随着BIM模型轻量化及5G等高新技术的推陈出新，BIM技术的特点和优势在建筑行业逐渐显露出来。“工程制图基础”是土建类专业的核心基础课程，基于应用型本科教育，将BIM技术融入“工程制图课程”教学，以BIM技术作为技术手段辅助教学，同时兼顾BIM技术的学习，可以培养满足行业发展需求的应用型人才。

一、研究背景

建筑信息模型（Building Information Modeling）是在建设工程及设施全生命周期内，对其物理特性进行数字化表达，并依此设计、施工、运营的过程和结果的总称，具有可视化、协调性、模拟性、优化性、可出图性、一体化性、参数化性及信息完备性等特点。诸多学者对此开展了相关研究。例如，在“CAD”课程教学中，利用BIM技术的可视化特点，将利用CAD绘制的二维图纸与利用Revit软件创建的三维模型进行相互转换，可以验证图纸的精确性，同时培养学生的空间想象能力[1]。在“工程制图基础”课程教学中，可将BIM技术融入教学过程，构建集二维设计与三维设计于一体的计算机辅助制图部分的新课程体系[2,3]。在“道路桥梁工程实践”课程中，可基于BIM技术创建“电子工地”，让学生参与项目的虚拟建设[4]。在“钢结构桥梁”课程教学中，可基于BIM技术进行参数化建模、施工过程模拟、碰撞检查及搭建虚拟观看钢桁梁设计全过程的场景[5]。在“建筑工程设计施工”课程中，可基于BIM技术进行三维模型创建、施工动画模拟和管理方案制定[6]。在“土木工程施工”课程中，可应用BIM技术的信息完备性、可视化等特点，验证学生的计算结果及制定的计划[7]。在“暖通空调”课程教学中，可基于BIM技术进行暖通系统模型创建及利用VR技术进行沉浸式体验学习[8]。在毕业设计课程中，可基于BIM技术进行多专业融合的毕业设计[9]。另外，基于模糊综合评判法建立的课堂教学质量评价模型表明，应用BIM进行教学可取得很好的教学效果[10]。由此可见，BIM技术不仅能被运用在项目建设过程中，在土建类课程教学中的运用效果也非常明显。在上述分析中，可以看到都是利用BIM技术进行建模，然后在模型的基础上针对不同的课程进行改革。因此，在“工程制图基础”课程教学中让学生掌握BIM技术，对学生学习后续课程及培养满足社会需求的应用型人才有重要作用。

“工程制图基础”是土建类专业的核心基础课程，但在学分制改革及应用型本科教育的推动下，其课时被缩减为48课时。在强调实践教学的背景下，诸多学者开展相关研究。在教学内容方面，不仅根据传统工程制图理论知识及当前教学要求提炼教学内容[11]，而且有基于“系统作品树”概念，以实际项目为导向进行计算机辅助制图的教学[12]。在教学理论方面，基于布鲁姆教学分类理论、系统工程中的霍尔三维理论、慕课理念、任务驱动和翻转课堂教学理念、建构主义学习理论等进行“工程制图基础”课程改革[13,14,15,16,17]。在教学课件方面，利用PowerPoint、SolidWorks、3ds Max等软件进行CAI课件中学习情境的设计[18]。在教学方法方面，采取引入SolidWorks三维建模、精选课堂练习、建立帮扶机制及注重课后作用等方法，提高“工程制图基础”课程教学效果[19]；基于行动导向教学法“资讯、计划、决策、实施、检查及评估”的6个步骤进行“工程制图基础”课程的教学实践[20]。学者从教学内容、教学理论、教学课件及教学方法等方面进行了研究，推动了“工程制图基础”课程的不断改革发展，但带有明显个性特征的’00后大学生已经进入大学校园，传统的课堂教学设计已不再适用。因此，以’00后大学生的学情为基础，进行“工程制图基础”课程教学研究，以提高教学质量很有必要。

二、“工程制图基础”课程教学存在的问题

（一）学生学情分析

’00后大学生生于提倡开放、独立和自由的时代，具有个人意识强烈、网络行为多样、处事态度理性的群体特征。他们身处信息爆炸的时代，兴趣转移很快，具有独特视角、创新风格的KOL（关键意见领袖）发表的内容更容易引起他们的关注和思考[21]。小众的兴趣圈层、丰富的精神支撑、包容的试错空间、多元的国际交流等是’00后大学生的新需求[22]。为了了解学生的具体学习心态，研究组开展了问卷调查。本次调查问卷共收到有效份数167份，问卷主要包含学生学习心态、方法、情绪等问题。其中，对于“你对自己目前的学习状态是否满意?”这一问题的回答，有20%的学生表示“很满意”，31%的学生表示“比较满意”，37%的学生表示“一般”，12%的学生表示“不满意”，这表明大部分学生的学习状态需要进行调整。对于“学习中遇到困难，你主要采取的措施是?”这一问题的回答，有46%的学生选择表示“请教同学”，11%的学生选择“主动请教老师”，39%的学生选择“自己查资料”，4%的学生选择“放弃”，这表明学生在遇到问题时更多的是与同学探讨或独立解决，教师在其中起到的作用比较小。对“你目前在学习方面是否存在焦虑心理？”这一问题的回答，有23%的学生选择“存在且较严重”，52%的学生选择表示“存在但不严重”，25%的学生选择“不存在”，这表明学生在学习时普遍存在焦虑心理，这是影响学生学习效率的重要因素。因此，面对’00后大学生，教师应该与他们多互动沟通，帮助他们调整学习状态及消除学习焦虑心理，以提高其学习效率。

（二）教学软硬件条件与行业现状存在差距

根据“工程制图基础”课程需求，在硬件条件方面，学校针对教学内容的不同安排不同的教室，画法几何部分在普通多媒体教室开展教学；专业工程制图部分则根据具体内容安排相应的多媒体教室及手工绘图教室，并配备相应的绘图工具；计算机辅助教学部分则安排在计算机绘图室。软件方面，普通多媒体教室及手工绘图教室安装了WPS等系列办公软件；而计算绘图室安装了AutoCAD制图软件。但目前设计院采用的设计软件已经由原先的二维设计软件（AutoCAD、天正建筑等）逐渐转变成三维建模软件（Revit、Bentley及SolidWorks等），其设计理念发生了变化，基于三维实体设计，设计质量得到了较大提升，大幅度减少了设计变更。因此，现阶段的教学软件条件与行业现状存在较大的差距。

（三）教学内容滞后

“工程制图基础”课程内容主要包括制图基本知识（制图规范）、画法几何、专业工程制图及计算机辅助制图等。制图基本知识部分要求学生对制图规范进行掌握及使用，但有些教材还未对现行规范进行更新。画法几何部分的主要内容包含点、线、面及立体的二维或三维的表达，其要求学生具有较强的理科思维及空间想象能力，主要培养学生的简单平面图形绘制能力，随着二维制图及三维建模软件的普及，需要精简或删除部分行业实际需求较少的内容。专业工程制图部分对应土建类各专业，该部分主要是培养学生的识图及绘图能力，教材在该部分对专业的划分不够明显，且项目完整度不足。计算机辅助制图部分主要采用CAD进行二维图纸绘制，且由于课时较少，该部分主要讲授CAD基本绘图命令及简单图纸的绘制，很少有高校扩充讲授CAD三维制图技巧内容，这使得计算机辅助制图的教学内容无法满足后续课程及行业需求。

三、BIM技术融入“工程制图基础”课程教学的路径

（一）教学软硬件条件革新

在软件条件方面，BIM技术是建筑行业的第二次革命。因此教师要将CAD时代的二维设计理念转变为BIM技术下的三维模型设计理念。过渡时期，为了使学生同时掌握CAD二维绘图技术和BIM建模技术，还应在计算机上安装二维设计软件（AutoCAD、天正建筑）和三维建模软件（Revit、Bentley及SolidWorks），以便让学生完成二维图纸与三维模型的相互转化，同时熟练掌握绘图技巧及培养空间想象能力。

（二）课程内容体系改革

画法几何部分精简或删除部分行业实际需求较少的内容。例如，对于点、线、面的平面投影图的绘制，精简直线与平面、平面与平面的相对位置的内容，删除点、线、面的辅助投影的作图方法的内容；对于立体、立体表面相交及组合体的平面投影图绘制，精简立体的表面上点、线的投影的内容，以及两平面立体、平面立体与曲面立体、两曲面立体等相交的投影作图方法的内容，删除平面与立体相交的投影的内容，同时重点强调组合体的画法及阅读，并精简组合体的尺寸标注的内容；对于组合体的轴测图绘制，重点强调正等轴测图及斜二等轴测图的画法，并精简平行于坐标面的圆及回转体的轴测图的内容。专业工程制图部分进行专业化分区，且推行项目化制图。以港口航道与海岸工程专业为例，在工程制图中，可采用项目驱动法，组织学生阅读一套完整的码头工程图纸并进行重新绘制，以培养学生的识图能力，并使其掌握作图方法。随着BIM技术的发展，三维建模软件作为核心设计软件将成为主流，而手工绘图及二维绘图将成为辅助手段。因此，要精简CAD制图的内容，使其成为发布工程文件、传递工程信息的依据。计算机辅助制图部分增加三维建模软件的建模内容，利用其可视化、直观性等特点，培养学生的空间想象能力及识图、绘图表达能力，以培养出满足行业需求的应用型人才。

（三）课堂教学活动革新

对于实践性较强的“工程制图基础”课程而言，知识要通过练习才能掌握，但是如果安排的练习过多，那么课堂任务就完不成。调查问卷显示，有52.22%的学生认为空间想象能力是其学习该课程最大的绊脚石。近年来，许多学者采用翻转课堂、线上线下混合等教学模式开展教学，取得了较好的成效，但根据不同的学生群体，应当进行不同程度的调整。课堂教学最主要的教学目标是学生学有所获，研究组结合’00后大学生的学情及认知心理，探析翻转课堂、线上线下混合教学模式的优势，进行如下的课堂设计。

1. 在线测试。

针对课前学生无法快速进入课堂、集中注意力等问题，在课前复习阶段安排课堂测试，以帮助学生更好地巩固上节课的知识，查漏补缺，激发学生学习热情。目前，雨课堂、云班课及问卷星等软件均有在线测试的功能。以问卷星为例，首先需要教师在电脑端输入测试题目，有单选题、多选题、填空题、判断题及简答题等题型任选，设计好题目之后就可以发布测试，具体可以将链接或二维码等发送给学生，让学生通过手机扫码进入测试，这样学生答完提交之后就可以立刻看到自己的成绩，同时教师也可以通过手机端查看每位学生的答题情况及整个班的结果统计。学生答题完成后，教师就可以根据学生的答题情况进行及时的讲解。经过在线测试，学生注意力集中了起来，也做好了学习新知识的准备。

2. 轻量化模型教学。

针对部分学生空间逻辑思维能力不足，严重影响“工程制图基础”课程学习进度的问题，采用轻量化模型辅助教学可以很好地解决这个问题。轻量化模型指的是使用Revit建模软件，创建点、线的三面投影，以及圆柱、圆锥、棱柱、棱锥及组合体等模型，并导入微信公众号“所建所得”。学生通过搜索“所建所得”进入公众号打开标准图集，找到课程的相应模型，就可以对模型进行任意角度的旋转观察。随着5G信息时代的到来，模型的加载将会更快，使用会更方便，突破了只有在电脑上才能观看模型的局限性，实现了模型的轻量化。将模型放在“所建所得”平台上，可以保证多名学生同时操作，任意观看模型。在绘图部分，教师可使用轻量化模型辅助教学，讲解绘图技巧，如图1所示，引导学生使用轻量化模型辅助绘图练习，并在练习完成后，组织学生互评，进行意见交流，进而促使学生及时发现问题及学习不同的绘图技巧。下课前，教师可引导学生归纳整理绘图方法并进行课堂小结，形成知识点思维导图，同时布置本节课的课后作业。

图1 使用轻量化三维模型辅助教学  

（四）考核评价体系改革

考核是对课程目标完成度的检验，传统教学中往往采用以期末考试成绩为主，课堂表现及作业为辅的考核模式。近年来，由于课程教学模式的改革，考核方式也应随之改变。结合本课程的改革，研究组构建了新的考核体系，如表1所示。课程总成绩=过程考核（60%）+期末考核（40%），其中过程考核由考勤（5%）、课堂测试（20%）、课堂表现（10%）、课堂练习（15%）及课后作业（10%）组成；期末考核内容由画法几何（10%）、工程制图（10%）、手工绘图（5%）、CAD绘图（10%）及Revit建模（5%）组成。在该考核体系中，突出过程考核，强调学习过程，可促使学生扎实地掌握教学内容及绘图技巧。同时，通过期末考核可检验学生整个学期的总体学习效果，有助于促进学生实现“归纳总结—反思—深入提升”的学习过程。 

表1“工程制图基础”课程考核体系  

四、结语

本文探索了BIM技术融入“工程制图基础”课程教学的路径，具体而言，根据建筑行业技术及信息技术发展现状，将在线测试、BIM技术、模型轻量化及5G技术融入“工程制图基础”课程的教学内容及教学方法。即根据学生的学情，在课堂中安排在线测试、模型轻量化教学等教学环节，以满足学生对课堂科技元素融入的要求，进而提高课堂教学质量。同时，推动教学软硬件条件向港航工程设计行业靠拢，增加BIM建模技巧等教学内容，以期培养出满足社会需求的应用型人才。

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基金资助:2021年度广西高等教育本科教学改革工程项目“课程思政背景下工科专业特色协同育人体系的探究和实践”(编号:2021JGB260);2021年度北部湾大学教学改革项目“基于应用型人才培养的专业核心课程创新教学改革研究与探索——以‘水运工程施工’为例”(编号:21JGA008),主持人:李庆;

文章来源:林振良,李庆,黄莹娜等.BIM技术融入“工程制图基础”课程教学探索[J].西部素质教育,2024,10(03):23-26.