基于BIM技术居住建筑设计课程教学改革研究
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摘 要：在建筑设计专业课程中，居住建筑设计作为一门核心课程，在塑造学生对建筑整体认知以及基础能力到综合能力的递进层面，具有非常重要的作用。文章分析课程目前存在的问题，提出应用BIM信息化技术来解决问题的思路。从教学方式和教学内容方面探讨课程改革的方向，并提出具体的方案。
关键词：BIM;居住建筑设计;课程改革;资源库
BIM是在计算机辅助设计（CAD）等技术的基础上发展起来的多维模型信息集成技术，是对建筑工程物理特征和功能特性信息的数字化承载和可视化表达。实现建筑全生命期各参与方在同一多维建筑信息模型基础上的数据共享，支持各专业协同工作、项目的虚拟建造。《2011—2015年建筑业信息化发展纲要》中明确了我国加快建筑信息模型（BIM）技术应用等主要目标。2013年8月，住房和城乡建设部研究制定的《关于推进建筑信息模型应用的指导意见》中提到“到2020年末，建筑行业甲级勘察、设计单位以及特级、一级房屋建筑工程施工企业应掌握并实现BIM与企业管理系统和其他信息技术的一体化集成应用，绿色生态示范小区集成应用BIM的项目比率应达到90%”。可见当前建筑市场已经形成“政策倒逼、甲方倒逼、竞争倒逼”BIM技术应用格局。随之而来的则是广大的人才需求，各大高校陆续开展相关人才培养工作。
一、居住建筑设计课程现状
居住建筑设计是建筑设计一个非常重要的组成部分，从统计数据上来看，占我国建设总量的80%，从毕业生反馈的情况看，居住建筑是主要的工作内容，所以高职院校建筑设计学生必须掌握居住建筑设计。该课程及实训设在基础课程之后，是从基础能力向核心能力的过渡阶段，也是学生开始接触的第一种类型的建筑设计，在学生全面理解建筑、养成良好的习惯及培养兴趣方面是非常重要的。但是从近几年的课程教学情况来看，存在一些问题，总结原因如下：
（一）传统二维图纸表现约束空间想象力
传统的方案设计主要是学生先在脑海中思考方案的空间效果，然后通过平面、立面、剖面表达出来，但是在这个转换过程中却经常出现问题。比如，总是习惯从一个平面开始进行方案设计，然后再画立面、剖面，但是不会逆向思维，不会从立面美观的角度或者剖面的空间利用角度思考平面的修改;想要表达却不会表达，能想象三维空间却在二维表现时遇到困难，如坡屋顶;追求新颖的形式，设计一些不合理的空间，不理解空间的有效性。如把卧室墙体交接处设计成锐角，实际上合理地安排功能空间才能营造舒适的居住环境，满足家庭生活需求。
（二）教学内容及课时分配不合理
教学中发现，要在45课时内完成多种内容是有难度的，学生理解起来也很吃力。设计类课程不同于其他理论课程，操作性较强，需要将很多时间用于学生讨论、设计及老师评图，这样才能促进学生理解自己的方案存在的问题，还需要时间用于思考、修改，充分掌握每个知识点。
（三）教学程序老化，居建设计与技术脱节
高职院校建筑学学制为三年，相较于本科的五年，学制缩短，意味着学时的减少。再像本科院校一样将所有课程分开细讲是不现实的，而且课程分割造成学习的不连贯性会降低效率，学生学完不知道运用，也不懂得合作。学生在设计时更多地考虑造型和效果，不考虑结构、设备因素，回避建筑中存在的物理缺陷。比如，方案设计时板底净空高度2200mm，但是不知道这个位置需要加梁，审核时因不满足规范要求而被驳回;紧邻的两端墙体错开200mm，不理解这样对施工的影响。一个好的建筑方案应该是靠合理的结构设计和设备布置来支撑的，在课程规划时应该结合技术，帮助学生全面认识建筑，从而设计合理的方案。
综上所述，传统居住建筑设计课程内容分布较零散，需要整合教学方案组织，来体现居住建筑的特点及完整性。国家政策的鼓励及近些年的比赛等实践发现，BIM技术应用可以有效解决上述问题。
二、BIM技术应用在居住建筑设计课程中的优势分析
（一）BIM的可视化有助于学生建立空间感
BIM是多维模型信息集成技术，能够将二维图纸、三维立体、四维时间在一个模型中体现。学生在模型中画一堵墙，表现出来的不只是抽象的两条线，而是可以在三维中看到长宽高以及材质。一个空间可以任意旋转、取透视、做动画来模拟建成的场景，帮助学生建立整体感，理解平立剖之间的关系，理解建筑技术对设计的影响，极大地调动学生学习的积极性、创造性。
（二）BIM的协同性有助于多学科综合发展
BIM是一个共享知识资源，包涵建筑的所有过程。在教学及实践中利用BIM技术，将居建中涉及的空间布局、建筑结构、建筑设备及家具摆放、装饰材料、开关设置等装饰内容建成一个综合模型，通过对比、仿真等方法来分析空间建构，从人体工程学角度检验空间的有效性。锻炼学生动手能力和团队协作能力，不断修改和深化设计方案，提高学生的综合素质。
（三）BIM是一种新的教学手段
相较于传统的粉笔黑板到多媒体应用，BIM作为一门新型技术，不仅在设计施工中给现场人员提供很好的帮助，在教学中，还可以利用该技术模拟现场，随时修改参数，学生从中看到变化，更好地理解建筑。作为教学手段，多媒体局限于制作，课堂上BIM的应用更方便快捷。
三、将BIM技术应用于居住建筑设计课程改革
改革的目的是適应时代的发展，利用新的技术来补充传统教学的缺陷。课堂摆脱单一讲解或者单一绘图的方式，将学生建模、计算机模拟等融入课程中，用模型来完善设计、检验设计效果。促使学生主动思考、拓展思路、提高设计水平。
（一）专业教学方法改革
教学大纲：为适应新技术、新需求，考虑学生未来从事BIM咨询师、BIM专员的岗位要求，需要对学生能力培养的要求、项目名称及分配进行修订。要求学生懂得如何在满足居住使用要求及安全、经济、美观等条件下，通过分析居住建筑设计要点，熟练运用居住建筑设计中的一般原则、步骤和方法，结合BIM技术进行综合方案设计。 指导思想：引导学生在建立居住环境完整观念的基础上，对居住建筑设计进行把握。在学习过程中，结合建筑方案到结构、设计构思到建筑施工涉及的所有步骤，利用BIM技术配合其他如水暖电等，掌握居住建筑设计的具体细节和整个流程。
教学方式：采用课前调查研究、亲身体验的方法，体会居住建筑的空间特性。课堂上老师讲授理论知识，通过一个完整的案例分析使学生理解居住建筑设计的任务及难点。设计的过程中，利用BIM仿真虚拟场景，让学生“设身处地”地进入自己所做的空间中，感受形状、大小、色彩的变化对人所产生的影响。增设讲评环节，学生相互评价，老师总结。
（二）专业教学内容改革
根据上述大纲修订中强调的综合设计能力，在这一基础上进行教学内容的组织。原有的课程单元分为住宅套型、低层设计、多层设计、高层设计、特殊住宅设计、住宅造型、住宅经济及农村住宅设计。其中住宅套型、低层设计、多层设计是基础，且因涉及的结构、设备等较简单，必须掌握。住宅造型、居住建筑环境应依附在居建设计的项目中。通過几个方案的设计，让学生基本掌握居建设计内容，每个项目都要用BIM建模的方法表现出来，经过讨论，学生指出他人或者自己作品的不足，同时评选出优秀的作品，从中发现问题、分析问题、解决问题。然后将农村住宅设计和住宅经济等合为一个课题，通过一个完整案例，利用BIM信息关联性来展示建筑设计与技术的相互影响。由于课时的限制和内容的筛选，其他居住建筑通过讲授让学生了解即可。
在居建设计课程的层层铺垫下，居建实训让学生将前面所学知识进行总结，因为高层住宅相对于其他普通住宅而言，建筑结构、设备等内容较复杂，所以在实训时安排高层住宅设计任务，任务进行中，根据需要对建筑技术方面的知识进行补充和指导。创建土建模型、机电模型，并进行合成，完成简单的碰撞检测，最终实现综合设计能力的提升。
（三）创建资源库
课程的完善除了内容的整合，还需创立资源库。教材的内容由于出版滞后、市场变化等因素，无法与最新的需求紧密联系，另外学生要充分理解BIM，理解建筑设计、施工，必须要有完整的案例展示，所以资源库的创建尤其重要。这个可以通过与企业的沟通、比赛作品等慢慢积累。每一个资源必须是完整的，学生可以通过校园网或者微信随时查看资源，这样有助于学生的自主学习，将被动的讲授式教学转化为积极的探究式教学方式。
四、具体设计
（一）居住建筑设计课程组织
内容1：住宅套型设计，学生理解住宅的含义和组成，理解尺寸对空间的影响。
内容2：低层住宅设计，课程中加入结构知识，任务中面积和层数有所变化。
内容3：多层住宅设计，除了结构和面积的增加外，需要学生设计整套的建筑，能够完整地表现方案，同时加入居住环境内容，引导学生建立居住环境完整观念。
内容4：农村住宅设计，导入一个施工住宅BIM综合模型，传授建筑结构、建筑设备知识，通过模型的碰撞检测、算量分析、施工优化等让学生全面理解整套建筑方案的设计、施工、管理等内容。在随后进行的实训中，能够考虑这些因素，举一反三，从而达到深入掌握的目的。
内容5：高层住宅设计，以讲授为主，理解高层住宅及中高层住宅的定义及设计难点。
（二）居住建筑设计实训课程组织
高层住宅设计，完成平面设计、结构类型、机电设计，合成后碰撞检测并优化。
五、结语
近些年我院响应国家号召，积极组织学生参加中国建设协会与斯维尔公司、广联达公司举办的BIM建模大赛，均取得了优异的成果，为学校赢得了荣誉。老师和学生都积累了不少经验，BIM在教学应用中的优势非常明显，学生学习的积极性提高。通过协同合作，培养学生的沟通能力和合作能力，更重要的是改善传统的教学方法，为企业、社会培养全方位BIM技术人才，使就业面更广。
参考文献：
[1]徐桂明.基于BIM的高职土建专业的教学改革[J].常州高职工程职业技术学院高职研究，2015（2）.
[2]范弘，郑秋玲，杨柯.建筑日照实验教学改革初探[J].世纪之星（交流版），2015（9）.
作者单位：
湖南高速铁路职业技术学院
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