨地移動(dòng)學(xué)習(xí)識(shí)讀。

2.2.2BIM三維建模繪圖法 在應(yīng)用BIM三維識(shí)圖的基礎(chǔ)上，在這一階段要求學(xué)生通過BIM三維建模軟件Revit根據(jù)上一階段的典型建筑工程圖紙所示內(nèi)容，建立一個(gè)完整的三維建筑模型。相對于CAD二維繪制工程圖法，BIM三維建模繪圖法，學(xué)生在建成三維各層構(gòu)件模型的同時(shí)，完成二維平面圖及三維模型，通過窗口界面相互切換隨時(shí)查看，加深理解。

2.2.3BIM三維漫游感知法 在傳統(tǒng)的“建筑識(shí)圖與構(gòu)造”課程教學(xué)中，學(xué)生識(shí)圖基本上基于二維圖紙進(jìn)行，對整個(gè)建筑的三維形象以及內(nèi)部的空間細(xì)節(jié)等均缺乏真實(shí)的感知，因此通過BIM漫游，可以深入建筑內(nèi)部及外部任意位置了解建筑形象，使得學(xué)生形成整體的建筑形象感知，促進(jìn)建筑識(shí)圖教學(xué)任務(wù)的快速完成。在具體教學(xué)中，學(xué)生可借助BIM軟件Revit打開項(xiàng)目文件，在識(shí)圖選項(xiàng)“三維視圖”中選擇漫游按鈕，進(jìn)入漫游路徑繪制模式，根據(jù)想要漫游的路徑目標(biāo)完成漫游路徑繪制，開啟漫游。除了在電腦中進(jìn)行課堂BIM三維漫游感知應(yīng)用外，學(xué)生也可以通過手機(jī)上安裝的BIM瀏覽器App，選擇項(xiàng)目文件打開，點(diǎn)擊“漫游”按鈕，選擇漫游速度，進(jìn)行環(huán)繞查看或定點(diǎn)查看，學(xué)生可以隨時(shí)隨地學(xué)習(xí)感知建筑三維形象。

2.3 完成課程設(shè)計(jì)

該環(huán)節(jié)是學(xué)生在完成前期某項(xiàng)目建筑施工圖平立剖及詳圖識(shí)圖任務(wù)基礎(chǔ)上，將該能力運(yùn)用到項(xiàng)目BIM三維建模實(shí)踐中來。教師選擇面積適中的建筑項(xiàng)目讓學(xué)生完成，通過完成二維圖紙識(shí)讀到三維模型設(shè)計(jì)全過程課程設(shè)計(jì)任務(wù)，深入了解建筑內(nèi)外部空間形象。教學(xué)任務(wù)完成后，教師要求學(xué)生能夠熟練地進(jìn)行建筑施工圖識(shí)圖，并在此基礎(chǔ)上結(jié)合BIM三維建模，完成三維模型來感受建筑的內(nèi)外空間形象及構(gòu)造，訓(xùn)練學(xué)生綜合運(yùn)用識(shí)圖知識(shí)和項(xiàng)目BIM三維建模實(shí)踐中所獲得的經(jīng)驗(yàn)進(jìn)行施工指導(dǎo)的能力。課程設(shè)計(jì)主要包括二維圖紙識(shí)讀和BIM三維建模兩個(gè)階段。

(1) 二維圖紙識(shí)讀。該階段教師按照建筑施工圖中的平立剖及詳圖識(shí)圖順序循序漸進(jìn)地要求學(xué)生完成某一具體任務(wù)。在開展某一具體任務(wù)時(shí)，教師基于移動(dòng)信息化的混合式教學(xué)方法進(jìn)行：一是課前學(xué)，課前教師在手機(jī)端發(fā)布預(yù)習(xí)任務(wù)單及預(yù)習(xí)目標(biāo)，上傳本次任務(wù)的知識(shí)點(diǎn)微課(包括二維圖紙及三維模型相互轉(zhuǎn)換的動(dòng)態(tài)虛擬動(dòng)畫及可在手機(jī)上觀看的模型)供學(xué)生學(xué)習(xí)，并布置測試檢驗(yàn)學(xué)生課前預(yù)習(xí)知識(shí)掌握程度；二是課中學(xué)，教師在課中安排提問、搶答及難點(diǎn)答疑，并進(jìn)行本次任務(wù)的重要內(nèi)容、重點(diǎn)、難點(diǎn)講授，安排學(xué)生進(jìn)行頭腦風(fēng)暴及討論，課中結(jié)束前再安排學(xué)生進(jìn)行識(shí)圖測試(該測試基于計(jì)算機(jī)識(shí)圖軟件進(jìn)行)，檢驗(yàn)學(xué)習(xí)效果；三是課后學(xué)，課后教師在手機(jī)端安排學(xué)生進(jìn)行重點(diǎn)和難點(diǎn)討論及答疑。通過系列學(xué)習(xí)，為后續(xù)BIM三維建模奠定堅(jiān)實(shí)的基礎(chǔ)。

(2) BIM三維建模。該階段要求學(xué)生在熟讀建筑施工圖的基礎(chǔ)上完成，BIM三維建模過程中，平立剖及詳圖同步建模完成，實(shí)時(shí)更新。教師在開展該階段教學(xué)任務(wù)時(shí)，主要基于教學(xué)做一體化的教學(xué)模式進(jìn)行：一是課前學(xué)，課前教師在手機(jī)端發(fā)布預(yù)習(xí)任務(wù)單，上傳某階段的三維建模微課供學(xué)生學(xué)習(xí)，鼓勵(lì)學(xué)生在觀看微課后嘗試建模；二是課中教學(xué)做，課中教師隨機(jī)抽選學(xué)生就課前發(fā)布的任務(wù)進(jìn)行簡單建模操作以檢驗(yàn)預(yù)習(xí)效果，教師再進(jìn)行重點(diǎn)和難點(diǎn)講授，并布置課中必須完成的階段任務(wù)，學(xué)生根據(jù)上傳的微課視頻學(xué)習(xí)，完成 BIM三維建模階段任務(wù)并上交，期間，教師穿插學(xué)生中間進(jìn)行答疑輔導(dǎo)；三是課后學(xué)，課后教師在手機(jī)端安排學(xué)生進(jìn)行重點(diǎn)和難點(diǎn)討論及答疑，并上傳下一個(gè)任務(wù)微課視頻供學(xué)生學(xué)習(xí)。

3 結(jié)語

“建筑識(shí)圖與構(gòu)造”課程作為建筑工程技術(shù)專業(yè)核心基礎(chǔ)課程，是后續(xù)專業(yè)核心課程得以順利學(xué)習(xí)的保障。因此，高職院校非常有必要將BIM技術(shù)融入“建筑識(shí)圖與構(gòu)造”課程教學(xué)中，利用 BIM軟件創(chuàng)建三維建筑信息模型，其三維、動(dòng)態(tài)、虛擬的教學(xué)場景，使傳統(tǒng)的“建筑識(shí)圖與構(gòu)造”課程變得不再枯燥，有利于提高學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣與積極性，提高學(xué)習(xí)效果，促進(jìn)學(xué)生識(shí)圖技能的提升，為學(xué)生后續(xù)核心專業(yè)課程的學(xué)習(xí)打下堅(jiān)實(shí)的基礎(chǔ)。