BIM技术在“工程识图与CAD”课程中的应用探讨

周冬

随着BIM技术在建筑行业的加速推广以及市政、公路、铁路、桥梁行业上BIM技术的使用，BIM时代已经到来。将BIM融入到课程体系中已经成为时代发展的需要。本文对在“工程识图与CAD”课程融入筑信息模型技术的教學理念、教学体系、教学内容、教学手段、考核方式上进行了详细的探讨与实践。

1 研究背景

建筑信息模型（Building Information Modeling）即BIM，是用数位化的建筑元件表示真实世界中用来建造建筑物的构件，涵盖了几何信息、空间关系、地理资讯、各种建筑构件的数量、尺寸、材料信息、造价以及采购信息等，还可以用来展示整个建筑生命周期，包括了兴建过程及营运过程。

在过去20年中，CAD（Computer Aided Design）技术的普及推广使建筑师、工程师从手工绘图走向电子绘图，随着CAD的普及推广，使建筑师、工程师从手工绘图转向计算机绘图，将物理图纸转变成计算机中的二维数据。与传统手工绘图相比，计算机绘图更快速、高效，缩短了图纸的设计周期，提高了图纸的设计质量。然而，这种二维图纸数据应用有其局限性，它不能直观体现建筑物的各类信息。而BIM技术的出现及使用不仅可以从三维直观上反映建筑物的各种信息，而且可以帮助所有工程参与者提高决策效率和正确性，同时也为工程识图课程改革提供了契机，当今已步入BIM 技术时代，传统的知识继承已不适应，培养实用型人才和创新型人才的都迫切需要我们进行教学改革。

“工程识图与CAD”课程作为工程类高等学校专业基础课程，是学生接触专业课程的第一步，是与BIM技术紧密相关的课程，本课程以培养学生的空间想象力为教学目的，以培养学生准确识读专业工程图为最终目标。但是，课程中表达三维立体的方法是用二维的点、线、面的投影图来表达，对于没有经过系统学习的人是难以读懂图形所表达的含义。尤其当前随之建筑工程规模越来越大，建筑形体越来越复杂，准确识读工程图纸表达的构造特点和其他信息更加困难。由于这种原因，BIM 技术的首先出现在建筑工程行业，为建筑工程设计领域带来了二次革命，随着BIM技术的进一步拓展延伸，相关的市政、公路、铁路、桥梁上也利用BIM技术进行设计、施工。

随着BIM技术的普及，人们不再只依靠二维图形来表达形体，三维模型已经成为人们表达形体的最好选择，特别是对基于BIM 技术的计算机三维建模的已经广泛运用在方方面面。然而当前“工程识图与CAD”课程还是采用传统的教学理念、教学内容、教学方式，这已经远远滞后当前现状，已经不适应新技术的发展的要求。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，课程改革势在必行。

2 实施手段

创建“以信息化模型为载体，计算机绘图、建模为主线，形体分析为核心，过程考核为手段”的教学体系，以适应未来建筑或其他土工工程设计的变革和要求。

（1） 教学理念的转变。传统的手工绘图及二维图形表达已不再是课程的重点，“以读图为主”的教育理念应该转变为“以形体的三维表达的信息化模型方式为主”的教育理念。信息化模型建模将作为教学主线贯穿于整个课程教学思路，课程中教师的教、学生的学要围绕其进行展开。

（2） 教学体系的改革。基于BIM 的教学体系应以计算机信息化模型建模为基础，将理论教学与计算机CAD绘图、BIM建模教学融为一体，形成一套完整的教学体系。将计算机信息化模型教学贯穿工程识图课程教学的全过程，讲解制图基本知识的同时讲解CAD 环境设计及二维绘图命令；讲解立体形成与表达、专业工程图的同时讲解BIM建模软件的操作，如REVIT软件中的使用。即以计算机CAD绘图、BIM建模为主线，开展教学，弱化手工绘图，加强建模的培养。

（3） 教学内容的改革。制定适应于信息化模型技术应用的课程标准，为了符合当前职业教学课时少的特点，在计算机绘图教学方面，压缩目前主要的二维CAD教学内容，将二维CAD的内容分成绘图、编辑。充分增加以BIM技术为代表的辅助设计软件教学内容，重点讲授BIM基础知识、软件的基础操作、同时，配合上机操作完成各部分知识点的专项练习，并通过创建一个小型建筑的信息模型来检验学习建筑信息模型技术的应用效果。在工程识图的识读图形的教学方面，○1在“投影法”教学中，直接从基本形体—组合体—建筑形体，这种以“体”为主的教学内容模式讲解投影法，不再从点、线、面讲起。同时应用BIM模型讲解立体的形成、立体的三视图及三维立体图的表达。○2在“形体表达方法”教学中，减少积木式或者机械类几何形体表达例题，增加与土木工程实际中常见的形体表达例题，为后期专业课的学习做好详实铺垫、同时激发学生的学习兴趣，转变学生认为工程识图课就是识读积木和机械零件的观念。○3在“专业工程图”教学中，应用REVIT等建模软件讲解构筑物物的构成，介绍构筑物各构建的几何属性及材料属性，以及剖视图的形成、局部视图、详图等。使学生在了解建模的同时掌握施工图的绘制方法与阅读原则。

（4） 教学手段的改革。为了解决教学课时少，内容多的问题，教学手段上进行了巨大调整。教学手段采取为“课中教学以计算机绘图、建模软件为主，课前以多媒体课件、微课等预学，课后学生以在线课程巩固为辅”的形式开展教学，即制作与课程相关的多媒体课件、微课、MOOC视频或在线课程学习平台等方式，开展反转课堂教学，让学生在课前对课程内容中的重点、难点预学习，课中，教师对重点、难点进行详细讲述，课后，学生也可以通过多媒体课件、微课、在线开放课程等进行行知识巩固和强化，保证在课时少的情况下，让学生掌握BIM的建模的步骤、方法，同时通过建模达到了训练、提高识读专业工程图形目的。

（5） 考试模式的改革。转变原有考核方式，形成以能力考核为核心、以过程考核为重点的考核评价体系的基础上，强调考察学生平时的知识掌握情况，过程考核贯穿于每个学习情景，并且每个情景中的考核内容贴近实际工程构件。在过程考核中还要细化考核的手段，可以个人或小组为单位考核，培养学生学习的主动性，以及小组之间的协作性。

3 效果总结

为了检验“以信息化模型为载体，计算机绘图、建模为主线，形体分析为核心，过程考核为手段”的教学体系在教学中的效果，进行了教学对比实验、B班为普通教学，A班采用“以信息化模型为载体，计算机绘图、建模为主线，形体分析为核心，过程考核为手段”的教学。经过一学期的学习，成绩对比如图1.1所示。采用新方式教学的班级，无论是及格率上还是优秀率上都远远高于普通教学班级。同时，通过反转课程这种形式，学生能力也有所加强，自学能力、查漏补缺能力都有了明显提高，以及通过过程考核形式，学生的个人知识储备，学生的小组合作意识都有明显提高。由此可以看出，“以信息化模型为载体，计算机绘图、建模为主线，形体分析为核心，过程考核为手段”的教学体系更适合现在的教学。

总之，采取“以信息化模型为载体，计算机绘图、建模为主线，形体分析为核心，过程考核为手段”的教学，学生不仅掌握了所学知识，而且也提高了个人能力、实践水平。并对后期的专业课如，施工课、施组课的学习打下了坚实基础。

目前，在中国，BIM 技术的出现及普及应用，使得以参数化技术为基础的建筑信息模型必将取代传统的计算机辅助建筑设计手段， 成为信息时代推动我国建筑业的新动力。传统的教学理念、教学内容、教学方式已不适应当前实用型和创新型人才的培养，基于BIM 技术的课程教学改革，无论从理念上，还是知识方面，都是符合当前社会发展趋势。“工程识图与CAD”课程引入建筑信息模型技术势在必行。

（作者单位：陕西铁路工程职业技术学院）