基于BIM软件的工程制图课程教学方法的研究与实践
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摘 要：为了使土建类学生在工程制图课程中能够更容易实现三维空间与二维图纸的相互转换，提高学生的学习积极性，本文研究采用BIM软件信息化教学方法，应用BIM工程识图三维仿真实训软件，结合Revit软件建模效果展示，以提高学生的学习积极性和教学的有效性，使教学方法和教学手段更加契合人才培养目标，并最终实现课程教学效果适应岗位技能需求的目的。
关键词：工程制图课程;信息化教学;BIM软件;三维仿真实训软件;Revit软件
一、绪论
工程制图是一门具有很强实践性的课程，就其学习内容而言，并不需要学生死记硬背大量的公式和深奥的理论，而是需要加强绘图与识图能力。要教好这门课程，教师应尽力开拓学生的思路，培养学生较好的空间想象力，从而提高学生的实践应用能力[1]。目前，大部分高职院校在开设土木工程制图课程时，都是辅以Auto CAD软件进行授课。但学生在学习Auto CAD的过程中，主要是绘制二维图纸，这会造成學生在学习后阅读实际的工程图纸的能力不强，而且三维空间与二维图纸的相互转换能力也不理想。
本文在总结教学经验[2]和参考同类高校教学方法[3-6]的基础上，应用BIM（Building Information Modeling）工程识图三维仿真实训软件，结合Revit软件建模效果展示，以建筑信息模型BIM技术的Revit三维建模软件替代Auto CAD软件。Revit三维建模软件操作更方便，建模更精准，可实现三维空间与二维平面的平稳转换。本文以高职类土木工程制图课程为例，研究Revit软件应用的教学方法和教学手段，并进行对比分析，阐述经验心得。本文基于BIM软件，从信息化教学方法改革入手，进行工程制图课程教学方法的研究与实践。
二、教学现状
通过查找文献资料以及走访调研同类高职院校，了解到目前大部分高职院校在开设土木工程制图课程时，教学方法仍采用板书讲授为主、教学软件和模型为辅，教师在讲授时也仅通过二维的三面投影图来培养学生的空间思维能力。
作者近几年讲授土木工程制图课程时，通过分析学生的课程考核和调查问卷，得知大部分学生的空间想象能力不能匹配课程教学目标的要求，学生也无法及时、准确地实现二维图纸和三维实体的转换。在课内实训或校外实训时，学生识读专业工程图纸的能力有限，无法将工程图与工程实体一一对应，需要花费大量的时间来思考，甚至会将图纸识读错误。另一方面，高职院校土建类专业注重培养学生的实操能力，在重技能弱理论的情况下，工程制图的课时在逐渐调整减少，如何让学生在有限的课时内掌握制图技巧与识图能力，是工程制图课程教学改革的迫切需要。
近几年，随着BIM技术的推广，各大高校纷纷开设BIM课程，但由于国内的BIM技术还不够成熟，开设的BIM课程大多以理论讲解为主，主要使学生了解BIM技术，以便于毕业后在工作中实践BIM技术时能尽快适应。随着对BIM课程的逐渐深入探索，作者发现将BIM技术贯穿整个专业课程中尤为重要，如果仅一门课程讲解BIM技术，那作用就非常细微，学生容易忘记所学的BIM知识，更谈不上应用。课程组成员通过多次研讨，制定适应本专业学生的工程制图课程教学改革方案，逐步将BIM技术引入工程制图课程教学中，培养学生的空间思维能力，提高学生的学习积极性和教学的有效性，使教学方法和教学手段更加契合人才培养目标。
三、教学改革研究
本次教学改革采用BIM软件信息化教学方法，前期已经选取一个教学班，应用BIM工程识图三维仿真实训软件，开展工程制图课程试验研究[2]。通过对研究结果的分析总结，相较于普通教学方法的班级，学生接受度更好，对图形的空间想象能力更好一些。但是对于三维空间与二维图纸的相互转换能力尚有欠缺，对工程图纸的识读不够完整、准确。
完成前期试验教学研究后总结经验，对教学方案和教学方法进行改进，开展实践教学研究。重新选取一个教学班，采用BIM软件信息化教学方法，在应用BIM工程识图三维仿真实训软件的基础上，结合Revit软件建模效果展示，旨在进一步提高学生的空间想象能力，实现工程图三维空间与二维平面的相互转换。
Revit软件创建的三维模型能够与二维平面图完全对应，可以切换视角方向，以观察各种视图，使得看似难以理解的二维图纸变得生动起来。Revit软件还可以构建三维可视化动态仿真工程，可以模拟各种工程案例，将课堂教学变得生动起来，从而激发学生的学习热情，加深对工程图纸的理解。
本文以土木工程制图课程中的“杯形基础”一节为例，对比分析两种不同教学方法的效果。图1所示为杯形基础的二维图纸，授课时仅讲解该二维图纸，学生的反馈为：30%的学生能够理解图纸内容，可以顺利想象出杯形基础的空间结构;60%的学生感觉比较迷糊，思维有点混乱，脑海中不能完整、清晰的搭建空间结构;10%的学生则完全不能理解图纸，无法想象出空间结构。图2所示为采用Revit软件创建的杯形基础三维模型，不仅可以直观看到结构的空间构造，还可以切换不同剖面视图得到与图1所示二维图纸的视图，做到一一对应。讲授后学生的反馈为：90%的学生能够理解图纸内容，可以顺利想象出杯形基础的空间结构;10%的学生能够在脑海中比较完整的搭建出空间结构。
选择两个班级进行学习效果测试，A班采用BIM软件信息化教学方法，B班采用原来的教学方法，测试内容为三面投影图的绘制、土木工程图的绘制。测试结果对比如下图3、图4所示。
通过学生测试结果可以看出，在三面投影图的绘制部分，两个班级当中掌握知识点的学生比例相差不大，说明大部分学生掌握了投影基础知识，两种方法的学习效果差距不明显;在土木工程图的绘制部分，两个班级当中掌握知识点的学生比例差距比较大，采用BIM软件信息化教学方法班级学生掌握知识点的比例大于未采用的，说明采用BIM软件信息化教学方法大大提高了学生的学习能力，能够顺利实现三维空间与二维图纸的相互转换。
四、结论
本文通过研究工程制图课程中怎样让学生能顺利实现三维空间与二维图纸的相互转换问题，采取BIM技术信息化教学方法，应用工程识图三维仿真实训软件，结合Revit软件建模效果展示，大大提高了学生的学习能力，教学效果有所提升。根据教学效果可知，采取BIM技术信息化教学方法能让学生顺利实现三维空间与二维图纸的相互转换，提高学生的学习积极性和教学的有效性，使教学方法和教学手段更加契合人才培养目标，并最终实现课程教学效果适应岗位技能需求的目的，为高职院校土建类工程制图课程教学提供借鉴。
参考文献：
[1]王建超，张丁元，周静海.BIM技术在建筑类高校专业课程教学中的应用探索——以沈阳建筑大学为例[J].高等建筑教育，2017，26（01）：161-164.
[2]王影，吴姗姗.建筑工程3D仿真实训平台在工程制图课程中的应用与研究[J].现代职业教育，2019（31）：264-265.
[3]张龙，李十泉.BIM在土木工程制图课程中的应用[J].山西建筑，2015，41（29）：254-256.
[4]李牧.将BIM建模软件引入土木工程制图教学的初探[J].教育教学论坛，2015（22）：139-141.
[5]何蕊，高岱，栾英艳.土木工程制图课程中“主动学习”教学模式实践[J].图学学报，2018，39（04）：782-785.
[6]李娜，商庆清.土木工程制图课程体系多元化综合教学改革与实践[J].教育教学论坛，2019（10）：90-92.
基金项目：重庆公共运输职业学院教育教学改革研究项目（项目编号：YSJG20180507）;重庆市教育委员会高等教育教学改革研究项目（项目编号：183238）
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