甘榮飛 黃坤 金烏吉斯古楞 祝藝丹 曹文龍

(吉林建筑大學城建學院，長春 130114)

BIM技術在建筑制圖類課程中的應用研究

甘榮飛 黃坤 金烏吉斯古楞 祝藝丹 曹文龍

(吉林建筑大學城建學院，長春 130114)

建筑制圖類課程的授課對象是大學一年的新生，他們對建筑結構不了解，傳統(tǒng)的教學手段培養(yǎng)學生的是二維和三維之間轉換的空間思維能力，但不適應現(xiàn)代建筑業(yè)的發(fā)展要求。BIM技術不僅具有很高的可視化性質，還具有很強信息傳遞功能。將BIM應用到建筑制圖類課程實踐中，建立完善的建筑信息模型，根據(jù)專業(yè)需求通過三維的平移、旋轉和縮放以及漫游等功能以不同的視點切換查看建筑的模型，增強學生的空間思維能力和培養(yǎng)學生對建筑結構的感性認識。通過學生動手實踐建立建筑模型，培養(yǎng)學生對建筑結構的理解。參加BIM類競賽促進教學改革，推動建筑業(yè)教學事業(yè)的發(fā)展，培養(yǎng)建筑信息時代的人才。同時為我校轉為應用技術型高校提供理論實踐基礎。

BIM技術； 建筑制圖； 教學

【DOI】 10.16670/j.cnki.cn11-5823/tu.2016.05.20

1 引言

根據(jù)百度大數(shù)據(jù)可知， 2008年BIM技術是在中國的萌芽時期，在2011年BIM 技術就引起中國的相關行業(yè)人士的廣泛的關注， 2016年6月，“BIM”關鍵詞在百度上的搜索6到相關結果約33 900 000個[1]。BIM技術廣泛應用于全國各大城市，在BIM的萌芽時期，BIM的優(yōu)點就在于可視化性質，該性質使建筑模型更加立體化和視覺化，得到了廣大業(yè)主的親來。同時BIM的真正意義是給項目工程的各個參與方帶來了利益。BIM 技術在管線綜合碰撞分析、施工進度模擬、工程材料統(tǒng)計和工程概算、復雜結構的節(jié)點分析等方面有突出的優(yōu)點。現(xiàn)在為實現(xiàn)智能化城市，BIM技術結合點云技術實現(xiàn)了工程逆向建模，以及結合3D打印機技術的出現(xiàn)，使BIM技術更加多元的完善化。吉林省作為城市地下綜合管廊建設試點地區(qū)，今年將采用BIM技術擬新建地下管廊160km[2]，而且施工中除了使用了BIM技術外，還有無人機、三維激光掃描儀等先進技術和設備，提高規(guī)劃設計的精準性、降低人力物力成本。BIM技術的發(fā)展推動時代的進步，同時也促進教育教學的改革。目前在各大院校本科專業(yè)設置BIM專業(yè)課程的基本微乎其微，主要是集中在畢業(yè)設計采用BIM技術，劉紅勇等[2]根據(jù)土木類專業(yè)的教學方案和人才培養(yǎng)方案論證BIM課程在高校開設的可行性。甘榮飛等[4]提出了BIM技術在高校具體實施的模式。但國外早已經將BIM技術引入教學之中，具有豐富的教學改革經驗和詳細的BIM技術教學內容，課堂組織形式等都值得我們借鑒。Forest P等[5]將BIM技術應用在工程管理課堂上教學，根據(jù)學生四年學習成績對比證實了BIM提高了知識水平，通過斯坦福大學和溫特大學課程的對比也證實了BIM技術可以提高教學水平，這個寶貴的經驗都值得我們借鑒。

BIM技術[6]的可視化程度高的特點是BIM在中國穩(wěn)固的根基，BIM技術傳達建筑信息能力的特點使BIM在中國將會穩(wěn)定快速的發(fā)展。將BIM技術這些特點應用在建筑制圖類課程中，得到了不同凡響效果，不僅改善陳舊的教學方式，也活躍了課堂氣氛，而且提高了教學效果，同時也為教育部提出將中國的部分高校轉型為應用技術型大學提供實踐組織形式。

2 建筑制圖類課程教學實踐

2.1 建筑制圖類課程簡介

針對土木類院校，建筑制圖類課程是工科大學生一年級必不可少的一門基礎課。建筑制圖類課程主要包括了畫法幾何與工程制圖、建筑識圖以及建筑識圖與構造等基礎課程。這些課程對于大學一年級學生來說從未接觸過，基本為零基礎，不像高等數(shù)學和大學物理等課程，在高中已經接觸過了，有一定的認識基礎。按照板書配合PPT模式的授課方式講解該課程，學生學起來比較吃力，很難讓學生扎實地掌握理論基礎為今后的專業(yè)課程學習做好鋪墊。

其次，建筑制圖類課程的繪圖方式主要采用的仍然是手工繪圖和計算機Auto CAD的兩種方式。繪圖由手工到AutoCAD 是第一次建筑業(yè)的變革，這次變革很大程度上提升了繪圖的速度。隨著“互聯(lián)網+”和大數(shù)據(jù)的到來和應用，建筑信息化是當代建筑業(yè)的發(fā)展目標，BIM技術的出現(xiàn)便是第二建筑業(yè)的變革，這個變革主要是建筑模型信息化，實現(xiàn)建筑模型信息的傳遞，促進建筑業(yè)的發(fā)展。

我校將轉型為應用技術型高校，其主要目的是培養(yǎng)應用技術型人才，即在講授理論知識的基礎上，還要培養(yǎng)學生掌握該專業(yè)的動手能力與技術，該技術應該與時俱進，讓學生走出校門就可以參與到實際的工作中去。在大學一年級引入BIM技術，利用BIM技術的可視化進行授課不僅符合建筑業(yè)發(fā)展要求，也促進了應用技術型高校的發(fā)展。

2.2 引入BIM技術的創(chuàng)新教學方式

建筑制圖類課程主要是讓學生熟悉建筑物組成和其作用以及看得懂建筑施工圖、結構施工圖以及設備施工圖等。傳統(tǒng)的教學方式采用的是二維形式，要靠學生自己空間思維能力構想建筑物的三維結構模型，其效率低，效果差，導致學生厭學的狀態(tài)。從學生角度出發(fā)，學生除了對建筑物外在看得見的裝飾裝修的構件所有了解外，對墻內管道，梁柱內部鋼筋、過梁以及地下基礎等其他的預埋構件就了解的很少。

針對上述問題，將BIM技術引入教學中，進行堂課教學、現(xiàn)場實踐和虛擬實踐三結合的方式進行教學活動，共設置56學時進行教學活動，其中包括12學時的實踐教學活動。

BIM技術可視化特點具有很好的視覺效果，很好地培養(yǎng)了學生的感性認識，容易引起學生的好學心理。同時BIM集成了大量的建筑工程信息，很容易理解建筑的構造形式。同時也結合BIM理念與教學內容的特殊性進行一些實踐課程，實踐課程與理論課程相輔相成，共同提升教學效果。在實踐課程中引入SU或Revit等BIM相關軟件，摒棄了傳統(tǒng)的教學方式，直接讓學生接受三維的建筑模型，這樣就會減少了二維到三維轉換過程中信息量的丟失。同時組織學生親自動手建立建筑的三維信息模型，增強學生對建筑認識和了解。

圖1 傳統(tǒng)教學模式和基于BIM的教學模式

3 三維構件的虛擬演示和實踐

大學一年的學生沒有施工現(xiàn)場的親身體會，所以對于建筑制圖類課程涉及到的建筑構件很難有感性的理解和認識。借助于BIM三維信息模型在課堂進行演示以及VR技術，讓學生有身臨其境的體會，看到建筑物的外在和埋設的構件，讓學生對建筑構件的記憶更加深刻，為后續(xù)課程的研究和學習做好基礎。

圖2 演示模型的分類

圖3 演示的建筑模型

圖4 演示的建筑模型

圖5 綜合管線模型演示

圖6 演示結構模型

4 實踐效果

4.1 教學效果

將BIM技術引入到教學中，根據(jù)建筑類制圖課程的特點，讓學生在不同視角下感知建筑的組成，提高學生的學習主動性。通過對同一個專業(yè)的橫向和縱向成績對比分析，讓學生首先對建筑有感性認識能夠提高教學效果。通過對比得到學生的學習興趣更加濃厚，及格率都得到了相應的提高。

選擇四個班，每班40人，即二個班接受該課題教育，二個班接受傳統(tǒng)教育。本學期共做十次隨堂作業(yè)，。接受課題的學生在十次作業(yè)中： 5次及格率在80%以上， 5次在70%以上。未接受課題的學生十次作業(yè)中： 1次及格率在80%以上， 4次70%以上， 5次60%以上。可知接受課題的學生隨堂作業(yè)及格人數(shù)一直多于未接受課題的學生，表明接受課題的學生課堂教學有效率高于未接受課題的學生。同時針對這些學生進行期末成績分析，接受課題的學生在60分以上的人數(shù)占總人數(shù)的55%多，其中90分以上為9%。

圖7 未接受BIM技術的學生成績分析

圖8 接受BIM技術的學生成績分析

4.2 競賽效果

在土木系4個新生班中進行了“全國大學生先進制圖技術與技能比賽”選拔考試。大賽組委會傳達比賽意見時強調2016年“全國大學生先進制圖技術與技能比賽”將會增加開放賽，主要方向為考查學生對專業(yè)課程的理解、應用以及利用BIM軟件繪制專業(yè)圖形的能力。在選拔競賽中接受該課題學生的通過率仍然高于未接受該課題的學生，并且工程設計能力與軟件操作能力均高于未接受該課題的學生。組織學生參加“高教杯”全國大學生先進成圖技術與產品信息建模創(chuàng)新大賽或工程BIM應用大賽等與BIM相關的競賽項目，檢驗學生的BIM相關軟件使用情況和動手能力。參加“高教杯”全國大學生先進成圖技術與產品信息建模創(chuàng)新大賽獲獎率為98%。

圖9 學生參加競賽獲獎情況

5 結論

本文將BIM技術引入到建筑類制圖課程中，是

教學中的一種新的嘗試，摒棄了三維到二維再到三維的傳統(tǒng)教學方法，直接由三維到三維，該方式不僅減少了建筑信息量的丟失，也使學生更加直觀地了解建筑的結構形體。也是適應建筑信息化時代發(fā)展趨勢，同時也為建筑業(yè)培養(yǎng)了新型人才，為我校轉型提供了符合應用型人才培養(yǎng)的教學方式。

[1]來源： 百度次數(shù).https：//www.baidu.com/s?wd=BIM.

[2]來源：http：//www.cnbim.com/2016/0503/4168.html.

[3]劉紅勇， 何維濤，黃秋爽.普通高等院校BIM實踐教學路徑探索[J].土木建筑工程信息技術， 2013, 5(5): 98-101.

[4]甘榮飛， 曹文龍，孫靖立.BIM在建筑類本科院校的實踐探索[J].土木建筑工程信息技術， 2014, 6(3): 100-102.

[5]Forest Peterson，Timo Hartmann，Renate Fruchter et al.Teachingconstrution project management with BIM support：Experience and lessons learned[J].Automation in Construction， 2011， 20： 115-125.

[6]李建成， 王廣斌.BIM應用·導論[M].同濟大學出版社， 2015,3(1).

Application of BIM Technology in the Course of Civil Engineering Drawing

Gan Rongfei， Huang Kun， Jin Wujisiguleng， Zhu Yidan， Cao Wenlong

(TheCityCollegeofJIlinJIANZHUUniversity，Changchun130114，China)

The object of Construction Drawing course is the freshman in the teaching process，who don’t understand the construction.The traditional teaching methods can’t not only cultivate students with sufficient spatial ability，but also adapt to the modern construction industry.BIM technology not only has a very high visual quality，but alsohas a strong information transfer function.The application of BIM is used to the practice of civil engineering drawing for building perfect information model.According to the professional requirements，through the three-dimensional translation，rotation，zoom，roaming and other functions，viewingdifferent viewpoint of the building is by switching models of buildingsto enhance the ability of space imagination of students and cultivate students’ perceptual knowledge of the building structure.Students understand components of buildings by building a building model on themselves.The development of teaching reform and construction are promoted by participating in BIM contests in information age.At the same time，it provides practical basis for our colleges becoming applied technical college.

BIM Technology； Civil Engineering Drawing； Teaching

吉林省教育科學“十二五”規(guī)劃課題(編號：GH150721)

甘榮飛(1987-)，男，碩士，工程師。主要從事工程力學、BIM在教學中的應用及工程圖學。

TU17

A

1674-7461(2016)05-0103-04