隨著信息化和智能化在水利行業的應用，BIM技術的教育刻不容緩，高校應積極承擔這一任務，培養掌握BIM技術的水利人才。水利工程制圖課程與BIM技術具有同源性、相近性，要轉變思路將兩者進行融合，從課程教學目標設計、課程內容構建、課程教學設計、教學評價創新、加強師資隊伍建設等方面，推動基于BIM技術的水利工程制圖課程的教學改革。

關鍵詞：BIM；水利工程制圖；數字化教學

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隨著科學技術的進步，計算機輔助設計由原來二維的CAD繪圖逐漸發展到協同合作的BIM（BuildingInformationModeling，建筑信息模型）技術。BIM技術理念最早由喬治亞理工大學的Chuck Eastman教授提出。它通過Revit、Tekla、Autodesk Naviswork等一些BIM軟件，首先創建出仿真建筑物構件以及附屬構件和模擬環境，再通過信息化、數字化技術作用到建筑物的全生命周期過程。BIM技術最大的優勢在于可隨時修改、完善模型，將設計、施工、運維管理等集合到同一個平臺，進行實時修改、實時監控，融入真實、仿真的元素，呈現出更加直觀的場景。

當前，BIM技術在建筑、土木工程、給排水、暖通等領域的應用已較為廣泛，但在水利行業的應用尚處在起步階段。近年來，BIM在大型水利工程建設中也已嶄露頭角，與之相應，一些實力較強的水利設計院、施工單位、建設單位已將BIM技術列入計劃。高等院校是新技術推廣的前沿陣地，將BIM技術嵌入人才培養過程刻不容緩。那么怎樣才能將BIM技術融入水工專業的教學中呢？本文擬就水利工程制圖課程進行分析。

一、水利工程制圖課程引入BIM技術的可行性

與建筑行業相比，水利工程中異型建筑物較多，在使用BIM技術時沒有成型的族庫可調用。也就是說，水利工程項目在BIM技術中可借鑒的資源少，甚至可能每做一個項目都需要從零開始，這成為BIM應用的主要障礙。因此，一些實力較弱的設計院、施工單位難以在項目上使用BIM技術，但這一問題正逐漸緩解。

（一）水利企業對BIM技術人才需求迫切

近年來，一些大型設計院將BIM技術應用到水利工程中，成效顯著，得到了業內的一致好評，這將BIM技術在水利行業的應用推向了新的階段。如黃登水電站施工布置[1]、港珠澳大橋的施工進度管理[2]、引漢濟渭工程三河口水利樞紐勘察設計運維管理[3]等，這些項目已采用BIM技術對工程的設計、施工、運維管理的部分環節進行優化，為水利相關企業提供了借鑒。作為一種新理念，BIM技術在相關水利工程項目的設計、施工、運維中展現的優勢也不斷凸顯，讓越來越多的企業認識到BIM技術的價值所在。對于水利相關企業來說，目前最迫切的是需要一批能夠掌握和運用BIM技術的水利人才，這為高校水工專業基于BIM技術的教學改革提供了動力。

（二）水利工程制圖課程與BIM技術具有相近性

BIM技術教學已在一些重點院校展開，尤其是土木建筑類專業BIM課程的開發已經成熟，這可為水工專業提供借鑒。但水工專業BIM技術教學的基礎較弱，將其單獨作為一門課程的條件還不成熟，將BIM技術融入水工專業相關課程進行教學是目前最為可行的方式。眾所周知，工程制圖是工程界的技術語言，水利工程制圖也是水工專業的基礎核心課程。從現代水利工程中的應用實踐看，BIM技術同樣具有基礎性地位。此外，BIM技術的基礎也是從圖紙和建模開始的，這與水利工程制圖課程的教學內容具有同源性。因此，筆者認為BIM技術和水利工程制圖課程在現代水利人才的培養中具有相似地位，若能將兩者融為一體，可為培養熟練運用BIM技術的水利人才打下堅實基礎。所以，首先將BIM技術融入水利工程制圖課程，具有較強的可行性。

二、水利工程制圖課程引入BIM技術的必要性

水利工程制圖課程是水工專業及其專業群中理論與實踐相結合的基礎核心課程。該課程主要培養學生識讀和繪制工程圖的能力，在此基礎上培養學生使用計算機繪制工程圖的技能，學生在校期間一般需要學習2—3個學期，學習要求較其他基礎課程更高。隨著現代水利技術的發展和BIM技術的應用，這一課程也迫切需要改革。

（一）教學內容不盡合理

近年來，由于水工專業教學計劃的修訂，人才培養中增加了實踐環節，理論課時相對壓縮，作為專業基礎核心課的水利工程制圖課程課時也有所減少。這就需要在有限的時間內將重點內容講授給學生，如果按照以往的課程內容授課，顯然是不合理的。此外，目前水利工程制圖課程教學內容陳舊，沒有緊跟信息化技術發展的步伐，在與行業、市場信息化繪圖手段對接上明顯滯后，教學內容亟待更新和調整。

（二）教學手段單一

當前水利工程制圖課程一般有兩種授課模式：其一，在多媒體教室上課，實行單一的理論授課為主的模式；其二，在機房上課，采用制圖課程與CAD融合授課模式。在這兩種授課模式中，在線課程、智能課堂等互動式、個性化教學手段使用較少，難以將“教、學、練、做、創”融為一體，在培養學生識圖、繪圖、建模等能力方面存在不足。引入BIM技術后，課程的開設條件要求更高，不但需要手工繪圖設施、計算機操作平臺、BIM技術軟件環境，還需借助在線課程、智能課堂等進行輔助教學。

（三）教師教學能力有待提升

目前，水利工程制圖課程要求教師具有較好的空間想象能力、正確的識讀工程圖和熟練的CAD技能，但對于BIM技術等信息化手段在水利工程中的運用則沒有要求，因此教師普遍對BIM技術引入教學的研究不夠，自身的BIM技術掌握水平有限，使得教學與實踐相脫節。BIM技術等信息化手段在行業的運用，給制圖課教師帶來了新挑戰。BIM技術涉及的信息量較大，還存在多學科交叉、協同合作的情況，這就需要教師具有較好的業務素質、較強的軟件學習能力、豐富的工程實踐經驗。

三、BIM將帶來水利工程制圖技術的全面升級

[4]

以常見水工建筑物——水閘的設計繪圖為例，使用CAD建模工具，可以按照水閘工程圖的二維圖紙，將水閘的上游連接段、閘室段、消力池段、扭曲面段分別建模，再組合到一起形成水閘模型。這種建模方式在實踐中有以下缺點：其一，無法修改。若部分模型創建尺寸有誤，無法實時修正數據，只能將這部分模型重新建立，會導致工作量大大增加。其二，不便于觀察。CAD環境下可查看模型的外觀形狀，但對于水閘內部或是斷面形狀則需要用剖切命令剖開才能查看，剖開后還需回退或是合并才能恢復，操作起來較為麻煩。其三，不可直接出圖。CAD創建模型后不能直接導出施工圖，需要在布局里面進行輪廓的抽取、拼接、繪制圖框標題欄等，出圖過程較為煩瑣。

四、基于BIM技術的水利工程制圖課程教改策略

正是由于BIM技術的諸多優勢，水利行業對BIM技術人才需求極為迫切。高校必須研判工程一線對BIM技能人才的基本要求，努力將BIM技術融入水利工程制圖課程，推動課程理念的全方位創新，實現該課程在培養水利行業BIM技能人才中的核心地位。

（一）合理制定課程教學目標

教學目標的制定是課程內容構建的基礎，教學目標既需要緊跟社會對BIM技術的專業技能需求，也需要充分考慮制圖課程的自身特點和學生的接受能力。在10年來的水利工程制圖教學中，筆者曾不間斷跟蹤水利工程企業的BIM技術使用情況，同時對制圖課程的改革進行過深入研究。筆者認為，根據BIM技術實用性特點，教學中必須將理論教學與實際工程項目案例分析聯系起來，不僅要培養學生的理論知識素養，還要培養學生實踐動手能力、專業技能等。簡言之，就是通過課程教學培養學生的識讀工程圖能力、三維建模能力、工程實踐能力。

（二）科學構建課程內容

根據課程教學目標，可將課程內容模塊化，以加強教學的系統性、探索BIM在水利工程項目全生命周期的應用。具體講，根據BIM課程內容體系模式，采用循序漸進的方法，將制圖建模、設計出圖等過程環節融入課程。可將融入BIM技術的水利工程制圖課程分為三個單元：基礎投影、專業圖識讀、計算機繪圖。首先，基礎投影單元。采用制圖標準與BIM標準相結合的模式，借助BIM技術的三維圖形培養學生空間想象能力，如三視圖的識讀、相貫線和截交線繪制等加入BIM技術模型，可以幫助學生更快速地識讀，提高空間想象能力。其次，專業圖識讀單元。可借助BIM的仿真技術再加上虛擬的環境，將水工建筑物構件真實地展示給學生，學生不僅可以從各個角度觀察構件，還可以身臨其境地感受到水工建筑物的真實效果，進而對專業產生濃厚的興趣。最后，計算機繪圖單元。在CAD中融入BIM技術，二維部分用CAD繪制，三維部分直接用BIM繪制，在認識構件、軟件模型創建、專業協作、生產出圖等環節中加入BIM元素。綜上所述，將教學內容調整為識圖、建模、專業開展的形式，形成較為完善的課程內容體系。

（三）著力改進教學設計與方法

將BIM技術融入課程中后，教學設計與方法也要隨之改革。以往水利工程制圖課程教學主要以理論講授為主，實訓環節較少，教學效果一般。BIM技術的實踐性更強，既需要大量增加實踐環節，也需要借助多元教學平臺和技術手段，以達到培養具有BIM技術人才的目標。為此，教學設計可從四方面改進：其一，信息化條件的互動教學。教學過程中使用智能課堂教學平臺給學生推送預習內容及相關的資料，課堂上用信息化手段進行簽到、測驗、互動提問、頭腦風暴等活動，增強課堂的針對性和互動性。其二，項目化條件下的小組教學。探索符合學生認知規律的教學模式，以項目為依托將學生分為學習小組，組內討論完成項目化工程圖紙的識讀等內容，學生做到邊學邊練，教師負責總結答疑。其三，在線課程指導下拓展教學。筆者作為國家在線開放課程“工程制圖”的主要負責人，開發了課程線上互動教學指導平臺，鼓勵學生使用在線課程開展自學，同時引導學有余力的學生參與BIM/CAD協會培訓、基于BIM技術的水工專業群實訓項目，實現課上課下、線上線下教學拓展。其四，企業項目引入的實戰教學。在教學實訓中，將企業的真實設計項目引入課堂，提供實戰機會，引導學生解決項目設計中的實際問題，提升學生的創新創業能力。

（四）努力做到教學評價創新

課程不再采用簡單的“筆試+機試”的考試模式，而是采用多元評價模式，構建過程考核為主、課程考試為輔的評價模式。首先，采用教學過程性評價。重點考察學生的學習過程，利用智能課程收集學生課程簽到、參與活動、預習和復習、單元的測驗等，每個單元日?？偨Y、考核，調動學生平時的學習積極性。其次，使用在線課程評價。要求學生參加國家在線開放課程“工程制圖”，考察進行拓展學習情況，如查閱資源、單元自測、課后討論答疑等，形成智能化的學習評價數據。最后，鼓勵學生參加有關BIM技術的創新創業項目、技能競賽、BIM等級考試等，獲得相應成果的學生可認定為課程技能精湛。

（五）深入推進師資隊伍建設

BIM技術融入水利工程制圖課程對授課教師是全新的挑戰，教師不僅需具備較好的三維空間能力、軟件運用能力，還需有一定的工程項目實戰經驗，所以，提高教師的業務水平迫在眉睫。首先，學?？梢酝ㄟ^鼓勵教師參加國內外的培訓、會議等方式，了解BIM技術應用的最新趨勢，掌握基本的BIM技術原理和操作技巧，提高教師團隊的BIM技術水平；其次，為了更好地將BIM技術有機地融入課程中，學?？梢耘c企業合作開發水利工程類BIM教材，進行教學方式和方法的研究，提高教學效果；再次，教師可以指導學有余力的學生進行有關BIM技術的創新創業活動，根據BIM技術的應用現狀，針對一些尚不具備BIM技術的開發和應用能力的小型水利工程設計院所，組織學生開展技術服務，進行創業實踐；最后，針對工程領域BIM技術使用迅速發展的現狀，鼓勵教師考取有關BIM技術的等級證書，提高教師的BIM使用技能水平。

[1]蘇靜波，李昂.BIM技術在水利工程制圖課程中的應用研究[J].教育現代化，2018(50)：230-231.

[2]周永川，于立軍，彭建偉.基于BIM的港珠澳大橋交通工程施工進度管理系統應用研究[J].公路交通科技，2017(S1)：91-96.

[3]毛擁政，補舒棋，付登輝，等.BIM技術在引漢濟渭工程三河口水利樞紐勘察設計中的應用[J].水利規劃與設計，2017(9)：158-161.

[4]雷真，錢睿，張力，等.BIM技術在工程制圖課程中的應用[J].創新教育研究，2019，7(1)：80-85.

關莉莉（1981— ），女，河南開封人，碩士，副教授，研究方向為水利工程、計算機繪圖教學和BIM技術。