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      BIM技術下的建筑結構識圖課程教學

      發布時間:2020-09-22 08:59所屬分類:建筑工程加入收藏

      [摘要]建筑結構識圖課程要求學生具有良好的空間想象力,但由于學生缺乏實踐經驗,很難根據教師描述的內容進行聯想。而BIM技術可以通過虛擬仿真、建

        [摘要]建筑結構識圖課程要求學生具有良好的空間想象力,但由于學生缺乏實踐經驗,很難根據教師描述的內容進行聯想。而BIM技術可以通過虛擬仿真、建立模型等,彌補學生空間想象力的不足。這同時也要求教師要根據具體的內容和案例運用BIM技術。基于此,筆者將分析與探討基于BIM技術的建筑結構識圖課程教學研究。

        [關鍵詞]BIM技術;建筑結構識圖課程;教學研究

      建筑結構論文

        在傳統建筑結構識圖課程教學中,教師往往側重于理論層面的講授,忽視學生的實際參與與動手操作。這導致學生對建筑結構的節點特征了解不夠,不利于學生實踐能力的培養。而傳統的教學方法和理念落后于現代教育的要求,BIM技術由此應運而生,其能夠有效地提高學生的專業知識和實踐能力。

        BIM技術在建筑結構制圖課程中的重要性

        在傳統建筑結構制圖課程中,教師主要依靠CAD繪圖輔助教學,但這種教學方式無法讓學生得到更為直觀的體驗,而且也限制了一些教學重點、難點的動態呈現。教師運用BIM技術可以建立三維模型豐富課程教學形式。BIM技術可以將二維施工圖與三維建筑結合起來,便于學生理解相關的學習內容。學生也可以通過BIM技術進行展開、縮小、旋轉等,可以更加直觀地了解建筑圖紙與三維建筑之間的關系,進而幫助自身快速掌握建筑工程識圖與繪圖方法。同時BIM技術的應用可以促進理論教學與實踐教學的有機結合,全面提高建筑結構識圖的課程教學效果。BIM技術改變了平面圖教學的現狀,學生可以通過三維模型直觀了解相關的學習內容。這種教學方法不僅突出了教學的重點和難點,而且也大大降低了學生的學習難度,提高了課堂教學的效率。

        建筑結構識圖課程教學存在的問題

        建筑工程專業學生的識圖能力是非常重要的一項能力。但在傳統的課程教學中,施工建筑圖和結構施工圖都是以二維的形式呈現給學生的,但實際建筑是三維的,這就很容易使學生形成認知上的偏差。因此,學生在學習時應該加強自身識圖能力的訓練,不斷增強自身的空間想象力。然而由于學生缺乏相關實踐經驗,很難從二維圖形跨越到三維模型,特別是一些復雜的建筑節點。針對此問題,教師也在不斷進行相應的教學改革,以探索出有效的教學方法,如運用多媒體課程教學等。多媒體的使用雖然在一定程度上提高了教學的直觀性和生動性,但在教學過程中也受到了高成本的建筑模型、施工場地安全隱患等諸多因素的制約,在培養學生空間想象力方面還存在一定的不足。建筑結構識圖課程知識點多而且較為復雜,既包含大量專業術語,又包含大量的施工實踐和施工技術,具有很強的專業性。但是現行教材更新緩慢,遠遠落后于新技術、新材料的應用。學生使用的書籍知識和插圖過于老舊且內容表達不直觀。特別是對缺乏實踐經驗的初學者來說,在沒有對建筑構件實地觀察前,很難理解相關的理論知識。傳統的教學是基于二維平面的,在教學過程中經常通過施工節點圖片展示、施工視頻觀看等方式引導學生理解建筑結構施工圖。但學生僅僅依靠二維平面、垂直、剖面等很難轉化為三維模型。而且在傳統教學中,建筑結構和建筑地圖識別模塊是相對獨立的,沒有形成系統的知識網絡,不利于學生的學習與記憶。

        基于BIM技術的建筑結構識圖課程教學策略

        1.打造體驗式BIM實訓場景

        在建筑結構識圖教學中,教師要打造體驗式BIM實訓場景,促進學生獲得身臨其境之感,增強學生的學習動機與自主探索能力。在傳統建筑結構制圖教學中,教師多是借助教材和圖片向學生展示所遇到的問題。但是建筑場景平面圖在教學中的作用十分有限,學生不能進行直接操作,因而給學生帶來的教學體驗并不是很好。教師借助于BIM技術可以呈現出立體空間感,讓學生通過直觀、身臨其境的體驗模式,增強其對教學內容的理解。教師運用BIM技術創建一個實訓場景,學生可以觀察建筑內部的空間信息,這不僅開闊了學生的視野,還增強了學生的形象思維。此外教師在教學中應該加強“人機交互”的觀念,不僅要學生在BIM仿真環境下觀察建筑,還要讓學生對建筑模型進行操作,培養學生的操作能力。教師也要積極開發精品課程資源庫,結合建筑業發展趨勢,構建在線教學系統,進而搭建良好的學習平臺。教師要課前提供預習資源庫,以教材內容為框架,運用BIM技術獲取經典案例,加深學生的感悟。在課中通過平臺進行課堂討論,指導學生完成課堂作業,教師要了解學生對知識的掌握情況。基于此,教師更應多引進新技術、新規范,更新老舊落后的教學方法。在建筑圖識別部分,教師要選取典型且不同結構類型的建筑施工圖,讓學生從直觀的建筑物中建立理性認識,進而提高學生的實踐能力。例如在上學生建筑制圖這節課時,教師可以運用BIM技術將三面投影圖的建立、形成、展開演示給學生,加強學生對剖面的理解。教師可以讓學生以辯論會的形式談談其中不理解的地方,把三面投影圖進行放大或者縮小,讓學生明確每一個施工節點的具體情況。還可以讓學生根據投影圖嘗試繪制,讓學生同桌互換比對三面投影圖進行評價。最后選出最佳的繪制圖進行作品展示,進一步加強學生的知識理解。由于建筑節點大多是剖面圖,教師還可以利用BIM繪制模型讓學生在反復練習與觀察中提升自身的專業能力。

        2.構建虛擬化建筑構件

        在建筑結構識圖教學中,學生對建筑構件的理解有待提高。在傳統的課堂教學中,教師多是利用實物教學,把建筑構件帶進課堂讓學生觀察其外觀,初步了解建筑構件的特點。因此,教師一般采取實物展示的方式引導學生思考和回答。此外教師也可以用投影儀播放圖片供學生觀察,但是這種方式取決于攝影師的拍攝角度,無法全面反映建筑構件。實物展示教學有一定的局限性,其只能展示一些小的建筑構件,但由于展示建筑構件的數量不多,因而無法保證每個學生都能仔細觀察上。而大的構件由于體積和重量的關系無法帶進課堂。教師可以用BIM技術來模擬模型構建虛擬化建筑構件,以解決傳統教學中存在的問題。教師可以通過3dmax等軟件設計出與實物相符的虛擬模型,讓學生通過電腦屏幕放大、縮小、旋轉圖像內容,從而仔細觀察建筑構件的每一個細節。教師也可以把相關數據、參數進行標注,利用BIM建模承載上述重要信息。這種方法有利于加強學生的實踐能力,給學生帶來更加豐富的內容和直觀的體驗,促進學生實踐能力的進一步提高。教師利用BIM技術建立模型,可以引導學生觀察和了解每個節點的結構材料和功能特點,幫助學生準確把握每個節點,進而降低教學難度。例如教師可以利用BIM技術將平面圖從二維展示上升到三維展示,使學生更仔細地了解建筑的布局和結構造型,并全面把握建筑施工節點的細節,切實提高學生對施工圖的識別能力。教師可以排列一組圖形讓學生臨摹畫圖,在實踐活動中幫助學生熟悉圖紙標準、規范和建筑結構細節等,并將構建模塊和地圖識別模塊結合起來,讓學生形成系統的知識結構,進而達到事半功倍的教學效果。

        3.構建基于BIM的建筑空間形態

        在建筑結構識圖教學中,學生面臨的主要困難是缺乏空間想象。而傳統的教學模式無法讓學生根據三維空間進行思考,而且大部分學生很少參與建筑工程的設計與實施環節,缺乏實踐經驗。因此,教師所描述的內容或多媒體所展示的內容,不能激發學生的聯想。學生如果只通過課本記住知識點,不利于啟發學生的思考。教師應用BIM技術,可以通過沉浸式的建筑空間構建,使學生感受到三維場景,提升學生的空間想象力。教師可以通過BIM設計充分展示建筑物的光影變化、建筑材料等細節,使學生在觀察中形成對真實建筑場景的初步印象。例如在學習建筑識圖時,教師可以運用BIM技術,采取項目教學的形式,讓學生快速理解整體到局部的關系。在同一模型中轉換三維整體模型和局部組件模型,增強課堂教學的連貫性,讓學生可以直接看到各種結構和結構的做法、材料、尺寸和連接關系。由此激發學生學習的積極性,使學生更好地了解結構和建筑物原理。教師也可以引入BIM技術,根據工程建筑圖紙進行三維投影圖的動態模擬觀測,并對建筑的外部造型和內部設計進行仿真演示,展示建筑的細節技術。此外教師可以結合現有的結構模型和1∶1的實訓模式讓學生觀察建設圖,了解具體的建筑結構。教師也可以讓學生3至4人為一組,選取實際工程的施工圖,將BIM技術貫穿于建筑結構和圖紙識別的全過程。讓學生自主設計方案,參與建筑施工圖設計、定額和預算的全過程,完成多專業課程的項目學習,提升學生專業能力。

        4.建筑設計中環境因素的解讀

        學生在建筑結構識圖學習中除了要有空間想象力、精心選擇建筑構件外,還應分析建筑的真實環境。利用BIM技術,教師可以導入特定的地理環境數據作為參數。學生可以利用模型對環境進行分析,形成正確的判斷。教師要利用BIM模型對氣候變化的具體規律和影響進行詳細分析。學生可以通過模型比較不同地區和國家的建筑風格,探索不同文化背景下的設計特點。同時可以讓學生結合具體參數,幫助學生了解建筑節能的控制需求。例如在學習地基與地下室時,教師可以借助BIM技術模擬不同環境,讓學生根據模型與實地考察,總結建筑基礎埋置深度的影響原因與基礎的構造類型。最后教師再總結影響地基深度的原因。并且讓學生通過施工圖,根據施工實際條件綜合考慮,設計詳細的實施計劃,激發學生的不斷思考。最后讓學生派小組代表進行計劃展示,在交流中碰撞思維的火花,促進學生的長足發展。

        5.構建建筑場景進行虛擬漫游

        在建筑結構圖識教學中教師可以利用BIM技術,模擬建筑場景進行虛擬漫游。因為教師在講解中需要運用一些經典的建筑案例或大師的建筑作品來激發學生的學習興趣,豐富學生的學習內容。傳統教學中教師往往采用語言描述或圖片展示優秀的建筑作品。但這種平面的方式也有同樣的弊端,學生很難有直觀的感受和內心的共鳴。只有通過多種感知方式,才能讓學生真正了解優秀建筑的設計理念和藝術魅力。教師可以借助BIM虛擬漫游模式,拓展學生的感官體驗,讓學生從更立體的角度感受優秀建筑的魅力。教師可以通過BIM技術虛擬現實,加強課程與生活實際的聯系。教師也需要運用相應的軟件,動態模擬場景,使之更加逼真。由此提高教學的效率,增強學生的實踐能力。例如在學習建筑結構時,教師可以利用BIM技術引導學生進入虛擬場景。教師可以選取中外優秀的建筑讓學生一一領略。并且介紹建筑學的歷史背景,加強學生的情感體驗。最后教師可以召開最美建筑的交流會,讓學生跟同桌互相交流自身喜歡的建筑,再隨機讓學生上臺進行介紹。教師再帶領學生進行總結歸納,讓學生感悟不同的建筑風格,了解不同建筑物的使用價值。

        結語

        在建筑結構圖識別教學中運用BIM技術,可以將建筑結構識圖課程的抽象概念轉化為更加形象的內容,幫助學生理解教學內容。因此,教學活動中教師必須結合課程的難點、重點,利用BIM技術創設教學情境,增強學生繪圖與識圖能力,使學生成為社會所需要的專業人才。

        參考文獻:

        [1]劉紅霞.建筑構造與識圖課程混合式教學改革研究[J].山西建筑,2018(10):233-234.

        [2]高婷.BIM技術在《建筑構造與識圖》課程教學中的應用[J].武夷學院學報,2018(3):78-81.

        [3]李霞霞.BIM技術在建筑結構施工中的應用分析[J].山西建筑,2018(15).

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