工程教育背景下BIM技术在“房屋建筑学”课程建设教学中的应用研究

工程教育背景下BIM技术在“房屋建筑学”课程建设教学中的应用研究

刘园园

山东协和学院 山东省济南市 250107

摘要：随着社会的快速发展，为了提高学生在进入社会以后的竞争优势，中职学校亟需进行教育改革。当下建筑行业对BIM技术运用较为广泛，无论是在前期的设计还是中期的施工环节，都离不开BIM技术。中职学校可以合理地应用BIM技术开展相应的竞赛活动，来改善当下建筑学专业的教学状况，以此来提高学生的专业技术能力，增加学生实践的机会，为其未来工作奠定坚实基础。

关键词：工程教育背景；BIM技术；房屋建筑学；课程教学；

引言

工程教育认证理念认为：毕业生在掌握基本工程知识的基础上，还应具备应用分析与设计、施工与管理、检测与加固等专业能力；承担土木工程及其相关领域多学科背景下复杂工程的项目设计、施工、管理等工作的能力.本文以天津城建大学为例，根据工程认证的要求，提出了“房屋建筑学”课程应对土木工程专业毕业生的若干能力提供相应支撑。如何培养出同时具备工程实践能力与科研创新能力的复合型土木工程毕业生，如何根据工程教育认证理念对传统教学过程进行改革与创新，是当前高等工程教育面临的重大挑战。因此，专业课程的教学内容、教学方法和考核标准都必须支撑该课程对应的能力目标，然而传统的教学方法在某些方面无法支撑新的培养目标.本文以“房屋建筑学”为例，讨论将BIM技术结合工程案例用于“房屋建筑学”课程教学的思路。

一、BIM技术的概述

BIM技术是运用于传统工程设计的建筑设计软件，它能整合相关工程项目的各项信息，并且借助建模来完成对项目前期的整体规划。在整个项目的前期工作准备以及中期运营和后期维护乃至整个项目生命周期，BIM技术共享和传递相应的数据，使得工程技术人员可以对当下的建筑信息进行正确的处理并且掌控事态；同时协助建筑方各工程部共同施工，减少各部门的工作干涉，提高生产效率，同时节约生产成本以及缩短工期等。总体来看，BIM技术具有以下特性：可视性、协调化、模拟性。可视性指BIM技术提供可视化的思维引导，通过展示物体的三维结构让人了解项目前期的大体情况，在项目设计以及建造运营中，管理人员可以及时把握项目的进度，以及针对可视化的信息来进行决策的调整。协调化是指在前期项目的设计环节中，BIM技术对各种相互冲突和干扰因素进行优化整合，通过系统性的分析和调整，使得各单位能正常运转且互不干扰。模拟性是指BIM技术对建筑前期的模型进行仿真处理，从而使管理人员在实际的施工环节、设计环节以及后期的维护环节都能对项目走向趋势做出一个前期的预测。同时帮助相应的管理人员实施后续的管理工作决策。

二、目前“房屋建筑学”课程教学中存在的问题

“房屋建筑学”是土木工程专业的入门课程，贯穿整个专业课程学习的全过程.“房屋建筑学”的课程内容包括建筑设计和建筑构造两大部分.建筑设计主要介绍房屋的空间设计原则和建筑平、立、剖面图的设计方法，为“建筑识图”和“房屋建筑学”课程设计打下基础；构造设计则介绍了房屋基本组成构件的构造原理和构造方法，主要包括基础、墙体、楼地层、楼梯、屋顶和门窗等六大组成部分的构造原理和营造做法，是土木工程专业学生重点学习的内容.现阶段的“房屋建筑学”教学方式较为单一，大多采用“教师讲授+多媒体”的方式.课堂教学中基本使用二维图形并适当结合教学视频进行辅助讲解教学内容，学生在上课时需要根据二维图形在头脑中想象出三维模型.如果学生的空间想象力不足或者注意力不够集中，尽管教师花费大量的时间组织语言解释二维图形，学生依然难以理解所学内容，不可避免会影响后续专业课的学习.因此，目前的课堂教学方法不够直观，直接造成课堂教学效率较低。

三、基于BIM技术的“房屋建筑学”教学设计思路

（一）实操性作业

《房屋建筑学》课程中实践教学部分十分重要，能够培养学生实践能力，掌握房屋建筑技能，这主要通过实践教学内容、实验教学设备和实践教学基地来保障。实操性部分选择线上教学无法完成的实操性强的作业，例如：在学习楼梯章节前，让学生去观察身边不同类型的楼梯，并将所观察到的楼梯进行拍照，再让学生进行整理，最后在课堂上展示，展示过程中详细描述各类型楼梯的尺寸、类型和组成等。通过实操性作业，使学生能熟练应用建筑设计原理解决实际工程的建筑设计问题，提出大量性建筑的初步设计方案；能正确运用工程制图知识和建筑设计基本原理和基本知识，实现中小型建筑设计方案的表达，具备阅读和评判建筑设计方案的初步能力；能够熟练应用建筑构造的基本原理解决实际工程的构造设计，能够对常见的建筑节点提出建筑构造的设计方案。

（二）整合知识点，优化教学内容

由于“房屋建筑学”课程的特点是覆盖面广、知识点繁多，并且没有明显的条理性，学生学习起来比较困难.教师需要根据教学大纲提前将教学内容进行梳理，合理安排学时，并注意行业的发展随时将新技术纳入到教学内容中.以天津城建大学为例，根据教学大纲的要求，“房屋建筑学”课程组将教学计划分为四个知识单元和两个实践单元。对于以上教学内容中的难点、重点或者学生不易理解的构造节点部分，可预先使用BIM软件进行建模.在进行课堂教学时，使用BIM三维模型与传统的二维图形进行对比展示，给学生更加直观的形象.在进行难点讲解时可以使用Revit中的3D视图或者漫游功能给学生进行演示，例如建筑物的采光分析、各部分构件的组成、柱梁板的配筋等。将新技术应用于课堂教学的做法更容易引起学生共鸣并激发学生对专业的学习兴趣。

（三）改进课程模式并不断完善课程设计

房屋建筑学课程模式与教学效果密切相关，科学的课程设计更是高效开展教学的决定性因素。因此，教师应根据教学目标和课程理论合理设计课程模式，以不断提高学生的专业水平和综合能力。尤其是在课程中融入装配式建筑内容后，教师不仅应注重学生的实践训练，更应该利用科学的教学方法优化教学效果，推动学生深入理解和学习装配式相关知识。例如，教师可以利用BIM技术的三维可视化技术介绍装配式建筑知识和构造。装配式建筑与传统建造形式有很大区别，单纯依靠图片、视频、书本等工具无法完成高效装配式建筑学习，学生很容易产生困难、畏惧的学习状态。这种情况下，利用可视化学习平台，能够将装配式构件的布置和搭建更详细的展现给学生，让学生对装配式建筑的理解更深刻、认识更清晰，这也有助于提高课程教学效率和质量。

结束语

BIM技术在土木工程行业中的作用不仅体现在工程的设计、施工和管理上.在教学过程中结合BIM技术不仅能够使建筑结构可视化，还能通过三维视图有效展示建筑内部复杂构件的构造做法、钢筋搭接，并且能够对项目快速算量.相较于传统的二维图纸，BIM技术与实际工程案例相结合的模式更便于学生快速理解及掌握建筑原理与构造方法，对于强化学习效果以及帮助学生运用所学知识进行设计起到明显的作用.此外，在实践教学单元中采用翻转课堂的模式真正做到了以学生为主导，有效弥补了传统教学中学生参与不足的问题。

参考文献

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[3]朱俊杰.BIM技术在房屋建筑学课程教学中的应用研究[J].工程技术研究,2020,5(12):229-230.

[4]刘雅琦,邵天帅.结合BIM技术的房屋建筑学课程改革思路探讨[J].黑龙江科学,2020,11(11):30-31.

基金资助：山东协和学院2020年度校级“一流课程”《房屋建筑学》建设项目