BIM技术在《工程制图与识图》课程中的应用

2021-03-30李真

建材与装饰 2021年30期

李真

（南宁学院，广西南宁 530200）

《工程制图与识图》是土木工程大类各专业学生的一门学科基础必修课。提高《工程制图与识图》课程的教学质量，不仅可以让学生具备较强的工程图纸阅读能力和绘制能力，还有利于提升学生空间想象能力与空间分析能力，使其满足造价员、施工员、放样员以及监理员等多个工作岗位的招聘需求。而且，学生只有具备一定的快速识读工程图纸的能力和绘制工程图纸的能力，才能够为后续更加专业、更加深奥的课程学习打好基础。将BIM技术应用到《工程制图与识图》课程中，在提高《工程制图与识图》课程的教学效率与教学质量方面，作用十分关键。但如何将BIM技术应用到《工程制图与识图》课程中，还需要进行深入的研究。

1 BIM技术的概述

BIM技术，是当前最先进的一种利用数字信息来对工程项目信息进行表达的科学技术。这种技术的应用可以应用到整个工程建设的全过程，例如设计阶段、施工阶段、运行阶段以及拆除阶段等。这种技术不仅对三维数字技术与三维模型数据库进行充分的应用，还对各种模型进行高度集成，例如工程图形模型、管理行为模型以及工程数据模型等[1]。也正因为如此，BIM技术的应用表现出明显的协调性与优化性。除此之外，与其他应用技术相比，BIM技术在模拟性、可出图性以及可视化性还有突出的优势。

BIM技术涉及的内容非常多，可以全面描述工程中的各类信息，并保证描述的细致性与有效性，例如设计信息、施工信息以及维护信息等[2]。其中，设计信息又细分为以下几种：①建筑结构类型信息；②建筑物原材料信息；③建筑工程性能信息；④工程对象名称信息等。施工信息又细分为以下几种：①工程原材料信息；②工程质量信息；③工程施工进度信息；④工程人力信息；⑤工程施工成本信息等。维护信息又细分为以下几种：①工程安全性能信息；②工程耐久性信息等。另外，BIM技术的应用，还可以对工程项目的建设成本、环境影响以及能源消耗进行深入的分析、预测与控制，实现工程全过程的集成化管理。

2 《工程制图与识图》课程在传统教学过程中存在的问题

作为一门工程类专业基础课程，《工程制图与识图》课程的内容不仅涉及三维投影方面的内容，还涉及大量的工程制图标准与规定。与此同时，为了确保学生可以在完成课程学习之后可以胜任相关工作，还涉及图纸识图等方面的内容。学生如果打算在未来从事工程类工作，例如设计、预算、监理等，就必须要对《工程制图与识图》课程的学习予以重视[3]。在传统的教学模式下，《工程制图与识图》的教学主要以多媒体教学和教师演示为主，整个教学过程主要存在以下几方面的问题。

①工程造价专业的学生学习基础参差不齐，且情绪化现象比较严重，没有从整体上对实际工程有正确的认识。而且，传统的教学方法并没有较强的直观性，要想提高课堂教学效率，具有较高的难度；②《工程制图与识图》课程的教学需要学生实现二维思维到三维思维的转变。要想证明学生已经完成思维的转变，需要学生具备较强的学习能力，能够参照平面三视图将三维立体图绘制出来。虽然学生在日常生活中经常看到建筑工程、桥梁工程或者公路工程的施工建设，但是工程结构基础理论不够，单纯参照二维工程图纸，很难在大脑中形成三维空间概念，并绘制三维立体图形。而且，单纯面对平面图，很难将其与工程实体联系在一起；③绝大多数情况下，工程施工现场是最理想的教学场所，可以让学生根据自己的实际学习逐一观察二维图纸和三维工程，并展开相应的研究。但是，工程施工现场存在很多隐蔽性构件，很难满足《工程制图与识图》的教学所需。而且，学生随意进出工程施工现场，还会影响施工现场的安全管理以及施工进度。所以要想在工程施工现场完成教学任务，存在较大的阻碍。而BIM技术是一种非常先进的工程技术，将其应用到《工程制图与识图》课程教学中，可以将工程施工现场的实际情况呈现到课堂中，进而以一种逼真的画面加深学生对施工现场的了解。这样一来，学生既可以产生浓厚的学习兴趣，又可以高质量高效率地完成学习任务。

3 BIM技术在《工程制图与识图》课程中的应用优势

3.1 激发学生的学习兴趣

在BIM技术的应用过程中，三维虚拟建造技术可以将二维设计图纸直接转换为三维模型。这样一来，学生就可以直接对平面设计图纸与三维模型进行对比、分析，提高对工程图纸的识读能力。也就是说，BIM技术的应用不仅解决了学生很难从二维平面图纸转换到三维空间实体的问题，还让学生积极主动的沉浸到专业知识的学习与研究当中，深刻理解工程结构知识，并将其转化为自己的能力。

3.2 增强《工程制图与识图》课堂的趣味性

BIM技术的应用，可以让学生直接通过旋转功能、放大功能、剖面构建功能的使用全方位、多角度的观察三维模型，帮助学生快速了解三视图绘图原理[4]。如果运用小组合作学习法，先根据实际情况对学生进行分组，然后再让学生以小组为单位进行讨论学习，还可以随时利用BIM技术验证讨论中的争议点和矛盾点，通过科学事实来帮助学生正确理解相关知识点。由此可见，BIM技术的应用，可以让学生通过视觉观察更加直观地了解与工程实体有关的信息，进而增强整个教学课堂的可感知性，使教学过程生动有趣，帮助对工程图纸有一个更加深入、准确的理解和识别。

3.3 提高课堂教学效率

BIM技术的应用不仅可以通过三维模型将工程构造与构造节点反映出来，还可以按照施工顺序分层分段的将节点的构造原理与做法展示出来。在此基础上进行讲解或者演示，既可以减轻教师的教学压力，又可以让学生清晰地了解构造节点。所以，BIM技术的直观性特点与现场感特点，可以有效缩短课堂教学实践，提高课堂教学效率。

4 BIM技术在《工程制图与识图》课程中的应用策略

4.1 优化教学理念

①遵循实用性、必需性以及够用性原则，进行基础理论知识的教学；②如果理论知识在实际工程建设中的应用频率较高，且理解难度较大，那么将这部分理论知识进行精简；③BIM技术的应用，可以直接根据工程构造生成三维立体图形，并对相应的数字模型进行描述。所以教师可以将传统的而为平面制图教学理念，更新为以三维立体制图为主的新型教学理念。

4.2 完善教学体系

在传统的教学模式下，教师通常会将制图理论与计算机二维绘图结合起来。而为了帮助学生理解，又需要对几何理论原理以及几何元素的投影表达进行重点讲解，并通过平面图、立面图以及剖面图的应用来描述建筑施工图纸[5]。但是，这样的教学模式，并没有涉及与三维立体绘图有关的知识点，学生的学习状态也非常被动。

要想改善这一点，需要对相应的教学体系进行完善。首先，在课堂教学中，先借助BIM技术构建三套中小型工程图纸的三维立体模型。然后围绕这三套实际工程图纸，将课堂教学内容分成多个子项目，确保每一个项目中都包含学生需要掌握的关键知识点。其次，将计算机绘图与理论教学融合在一起，并根据BIM三维绘图，进行教学，提高工程造价专业人才的培养质量。

4.3 更新教学手段

在传统的《工程制图与识图》课程教学中，教师最常用的教学手段就是板书、PPT、二维CAD以及“文字+图片”。殊不知，这些传统的教学手段，已经表现出明显的滞后性，很难激发学生的学习欲望。要想改善这一现状，将BIM技术应用到《工程制图与识图》课程中，需要应用以计算机三维绘图为主的教学手段，通过BIM技术的应用构建三维实体模型，然后为课堂教学效率的提高打好基础。

4.4 调整教学内容

优化传统的教学内容，建议从以下几方面入手：①精简画法几何部分的教学内容，重点删除过于复杂、冗余、不合时宜的内容，并借助实际工程图纸设计教学活动，为学生创造进入工程施工现场进行学习的机会[6]；②创设三维立体模型学习环境，降低相关内容的学习难度，确保学生可以顺利掌握相关知识要点，并将其转化为自己的能力；③将CAD二维绘图与三维实体识图教学结合在一起，同时提升学生的识图能力和制图能力。