BIM對土木工程製圖課程的應用

工程製圖圖是一門專業基礎學科，以畫法幾何的投影理論為基礎。下面是小編分享的BIM對土木工程製圖課程的應用，歡迎大家閲讀！

1土木工程製圖課程的現狀

目前，國內高校的土木工程製圖課程形式主要是通過二維投影圖來表達三維立體，以培養學生的空間思維能力。此類傳統的製圖課程存在諸多不足，主要面臨以下問題:1)教學內容問題。製圖教學中教了一些無用的知識，這是很多教師的共識。如畫法幾何中的換面法，旋轉法在土木工程專業領域基本用不到，部分課程知識點(如截交線、相貫線等)過於抽象，學生很難想象一個幾何形體經過截交或相貫後的投影圖形，學習的過程比較枯燥，該部分知識在後續的課程及工作中較少涉及。2)學生反映。在近年來所做的抽樣調查中，發現大部分學生對於平面圖的識讀能力有限，更無法能夠將平面圖與建築實體完全對應，而思考的過程則需要花費大量的時間，學生們更希望所看到的圖紙是直觀的，形象的，而傳統的二維圖紙反映的建築信息有限，也很抽象，在學習的過程中學生往往不容易掌握圖紙所表達的內容。3)學時問題。目前土木工程製圖課程學時壓縮過甚，很大程度上制約了課堂教學效果的提高。土木工程製圖從原來的120學時逐漸變為100學時、80學時、70學時……製圖課程在很多老師眼中已由重要的專業基礎課變成無足輕重課程。土木工程製圖課程改革的趨勢揭示了理論課時減少與應用能力要求不斷提高的矛盾的事實，給教學帶來了極大的挑戰［6］。

2現狀的思考

長期的理論教學研究也讓筆者不禁思考幾個問題:1)以平面圖形表達建築實體是否能滿足未來行業發展對效率的要求。2)是否還是停留在通過傳統的點、線、面的幾何空間學習。3)是否還是讓學生用二維平面圖表達三維的思維，施工時再用二維的識讀到三維實體的建立。作為與土木類高校專業基礎課程的工程製圖，是與BIM技術緊密相關的課程，這種低效率、大費周折的傳統表達方式將不再滿足未來建築新技術的發展，課程改革勢在必行。

3國外高校BIM課程模式

由於BIM技術具有很大的優勢，美國很早就在AEC行業中應用BIM技術，國外的高校也很早就開設了關於BIM的相關課程，其中70%的學校已將BIM貫穿到對應課程中進行教授，而沒有設置BIM課程的學校中，88%表示計劃增加BIM課時［7］。為了適應建築行業對BIM技術人才的需求，美國很多高校的土木工程專業對相關課程進行了改革。美國高校土木工程專業BIM課程典型設置見表1。由於各個學校特點不一樣，每個學校都會選擇最適合自己的方式進行教學。從課程設置模式來看，俄懷明大學的獨立課程模式是最容易開設的，不需要考慮和他人的協同工作，可以獨立在課程中融入BIM相關的知識。但這種模式涉及到BIM的內容是片面的，不能與其他課程形成緊密的聯繫，很片面的把BIM作為一個提高繪圖效率的'工具教授給學生。從奧本大學總結的經驗來看，將BIM貫穿到整個系列課程中更為重要，如果僅僅是在一門課程中應用BIM，作用就沒有那麼明顯，不能得到有效的發揮。課程羣和畢業設計兩種模式，可以建立系統的BIM體系，加強對技術和過程的理解。

4課程改革方案

長久以來，土木工程製圖都是以培養學生的空間思維能力為主，用二維線條式投影來表達三維形體，這種傳統的培養模式往往忽視了培養對象，對於剛步入大學的大一新生來説，他們是沒有專業基礎的，對於建築的組成是不清晰的，而利用二維圖紙教學，學生很難通過對二維的識讀來確定三維實體。具體如何改，改什麼，哪些知識需要納入課程體系中都是需要仔細思考的。通過對目前土木工程製圖課程分析，設定合理的教學體系和教學內容。1)教學體系的改革。傳統的教學體系是以“幾何圖形理論教學為主，計算機繪圖為輔”，將空間問題簡化成平面上的點、線、面問題來解決。基於BIM技術三維圖形軟件的出現，要改變傳統的CAD思路，需要從建築的全生命週期看待工程的項目運作。目前，國內對於BIM的教學改革成果還很少，很有必要借鑑國外高校的BIM教學改革成果。在初期，可以先借鑑懷俄明大學的獨立課程模式，在製圖課程中融合與課程相關的BIM知識，主要是以Ｒevit軟件進行真實模擬操作，直接虛擬顯示講解。從奧本大學的經驗來看，將BIM納入課程羣中更為重要，僅僅通過土木工程製圖課程涉及BIM，而不能將BIM與其他相關的課程緊密聯繫起來，其作用是得不到充分發揮的。在後期，待課程改革成熟後，仍需採用課程羣的模式，在多門課程中穿插，將BIM在不同課程中的應用連貫起來。就像土木工程製圖與房屋建築學是前後密切相關的課程，在製圖課程中，可以通過Ｒevit軟件學習如何建模，在後續的房屋建築學的課程設計中，就可以利用Ｒevit軟件進行房屋的建模，生成對應的平面圖。在後續的施工課程中，同樣可以利用Ｒevit軟件得到的模型結合Navisworks軟件，進行建築構件的4D模擬，生成施工動畫，加深學生對施工流程和施工工藝的瞭解。掌握主要的三維設計軟件，培養應用型人才將是未來人才培養的重點。創建“以三維建模為重點，計算機三維繪圖為主線，圖學思維為核心”的教學體系，以適應未來建築行業的發展。2)教學內容的改革。目前土木工程製圖課程主要由畫法幾何，專業製圖和計算機輔助製圖三部分組成。在現有的教學內容上加入BIM技術的學習，課時明顯不夠，需要對現有教學內容進行壓縮。畫法幾何主要講的是投影理論，解決點、線、面的投影問題，與實際工程圖形聯繫不大，只要掌握基本的投影關係即可解決常規問題，可將難度較大的相貫線、截交線這部分內容降低考核要求，壓縮部分課時用來介紹BIM。利用BIM軟件的三維建模可以幫助學生快速建立起空間關係，快速得到複雜形體的相貫線和截交線。在專業製圖教學部分，傳統的課堂教學主要是通過板書結合PPT模式教學，簡單的文字和圖片很難讓學生獲得感性的認識。通過Ｒevit軟件的Architecture，Structure，MEP三個模塊，對整個建築進行虛擬建模，全方位的展示了一個真實的建築設計方案、結構設計方案和設備設計方案，使學生有身臨其境的感覺，提高課堂教學的吸引力，加深對建築整體的認知。通過圖1所示三維視圖所示平面視圖一一對應，使學生明白圖紙上的符號具體指的是什麼，不同的圖例分別代表着什麼。在講解建築的立面和剖面時，當學生通過觀察立面圖、剖面圖不清楚建築外觀和內部情況的時候，可以通過對三維視圖進行動態觀察，從全方位的角度來觀察整個建築的情況，這樣平面、立面、剖面之間的關係就能一一對應。目前的計算機輔助課程是關於AUTOCAD的軟件培訓，CAD三維表達能力有限，主要還是以繪製二維平面為主，隨着BIM逐漸普及，考慮到未來行業的發展趨勢，應適當增加BIM設計軟件的學習，在土木工程製圖理論課時結束後，安排一週的軟件實訓，主要通過Ｒevit軟件建模。

5結語

在未來幾年內，BIM應用將呈爆發性的增長，逐漸取代CAD成為下一代主流軟件體系，就如同20世紀80年代開始使用CAD代替手工繪圖一樣不可逆轉。由於BIM在工程中的應用發展迅速，在土木工程製圖課程中融入BIM，使學生了解BIM理論、掌握技術已迫在眉睫。以CAD為基礎的技術轉換到BIM，是AEC行業的一次技術革命，也為土木工程製圖改革提供了契機。