BIM技术在建筑制图类课程中的应用研究

甘荣飞 黄坤 金乌吉斯古楞 祝艺丹 曹文龙

(吉林建筑大学城建学院，长春 130114)

BIM技术在建筑制图类课程中的应用研究

甘荣飞 黄坤 金乌吉斯古楞 祝艺丹 曹文龙

(吉林建筑大学城建学院，长春 130114)

建筑制图类课程的授课对象是大学一年的新生，他们对建筑结构不了解，传统的教学手段培养学生的是二维和三维之间转换的空间思维能力，但不适应现代建筑业的发展要求。BIM技术不仅具有很高的可视化性质，还具有很强信息传递功能。将BIM应用到建筑制图类课程实践中，建立完善的建筑信息模型，根据专业需求通过三维的平移、旋转和缩放以及漫游等功能以不同的视点切换查看建筑的模型，增强学生的空间思维能力和培养学生对建筑结构的感性认识。通过学生动手实践建立建筑模型，培养学生对建筑结构的理解。参加BIM类竞赛促进教学改革，推动建筑业教学事业的发展，培养建筑信息时代的人才。同时为我校转为应用技术型高校提供理论实践基础。

BIM技术； 建筑制图； 教学

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

1 引言

根据百度大数据可知， 2008年BIM技术是在中国的萌芽时期，在2011年BIM 技术就引起中国的相关行业人士的广泛的关注， 2016年6月，“BIM”关键词在百度上的搜索6到相关结果约33 900 000个[1]。BIM技术广泛应用于全国各大城市，在BIM的萌芽时期，BIM的优点就在于可视化性质，该性质使建筑模型更加立体化和视觉化，得到了广大业主的亲来。同时BIM的真正意义是给项目工程的各个参与方带来了利益。BIM 技术在管线综合碰撞分析、施工进度模拟、工程材料统计和工程概算、复杂结构的节点分析等方面有突出的优点。现在为实现智能化城市，BIM技术结合点云技术实现了工程逆向建模，以及结合3D打印机技术的出现，使BIM技术更加多元的完善化。吉林省作为城市地下综合管廊建设试点地区，今年将采用BIM技术拟新建地下管廊160km[2]，而且施工中除了使用了BIM技术外，还有无人机、三维激光扫描仪等先进技术和设备，提高规划设计的精准性、降低人力物力成本。BIM技术的发展推动时代的进步，同时也促进教育教学的改革。目前在各大院校本科专业设置BIM专业课程的基本微乎其微，主要是集中在毕业设计采用BIM技术，刘红勇等[2]根据土木类专业的教学方案和人才培养方案论证BIM课程在高校开设的可行性。甘荣飞等[4]提出了BIM技术在高校具体实施的模式。但国外早已经将BIM技术引入教学之中，具有丰富的教学改革经验和详细的BIM技术教学内容，课堂组织形式等都值得我们借鉴。Forest P等[5]将BIM技术应用在工程管理课堂上教学，根据学生四年学习成绩对比证实了BIM提高了知识水平，通过斯坦福大学和温特大学课程的对比也证实了BIM技术可以提高教学水平，这个宝贵的经验都值得我们借鉴。

BIM技术[6]的可视化程度高的特点是BIM在中国稳固的根基，BIM技术传达建筑信息能力的特点使BIM在中国将会稳定快速的发展。将BIM技术这些特点应用在建筑制图类课程中，得到了不同凡响效果，不仅改善陈旧的教学方式，也活跃了课堂气氛，而且提高了教学效果，同时也为教育部提出将中国的部分高校转型为应用技术型大学提供实践组织形式。

2 建筑制图类课程教学实践

2.1 建筑制图类课程简介

针对土木类院校，建筑制图类课程是工科大学生一年级必不可少的一门基础课。建筑制图类课程主要包括了画法几何与工程制图、建筑识图以及建筑识图与构造等基础课程。这些课程对于大学一年级学生来说从未接触过，基本为零基础，不像高等数学和大学物理等课程，在高中已经接触过了，有一定的认识基础。按照板书配合PPT模式的授课方式讲解该课程，学生学起来比较吃力，很难让学生扎实地掌握理论基础为今后的专业课程学习做好铺垫。

其次，建筑制图类课程的绘图方式主要采用的仍然是手工绘图和计算机Auto CAD的两种方式。绘图由手工到AutoCAD 是第一次建筑业的变革，这次变革很大程度上提升了绘图的速度。随着“互联网+”和大数据的到来和应用，建筑信息化是当代建筑业的发展目标，BIM技术的出现便是第二建筑业的变革，这个变革主要是建筑模型信息化，实现建筑模型信息的传递，促进建筑业的发展。

我校将转型为应用技术型高校，其主要目的是培养应用技术型人才，即在讲授理论知识的基础上，还要培养学生掌握该专业的动手能力与技术，该技术应该与时俱进，让学生走出校门就可以参与到实际的工作中去。在大学一年级引入BIM技术，利用BIM技术的可视化进行授课不仅符合建筑业发展要求，也促进了应用技术型高校的发展。

2.2 引入BIM技术的创新教学方式

建筑制图类课程主要是让学生熟悉建筑物组成和其作用以及看得懂建筑施工图、结构施工图以及设备施工图等。传统的教学方式采用的是二维形式，要靠学生自己空间思维能力构想建筑物的三维结构模型，其效率低，效果差，导致学生厌学的状态。从学生角度出发，学生除了对建筑物外在看得见的装饰装修的构件所有了解外，对墙内管道，梁柱内部钢筋、过梁以及地下基础等其他的预埋构件就了解的很少。

针对上述问题，将BIM技术引入教学中，进行堂课教学、现场实践和虚拟实践三结合的方式进行教学活动，共设置56学时进行教学活动，其中包括12学时的实践教学活动。

BIM技术可视化特点具有很好的视觉效果，很好地培养了学生的感性认识，容易引起学生的好学心理。同时BIM集成了大量的建筑工程信息，很容易理解建筑的构造形式。同时也结合BIM理念与教学内容的特殊性进行一些实践课程，实践课程与理论课程相辅相成，共同提升教学效果。在实践课程中引入SU或Revit等BIM相关软件，摒弃了传统的教学方式，直接让学生接受三维的建筑模型，这样就会减少了二维到三维转换过程中信息量的丢失。同时组织学生亲自动手建立建筑的三维信息模型，增强学生对建筑认识和了解。

图1 传统教学模式和基于BIM的教学模式

3 三维构件的虚拟演示和实践

大学一年的学生没有施工现场的亲身体会，所以对于建筑制图类课程涉及到的建筑构件很难有感性的理解和认识。借助于BIM三维信息模型在课堂进行演示以及VR技术，让学生有身临其境的体会，看到建筑物的外在和埋设的构件，让学生对建筑构件的记忆更加深刻，为后续课程的研究和学习做好基础。

图2 演示模型的分类

图3 演示的建筑模型

图4 演示的建筑模型

图5 综合管线模型演示

图6 演示结构模型

4 实践效果

4.1 教学效果

将BIM技术引入到教学中，根据建筑类制图课程的特点，让学生在不同视角下感知建筑的组成，提高学生的学习主动性。通过对同一个专业的横向和纵向成绩对比分析，让学生首先对建筑有感性认识能够提高教学效果。通过对比得到学生的学习兴趣更加浓厚，及格率都得到了相应的提高。

选择四个班，每班40人，即二个班接受该课题教育，二个班接受传统教育。本学期共做十次随堂作业，。接受课题的学生在十次作业中： 5次及格率在80%以上， 5次在70%以上。未接受课题的学生十次作业中： 1次及格率在80%以上， 4次70%以上， 5次60%以上。可知接受课题的学生随堂作业及格人数一直多于未接受课题的学生，表明接受课题的学生课堂教学有效率高于未接受课题的学生。同时针对这些学生进行期末成绩分析，接受课题的学生在60分以上的人数占总人数的55%多，其中90分以上为9%。

图7 未接受BIM技术的学生成绩分析

图8 接受BIM技术的学生成绩分析

4.2 竞赛效果

在土木系4个新生班中进行了“全国大学生先进制图技术与技能比赛”选拔考试。大赛组委会传达比赛意见时强调2016年“全国大学生先进制图技术与技能比赛”将会增加开放赛，主要方向为考查学生对专业课程的理解、应用以及利用BIM软件绘制专业图形的能力。在选拔竞赛中接受该课题学生的通过率仍然高于未接受该课题的学生，并且工程设计能力与软件操作能力均高于未接受该课题的学生。组织学生参加“高教杯”全国大学生先进成图技术与产品信息建模创新大赛或工程BIM应用大赛等与BIM相关的竞赛项目，检验学生的BIM相关软件使用情况和动手能力。参加“高教杯”全国大学生先进成图技术与产品信息建模创新大赛获奖率为98%。

图9 学生参加竞赛获奖情况

5 结论

本文将BIM技术引入到建筑类制图课程中，是

教学中的一种新的尝试，摒弃了三维到二维再到三维的传统教学方法，直接由三维到三维，该方式不仅减少了建筑信息量的丢失，也使学生更加直观地了解建筑的结构形体。也是适应建筑信息化时代发展趋势，同时也为建筑业培养了新型人才，为我校转型提供了符合应用型人才培养的教学方式。

[1]来源： 百度次数.https：//www.baidu.com/s?wd=BIM.

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

[3]刘红勇， 何维涛，黄秋爽.普通高等院校BIM实践教学路径探索[J].土木建筑工程信息技术， 2013, 5(5): 98-101.

[4]甘荣飞， 曹文龙，孙靖立.BIM在建筑类本科院校的实践探索[J].土木建筑工程信息技术， 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， 王广斌.BIM应用·导论[M].同济大学出版社， 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

吉林省教育科学“十二五”规划课题(编号：GH150721)

甘荣飞(1987-)，男，硕士，工程师。主要从事工程力学、BIM在教学中的应用及工程图学。

TU17

A

1674-7461(2016)05-0103-04