■凌茹

（安徽水利水電職業(yè)技術(shù)學(xué)院建筑工程學(xué)院，安徽 合肥 231603）

我國(guó)工程教育認(rèn)證的基本理念主要是以學(xué)生為主，圍繞培養(yǎng)全體學(xué)生達(dá)到畢業(yè)的要求進(jìn)行教學(xué)資源分配，將學(xué)生對(duì)工作的滿意度和用人企業(yè)對(duì)學(xué)生的專業(yè)能力的認(rèn)可度作為評(píng)價(jià)的重要參考依據(jù)。其次是專業(yè)課程設(shè)計(jì)與學(xué)生學(xué)完課程后的成效為導(dǎo)向，根據(jù)用人單位及老師對(duì)畢業(yè)生專業(yè)能力的評(píng)價(jià)，綜合整理后完成專業(yè)基礎(chǔ)課程教育成效的評(píng)估，并通過學(xué)生和企業(yè)的反饋持續(xù)改進(jìn)課程設(shè)計(jì)，使職業(yè)教育更有針對(duì)性，適用性，質(zhì)量更高，同時(shí)也使學(xué)生、學(xué)校以及用人企業(yè)三方均達(dá)到既定目標(biāo)。因此，如何改革和創(chuàng)新工程教育認(rèn)證理念下的傳統(tǒng)教學(xué)過程是當(dāng)前高等工程教育面臨的巨大挑戰(zhàn)[1]。因此，無論是專業(yè)課程的教學(xué)方法還是評(píng)價(jià)標(biāo)準(zhǔn)，都必須保持與課程相對(duì)應(yīng)的能力目標(biāo)，然而傳統(tǒng)的教學(xué)方法在某些方面無法支持新的教學(xué)目標(biāo)，本文以“工程制圖與CAD”課程為例，采用BIM技術(shù)與實(shí)踐案例相結(jié)合的創(chuàng)新方法進(jìn)行課程設(shè)計(jì)與教學(xué)。

一、“工程制圖與CAD”課程教學(xué)現(xiàn)狀

從學(xué)情角度分析，高職學(xué)生不同于本科學(xué)生，他們對(duì)理論知識(shí)的學(xué)習(xí)缺乏興趣，喜歡具有形象化、生動(dòng)、實(shí)用等特點(diǎn)的事物，愛動(dòng)手操作，尤其是利用電腦操作。山西職業(yè)技術(shù)學(xué)院樊旭宏老師對(duì)高職土建專業(yè)三個(gè)年級(jí)的642 名學(xué)生做過調(diào)查，其中63.4%的學(xué)生認(rèn)為“建筑工程制圖”課程設(shè)計(jì)單調(diào)、枯燥，不易懂，無法寓教于樂和激發(fā)學(xué)生無限興趣，感興趣的學(xué)生不超過15.3%，教材選用和實(shí)訓(xùn)教學(xué)未能有效融合是造成這種情況的主要原因[2]。

基于企業(yè)對(duì)土建類專業(yè)人才的需求制定專業(yè)人才培養(yǎng)方案，學(xué)院在大一第一學(xué)期開設(shè)此課程，雖然已開設(shè)多年，教學(xué)效果總體表現(xiàn)良好，但在教學(xué)過程中仍存在一些問題，主要表現(xiàn)為學(xué)生讀不懂圖紙、操作時(shí)眼高手低、團(tuán)隊(duì)意識(shí)不強(qiáng)、空間想象能力困難等。學(xué)生自學(xué)技能不高，多數(shù)為被動(dòng)式聽課，學(xué)習(xí)積極性良莠不齊，造成學(xué)生學(xué)習(xí)效果不盡如人意。

根據(jù)“工程制圖與CAD”課程的主要任務(wù)是培養(yǎng)閱讀和繪制專業(yè)圖，其中核心技能之一是準(zhǔn)確讀懂施工圖紙，并把對(duì)客觀事物的認(rèn)知和自身的想象力轉(zhuǎn)化為實(shí)物。運(yùn)用任務(wù)驅(qū)動(dòng)和混合式教學(xué)方法，借助信息化手段，融入BIM 模型、結(jié)合實(shí)戰(zhàn)演練等環(huán)節(jié)，使課程理論與實(shí)踐更好結(jié)合，課程通俗易懂，寓教于樂，激發(fā)學(xué)生無限興趣，使學(xué)生從被動(dòng)式的學(xué)習(xí)變?yōu)橹鲃?dòng)式的學(xué)習(xí)，使學(xué)生很好地吸收課堂所學(xué)內(nèi)容，并能夠逐步解決在實(shí)際項(xiàng)目中遇到的難題。

二、BIM技術(shù)與“工程制圖與CAD”課程結(jié)合特點(diǎn)

建筑信息模型(BuildingInformationModeling，簡(jiǎn)稱BIM)技術(shù)，是一種基于計(jì)算機(jī)數(shù)據(jù)化技術(shù)構(gòu)建虛擬的建筑工程信息模型，BIM技術(shù)不僅可以創(chuàng)建3D 模型，還可以提供全面動(dòng)態(tài)的信息庫(kù)，此外，BIM軟件建立的模型將建筑的整體和局部形狀以三維立體的形式展現(xiàn)出來，可以對(duì)模型進(jìn)行優(yōu)化處理，同時(shí)可以出局部的構(gòu)件二維平面圖[3]。BIM創(chuàng)建的3D 模型在課堂教學(xué)中展示，可以讓學(xué)生看到建筑的空間組合方式，幫助學(xué)生直觀地理解和掌握學(xué)習(xí)內(nèi)容，特別是學(xué)生在學(xué)習(xí)相貫體的內(nèi)容時(shí)，很多形體的相貫使學(xué)生很難想象具體的形狀，從而使學(xué)生產(chǎn)生畏難情緒，失去學(xué)習(xí)的動(dòng)力，如果直觀地展示模型，會(huì)使學(xué)生學(xué)習(xí)難度大大降低，教學(xué)效率提高，同時(shí)也會(huì)調(diào)動(dòng)學(xué)生的學(xué)習(xí)熱情，激發(fā)學(xué)生的主動(dòng)性。

將建筑施工平面圖通過BIM軟件生成三維模型，可以直觀清晰地反映出建筑施工平面圖的空間布局，傳統(tǒng)的“工程制圖與CAD”課程在教學(xué)過程中，通常是用PPT或者是模型來展示立體圖，使用傳統(tǒng)方式展示空間立體圖雖然可以達(dá)到授課效果，但是此方法有一定局限性，比如，面對(duì)不同的建筑圖紙，我們并沒有那么多的實(shí)體模型，只能通過有限的模型來學(xué)習(xí)，并不能達(dá)到舉一反三的效果，為此通過BIM 技術(shù)輔助相關(guān)專業(yè)課程的教學(xué)，可以達(dá)到事半功倍的效果，靜態(tài)的平面圖與動(dòng)態(tài)的三維模型相結(jié)合，能在充分發(fā)揮學(xué)生主觀能動(dòng)性和潛能的同時(shí)，創(chuàng)造新穎愉悅的學(xué)習(xí)氛圍，激發(fā)學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣，空間思維能力得以培養(yǎng)，比如，建筑工程施工技術(shù)課程，各工序在施工過程中的緊前和緊后時(shí)間上的邏輯關(guān)系排列是否合理，直接關(guān)系到整個(gè)施工工期，施工過程很難用實(shí)體模型來展示，因此，傳統(tǒng)授課方式會(huì)遇到瓶頸，通過三維模型可以充分反映設(shè)計(jì)對(duì)象的優(yōu)化工作過程，大大提高建筑設(shè)計(jì)的成功率，建筑結(jié)構(gòu)配件之間的位置關(guān)系是否合理可以通過旋轉(zhuǎn)模型或者任意位置剖切來觀察，有效提高復(fù)雜建筑產(chǎn)品的設(shè)計(jì)成功率。BIM技術(shù)可以解決復(fù)雜的繪圖和空間想象問題，實(shí)現(xiàn)建筑物的虛擬設(shè)計(jì)、動(dòng)態(tài)設(shè)計(jì)和優(yōu)化設(shè)計(jì)，因此，BIM技術(shù)在培養(yǎng)學(xué)生運(yùn)用三維建模技術(shù)進(jìn)行創(chuàng)意設(shè)計(jì)和表達(dá)能力的同時(shí)，可以解決“工程制圖與CAD”課程中復(fù)雜的空間思維和幾何抽象問題,為高職院?！肮こ讨茍D與CAD”課程教學(xué)改革提供了新的方法和途徑。

三、基于BIM技術(shù)的“工程制圖與CAD”教學(xué)設(shè)計(jì)

2019 年大連大學(xué)建筑工程學(xué)院的楊永偉、周家康等人在對(duì)土木工程及相關(guān)專業(yè)的學(xué)生進(jìn)行調(diào)研，其中學(xué)生主要是近兩年學(xué)過“工程制圖與CAD”和“房屋建筑學(xué)”課程，在受訪的531 人中對(duì)三維空間的認(rèn)知維度，建筑環(huán)境與能源應(yīng)用專業(yè)占56.41%，土木工程專業(yè)占68.75%，建筑管理專業(yè)占67.16%的學(xué)生希望通過BIM模型直觀感受建筑三維空間，彌補(bǔ)空間的不足[4]，“工程制圖與CAD”課程作為土木工程相關(guān)專業(yè)的基礎(chǔ)課，起著承上啟下的作用，如果學(xué)生空間想象力不足，就不能準(zhǔn)確讀懂建筑施工圖，會(huì)導(dǎo)致很多理論知識(shí)處于模棱兩可狀態(tài)，只能知其然不能知其所以然?？梢?，將BIM技術(shù)應(yīng)用在“工程制圖與CAD”教學(xué)設(shè)計(jì)中是迫切需要的。

結(jié)合土建類專業(yè)的教學(xué)特點(diǎn)和多年的教學(xué)經(jīng)驗(yàn)，設(shè)計(jì)了基于BIM技術(shù)與實(shí)踐相結(jié)合的“工程制圖與CAD”課程教學(xué)設(shè)計(jì)方案，如圖1 所示。

圖1 基于BIM技術(shù)與實(shí)踐相結(jié)合的“工程制圖與CAD”課程教學(xué)設(shè)計(jì)

（一）整合知識(shí)點(diǎn)，優(yōu)化授課內(nèi)容

“工程制圖與CAD”課程根據(jù)人們的認(rèn)知規(guī)律，按照由淺入深循序漸進(jìn)的教學(xué)內(nèi)容可以分為工程制圖和CAD 兩部分，其中工程制圖部分是由手工繪圖為主，CAD 為計(jì)算機(jī)繪圖；而工程制圖部分又可以分為畫法幾何和制圖識(shí)圖，在這里可以將畫法幾何部分的內(nèi)容結(jié)合后續(xù)課程和人才培養(yǎng)方案來進(jìn)行整合，比如，告訴學(xué)繪圖工具的使用及簡(jiǎn)單幾何的畫圖步驟即可；制圖識(shí)圖部分的內(nèi)容主要讓學(xué)生掌握制圖中的標(biāo)準(zhǔn)和規(guī)范以及基本體的正投影基礎(chǔ)和投影特性；CAD 軟件繪圖部分主要要求學(xué)生繪制專業(yè)施工圖；教師需要根據(jù)教學(xué)計(jì)劃提前安排教學(xué)內(nèi)容，合理安排教學(xué)時(shí)間，以“工程制圖與CAD”這門課為例，將教學(xué)內(nèi)容以任務(wù)驅(qū)動(dòng)的方式分成5 個(gè)知識(shí)單元和1 個(gè)練習(xí)單元，具體內(nèi)容及對(duì)應(yīng)要求指標(biāo)見附表1。

附表1 課程教學(xué)內(nèi)容與學(xué)時(shí)分配

相貫線和組合體內(nèi)容需要學(xué)生根據(jù)已有的知識(shí)想象出空間圖形，再通過投影規(guī)律畫出其三視圖，其中難點(diǎn)是需要準(zhǔn)確想象出其空間組合位置，并通過位置關(guān)系判斷可見性，借助BIM建模軟件建立教學(xué)模型圖可以提高讀圖和繪圖效率。

對(duì)于建筑施工圖內(nèi)容則是通過Revit 軟件建立三維模型，Revit 建立的模型不僅可以對(duì)建筑圖形進(jìn)行放大、切割、旋轉(zhuǎn)等處理，還可以創(chuàng)建動(dòng)畫效果，其中，建筑剖面圖對(duì)于初學(xué)者來說比較難理解，因?yàn)?，建筑剖面圖是利用假象的剖切平面或者曲面去切建筑物，切的過程中會(huì)切到一些構(gòu)件，而在投影的時(shí)候不僅要畫出剖切到的構(gòu)件還要畫出看見的部分，此時(shí)的Revit 軟件正好可以彌補(bǔ)學(xué)生在這方面的空白，同時(shí)軟件自帶多窗口顯示，圖紙之間保持著智能的關(guān)聯(lián)性。

（二）引入案例，進(jìn)行分組教學(xué)

作為專業(yè)基礎(chǔ)課的“工程制圖與CAD”課程，考慮到后續(xù)課程的教學(xué)，在完成工程制圖模塊的內(nèi)容后，即進(jìn)入CAD繪圖，工程制圖主要是介紹單個(gè)幾何體，CAD繪圖則是介紹建筑施工圖，由于整個(gè)課程體系是為本專業(yè)服務(wù)的，所以在本課程中必須引入專業(yè)圖紙，而識(shí)讀和繪制專業(yè)圖紙才是學(xué)習(xí)“工程制圖與CAD”課程的最終目的。

從簡(jiǎn)單幾何體到復(fù)雜多變的建筑施工圖，是質(zhì)的飛越，也是考察學(xué)生綜合素質(zhì)的體現(xiàn)[5]。為了幫助學(xué)生能夠更好理解，結(jié)合BIM 技術(shù)引入實(shí)際案例工程，從學(xué)生日常生活中經(jīng)?？梢姷慕ㄖ锶胧?，教學(xué)案例選擇宿舍樓、教學(xué)樓或者圖書館等，學(xué)生對(duì)于身邊的建筑物比較熟悉，其建筑平面圖容易在腦海中形成三維立體圖，再以BIM技術(shù)作為輔助，通過Revit 軟件建立模型展示給學(xué)生，通過對(duì)比腦海中的三維圖與模型圖，可以找到其中的差距，便于后面的圖紙?jiān)谧x的過程中防止發(fā)生同樣的錯(cuò)誤，反復(fù)練習(xí)可以提高學(xué)生讀圖的準(zhǔn)確性及速度。

采用常見的建筑類型教學(xué)樓案例項(xiàng)目與學(xué)生日常生活、學(xué)習(xí)環(huán)境密切相關(guān)，方便學(xué)生觀察、知悉其現(xiàn)實(shí)中的空間位置關(guān)系，通過結(jié)合BIM 技術(shù)，可以幫助我們?cè)诮ㄖ€沒有實(shí)施之前就可以建好模型，達(dá)到事前預(yù)控制，也能幫助學(xué)生掌握如何將平面圖形成三維立體圖。

四、基于BIM 技術(shù)與實(shí)踐相結(jié)合的“工程制圖與CAD”課程的教學(xué)評(píng)價(jià)

針對(duì)21 年級(jí)和22 年級(jí)建筑工程專業(yè)四個(gè)班學(xué)生總共200 人進(jìn)行一次問卷調(diào)查，結(jié)果如圖2、圖3 所示，受訪學(xué)生中85.6%的受訪者認(rèn)為BIM技術(shù)在“工程制圖與CAD”課程教學(xué)中的應(yīng)用對(duì)于學(xué)習(xí)有幫助，10%的受訪者表示都可以，還有4.4%表示放棄。其中，42%的學(xué)生認(rèn)為BIM技術(shù)對(duì)學(xué)習(xí)工程制圖最大的幫助是能直接生成三維模型，并且可以任意旋轉(zhuǎn)和剖切，降低讀圖難度；有45%的學(xué)生認(rèn)為將BIM技術(shù)融入專業(yè)課，有助于今后就業(yè)，其他學(xué)生認(rèn)為結(jié)合了BIM的教學(xué)過程更能激發(fā)學(xué)習(xí)興趣。

圖2 BIM技術(shù)對(duì)課程學(xué)習(xí)的幫助調(diào)查

圖3 學(xué)生對(duì)BIM關(guān)注度調(diào)查

通過兩個(gè)年級(jí)的調(diào)查結(jié)果顯示，學(xué)生對(duì)BIM技術(shù)的應(yīng)用具有較高的認(rèn)可度，也能反映出學(xué)生在課程教學(xué)中的興趣，學(xué)生普遍反映通過二維平面圖與三維立體模型對(duì)照講解使空間想象變成有趣的體驗(yàn)，從而將學(xué)生的被動(dòng)式接受知識(shí)轉(zhuǎn)化為主動(dòng)學(xué)習(xí)。

五、結(jié)語

信息化教學(xué)方式已經(jīng)普遍應(yīng)用于當(dāng)前課程教學(xué)中，在傳統(tǒng)教學(xué)中多數(shù)以PPT、實(shí)體模型或者掛圖等方式展示，但是得到的教學(xué)效果卻不盡人意，為此通過結(jié)合BIM技術(shù)，將靜態(tài)的學(xué)習(xí)方式轉(zhuǎn)變成動(dòng)態(tài)直觀的學(xué)習(xí)，可以獲得學(xué)生的青睞。