基于BIM 技术的《工程制图》课程建设

张晶晶

齐齐哈尔工程学院，黑龙江 齐齐哈尔 161003

一、BIM 技术概述及特征

BIM（Building Information Modeling）技术是一种基于数字化模型的建筑信息集成和管理技术，能够在建筑工程的全生命周期内提供有效的协同、可视化、模拟、优化和控制功能，从而提高工程质量、效率和效益。BIM 技术不仅包含了描述建筑物构件的几何信息、专业属性及状态信息，还包含了非构件对象（如空间、运动行为）的状态信息［1］。借助这个包含建筑工程信息的三维模型，可以大大提高工程的信息集成化程度，从而为各方提供一个工程信息交换和共享的平台。

BIM 技术具有五大特征：一是可视化，将建筑设计、施工和运维的各个阶段的信息，以三维模型的形式展现出来；二是模拟化，可以对建筑物的物理环境（如气候、风速、地表热辐射、采光、通风等）、出入口、人车流动、结构、节能排放等方面进行模拟分析，选择最优的设计方案；三是协同管理，各参建方在项目规划、设计、施工、运维全过程通过一个信息模型协同工作；四是成本控制，BIM 模型可精确提取工程量信息，从而实现成本控制［2］；五是进度控制，BIM 施工模拟加入进度计划信息，实时模拟工程进度。

建筑信息模型BIM 技术是建筑业转型升级和创新发展的重要动力，同时也对建筑教育提出了新的要求和契机。BIM 技术不仅可以提高建筑设计、施工和运维的效率和质量，还可以培养学生的空间想象能力、绘图技能、工程认知能力、协作能力和创新能力。因此，建筑专业的教学改革和课程建设应该充分利用BIM 技术的优势，以适应行业需求和教学目标。

二、BIM 技术对《工程制图》课程的影响和启示

《工程制图》是建筑专业的基础课程，对培养学生的空间想象能力、绘图技能和工程认知能力具有重要作用。传统的《工程制图》课程主要以二维平面图为主，通过手绘或CAD 软件进行绘制，重点在于教授学生基本的绘图规范、方法和技巧。然而，随着BIM 技术的发展和应用，二维平面图已经不能满足建筑设计、施工和运维的需求，需要通过三维模型来表达和管理建筑信息。因此，《工程制图》课程也需要与时俱进，引入BIM 技术，进行改革和建设。

BIM 技术对《工程制图》课程的影响和启示主要体现在以下几个方面：

第一，课程内容：《工程制图》课程应该在传统的二维平面图基础上，增加三维建模的内容，让学生掌握使用BIM 软件进行三维建模和二维绘图的方法和技巧。同时，应该扩展《工程制图》课程的范围，不仅涵盖建筑专业，还包括结构、机电等相关专业，让学生了解各专业之间的关系和协调。此外，应该增加BIM 技术在工程设计、施工和运维等各阶段的应用案例，让学生了解BIM 技术的实际价值和意义。

第二，教学方法：《工程制图》课程应该采用正向设计的思路，即先进行三维建模，再生成二维图纸。这样可以让学生从整体到局部，从立体到平面，从抽象到具体地理解建筑物的结构、形态和功能［3］。同时，应该利用BIM 软件的可视化、模拟、优化等功能，让学生通过动态交互、实时反馈、多角度观察等方式进行学习。此外，应该结合实际工程案例进行模拟分析和优化设计，让学生在实践中锻炼自己的创新能力和解决问题的能力。

第三，评价方式：《工程制图》课程应该采用多元化、过程化、开放性的评价方式，不仅考查学生的绘图质量和规范性，还考查学生的建筑认知能力、协作能力和创新能力。可以采用BIM 软件自带的检测和评价功能，对学生的三维模型进行质量、碰撞、能耗等方面的检测和评价，给出客观的反馈和建议。同时，可以采用项目式、团队式、竞赛式等方式，让学生参与到具有实际意义的工程设计、施工和运维等任务中，通过展示、交流、评审等方式，对学生的综合能力进行评价。

三、基于BIM 技术的《工程制图》课程建设的措施和建议

为了实现基于BIM 技术的《工程制图》课程建设，本文提出以下几点措施和建议：

（一）加强BIM 技术的教学培训，提高教师和学生的BIM 技术水平

高校可以通过组织BIM 技术培训班、邀请BIM 技术专家举办讲座、参加BIM 技术相关的会议和竞赛等方式，提高教师和学生的BIM 技术理论知识和实践能力。同时，应该加强BIM 软件的教学资源建设，配备足够的硬件设备和软件平台，为教学提供良好的条件。

例如邀请BIM 技术专家举办讲座。可以邀请国内外知名的BIM 技术专家、企业家、工程师等，来校进行BIM 技术相关的专题讲座或报告。通过这种方式，可以使教师和学生了解BIM 技术在不同领域和行业的发展现状、前沿趋势、典型案例等，拓宽他们的视野和思路，激发他们的兴趣和创造力。教师和学生还需积极参加BIM 技术相关的会议和竞赛。鼓励教师和学生积极参加国内外各类与BIM 技术相关的研讨会、论坛、展览等活动，与其他参与者交流经验、分享成果、建立合作等。同时，可以组织或参与各种与BIM 技术相关的竞赛、挑战赛、创新大赛等活动，以实际项目为载体，展示自己的BIM 技术水平和应用能力。通过这种方式，可以使教师和学生增强自己的BIM 技术实践能力和竞争力，提升自己的专业水平和社会影响力［3］。

此外，学校应该加强BIM 软件的教学资源建设，配备足够的硬件设备和软件平台，为教学提供良好的条件。目前市场上有多种不同类型和功能的BIM 软件，如Revit、ArchiCAD、Tekla、Navisworks 等，它们各有优劣，适用于不同阶段和专业的工程项目。为了使教师和学生能够熟练掌握并灵活运用这些软件，应该根据《工程制图》课程的内容和目标，选择合适的软件进行教学实践。例如，Revit 和ArchiCAD 适合于建筑设计阶段，可以快速生成三维模型和二维图纸；Tekla 适合于结构设计阶段，可以进行精细的构件建模和施工图制作；Navisworks 适合于施工管理阶段，可以进行模型集成和碰撞检测。通过使用不同的BIM 软件，教师可以展示工程项目的全过程和各个环节，让学生更好地理解和掌握工程制图的基本原理和方法。

（二）更新《工程制图》课程的教学大纲和教材，反映BIM 技术的最新发展和应用

工程学院应该根据BIM 技术的特点和优势，调整《工程制图》课程的内容、结构和比重，增加三维建模、专业协调、工程应用等方面的内容，减少二维平面图的内容。同时，应该选择或编写适合BIM 技术教学的教材，包含丰富的理论知识、实例分析和操作指南，为教学提供有效的支撑。

例如三维建模是BIM 技术的核心，也是《工程制图》课程的重点。通过三维建模，可以快速、准确地表达工程设计的意图，提高设计效率和质量。三维建模也可以方便地生成各种视图和图纸，满足不同专业和阶段的需求。因此，《工程制图》课程应该增加三维建模的教学时间和难度，让学生掌握常用的三维建模软件和方法，能够创建和修改各类三维模型。

专业协调是BIM 技术的重要功能，也是《工程制图》课程的难点。通过专业协调，可以检测和解决各专业之间的冲突和不一致，保证工程设计的完整性和协调性。专业协调也可以促进各专业之间的沟通和协作，提高设计效率和质量。因此，《工程制图》课程应该增加专业协调的教学内容和案例，让学生了解专业协调的原理和流程，能够使用专业协调软件和方法，进行有效的专业协调。

工程应用是BIM 技术的广泛领域，也是《工程制图》课程的拓展点。通过工程应用，可以将BIM 技术与各种工程相关的领域结合起来，实现多维、全生命周期、全要素的工程管理。工程应用也可以展示BIM 技术在实际项目中的价值和效果，激发学生对BIM 技术的兴趣和热情［4］。因此，《工程制图》课程应该增加工程应用的教学范围和深度，让学生认识BIM 技术在规划、设计、施工、运维等方面的应用场景和方法，能够参与或开展相关的工程应用项目。

二维平面图是传统的《工程制图》课程的主要内容，但在BIM 技术下已经不再是必要或主要的表达方式。通过二维平面图，可以简单地描述工程设计的基本信息，但不能反映工程设计的全貌和细节。二维平面图也不能满足多专业协同、信息共享、变更追踪等BIM 技术的特点和要求。因此，《工程制图》课程应该减少二维平面图的教学比重和时间，转而重点教授三维模型的创建、编辑、分析和展示。通过三维模型，可以更直观、全面、准确地表达工程设计的意图和内容，也可以更方便地进行模型检查、冲突检测、量算统计等工作。三维模型还可以生成各种视图和报告，以满足不同用户和目的的需要［5］。

（三）改革《工程制图》课程的教学方法和评价方式，提高教学效果和质量

课程改革应该采用正向设计的思路，利用BIM 软件进行三维建模和二维绘图，让学生从整体到局部，从立体到平面，从抽象到具体地理解建筑物。同时，应该利用BIM 软件的可视化、模拟、优化等功能，让学生通过动态交互、实时反馈、多角度观察等方式进行学习。此外，应该结合实际工程案例进行模拟分析和优化设计，让学生在实践中锻炼自己的创新能力和解决问题的能力。在评价方式上，应该采用多元化、过程化、开放性的评价方式，不仅考查学生的绘图质量和规范性，还考查学生的建筑认知能力、协作能力和创新能力。

例如在教学关于住宅建筑设计的内容时，教师首先让学生利用BIM 软件进行住宅建筑的三维建模，包括结构、材料、设备等要素。其次，再引导学生利用BIM软件进行住宅建筑的二维绘图，包括平面图、立面图、剖面图等。通过这样的方式，学生可以从不同的角度和层次来观察和理解住宅建筑的形态、功能、结构和细节［6］。

根据公共建筑设计的课程内容，教师同样可以先让学生利用BIM 软件进行公共建筑的三维建模，然后，教师可以利用BIM 软件的可视化功能，展示公共建筑的外观、内部空间、光照效果等。通过这样的方式，学生可以直观地感受公共建筑的美感、氛围和舒适度。

在教授工程分析与优化的内容时，教师可以利用BIM 软件的模拟功能，对工程项目进行各种分析，如结构分析、能耗分析、碳排放分析等。通过这样的方式，学生可以了解工程项目的性能、效率和环境影响。

在学生学习创新设计与实践的课程时，教师首先让学生学会在BIM 软件上进行某一工程项目的三维建模。其次，教师利用BIM 软件的优化功能，对工程项目进行各种优化，如结构优化、能耗优化。通过这样的方式，学生可以探索工程项目的改进空间和潜力［7］。

在评价《工程制图》课程时，教师可以采用多元化、过程化、开放式的评价方法，如自我评价、同伴评价、项目评价等。通过这样的方式，教师可以全面地了解学生的学习情况和进步情况，并给予及时的反馈和指导。

四、结束语

本文以《工程制图》课程为研究对象，探讨了基于BIM 技术的课程建设的理论和实践，分析了BIM 技术在工程制图教学中的特点和优势，提出了基于BIM 技术的《工程制图》课程改革的内容和对策，并结合实际案例展示了基于BIM 技术的《工程制图》课程建设的效果和价值。《工程制图》是建筑专业的基础课程，对培养学生的空间想象能力、绘图技能和工程认知能力具有重要作用。本文旨在为建筑专业的教学改革和课程建设提供一些参考和借鉴，也希望能够引起相关领域的关注和研究，促进BIM 技术在建筑教育中的广泛应用和深入发展。