摘要:BIM 作为一种全新的理念和技术,是信息时代推动建筑业发展的新动力,也是建筑业发展的必然趋势。本文在总结目前房屋建筑学课程所面临问题的基础上,分析了 BIM 技术在房屋建筑学课程中可以发挥的作 用,提出了结合 BIM 技术的房屋建筑学课程新模式。新的授课模式不仅使教学内容更加形象生动,而且能 让学生了解并运用 BIM 技术。BIM 技术人才的培养能推动中国建筑业信息化的发展。
关键词:建筑信息模型;房屋建筑学;土木工程;课程改革
一、房屋建筑学课程教学面临的问题
目前,房屋建筑学课程大多数是以课堂教学和 课程设计相结合的方式进行授课。课堂教学以板书 或者多媒体的教学方式为主,课程设计是运用 CAD 软件进行实际建筑物的设计。课程设计是检验课堂 教学的重要环节,也是让学生运用所学知识进行实 际操作的重要环节。目前在整个房屋建筑学课程教 学中存在两个主要问题。
(1)课堂教学中大多数使用的是二维图形来介 绍建筑学的知识,学生需要根据二维图形想象出三 维模型,一旦在脑海中无法想象三维模型,就难以理 解所学内容。因此使用二维图形授课使得课堂教学 缺乏形象性,学生听起来枯燥乏味,理解困难,即使 理解了也很难有形象、深刻的记忆。在板书教学中,黑板上画的图形多数是二维图形,例如:建筑的平面 图、立面图、剖面图等。多媒体教学中也同样是以二 维图形为主,这主要是由于目前三维绘图软件比较 复杂。在房屋建筑学教学过程中应该将二维图形和 三维图形相结合,只有这样才可以使学生既掌握知 识点,熟悉建筑的表达方式,又对所学内容有感性的 认识和形象的记忆。
(2)课程设计时间紧、任务重、错误频出。课程 设计使用 CAD 软件绘制建筑的平面图、立面图、剖 面图等,由于 CAD 绘制的是二维图,在绘制立面图 和剖面图时,需要学生有很好的想象能力,否则会经 常出现平面和立面、剖面不相符合的情况。近年来 房屋建筑学课程设计中,这样的错误经常出现。另 外,在使用 CAD 绘制二维图纸的过程中,平面图、立 面图和剖面图是独立的、互不关联的,一旦修改平面 图,就需要再单独修改立面图和剖面图。房屋建筑 学课程设计通常是一周的时间,反复修改图纸造成 时间紧张,学生经常熬夜,绘图压力较大。以上两个问题产生的主要原因是由于目前的二 维绘图技术造成的。若能引进三维制图技术,不仅 可以使得课堂教学形象易懂,还可以减少课程设计 中无谓的修改,从而把更多的精力放在对知识的理 解和运用上,这样教学效果也会更好。
二、房屋建筑学课程教学使用 BIM 技术的优势
BIM 技术具有很多优势,将 BIM 技术运用到房 屋建筑学课程教学中,主要能体现 BIM 技术三维可 视化、协调性和模拟性这三方面的优势。三维可视化的 BIM 技术在建筑业的作用是非常 大的,BIM 设计出来的是三维模型,可以清楚看到建 筑的实际情况,这对确定建筑的合理性有极大的帮 助,尤其对一些细节问题都能准确把握,有效避免了 不合理情况的发生。目前的施工图纸是二维的、平 面的,需要自己去想象实际的样式,使得有些不合理 的设计只有完工后才能发现。例如,在一些大型购 物商城、高档酒店常常会看到“请勿碰头”、“请注意 脚下”等警示语,这些都是由于设计过程中对项目没 有直接的三维感受造成的。另外,将 BIM 的三维可 视化优势用在房屋建筑学课程教学中,可以使教学 内容生动形象,便于学生理解和记忆。协调性体现在各个专业的配合上。目前,施工 时经常遇到管线打架的情况,在大型建筑中,即使设 计者非常认真细致,也经常发生管线打架的情况。这主要是设计时各专业各自为政造成的。
BIM 的碰 撞检查可以有效地避免这种现象的发生,从而提高 施工效率。另外,BIM 技术可以实现多个专业在一 个平台上的设计。模拟性并不只是模拟设计出建筑物模型,还体 现在可以模拟施工进度,如模型日照分析等等。目 前,建筑设计涉及的内容越来越多,在房屋建筑学课 程教学中介绍 BIM 的模拟作用,可为绿色建筑设计 等打下基础。
三、结合 BIM 技术的房屋建筑学课程教学新 模式
基于房屋建筑学课程教学所面临的问题,结合 BIM 技术在房屋建筑学课程教学中的优势,本文提 出了结合 BIM 技术的房屋建筑学课程新模式。房屋 建筑学课程信息量大,教学时间又非常有限,将 BIM 技术融入到房屋建筑学课程体系中,让学生了解 BIM 技术、学习 BIM 技术,推动 BIM 技术环境下房 屋建筑学课程教学改革,是值得探讨的重要问题。
(一)多媒体教学与 BIM 技术的结合
运用 BIM 技术绘制三维图形的多媒体课件,既 可以使教学内容更加形象,又可以让学生更好地接 受所学知识,并了解 BIM 技术。在备课过程中,将原 来用二维图形表示的内容再用三维图形表示出来,进一步完善多媒体课件。课堂上,二维图形和三维 图形一起使用,对比观看,可以加深学生的理解。同时,在展示三维图形的时候,可以向学生介绍 BIM 技 术,让学生了解 BIM 技术,并体会 BIM 技术的三维 可视化的优势,引导学生将 BIM 技术应用到工程实 践中。在多媒体教学中,运用 BIM 技术绘制三维图 形,是让学生了解 BIM 技术的有效手段。
(二)课程设计与 BIM 技术的结合
房屋建筑学课程包含 7 天的课程设计,对于初 次接触房屋建筑学知识的本科生来说,7 天的时间非 常紧张。很多学生把时间花在图纸修改上,因为课 程设计需要完成建筑的平面图、立面图、剖面图等 等,学生在绘图过程中,经常出现不统一和互相矛盾 的情况,这样就需要不断地修改图纸。实际上,这并 不是学生的问题,因为即使是经验丰富的设计师也 会出现类似的问题,这主要是绘图工具(即 CAD 软 件)造成的。CAD 绘图软件绘制的是二维平面图 形,需要将脑海中的三维图形转换成二维图形,容易 出现互相矛盾的现象。若使用 BIM 技术的软件(例 如 Ｒevit 软件、MagiCAD 软件等等),无论绘制平面 图,还是立面图,都将直接生成三维图形,且相互关 联。
四、结语
BIM 技术作为建筑信息化技术,正在推动建筑 行业的改革,BIM 技术在中国已逐渐被推广应用。目前,中国有多个重大工程项目使用了 BIM 技术。为保障 BIM 技术更快更好的发展,BIM 技术人才的 培养势在必行。作为人才培养主要阵地的高等院 校,有义务将先进技术融入课程体系,为培养人才推 进课程改革。通过这样的教学改革,能够将 BIM 技 术融入到教学中,让学生更好地学习理论知识,最终 达到培养适应社会发展需要的高质量工程技术人才 的目的。
参考文献:
[ 1 ] 赵昕,马 智 亮.中 国 建 筑 施 工 行 业 信 息 化 发 展 报 告(2017)———智慧工地应用与发展[M].北京:中国建材工业出版社,2017.
[ 2 ] 马智亮,蔡诗瑶,杨启亮,等.基于 BIM 和移动定位的施工质 量管理系统[J].土木建筑工程信息技术,2017,5(9):29-33.