張巨璟

陜西職業(yè)技術(shù)學(xué)院建筑工程學(xué)院，陜西 西安 710038

現(xiàn)階段經(jīng)過(guò)土木建筑行業(yè)的長(zhǎng)期實(shí)踐證明，平法繪圖的優(yōu)點(diǎn)顯著，可以減少工程量與圖紙量。因此，在當(dāng)前土木建筑工程專(zhuān)業(yè)教學(xué)中，平法識(shí)圖一直是教學(xué)的重難點(diǎn)。但是從教學(xué)現(xiàn)狀來(lái)看，在某些復(fù)雜的土木建筑工程中，單純運(yùn)用二維圖紙無(wú)法完整、真實(shí)地反映出建筑物的三維信息，進(jìn)而增加了學(xué)生學(xué)習(xí)難度。因此，為了能夠有效解決上述問(wèn)題，相關(guān)學(xué)者則提出了信息技術(shù)與《平法識(shí)圖》課程結(jié)合方法，而B(niǎo)IM 技術(shù)則是其中的突破口。

一、《平法識(shí)圖》課程的教學(xué)現(xiàn)狀研究

《平法識(shí)圖》課程屬于建筑類(lèi)專(zhuān)業(yè)的必修課程，整個(gè)課程教學(xué)的核心，就是要通過(guò)平法表達(dá)形式來(lái)展示建筑物內(nèi)部主要構(gòu)件的尺寸與配筋等信息，并根據(jù)平面整體表示法的制圖規(guī)則，將其直接體現(xiàn)在平面布置圖上，最終形成完整的結(jié)構(gòu)施工圖紙等成果。所以，從建筑工程行業(yè)角度來(lái)看，平法設(shè)計(jì)的優(yōu)勢(shì)顯著，該設(shè)計(jì)方法下的圖紙層次更加清晰明了，還可以理順項(xiàng)目中各個(gè)關(guān)鍵部位的相關(guān)關(guān)系。

同時(shí)，高校建筑類(lèi)學(xué)生很難在校學(xué)習(xí)期間直接參與到工程項(xiàng)目施工中，導(dǎo)致大部分學(xué)生缺乏實(shí)踐經(jīng)驗(yàn)，在課堂教學(xué)中也無(wú)法將《平法識(shí)圖》課程中所介紹的圖紙信息進(jìn)行空間構(gòu)建，這已經(jīng)成為課堂教學(xué)中不容忽視的問(wèn)題。正如相關(guān)學(xué)者指出，因?yàn)楫?dāng)前學(xué)生缺乏必要的空間創(chuàng)造感，所以在《平法識(shí)圖》課程教學(xué)中無(wú)法在腦海中構(gòu)建完整的空間形態(tài)，最終影響了教學(xué)質(zhì)量［1］。所以對(duì)于教師而言，在當(dāng)前《平法識(shí)圖》課程教學(xué)中存在很多不容忽視的問(wèn)題，這已經(jīng)成為課堂教學(xué)中不容忽視的問(wèn)題。

二、BIM 技術(shù)在《平法識(shí)圖》課程教學(xué)中的優(yōu)勢(shì)

BIM 技術(shù)的出現(xiàn)可以幫助學(xué)生完成從二維平面向三維建筑模型的跨越，在課堂教學(xué)中，學(xué)生在學(xué)通學(xué)透三維模型信息后可以深入領(lǐng)會(huì)施工圖的設(shè)計(jì)意圖，掌握關(guān)鍵構(gòu)件之間的相關(guān)關(guān)系，進(jìn)而將《平法識(shí)圖》課程中的知識(shí)點(diǎn)與三維模型整合在一起，原本二維圖紙上無(wú)法明確的構(gòu)件空間信息都可以在三維模型上得到對(duì)應(yīng)，進(jìn)而降低了學(xué)生學(xué)習(xí)難度［2］。從應(yīng)用現(xiàn)狀來(lái)看，借助Revit 三維建模技術(shù)可以直接展示二維平面圖中的鋼筋信息，根據(jù)圖紙內(nèi)容可以幫助學(xué)生劃分鋼筋的位置及其排布信息等。所以相關(guān)學(xué)者也在研究中指出，BIM 技術(shù)與《平法識(shí)圖》課程的結(jié)合已經(jīng)成為未來(lái)發(fā)展的必然趨勢(shì)，該技術(shù)的應(yīng)用有助于增強(qiáng)學(xué)生空間想象力，提高學(xué)生學(xué)習(xí)水平［3］。

三、BIM 技術(shù)在《平法識(shí)圖》課程教學(xué)的應(yīng)用方案研究

（一）實(shí)現(xiàn)理論知識(shí)與實(shí)踐的結(jié)合

現(xiàn)階段的平法識(shí)圖教學(xué)中所涉及的內(nèi)容較多，如柱結(jié)構(gòu)、剪力墻結(jié)構(gòu)等。雖然傳統(tǒng)的CAD教學(xué)可以將上述關(guān)鍵構(gòu)件的信息展示在學(xué)生面前，但是因?yàn)閳D片信息過(guò)于復(fù)雜，導(dǎo)致相關(guān)細(xì)節(jié)處理效果不理想，最終影響了教學(xué)效果［4］。而在當(dāng)前教學(xué)中，教師通過(guò)BIM 技術(shù)則可以有效解決上述問(wèn)題，例如教師可以借助BIM 模型將圖紙的信息直接構(gòu)建模型，經(jīng)過(guò)數(shù)據(jù)信息設(shè)置、建立基礎(chǔ)模型等方法，以建筑物模型的方法來(lái)展示建筑物的相關(guān)細(xì)節(jié)信息，確保每一樓層、每一構(gòu)件的參數(shù)均符合圖紙的要求，可以顯著降低學(xué)生理解難度［5］。

例如，在BIM 技術(shù)的支持下，在平法識(shí)圖關(guān)于板鋼筋相關(guān)知識(shí)點(diǎn)的教學(xué)中，教師可以先構(gòu)建一個(gè)BIM 技術(shù)模型，在形成三維視圖之后，根據(jù)模型信息來(lái)深化學(xué)生的判斷。例如，教師可以根據(jù)三維模型闡述板鋼筋錨固長(zhǎng)度等相關(guān)信息，如根據(jù)模型仿真結(jié)果判斷板鋼筋為直錨還是彎錨等；之后根據(jù)模型的相關(guān)信息可以闡述板支座負(fù)筋向上彎折長(zhǎng)度以及鋼筋水平距離梁中心的長(zhǎng)度等，根據(jù)三維圖像的信息，教師在課堂教學(xué)中可以更加直觀(guān)介紹伸入端部的支座長(zhǎng)度、伸入跨內(nèi)的凈長(zhǎng)和伸入跨內(nèi)的彎折長(zhǎng)度分別對(duì)應(yīng)的鋼筋部分，深化學(xué)生的理解。最后，在三維模型的支持下，教師可以對(duì)照?qǐng)D紙，讓學(xué)生近距離的觀(guān)察鋼筋的空間分布情況，并引導(dǎo)學(xué)生分別對(duì)比圖紙與模型資料后，深入了解鋼筋的排列等信息，進(jìn)而掌握平法識(shí)圖的繪圖規(guī)則［6］。

（二）對(duì)課程教學(xué)內(nèi)容進(jìn)行優(yōu)化

從課堂教育教學(xué)角度來(lái)看，在《平法識(shí)圖》課程教學(xué)中教學(xué)內(nèi)容的選擇與優(yōu)化方法關(guān)乎課堂教學(xué)效果。因此，為了能夠深化學(xué)生對(duì)知識(shí)點(diǎn)的理解，則需要教師在選擇課堂教學(xué)內(nèi)容中能從學(xué)生理解能力入手，選擇一種簡(jiǎn)單、高效的教學(xué)方法來(lái)提高教學(xué)效果。相比之下，BIM 技術(shù)可以多維度呈現(xiàn)建筑物的墻體、建筑鋼梁、墻體等資料，并從學(xué)生的知識(shí)點(diǎn)基礎(chǔ)入手合理選擇教學(xué)內(nèi)容，這成為提高教學(xué)效果的關(guān)鍵點(diǎn)。

例如，針對(duì)部分同學(xué)在《平法識(shí)圖》課程早期無(wú)法掌握?qǐng)D紙內(nèi)容的情況，教師可以借助BIM技術(shù)建立3D 模型。通過(guò)模型中所介紹的鋼筋與相關(guān)構(gòu)件信息，使學(xué)生先通過(guò)模型資料確定結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)的關(guān)鍵點(diǎn)之后，再將目光放在設(shè)計(jì)圖紙上，對(duì)比模型與圖紙的資料后，讓學(xué)生能夠?qū)烧哧P(guān)鍵信息整合在一起，降低了學(xué)習(xí)難度。而針對(duì)圖紙中的關(guān)鍵結(jié)構(gòu)，教師也可以先設(shè)置BIM 模型，以某樓梯項(xiàng)目為例，該項(xiàng)目中構(gòu)建的模型結(jié)構(gòu)如圖1 所示。

圖1 3D 模型結(jié)構(gòu)圖

（三）激發(fā)學(xué)生學(xué)習(xí)興趣，提高教學(xué)效果

在《平法識(shí)圖》課程教學(xué)中，學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣是提高教學(xué)質(zhì)量的關(guān)鍵點(diǎn)，但是在傳統(tǒng)教學(xué)模式下，《平法識(shí)圖》課程的教學(xué)氛圍枯燥，影響了學(xué)生的學(xué)習(xí)效果［7］。所以，教師可以在BIM 技術(shù)的支持下創(chuàng)設(shè)開(kāi)放、活躍的課堂教學(xué)氛圍，進(jìn)而充分激發(fā)學(xué)生的學(xué)習(xí)積極性。

例如，在課堂教學(xué)中教師可以隨機(jī)列舉案例，如某建筑工程項(xiàng)目中框架梁柱體的寬度為700mm，并在BIM 技術(shù)的支持下建立模型；之后教師可以?huà)伋鰡?wèn)題：“建筑材料成本在工程項(xiàng)目總成本的占比較高，而本次研究案例的柱體的寬度為700mm，若將寬度改為600mm 可以減少成本，那么這種設(shè)計(jì)方案是否可行呢？”對(duì)于學(xué)生而言，顯然無(wú)法前往施工現(xiàn)場(chǎng)驗(yàn)證寬度改進(jìn)方案的合理性，若通過(guò)數(shù)據(jù)計(jì)算則費(fèi)時(shí)費(fèi)力。此時(shí)教師可以直接在BIM 模型上直接將原本的“700mm”寬度調(diào)整為“600mm”，模型對(duì)應(yīng)構(gòu)件參數(shù)也會(huì)發(fā)生變化，方便學(xué)生觀(guān)察參數(shù)調(diào)整后建筑物穩(wěn)定性變化，進(jìn)而對(duì)教師提出的問(wèn)題進(jìn)行判斷。而教師的這一做法會(huì)顯著增加學(xué)生探究積極性，引導(dǎo)學(xué)生動(dòng)手實(shí)踐。同時(shí)，在BIM 技術(shù)仿真的背景下，學(xué)生根據(jù)仿真結(jié)果可以進(jìn)行深入討論，根據(jù)仿真信息可以激發(fā)學(xué)生討論。例如，根據(jù)模型參數(shù)變化后建筑物結(jié)構(gòu)出現(xiàn)的一系列變化，學(xué)生之間可以根據(jù)上述變化現(xiàn)象展開(kāi)討論與探索，評(píng)估箍筋位置、混凝土構(gòu)件參數(shù)等因素對(duì)整個(gè)建筑工程項(xiàng)目的影響。由此可見(jiàn)，在整個(gè)教學(xué)過(guò)程中可以借助軟件仿真參數(shù)展開(kāi)討論，激發(fā)了學(xué)生學(xué)習(xí)的積極性。

（四）通過(guò)BIM 技術(shù)完成考核

開(kāi)展《平法識(shí)圖》課程教學(xué)的主要目的是增強(qiáng)學(xué)生了解圖紙、運(yùn)用圖紙的能力，而在傳統(tǒng)考核模式下，教師難以直觀(guān)評(píng)價(jià)學(xué)生在本堂課學(xué)習(xí)中的成果，而B(niǎo)IM 技術(shù)的出現(xiàn)則為教師評(píng)價(jià)教學(xué)效果提供了新的途徑。

例如，在課后評(píng)價(jià)階段，教師可以利用BIM技術(shù)鼓勵(lì)學(xué)生進(jìn)行自查，如學(xué)生在充分了解圖紙信息之后制作BIM 模型，根據(jù)模型中所反饋的資料可以清楚了解其中的缺失項(xiàng)并進(jìn)行彌補(bǔ)。同時(shí)，教師也可以采用類(lèi)似的方法對(duì)學(xué)生進(jìn)行考核等，根據(jù)學(xué)生在本堂課所學(xué)習(xí)的數(shù)據(jù)構(gòu)建模型后，根據(jù)模型的完整性、精準(zhǔn)性等直接判斷學(xué)生學(xué)習(xí)情況，解決了傳統(tǒng)教學(xué)模式下教師需要逐條核對(duì)建筑物信息的問(wèn)題，提高了考核效率。而根據(jù)模型中存在明顯缺陷的情況則可以認(rèn)為學(xué)生未充分提煉圖紙的關(guān)鍵信息［8］。

四、不同BIM 軟件在《平法識(shí)圖》課程中的應(yīng)用方法

（一）廣聯(lián)達(dá)BIM 計(jì)量軟件在課堂教學(xué)的應(yīng)用

在《平法識(shí)圖》課程教學(xué)中，教師借助廣聯(lián)達(dá)土建BIM 軟件可以在軟件模擬過(guò)程中任意設(shè)置建筑物剪力墻、柱、梁以及鋼筋等信息之后按照CAD 圖紙根據(jù)每一樓層構(gòu)建BIM 三維模型資料，并在軟件中內(nèi)置平法圖集與鋼筋工程量計(jì)算規(guī)則，通過(guò)這種方法可以根據(jù)模型數(shù)據(jù)匯總每個(gè)構(gòu)件的土建與鋼筋工程量，并根據(jù)設(shè)計(jì)需求來(lái)調(diào)整任意樓層的鋼筋工程量等，甚至可以根據(jù)某一特殊部位形成鋼筋三維。

在《平法識(shí)圖》課程中教師可以通過(guò)鋼筋三維模型來(lái)通過(guò)不同符號(hào)來(lái)代表鋼筋不同的構(gòu)造結(jié)構(gòu)等，并且通過(guò)該技術(shù)也可以在平法圖集中了解建筑物柱、梁、基礎(chǔ)等部位的構(gòu)造詳細(xì)數(shù)據(jù)等，判斷其中的鋼筋三維布置方案等，最終使學(xué)生了解建筑物中各個(gè)構(gòu)件的分布等。同時(shí)，該軟件支持三維模型旋轉(zhuǎn)、縮放等功能，學(xué)生可以近距離觀(guān)察每個(gè)構(gòu)件中的鋼筋構(gòu)造信息與其他參數(shù)數(shù)據(jù)。

（二）鋼筋平法與計(jì)算仿真實(shí)訓(xùn)軟件的應(yīng)用

鋼筋平法與計(jì)算仿真實(shí)訓(xùn)軟件也是一種成熟的BIM 功能軟件，在該軟件中增設(shè)了建筑物柱、墻、基礎(chǔ)、板等構(gòu)件的三維模型，并且模型中也可以針對(duì)不同部位或者不同類(lèi)型的鋼筋形成立體結(jié)構(gòu)，教師在《平法識(shí)圖》課程教學(xué)中也可以調(diào)用模型來(lái)闡述相應(yīng)的模型結(jié)構(gòu)。與常規(guī)的BIM 模型相比，鋼筋平法與計(jì)算仿真實(shí)訓(xùn)軟件的功能更加豐富，如在模型中可以針對(duì)不同結(jié)構(gòu)、不同位置的鋼筋采用多樣化顏色，所以在模型解讀中學(xué)生可以根據(jù)顏色的差異進(jìn)行辨別，最終將不同部位的鋼筋與圖集中相應(yīng)的符號(hào)對(duì)應(yīng)起來(lái)，加深了學(xué)生對(duì)鋼筋構(gòu)造的理解，有效提高了課堂效率。

所以，從教學(xué)效果來(lái)看，在《平法識(shí)圖》課程中，教師可以借助三維模型來(lái)帶領(lǐng)學(xué)生練習(xí)，在BIM 技術(shù)的支持下隨時(shí)評(píng)估學(xué)生的學(xué)習(xí)情況，不僅可以提高學(xué)習(xí)興趣，也可以提升成績(jī)［9-10］。

五、結(jié)語(yǔ)

在當(dāng)前《平法識(shí)圖》課程教學(xué)中，BIM 技術(shù)的出現(xiàn)有助于全面提升課堂教學(xué)效果，對(duì)于教師而言，BIM 技術(shù)成為激發(fā)學(xué)生學(xué)習(xí)積極性、轉(zhuǎn)變課堂教學(xué)方式的重要組成部分，對(duì)于整個(gè)教學(xué)過(guò)程有直接影響。因此，對(duì)于廣大教師而言，應(yīng)該深入了解到不同軟件的特征，能夠從學(xué)生學(xué)習(xí)等實(shí)際情況入手合理選擇BIM 技術(shù)軟件，在充分發(fā)揮技術(shù)軟件優(yōu)勢(shì)的基礎(chǔ)上，才能進(jìn)一步提高課堂教學(xué)效果，保障《平法識(shí)圖》課程教學(xué)目標(biāo)實(shí)現(xiàn)，促進(jìn)學(xué)生綜合素質(zhì)的提升。