基于BIM 三维可视技术教学方法改革研究——以高职院校“建筑制图与CAD”课程为例

王 静

（南宁职业技术学院建筑工程学院，广西 南宁 530008）

0 引言

建筑制图与CAD 课程是高职院校建筑类专业的一门专业基础课，主要包括建筑制图规范、建筑施工图读识、CAD 软件应用等教学内容，是建筑施工技术、工程测量、 建筑工程概预算等专业核心课的先导课程。 为了研究建筑制图与CAD 课程的教学效果，笔者对南宁职业技术学院后续专业核心课任课教师进行了访问调查，并对校企合作单位进行了问卷调查。 专业核心课任课教师普遍认为学生读图识图基础较差，校企合作单位也反馈高职院校学生查阅图纸能力较弱、绘图能力有待提高。 以上调查研究结果直接反映了建筑制图与CAD 这门课程的教学效果不理想。

自2011年国家大力推行BIM 技术后，BIM 技术在建筑行业如破土春笋般迅猛发展。 BIM 具备可视化、协调性、模拟性、优化性、可出图性等优点。BIM 技术不仅可以将二维图纸表达的结构大小、位置、颜色等具体信息以一种三维立体实物形象展示给人们，还突破了二维平、立、剖图纸相互独立的模式，实现了平、立、剖视图与三维视图相互关联、相互协作的功能。 因此，将BIM 三维可视技术合理的引入建筑制图与CAD 课程的教学中， 能够很好地解决建筑制图中教学重难点，势必会提高教学效率及学习成效。文章以建筑制图与CAD 课程为例， 基于BIM 三维可视技术教学方法改革及成效做了研究，为该课程教学改革提供参考。

1 研究现状

1.1 建筑制图与CAD 的教学现状

一门课程的教学质量受课程性质、教学手段和方法、教学资源、学生基础等几方面因素影响。

1.1.1 课程理论性强

建筑制图与CAD 是围绕建筑制图规范、 建筑施工图纸的读识和CAD 软件使用等内容开展教学的课程的，其中建筑制图规范和建筑施工图的读识部分的教学内容理论性强， 很多知识点需要学生强制记忆，比如，投影知识、建筑材料图例等。 学生只能通过死记硬背的方式来记忆，无法真正理解概念的释义，久而久之就会逐渐失去学习的兴趣和信心，甚至部分学生会产生抵触心理。

1.1.2 “二维”教学当道

由于建筑制图与CAD 课程的强理论性， 任课教师往往受传统教学方法的限制，无法将教学重难点精准的诠释给学生。 现下，建筑制图与CAD 课程的教学方式仍然沿用建筑图纸和文字性PPT 课件为主的“二维教学”，不够直观、明确，学生需要通过想象将二维图形转化成三维模型，对于较为复杂的构造，学生在将“二维”转化成“三维”的过程中很容易丢失建筑构造细节，导致原构造失真“变形”，最终导致课程教学难点仍然存在，无法在根本上解决。

1.1.3 优质教学资源匮乏

目前， 建筑制图与CAD 课程的教学资源主要有教材、PPT 课件、工程照片、教学建筑图纸等，但这些教学资源陈旧且不够规范。 市面上建筑制图与CAD的教材内容大多是文字描述和二维图片， 缺乏创新性，无法为学生自学提供太多助益。 随着社会的发展，建筑制图规范需要适应行业发展而修订一些条目，但很多任课教师并没有将PPT 课件中的相关内容及时更新，在教学过程中便会误导学生。 很多工程照片和建筑图纸都是在网上下载， 并非出自实际工程项目，因此容易出现文不对图、 建筑图纸不规范等情况，不利于学生规范学习。

1.1.4 学生基础较差

建筑制图与CAD 作为专业基础课， 一般在大学第一个学期开设。 高职院校的生源除了高考统招生外还有相当一部分生源是单独招生或中职对口招生的。学生的理论知识掌握程度不同， 又无建筑专业基础，大部分学生无法在“二维”教学模式下将平面图形与实体构造完全对应。 正所谓“师傅领进门，修行在个人”，任课教师最多是浩渺知识海洋的引路者，真正的掌舵者却是学生自己。 高职院校学生的素质基础参差不齐，大部分学生喜欢上网、玩游戏，自我约束能力较差，无学习目标，缺乏自学意识和动力，掌握专业知识较慢，久而久之便限制了学生学习能力的提升。

1.2 BIM 技术发展现状

BIM（Building Information Modeling）概念发源于美国，于1970年首次提出。 BIM 技术历经几十年的发展，英国、新加坡等发达国家和部分发展中国家先后引进并发展BIM 技术。 BIM 技术进入我国市场后，各级政府相继出台相关政策在各行各业中大力推广。BIM 技术发展至今， 已被建筑行业广泛应用到设计、施工、运维等各个阶段，BIM 全过程咨询公司也在国内林立而起。 BIM 不仅可以模拟施工生产，最重要的是能够协调各专业的设计，通过碰撞检测发现各专业之间空间上的冲突，避免施工返工和工期浪费。 由于建筑行业对BIM 人才的渴望，国内各高校也注重BIM技术人才的培养，已经将BIM 相关课程编写进人才培养方案，并鼓励学生考取“1+X”BIM 等级证书，实现课证融通教学。 图1 为在建筑构造模块应用BIM 技术。

图1 建筑构造剖面教学模块中BIM 技术应用

2 教学改革建议

通过上述建筑制图与CAD 课程教情分析和学情分析，及BIM 技术发展现状的叙述可知，提高建筑制图与CAD 教学效率与学习效果的有效措施就是放弃“二维”教学，引入更直观、更立体的BIM 教学资源。

2.1 建设信息化教学资源库

图2 补绘三视图教学模块中BIM 技术应用

经对学生建筑制图与CAD 教学知识点掌握情况问卷调查后发现， 学生普遍认为建筑制图与CAD 课程教学重难点中三视图的补绘、轴测图的绘制、建筑剖面图的读识与绘制最难以理解和掌握。 三视图、轴测图和建筑剖面比较抽象，如果学生的空间思维能力不强，确实不易理解。为此，可以利用BIM 三维可视技术将相应章节的平面教学素材转换为三维模型，任课教师通过BIM 软件中的剖切、三维视图、漫游、透明度调节等功能多角度展示模型辅助教学，以便帮助学生理解建筑构造的组成， 同时培养学生空间思维能力，见图3。

图3 建筑制图与CAD 课程学习难易程度调查结果

2.2 培养信息化能力师资队伍

建筑制图与CAD 课程教学改革不能仅限于教学方法上，任课教师也要与时俱进提升自我修养和业务能力。 国家重视教育、鼓励教师发展，教师培养应立足于“双师”型教师素质，与行业、企业需求接轨，学习BIM 相关理论知识和软件操作方法。 任课教师还应善于使用信息化教学平台对学生课前、课中和课后学习情况进行监测。 同时，任课教师应具备一定的制作信息化教学资源的能力，用微课、视频等信息化教学资源替换文字资源和图片资源。

2.3 启动课程诊改机制

有效的课程整改可以真实反映课程教学效果。 能够反映教学效果的大数据可以通过教学评价和问卷调查来获取。 任课教师可以将建筑制图与CAD 课程划分为若干教学模块（见表1），在每一模块教学完成后启动一次教学评价和问卷调查。 教学评价主要采集任课教师业务水平、仪容仪表和师德师风等情况的数据，问卷调查主要采集教学知识点难易程度、学生掌握情况、教学方法是否合理等情况的数据。 每次教学评价和问卷调查后，任课教师可以根据教学评价和问卷调查反馈的信息进行课程教学过程性诊改， 做到“随诊随改”， 课程教学全部结束后再进行总结性诊改，完善教学方法，丰富教学资源，保证课程后续教学效果。

表1 建筑制图与CAD 教学模块划分

3 教改效果验收

笔者依据2020 级学生建筑制图与CAD 的教学效果调查研究数据进行教学反思， 在2021 级该课程的教学过程中利用BIM 三维可视技术进行教学改革。如图3 所示，对比2020 级与2021 级学生“课程学习难易程度”调查数据可见，建筑制图与CAD 课程引入BIM 技术后的教学效果显著提高，学生对知识点的掌握也更容易。 通过对2021 级学生“BIM 技术对学习建筑制图与CAD 课程是否有帮助”的调查数据可知，学生对BIM 技术兴趣浓厚， 将BIM 技术引入建筑制图与CAD 的课堂教学非常具有实用性。 如图4 所示，对2021 级学生的访问调查中，45.7%的同学认为BIM 技术对学习三视图和轴测图有帮助，有利于理解复杂构造组成；51.1%的同学认为BIM 技术对认识和学习建筑剖面有帮助，有利于理解建筑剖面图的形成。

图4 BIM 技术对学习建筑制图与CAD 课程是否有帮助

4 结语

建筑制图与CAD 虽为建筑专业基础课程， 但是后续专业核心课程的学习基础，也是学生就业所必需的基本专业技能。 BIM 的模拟性、可视性可以更加直观、立体、全面地将建筑构造的组成展示给学生，能让学生快速认识建筑构造、理解教学重难点。 讲好一门课，做好一门课程的教学改革，要从教学方法、教学资源、师资队伍等几方面入手。 为了适应各行各业BIM技术的需求， 国内外已开发出多款BIM 软件，Revit、BIMmake、 广联达等， 任课教师只要掌握任一款BIM软件的操作，就可以开发更多优质教学资源。 因此，将BIM 三维可视技术融入建筑制图与CAD 课程的教学中，能够完美解决“二维”教学模式的弊端，是一场有效的课程教学改革。 在将来的教学改革探索中，还可以将BIM 三维可视技术引入到建筑专业其他基础课或专业核心课的教学中，提高教学效率和学习成效。