基于BIM的建筑工程图学课程改革与探索*

赵 鸣 吕 梅 李苏红

(吉林建筑大学基础科学部，长春 130118)

0 引言

建筑信息模型(BIM:Building Information Modeling)，是指通过数字信息仿真模拟建筑物所具有的真实信息，在这里，信息的内涵不仅仅是几何形状描述的视觉信息，还包含大量的非几何信息，如材料物理信息、构件的造价及采购信息等.实际上，BIM就是通过数字化技术在计算机中建立一座虚拟建筑，一个建筑信息模型就是提供了一个单一的、完整一致的、逻辑的建筑信息库.

BIM技术的应用，可以提高建筑业整体的生产力，它将是建筑工业的一场革命.在过去的20年中，CAD技术的普及推广，使建筑师、工程师从手工绘图转向计算机绘图，甩掉了图板，将物理图纸转变成计算机中的二维数据，可谓是工程设计领域的第一次革命.然而，二维图纸应用有其局限性，它不能直观体现建筑物的各类信息.BIM技术可以帮助所有工程参与者提高决策效率和正确性，无需置疑，BIM是建筑工业的第二次革命.

当代建筑业已步入BIM时代，建筑企业也已走在了前面，高等学校的课程教学则相对落后.作为建筑类高等学校基础课程的工程图学，是与BIM技术紧密相关的课程，传统的教学理念、教学内容、教学方式已不适应新技术的发展，课程改革势在必行.

1 课程改革举措

多年以来，工程图学课程都是以培养学生的空间想象力为教学目的，课程中表达三维立体的方法是用二维的线条式投影图来表达，对于没有经过专业训练的人是难以读懂图的.随着科学技术的发展，BIM技术的应用，三维图形的绘制变得简单了，人们不再只依靠二维图形来表达形体，三维模型将成为人们表达形体的最好选择.设计师由三维的思维(空间想象)到二维(三视图)的表达，施工现场工程师由二维的读图到三维的物体确定，这种从三维到二维，再还原回三维的过程使人们费了很大的周折.现在设计师可直接将空间想象的三维建筑模型应用计算机来表达，然后自动生成二维的施工图.基于BIM技术的Revit软件［1］，是当前具有代表性的三维建筑设计软件，掌握这种软件的绘图技术，培养实用型人才将是我们教学的重点和所要达到的目的.创建“以三维建模为重点，计算机三维绘图为主线，图学思维为核心”的教学体系，以适应未来建筑设计的变革.

工程图学课程是高校学生的基础课程，是学生接触专业课程的第一步，基于BIM技术的课程教学改革，无论从理念上，还是知识方面，都具有深远的意义.怎么改，改什么，值得我们深思.机械制造业为建筑业树立了样板，数字信息化的设计将在建筑业立足.教育者更应捷足先登，理念的传授往往更重于技术的传授.基于BIM技术，通过广泛社会调研和教学实践，课题组对传统工程图学课程的教学体系、教学内容和教学手段进行了相应的改革与探索.

(1)教学理念的改变. 工程制图已经进入到计算机绘图时代，三维绘图、三维设计已全面展开，传统的手工绘图及二维图形表达已不再是制图课程的重点.时代呼唤创新型和实用型人才，传统的点、线、面等几何空间的解题教育已不适应现代的图学教育，“以读图为主”的教育理念应该转变为“以形体和产品的三维表达方式为主”的教育理念.计算机三维绘图技术的教学要成为工程图学课程的教学主线，课程教学也要围绕计算机绘图进行展开.

BIM技术是多个专业组成的一个平台，是建筑设计、施工管理、采购、包括成品的使用等各个环节都要应用的理念，这种理念要传授给学生.BIM中的模型是指三维建筑模型.传统工程图学课程的教学内容主要是以二维图形为主，讲授如何应用三视图表达三维立体，教学的重点是阅读二维视图想象三维的空间形体，即培养学生的空间想象力.现代的教学内容应以三维立体的形成过程及建模原理为重点，利用三维建筑软件并结合建筑构造来描述三维建筑制图.

(2)教学体系的改革. 传统工程图学课程的教学体系是“以图学理论教学为主，计算机绘图为辅”，即重点讲解投影理论，三视图的形成，应用三视图理论表达点、线、面等几何元素，表达形体，表达建筑施工图等.计算机绘图则是以二维绘图为主，仅仅是用计算机代替手工尺规进行绘图，缺少创新设计的概念.基于BIM的计算机三维绘图软件的出现，改变了人们的设计观念，我们的教学体系应以计算机三维建模为主线，无论是建模理念还是教学名词，都应与计算机绘图软件一致，将理论教学与计算机绘图教学融为一体，形成一套完整的教学体系［2］.将计算机绘图教学贯穿工程图学课程教学的全过程，讲解制图基本知识的同时讲解CAD环境设计及基本绘图命令;讲解立体形成与表达的同时讲解CATIA软件的操作［3］;讲解建筑制图的同时介绍Revit的功能.即以计算机绘图为主线开展工程图学课程的教学.

(3)教学内容的改革. 在“投影法”教学中，忽略点、线、面的投影，形成从基本形体(柱体、椎体)——简单形体［4］(拉伸、旋转、扫掠、放样形成的立体)——组合体——建筑形体，以“体”为主的教学内容模式，应用计算机技术讲解立体的形成、立体的三视图及三维立体图的表达.加强轴测图的教学，增加三维形体的徒手绘图训练，提升学生三维草图的绘制水平.在“立体表面交线”教学中，减少截交、相贯线投影图的教学，重点应用计算机技术讲解立体截交、相贯线的构成.在“形体表达方法”教学中，减少几何形体表达例题，增加日常生活中常见的产品表达例题，激发学生的学习兴趣.在“建筑制图”教学中，应用Revit软件讲解建筑物的构成，介绍建筑物的几何属性及材料属性，使学生在了解建筑的同时掌握施工图的绘制与阅读.在“计算机绘图”教学中，采用理论与实践相结合的教学方法.图学理论教学，要应用计算机绘图软件授课，围绕计算机绘图讲解视图概念，同时介绍计算机绘图的理念.上机实践课，讲解计算机绘图的实际操作，要传授多种绘图软件，使学生能掌握各种绘图软件，开阔思路.减少CAD二维绘图的学时，增加计算机三维建模的学时，重点讲解三维建模的CATIA软件，介绍二维绘图的AutoCAD软件，演示建筑三维绘图的Revit软件.

(4)教学手段的改革. 在授课过程中，将以往“以课件为主，板书为辅”的教学手段改革为“以三维计算机绘图软件为主，以多媒体课件为辅”，旨在让学生看到基于BIM设计理念的三维实体的建模和三维建筑模型的创建过程，这比学生看到课件中的图片效果更形象和生动.

(5)考试模式的改革. 改革传统的考试模式，规范面上考试模式，深化点上考试模式.以模块式教学和模块式测试为主，在每个教学单元(一个教学模块)中布置相应的设计题目，如“我心中的书柜”、“我的家”、“奇特的自行车”以及“独一无二的路灯”等.实践证明，这些有创意的测试题可以调动学生的学习兴趣，激发学生的创造力，培养学生利用所学知识表达产品，避免千篇一律的照抄图形.

2 结语

知识更新，教育者首先要更新;新技术的诞生，教育者要率先掌握.创新性教育是相对于继承性教育而言的，要从传统的以“传授知识”为中心的教育模式转变为培养学生“创新精神”的现代教育模式.BIM技术的应用，是建筑业的一次技术革命，也为工程图学课程改革提供了契机，传统的知识继承已不适应当代图学的教学.实用型人才和创新型人才的培养都迫切需要我们进行教学改革.

教学改革和实践表明，学生的学习兴趣和学习热情得到极大地提高，不仅掌握了所学的知识，而且培养了综合运用所学知识解决问题的能力.特别是对基于BIM技术的计算机三维建模的掌握，使其对未来BIM技术的实际应用打下了坚实的基础，使学生初步具备了设计能力和创造能力.课题组设计的创新性设计题目，让学生体会到应用所学知识设计产品的设计快感，是其创造力的充分体现.学生所选的每个创新性设计题目，都有自己独特的设计主题，从构思到草图，从计算机三维造型到二维视图，他们完美的交卷，是对教学改革的最好验证.

［1］柏慕中国.Autodesk Revit Architecture 2012官方标准教程［M］.北京:电子工业出版社，2012:247－263.

［2］霍庆光.基于三维设计的工程制图［M］.北京:机械工业出版社，2012:16－70.

［3］李苏红.CATIA V5实体造型与工程图设计［M］.北京:科学出版社，2008:49－76.

［4］侯洪生.机械工程图学(第二版)［M］.北京:科学出版社，2012:30－34.