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BIM技术下的建筑结构识图课程教学

[摘要]建筑结构识图课程要求学生具有良好的空间想象力,但由于学生缺乏实践经验,很难根据教师描述的内容进行联想。而BIM技术可以通过虚拟仿真、建立模型等,弥补学生空间想象力的不足。这同时也要求教师要根据具体的内容和案例运用BIM技术。基于此,笔者将分析与探讨基于BIM技术的建筑结构识图课程教学研究。

[关键词]BIM技术;建筑结构识图课程;教学研究

在传统建筑结构识图课程教学中,教师往往侧重于理论层面的讲授,忽视学生的实际参与与动手操作。这导致学生对建筑结构的节点特征了解不够,不利于学生实践能力的培养。而传统的教学方法和理念落后于现代教育的要求,BIM技术由此应运而生,其能够有效地提高学生的专业知识和实践能力。

BIM技术在建筑结构制图课程中的重要性

在传统建筑结构制图课程中,教师主要依靠CAD绘图辅助教学,但这种教学方式无法让学生得到更为直观的体验,而且也限制了一些教学重点、难点的动态呈现。教师运用BIM技术可以建立三维模型丰富课程教学形式。BIM技术可以将二维施工图与三维建筑结合起来,便于学生理解相关的学习内容。学生也可以通过BIM技术进行展开、缩小、旋转等,可以更加直观地了解建筑图纸与三维建筑之间的关系,进而帮助自身快速掌握建筑工程识图与绘图方法。同时BIM技术的应用可以促进理论教学与实践教学的有机结合,全面提高建筑结构识图的课程教学效果。BIM技术改变了平面图教学的现状,学生可以通过三维模型直观了解相关的学习内容。这种教学方法不仅突出了教学的重点和难点,而且也大大降低了学生的学习难度,提高了课堂教学的效率。

建筑结构识图课程教学存在的问题

建筑工程专业学生的识图能力是非常重要的一项能力。但在传统的课程教学中,施工建筑图和结构施工图都是以二维的形式呈现给学生的,但实际建筑是三维的,这就很容易使学生形成认知上的偏差。因此,学生在学习时应该加强自身识图能力的训练,不断增强自身的空间想象力。然而由于学生缺乏相关实践经验,很难从二维图形跨越到三维模型,特别是一些复杂的建筑节点。针对此问题,教师也在不断进行相应的教学改革,以探索出有效的教学方法,如运用多媒体课程教学等。多媒体的使用虽然在一定程度上提高了教学的直观性和生动性,但在教学过程中也受到了高成本的建筑模型、施工场地安全隐患等诸多因素的制约,在培养学生空间想象力方面还存在一定的不足。建筑结构识图课程知识点多而且较为复杂,既包含大量专业术语,又包含大量的施工实践和施工技术,具有很强的专业性。但是现行教材更新缓慢,远远落后于新技术、新材料的应用。学生使用的书籍知识和插图过于老旧且内容表达不直观。特别是对缺乏实践经验的初学者来说,在没有对建筑构件实地观察前,很难理解相关的理论知识。传统的教学是基于二维平面的,在教学过程中经常通过施工节点图片展示、施工视频观看等方式引导学生理解建筑结构施工图。但学生仅仅依靠二维平面、垂直、剖面等很难转化为三维模型。而且在传统教学中,建筑结构和建筑地图识别模块是相对独立的,没有形成系统的知识网络,不利于学生的学习与记忆。

基于BIM技术的建筑结构识图课程教学策略

1.打造体验式BIM实训场景

在建筑结构识图教学中,教师要打造体验式BIM实训场景,促进学生获得身临其境之感,增强学生的学习动机与自主探索能力。在传统建筑结构制图教学中,教师多是借助教材和图片向学生展示所遇到的问题。但是建筑场景平面图在教学中的作用十分有限,学生不能进行直接操作,因而给学生带来的教学体验并不是很好。教师借助于BIM技术可以呈现出立体空间感,让学生通过直观、身临其境的体验模式,增强其对教学内容的理解。教师运用BIM技术创建一个实训场景,学生可以观察建筑内部的空间信息,这不仅开阔了学生的视野,还增强了学生的形象思维。此外教师在教学中应该加强“人机交互”的观念,不仅要学生在BIM仿真环境下观察建筑,还要让学生对建筑模型进行操作,培养学生的操作能力。教师也要积极开发精品课程资源库,结合建筑业发展趋势,构建在线教学系统,进而搭建良好的学习平台。教师要课前提供预习资源库,以教材内容为框架,运用BIM技术获取经典案例,加深学生的感悟。在课中通过平台进行课堂讨论,指导学生完成课堂作业,教师要了解学生对知识的掌握情况。基于此,教师更应多引进新技术、新规范,更新老旧落后的教学方法。在建筑图识别部分,教师要选取典型且不同结构类型的建筑施工图,让学生从直观的建筑物中建立理性认识,进而提高学生的实践能力。例如在上学生建筑制图这节课时,教师可以运用BIM技术将三面投影图的建立、形成、展开演示给学生,加强学生对剖面的理解。教师可以让学生以辩论会的形式谈谈其中不理解的地方,把三面投影图进行放大或者缩小,让学生明确每一个施工节点的具体情况。还可以让学生根据投影图尝试绘制,让学生同桌互换比对三面投影图进行评价。最后选出最佳的绘制图进行作品展示,进一步加强学生的知识理解。由于建筑节点大多是剖面图,教师还可以利用BIM绘制模型让学生在反复练习与观察中提升自身的专业能力。

2.构建虚拟化建筑构件

在建筑结构识图教学中,学生对建筑构件的理解有待提高。在传统的课堂教学中,教师多是利用实物教学,把建筑构件带进课堂让学生观察其外观,初步了解建筑构件的特点。因此,教师一般采取实物展示的方式引导学生思考和回答。此外教师也可以用投影仪播放图片供学生观察,但是这种方式取决于摄影师的拍摄角度,无法全面反映建筑构件。实物展示教学有一定的局限性,其只能展示一些小的建筑构件,但由于展示建筑构件的数量不多,因而无法保证每个学生都能仔细观察上。而大的构件由于体积和重量的关系无法带进课堂。教师可以用BIM技术来模拟模型构建虚拟化建筑构件,以解决传统教学中存在的问题。教师可以通过3dmax等软件设计出与实物相符的虚拟模型,让学生通过电脑屏幕放大、缩小、旋转图像内容,从而仔细观察建筑构件的每一个细节。教师也可以把相关数据、参数进行标注,利用BIM建模承载上述重要信息。这种方法有利于加强学生的实践能力,给学生带来更加丰富的内容和直观的体验,促进学生实践能力的进一步提高。教师利用BIM技术建立模型,可以引导学生观察和了解每个节点的结构材料和功能特点,帮助学生准确把握每个节点,进而降低教学难度。例如教师可以利用BIM技术将平面图从二维展示上升到三维展示,使学生更仔细地了解建筑的布局和结构造型,并全面把握建筑施工节点的细节,切实提高学生对施工图的识别能力。教师可以排列一组图形让学生临摹画图,在实践活动中帮助学生熟悉图纸标准、规范和建筑结构细节等,并将构建模块和地图识别模块结合起来,让学生形成系统的知识结构,进而达到事半功倍的教学效果。

3.构建基于BIM的建筑空间形态

在建筑结构识图教学中,学生面临的主要困难是缺乏空间想象。而传统的教学模式无法让学生根据三维空间进行思考,而且大部分学生很少参与建筑工程的设计与实施环节,缺乏实践经验。因此,教师所描述的内容或多媒体所展示的内容,不能激发学生的联想。学生如果只通过课本记住知识点,不利于启发学生的思考。教师应用BIM技术,可以通过沉浸式的建筑空间构建,使学生感受到三维场景,提升学生的空间想象力。教师可以通过BIM设计充分展示建筑物的光影变化、建筑材料等细节,使学生在观察中形成对真实建筑场景的初步印象。例如在学习建筑识图时,教师可以运用BIM技术,采取项目教学的形式,让学生快速理解整体到局部的关系。在同一模型中转换三维整体模型和局部组件模型,增强课堂教学的连贯性,让学生可以直接看到各种结构和结构的做法、材料、尺寸和连接关系。由此激发学生学习的积极性,使学生更好地了解结构和建筑物原理。教师也可以引入BIM技术,根据工程建筑图纸进行三维投影图的动态模拟观测,并对建筑的外部造型和内部设计进行仿真演示,展示建筑的细节技术。此外教师可以结合现有的结构模型和1∶1的实训模式让学生观察建设图,了解具体的建筑结构。教师也可以让学生3至4人为一组,选取实际工程的施工图,将BIM技术贯穿于建筑结构和图纸识别的全过程。让学生自主设计方案,参与建筑施工图设计、定额和预算的全过程,完成多专业课程的项目学习,提升学生专业能力。

4.建筑设计中环境因素的解读

学生在建筑结构识图学习中除了要有空间想象力、精心选择建筑构件外,还应分析建筑的真实环境。利用BIM技术,教师可以导入特定的地理环境数据作为参数。学生可以利用模型对环境进行分析,形成正确的判断。教师要利用BIM模型对气候变化的具体规律和影响进行详细分析。学生可以通过模型比较不同地区和国家的建筑风格,探索不同文化背景下的设计特点。同时可以让学生结合具体参数,帮助学生了解建筑节能的控制需求。例如在学习地基与地下室时,教师可以借助BIM技术模拟不同环境,让学生根据模型与实地考察,总结建筑基础埋置深度的影响原因与基础的构造类型。最后教师再总结影响地基深度的原因。并且让学生通过施工图,根据施工实际条件综合考虑,设计详细的实施计划,激发学生的不断思考。最后让学生派小组代表进行计划展示,在交流中碰撞思维的火花,促进学生的长足发展。

5.构建建筑场景进行虚拟漫游

在建筑结构图识教学中教师可以利用BIM技术,模拟建筑场景进行虚拟漫游。因为教师在讲解中需要运用一些经典的建筑案例或大师的建筑作品来激发学生的学习兴趣,丰富学生的学习内容。传统教学中教师往往采用语言描述或图片展示优秀的建筑作品。但这种平面的方式也有同样的弊端,学生很难有直观的感受和内心的共鸣。只有通过多种感知方式,才能让学生真正了解优秀建筑的设计理念和艺术魅力。教师可以借助BIM虚拟漫游模式,拓展学生的感官体验,让学生从更立体的角度感受优秀建筑的魅力。教师可以通过BIM技术虚拟现实,加强课程与生活实际的联系。教师也需要运用相应的软件,动态模拟场景,使之更加逼真。由此提高教学的效率,增强学生的实践能力。例如在学习建筑结构时,教师可以利用BIM技术引导学生进入虚拟场景。教师可以选取中外优秀的建筑让学生一一领略。并且介绍建筑学的历史背景,加强学生的情感体验。最后教师可以召开最美建筑的交流会,让学生跟同桌互相交流自身喜欢的建筑,再随机让学生上台进行介绍。教师再带领学生进行总结归纳,让学生感悟不同的建筑风格,了解不同建筑物的使用价值。

结语

在建筑结构图识别教学中运用BIM技术,可以将建筑结构识图课程的抽象概念转化为更加形象的内容,帮助学生理解教学内容。因此,教学活动中教师必须结合课程的难点、重点,利用BIM技术创设教学情境,增强学生绘图与识图能力,使学生成为社会所需要的专业人才。

参考文献:

[1]刘红霞.建筑构造与识图课程混合式教学改革研究[J].山西建筑,2018(10):233-234.

[2]高婷.BIM技术在《建筑构造与识图》课程教学中的应用[J].武夷学院学报,2018(3):78-81.

[3]李霞霞.BIM技术在建筑结构施工中的应用分析[J].山西建筑,2018(15).

作者:耿爽 单位:陕西职业技术学院

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