BIM 技術(shù)下的土木工程制圖課程教學(xué)改革研究

李彥艷

（云南工商學(xué)院，云南 昆明 650000）

引言：土木工程制圖課程在教學(xué)過(guò)程中，著重培養(yǎng)學(xué)生的繪圖和閱讀工程圖的綜合能力和水平，旨在用二維的平面圖形表達(dá)三維空間的概念，讓學(xué)生能夠進(jìn)一步提升空間形體想象力和創(chuàng)新力，其中BIM 技術(shù)在土木工程制圖課程中有其重要的價(jià)值，因此本文主要圍繞BIM 技術(shù)下的土木工程制圖課程教學(xué)改革進(jìn)行研究有重要的意義和價(jià)值。

一、BIM 技術(shù)及土木工程專(zhuān)業(yè)課程改革必要性

BIM（Building Information Modeling）主要通過(guò)將建筑工程進(jìn)行虛擬化三維模型的構(gòu)建，在此期間確保建筑模型中與實(shí)際建筑工程的信息相符合。BIM 技術(shù)起源于2002 年，隨后在各西方國(guó)家廣泛普及，近年來(lái)我國(guó)應(yīng)用BIM 技術(shù)越發(fā)深入，這也使得BIM 技術(shù)受到了建筑等諸多領(lǐng)域的廣泛關(guān)注與認(rèn)可。2018 年以來(lái)，相關(guān)研究人員著重推廣土木工程類(lèi)專(zhuān)業(yè)課程，強(qiáng)化BIM 技術(shù)的教學(xué)力度，并圍繞BIM 技術(shù)增加系統(tǒng)類(lèi)教學(xué)課程，注重學(xué)生BIM 技術(shù)的應(yīng)用與系統(tǒng)功能開(kāi)發(fā)的綜合能力培養(yǎng)。當(dāng)前我國(guó)土木工程建設(shè)等諸多領(lǐng)域?qū)τ贐IM 技術(shù)人才的需求顯著提升，這也使得BIM 技術(shù)屬于土木工程專(zhuān)業(yè)課程的融合度需要進(jìn)一步深入[1]。

從近年來(lái)土木工程專(zhuān)業(yè)大學(xué)生未來(lái)就業(yè)方向可以分析，當(dāng)前市場(chǎng)領(lǐng)域以及各企業(yè)在用人方面越發(fā)強(qiáng)調(diào)了各類(lèi)新興技術(shù)的普及與掌握，無(wú)論是設(shè)計(jì)方還是施工方，在BIM 技術(shù)專(zhuān)業(yè)人才方面都嚴(yán)重缺乏，而在土木工程專(zhuān)業(yè)授課領(lǐng)域中，工程制圖為基礎(chǔ)課程之一，著重培養(yǎng)學(xué)生的空間思維想象能力以及基本的制圖能力和水平，但是不容忽視的是在我國(guó)很多院校所開(kāi)展的土木工程專(zhuān)業(yè)課程中，制圖類(lèi)課程存在教學(xué)理念相對(duì)落后、教學(xué)內(nèi)容過(guò)于單一陳舊等問(wèn)題，難以實(shí)現(xiàn)較好的教學(xué)效果，甚至無(wú)法與新時(shí)代背景下就業(yè)市場(chǎng)對(duì)于土木工程專(zhuān)業(yè)人才的必然需求，因此需要以BIM 技術(shù)為基礎(chǔ)，進(jìn)一步強(qiáng)化技術(shù)在土木工程專(zhuān)業(yè)課程中的深入融合，土木工程制圖類(lèi)課程為BIM 技術(shù)的應(yīng)用奠定了良好的基礎(chǔ)和保障，能夠進(jìn)一步推動(dòng)土木工程專(zhuān)業(yè)課程的全面改革，為社會(huì)貢獻(xiàn)新型專(zhuān)業(yè)技能人才[2]。

二、BIM 技術(shù)的主要優(yōu)勢(shì)分析

（一）可視化

BIM 技術(shù)能夠?qū)ㄖ娜S實(shí)體進(jìn)行建模，這也與以往二維平面圖紙的建筑設(shè)計(jì)形式有一定的差異，避免了僅僅依靠人為想象構(gòu)建三維形體的弊端和誤區(qū)，因此BIM 技術(shù)的可視化優(yōu)勢(shì)，能夠以三維實(shí)體建模的形式，全方位展現(xiàn)房屋建筑主體的各類(lèi)信息，同時(shí)也能促進(jìn)房屋建筑、主體施工、水電施工等多個(gè)領(lǐng)域之間的有效溝通與決策。

（二）模擬性

應(yīng)用BIM 技術(shù)能夠在三維模型之中，通過(guò)局部的放大、整體旋轉(zhuǎn)等多種操作指令，完成現(xiàn)實(shí)模型和規(guī)劃設(shè)計(jì)中難以實(shí)現(xiàn)的操作，這也使得BIM 技術(shù)在模擬實(shí)驗(yàn)方面優(yōu)勢(shì)明顯。通過(guò)前期建筑細(xì)節(jié)的構(gòu)造和設(shè)計(jì)環(huán)節(jié)構(gòu)建等相關(guān)數(shù)據(jù)信息的全面化導(dǎo)入，進(jìn)一步豐富BIM 房屋建筑和土木工程的具體參數(shù)，讓項(xiàng)目的參與者能夠隨時(shí)隨地調(diào)取模型中的相關(guān)信息，并對(duì)信息進(jìn)行修改和分析等等，避免以單純二維畫(huà)面進(jìn)行展現(xiàn)所出現(xiàn)的溝通效果差、協(xié)調(diào)效果不佳等多方面問(wèn)題。此外在設(shè)計(jì)階段可以通過(guò)BIM 技術(shù)對(duì)工程施工建設(shè)環(huán)境的自然環(huán)境信息、地理要素信息等開(kāi)展全面的分析，強(qiáng)化不同自然環(huán)境之下的模擬，如日照、通風(fēng)、節(jié)能、緊急疏散等多種形式，極大的增強(qiáng)了土木工程專(zhuān)業(yè)領(lǐng)域的專(zhuān)業(yè)化水平[3]。

（三）優(yōu)化性

應(yīng)用BIM 技術(shù)能夠保障土木工程相關(guān)項(xiàng)目的設(shè)計(jì)施工過(guò)程實(shí)現(xiàn)全面的優(yōu)化，由于BIM 所建構(gòu)出的三維立體模型與現(xiàn)實(shí)之間并不存在更加實(shí)質(zhì)性的關(guān)系，卻能將模擬環(huán)境下的相關(guān)結(jié)果反饋于現(xiàn)實(shí)設(shè)計(jì)和施工之中。BIM三維模型能夠?yàn)橥聊竟こ桃约胺课萁ㄖ峁└涌煽康男畔⒑蛿?shù)據(jù)，特別是此類(lèi)信息覆蓋面廣闊，精準(zhǔn)性較高，能夠?qū)ο鄬?duì)復(fù)雜的土木工程建設(shè)項(xiàng)目進(jìn)行合理的優(yōu)化與升級(jí)，也正因如此應(yīng)用BIM 技術(shù)能夠有效改善土木工程的施工建設(shè)周期以及工程造價(jià)問(wèn)題[4]。

三、土木工程制圖課程教學(xué)中存在的主要問(wèn)題

（一）授課內(nèi)容繁多

由于土木工程制圖課程在土木工程專(zhuān)業(yè)課程中屬于相對(duì)基礎(chǔ)類(lèi)的課程，涵蓋了投影表達(dá)、技術(shù)繪圖以及工程規(guī)范等多個(gè)部分的學(xué)科內(nèi)容，在授課過(guò)程中所涉及到的不同領(lǐng)域內(nèi)容相對(duì)較多，但是很多學(xué)校以及土木工程專(zhuān)業(yè)，在針對(duì)制圖課程的學(xué)時(shí)規(guī)劃過(guò)程中卻出現(xiàn)了縮短的問(wèn)題。例如有些學(xué)校將原有的 64 個(gè)學(xué)時(shí)進(jìn)一步縮短至32 個(gè)學(xué)時(shí)，其中制圖課程的實(shí)踐性學(xué)時(shí)僅為16 個(gè)學(xué)時(shí)左右，再加上原有的課程內(nèi)容沒(méi)有太大的變化，導(dǎo)致課程內(nèi)容等受到教學(xué)課程學(xué)時(shí)影響，授課時(shí)間少，但任務(wù)量龐大，這也使得土木工程制圖課程在教學(xué)過(guò)程中存在諸多困難和問(wèn)題，如果授課教師難以全面規(guī)劃現(xiàn)有學(xué)習(xí)內(nèi)容和教學(xué)方案，則同樣也會(huì)導(dǎo)致學(xué)生學(xué)習(xí)效果不佳的問(wèn)題。

（二）教學(xué)效率水平低

雖然近年來(lái)同工程制圖課程積極應(yīng)用各類(lèi)新型技術(shù)手段，豐富教學(xué)方式，例如廣泛應(yīng)用多媒體教學(xué)形式，并注重板書(shū)與多媒體的有效結(jié)合，但是不容忽視的是，在土木工程制圖課程的教學(xué)過(guò)程中，此類(lèi)教學(xué)方式仍舊過(guò)于死板，難以充分提升學(xué)生們的學(xué)習(xí)積極性和主動(dòng)性，甚至導(dǎo)致學(xué)生始終處于被動(dòng)接受知識(shí)的地位和角色，無(wú)法充分實(shí)現(xiàn)土木工程制圖課程的教學(xué)水平[5]。除此之外，土木工程制圖課程對(duì)實(shí)踐性要求較高，但是實(shí)踐教學(xué)的開(kāi)展往往與學(xué)生的未來(lái)工作匹配性不強(qiáng)，導(dǎo)致學(xué)生在工作中無(wú)法實(shí)現(xiàn)理論與實(shí)踐的充分結(jié)合。

（三）難以提升學(xué)生的空間想象力

土木工程的制圖課程所強(qiáng)化的是學(xué)生以二維平面圖形表達(dá)和創(chuàng)設(shè)三維空間形體的能力和水平，進(jìn)一步培養(yǎng)學(xué)生的空間分析與圖解能力，也正因如此，土木工程制圖課程更加需要強(qiáng)化學(xué)生的空間想象力。值得注意的是很多土木工程專(zhuān)業(yè)的課程在空間想象能力方面仍然有所欠缺，并難以通過(guò)現(xiàn)有土木工程制圖課程的學(xué)習(xí)，提高自己的能力和水平，這也導(dǎo)致了學(xué)生的空間想象力逐漸走向了發(fā)展的誤區(qū)。

四、BIM 技術(shù)下的土木工程制圖課程教學(xué)改革對(duì)策

（一）切實(shí)轉(zhuǎn)變土木工程制圖課程的教學(xué)理念

由于土木工程制圖課程的相關(guān)內(nèi)容覆蓋面廣泛，且有較強(qiáng)的實(shí)踐性，因此土木工程制圖課程需要逐漸打破以往的手工制圖模式，并逐漸轉(zhuǎn)變?yōu)橛?jì)算機(jī)繪圖的形式。在現(xiàn)如今土木工程制圖課程開(kāi)展過(guò)程中，往往會(huì)以畫(huà)法的幾何理論為課程講授的基礎(chǔ)，配合CAD 制圖，此種教學(xué)模式與學(xué)生實(shí)際需求匹配度不高，因此高校教師方面需要切實(shí)轉(zhuǎn)變土木工程制圖課程的教學(xué)理念，根據(jù)學(xué)生的實(shí)際情況、學(xué)習(xí)能力等合理優(yōu)化教學(xué)模式，并積極創(chuàng)新現(xiàn)有教學(xué)體系，將土木工程制圖課程教學(xué)內(nèi)容進(jìn)行充分整合，全面實(shí)現(xiàn)教學(xué)目標(biāo)，真正滿(mǎn)足高素質(zhì)專(zhuān)業(yè)人才的培養(yǎng)需求[6]。值得注意的是，在土木工程制圖課程開(kāi)展過(guò)程中，要進(jìn)一步順應(yīng)學(xué)生的未來(lái)就業(yè)和產(chǎn)業(yè)發(fā)展形勢(shì)，積極應(yīng)用BIM 技術(shù)，推動(dòng)土木工程制圖課程的教學(xué)改革，讓學(xué)生能夠充分認(rèn)識(shí)到BIM 技術(shù)的優(yōu)勢(shì)和價(jià)值，并以BIM 技術(shù)為新的興趣點(diǎn)提高學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣和主觀能動(dòng)性，全面豐富土木工程制圖課程的教學(xué)體系，全面推進(jìn)制圖課程的教學(xué)改革。

（二）對(duì)土木工程制圖課程的教學(xué)內(nèi)容進(jìn)行重組

現(xiàn)有土木工程制圖課程主要可以分為畫(huà)法幾何、專(zhuān)業(yè)制圖和計(jì)算機(jī)輔助制圖等多個(gè)部分。首先在畫(huà)法幾何方面，主要圍繞投影的基本概念分類(lèi)以及不同的投影、特點(diǎn)和從屬關(guān)系進(jìn)行分類(lèi)和講述；專(zhuān)業(yè)制圖則可進(jìn)一步劃分為建筑施工圖和結(jié)構(gòu)施工圖兩大部分，其中針對(duì)建筑的不同平面剖圖以及解圖、繪圖等多種能力進(jìn)行專(zhuān)業(yè)提升；而在計(jì)算機(jī)輔助制圖中，則更加強(qiáng)化了對(duì)各類(lèi)新型技術(shù)手段的應(yīng)用，以計(jì)算機(jī)軟件幫助土木工程制圖的有效開(kāi)展。因此為了強(qiáng)化土木工程制圖的課程教學(xué)效果，學(xué)生的空間想象能力尤為重要，如果單純的增加BIM 相關(guān)教學(xué)內(nèi)容，則會(huì)在一定程度上增加學(xué)生的學(xué)習(xí)壓力和教師的教學(xué)壓力，所以專(zhuān)業(yè)課程教師需要對(duì)現(xiàn)有土木工程制圖課程的教學(xué)內(nèi)容進(jìn)行充分整合和調(diào)整，以BIM 技術(shù)與多媒體課件以及現(xiàn)有的教學(xué)體系和教學(xué)內(nèi)容進(jìn)行有效融合，進(jìn)一步深化和提高學(xué)生對(duì)BIM 技術(shù)的認(rèn)知與了解，并以技術(shù)為基礎(chǔ)，著重培養(yǎng)學(xué)生的空間想象能力，讓學(xué)生能夠從建筑的細(xì)節(jié)入手，提高對(duì)三維模擬圖形的認(rèn)知和了解。

（三）增加土木工程制圖課程的實(shí)踐教學(xué)內(nèi)容

為了全面提升土木工程制圖教學(xué)課程的效果，需要對(duì)實(shí)踐教學(xué)內(nèi)容進(jìn)行進(jìn)一步增強(qiáng)，幫助學(xué)生養(yǎng)成良好的空間想象能力，讓學(xué)生能夠?qū)⒍S平面圖與三維模型充分結(jié)合。當(dāng)前的土木工程制圖課程中，計(jì)算機(jī)輔助制圖往往以CAD 軟件進(jìn)行建筑平面圖以及其他圖像的繪制，但是此類(lèi)繪圖方式更加強(qiáng)調(diào)了二維平面圖，這也導(dǎo)致了學(xué)生的相關(guān)認(rèn)知更加淺顯，無(wú)法充分建立三維模型的關(guān)系，因此教師可以應(yīng)用BIM技術(shù)，在教學(xué)過(guò)程中應(yīng)用Re-vit 軟件，為學(xué)生講解具體的操作方法，應(yīng)用該軟件有效建立三維模型。除此之外，BIM 技術(shù)在土木工程制圖課程中進(jìn)行實(shí)踐化應(yīng)用，能夠讓學(xué)生沉浸在虛擬三維模型之中儼然將施工現(xiàn)場(chǎng)直接帶入制圖課堂之中，教學(xué)效果更好。除此之外，BIM 三維立體模型能夠滿(mǎn)足放大、旋轉(zhuǎn)等多重指令，幫助學(xué)生從多個(gè)維度和方向全面觀察三維模型，有效建立對(duì)三維模型的認(rèn)知，進(jìn)一步提高學(xué)生的空間想象能力，為學(xué)生建筑工程圖的繪制和解讀能力的培養(yǎng)奠定了良好基礎(chǔ)。與此同時(shí)，BIM 技術(shù)能夠?qū)ν聊竟こ讨邢嚓P(guān)復(fù)雜節(jié)點(diǎn)進(jìn)行全面構(gòu)造，而在教學(xué)過(guò)程中，對(duì)此類(lèi)復(fù)雜節(jié)點(diǎn)進(jìn)行展示，也能夠提高學(xué)生對(duì)復(fù)雜節(jié)點(diǎn)的理解和認(rèn)知能力，讓學(xué)生能夠提高土木工程制圖的綜合能力和水平。最后，高校方面需要根據(jù)土木工程制圖課程的特殊實(shí)踐性作用，積極探索新型項(xiàng)目實(shí)踐機(jī)會(huì)，讓學(xué)生能夠更多的了解制圖工作實(shí)踐，從實(shí)踐操作過(guò)程中培養(yǎng)學(xué)生的動(dòng)手能力和繪圖水平，為學(xué)生的未來(lái)就業(yè)奠定良好基礎(chǔ)。

結(jié)論：總而言之，從現(xiàn)階段的土木工程專(zhuān)業(yè)授課以及未來(lái)就業(yè)發(fā)展趨勢(shì)來(lái)看，BIM 技術(shù)與土木工程制圖課程密切聯(lián)系，能夠有效推進(jìn)土木工程制圖課程的教學(xué)改革。本文首先論述了BIM 技術(shù)及土木工程專(zhuān)業(yè)課程改革的必要性，其次分析了BIM 技術(shù)的主要優(yōu)勢(shì)，再次分析了土木工程制圖課程教學(xué)過(guò)程中存在的主要問(wèn)題，最后有針對(duì)性的提出了教學(xué)改革對(duì)策，希望能夠?yàn)閺V大土木工程專(zhuān)業(yè)課程模式改革奠定良好的基礎(chǔ)。