BIM 技术下的土木工程制图课程教学改革研究

李彦艳

（云南工商学院，云南 昆明 650000）

引言：土木工程制图课程在教学过程中，着重培养学生的绘图和阅读工程图的综合能力和水平，旨在用二维的平面图形表达三维空间的概念，让学生能够进一步提升空间形体想象力和创新力，其中BIM 技术在土木工程制图课程中有其重要的价值，因此本文主要围绕BIM 技术下的土木工程制图课程教学改革进行研究有重要的意义和价值。

一、BIM 技术及土木工程专业课程改革必要性

BIM（Building Information Modeling）主要通过将建筑工程进行虚拟化三维模型的构建，在此期间确保建筑模型中与实际建筑工程的信息相符合。BIM 技术起源于2002 年，随后在各西方国家广泛普及，近年来我国应用BIM 技术越发深入，这也使得BIM 技术受到了建筑等诸多领域的广泛关注与认可。2018 年以来，相关研究人员着重推广土木工程类专业课程，强化BIM 技术的教学力度，并围绕BIM 技术增加系统类教学课程，注重学生BIM 技术的应用与系统功能开发的综合能力培养。当前我国土木工程建设等诸多领域对于BIM 技术人才的需求显著提升，这也使得BIM 技术属于土木工程专业课程的融合度需要进一步深入[1]。

从近年来土木工程专业大学生未来就业方向可以分析，当前市场领域以及各企业在用人方面越发强调了各类新兴技术的普及与掌握，无论是设计方还是施工方，在BIM 技术专业人才方面都严重缺乏，而在土木工程专业授课领域中，工程制图为基础课程之一，着重培养学生的空间思维想象能力以及基本的制图能力和水平，但是不容忽视的是在我国很多院校所开展的土木工程专业课程中，制图类课程存在教学理念相对落后、教学内容过于单一陈旧等问题，难以实现较好的教学效果，甚至无法与新时代背景下就业市场对于土木工程专业人才的必然需求，因此需要以BIM 技术为基础，进一步强化技术在土木工程专业课程中的深入融合，土木工程制图类课程为BIM 技术的应用奠定了良好的基础和保障，能够进一步推动土木工程专业课程的全面改革，为社会贡献新型专业技能人才[2]。

二、BIM 技术的主要优势分析

（一）可视化

BIM 技术能够对建筑的三维实体进行建模，这也与以往二维平面图纸的建筑设计形式有一定的差异，避免了仅仅依靠人为想象构建三维形体的弊端和误区，因此BIM 技术的可视化优势，能够以三维实体建模的形式，全方位展现房屋建筑主体的各类信息，同时也能促进房屋建筑、主体施工、水电施工等多个领域之间的有效沟通与决策。

（二）模拟性

应用BIM 技术能够在三维模型之中，通过局部的放大、整体旋转等多种操作指令，完成现实模型和规划设计中难以实现的操作，这也使得BIM 技术在模拟实验方面优势明显。通过前期建筑细节的构造和设计环节构建等相关数据信息的全面化导入，进一步丰富BIM 房屋建筑和土木工程的具体参数，让项目的参与者能够随时随地调取模型中的相关信息，并对信息进行修改和分析等等，避免以单纯二维画面进行展现所出现的沟通效果差、协调效果不佳等多方面问题。此外在设计阶段可以通过BIM 技术对工程施工建设环境的自然环境信息、地理要素信息等开展全面的分析，强化不同自然环境之下的模拟，如日照、通风、节能、紧急疏散等多种形式，极大的增强了土木工程专业领域的专业化水平[3]。

（三）优化性

应用BIM 技术能够保障土木工程相关项目的设计施工过程实现全面的优化，由于BIM 所建构出的三维立体模型与现实之间并不存在更加实质性的关系，却能将模拟环境下的相关结果反馈于现实设计和施工之中。BIM三维模型能够为土木工程以及房屋建筑提供更加可靠的信息和数据，特别是此类信息覆盖面广阔，精准性较高，能够对相对复杂的土木工程建设项目进行合理的优化与升级，也正因如此应用BIM 技术能够有效改善土木工程的施工建设周期以及工程造价问题[4]。

三、土木工程制图课程教学中存在的主要问题

（一）授课内容繁多

由于土木工程制图课程在土木工程专业课程中属于相对基础类的课程，涵盖了投影表达、技术绘图以及工程规范等多个部分的学科内容，在授课过程中所涉及到的不同领域内容相对较多，但是很多学校以及土木工程专业，在针对制图课程的学时规划过程中却出现了缩短的问题。例如有些学校将原有的 64 个学时进一步缩短至32 个学时，其中制图课程的实践性学时仅为16 个学时左右，再加上原有的课程内容没有太大的变化，导致课程内容等受到教学课程学时影响，授课时间少，但任务量庞大，这也使得土木工程制图课程在教学过程中存在诸多困难和问题，如果授课教师难以全面规划现有学习内容和教学方案，则同样也会导致学生学习效果不佳的问题。

（二）教学效率水平低

虽然近年来同工程制图课程积极应用各类新型技术手段，丰富教学方式，例如广泛应用多媒体教学形式，并注重板书与多媒体的有效结合，但是不容忽视的是，在土木工程制图课程的教学过程中，此类教学方式仍旧过于死板，难以充分提升学生们的学习积极性和主动性，甚至导致学生始终处于被动接受知识的地位和角色，无法充分实现土木工程制图课程的教学水平[5]。除此之外，土木工程制图课程对实践性要求较高，但是实践教学的开展往往与学生的未来工作匹配性不强，导致学生在工作中无法实现理论与实践的充分结合。

（三）难以提升学生的空间想象力

土木工程的制图课程所强化的是学生以二维平面图形表达和创设三维空间形体的能力和水平，进一步培养学生的空间分析与图解能力，也正因如此，土木工程制图课程更加需要强化学生的空间想象力。值得注意的是很多土木工程专业的课程在空间想象能力方面仍然有所欠缺，并难以通过现有土木工程制图课程的学习，提高自己的能力和水平，这也导致了学生的空间想象力逐渐走向了发展的误区。

四、BIM 技术下的土木工程制图课程教学改革对策

（一）切实转变土木工程制图课程的教学理念

由于土木工程制图课程的相关内容覆盖面广泛，且有较强的实践性，因此土木工程制图课程需要逐渐打破以往的手工制图模式，并逐渐转变为计算机绘图的形式。在现如今土木工程制图课程开展过程中，往往会以画法的几何理论为课程讲授的基础，配合CAD 制图，此种教学模式与学生实际需求匹配度不高，因此高校教师方面需要切实转变土木工程制图课程的教学理念，根据学生的实际情况、学习能力等合理优化教学模式，并积极创新现有教学体系，将土木工程制图课程教学内容进行充分整合，全面实现教学目标，真正满足高素质专业人才的培养需求[6]。值得注意的是，在土木工程制图课程开展过程中，要进一步顺应学生的未来就业和产业发展形势，积极应用BIM 技术，推动土木工程制图课程的教学改革，让学生能够充分认识到BIM 技术的优势和价值，并以BIM 技术为新的兴趣点提高学生的学习兴趣和主观能动性，全面丰富土木工程制图课程的教学体系，全面推进制图课程的教学改革。

（二）对土木工程制图课程的教学内容进行重组

现有土木工程制图课程主要可以分为画法几何、专业制图和计算机辅助制图等多个部分。首先在画法几何方面，主要围绕投影的基本概念分类以及不同的投影、特点和从属关系进行分类和讲述；专业制图则可进一步划分为建筑施工图和结构施工图两大部分，其中针对建筑的不同平面剖图以及解图、绘图等多种能力进行专业提升；而在计算机辅助制图中，则更加强化了对各类新型技术手段的应用，以计算机软件帮助土木工程制图的有效开展。因此为了强化土木工程制图的课程教学效果，学生的空间想象能力尤为重要，如果单纯的增加BIM 相关教学内容，则会在一定程度上增加学生的学习压力和教师的教学压力，所以专业课程教师需要对现有土木工程制图课程的教学内容进行充分整合和调整，以BIM 技术与多媒体课件以及现有的教学体系和教学内容进行有效融合，进一步深化和提高学生对BIM 技术的认知与了解，并以技术为基础，着重培养学生的空间想象能力，让学生能够从建筑的细节入手，提高对三维模拟图形的认知和了解。

（三）增加土木工程制图课程的实践教学内容

为了全面提升土木工程制图教学课程的效果，需要对实践教学内容进行进一步增强，帮助学生养成良好的空间想象能力，让学生能够将二维平面图与三维模型充分结合。当前的土木工程制图课程中，计算机辅助制图往往以CAD 软件进行建筑平面图以及其他图像的绘制，但是此类绘图方式更加强调了二维平面图，这也导致了学生的相关认知更加浅显，无法充分建立三维模型的关系，因此教师可以应用BIM技术，在教学过程中应用Re-vit 软件，为学生讲解具体的操作方法，应用该软件有效建立三维模型。除此之外，BIM 技术在土木工程制图课程中进行实践化应用，能够让学生沉浸在虚拟三维模型之中俨然将施工现场直接带入制图课堂之中，教学效果更好。除此之外，BIM 三维立体模型能够满足放大、旋转等多重指令，帮助学生从多个维度和方向全面观察三维模型，有效建立对三维模型的认知，进一步提高学生的空间想象能力，为学生建筑工程图的绘制和解读能力的培养奠定了良好基础。与此同时，BIM 技术能够对土木工程中相关复杂节点进行全面构造，而在教学过程中，对此类复杂节点进行展示，也能够提高学生对复杂节点的理解和认知能力，让学生能够提高土木工程制图的综合能力和水平。最后，高校方面需要根据土木工程制图课程的特殊实践性作用，积极探索新型项目实践机会，让学生能够更多的了解制图工作实践，从实践操作过程中培养学生的动手能力和绘图水平，为学生的未来就业奠定良好基础。

结论：总而言之，从现阶段的土木工程专业授课以及未来就业发展趋势来看，BIM 技术与土木工程制图课程密切联系，能够有效推进土木工程制图课程的教学改革。本文首先论述了BIM 技术及土木工程专业课程改革的必要性，其次分析了BIM 技术的主要优势，再次分析了土木工程制图课程教学过程中存在的主要问题，最后有针对性的提出了教学改革对策，希望能够为广大土木工程专业课程模式改革奠定良好的基础。