BIM技术下的土木工程制图课程改革研究

贺佳瑜

摘要：工程制图历史悠久，历经两百多年，以画法几何的投影理论为基础，用作图工具制图。在现代工程建设中，无论是建筑房屋、桥梁、道路，还是水利枢纽、机电工程等，都需要依据设计完善的图纸进行施工建造。图纸是由一系列符合国家制图标准的图样组成，能识读图样、绘制图样，并拥有抽象思维能力是现代工程技术人员必须具备的基本技能。基于此，对BIM技术下的土木工程制图课程改革进行研究，以供参考。

关键词：BIM技术；土木工程制图；课程改革

引言

BIM作为一种与土木工程制图课程密切相关的现代信息工具，具有土木工程及相关专业所需的信息化、参数化和可视化优势，在土木工程专业教学中逐步受到广泛关注。但就目前情况而言，土木工程制图课程与BIM技术的整合仍处于空白阶段。如何充分发挥BIM技术在土木工程制图课程中的优势，已成为土木工程制图课程改革中亟待解决的问题。

一、BIM技术下土木工程制图课程教学改革现状

（一）教学模式方面

目前高校工程制图课程以理论知识讲解和CAD上机相结合模式为主，主要是使学生掌握二维平面制图和识图。因工程制图课程一般开设在大一学期、大二学期，学生的专业知识比较薄弱，特别是在构件、图纸复杂的情况下，缺乏空间想象力的学生没有三维视觉感受和对比，学习难度加大，难以准确识图和制图。特别在缺少课时的情况下，为了满足大多数学生通过课程终结性考核，部分教师压缩课程中的理论知识讲解，以学生做工程制图习题册为主，形成讲解习题为主，理论为辅的教学模式。

（二）课堂教学学时安排不足

“土木工程制图”是高等院校一年级学生入学后最早接触的土建类专业基础课。目前,各高校为全面提升学生的综合素质,调整了各专业基础课的教学学时,随着教学改革的进行,理论教学和实践教学环节学时都相对减少。在保证教学内容完整性的前提下,教师采用传统的授课方式必须解决如何在有限的时间内高效完成教学任务的难题。实践过程中已出现课堂内容繁重,教师授课侧重不均衡的问题。课堂整体以讲授为主,填鸭式的教学模式会导致学生学习难度增加,学习兴趣降低,思考和实践练习的时间降低,不利于学生对知识的“反刍”,不能很好地建立知识体系,难以将知识较快地转化为能力。

（三）三维形体认知能力不足

土木工程制图课程教学内容中，三维图形的变化是学生难以学习的一部分。传统教学方法中，教师只能通过三种观点和绘制三维图形来帮助学生理解。但是，由于大多数修改后的图形都是不寻常的图形，所以学生必须具备很高的空间想象能力，每个学生都有不同的空间想象能力。对于认知水平低的三维形状学生来说，当前的教学方法很难充分认识到三维形状的变化。

二、BIM技术下的土木工程制图课程改革措施

（一）课中讲授答疑是以学生为主体,教师为主导的关键

根据预习情况和课堂反应,采用不同的形式进行。对于引导性的课程知识点,以举例讲授的方式进行,如绪论、线面的位置关系、投影变换概念讲解等;对于基础性较强,以记忆为主的知识点,采用翻转课堂的方式进行,如点的投影、平面对投影面的位置和尺寸标注等;对于较难的,以思维建立和方法练习为主的知识点,采用讲授和集中练习的方式进行,如一般位置平面与一般位置平面相交、面的投影变换、轴测投影和剖面图绘制等,这部分较难的内容是画法几何各章知识的核心,采用线上线下模式节余下来的课堂时间根据学生学习情况用于反复加强练习。

（二）加强计算机辅助制图训练

土木建筑工程学院工程制图课程教师讲述了AutoCAD制图的基本知识和操作，并实行“分组大作业”，4位学生为一组完成一份多层住宅楼的全套图纸（立面图、平面图、剖面图和详图等），其中一张图纸为手绘图，其余为计算机绘图。从作业质量和学生的反馈来看，此教学方式效果较好，只要学生认真完成作业，就能基本掌握工程图样的绘图要点和计算辅助绘图基本方法。由于上机实操课时较少，部分学生的AutoCAD基本绘图操作仍然掌握得不够好。因此，工程制图课程中计算机绘图的课时和实操训练还需增加。此外，随着计算机辅助绘图特别是BIM技术在土木工程中的应用，各种结构的三维造型和制图在设计中使用越来越广泛。小到单根构件和节点，大到整个建筑，其几何尺寸和建造信息都可以建模并存储在三维模型中，可以实现数据共享、设计施工一体化管理等功能。可见，计算机三维造型的能力是学生在研究生阶段或毕业工作中所需要具备的能力。为了顺应行业的发展，十分有必要在工程制图课程中加入计算机三维绘图的教学内容。具体可基于AutoCAD平台开展三维建模教学，让学生掌握基本的操作方法。由于课时的限制，可以适当地介绍BIM技术及基本操作方法将学生引入门，引导学有余力或有兴趣的学生课下自学并给予一定的辅导。

（三）增强师资力量

近些年随着高校扩招政策落实，越来越多的年轻人进入教师队伍，国内高校教师以中青年为主力，年长、课堂经验丰富的老教师多以专业理论课为主，在工科专业，大部分新技术、动手能力强的实训课、实验课都由中青年教师承担。中青年教师接受能力、适应能力较强，对中青年教师进行BIM技术培训能取到事半功倍的效果。由于项目周期长，复杂程度高，这需要教师持之以恒地实际操作，累积总结经验，定期到相关企业去走访调研，了解最新的行业动态。只有教师具有丰富的BIM实战经验，才能潜移默化地把BIM技术融入工程制图的课程设计中。因此，高校应大力支持中青年教师的BIM师资培训，教师应将培训中学习到的BIM先进理念、发展和应用技术分享给学生，实实在在地提升工程制图课程的教学效果。

（四）基于BIM技术布置多元化课程任务

改变传统的任务陈述、任务陈述和任务提交方式。土木工程专业绘图本身就是理论研究与绘图实践的结合。在理论研究过程中，应增加绘画练习过程，以提高学生的绘画能力和对理论知识的理解。下课后，学生必须使用BIM相关软件创建一些简单易用的模型，以加深学生对空间形态的理解，例如b .使用草图大师创建三维交叉模型、绘制简单图纸图形和Revit布置地板钢筋等，以加深学生对理论知识和空间形状的理解。同时，计划在学院BIM中心机房为学生设置开放日。学生可以结合课程内容利用闲暇时间实现BIM软件的深度操作，通过操作加深对BIM软件和工程形式的理解。它丰富了学生的学习方法和形式，提高了学生的学习积极性，使学生能够花大量时间学习土木工程制图课程。

（五）体系构造方法

构建教育体系时，需要在BIM技术与工程制图课程相关知识之间建立良好的联系，使学生能够从根本上了解不同类型知识的实施方法和应用原则。在具体的教育过程中，教师应该知道如何跟踪当前的教学进度和其他学科的安排，以了解这类知识是否可以在“技术制图”课程中显示出来。发现有效关系后，学生可以在教师培训阶段引入其他学科的相关知识点，并借助工程制图课程的相关知识进行讲解，同时告知学生具体绘图过程中的知识以及BIM技术中的表达方式。事实上，学生的思维实现了两个过程:“工程制图”与其他学科的衔接，“工程制图”与BIM技术的衔接。第一个过程可以帮助学生更好地了解其他学科的知识。

结束语

BIM技术不仅可以应用于绘图过程，还可以添加其他类型的信息，以便最终获得的所有设计结果更好地满足实际需要。因此BIM技术已开始暂时应用于当前相关专业课程“工程制图”。BIM技术涵盖了大量的信息和知识点，因此，要提高工程制图课程的教学水平，就必须进行相应的教学改革，提高教师成绩的质量。

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