BIM技術(shù)在“工程識圖與CAD”課程中的應(yīng)用探討

周冬

隨著BIM技術(shù)在建筑行業(yè)的加速推廣以及市政、公路、鐵路、橋梁行業(yè)上BIM技術(shù)的使用，BIM時代已經(jīng)到來。將BIM融入到課程體系中已經(jīng)成為時代發(fā)展的需要。本文對在“工程識圖與CAD”課程融入筑信息模型技術(shù)的教學理念、教學體系、教學內(nèi)容、教學手段、考核方式上進行了詳細的探討與實踐。

1 研究背景

建筑信息模型（Building Information Modeling）即BIM，是用數(shù)位化的建筑元件表示真實世界中用來建造建筑物的構(gòu)件，涵蓋了幾何信息、空間關(guān)系、地理資訊、各種建筑構(gòu)件的數(shù)量、尺寸、材料信息、造價以及采購信息等，還可以用來展示整個建筑生命周期，包括了興建過程及營運過程。

在過去20年中，CAD（Computer Aided Design）技術(shù)的普及推廣使建筑師、工程師從手工繪圖走向電子繪圖，隨著CAD的普及推廣，使建筑師、工程師從手工繪圖轉(zhuǎn)向計算機繪圖，將物理圖紙轉(zhuǎn)變成計算機中的二維數(shù)據(jù)。與傳統(tǒng)手工繪圖相比，計算機繪圖更快速、高效，縮短了圖紙的設(shè)計周期，提高了圖紙的設(shè)計質(zhì)量。然而，這種二維圖紙數(shù)據(jù)應(yīng)用有其局限性，它不能直觀體現(xiàn)建筑物的各類信息。而BIM技術(shù)的出現(xiàn)及使用不僅可以從三維直觀上反映建筑物的各種信息，而且可以幫助所有工程參與者提高決策效率和正確性，同時也為工程識圖課程改革提供了契機，當今已步入BIM 技術(shù)時代，傳統(tǒng)的知識繼承已不適應(yīng)，培養(yǎng)實用型人才和創(chuàng)新型人才的都迫切需要我們進行教學改革。

“工程識圖與CAD”課程作為工程類高等學校專業(yè)基礎(chǔ)課程，是學生接觸專業(yè)課程的第一步，是與BIM技術(shù)緊密相關(guān)的課程，本課程以培養(yǎng)學生的空間想象力為教學目的，以培養(yǎng)學生準確識讀專業(yè)工程圖為最終目標。但是，課程中表達三維立體的方法是用二維的點、線、面的投影圖來表達，對于沒有經(jīng)過系統(tǒng)學習的人是難以讀懂圖形所表達的含義。尤其當前隨之建筑工程規(guī)模越來越大，建筑形體越來越復雜，準確識讀工程圖紙表達的構(gòu)造特點和其他信息更加困難。由于這種原因，BIM 技術(shù)的首先出現(xiàn)在建筑工程行業(yè)，為建筑工程設(shè)計領(lǐng)域帶來了二次革命，隨著BIM技術(shù)的進一步拓展延伸，相關(guān)的市政、公路、鐵路、橋梁上也利用BIM技術(shù)進行設(shè)計、施工。

隨著BIM技術(shù)的普及，人們不再只依靠二維圖形來表達形體，三維模型已經(jīng)成為人們表達形體的最好選擇，特別是對基于BIM 技術(shù)的計算機三維建模的已經(jīng)廣泛運用在方方面面。然而當前“工程識圖與CAD”課程還是采用傳統(tǒng)的教學理念、教學內(nèi)容、教學方式，這已經(jīng)遠遠滯后當前現(xiàn)狀，已經(jīng)不適應(yīng)新技術(shù)的發(fā)展的要求。基于BIM 技術(shù)的課程教學改革，無論從理念上，還是知識方面，都具有深遠的意義，課程改革勢在必行。

2 實施手段

創(chuàng)建“以信息化模型為載體，計算機繪圖、建模為主線，形體分析為核心，過程考核為手段”的教學體系，以適應(yīng)未來建筑或其他土工工程設(shè)計的變革和要求。

（1） 教學理念的轉(zhuǎn)變。傳統(tǒng)的手工繪圖及二維圖形表達已不再是課程的重點，“以讀圖為主”的教育理念應(yīng)該轉(zhuǎn)變?yōu)椤耙孕误w的三維表達的信息化模型方式為主”的教育理念。信息化模型建模將作為教學主線貫穿于整個課程教學思路，課程中教師的教、學生的學要圍繞其進行展開。

（2） 教學體系的改革?；贐IM 的教學體系應(yīng)以計算機信息化模型建模為基礎(chǔ)，將理論教學與計算機CAD繪圖、BIM建模教學融為一體，形成一套完整的教學體系。將計算機信息化模型教學貫穿工程識圖課程教學的全過程，講解制圖基本知識的同時講解CAD 環(huán)境設(shè)計及二維繪圖命令；講解立體形成與表達、專業(yè)工程圖的同時講解BIM建模軟件的操作，如REVIT軟件中的使用。即以計算機CAD繪圖、BIM建模為主線，開展教學，弱化手工繪圖，加強建模的培養(yǎng)。

（3） 教學內(nèi)容的改革。制定適應(yīng)于信息化模型技術(shù)應(yīng)用的課程標準，為了符合當前職業(yè)教學課時少的特點，在計算機繪圖教學方面，壓縮目前主要的二維CAD教學內(nèi)容，將二維CAD的內(nèi)容分成繪圖、編輯。充分增加以BIM技術(shù)為代表的輔助設(shè)計軟件教學內(nèi)容，重點講授BIM基礎(chǔ)知識、軟件的基礎(chǔ)操作、同時，配合上機操作完成各部分知識點的專項練習，并通過創(chuàng)建一個小型建筑的信息模型來檢驗學習建筑信息模型技術(shù)的應(yīng)用效果。在工程識圖的識讀圖形的教學方面，○1在“投影法”教學中，直接從基本形體—組合體—建筑形體，這種以“體”為主的教學內(nèi)容模式講解投影法，不再從點、線、面講起。同時應(yīng)用BIM模型講解立體的形成、立體的三視圖及三維立體圖的表達。○2在“形體表達方法”教學中，減少積木式或者機械類幾何形體表達例題，增加與土木工程實際中常見的形體表達例題，為后期專業(yè)課的學習做好詳實鋪墊、同時激發(fā)學生的學習興趣，轉(zhuǎn)變學生認為工程識圖課就是識讀積木和機械零件的觀念。○3在“專業(yè)工程圖”教學中，應(yīng)用REVIT等建模軟件講解構(gòu)筑物物的構(gòu)成，介紹構(gòu)筑物各構(gòu)建的幾何屬性及材料屬性，以及剖視圖的形成、局部視圖、詳圖等。使學生在了解建模的同時掌握施工圖的繪制方法與閱讀原則。

（4） 教學手段的改革。為了解決教學課時少，內(nèi)容多的問題，教學手段上進行了巨大調(diào)整。教學手段采取為“課中教學以計算機繪圖、建模軟件為主，課前以多媒體課件、微課等預學，課后學生以在線課程鞏固為輔”的形式開展教學，即制作與課程相關(guān)的多媒體課件、微課、MOOC視頻或在線課程學習平臺等方式，開展反轉(zhuǎn)課堂教學，讓學生在課前對課程內(nèi)容中的重點、難點預學習，課中，教師對重點、難點進行詳細講述，課后，學生也可以通過多媒體課件、微課、在線開放課程等進行行知識鞏固和強化，保證在課時少的情況下，讓學生掌握BIM的建模的步驟、方法，同時通過建模達到了訓練、提高識讀專業(yè)工程圖形目的。

（5） 考試模式的改革。轉(zhuǎn)變原有考核方式，形成以能力考核為核心、以過程考核為重點的考核評價體系的基礎(chǔ)上，強調(diào)考察學生平時的知識掌握情況，過程考核貫穿于每個學習情景，并且每個情景中的考核內(nèi)容貼近實際工程構(gòu)件。在過程考核中還要細化考核的手段，可以個人或小組為單位考核，培養(yǎng)學生學習的主動性，以及小組之間的協(xié)作性。

3 效果總結(jié)

為了檢驗“以信息化模型為載體，計算機繪圖、建模為主線，形體分析為核心，過程考核為手段”的教學體系在教學中的效果，進行了教學對比實驗、B班為普通教學，A班采用“以信息化模型為載體，計算機繪圖、建模為主線，形體分析為核心，過程考核為手段”的教學。經(jīng)過一學期的學習，成績對比如圖1.1所示。采用新方式教學的班級，無論是及格率上還是優(yōu)秀率上都遠遠高于普通教學班級。同時，通過反轉(zhuǎn)課程這種形式，學生能力也有所加強，自學能力、查漏補缺能力都有了明顯提高，以及通過過程考核形式，學生的個人知識儲備，學生的小組合作意識都有明顯提高。由此可以看出，“以信息化模型為載體，計算機繪圖、建模為主線，形體分析為核心，過程考核為手段”的教學體系更適合現(xiàn)在的教學。

總之，采取“以信息化模型為載體，計算機繪圖、建模為主線，形體分析為核心，過程考核為手段”的教學，學生不僅掌握了所學知識，而且也提高了個人能力、實踐水平。并對后期的專業(yè)課如，施工課、施組課的學習打下了堅實基礎(chǔ)。

目前，在中國，BIM 技術(shù)的出現(xiàn)及普及應(yīng)用，使得以參數(shù)化技術(shù)為基礎(chǔ)的建筑信息模型必將取代傳統(tǒng)的計算機輔助建筑設(shè)計手段， 成為信息時代推動我國建筑業(yè)的新動力。傳統(tǒng)的教學理念、教學內(nèi)容、教學方式已不適應(yīng)當前實用型和創(chuàng)新型人才的培養(yǎng)，基于BIM 技術(shù)的課程教學改革，無論從理念上，還是知識方面，都是符合當前社會發(fā)展趨勢?！肮こ套R圖與CAD”課程引入建筑信息模型技術(shù)勢在必行。

（作者單位：陜西鐵路工程職業(yè)技術(shù)學院）