BIM 技术下的土木工程制图课程改革研究

李小龙，邹佳安 （合肥工业大学土木与水利工程学院，安徽 合肥 230009）

1 引言

BIM作为与土木工程制图课程紧密相关的现代化信息工具，其具备土木工程及相关专业所需信息化、参数化、可视化等方面的优势，正逐渐在土木工程专业教学中得到广泛关注。但就目前现状而言，土木工程制图课程教学与BIM技术的融合仍处于空白期，如何在土木工程制图课程教学中最大程度地发挥出BIM技术的优势，成为了土木工程制图课程改革中迫切需要解决的问题。本文基于BIM在各方面优点，将土木工程制图课程教学与BIM技术进行结合，探索性地提出了将BIM技术与课程体系，教学内容融合的土木工程制图课程改革方案。

2 BIM技术课程教学改革现状

基于BIM技术的土木工程制图课程教学改革在我国的部分高校已经开展，但就大多数高校而言还处于初步摸索阶段。在土木工程制图课程相关BIM技术教学课程中，各高校主要实行两种方式：一类是开设BIM专业课程，教授学生BIM相关软件的使用；另一类是开展BIM讲解课程，教授学生BIM相关的理论知识。这两种方式只是简单地教授学生如何了解和使用BIM技术，没有充分发挥出BIM技术所具有的优势，使学生在制图课程学习中仍存在以下几个问题。

2.1 相关概念理解不够清晰

在对学生综合考核结果进行分析后发现，对于制图课程中一些较难的概念学生只能通过生硬的记忆来应付测试，而没有真正理解概念的含义，很难达到教学的真正目的。在制图课程的学习过程中，对于课程中所讲述的制图相关概念应该是结合实例模型进行讲解，使学生更加了解相关概念的解释和意义，但由于课程化教学有一定的限制性，很难有相关模型来辅助课堂讲解内容，老师只能通过图纸及照片对相关内容进行讲解，这些二维图形对三维概念进行讲解的方法本身存在着一定的局限性，使学生很难将实际形体与相关概念进行对应，无法真正掌握土木工程制图的相关概念。

2.2 三维形体认知能力不足

在土木工程制图课程教学内容中，三维立体图形的变化作为学生在学习过程中存在问题较多、难度较大的部分，在传统教学方式中，老师只能通过三视图及绘制三维图来辅助学生理解，但由于变化后的图形多数为不常见的图形，要求学生有较高的空间想象能力，而每个学生空间想象能力不同，对于三维形体认知程度较低的学生而言，目前的教学方式很难让其全部认知出三维形体变化后的图形，这造成了学生在学习过程中的困难，难以预期教学目标。

2.3 工程图纸学生难以识读

传统的教学方式仅从二维认知三维，主要借助图集、板书和PPT实施，形象不够逼真，遇到复杂平面图和构造图，学生头脑中很难建立清晰的三维立体模型。二维图纸的抽象化表达和信息反映的局限性，使得学生在学习的过程中很难将图纸内容完全掌握，造成了课程开展进程缓慢，授课效果难以达到预期目标。

3 BIM技术下的土木工程制图课程改革措施

为解决目前在土木工程制图课程学习中概念理解难、形体认知难、图纸识读难的“三难”问题，研究决定结合BIM技术对土木工程制图课程进行改革。利用文献综述、问卷调查和开创试点教学的研究方法，将课程培养目标、学生对课程教学的预期、同BIM技术与教育信息化进行结合，提出以学生为中心、满足目前土木工程制图课程现状的解决措施。具体解决措施分为以下几点。

3.1 结合BIM技术梳理课程知识体系

改变传统的授课体系和授课方式。结合课程培养目标，以BIM技术使用方式、BIM技术展现形式等作为依据，将原有授课内容分为画法几何基本元素及相关知识、空间几何的图形转化、工程制图中的基本制图知识及作图方法三部分，在三部分的课程内容教学中，根据每一部分教学内容的特点，对BIM技术进行不同程度的使用，以发挥BIM技术在土木工程制图课程教学中的最大优势，辅助学生充分理解课程授课内容，转变学生对空间形体认知的思维方式，加深学生对空间形体的认识，还能让学生对BIM技术有初步了解，在学习过程中对BIM技术理念进行培养，为今后BIM相关课程的开展和专业相关课程图纸的识读奠定良好基础。同时在整个课程体系的培养过程中利用信息化教学平台对课前预习内容布置、课中点名提问、课后作业任务上传，实现以学生为中心的“老师引导，学生自主”的课程培养体系。

3.2 应用BIM技术对课程模型进行建立

转变传统的“二维-三维-二维”思维授课方式，增加全新的课堂互动方式。充分利用BIM在可视化、参数化、信息化等方面的特点，应用BIM技术建立课程中所能用到的模型，向学生进行展示，便于学生对相关概念的理解、空间形体的认识和工程图纸的试读，例如在立体与立体相贯章节中，可以通过草图大师对两立体模型进行制作，录制制作过程及对相贯后的整体模型数字化立体模拟展示；在建筑平剖面图中，应用PKPMBIM对课本中给出的图纸模型进行建立，通过软件自带的轻量化处理功能对模型进行处理，在授课过程中学生可以运用电子设备与老师一同对模型进行剖切操作，了解剖断面图生成过程及原理。在原有的提问、学生上台演讲等的传统互动方式基础上，增加了老师与学生的互动方式，活跃了课堂气氛，使学生对相关概念进行理解掌握。同时学生直接对BIM模型的信息进行读取，使学生对建筑实体有着更全面的认识，有助于学生快速建立起空间位置关系和空间形体模型，打破个人图纸识读能力和空间想象能力的局限性，为工程意识的培养奠定了形体认知基础。

3.3 基于BIM技术布置多元化课程任务

转变传统的任务完成方式、任务完成形式及任务提交形式。土木工程制图课程本身是理论学习与绘图实践相结合的课程，在理论学习的同时还应该增加绘图实践过程，使学生的制图能力和对理论知识的理解得到提升，通过课后要求学生使用BIM相关软件进行一些简单易操作的模型制作，来加深学生对空间形体的认知，例如应用草图大师制作立体相贯的模型、使用revit进行简单平面图的绘制和楼板钢筋的布置等任务，加深学生对理论知识的理解和空间形体的认识。同时拟将学院BIM中心机房对学生建立开放日，学生可以利用课余时间结合课程内容实现对BIM软件的深度操作，通过操作加深对BIM软件的了解，深化对工程形体的认知。丰富了学生的学习方式和形式，提高了学生学习的积极性，使学生乐于将大量时间用来了解学习土木工程制图课程。

4 结语

作为与BIM技术有着密切联系的土木工程制图课程，其基于BIM的课程改革势在必行，仅是开展BIM技术相关软件学习课程和BIM理论化教学课程并不能真正提升学生对于土木工程制图课程的学习和掌握程度。将BIM技术与土木工程制图课程教学内容进行融合，充分发挥出BIM技术在土木工程制图课程教学中的优势，帮助学生更加深入地学习和理解土木工程制图课程的教学内容，也希望能为土木工程各专业的课程与BIM技术的融合改革提供参考。