基于BIM技术的装配式建筑识图教学创新与实践

李向 王付全 宋艳清

［摘           要］  装配式建筑是实现我国建筑工业化的必经之路，作为培养高素质技术技能型人才的前沿阵地，各高职院校土木建筑类专业已广泛开展装配式建筑的教学，但教学过程中特别是装配式建筑识图教学过程中仍存在诸多问题。通过解读国家相关政策文件，分析课程教学现状，探索以工程图纸识读为基础、以BIM为技术手段、以装配式构件模型为实践教学成效展现的“识图+BIM+装配式”教学模式。以教学重难点装配式混凝土构件详图识读为例，实践专业课程融合，解决装配式建筑识图教学中教学目标达成难度大、实践教学环节薄弱、考评方式单一等问题，为满足高职院校专业课程“理论+实践”的教学要求提供可行方案，为达成土木建筑类专业人才培养目标提供新的思路。

［关    键   词］  装配式建筑；教学模式；BIM技术；职业教育

［中图分类号］  G712                    ［文献标志码］  A                  ［文章编号］  2096-0603（2023）12-0053-04

一、教学创新背景

2011年5月20日，我国住建部发布的《2011—2015年建筑业信息化发展纲要》明确提出，加快建筑信息模型（BIM）在工程中的应用，首次将BIM纳入信息化标准建设内容中。2016年，住建部发布的《2016—2020年建筑業信息化发展纲要》指出，BIM技术成为“十三五”建筑业重点推广的五大信息技术之首。2017年，《国务院办公厅关于促进建筑业持续健康发展的意见》要求，加快推进建筑信息模型（BIM）技术在规划、勘察、设计、施工和运营维护全过程的集成应用。迄今为止，国家和地方相继出台一系列BIM政策与标准文件，推动BIM技术在建筑工程领域的应用[1-2]。

2016年，中共中央 国务院印发的《关于进一步加强城市规划建设管理工作的若干意见》提出，力争用10年左右时间，使装配式建筑占新建建筑的比例达到30%。2020年7月，住房和城乡建设部等13部门联合发布了《关于推动智能建造与建筑工业化协同发展的指导意见》，其中一项主要任务即大力发展装配式建筑。2020年，全国新开工装配式建筑共计6.3亿平方米，较2019年增长50%，占新建建筑面积的比例约为20.5%，完成了《“十三五”装配式建筑行动方案》确定的到2020年达到15%以上的工作目标。

在此背景下，2019年以来发布了与土木建筑相关的两个新职业，即装配式建筑施工员和建筑信息模型技术员。高职院校作为培养高素质技术技能型人才的前沿阵地，更应系统地掌握建筑业的发展状况和成果。在2021年发布的《职业教育专业目录》中，土木建筑大类专业对装配式建筑施工员和建筑信息模型技术员培养方面有了一些调整：一是在中职新增装配式建筑施工专业，在高职专科新增装配式建筑工程技术专业；二是在相关专业增加装配式建筑教学内容；三是通过设置建筑信息模型课程解决建筑信息模型技术员的培养[3]。

二、教学现状分析

2019年1月，国务院出台的《国家职业教育改革实施方案》明确提出，在职业院校、应用型本科高校实施“学历证书+若干职业技能等级证书”制度，即启动“1+X”证书制度试点工作。“1+X”证书制度是职业教育深化改革的一项重要措施，对于建立国家资历框架、完善职业教育和培训体系、推进产教融合具有重要意义[4-5]。现已确定306家培训评价组织的447个“1+X”证书，其中就包括建筑信息模型BIM职业技能等级证书、装配式建筑构件制作与安装职业技能等级证书以及建筑工程识图职业技能等级证书。但是，目前大多数高职院校的识图类课程、BIM类课程和装配式建筑课程在课堂教学中均存在一些问题。

（一）识图类课程的问题

图纸是工程师之间交流的语言，识图技能是高职土木建筑类学生必备的核心技能之一。识读图纸是工程专业学习的重要基础，识图能力直接影响学生的施工技术与管理水平，所以识图教学是培养高素质技术技能型人才的重要教学环节。很多院校在教学中通常是以22G101为基础，针对现浇混凝土结构中的梁、板、墙、柱、楼梯、基础等构件，完成制图规则和钢筋构造的学习，对装配式建筑图纸识读涉及较少。同时，识图类课程动手操作实践教学不足，教学效率不高，与实际工程融入不够，教学考核方式单一。

（二）BIM类课程的问题

BIM类课程动手操作实践教学环节较为丰富，高职学生学习兴趣普遍较高，但很多院校只是把该课作为工程软件操作类课程，甚至是单一的一款软件的讲解应用，没有充分体现BIM技术综合应用、协同管理的特性。通过多款BIM相关软件的讲授，可以将专业课程中建筑构造、施工工艺、进度管理等教学内容，利用BIM的可视化、可模拟、可协调、可出图等优势有的放矢，实现BIM技术与专业课程有机融合。但多款软件综合应用的教学课时要求较多，教学任务繁重，教学目标达成难度较大。

（三）装配式建筑课程的问题

装配式建筑作为一种新型建筑，特别是装配式混凝土结构，采用与传统现浇结构截然不同的建造模式，其核心是构件的生产与施工[6]。理解与掌握装配式构件图纸是教学中的难点，解决装配式构件识图问题是装配式建筑教学中的重点。由于装配式建筑图集数量较多、构件复杂，而且装配式建筑工程图纸缺乏，教师实际工程经验不足，装配式建筑识图教学更是偏向理论，所以在实践教学环节中往往浅尝辄止。

三、创新教学模式

面对高职院校土建施工类专业课堂教学中存在的问题，如何将BIM技术融入专业核心课程，丰富识图实践教学，深入完成装配式构件图纸识读值得探究。应用“识图+BIM+装配式”的创新教学模式（如图1所示），以工程图纸识读为基础，以BIM为技术手段，以装配式构件模型为实践教学成效展现，实现三者之间相互支撑、相互融合，合理分配教学任务，解决装配式建筑识图教学中的重难点，达成人才培养目标。

（一）课程设置

为满足“识图+BIM+装配式”教学模式的实施，可在同一学期同时开设专业标准图集识读、BIM技术应用、装配式建筑施工三门课程。学生需完成建筑识图与构造、建筑材料、建筑力学与结构、建筑CAD、建筑施工技术等专业课程的学习，对建筑材料、结构构造、施工工艺、制图标准等专业知识已有基本的认知与掌握。

（二）课程模块与教学进程

专业标准图集识读课程设置三个模块：工程图纸基本知识、现浇混凝土结构标准图集识读、装配式混凝土结构标准图集识读；BIM技术应用课程设置四个模块：BIM概述、BIM模型创建、BIM模型应用、BIM项目管理应用；装配式建筑施工课程设置五个模块：装配式建筑概论、装配式建筑技术体系、装配式建筑施工技术、装配式建筑施工组织管理、装配式建筑信息化管理。根据学生的认知规律与学习进程，以一学期15周教学时间为例，按文末表1所示合理分配教学任务，在第12周至第15周实践“识图+BIM+装配式”的教学融合。

专业标准图集识读课程中，在现浇混凝土结构图纸识读的基础上，依托实际工程图纸，引入《装配式混凝土结构表示方法及示例》《装配式混凝土结构连接节点构造》《预制混凝土剪力墙外墙板》《预制混凝土剪力墙内墙板》《桁架钢筋混凝土叠合板（60 mm厚底板）》《预制钢筋混凝土板式楼梯》等标准图集，开展装配式建筑工程图纸识读教学。针对复杂多样的装配式混凝土构件，运用BIM技术应用课程中已学习的Revit建族方法实施实践教学，通过BIM建模强化装配式混凝土构件识读。结合BIM项目管理的理论与技术手段，开展装配式建筑施工课程中的装配式构件深化设计、装配式建筑信息化管理等教学任务。

（三）考核评价

通过课程融合阶段的实践教学，提高学生对建筑行业发展趋势的关注度，激发学生获取“四新”（新技术、新材料、新工艺、新设备）知识的主动性。该阶段的教学成果可作为融合课程阶段性的考评依据，打破单一的考核评价方式，更注重對学生动手能力和在实践中分析问题、解决问题能力的考核，体现阶段性考核、综合能力考评的理念，切实提升学生的实践操作能力，培养学生的创新意识。

四、教学实践案例

装配式混凝土结构是将传统的混凝土工程拆分成若干个混凝土预制构件，按标准化设计，将拆分的柱、梁、楼板、墙、楼梯等构件加工厂制作成成品构件，再将构件统一配货运输至指定安装地点，利用钢结构安装及连接的方式，经大型设备的吊装、拼装、连接、校正和局部现浇混凝土等工艺对预制完的混凝土构件进行拼装，形成房屋的建筑部分。这种新型的建造工艺是将钢结构安装工程与混凝土构件的制作巧妙结合起来，形成一种综合性较强的施工安装方法。装配式建筑作为实现建筑工业化的必经之路，其标准化、数字化的内在要求与BIM的信息化、可视化等特点不谋而合[7-8]。

装配式混凝土结构工程图纸识读重难点在于构件详图的识读，而装配式混凝土构件详图类型繁多，钢筋构造复杂，学生不易掌握。例如，外墙板预制构件WQC1-3328-1214，该构件内叶墙板宽为2700 mm，高为2640 mm，厚度为200 mm；保温板宽度为3240 mm，高度为2780 mm，厚度为80 mm；外叶墙板宽度为3280 mm，高度为2815 mm，厚度为60 mm。窗洞口宽为1200 mm，高度为1400 mm，宽度方向居中布置，窗台高700 mm。构件配筋在连梁、边缘构件、窗下墙3个区域共有纵筋4种、箍筋5种、水平筋2种、竖向筋1种以及拉筋5种。再加上外叶墙板企口尺寸、外叶墙板钢筋信息，以及贯穿保温板的内外墙连接件、起吊吊件、灌浆套筒、预埋线盒、临时支撑预埋螺母等预埋件的定位和尺寸信息，对于初学者来说，具有较大的难度。

面对这种情况，教师可以将WQC1-3328-1214作为教学案例，运用Revit软件创建参数化预制构件族的方式进行案例分析与操作讲解。参数化设计作为Revit建模的重要思想，通过自定义参数控制、关联和修改图元。在Revit中选用“公制常规模型”族样板，通过拉伸、融合、旋转、放样、放样融合等方法创建内叶墙板、保温板、外叶墙板、各类型钢筋以及灌浆套筒等，最终形成参数化预制外墙板构件族（如图2所示）。同时以“参数化修改引擎”为工具，使构件族达到更改数字化构件的参数信息，所有视图中的相关联图元会自动修改并反映出来效果。通过案例教学直观、深入地助力学生掌握构件详图识读的要点，解决预制构件构造形式复杂的问题，并且进一步帮助学生理解装配式建筑中BIM技术参数化、多样化、数字化、信息化的应用价值。

五、教学实践成效

经过案例教学，学生已基本掌握了运用Revit软件进行预制构件族创建的方法。教师以布置课程任务的形式，指导学生分别创建外墙板、内墙板、叠合板、梯段板等预制构件族（如图3所示），有的放矢地突破各类预制构件详图识读教学中的重难点，使学生较全面地掌握各类预制构件的尺寸和材质信息，构件中的钢筋类型、钢筋作用、钢筋外伸和排布情况，以及吊件、灌浆套筒、线盒、临时支撑等预埋件的定位和数量。学生在建族过程中不仅提升了实践操作能力，而且激发了成就感，提高了学习兴趣。

通过实践“识图+BIM+装配式”教学模式，在课程融合阶段对照装配式建筑标准图集，指导学生创建各类预制构件族，强化了学生对装配式混凝土构件详图的精准识读，为装配式建筑工程深化设计、构件生产、施工管理的学习和工作打下基础，同时也为装配式信息化管理教学模块提供技术支撑。

六、结语

本文通过解读国务院、住建部印发的《职业教育专业目录》等相关政策文件，分析当前高职院校土木建筑类专业中识图类课程、BIM类课程和装配式建筑课程的现状和存在的问题，探索以工程图纸识读为基础、以BIM为技术手段、以装配式构件模型为实践教学成效展现的“识图+BIM+装配式”教学模式，以教学重难点装配式混凝土构件详图识读为例，实现专业课程之间的相互支撑、相互融合，解决装配式建筑识图教学中教学目标达成难度大、实践教学环节薄弱、考评方式单一等问题。“识图+BIM+装配式”的创新教学模式为满足高职院校专业课程“理论+实践”的教学要求，达成培养有创新思维和创造能力的高素质技术技能型人才培养目标提供可行方案和新的思路。

参考文献：

［1］范香，杜金阳，杨丽琪.EPC模式下基于BIM技术的装配式建筑信息化管理研究［J］.住宅与房地产，2021（4）：150-152.

［2］魏东泉.基于BIM的PC工厂生产管理系统研究［J］.建筑经济，2020，41（2）：25-29.

［3］胡兴福，邓林.对接新时代建筑行业发展新需求 引领土木建筑类专业改造升级：《职业教育专业目录（2021）》土木建筑大类解析［J］.中国职业技术教育，2021（14）：11-15.

［4］申月军.1+X证书制度实施的现状分析与改进建议：基于培训评价组织参与的视角［J］.职业技术教育，2021，42（30）：47-51.

［5］鲍依蓓，谢恩普.1+X证书制度下高职建筑类专业教学改革研究［J］.山西建筑，2021，47（11）：172-173.

［6］吴刚，冯德成，徐照，等.装配式混凝土结构体系研究进展［J］.土木工程与管理学报，2021，38（4）：41-51，77.

［7］孙媛，张枭.混凝土装配式住宅建筑施工技术［J］.城市住宅，2021，28（9）：181-182.

［8］朱慧娴，徐照.装配式建筑自上而下设计信息协同与模型构建［J］.图学学报，2021，42（2）：289-298.