1土木工程制图课程的现状

目前，国内高校的土木工程制图课程形式主要是通过二维投影图来表达三维立体，以培养学生的空间思维能力。此类传统的制图课程存在诸多不足，主要面临以下问题:1)教学内容问题。制图教学中教了一些无用的知识，这是很多教师的共识。如画法几何中的换面法，旋转法在土木工程专业领域基本用不到，部分课程知识点(如截交线、相贯线等)过于抽象，学生很难想象一个几何形体经过截交或相贯后的投影图形，学习的过程比较枯燥，该部分知识在后续的课程及工作中较少涉及。2)学生反映。在近年来所做的抽样调查中，发现大部分学生对于平面图的识读能力有限，更无法能够将平面图与建筑实体完全对应，而思考的过程则需要花费大量的时间，学生们更希望所看到的图纸是直观的，形象的，而传统的二维图纸反映的建筑信息有限，也很抽象，在学习的过程中学生往往不容易掌握图纸所表达的内容。3)学时问题。目前土木工程制图课程学时压缩过甚，很大程度上制约了课堂教学效果的提高。土木工程制图从原来的120学时逐渐变为100学时、80学时、70学时……制图课程在很多老师眼中已由重要的专业基础课变成无足轻重课程。土木工程制图课程改革的趋势揭示了理论课时减少与应用能力要求不断提高的矛盾的事实，给教学带来了极大的挑战［6］。

2现状的思考

长期的理论教学研究也让笔者不禁思考几个问题:1)以平面图形表达建筑实体是否能满足未来行业发展对效率的要求。2)是否还是停留在通过传统的点、线、面的几何空间学习。3)是否还是让学生用二维平面图表达三维的思维，施工时再用二维的识读到三维实体的建立。作为与土木类高校专业基础课程的工程制图，是与bim技术紧密相关的课程，这种低效率、大费周折的传统表达方式将不再满足未来建筑新技术的发展，课程改革势在必行。

3国外高校BIM课程模式

由于BIM技术具有很大的优势，美国很早就在AEC行业中应用BIM技术，国外的高校也很早就开设了关于BIM的相关课程，其中70%的学校已将BIM贯穿到对应课程中进行教授，而没有设置BIM课程的学校中，88%表示计划增加BIM课时［7］。为了适应建筑行业对BIM技术人才的需求，美国很多高校的土木工程专业对相关课程进行了改革。美国高校土木工程专业BIM课程典型设置见表1。由于各个学校特点不一样，每个学校都会选择最适合自己的方式进行教学。从课程设置模式来看，俄怀明大学的独立课程模式是最容易开设的，不需要考虑和他人的协同工作，可以独立在课程中融入BIM相关的知识。但这种模式涉及到BIM的内容是片面的，不能与其他课程形成紧密的联系，很片面的把BIM作为一个提高绘图效率的工具教授给学生。从奥本大学总结的经验来看，将BIM贯穿到整个系列课程中更为重要，如果仅仅是在一门课程中应用BIM，作用就没有那么明显，不能得到有效的发挥。课程群和毕业设计两种模式，可以建立系统的BIM体系，加强对技术和过程的理解。

4课程改革方案

长久以来，土木工程制图都是以培养学生的空间思维能力为主，用二维线条式投影来表达三维形体，这种传统的培养模式往往忽视了培养对象，对于刚步入大学的大一新生来说，他们是没有专业基础的，对于建筑的组成是不清晰的，而利用二维图纸教学，学生很难通过对二维的识读来确定三维实体。具体如何改，改什么，哪些知识需要纳入课程体系中都是需要仔细思考的。通过对目前土木工程制图课程分析，设定合理的教学体系和教学内容。1)教学体系的改革。传统的教学体系是以“几何图形理论教学为主，计算机绘图为辅”，将空间问题简化成平面上的点、线、面问题来解决。基于BIM技术三维图形软件的出现，要改变传统的CAD思路，需要从建筑的全生命周期看待工程的项目运作。目前，国内对于BIM的教学改革成果还很少，很有必要借鉴国外高校的BIM教学改革成果。在初期，可以先借鉴怀俄明大学的独立课程模式，在制图课程中融合与课程相关的BIM知识，主要是以Ｒevit软件进行真实模拟操作，直接虚拟显示讲解。从奥本大学的经验来看，将BIM纳入课程群中更为重要，仅仅通过土木工程制图课程涉及BIM，而不能将BIM与其他相关的课程紧密联系起来，其作用是得不到充分发挥的。在后期，待课程改革成熟后，仍需采用课程群的模式，在多门课程中穿插，将BIM在不同课程中的应用连贯起来。就像土木工程制图与房屋建筑学是前后密切相关的课程，在制图课程中，可以通过Ｒevit软件学习如何建模，在后续的房屋建筑学的课程设计中，就可以利用Ｒevit软件进行房屋的建模，生成对应的平面图。在后续的施工课程中，同样可以利用Ｒevit软件得到的模型结合Navisworks软件，进行建筑构件的4D模拟，生成施工动画，加深学生对施工流程和施工工艺的了解。掌握主要的三维设计软件，培养应用型人才将是未来人才培养的重点。创建“以三维建模为重点，计算机三维绘图为主线，图学思维为核心”的教学体系，以适应未来建筑行业的发展［8］。2)教学内容的改革。目前土木工程制图课程主要由画法几何，专业制图和计算机辅助制图三部分组成。在现有的教学内容上加入BIM技术的学习，课时明显不够，需要对现有教学内容进行压缩。画法几何主要讲的是投影理论，解决点、线、面的投影问题，与实际工程图形联系不大，只要掌握基本的投影关系即可解决常规问题，可将难度较大的相贯线、截交线这部分内容降低考核要求，压缩部分课时用来介绍BIM。利用BIM软件的三维建模可以帮助学生快速建立起空间关系，快速得到复杂形体的相贯线和截交线。在专业制图教学部分，传统的课堂教学主要是通过板书结合PPT模式教学，简单的文字和图片很难让学生获得感性的认识。通过Ｒevit软件的Architecture，Structure，MEP三个模块，对整个建筑进行虚拟建模，全方位的展示了一个真实的建筑设计方案、结构设计方案和设备设计方案，使学生有身临其境的感觉，提高课堂教学的吸引力，加深对建筑整体的认知。通过图1所示三维视图与图2所示平面视图一一对应［9］，使学生明白图纸上的符号具体指的是什么，不同的图例分别代表着什么。在讲解建筑的立面和剖面时(见图3，图4)，当学生通过观察立面图、剖面图不清楚建筑外观和内部情况的时候，可以通过对三维视图进行动态观察，从全方位的角度来观察整个建筑的情况，这样平面、立面、剖面之间的关系就能一一对应。目前的计算机辅助课程是关于AUTOCAD的软件培训，CAD三维表达能力有限，主要还是以绘制二维平面为主，随着BIM逐渐普及，考虑到未来行业的发展趋势，应适当增加BIM设计软件的学习，在土木工程制图理论课时结束后，安排一周的软件实训，主要通过Ｒevit软件建模。

5结语

在未来几年内，BIM应用将呈爆发性的增长，逐渐取代CAD成为下一代主流软件体系，就如同20世纪80年代开始使用CAD代替手工绘图一样不可逆转。由于BIM在工程中的应用发展迅速，在土木工程制图课程中融入BIM，使学生了解BIM理论、掌握技术已迫在眉睫。以CAD为基础的技术转换到BIM，是AEC行业的一次技术革命，也为土木工程制图改革提供了契机。