BIM技术在房屋建筑学课程设计中的教改研究

2021-11-10贾彩虹何培玲

科技视界 2021年30期

贾彩虹何培玲张伟沈正

（南京工程学院建筑工程学院，江苏南京211167）

0 引言

房屋建筑学课程设计既是学生对房屋建筑学课程理论的全面体现，又是学生进一步理解建筑设计理论、了解建筑设计步骤、学习建筑设计规范的重要环节[1]。其目标是加强学生对建筑设计及建筑构造知识的理解和掌握，提高工程的规范意识和工程方案的表达能力，在动手实践的过程中培养学生敬业、精益、专注、创新等方面的“工匠”精神，加强新知识、新技术、新方法的使用，创造出有价值的劳动成果。在建筑信息化的新形势下，随着BIM技术的推广普及，运用现代信息技术改进教学方式方法，已经成为必然。

1 课程设计现状及存在的问题

1.1 时间少，工作量大，效率低下

房屋建筑学理论课结束后，安排课程设计，课程设计时间仅有1周，在如此短的时间内，学生需要在理解领会任务书、查阅设计资料的基础上，进行方案构思并最终确定方案，深化方案并出图，时间非常紧张。在房屋建筑学课程设计中，采用手工画图或CAD画图的方法，确定方案，绘制建筑物的平面图、立面图及剖面图等，学生构思方案、确定方案、深化方案所需时间较多，导致多数学生未能按作图规范进行出图，在一定程度上降低了设计效果，将主要精力放在了图纸的不断修改上[2]。

1.2 学生不易发现方案中的错误

手工画图或CAD画图皆为二维平面，如果学生对建筑没有极高的想象力，则很难按照绘制平面图、立面图、剖面图，等等，容易出现绘制图形与实际不符的问题[3]。由于学生对于专业知识及构造内容没有深度掌握，空间想象力不足，容易出现平立剖等图纸不统一。

由于房屋建筑学课程设计通常安排在大二下学期，学生还没有学习结构方面的专业知识，对于框架结构中轴网、柱、梁、板、墙，只有概念上的了解，没有深入理解其相互关系，因此剖面图中梁的绘制最易出错。

比较常见的错误还有：立面图中在室外台阶容易画错，建筑物悬空在地面上，外墙的底标高没有跟室外地坪齐平；屋面排水容易出错，学生对挑檐沟外排水的构造做法没有直观认识、坡屋顶的屋脊线容易画错；楼梯详图踏面踢面个数、休息平台宽度等容易出错。

1.3 考核重结果轻过程

考核通常以最终的二维图纸为主，出图不规范，不易直接看出学生的设计思路；部分学生出现方案雷同，甚至有学生抄袭网上的方案。

2 BIM技术的优势

2.1 可视化的三维模型，提高学生的成就感

通过BIM技术生成的三维模型，具有直观、形象、易于理解的特点，容易发现不合理的地方，提高设计的科学性与合理性；其搭积木的特点，能够增强学生动手能力；三维模型的展示性，学生相互间方案易交流，好的方案能起到引领作用，激发学生优化方案的热情。

2.2 不同专业的协调性，培养学生的工程素养

BIM技术拥有协调性特点，可以实现各个专业知识内容之间的有效协调[4]，学生能及时发现建筑和结构的碰撞问题，减少错误，优化设计方案，增强自主学习能力，提高专业能力，培养工程素养。教学信息化是通过信息化手段来支撑教学内容与方式的展现，解决师生之间的互动，解决学习效果的测评。

2.3 模拟性和可出图性，利于考核

模拟性可以模拟建筑物的造型，还能模拟出建筑具体细部的构造材质和构造的具体做法[5]，如可以将设计说明中墙体的保温层、楼地面材料、屋顶的排水做法等用模型精准表达出来，让学生进一步明白设计说明的作用，提高对建筑细部节点构造的理解。答辩考核时，能更好地区分学生的成绩。可出图性可以直接生成各类图纸，修改模型时，图纸中的构件及标注联动变化，保证了图纸与模型的一致性，最终考核时，教师的精力就可以集中在出图的规范性。

2.4 同步性，提高课程设计效率

在建模过程中，如平面图修改门窗位置、高度、尺寸等，则相应的立面、剖面、详图中都会同步改动，保证图纸的一致性的同时，显著提高效率；容易出错的楼梯绘制，只要在平面图中输入或修改相关参数，就能生成需要的楼梯详图，并且容易理解。

3 改革措施

3.1 改革教学方式

在课程设计中，利用三维模型，有效提高了教师与学生之间的交流与沟通，教师容易看明白学生的设计思路，针对学生设计方案中存在的问题有针对性地指导；对某个学生的指导，其他学生也能很好理解教师的意图。教师在指导节点构造设计时，充分利用BIM技术可视化特点，三维模型观察配合二维图纸讲解做法，学生通过对模型的观察，可以提升自己对建筑造型、节点构造的掌握，达到事半功倍的效果。教师在指导过程中，学生易于理解，大幅提升教学效率。

3.2 改革考核方式

重视过程性考核，课程设计中间设置答辩环节，以课程设计1周时间为例，在前一周的周五布置任务，周一至周三的上午采用Revit软件进行方案设计，周三下午采用Revit软件投屏的方式进行汇报和答辩，周四上午修改方案，周四下午和周五出图。汇报时首先要求学生先以三维模型开始介绍方案的整体思路，如占地面积、层高、层数、造型等；其次用平面图讲解轴网尺寸、墙、柱、房间布置、疏散通道等；再次用剖面图说明梁、板、楼梯等布置；最后用立面图说明其立面造型和材质等。学生在讲解的过程中可以及时发现方案的不足，掌握更多建筑构造知识；也有助于教师及学生之间不同方案的交流，激发创造力；锻炼学生的语言和图形表达能力及应变能力，同时避免了方案的雷同和抄袭。

4 实施效果

4.1 提高课程设计效率

采用BIM软件进行课程设计，设计过程中随时能够查看三维模型，能够准确地找到绘图中的不合理之处，及时修改，修改的关联性，极大节省了方案优化的时间，提升图纸准确规范的同时还能够提高绘图效率。部分学生对剖面图的形成及绘图要求理解不深刻，一知半解，应用BIM软件一键就能生成剖面图，通过对比不同的剖面图，进一步理解了剖切位置、剖切方向、剖切深度的含义，绘出工程需要的剖面图，降低了学生绘图工作量，提升了学生对相关课程知识的领会理解。

4.2 提升房屋建筑学课程设计的地位

BIM技术是一种数字信息的应用，是贯穿于建筑工程设计、建造、管理全过程的数字化方法，实现建筑全生命期关键数据共享及协同，是实现建筑业转型升级、促进绿色建筑发展、提高建筑业信息化水平有效途径。结合BIM技术，学生以自己设计的三维建筑模型为例，可以将本专业的实践环节串联起来，切实提高学生的实践及创新能力。房屋建筑学课程设计在土木工程专业的实践环节中，起着重要的基础作用。房屋建筑学课程设计的作用如图1所示。