文／李 珂

引言

近些年來，我國建筑遺產(chǎn)由于自然環(huán)境的侵蝕以及人為因素的破壞逐漸消失或減少，造成了巨大的精神文明損失，國家文物局以及相關(guān)部門據(jù)此多次發(fā)出保護(hù)建筑遺產(chǎn)的倡議。社會(huì)各界以及高校建筑人才應(yīng)對(duì)建筑遺產(chǎn)的保護(hù)和傳承作出積極舉動(dòng)。然而，高校在開展建筑遺產(chǎn)保護(hù)課程中存在教學(xué)方法和技術(shù)落后的現(xiàn)象，對(duì)此類人才的培養(yǎng)以及開展建筑遺產(chǎn)保護(hù)和傳承造成了一定阻礙。BIM 技術(shù)既是一種技術(shù)軟件，也是一種建筑信息模型，國際上將BIM 技術(shù)視為對(duì)建筑遺產(chǎn)進(jìn)行保護(hù)的重要技術(shù)手段。因此，將BIM 技術(shù)應(yīng)用建筑遺產(chǎn)保護(hù)教學(xué)中，對(duì)革新建筑遺產(chǎn)保護(hù)教學(xué)模式，培養(yǎng)建筑遺產(chǎn)專業(yè)人才以及開展建筑遺產(chǎn)的保護(hù)和傳承大有助益。

1 BIM 技術(shù)概述

BIM 技術(shù)（Building Information Modeling）即建筑信息模型，是一種依據(jù)建筑工程的各項(xiàng)信息數(shù)據(jù)來建立建筑模型，并通過數(shù)字信息仿真模擬建筑真實(shí)信息的技術(shù)。該技術(shù)通過對(duì)建筑的數(shù)據(jù)化、信息化模型進(jìn)行整合，在建筑的全生命周期過程中進(jìn)行信息共享和傳遞，使工作人員能夠?qū)Ω黜?xiàng)建筑信息做出準(zhǔn)確理解，并為各項(xiàng)決策提供可靠依據(jù)。BIM 技術(shù)的優(yōu)勢在于它具有信息完備性、一致性和關(guān)聯(lián)性、模擬性、協(xié)調(diào)性以及可視性[1]。通過BIM技術(shù)可以完整記錄建筑遺產(chǎn)的建構(gòu)和空間信息、還原建筑本貌，以數(shù)字化的形式將建筑信息存儲(chǔ)于計(jì)算機(jī)系統(tǒng)中。此外，工作人員還可以基于BIM 進(jìn)行協(xié)同工作，有效提高工作效率。

2 傳統(tǒng)建筑遺產(chǎn)保護(hù)教學(xué)中存在的問題

傳統(tǒng)的建筑遺產(chǎn)保護(hù)課程多以現(xiàn)場調(diào)研、測繪、制圖和基本的模型研究為主[2]。教學(xué)內(nèi)容較為陳舊乏味，教學(xué)模式比較單一，無法激起學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣。此外，由于先進(jìn)教學(xué)技術(shù)和手段以及雙師型教師的缺乏，導(dǎo)致教學(xué)結(jié)果不理想，培養(yǎng)的學(xué)生達(dá)不到相應(yīng)的技能標(biāo)準(zhǔn)，學(xué)生畢業(yè)后無法滿足建筑遺產(chǎn)保護(hù)單位對(duì)人才的需求。

2.1 教學(xué)內(nèi)容枯燥，學(xué)生學(xué)習(xí)興趣低

建筑遺產(chǎn)保護(hù)開設(shè)的相關(guān)課程包括建筑遺產(chǎn)測繪課程、古建筑修繕、古建筑制圖、仿古建筑設(shè)計(jì)以及古建筑彩繪技術(shù)、古建筑木作工程等，課程設(shè)置較多，理論知識(shí)繁雜。教學(xué)內(nèi)容較為陳舊、不易學(xué)，學(xué)生缺乏體驗(yàn)感和代入感，加之缺乏生動(dòng)性和時(shí)代性色彩，導(dǎo)致學(xué)生的學(xué)習(xí)意愿和動(dòng)力較為低下。

2.2 教學(xué)模式落后，教學(xué)成效不佳

建筑遺產(chǎn)保護(hù)課程目前仍采用傳統(tǒng)的教學(xué)模式，以教師的講授為主，重理論輕實(shí)踐，學(xué)生缺乏去建筑遺產(chǎn)地點(diǎn)實(shí)地考察和學(xué)習(xí)的機(jī)會(huì)。在測繪方面采用親自動(dòng)手測量的舊有模式，缺乏測量精準(zhǔn)度。在識(shí)圖教學(xué)中仍用繪制的圖紙向?qū)W生展示，對(duì)于師生之間教與學(xué)的溝通造成不便。對(duì)于BIM 技術(shù)和虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)的教學(xué)引入較為有限，學(xué)生不能借助先進(jìn)的技術(shù)充分感知古建筑的具體架構(gòu)、工藝和管道處理等細(xì)節(jié)，達(dá)不到理想的學(xué)習(xí)效果。

2.3 師資力量薄弱，雙師型教師缺乏

由于建筑遺產(chǎn)專業(yè)開設(shè)時(shí)間較短，全國高校范圍內(nèi)開設(shè)專業(yè)較少，多數(shù)教師缺乏系統(tǒng)的建筑遺產(chǎn)理論知識(shí)和相應(yīng)的實(shí)踐技能，在教學(xué)方面有所欠缺。此外，由于BIM技術(shù)的操作有一定的難度系數(shù)，部分教師在運(yùn)用BIM 軟件進(jìn)行建模等具體運(yùn)用時(shí)缺乏熟練性。雙師型教師的缺乏阻礙著建筑遺產(chǎn)保護(hù)課程的有力開展，也制約著對(duì)建筑遺產(chǎn)保護(hù)人才的培養(yǎng)進(jìn)度[3]。

3 BIM 技術(shù)在建筑遺產(chǎn)保護(hù)教學(xué)中的優(yōu)勢

在建筑遺產(chǎn)保護(hù)教學(xué)中運(yùn)用BIM 技術(shù)可以充分發(fā)揮該技術(shù)的信息完備性、模擬性、協(xié)調(diào)性和可視性等特點(diǎn)，提升教學(xué)效果和學(xué)生學(xué)習(xí)體驗(yàn)感，激發(fā)學(xué)生主動(dòng)學(xué)習(xí)的熱情，并通過資源共享性拓寬學(xué)生學(xué)習(xí)渠道。

3.1 提升教學(xué)效果

傳統(tǒng)的建筑遺產(chǎn)保護(hù)課程在教學(xué)中往往采用二維圖紙展示建筑遺產(chǎn)模型，不能生動(dòng)直觀地展示出建筑遺產(chǎn)的立體構(gòu)造。通過BIM 技術(shù)可以對(duì)建筑遺產(chǎn)進(jìn)行建模，將二維平面圖轉(zhuǎn)化為立體三維模型，使學(xué)生能夠看到建筑遺產(chǎn)的整體結(jié)構(gòu)和具體構(gòu)建，對(duì)建筑細(xì)節(jié)以及需要掌握的知識(shí)點(diǎn)有更清晰的認(rèn)知和把握。除此之外，還可以運(yùn)用BIM 技術(shù)在建筑遺產(chǎn)信息模型的基礎(chǔ)上進(jìn)行修繕、改良等模擬化操作，以動(dòng)態(tài)的形式呈現(xiàn)出模擬操作后的效果。如果操作后的方案仍需改進(jìn)，還可以向?qū)W生展示在此基礎(chǔ)上進(jìn)一步修改和完善的過程。用一種虛擬的方式引領(lǐng)學(xué)生將理論和實(shí)踐相結(jié)合，使學(xué)生融入到學(xué)習(xí)中，提升教學(xué)質(zhì)量。

3.2 增強(qiáng)學(xué)習(xí)體驗(yàn)

通過BIM 技術(shù)將建筑遺產(chǎn)以可視化的立體形式生動(dòng)地展現(xiàn)在學(xué)生面前，能更好地吸引學(xué)生的注意力，增強(qiáng)他們的學(xué)習(xí)興趣。此外，將遺產(chǎn)信息模型的數(shù)據(jù)導(dǎo)入到VR 設(shè)備中，可以實(shí)現(xiàn)與虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)的結(jié)合，使學(xué)生融入到建筑遺產(chǎn)的模擬情境中，為其帶來身臨其境的體驗(yàn)。學(xué)生通過這種虛擬體驗(yàn)，可以幾近真實(shí)地領(lǐng)略建筑遺產(chǎn)在建造、設(shè)計(jì)和裝飾等方面的工藝和技巧，掌握具體構(gòu)建、彩繪、管道等細(xì)節(jié)的處理。此外，學(xué)生通過領(lǐng)略建筑遺產(chǎn)的美觀與精妙，體會(huì)到這些建筑遺產(chǎn)的珍貴和不可再生性，將自發(fā)地喜歡和珍惜這些建筑遺產(chǎn)，在遺產(chǎn)保護(hù)課程中轉(zhuǎn)被動(dòng)學(xué)習(xí)為主動(dòng)求知。

3.3 共享數(shù)據(jù)資源

BIM 是一項(xiàng)可以實(shí)現(xiàn)知識(shí)、信息和資源共享的技術(shù)，不僅可以添加建筑遺產(chǎn)模型相應(yīng)的屬性信息，還能夠儲(chǔ)存建筑遺產(chǎn)從測繪、數(shù)據(jù)處理、建模再到修繕和管理的全生命周期信息，并共享這些數(shù)據(jù)信息等。通過BIM 軟件，學(xué)生可以根據(jù)已經(jīng)建立的建筑遺產(chǎn)信息模型進(jìn)行學(xué)習(xí)、模擬修繕和改造設(shè)計(jì)。這些改造信息會(huì)儲(chǔ)存其中以便于查看或再次修改，也可以實(shí)現(xiàn)師生和同學(xué)間的共同協(xié)作，避免了利用二維圖紙教學(xué)造成的信息錯(cuò)漏以及不能實(shí)時(shí)共享等不便。此外，學(xué)生還可以通過該技術(shù)打破時(shí)間和空間的限制，享受其他高校分享的建筑遺產(chǎn)學(xué)習(xí)資源，拓寬優(yōu)質(zhì)資源的學(xué)習(xí)路徑。

4 BIM 技術(shù)應(yīng)用于建筑遺產(chǎn)保護(hù)教學(xué)的探索

BIM 技術(shù)在建筑遺產(chǎn)保護(hù)中的應(yīng)用主要體現(xiàn)在建筑遺產(chǎn)信息采集、建筑遺產(chǎn)模型構(gòu)建、建筑遺產(chǎn)屬性信息錄入、建筑遺產(chǎn)情境VR 虛擬展示以及建筑遺產(chǎn)修復(fù)施工輔助等方面。BIM 技術(shù)可以實(shí)現(xiàn)教學(xué)模式和教學(xué)演示的革新，并且有利于資源和信息的整合，打造數(shù)字信息平臺(tái)。此外，要將BIM技術(shù)良好地運(yùn)用到建筑遺產(chǎn)保護(hù)教學(xué)中，對(duì)于同時(shí)具備BIM 技術(shù)和建筑遺產(chǎn)保護(hù)知識(shí)的教師的培訓(xùn)以及雙師型教師隊(duì)伍也至關(guān)重要。

4.1 改進(jìn)教學(xué)模式

在建筑遺產(chǎn)保護(hù)教學(xué)時(shí)，可以在傳統(tǒng)授課模式的基礎(chǔ)上采用線上線下的教學(xué)模式。首先，在線上共享一些基礎(chǔ)的建筑遺產(chǎn)的理論知識(shí)，使學(xué)生可以利用課余時(shí)間基本掌握。然后在課堂上討論遇到的難題，并集中解決。在教學(xué)中可以利用BIM 技術(shù)對(duì)建筑遺產(chǎn)進(jìn)行全生命周期的解讀，使學(xué)生課下學(xué)習(xí)中不能領(lǐng)會(huì)的知識(shí)點(diǎn)，在課堂上能夠融會(huì)貫通。還可以通過BIM 與VR 技術(shù)的結(jié)合，實(shí)現(xiàn)學(xué)生身臨建筑遺產(chǎn)地點(diǎn)的感受，增強(qiáng)學(xué)習(xí)和觀摩體驗(yàn)感，幫助其發(fā)揮自身的想象力和創(chuàng)造力。

要真正革新教學(xué)模式，最重要的是讓學(xué)生真正接觸到建筑遺產(chǎn)。在學(xué)生對(duì)BIM 技術(shù)有一定掌握的基礎(chǔ)上，帶領(lǐng)學(xué)生到建筑遺產(chǎn)地點(diǎn)，利用地面激光掃描或傾斜攝影技術(shù)對(duì)建筑遺產(chǎn)進(jìn)行測繪和數(shù)據(jù)收集。數(shù)據(jù)收集以后，運(yùn)用點(diǎn)云技術(shù)進(jìn)行數(shù)據(jù)處理，這時(shí)可以采用歷史建筑信息建模（Heritage Building Information Model，HBIM）充當(dāng)插件進(jìn)行輔助，最后教學(xué)生進(jìn)行模型建構(gòu)，讓學(xué)生以實(shí)訓(xùn)的形式完成整個(gè)建模的學(xué)習(xí)過程，實(shí)現(xiàn)理實(shí)結(jié)合。

教師還可以通過BIM 技術(shù)建立一個(gè)建筑遺產(chǎn)保護(hù)項(xiàng)目，把所有建筑遺產(chǎn)保護(hù)課程的內(nèi)容整合到一個(gè)完整的建筑遺產(chǎn)信息模型中，將碎片化的知識(shí)形成一個(gè)完備的知識(shí)體系。通過項(xiàng)目制把學(xué)生帶入到真實(shí)的建筑遺產(chǎn)保護(hù)情境中，使學(xué)生能夠?qū)ㄖz產(chǎn)保護(hù)項(xiàng)目的各個(gè)環(huán)節(jié)有清晰的認(rèn)知，為以后的建筑遺產(chǎn)保護(hù)工作打下良好基礎(chǔ)[4]。

4.2 創(chuàng)新教學(xué)演示

BIM 技術(shù)可以在教學(xué)演示中充分發(fā)揮可視性和模擬性的特點(diǎn)。在建筑遺產(chǎn)保護(hù)課程中最基礎(chǔ)的內(nèi)容是測繪和識(shí)圖。教師可運(yùn)用BIM 技術(shù)對(duì)建筑遺產(chǎn)進(jìn)行建模，使學(xué)生更直觀地觀看古建筑從整體到局部的構(gòu)造，并通過對(duì)建筑物進(jìn)行各個(gè)角度的旋轉(zhuǎn)和切換，使學(xué)生能夠全方位地觀察古建筑的屋面、門窗、柱、梁、枋、墊板、斗拱、椽子、望板以及工藝和裝飾等各個(gè)細(xì)節(jié)，加深對(duì)建筑遺產(chǎn)結(jié)構(gòu)和構(gòu)造間的聯(lián)系以及對(duì)運(yùn)用材料的認(rèn)知[5]。

此外，教師可以在教學(xué)中根據(jù)建筑信息模型進(jìn)行各項(xiàng)模擬操作，比如向?qū)W生演示根據(jù)點(diǎn)云處理的數(shù)據(jù)進(jìn)行建模的過程以及對(duì)建筑遺產(chǎn)的修繕模擬。在模擬對(duì)建筑遺產(chǎn)的維修時(shí)，利用BIM 技術(shù)進(jìn)行預(yù)演來分析修繕方案的可行性。同時(shí)通過對(duì)維修的模擬，使學(xué)生清晰地把握在此過程中的重點(diǎn)和難點(diǎn)，還可以在原修繕方案的基礎(chǔ)上進(jìn)行改善，以提高維修的安全性和成功率。通過這種嶄新的教學(xué)演練方式，學(xué)生可以運(yùn)用該技術(shù)對(duì)古建筑修繕進(jìn)行仿真訓(xùn)練，彌補(bǔ)無法真正實(shí)踐的不足。

4.3 實(shí)現(xiàn)數(shù)字信息共享

建筑遺產(chǎn)保護(hù)最重要的是勘察和記錄建筑信息。BIM 技術(shù)在建筑遺產(chǎn)信息的收集、處理、保存和傳遞方面具有重要價(jià)值。利用BIM 技術(shù)可以對(duì)建筑遺產(chǎn)的構(gòu)建方法、材料和工藝等屬性信息進(jìn)行錄入。如在建筑信息模型上注入對(duì)建筑遺產(chǎn)墻體的屬性信息，這樣學(xué)生點(diǎn)擊墻體就可以得到墻體的高度、寬度和厚度等三維尺寸信息以及墻體的砌筑方式和材料的選用。此外，對(duì)某一處信息的修改也可以同步更新，極大地提高教學(xué)效率。

使用BIM 技術(shù)可以實(shí)現(xiàn)對(duì)建筑遺產(chǎn)全生命周期各個(gè)層次信息的歸檔管理，以數(shù)字化的形式保存建筑遺產(chǎn)信息，避免了二維圖紙歸檔、檢索和整理中出現(xiàn)的信息錯(cuò)誤和缺失等問題[6]。通過BIM 創(chuàng)建的信息模型還可以和與其他數(shù)據(jù)信息相聯(lián)結(jié)，形成開放、互聯(lián)的數(shù)據(jù)庫，為學(xué)生提供豐富的學(xué)習(xí)資源。

4.4 培養(yǎng)雙師型教師

雙師型教師隊(duì)伍的培養(yǎng)，是提高建筑遺產(chǎn)保護(hù)教學(xué)的必要條件。高校要加強(qiáng)對(duì)跨學(xué)科教師的培養(yǎng)，注重對(duì)任課教師的專業(yè)能力深造。加大與企業(yè)、科研機(jī)構(gòu)以及其他開設(shè)類似專業(yè)的高校合作，相互切磋。充分利用科研單位的力量為建筑遺產(chǎn)保護(hù)的任課教師提供足夠的實(shí)踐平臺(tái)，豐富理論與實(shí)踐知識(shí)，以便更好地將相關(guān)知識(shí)和技能傳遞給學(xué)生。另外，舉辦講座、邀請建筑遺產(chǎn)保護(hù)的專業(yè)人士到校內(nèi)進(jìn)行建筑遺產(chǎn)保護(hù)的前沿知識(shí)探討也十分必要。最后，建筑遺產(chǎn)保護(hù)課程的任課教師要強(qiáng)化對(duì)BIM技術(shù)的學(xué)習(xí)，在加強(qiáng)自身運(yùn)用BIM 技術(shù)保護(hù)建筑遺產(chǎn)的同時(shí)，打磨將BIM技術(shù)運(yùn)用到教學(xué)中的技能。

結(jié)語

目前，我國的建筑遺產(chǎn)保護(hù)已經(jīng)到了十分緊迫的地步，然而相應(yīng)保護(hù)課程的滯后教學(xué)模式以及專業(yè)人才的缺乏極大制約著建筑遺產(chǎn)保護(hù)事業(yè)的進(jìn)展。隨著BIM 技術(shù)的發(fā)展和不斷改進(jìn)，該技術(shù)在國內(nèi)外開展建筑遺產(chǎn)保護(hù)中起到了十分重要的作用。對(duì)于建筑遺產(chǎn)保護(hù)教學(xué)而言，將BIM 技術(shù)引入其中是一種創(chuàng)新性的教學(xué)模式，既為學(xué)生高效學(xué)習(xí)建筑遺產(chǎn)保護(hù)的專業(yè)知識(shí)提供支撐，也為學(xué)生日后運(yùn)用BIM 技術(shù)進(jìn)行建筑遺產(chǎn)的測繪、修繕和保護(hù)打下基礎(chǔ)。隨著該技術(shù)的不斷升級(jí)進(jìn)步，BIM 技術(shù)將在建筑遺產(chǎn)保護(hù)中起到越來越突出的作用。