加入土木營建大家庭
看了這麼多令人感到新奇且創新的工程及研究實例,相信你們已經發現,土木工程師肩負著與生活息息相關的民生工程,具有專業知識及技能的硬實力,也具有跨領域溝通協調的軟實力,相信你們已經迫不及待想在土木營建系中進行更多的學習,來展現你們的才華及能力。以下以臺科大營建系為例,讓你們知道在大學時光中,如何善用自主學習資訊技術的管道培養自己的硬實力,以及如何透過團隊合作共同完成系統開發的案例說明。
BIM軟體自主學習管道
BIM建模不只是把2D變成3D,要判斷是否為BIM,重點在於模型本身有沒有攜帶有用的資訊。但相信你們會有些疑問,得到有用的資訊可以做什麼呢?建築模型不就是好看就好,為什麼還會需要格外的資訊呢?
讓我們假想一個事件,假如今天我們需要知道下禮拜要用多少數量的混凝土,並且同時也要跟廠商訂購足夠數量的門窗,除了攤開一本厚重的工程設計圖,再用手動慢慢加減乘除計算數量除外,可以有更好的方法嗎,答案是肯定的,只要我們最一開始使用BIM工具來進行參數化的建模,模型本身就會攜帶著我們需要的資訊,例如我們可以查詢到柱子的長度、寬度、高度以及體積(圖 44),經過一些條件的設定之後,我們就可以知道某一層樓柱子的總體積是多少以及數量是多少,比起手算,這會更精確也更加快速(圖 45)。


當然用處肯定不止這一種,模型修改、排程規劃、估驗計價、衝突檢查、AR、VR應用這些都是可以發展的應用,更進階一點還可以結合程式,撰寫應用程式介面(API)來擴充原先BIM工具的功能。此外,我們也能結合其他彩現工具來幫助我們使模型更加美觀(圖 46、圖 47、圖 48),並且用來產生圖片以及動畫(影片1:https://youtu.be/YhSDzqG7g3M)。
看到這裡,是不是對BIM開始感興趣,並且躍躍欲試了呢。你們可以透過由臺科大營建系提供的學習網址(https://youtube.com/playlist?list=PL3d-lOmCqFmZRstMVCr8erdI6ECzhOCaf;中文版本改版中,預計8月底上線),開始練習BIM軟體中Revit的建模基礎技巧,還等什麼呢,親自實際操作一次,相信你們可以更深入體驗BIM的應用。



作者:李仁傑博士生 / 國立臺灣科技大學營建工程系
大一課程的開發案例
我們在大一的營建工程初階設計與實作課程中,讓學生以小組方式發想生活中的營建相關議題以及可能的解決方法,讓學生以Arduino作為開發平台將想法轉為實體,進而培養學生軟硬體之實作能力。
Arduino是一個開放原始碼的硬體和軟體平台,用於製作互動式電子裝置和原型設計。其優點包括易於使用、價格實惠、豐富的資源、廣泛的社群支援和兼容性高。我們在課程中準備Arduino套件,內含各式感應器與作動器(如圖 49所示),包含:
- Wio Terminal開發板:光感測器、麥克風、按鈕x3、4英吋彩色LCD、加速度感測器、USB/Wi-Fi/藍芽連線
- 多功能氣體感測器:量測「氣壓、溫度、濕度」
- 酒精感測器:量測「空氣中酒精濃度」,在實作中採用酒精代替其他氣體(例如一氧化碳)進行測試
- 超音波感測器:量測「物品距離」
- 光感測器:量測「環境光度」
- 麵包板與束線:DIY接線,讓使用者可自己增加元件,例如:LED、馬達等
- 紅外線收發器:接收、發送紅外線訊號,可模擬以遙控器控制電器
- 有指示燈之按鈕:輸入按鈕控制,並顯示目前按鈕狀態
- 非連續伺服馬達:輸出控制,例如:開關門、旋轉承載平台等

課程第一階段為「學習Arduino基本技能」,首先讓學生要在自己的NB上裝Arduino開發環境,並了解程式架構,以及每個感測器的功能與控制方式,老師會透過簡單的程式範例,讓學生實際安裝硬體、撰寫程式,並在過程中訓練學生排除故障的技巧。
課程第二階段為「學習Arduino系統整合」,學生需要將數個感測器整合,除了硬體的串接,也需要依據感測器相互間的控制邏輯,撰寫控制程式。
課程第三階段為「創意發想」,學生需要以前兩階段所學到的技能,發想生活中所碰到的問題裡,有哪些情境可以透過Arduino的軟硬體,實作解決辦法。本次課程共分為四個團隊,期末專題分別實作了:智慧路口、派隊小屋、智慧車庫、名畫收藏箱,共四個主題。以「智慧路口」而言,四位學生(吳岳勳、林孟婷、林宗群、林栯陞)對路口的改善方式,提出設計目標,包含:偵測路口的氣象資訊(多功能氣體感測器)、偵測車輛是否有超速(超音波感測器)、偵測明暗來開關路燈(光感測器)、偵測路口的空氣品質(酒精感測器),並建構路口3D模型(如圖 50所示)。

課程第四階段為「Arduino專題實作」,學生需要將設計好的構想化為實體模型,最終展示團隊成果(如圖 51所示)。學生藉由多次的專題迭代,逐一解決實作中所碰到的各種問題,過程中如碰到解決成效不佳時,則需修正解決方式。透過期末專題的實作過程,讓學生了解如何有效地團隊溝通,以及體驗專案從設計到完工的整體流程。

這門課程引導學生使用Arduino開發平台,透過感測器與作動器實作營建相關解決方案。課程包含學習Arduino基本技能、系統整合、創意發想和專題實作等階段,培養學生軟硬體實作能力和團隊溝通技巧。
作者:陳奕竹助理教授 / 國立臺灣科技大學營建工程系
小結
資訊科技已經成為土木領域中不可或缺的元素,它已經改變了整個土木工程的面貌。如果你對於土木營建及跨領域發展有著濃厚的興趣,也希望成為一名優秀的土木工程師,資訊技術絕對是你必須所學習的技能之一。希望在未來的學習生活中,你們可以善用資訊科技,為土木營建產業創造更多的可能性。