BIM技術(shù)在公路工程的制圖課程思考
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摘要：運(yùn)用bim模型三維可視化的特點(diǎn)，在道橋?qū)I(yè)的識(shí)圖教學(xué)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(xué)習(xí)中,改變傳統(tǒng)教學(xué)理念與模式，運(yùn)用BIM模型直觀展示教學(xué)內(nèi)容，培養(yǎng)學(xué)生形象思維和空間想象能力，使學(xué)生更易于想象和理解，從而顯著提高教學(xué)效率。
關(guān)鍵詞：BIM三維建模；公路工程；空間想象能力
交通部十三五規(guī)劃中指出，運(yùn)用BIM技術(shù)進(jìn)行規(guī)劃、設(shè)計(jì)、施工和運(yùn)營(yíng)、檢測(cè)維護(hù)管理是一種新興的技術(shù)潮流，它所引領(lǐng)的公路行業(yè)的技術(shù)革命勢(shì)在必行。BIM是通過(guò)創(chuàng)建并利用數(shù)字模型對(duì)項(xiàng)目進(jìn)行設(shè)計(jì)、建造及運(yùn)營(yíng)管理的過(guò)程[1]。運(yùn)用BIM模型三維可視化的特點(diǎn)，在公路工程識(shí)圖教學(xué)中，改變傳統(tǒng)教學(xué)理念，優(yōu)化教學(xué)模式，對(duì)工程實(shí)體借助BIM模型直觀展示，培養(yǎng)學(xué)生的形象思維和空間想象能力，從而顯著提高教學(xué)效率。
公路工程制圖教學(xué)目標(biāo)是使學(xué)生能熟練地識(shí)讀工程專業(yè)圖紙和運(yùn)用CAD軟件熟練繪制工程施工圖，是對(duì)學(xué)生后續(xù)專業(yè)領(lǐng)域教學(xué)的引領(lǐng)，重點(diǎn)對(duì)學(xué)生的空間思維能力和想象能力的培養(yǎng)。要想實(shí)現(xiàn)在工程平面圖紙上由平面圖形來(lái)想象工程實(shí)體或把工程實(shí)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(xiàn)實(shí)教學(xué)中，多借助工程實(shí)體照片、多媒體課件、施工過(guò)程視頻動(dòng)畫、教學(xué)模型等手段，幫助學(xué)生建立空間概念，對(duì)教學(xué)目標(biāo)的實(shí)現(xiàn)起到了一定的作用。但這樣的教學(xué)，對(duì)學(xué)生工程圖紙的識(shí)讀能力、空間思維能力培養(yǎng)究竟有多大效果，通過(guò)問(wèn)卷調(diào)查發(fā)現(xiàn)學(xué)生識(shí)圖能力并未得到改善與提高，究其原因有以下兩個(gè)方面：1.1學(xué)生空間思維培養(yǎng)不足，后續(xù)專業(yè)課程學(xué)習(xí)困難。公路專業(yè)課程的基礎(chǔ)是三視圖作圖，該內(nèi)容的教學(xué)重點(diǎn)是要培養(yǎng)學(xué)生的三維空間思維。在實(shí)際教學(xué)中，此部分內(nèi)容教學(xué)其實(shí)并不容易，多數(shù)授課老師深有體會(huì)，在短時(shí)間內(nèi)讓學(xué)生很好地掌握難度很大，能讓學(xué)生掌握簡(jiǎn)單形體的三視圖作圖已經(jīng)很不錯(cuò)，別說(shuō)是公路工程實(shí)體了。造成這個(gè)現(xiàn)象的原因一方面是學(xué)生剛接觸這種學(xué)習(xí)訓(xùn)練，思維上不適應(yīng)，需要時(shí)間，另一方面是常規(guī)的的教學(xué)手段較難引起學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣，激發(fā)他們的學(xué)習(xí)熱情[2]。1.2教師在進(jìn)行傳統(tǒng)的公路識(shí)圖教學(xué)時(shí)，通常是依據(jù)某個(gè)工程現(xiàn)有的專業(yè)工程施工圖紙進(jìn)行識(shí)圖授課，跟學(xué)生詳細(xì)介紹每張施工圖紙中的圖示內(nèi)容。在授課過(guò)程中盡管教師會(huì)針對(duì)學(xué)生提出的問(wèn)題進(jìn)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(yè)知識(shí)的學(xué)生平面圖識(shí)讀水平明顯不足，很難由這種二維平面的專業(yè)施工圖想象出三維空間，更不用說(shuō)將平面圖與公路實(shí)體進(jìn)行對(duì)應(yīng)，學(xué)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(yè)知識(shí)點(diǎn)比較復(fù)雜，并導(dǎo)致在具體學(xué)習(xí)過(guò)程中學(xué)生們難以對(duì)圖紙中所表達(dá)的內(nèi)容有一個(gè)清晰的了解。所以這樣教學(xué)，學(xué)生無(wú)法真正有效地識(shí)讀公路工程施工圖。
二、BIM技術(shù)融入工程識(shí)圖教學(xué)的意義
綜上所述，公路工程制圖教學(xué)依靠傳統(tǒng)的教學(xué)手段對(duì)這部分內(nèi)容進(jìn)行教學(xué)，難以使學(xué)生更好地理解與想象，無(wú)法提高其空間想象能力。而基于BIM技術(shù)的三維軟件圖形的出現(xiàn)，對(duì)傳統(tǒng)的CAD教學(xué)思路進(jìn)行一定程度的轉(zhuǎn)變。將BIM技術(shù)融入工程識(shí)圖教學(xué)過(guò)程中，把BIM三維建模技術(shù)引入傳統(tǒng)教學(xué),培養(yǎng)學(xué)生對(duì)三維形體的認(rèn)識(shí)與想象，提升學(xué)生專業(yè)識(shí)圖的教學(xué)效果。2.1幫助學(xué)生快速建立形體模型，形成空間思維在傳統(tǒng)工程制圖教學(xué)中，教師會(huì)借助于教學(xué)模型或者多媒體課件輔助教學(xué)，豐富學(xué)生的感性認(rèn)識(shí)。這樣做雖較形象直觀，但教學(xué)方法局限性也大：模型教學(xué)投入較高，種類有限，與教材不配套，無(wú)法及時(shí)更新補(bǔ)充，從而會(huì)影響相關(guān)內(nèi)容教學(xué)；多媒體課件教學(xué)雖使教學(xué)內(nèi)容更豐富、更形象，但僅靠課堂以教師為中心講授，學(xué)生處于被動(dòng)的地位，還是無(wú)法使學(xué)生全面的理解作圖原理。教學(xué)中學(xué)生主動(dòng)參與機(jī)會(huì)少，學(xué)習(xí)熱情不夠。如能把BIM建模技術(shù)融入制圖教學(xué)中，則可以根據(jù)課堂需要運(yùn)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(jìn)行觀察，操作起來(lái)靈活快捷，同時(shí)也便于更改和編輯，這樣學(xué)生對(duì)形體三視圖的作圖原理更易理解。同時(shí)，學(xué)生在掌握BIM建模技術(shù)后，在講到較復(fù)雜形體三視圖作圖、工程圖紙構(gòu)件部位識(shí)讀時(shí)，學(xué)生可以根據(jù)視圖或自己的想象構(gòu)造形體進(jìn)行BIM建模,大家以小組為單位互相討論，教師引導(dǎo)，并實(shí)時(shí)驗(yàn)證思維正確性。這種教學(xué)模式讓學(xué)生主動(dòng)參與，積極提問(wèn)，以學(xué)生為中心，教師為輔，既提高了學(xué)生學(xué)習(xí)的積極性，又促進(jìn)了教學(xué)過(guò)程中的師生互動(dòng)，保持學(xué)習(xí)的主動(dòng)性、創(chuàng)造性。2.2通過(guò)構(gòu)建模型，使公路工程實(shí)體的各部位空間可視化，便于學(xué)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(yè)工程識(shí)圖與繪圖的教學(xué)過(guò)程中，如果能在完成常規(guī)施工圖識(shí)讀教學(xué)后，讓學(xué)生根據(jù)施工圖中所示的內(nèi)容和信息借助于Revit軟件來(lái)對(duì)公路工程整體來(lái)進(jìn)行虛擬建模，在建模的過(guò)程中，學(xué)生對(duì)公路工程各部位進(jìn)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(lái)加深對(duì)公路工程整體的認(rèn)知。并為提升課堂教學(xué)的吸引力，在課堂上全面給學(xué)生們展示各構(gòu)件設(shè)計(jì)方案、結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)方案，有效地避免了二維施工圖表達(dá)不充分的弊病，通過(guò)利用BIM技術(shù)建成完善的空間模型，將公路路線整體及其各構(gòu)造物清晰地表現(xiàn)出來(lái)，空間的可視化有助于將學(xué)生對(duì)形體的認(rèn)知提升到新的高度[3]。在對(duì)公路各部位的立剖面進(jìn)行講解時(shí)，學(xué)生們往往難以借助于立面圖以及剖面圖來(lái)對(duì)公路的情況有一個(gè)清晰的了解，這就需要教師們來(lái)根據(jù)教材的實(shí)際教學(xué)內(nèi)容來(lái)引導(dǎo)學(xué)生進(jìn)行三維視圖的構(gòu)建，并在此基礎(chǔ)上進(jìn)行相應(yīng)的教學(xué)工作[4]。在這教學(xué)模式下，學(xué)生能夠?qū)饭こ陶w的情況進(jìn)行全方位的觀察，并進(jìn)一步加深學(xué)生對(duì)于公路工程剖面的理解程度?？紤]到未來(lái)的發(fā)展趨勢(shì)，還需要在公路工程識(shí)圖與CAD繪圖教學(xué)環(huán)節(jié)中適當(dāng)增加BIM建模技術(shù)以及實(shí)踐課程，來(lái)提升學(xué)生二維轉(zhuǎn)三維形象思維和空間想象能力。
三、結(jié)束語(yǔ)：
未來(lái)的BIM技術(shù)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(xué)生掌握BIM的建模理論，根據(jù)自己的專業(yè)設(shè)計(jì)圖建成BIM模型，利用BIM模型增強(qiáng)識(shí)圖能力，同時(shí)讓學(xué)生可隨時(shí)發(fā)現(xiàn)自己設(shè)計(jì)作業(yè)的準(zhǔn)確性和合理性，完成視圖與工程實(shí)體之間形象思維的轉(zhuǎn)換，對(duì)后續(xù)專業(yè)課程的講授奠定良好的基礎(chǔ)，有利于提升學(xué)生的專業(yè)技能。
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作者:劉肖群 鄧小軍 單位:山東交通職業(yè)學(xué)院