BIM技術在公路工程的制圖課程思考論文

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  摘要:運用BIM模型三維可視化的特點,在道橋專業的識圖教學中,把BIM三維建模的原理、方法和技能融合、滲透到公路工程制圖學習中,改變傳統教學理念與模式,運用BIM模型直觀展示教學內容,培養學生形象思維和空間想象能力,使學生更易于想象和理解,從而顯著提高教學效率。

  關鍵詞:BIM三維建模;公路工程;空間想象能力

  交通部十三五規劃中指出,運用BIM技術進行規劃、設計、施工和運營、檢測維護管理是一種新興的技術潮流,它所引領的公路行業的技術革命勢在必行。BIM是通過創建并利用數字模型對項目進行設計、建造及運營管理的過程[1]。運用BIM模型三維可視化的特點,在公路工程識圖教學中,改變傳統教學理念,優化教學模式,對工程實體借助BIM模型直觀展示,培養學生的形象思維和空間想象能力,從而顯著提高教學效率。

  一、公路工程制圖課程的教學現狀分析

  公路工程制圖教學目標是使學生能熟練地識讀工程專業圖紙和運用CAD軟件熟練繪制工程施工圖,是對學生后續專業領域教學的引領,重點對學生的空間思維能力和想象能力的培養。要想實現在工程平面圖紙上由平面圖形來想象工程實體或把工程實體表示在圖紙上成平面圖形,必須具備一定的空間想象能力。在現實教學中,多借助工程實體照片、多媒體課件、施工過程視頻動畫、教學模型等手段,幫助學生建立空間概念,對教學目標的實現起到了一定的作用。但這樣的教學,對學生工程圖紙的識讀能力、空間思維能力培養究竟有多大效果,通過問卷調查發現學生識圖能力并未得到改善與提高,究其原因有以下兩個方面:1.1學生空間思維培養不足,后續專業課程學習困難。公路專業課程的基礎是三視圖作圖,該內容的教學重點是要培養學生的三維空間思維。在實際教學中,此部分內容教學其實并不容易,多數授課老師深有體會,在短時間內讓學生很好地掌握難度很大,能讓學生掌握簡單形體的三視圖作圖已經很不錯,別說是公路工程實體了。造成這個現象的原因一方面是學生剛接觸這種學習訓練,思維上不適應,需要時間,另一方面是常規的的教學手段較難引起學生的學習興趣,激發他們的學習熱情[2]。1.2教師在進行傳統的公路識圖教學時,通常是依據某個工程現有的專業工程施工圖紙進行識圖授課,跟學生詳細介紹每張施工圖紙中的圖示內容。在授課過程中盡管教師會針對學生提出的問題進行答疑解惑,但由于公路工程施工圖都是二維平面的,剛接觸專業知識的學生平面圖識讀水平明顯不足,很難由這種二維平面的專業施工圖想象出三維空間,更不用說將平面圖與公路實體進行對應,學生更希望看到的圖紙是更為直觀與形象的三維圖紙,但其公路專業知識點比較復雜,并導致在具體學習過程中學生們難以對圖紙中所表達的內容有一個清晰的了解。所以這樣教學,學生無法真正有效地識讀公路工程施工圖。

  二、BIM技術融入工程識圖教學的意義

  綜上所述,公路工程制圖教學依靠傳統的教學手段對這部分內容進行教學,難以使學生更好地理解與想象,無法提高其空間想象能力。而基于BIM技術的三維軟件圖形的出現,對傳統的CAD教學思路進行一定程度的轉變。將BIM技術融入工程識圖教學過程中,把BIM三維建模技術引入傳統教學,培養學生對三維形體的認識與想象,提升學生專業識圖的教學效果。2.1幫助學生快速建立形體模型,形成空間思維在傳統工程制圖教學中,教師會借助于教學模型或者多媒體課件輔助教學,豐富學生的感性認識。這樣做雖較形象直觀,但教學方法局限性也大:模型教學投入較高,種類有限,與教材不配套,無法及時更新補充,從而會影響相關內容教學;多媒體課件教學雖使教學內容更豐富、更形象,但僅靠課堂以教師為中心講授,學生處于被動的地位,還是無法使學生全面的理解作圖原理。教學中學生主動參與機會少,學習熱情不夠。如能把BIM建模技術融入制圖教學中,則可以根據課堂需要運用BIM快捷的建模功能,快速建立各種模型,可以多方位、多角度進行觀察,操作起來靈活快捷,同時也便于更改和編輯,這樣學生對形體三視圖的作圖原理更易理解。同時,學生在掌握BIM建模技術后,在講到較復雜形體三視圖作圖、工程圖紙構件部位識讀時,學生可以根據視圖或自己的想象構造形體進行BIM建模,大家以小組為單位互相討論,教師引導,并實時驗證思維正確性。這種教學模式讓學生主動參與,積極提問,以學生為中心,教師為輔,既提高了學生學習的積極性,又促進了教學過程中的師生互動,保持學習的主動性、創造性。2.2通過構建模型,使公路工程實體的各部位空間可視化,便于學生理解。公路工程施工圖通常都是二維平面的,分為立面圖、平面圖和剖、斷面圖幾部分,教師在專業工程識圖與繪圖的教學過程中,如果能在完成常規施工圖識讀教學后,讓學生根據施工圖中所示的內容和信息借助于Revit軟件來對公路工程整體來進行虛擬建模,在建模的過程中,學生對公路工程各部位進行合理分解與整合建成三維模型,由于模型從整體到局部都是可視的,來加深對公路工程整體的認知。并為提升課堂教學的吸引力,在課堂上全面給學生們展示各構件設計方案、結構設計方案,有效地避免了二維施工圖表達不充分的弊病,通過利用BIM技術建成完善的空間模型,將公路路線整體及其各構造物清晰地表現出來,空間的可視化有助于將學生對形體的認知提升到新的高度[3]。在對公路各部位的立剖面進行講解時,學生們往往難以借助于立面圖以及剖面圖來對公路的情況有一個清晰的了解,這就需要教師們來根據教材的實際教學內容來引導學生進行三維視圖的構建,并在此基礎上進行相應的教學工作[4]。在這教學模式下,學生能夠對公路工程整體的情況進行全方位的觀察,并進一步加深學生對于公路工程剖面的理解程度。考慮到未來的發展趨勢,還需要在公路工程識圖與CAD繪圖教學環節中適當增加BIM建模技術以及實踐課程,來提升學生二維轉三維形象思維和空間想象能力。

  三、結束語:

  未來的BIM技術將逐漸取代CAD成為了下一代的主流軟件體系,在公路工程制圖課程中合理融入BIM,讓學生掌握BIM的建模理論,根據自己的專業設計圖建成BIM模型,利用BIM模型增強識圖能力,同時讓學生可隨時發現自己設計作業的準確性和合理性,完成視圖與工程實體之間形象思維的轉換,對后續專業課程的講授奠定良好的基礎,有利于提升學生的專業技能。

  參考文獻

  [1]何關培,李剛.那個叫BIM的東西究竟是什么[M].北京:中國建筑工業出版社,2011.

  [2]朱少君.將BIM技術應用于建筑專業識圖教學的思考[J].泰州職業技術學院學報,2016,16(6).

  [3]王珺.BIM理念及BIM軟件在建設項目中的應用研究[D].成都:西南交通大學,2011.

  [4]黃海生,吳丹丹.基于BIM的土木工程課程體系教學改革[J].湖北科技學院學報,2016,36(4):74-77.

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