BIM技术在《建筑构造与识图》课程教学中的应用研究*

王颖辉 侯平兰 王亚平 高 凤 马小玲

（陕西省建筑职工大学，陕西 西安710068）

BIM（Building Information Modeling）是建筑信息化时代先进生产力的代表技术，在当前建筑工程行业得到越来越广泛的应用。《建筑构造与识图》课程是土木建筑类专业一门重要的专业基础课，覆盖建筑工程技术、工程造价、建筑工程监理、安全技术与管理等多个专业。传统的《建筑构造与识图》课程讲授，将复杂的三维构造节点以抽象的二维平、立、剖面的形式灌输给学生，学生在学习的过程中，存在较大的困难。BIM具有可视化性、模拟性、参数化性等优势特性，将BIM技术恰当地运用到《建筑构造与识图》课程的教学中，必然会提高课程的授课效率和学生的学习成效。

1 《建筑构造与识图》课程教学难点分析

1.1 教——二维静态平面教学，知识展示不充分

《建筑构造与识图》课程授课教师在教学中往往受限于现有教学方式，虽然成图于心，却没有更好的途径全面准确地教授给学生，这是课程教学普遍存在的问题和难点。目前，《建筑构造与识图》课程主要采用板书结合PPT多媒体教学、CAD图纸抄绘等教学方式方法。PPT多媒体教学是在传统的文字教学的基础上增添图片，扩展和丰富知识内容，在一定程度上提高了教学效率，但复杂的构造节点通过PPT以二维形式、静态展示，并不充分。CAD图纸抄绘是教师提供工程项目的CAD图纸，学生在读图识图的基础上，进行抄摹绘制。CAD图纸抄绘以实际工程项目为教学案例，能有效调动学生的积极性，但CAD图纸仍为二维图，学生仍然需要将二维的平、立、剖面图在头脑中关联转换成三维去理解，难点依然存在[1]。

1.2 学——二维转化成三维难度大，学习积极性不高

1.2.1 空间想象力不足，学习难度大

读图识图是学生学习《建筑构造与识图》课程必须掌握的基本技能。目前，工程施工图纸均采用平面形式的平法标注来表达三维的基本构件，读图时需要首先能够构思出三维建筑，然后将平面信息转化为三维构件图。对于刚刚接触建筑行业的学生来说，由于空间想象能力有限，读懂图纸的难度非常大。

1.2.2 学习过程枯燥，积极性不高

在专业术语方面，由于抽象、理论性强，又缺乏直观的演示，学生只能凭空想象或死记硬背，学习过程晦涩枯燥，概念难以被理解消化，这样容易给学生带来挫败感，致使学生学习积极性下降，学习兴趣和信心丧失。

2 BIM技术应用于《建筑构造与识图》课程教学中的优势

2.1 三维直观展示，改善教学方式方法，提高教师授课效率

BIM技术基于三维设计思维，提供更加直观、逼真的建筑构件三维信息模型，实现模型与现实的高度统一。借助BIM技术，可以让《建筑构造与识图》教学变得轻松起来。采用BIM建模软件，教师可以快速创建构件信息模型，将抽象难懂的二维图形转化为三维实体图形，直观明了地展现构造节点，方便教师全面、深入地阐述建筑构件的结构特征；利用视图查看功能，可随时对构件放大、剖切，进行平面图、立面图、剖视图切换，使学生对建筑构件进行详细观察，对建筑进行深入理解，有利于拓展学生的空间想象能力和提高工程意识，快速读图识图，从而获得较高的授课效率。

2.2 突破学习难点，体验式学习过程，激发学生学习兴趣

BIM技术采用三维立体实物图形展示建筑物及其构配件，而且能够进行任意角度旋转和不同方位的展示，让学生直观了解各种构件在建筑中存在的形态、相互关系以及不同视角的状态，帮助学生理解和掌握建筑物的形体、构配件组成、连接做法等内容[2]；通过虚拟漫游，让学生体验到深入工地现场身临其境的感觉，使原本抽象、单调的二维图纸变得具体、生动起来。突破了因学生空间想象力不足带来的学习难点，而且使读图过程由艰难枯燥的想象变成富有乐趣的体验，极大提升了学生识图读图的能力，从而激发学生的学习兴趣。

3 应用途径

3.1 嵌入式教学法

嵌入式教学法是在《建筑构造与识图》课程的教学过程中，将BIM技术作为辅助教学手段，引入和渗透到教学中。授课教师借助BIM建筑建模软件，制作建筑及其构件的三维模型，向学生全方位地展示，帮助学生完整而清晰地认识建筑及其组成构件。应用BIM技术，采用嵌入式教学法，可以贯穿于《建筑构造与识图》课程教学的前、中、后全过程。

3.1.1课前准备、预习

教师课前需要做好教学资料的收集准备，因为BIM技术呈现出的建筑模型需要信息数据支撑，所以教师在备课时需要围绕教学内容选定项目模型以及与之相关的建筑模型信息数据资料，如CAD施工图、模型构造信息等。然后，根据收集到的教学资料，在REVIT建模软件中搭建模型[3]。最后，将教学任务以微课、慕课、视频、网络课程等形式推送至移动平台或电脑端，供学生课前预习。学生利用碎片化时间学习，提出问题，完成预习内容。

3.1.2 课中展示、学习

学生在课堂上对预习过程中遇到的问题进行反馈或提问，教师利用BIM建模软件，通过三维旋转、缩放、平移、剖切等功能以多重视角展示模型，并以动画的形式进行实景虚拟漫游，让学生身临其境，以此增强学生的空间思维能力和培养学生对建筑结构的感观认识。学生还可以就某一知识点进行讨论，以此加深对知识的理解和掌握。

3.1.3 课后评价、巩固

课后及时反馈评价。教师在课堂学习结束时，给学生发放相关练习任务，学生完成后提交，教师进行批改和评价，以此检验学生知识点的掌握情况。对于不易掌握的知识点，后续进行循环练习，加以巩固。

3.2 合并式教学法

合并式教学法是将《建筑构造与识图》与BIM两门课程加以整合，教学过程中两项课程内容相互穿插、相互融合，实现同步授课、同步学习。之所以能够合并，原因在于：①目前，一些土木建筑类专业已开设BIM课程，而且大多数BIM课程是以Revit Architecture，即建筑模型软件的操作应用学习为主，这为课程的合并奠定了前提基础；②两门课程在内容结构上具有极大的相似性，都是以建筑各部分的组成构件，如墙、门窗、楼梯、屋顶等构成各章节内容，为课程的合并提供了内容基础；③两门课程在教学中关系紧密、相辅相成。BIM教学以建筑构造与识图课程的知识内容为基础，学生只有具备建筑构造的相关知识，才能够顺利完成BIM建模。同时，BIM模型创建的过程也是学生读图、识图能力得到巩固强化的过程。两者合并，可优势互补，相互促进。

在合并式教学法中，学生和教师同为课堂的主体，参与模型的搭建过程。课前，教师搜集准备建筑构件的相关项目模型及其参数资料，课上指导学生输入模型参数，搭建建筑三维构件模型。学生通过BIM软件操作，以不同的视点浏览查看创建生成的三维模型，从而理解建筑构件的形态特征及相互关联，对建筑构件获得完整认识[3]。

与嵌入式教学方法相比，合并式教学方法突出学生在课堂上的参与和体验，更加注重学生实际动手能力的训练。学生在学习构造知识的同时，通过自己操作建模软件建立构件模型，能最大限度地调动学习的主动性，并激发学习的兴趣和创新潜能。

4 实施建议

4.1 调整课程标准，完善教学体系

将BIM技术应用于《建筑构造与识图》教学中，符合建筑信息化时代建筑技术人才的培养目标要求，有利于实现知识传授、能力培养、素质提高协调发展的教育理念[4]。在《建筑构造与识图》课程中融入BIM技术，势必带来课程的变革，带动原有课程标准的修订，课程目标、课程内容、参考学时、考核要求、教学条件、实施建议等内容均需做出相应调整，形成有利于培养学生实践能力、创新能力的教学体系。

4.2 建设教师队伍，培养新型师资力量

将BIM技术应用到《建筑构造与识图》课程的教学中，教师的业务能力需要同步提升。嵌入式教学法和合并式教学法对教师提出了较高的要求，要求任课教师在教授《建筑构造与识图》课程的同时，掌握BIM理论以及精通BIM建模软件的操作，还要求教师学会使用信息化教学平台，制作微课、视频等多类型课件。任课教师需要积极转变以理论教学为主的观念，加强BIM知识的学习和BIM操作技能的训练，加强和BIM专任教师的协同工作，努力成长为具备实践操作能力、信息化教学能力、协同工作能力等多种技能于一身的复合型高水平教师。

4.3 提升教学手段，搭建信息化教学平台

信息化的教学方式是建筑信息化发展的必然选择和趋势，也是BIM技术应用于《建筑构造与识图》教学中的内在要求。在《建筑构造与识图》课程改革和实践过程中，利用互联网技术，建立校园网络、公众号等网络平台，构建更加有效的教育教学组织模式，有效提高课程教学的效率，让教和学具有更大的自主性和共享性。

5 结语

对比传统教学方式，BIM技术实现了从二维到三维的转变，能更好帮助学生快速建立空间模型，使建筑的内外空间可视化，通过直观展示建筑各构造节点，帮助学生形成空间思维，突破知识的难点和重点，快速掌握所学内容。随着建筑信息化的发展，BIM技术在建筑教学中的应用必将更加深广。