■李俊
(齊齊哈爾工程學(xué)院,黑龍江 齊齊哈爾 161005)
“工程制圖”課程是一門實(shí)踐性較強(qiáng)的學(xué)科基礎(chǔ)課,其教學(xué)內(nèi)容主要包括畫法幾何和建筑、結(jié)構(gòu)施工圖兩部分內(nèi)容。部分高校相關(guān)專業(yè),將《AutoCAD》課程與“工程制圖”課程相結(jié)合,則增加計(jì)算機(jī)繪圖部分。雖然“工程制圖”課程具有悠久的歷史和成就,但隨著時(shí)代的發(fā)展與進(jìn)步,建筑產(chǎn)業(yè)的轉(zhuǎn)型與革新,傳統(tǒng)的“工程制圖”課程已經(jīng)不能適應(yīng)現(xiàn)代建筑行業(yè)相關(guān)崗位的工作需要,也反應(yīng)出教學(xué)中不可規(guī)避的問(wèn)題。
在“工程制圖”課程的教學(xué)內(nèi)容中,“畫法幾何”部分是培養(yǎng)學(xué)生空間思維的主要環(huán)節(jié),根據(jù)教學(xué)大綱的內(nèi)容,按照“點(diǎn)→線→面→基本體→組合體→建筑物”的圖形思路進(jìn)行講解,需要在平面繪圖中培養(yǎng)學(xué)生的空間立體感,幫助學(xué)生建立空間思維。而目前的授課對(duì)象,從小接解電子產(chǎn)品,包括空間立體感極強(qiáng)的3D 電影、游戲等資源,如今面臨通過(guò)平面圖形去構(gòu)想立體效果,缺少空間想象的載體,多數(shù)學(xué)生會(huì)覺(jué)得“想象力”受限,授課教師即使通過(guò)制作的模型、PPT 演示來(lái)幫助學(xué)生理解,但依舊缺乏感染力,對(duì)于立體感、想象力不夠豐富的學(xué)生來(lái)說(shuō),教學(xué)難度依舊很大。
傳統(tǒng)“工程制圖”課程的教學(xué)模式多采用講授式、案例式等教學(xué)方法,部分高校根據(jù)專業(yè)人才培養(yǎng)方案單獨(dú)設(shè)置了繪圖實(shí)訓(xùn)環(huán)節(jié)進(jìn)行集中手工繪圖,但在實(shí)際工作中,手繪施工圖已早已被淘汰,先進(jìn)的制圖軟件具有更全面、更高效的繪圖功能,學(xué)生辛苦幾天完成的繪圖作品,在實(shí)際工作中沒(méi)有實(shí)際價(jià)值,也使得授課教師質(zhì)疑自己的教學(xué)方向是正確。同時(shí),傳統(tǒng)的教學(xué)方法,在一定程度上阻礙了學(xué)生發(fā)揮想象力、激發(fā)創(chuàng)造力,課堂的學(xué)習(xí)氛圍不濃厚,使學(xué)生對(duì)“工程制圖”課程失去學(xué)習(xí)興趣,逐漸產(chǎn)生了厭學(xué)的心理?!肮こ讨茍D”課程本身較為抽象,也具有學(xué)習(xí)難度,需要學(xué)生能夠靜下心來(lái)認(rèn)真去推敲、琢磨和研究。所以,使學(xué)生掌握與時(shí)俱進(jìn)繪圖技能,首先要改變教師的傳統(tǒng)授課模式,創(chuàng)新教學(xué)思路,更新教學(xué)資源,改變教學(xué)方法,設(shè)計(jì)出適合學(xué)生嶄新的“工程制圖”課程,是迫在眉睫的首要任務(wù)。
隨著時(shí)代進(jìn)步,建筑業(yè)的“CAD”時(shí)代也早已成為過(guò)去時(shí),BIM 技術(shù)的飛速發(fā)展,使施工圖迅速?gòu)摹岸S”變成“三維”,更形象、更高效地參與到建筑工程的各環(huán)節(jié)當(dāng)中?!肮こ讨茍D”課程作為建筑類專業(yè)的學(xué)科基礎(chǔ)課,學(xué)生掌握本門課程的理論知識(shí)、實(shí)踐技能,關(guān)系到學(xué)生能否適應(yīng)今后在實(shí)習(xí)、工作中制圖或相關(guān)崗位的需求。課程中“繪制施工圖”部分是培養(yǎng)學(xué)生對(duì)施工圖繪圖、識(shí)圖能力培養(yǎng)的關(guān)鍵環(huán)節(jié)。學(xué)生需要手繪施工圖,在繪圖的過(guò)程中,了解繪圖規(guī)范和建筑基本構(gòu)造,但實(shí)際上需要耗費(fèi)學(xué)生大量的時(shí)間,而手繪圖紙?jiān)缫驯幌冗M(jìn)的繪圖軟件取代,不利于學(xué)生今后的專業(yè)技術(shù)發(fā)展。所以,如何使教學(xué)內(nèi)容跳出教材,充分結(jié)合現(xiàn)代科學(xué)技術(shù),直接對(duì)應(yīng)建筑工程實(shí)踐,充分實(shí)現(xiàn)“理實(shí)一體”,成為了一個(gè)有難度的探索性問(wèn)題。
以上問(wèn)題對(duì)于“工程制圖”課程教學(xué)都是面臨的極為迫切的問(wèn)題,這也迫使“工程制圖”課程的教學(xué)改革勢(shì)在必行。
針對(duì)“工程制圖”課程面臨的以上迫切問(wèn)題,需要對(duì)課程的教學(xué)資源、教學(xué)形式和方法、課賽融合等方面做出優(yōu)化和創(chuàng)新,以適應(yīng)行業(yè)發(fā)展和學(xué)科進(jìn)步。以下內(nèi)容為“工程制圖”課程的教學(xué)改革的新思路:(1)跳出“教材”的束縛,基于BIM技術(shù),重新整合教學(xué)內(nèi)容和資源;(2)創(chuàng)新教學(xué)模式、教學(xué)方法,通過(guò)BIM技術(shù)優(yōu)化教師的教學(xué)方法,豐富學(xué)生的學(xué)習(xí)形式和成果;(3)適應(yīng)行業(yè)發(fā)展趨勢(shì),結(jié)合BIM技術(shù)融入教學(xué),通過(guò)課賽融合的形式,提高學(xué)生實(shí)踐技能。
首先,以“工程制圖”課程的教學(xué)目標(biāo)為基礎(chǔ),重新梳理本課程的教學(xué)框架??蓪⒃械慕虒W(xué)內(nèi)容按照項(xiàng)目重新梳理,分為建筑基本圖形繪制與識(shí)讀、建筑形體繪制與識(shí)讀、住宅樓施工圖繪制與識(shí)讀三個(gè)項(xiàng)目,適當(dāng)調(diào)整、刪減教學(xué)大綱中未涉及的教學(xué)內(nèi)容,使課程在有限的學(xué)時(shí)中可以最大限度調(diào)整、優(yōu)化教學(xué)內(nèi)容,從“低階”到“高階”逐層深入設(shè)計(jì)教學(xué)活動(dòng)。
在教學(xué)過(guò)程中,根據(jù)三個(gè)項(xiàng)目的教學(xué)內(nèi)容,不同程度地使用BIM技術(shù):在“項(xiàng)目1:建筑基本圖形繪制與識(shí)讀”中,應(yīng)用AutoCAD、BIM 技術(shù)建立幾何結(jié)構(gòu)模型,能夠使學(xué)生理解相關(guān)概念,更有益于理解空間形體、識(shí)讀基本體、組合體,通過(guò)教學(xué)活動(dòng)學(xué)生制作立體模型,幫助學(xué)生理解三視圖的原理,能夠正確分析基本體、組合體的遮擋關(guān)系和重影關(guān)系。在“項(xiàng)目2:建筑形體繪制與識(shí)讀”中,可以在項(xiàng)目1 的基礎(chǔ)上,繼續(xù)優(yōu)化已完成的模型,并通過(guò)形體的組合來(lái)提高難度,學(xué)生團(tuán)隊(duì)需要錄制制作過(guò)程,通過(guò)軟件來(lái)展示對(duì)相交、相貫后的模型的三維效果,同時(shí)也可以結(jié)合模型分析自己制作過(guò)程中出現(xiàn)的問(wèn)題。在“項(xiàng)目3:住宅樓施工圖繪制與識(shí)讀”中,隨著施工圖紙深度、難度的提高,可以更多地通過(guò)建筑天正、AutoCAD、BIM技術(shù)方式進(jìn)行教學(xué)講解和課堂活動(dòng),如學(xué)生在教材或打印的圖紙中只能看到一種或者幾種最常見(jiàn)的門窗類型、樓梯構(gòu)造,也僅能了解這些門窗和樓梯的構(gòu)造,而對(duì)于現(xiàn)在各大寫字樓、商場(chǎng)等最新的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)都沒(méi)有機(jī)會(huì)認(rèn)識(shí);而Revit(BIM)軟件中門窗、樓梯的族有成百上千個(gè),學(xué)生能夠形象地查看各種類型的建筑構(gòu)件,開(kāi)闊學(xué)生的眼界。如在學(xué)習(xí)建筑立面圖的內(nèi)容時(shí),學(xué)生首先通過(guò)Revit(BIM)軟件在完成每一樓層的建筑平面圖構(gòu)建后,由軟件的自動(dòng)生成功能生成立面,再與實(shí)際的建筑立面圖進(jìn)行對(duì)比分析,檢查建模過(guò)程中是否存在誤差或錯(cuò)誤,使學(xué)生在認(rèn)識(shí)建筑立面圖表達(dá)內(nèi)容的同時(shí),培養(yǎng)學(xué)生嚴(yán)謹(jǐn)認(rèn)真的工作態(tài)度,為學(xué)生初步建立二維建筑施工圖與三維建筑模型聯(lián)系的空間立體感[1]。又如在學(xué)習(xí)建筑剖面圖的內(nèi)容時(shí),教學(xué)過(guò)程不再依靠教材提供的幾張建筑剖面圖,應(yīng)用Revit(BIM)軟件對(duì)課本中給出的圖紙模型進(jìn)行建立,通過(guò)軟件自帶的三維立體效果及使用剖面框任意位置進(jìn)行建筑物的剖切處理[2]。在授課過(guò)程中,學(xué)生可以模擬老師運(yùn)用Revit(BIM)軟件對(duì)模型進(jìn)行剖切操作,通過(guò)剖面圖生成過(guò)程及原理,了解建筑內(nèi)部的構(gòu)件組成和連接關(guān)系,全方位直觀地了解建筑設(shè)計(jì)方案,使學(xué)生具有代入感,加深對(duì)建筑施工圖的認(rèn)知。通過(guò)以上方法,可以幫助學(xué)生更好地理解教學(xué)內(nèi)容,熟悉建筑構(gòu)造,培養(yǎng)學(xué)生對(duì)空間形體認(rèn)知和想象力,激發(fā)學(xué)生的創(chuàng)新思維。此外,教師的每節(jié)課預(yù)習(xí)任務(wù)、教學(xué)課件中,也大量融入了BIM技術(shù)模型演示的視頻或軟件操作過(guò)程,充分展現(xiàn)BIM技術(shù)在“工程制圖”課程教學(xué)中的最大優(yōu)勢(shì),利用BIM在可視化、參數(shù)化、信息化等方面的特點(diǎn),有效促進(jìn)教學(xué)內(nèi)容的展現(xiàn)形式,學(xué)生讀取BIM 模型的信息,能夠更全面地認(rèn)識(shí)建筑結(jié)構(gòu)與施工圖,有益于為學(xué)生建立空間形體模型和空間位置關(guān)系,打破二維圖紙識(shí)讀的抽象性和空間想象能力的局限性,使學(xué)生了解BIM的前沿技術(shù),為工程意識(shí)的培養(yǎng)奠定了形體認(rèn)知基礎(chǔ),同時(shí)也為今后BIM相關(guān)課程的教學(xué)和專業(yè)相關(guān)課程圖紙的識(shí)讀做好鋪墊。
以往的“工程制圖”課程多采用講授式、案例式等教學(xué)方法。這樣的課堂形式主要以“教師為主體”,教學(xué)全程都是教師一人在說(shuō),而忽略了學(xué)生的作用,也達(dá)不到理想的教學(xué)效果。而本門“工程制圖”課程在基于BIM技術(shù)的同時(shí),也堅(jiān)持“以學(xué)生為中心”的教育理念,并將該理念與BIM技術(shù)有機(jī)融合到一起,起到了互相促進(jìn)的作用?!肮こ讨茍D”課程采用分組教學(xué)形式,學(xué)生需要建立學(xué)生團(tuán)隊(duì),完成各項(xiàng)預(yù)習(xí)任務(wù)、課堂活動(dòng)以及課后作業(yè)。教師在課前通過(guò)“學(xué)習(xí)通” APP 布置本次課建筑形體繪制與識(shí)讀或施工圖的教學(xué)視頻(視頻內(nèi)容多為通過(guò)BIM技術(shù)完成的模型),學(xué)生團(tuán)隊(duì)通過(guò)討論和分工合作,使用BIM相關(guān)軟件完成模型制作或圖紙繪制任務(wù),并將作品上傳至學(xué)習(xí)通;在課中,教師通過(guò)隨機(jī)抽查檢驗(yàn)團(tuán)隊(duì),通過(guò)課堂團(tuán)隊(duì)競(jìng)技的形式完成檢驗(yàn),充分調(diào)動(dòng)學(xué)生積極性,并對(duì)學(xué)生的繪圖作品進(jìn)行點(diǎn)評(píng),給予修改意見(jiàn),并由此發(fā)現(xiàn)問(wèn)題,引入新知識(shí)點(diǎn)的講解和學(xué)習(xí);在課后,教師分別布置學(xué)生個(gè)人作業(yè)和團(tuán)隊(duì)作業(yè),學(xué)生通過(guò)BIM虛擬仿真實(shí)訓(xùn)室使用建筑天正、BIM等相關(guān)軟件進(jìn)行簡(jiǎn)單易操作的建模工作,來(lái)加深學(xué)生對(duì)空間形體的認(rèn)識(shí)和了解,最終的作業(yè)成果也是通過(guò)“學(xué)習(xí)通” APP 進(jìn)行上傳,并根據(jù)學(xué)生完成的效果情況,制定下一節(jié)課的預(yù)習(xí)任務(wù),在此過(guò)程中,也充分展現(xiàn)PDCA 的循環(huán)模式。以建筑施工圖學(xué)習(xí)的內(nèi)容為例,傳統(tǒng)的教學(xué)方法是以一棟住宅樓為例,教師通過(guò)PPT 或教材依次介紹建筑總平圖、建筑平面圖、建筑立面圖和建筑剖面圖,所有的圖紙都是二維的,而學(xué)生的理解,要憑借圖紙進(jìn)行想象,很多學(xué)生認(rèn)為過(guò)于抽象。而在結(jié)合BIM 技術(shù)進(jìn)行教學(xué)的思路則是,通過(guò)Revit(BIM)軟件錄制視頻,學(xué)生通過(guò)自學(xué)依次認(rèn)識(shí)柱、墻、門窗等構(gòu)配件,并分別介紹其在施工圖中不同角度的展現(xiàn)形式,以及具體的繪圖要求,再通過(guò)課堂上的活動(dòng)、教師的講解,進(jìn)一步了解整個(gè)建筑結(jié)構(gòu)。教師布置的任務(wù)難度隨著教學(xué)內(nèi)容的進(jìn)行而逐漸深入,包括團(tuán)隊(duì)制作基本體模型、團(tuán)隊(duì)合作設(shè)計(jì)組合體、團(tuán)隊(duì)制作住宅建筑模型、團(tuán)隊(duì)分工繪制施工圖。在每個(gè)項(xiàng)目中,分別設(shè)置了階段性成果,來(lái)檢驗(yàn)團(tuán)隊(duì)整體對(duì)知識(shí)的理解、創(chuàng)新思維的培養(yǎng)以及團(tuán)隊(duì)配合默契,充分考查學(xué)生的建筑制圖與識(shí)圖能力。
在國(guó)內(nèi)各高校中多數(shù)專業(yè)開(kāi)設(shè)的BIM課程往往在大三、大四,部分課程還是以選修課的形式出現(xiàn),很多學(xué)生即使學(xué)習(xí)完課程,也沒(méi)有時(shí)間、精力參加比賽。而“工程制圖”課程通過(guò)融入BIM技術(shù),使學(xué)生在大一就能夠接觸BIM技術(shù),學(xué)生在了解圖紙表達(dá)信息的基礎(chǔ)上,完成簡(jiǎn)單的建模工作,并結(jié)合建筑天正、BIM等相關(guān)軟件可以拓展認(rèn)識(shí)建筑構(gòu)配件的表達(dá),通過(guò)操作BIM建模軟件,培養(yǎng)學(xué)生能將建筑工程設(shè)計(jì)和建造中產(chǎn)生的各種模型和相關(guān)信息,制作成可用于工程設(shè)計(jì)、施工和后續(xù)應(yīng)用所需的二維工程圖樣、三維幾何模型和其它相關(guān)的圖形、模型和文檔的能力。全國(guó)大學(xué)生先進(jìn)成圖技術(shù)與產(chǎn)品信息建模創(chuàng)新大賽是適應(yīng)“圖學(xué)”類課程的技術(shù)發(fā)展需要,加強(qiáng)基礎(chǔ)學(xué)科學(xué)生培養(yǎng),著力造就創(chuàng)新人才,持續(xù)展示各高校創(chuàng)新成圖載體的教學(xué)成果的一項(xiàng)重要競(jìng)賽。在教學(xué)過(guò)程中,教師在進(jìn)行圖形講解時(shí),將往屆的先進(jìn)成圖技術(shù)與產(chǎn)品信息建模創(chuàng)新大賽試題作為素材,使學(xué)生開(kāi)拓思維,激發(fā)靈感。部分學(xué)生甚至能夠熟練操作軟件,完成簡(jiǎn)單建筑模型的創(chuàng)建,再經(jīng)過(guò)系統(tǒng)的競(jìng)賽培訓(xùn),能夠作為參賽選手獨(dú)立參賽。全國(guó)高校BIM畢業(yè)設(shè)計(jì)創(chuàng)新大賽,是國(guó)家為深入實(shí)施創(chuàng)新驅(qū)動(dòng)發(fā)展戰(zhàn)略,引領(lǐng)新時(shí)代高校人才培養(yǎng)范式深刻變革,推動(dòng)形成新的人才培養(yǎng)觀和新的質(zhì)量觀而舉辦的創(chuàng)新型競(jìng)賽,共設(shè)置9 個(gè)模塊內(nèi)容,屬于國(guó)家級(jí)A 類賽事,是教育部官方認(rèn)可的、建筑類專業(yè)比賽BIM方向唯一入選賽事。學(xué)生通過(guò)“工程制圖”課程的學(xué)習(xí),為多數(shù)模塊的參賽都奠定了基礎(chǔ),結(jié)合其他專業(yè)課程的學(xué)習(xí)和融入,能夠檢驗(yàn)學(xué)生的創(chuàng)新設(shè)計(jì)能力。此外,如全國(guó)高等院校學(xué)生BIM-CIM 創(chuàng)新大賽、“龍圖杯”全國(guó)BIM(建筑信息模型)大賽、創(chuàng)新杯建筑信息模型(BIM)應(yīng)用大賽都是中國(guó)建筑業(yè)協(xié)會(huì)和中國(guó)施工企業(yè)管理協(xié)會(huì)等國(guó)家級(jí)協(xié)會(huì)組織的正規(guī)BIM競(jìng)賽,通過(guò)參加此類競(jìng)賽,可有效地檢驗(yàn)新式“工程制圖”課程的教學(xué)效果,可有效倡導(dǎo)創(chuàng)新教育,培養(yǎng)學(xué)生創(chuàng)新能力,提高學(xué)生的專業(yè)技能,探索研究制圖技術(shù)的發(fā)展方向,展現(xiàn)現(xiàn)代大學(xué)生先進(jìn)的制圖技能水平。通過(guò)參加競(jìng)賽,為學(xué)生搭建了BIM 技術(shù)切磋的平臺(tái),拓寬了思路和視野,同時(shí)積累了不同類型工程三維設(shè)計(jì)的實(shí)戰(zhàn)經(jīng)驗(yàn)、豐富了各專業(yè)的模型庫(kù),為今后的專業(yè)課程學(xué)習(xí)奠定基礎(chǔ)。
通過(guò)“工程制圖”課程的教學(xué)改革,學(xué)生的學(xué)習(xí)狀態(tài)有較大改善,學(xué)生團(tuán)隊(duì)在課堂中的表現(xiàn)也越發(fā)活躍,從最初的被動(dòng)完成任務(wù),逐漸發(fā)展到主動(dòng)匯報(bào)團(tuán)隊(duì)的設(shè)計(jì)方案和創(chuàng)新成果,師生互動(dòng)也越發(fā)頻繁。在此過(guò)程中,學(xué)生的語(yǔ)言表述能力、邏輯思維能力、空間立體感、創(chuàng)新意識(shí)等多方面都得到了顯著提高。
“工程制圖”課程自2018 年進(jìn)行基于BIM的課程教學(xué)改革探索,隨著教學(xué)經(jīng)驗(yàn)的積累,每年授課教師也在不斷優(yōu)化和調(diào)整教學(xué)思路。每年的課程教學(xué)達(dá)標(biāo)率都在穩(wěn)步提升(此處的課程達(dá)標(biāo)率包含:學(xué)生的平時(shí)成績(jī)、實(shí)踐考核、模型制作、期末成績(jī)四項(xiàng)之和)。
學(xué)生在課堂教學(xué)效果提升的同時(shí),個(gè)人實(shí)踐技能也有顯著提高,并通過(guò)參加各類競(jìng)賽檢驗(yàn)自己的成果。2021 年,依托BIM相關(guān)軟件,師生共同研發(fā)實(shí)用新型專利2 項(xiàng)。2021 年學(xué)生參加黑龍江省第十四屆先進(jìn)成圖技術(shù)與產(chǎn)品信息建模創(chuàng)新大賽二等獎(jiǎng)1 人、三等獎(jiǎng)1 人;2022 學(xué)生參第年十五屆大學(xué)生先進(jìn)成圖技術(shù)與產(chǎn)品信息建模創(chuàng)新大賽二等獎(jiǎng)2 人,三等獎(jiǎng)6 人。2022 年學(xué)生參加第八屆全國(guó)高校BIM 畢業(yè)設(shè)計(jì)創(chuàng)新大賽三等獎(jiǎng)3組,優(yōu)秀獎(jiǎng)6 組。2020-2022 年期間,學(xué)生參加全國(guó)第23屆-27 屆CaTICS 網(wǎng)絡(luò)賽(2D)榮獲二等獎(jiǎng)3 組,榮獲三等獎(jiǎng)13 組;個(gè)人賽一等獎(jiǎng)8 人,二等獎(jiǎng)12 人,三等獎(jiǎng)10 人。
主講教師通過(guò)在教學(xué)中融入BIM相關(guān)軟件,在教學(xué)資源、教學(xué)形式和方法、課賽融合等方面取得一些成績(jī),參加了較多的課程競(jìng)賽和課程推廣活動(dòng),取得成果顯著:2022 年5 月榮獲第二屆黑龍江省高校教師教學(xué)創(chuàng)新大賽三等獎(jiǎng);2022 年8 月榮獲第六屆黑龍江省高校青年教師教學(xué)競(jìng)賽二等獎(jiǎng);2022 年8 月榮獲第九屆黑龍江省高校青年教師多媒體課件制作大賽一等獎(jiǎng);2021 年8 月榮獲第八屆黑龍江省高校青年教師多媒體課件制作大賽三等獎(jiǎng),以及較多的校內(nèi)獲獎(jiǎng)和個(gè)人榮譽(yù)。
通過(guò)以上BIM技術(shù)以多種方式融入“工程制圖”課程的教學(xué)中,能夠展現(xiàn)出“工程制圖”課程不再是陳舊的“老”課程,而是隨著時(shí)代發(fā)展,順應(yīng)建筑行業(yè)發(fā)展趨勢(shì),適應(yīng)建筑類專業(yè)人才培養(yǎng)需求,發(fā)揮BIM技術(shù)的優(yōu)勢(shì),能夠最大限度地發(fā)揮它的優(yōu)勢(shì)和前瞻性,拓寬了課程的廣度,提升了課程的深度,更有效地激發(fā)、培養(yǎng)學(xué)生的“圖學(xué)”思維,培養(yǎng)具有創(chuàng)新精神、實(shí)踐能力的高素質(zhì)應(yīng)用型人才,同時(shí)本課程的教學(xué)思路也為相關(guān)“圖學(xué)類”課程提供了參考和借鑒。