基于BIM建模的《道路工程识图与绘图》课程改革初探

沈 磊

（山东交通职业学院公路与建筑系 潍坊 261206）

1 改革的必要性

BIM（Building Information Modeling：建筑信息模型），是指通过数字信息仿真模拟建筑物所具有的真实信息。更直观的说，BIM就是通过数字化技术在计算机中建立一座虚拟建筑物，该虚拟建筑物不仅包含能描述工程对象的3D几何信息和拓扑关系，还包含能描述完整的工程信息。其价值贯穿整个建筑工程全寿命周期的各个环节当中。

BIM技术的应用，可以提高整个交通工程行业的生产力，它将是整个行业的第二场革命。在过去的20年中，CAD技术的普及，使工程师从手工绘图转向计算机绘图，甩掉了图板，减少了大量的重复性的工作，提高了绘图效率，将物理图纸转变成计算机中的二维数据，是工程设计领域的第一次革命。然而，二维平面图纸中由于其各专业类图纸是自成体系，其表现不够直观，不能表达出建筑物的综合信息，在识图过程中，还需要专业人员来识图，存在一定的局限性。而BIM建模是基于三维设计，可以让所有工程参与者提高决策效率和正确性，因此，BIM技术是交通工程领域的第二次革命。

2014年，“山东省人民政府办公厅关于进一步提升建筑质量的意见（鲁政办发〔2014〕26号）”中，明确提出要推广建筑信息模型（BIM）技术。2015年，“交通运输部关于印发《交通运输重大技术方向和技术政策》的通知（交科技发[2015]163号）”中，将BIM技术列为首位；2017年，“交通运输部办公厅关于开展公路BIM技术应用示范工程建设的通知（交办公路函[2017]1283号）”列出了第一批公路BIM技术应用示范项目名单。

目前，各大中型企业已尝试在交通工程中应用BIM技术，而原本应走在前面的高校，无论科研还是教学已经相对落后。作为与BIM技术紧密相关的制图课程，其传统的教学理念、教学内容、教学方式已不适应新技术的发展，课程改革势在必行。

2 课程现状及存在的问题

2.1 教学内容设置过于陈旧，学习效率太低

现行制图教学中，从点、线、面、基本体、组合体等循序渐进的增加学习难度，符合学生的学习规律，但学习的目的仅是提高学生空间思维能力，为后续的专业工程图的识读打好基础，学习效率过于低下，浪费了大量的课时。

2.2 没有完全实现理论与实践一体化教学

道路工程制图课程可分为两大模块：读图与绘图；而现行教学中，道路工程制图课程安排在第一学期，包含的内容是读图和手工作图；为加强学生使用计算机绘图的能力，在第三学期增加《公路CAD》课程，实际教学中，这成了两门毫无关联的课程。

2.3 学时不断减少，对学生的要求不断提高

道路工程制图课程的课时由原来的每学期128学时，逐渐减少到64学时，实际上课可能仅为56学时，甚至更少。在教学方法和手段没有得到较大提高的情况下，教师们往往大量删减自认为不重要的章节，以完成教学任务，但结果造成知识学习的不连贯，学生学习难度加大。道路工程制图课程改革的趋势揭示了：理论课时大幅减少的背景下与应用能力提高的矛盾间的现实。

3 改革方法与举措

3.1 教学理念的改变

首先，本课程的教学内容首先应依据基本理论知识“必需、够用、实用”的原则进行组织。尤其是本课程在完成3D模型资源库建设后，学生可以将立体模型与平面图互相对照，学习兴趣和效果有了大幅提升，传统的画法几何部分的内容完全可以删减。

更进一步，随着BIM技术在交通工程领域的深入发展，制图课程的核心已不再是基于“投影法”的二维图形的绘制与阅读，而是“以形体和产品的三维表达方式为主”的核心理念。

3.2 教学体系的改革

传统的制图课程教学体系是以制图理论教学为主，计算机绘图为辅，即重点讲解画法几何理论原理，点、线、面等几何元素的投影表达，计算机绘图软件作为一门补充课程与制图课程的讲授错开，学生学习的难点在于很难在脑海中形成正确的三维立体概念。而基于BIM技术的计算机三维绘图，以计算机三维建模为主线，专业术语的解释要与计算机绘图软件的讲授合拍，将理论教学融入到计算机绘图软件的教学中，形成一套完整的以三维建模为重点，计算机三维绘图为主线，BIM思维为核心的教学体系。

3.3 教学内容的改革

教学内容的选取上，淡化“点线面”等画法几何部分的内容，在继续完善3D模型资源库的基础上，形成以“体”为主的教学内容模式，应用计算机技术讲解立体的形成、立体的三视图及三维立体图的表达；在专业工程图的教学中，教师应用BIM软件授课，讲解工程构筑物的组成，介绍它们的几何属性及材料属性，使学生在熟悉工程构筑物的同时掌握工程图的绘制与阅读。

3.4 教学手段的改革

将传统授课中，“以课件为主，挂图为辅”的教学手段转变为“以三维计算机绘图软件讲授为主，以专业术语解释为辅”的教学方法，以实际工程案例为载体，让学生理解基于BIM技术的三维设计理念，学会三维工程模型的创建过程，提高学生学习兴趣和学习效率。

3.5 考核方式的改革

改革传统的以“期末笔试+平时成绩”为主的考核方式，建立“模块化测试+以项目为载体的BIM建模”为主的考核体系。

4 目前课程改革的制约因素

4.1 计算机软硬件有待提高

传统授课是在普通多媒体教室进行教学，对计算机的要求不高。但BIM相关的软件，要求计算机具有性能优良的CPU、高配置的内存和显卡，完成建模、动画及渲染。在线上及线下，学生也需要使用BIM软件进行三维立体与二维图形的对照识图与绘图。因此，需要配置较高的服务器及BIM云平台，或者专门的教学机房及配套的计算机软硬件环境来满足基于BIM的课程教学要求。

4.2 本课程的改革需要顶层设计的支撑

根据国外高校BIM课程设置的经验来看，如奥本大学，若仅仅将BIM融入到本课程中，而不是整个课程体系，不能与其他课程形成紧密的联系，那BIM只是让学生学到了几个提高制图效率的软件而已。

4.3 BIM相关软件的制约

目前国际上主流的BIM软件厂家主要有三家：Autodesk、Bentley和Dassault。其中Autodesk的主要建模软件revit主要面向建筑、结构和机电系列。由于Autodesk公司借助AutoCAD的天然优势，国内部分单位也利用revit和Civil 3D完成路桥建模，但这超出了该软件开发的初衷，发展潜力受限；Bentley的路桥方向建模软件为PowerCivil，由于Bentley推广较差，目前在国内应用较少；Dassault的软件主要面向机械设计制造业，在路桥方面，目前应用较少。

5 总结

BIM技术在交通土建行业的发展必将势不可挡，BIM技术必将成为未来交通土建行业的主流应用技术。新技术的诞生，教育者要率先掌握。传统的知识继承已不适应当代制图课程的教学。实用型人才和创新型人才的培养都迫切需要我们进行教学改革，目前制约本课程改革的因素，在未来将很快得到解决，因此，预先对基于BIM技术的制图课程改革进行研究具有重要意义，其课程改革的经验对于整个课程体系的教学改革具有借鉴作用。