基于BIM的土木工程制图课程改革实践

杨 阳

（亳州职业技术学院，安徽 亳州 236800）

土木工程制图课程是土木工程专业必修的专业基础课程之一。BIM是数字技术在建筑业的直接表达，其可视化信息技术包含3D、4D、5D，是一种应用于工程设计、建造管理的数据化工具，通过3D技术可以实现工程实体模型的三维可视化，并能直接生成用户所需要的效果图、立面图、剖面图等。BIM技术本身以建筑工程项目的各项真实构件信息为基础，在建筑整个生命周期过程中进行数据共享和传递，通过三维建筑模型，为工程项目提供和建立起相互协调、内部一致的可运算信息，将BIM引入土木工程制图课程教学中，对培养学生空间思维有良好的辅助作用，进而提高识图建模的学习效率。

1 BIM在土木工程制图中的应用

土木工程制图作为一门理论严谨，且与工程实践有着密切联系的专业技术基础课程，在现代大学校园专业教学中不需要学生死记硬背大量的公式，通过培养和绘制土木工程专业图，深刻理解投影理论，再借助一定量的制图与识图的习题和课后作业，由浅入深地反复通过由物画图和由图想物的实践，来培养学生形象思维的能力和科学的思维方法，增强大学生工程意识和标准化意识。建筑信息模型 (BIM)是一种应用于工程设计、施工和管理的基于数据的技术，在欧美发达国家迅速推广。例如，美国已经引入了国家BIM标准，BIM经理、BIM工程师等新的职业应运而生。在国家政策的引导下，中国BIM技术成功实现了国家体育场、青岛湾大桥、广州西塔等工程项目4D施工的动态一体化管理，而上海中心工程总承包招标明显需要BIM技术的应用。

2 基于BIM技术的土木工程制图课程改革实践分析

在土木工程制图课程时间压缩的情况下，有必要整合和调整教学内容，改变现有的教学模式，以激发学生的学习兴趣和积极性。基于BIM技术的Revit软件是三维设计软件的代表，具有三维可视化的特点，是现有CAD教学的扩展，融入土木工程制图课程的教学过程中，不仅能帮助学生理解和想象三维形态，提高工程制图的阅读能力，为以后的专业学习、设计打下良好的基础。

2.1 教学理念和思路的改革

BIM技术在建筑的全生命周期中进行数据的传递与共享，土木工程制图已经从传统的手工绘图、二维图形的表达逐渐向计算机绘图、三维绘图迈进，将土木工程制图和建筑CAD课程与BIM技术相结合，达到事半功倍的效果。在初期，与作为专业基础课的土木工程制图相匹配的BIM知识讲解不能过于深奥，考虑在土木工程制图和计算机绘图课程教学结束后，安排一周的工程制图课程设计，要求学生通过BIM技术建模，实现多门课程的信息融合。新时期需要复合型人才，传统的点、线、面等几何空间的解析教学已不满足现在时代发展的需求，借助BIM三维可视化建模能够将二维的识读图向三维的形体设计进行转化，再结合Revit软件得到的模型生成施工动画，加深学生对施工流程和施工工艺的了解。

2.2 教学内容方面的改革

目前，计算机辅助课程AutoCAD主要是平面图形的绘制，三维图形绘制不方便。考虑到未来行业发展的需要，BIM设计软件的研究势在必行。为了适应新时期人才培养的需要，兼顾未来的实际应用，将BIM技术融入到当前的教学中，对现有的教学内容进行调整是必然的。例如，画法几何内容中的点、线、面投影理论与实际项目的绘制并不密切相关。可适当加强轴测图部分，培养学生手绘三维草图的能力，为实际工作服务。实体曲面的交点线内容难度大，可适当降低要求；在形体表达法 (剖面图、剖面图等)中，选择生活中常见的工程实体的表达主题，激发学生的学习兴趣和学习热情。通过整合，可以节省部分课时来学习BIM软件。利用三维可视化的优势，学生可以快速理解形式，直观地看到复杂形式的实体及其表面交线等；在专业制图部分，应用BIM中的Revit软件建模，并介绍结构物的构成，介绍结构物的几何属性、材料属性，帮助学生认识工程实体的构成，有身临其境的感觉，使学生真正掌握结构的构成以及施工图的绘制、阅读。

2.3 教学体系的改革

基于BIM技术的三维绘图软件的出现改变了传统的设计理念，使我们的教学系统以三维计算机建模为主线，将理论教学与计算机绘图教学相结合，形成了完整的教学体系。到目前为止，关于BIM相关课程的教学改革，在国内还是比较小的，所以有必要借鉴国外高校的BIM教学改革成果，采用独立的课程模式，融合BIM相关的工程制图课程知识，主要针对Revit实际仿真软件进行操作，直接进行虚拟显示，即根据三维可视化建模为主线开展土木工程制图课程的教学，激发学生的学习兴趣，同时为后续相关课程的学习打下良好的基础，是切实可行的，为培养新型人才创造良好的条件。形成以几何图形学思维为核心，三维建模、三维绘图为主的新型教学体系，以适应未来土木工程行业市场的发展需求。

2.4 教学改革反馈

通过对实际教学方式的改革，教学过程中，将传统“板书为主，课件为辅”的教学方式，采用以“三维建模、绘图软件为主，课件为辅”的教学方式来代替，使学生了解、学习基于BIM设计理念的三维实体模型的创建过程，能使学生看到比图片效果更形象、生动的形体。并通过对采用传统授课方式和改革授课方式的学生课程学习感受进行抽样调查发现，采用改革授课方式的学生对课程更加喜欢，感觉有新意，并对工程实体有更深入的认识。

3 土木工程制图课程教学中引入BIM技术的优势

3.1 拓展了学生的思维模式

在工程制图课程教学中引入BIM技术能够使学生自由地在三维模式下进行观察分析，再结合教师的讲解教学必然将获得更好的学习效果，同时可以使学生以一种主观思维的形式置身于实体中，对三维实体进行分析，从而非常易于从三维空间过渡到二维平面。

3.2 是学生掌握最新设计软件

随着BIM技术在土木工程领域受到越来越多的重视，BIM技术人才也越来越紧缺，在教学中应用BIM技术是非常正确的。从国外大学的经验来看，BIM在课程组中效果最好。鉴于工程制图是一门专业基础课，在土木工程制图课程中首先应用BIM技术，使学生对BIM有一个大致的了解和初步的认知，并为接下来的课程中BIM学习打下一定的基础。

3.3 掌握高效学习方式，培养良好学习热情

工程制图教学的主要目的是以空间为研究基础，培养学生的空间思维能力，使学生对三维空间有直观、感性的认识，对三维空间状态有直观的感知。将BIM技术融入到土木工程制图课程的教学中，学生可以借助三维可视化的优势直观地感受三维实体，更好地了解形态特征。与传统的理论教学相比，BIM技术演示教学方法更加直观、程序化、设计化、创新性强，可以为学生提供对复杂土建图的感性认识。BIM技术极大地提高了视觉形式的程度，将BIM技术引入土木工程制图课程教学中，不仅可以使学生知道如何从抽象而复杂的二维平面图形构建三维实体模型的过程，真正理解其形式，并改变二维教学使学生产生厌学心理，逐步培养学生对土木工程课程的学习兴趣，激发学生的学习积极性，并鼓励学生对课程知识的掌握和巩固，取得良好的教学效果。

4 结语

综上所述，教学改革与实践表明，学生对课程的学习兴趣、学习热情有了极大的提高，不仅掌握了基于BIM技术的计算机三维可视化建模，为以后BIM技术的实际应用打下坚实的基础，使学生初步具备了设计能力和创造能力。但在实际操作教学中仍存在一定问题且BIM技术的应用还有待进一步拓展。鉴于此，还需不断探索研究并总结经验，在实践中分析现有土木工程制图课程教学存在的问题，合理进行课程设置，改变教学形式，逐步优化教学内容，不断推进土木工程制图课程改革的有序进行。