将BIM建模软件引入土木工程制图教学的初探_李牧
建筑业是一个历史悠久的传统行业，然而由于技术手段、
生产模式和管理方式的落后，规模虽大但效益不高。ＢＩＭ技术自２００２年由Ａｕｔｏｄｅｓｋ公司率先提出后，逐渐得到建筑行业的普遍认可，彻底改造了传统工作方式，在美国６０％的建筑设计和施工企业应用ＢＩＭ。目前ＡｕｔｏｄｅｓｋＲｅｖｉｔ等主流ＢＩＭ软件已进入国内市场，随着ＢＩＭ技术的推广以及ＢＩＭ软件与其他常用软件的对接，国内建筑行业也将出现崭新的面貌。高校教育要与时俱进，跟上行业发展的步伐，所以有必要尝试将ＢＩＭ软件引入传统课程当中。
一、ＢＩＭ在国内应用的现状
建筑信息模型（ＢｕｉｌｄｉｎｇＩｎｆｏｒｍａｔｉｏｎＭｏｄｅｌｉｎｇ，简称ＢＩＭ）是数字技术在建筑业中的直接表达。简单来说，ＢＩＭ就是运用计算机技术，把建筑物事先在电脑上模拟建一遍，提前把可能遇到的问题解决。平面图纸中不易发现的碰撞等情况，在ＢＩＭ立体模型中一目了然。传统建筑行业中，
设计、预算、采购、施工、销售等环节需要每个部门依次流水线式工作。ＢＩＭ颠覆了原有的工作流程，这些部门协同作业，所有人的工作都被记录和共享，任何一个参数的变动都会带来全局影响，运用ＢＩＭ可以大大减少“推倒重来”式的浪费。对于一些大型场馆和超高层建筑，由于建筑造型复杂、体量大、进度紧、涉及工序多、精细化要求高等特点，使用ＢＩＭ技术辅助设计、施工的成效显著。如北京奥运会水立方、上海迪斯尼乐园、广州珠江城大厦等项目，都不同程度运用了ＢＩＭ，以达到缩短建设周期、节约建设成本、提高施工精度等目的。ＢＩＭ软件以ＡｕｔｏｄｅｓｋＲｅｖｉｔ和ＧｒａｐｈｉｓｏｆｔＡｒｃｈｉＣＡＤ为代表，下文将以Ａｕｔｏｄｅｓｋ
Ｒｅｖｉｔ为例，对ＢＩＭ建模软件引入土木工程制图课程的可行性进行探讨。
二、专业绘图软件在土木工程制图教学中的应用《画法几何与建筑制图》是土木工程专业的必修基础课，它主要包括画法几何和建筑制图两部分。画法几何的特点是系统性、理论性强，其主要任务是研究平面上表达空间形体的方法。
建筑制图则讲授如何应用画法几何理论来阅读和绘制建筑形体。这门课的任务是培养学生的空间思维能力，并让学生熟练掌握国家制图标准。
目前，许多高校在讲授《画法几何与建筑制图》
的过程中，还会插入ＡｕｔｏＣＡＤ的理论和实践教学。在画法几何部分，ＡｕｔｏＣＡＤ二维环境下可讲解投影理论习题，使用ＡｕｔｏＣＡＤ直线命令和捕捉功能绘制的图形，比板书或ＰＰＴ演示更加精确。对于基本形体、组合体的问题，可利用ＡｕｔｏＣＡＤ的三维建模功能，在绘图界面中显示四个视口，分别对应Ｈ、Ｗ、Ｖ投影和轴测图，借以迅速提高学生的空间想象能力，加深学生对投影理论的理解。然而在建筑制图部分，ＡｕｔｏＣＡＤ的辅学作用并不明显。由于建筑物构造复杂且专业性强，使用ＡｕｔｏＣＡＤ建模耗时长，精度低，所以在这个阶段主要使用ＡｕｔｏＣＡＤ绘制二维图纸。但这与传统尺规绘图练习所能达到的学习效果差别不大，只是绘图速度比尺规快一些
三、将ＢＩＭ建模软件引入土木工程制图教学的探讨
（一）台大ＭＯＯＣ课程的示范
早在２００７年，台湾大学就与Ａｕｔｏｄｅｓｋ签订了合作协议，重点研究ＢＩＭ。２００９年，台大土木工程系成立了
作者简介：李牧（１９８７－），女，黑龙江省双城市人，工学硕士，助教，研究方向为计算机图形学及应用、工程管理。
将ＢＩＭ建模软件引入土木工程制图教学的初探
李牧
（华南理工大学
广州学院土木工程学院，广东
广州
５１０８００）
摘要：建筑信息模型（ＢＩＭ）正在引发建筑行业一次史无前例的彻底变革，目前ＡｕｔｏｄｅｓｋＲｅｖｉｔ等主流ＢＩＭ软件已进入国内市场，ＢＩＭ建模软件的应用和普及已是大势所趋。而高校土木工程专业的制图课程，仍以讲授ＡｕｔｏＣＡＤ为主。ＢＩＭ建模软件可以代替ＡｕｔｏＣＡＤ加入制图课程，并且起到更好的辅助教学作用。同时，学生在制图课上掌握的建模技能，可与后续专业课程衔接，帮助他们顺利了解和掌握行业内最先进的技术。
关键词：土木工程制图；建筑信息模型（ＢＩＭ）；计算机辅助教学；计算机辅助设计中图分类号：Ｇ６４２．０
文献标志码：Ａ
文章编号：１６７４－９３２４（２０１５）２２－０１３９－０３
“工程信息仿真与管理研究中心”（ＲｅｓｅａｒｃｈＣｅｎｔｅｒｆｏｒＢｕｉｌｄｉｎｇ＆ＩｎｆｒａｓｔｒｕｃｔｕｒｅＩｎｆｏｒｍａｔｉｏｎＭｏｄｅｌｉｎｇａｎｄＭａｎａｇｅｍｅｎｔ），促进ＢＩＭ相关技术与应用的经验交流、成果分享、人才培训与产官学研合作［９］。台大所开设的ＭＯＯＣ课程，也涉及到ＢＩＭ相关内容。２０１４年９月，土木工程系康仕仲教授在Ｃｏｕｒｓｅｒａ平台上的《工程图学》课
程中，将工程图学２Ｄ、３Ｄ和ＢＩＭ都纳入教学计划，康教授认为，这些都是土木工程系学生必备的图学知识。康教授将工程师需要掌握的图学技能划分为三个部分，其中第三部分又包含了２ＤＣＡＤ、３ＤＣＡＤ、ＢＩＭ以及动画影片等内容。这给制图课程的改革，提供了一个很好的方向
。
图１Ｃｏｕｒｓｅｒａ平台上的《工程图学》
课程中对工程师图学工具的分类
图２“基于Ｒｅｖｉｔ软件的建筑信息模型（ＢＩＭ）构建”项目的阶段性成果
（二）Ｒｅｖｉｔ教学实践
由于Ｒｅｖｉｔ没有真正出现在教学环节中，无法进行问卷调查或以班级为单位的试验教学，但我校２０１４年学生研究计划（ＳＲＰ）
“基于Ｒｅｖｉｔ软件的建筑信息模型（ＢＩＭ）构建”能够为Ｒｅｖｉｔ教学提供可靠的资料。目前该项目已通过中期审查，并取得阶段性成果，如图２所示，“大栅栏·北京坊”工程的建筑、结构模块的模型已完成。
笔者对参与该项目的五名学生进行访谈，了解Ｒｅｖｉｔ的学习和使用情况。访谈分为学习时间、操作难度和先修知识三部分。
１．基本掌握Ｒｅｖｉｔ操作流程所需的学习时间。五名学生采取自学和教师指导相结合的方式，进行Ｒｅｖｉｔ软件的学习，并得到了专业ＢＩＭ团队工程师的帮助。平均每天耗时１￣２个小时，经过１周左右，能够掌握操作流程，依照参考资料完成简单建筑物的建模，２５￣３０天后，可以独立完成建模。学习过程中遇到的难点比学习ＡｕｔｏＣＡＤ要多，参考资料也十分有限。
２．相较于ＡｕｔｏＣＡＤ，Ｒｅｖｉｔ的操作难度。五名同学普遍认为，使用Ｒｅｖｉｔ建模比ＡｕｔｏＣＡＤ建模操作更方便，速度更快，像是在建真正的房子。发现错误修改模型后，所有二维视图上的相应位置都能够同步修改，这是使用ＡｕｔｏＣＡＤ逐个绘制二维图纸时无法实现的，
能够大大减少改图的工作量。
３．使用Ｒｅｖｉｔ建模，需要的先修知识。参与ＳＲＰ项目的五名学生都是大四毕业班的学生，已经完成了全部必修课的学习。他们认为在《画法几何与建筑制图》课程当中学到的投影知识和国家制图标准，对Ｒｅｖｉｔ建模的帮助最大，并可以考虑将Ｒｅｖｉｔ建模直接加入建筑制图课堂。同时，如果讲授Ｒｅｖｉｔ建模的教师对《房屋建筑学》
和《土木工程施工》有一定程度的研究，将会达到更好的效果。
（三）ＢＩＭ建模软件引入土木工程制图教学的可行性
将ＢＩＭ建模软件引入土木工程制图教学中，既顺应了建筑行业的发展趋势，又能借助软件本身的特性，达到良好的辅助教学作用。
１．ＢＩＭ建模软件比ＡｕｔｏＣＡＤ更容易操作，建模过
（ａ
）（ｂ）图３ＡｕｔｏｄｅｓｋＲｅｖｉｔ建模过程中的视图切换［１２］
程形象生动，使用其代替ＡｕｔｏＣＡＤ与传统教学相结合，可起到更好的辅学效果。使用ＡｕｔｏＣＡＤ进行建筑物的三维建模时，只能凭借单一视图定位，并需要频繁变换用户坐标系（ＵＣＳ），操作过程复杂。而Ｒｅｖｉｔ可采用多视图布置进行建模（平、立、剖、三维），多重尺寸精确定位，从而生成准确无误的整体模型。而传统建筑制图教学中作为重点的ＡｕｔｏＣＡＤ二维图纸绘制，与Ｒｅｖｉｔ建模相比，不够形象生动，难于理解。Ｒｅｖｉｔ中轴线、标高不再是单纯的线条，而具有实际意义。梁、板、柱等构件有各自的属性，包含大量与工程实际相关的信息。如图３所示，Ｒｅｖｉｔ在视图切换过程中，能够将柱子和墙体的二维图纸与形象的立体图形对应起来，原本没有立体感的图纸变得易于理解，从而达到辅学效果。
２．将ＢＩＭ建模和后续课程相结合，使传统制图课成为专门为土木工程系定制的先修课程，教学更有针对性。ＢＩＭ技术运用于建筑行业成效显著，值得大力推广，土木工程专业课程必定会跟随技术进步而改革。ＢＩＭ建模可以作为《建筑结构ＣＡＤ》、《土木工程施工》、《建设工程造价管理》、《土木工程项目管理》等课程的先修知识，学生在制图课中学习的建模知识，可与高年级ＢＩＭ技术应用课程衔接起来。学生分阶段、有侧重点地进行学习，才能透彻了解和掌握行业内最先进的技术。例如开设于第６学期的《建设工程造价管理》课程，学生可将ＢＩＭ模型直接导入广联达算量软件，节省了教师讲授广联达建模操作的时间，能够将有限课时更多地分配给专业知识点的教学。而学生原本需花费大量时间识图并建模，效率低下，如果使用制图课上预先建好的模型，将节省大量时间和精力，学习过程更加轻松且重点明确。同理，《土木工程施工》课程也可使用此模型，完成进度计划和施工方案部分的练习。《建筑结构ＣＡＤ》课程中可将ＢＩＭ模型导入ＰＫＰＭ中计算分析，进行结构设计练习。从制图课开始，模拟
ＢＩＭ协同作业过程，将土木工程相关专业课联系起来。
（四）ＢＩＭ建模软件引入土木工程制图教学的障碍
１．ＢＩＭ建模软件对硬件要求高，内存８Ｇ起步，需要６４位操作系统，而目前普通教学机房达不到这样的要求。
２．对土木工程制图教师的知识面和教学质量的要求更高，教师需要在制图教学中渗透ＢＩＭ技术的相关知识，才能够实现与后续课程的对接。
四、结语
ＢＩＭ是目前建筑行业最先进的信息技术，对新型建筑工业化发展有明显的推进作用［１４］，将其吸纳到高校课程当中有十分重要的意义。由于ＢＩＭ应用于建筑全生命周期［１５］，所以这一技术应渗透到土木工程各个专业课程中，才能体现ＢＩＭ共享信息、协同工作的特点。而将ＢＩＭ建模软件引入土木工程制图课程中，就是让学生接触新技术的第一步。同时，由于ＢＩＭ建模软件具有比ＡｕｔｏＣＡＤ更优越的性能，能够形象地表达建筑形体，正好可以作为制图的辅助教学工具，让枯燥的二维图纸更容易理解。
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