李興蘇　廖奇云

摘要：在建筑業(yè)不斷推進信息化建設(shè)的背景下，高等院校工程管理專業(yè)教育應(yīng)構(gòu)建基于BIM的工程管理專業(yè)教學(xué)體系和實踐平臺，向以BIM為核心的數(shù)據(jù)化、信息化綜合型教學(xué)發(fā)展。文章基于層次分析法，分析BIM技術(shù)背景下工程管理專業(yè)教學(xué)建設(shè)的若干影響因素，指出存在的主要問題，提出基于BIM背景的工程管理專業(yè)全面教學(xué)改革建議。

關(guān)鍵詞：教學(xué)改革;BIM;工程管理專業(yè)

中圖分類號：G642.0 文獻標(biāo)志碼：A 文章編號：1005-2909（2020）06-0088-08

工程管理活動跨越一個建設(shè)項目從概念設(shè)想到正式運營的全壽命周期，是特定產(chǎn)業(yè)環(huán)境中對特定建設(shè)工程實施的技術(shù)性集成化管理活動（包括工程規(guī)劃與論證、工程決策、工程勘察與設(shè)計、工程施工、工程運營與維護、工程報廢與處理等階段與環(huán)節(jié)），所涉及的范圍極其廣泛。工程管理活動的基本任務(wù)是科學(xué)管理與控制建設(shè)工程實施的全過程，倡導(dǎo)創(chuàng)新性管理與創(chuàng)新性技術(shù)的研究、發(fā)展和應(yīng)用，旨在確保工程決策的正確性，確保建設(shè)工程的質(zhì)量、進度和安全，降低能源和物資消耗，節(jié)約工程投資，降低工程建設(shè)風(fēng)險并減少損失，確保在特定約束條件下工程建設(shè)過程對環(huán)境的影響最小，實現(xiàn)人與自然的和諧發(fā)展。

BIM技術(shù)是以建筑工程項目的各類信息為基礎(chǔ)建立起來的三維建筑模型，是在項目建設(shè)中貫穿全過程的信息集合體。BIM技術(shù)的運用能高效地實現(xiàn)整個建筑行業(yè)從上游到下游的有效溝通和交流，實現(xiàn)建設(shè)項目全生命周期內(nèi)的智能化、信息化管理，是未來建筑業(yè)從業(yè)人員應(yīng)掌握的關(guān)鍵技能。

住房和城鄉(xiāng)建設(shè)部（2015年）提出：“到2020年建筑行業(yè)勘察、設(shè)計單位以及房屋建筑工程施工企業(yè)應(yīng)掌握并實現(xiàn)BIM與企業(yè)管理系統(tǒng)和其他信息技術(shù)的一體化集成應(yīng)用?！盵1]《中華人民共和國國民經(jīng)濟和社會發(fā)展第十三個五年規(guī)劃綱要》指出，勘察設(shè)計類企業(yè)、施工類企業(yè)要加快 BIM、GIS、3S 等技術(shù)在建筑業(yè)的普及和應(yīng)用[2]。住房城鄉(xiāng)建設(shè)部信息中心針對BIM在中國的發(fā)展情況進行的問卷調(diào)查表明，未來中國建筑業(yè)對熟練掌握 BIM技術(shù)的工程管理人才需求將日益加大，30.2%的被調(diào)查對象認為，影響B(tài)IM在建筑業(yè)快速發(fā)展的主要原因之一是現(xiàn)階段國內(nèi)嚴重缺乏高層次、高質(zhì)量的BIM專業(yè)技術(shù)人員（《中國建筑施工行業(yè)信息化發(fā)展報告（2015）》）[3]。

在新技術(shù)、新產(chǎn)業(yè)、新業(yè)態(tài)和新模式為特征的發(fā)展背景下，隨著新工科培養(yǎng)模式的提出，培養(yǎng)多元化、創(chuàng)新型、具有國際視野的新型卓越工程師成為高校工程管理專業(yè)的培養(yǎng)目標(biāo)。基于BIM的工程管理專業(yè)教學(xué)改革有助于工程管理專業(yè)新型卓越工程師培養(yǎng)，使其具備更強的實踐能力、創(chuàng)新能力和組織管理能力。

一、基于BIM的教學(xué)觀點及教學(xué)現(xiàn)狀綜述

國內(nèi)外對基于BIM的工程管理專業(yè)教學(xué)建設(shè)的探索包括學(xué)科建設(shè)和課程體系構(gòu)建等方面。吳光東等[4] 提出高校有必要對專業(yè)培養(yǎng)方案進行改革，基于BIM技術(shù)的工程管理課程改革應(yīng)從專業(yè)培養(yǎng)目標(biāo)、課程設(shè)置、師資條件和BIM實驗室建設(shè)等四方面展開實踐。寧欣等[5]結(jié)合目前BIM課程建設(shè)現(xiàn)狀，從建設(shè)目的、建設(shè)條件、建設(shè)模式三方面提出適合工程管理專業(yè)的BIM課程建設(shè)范式。項英輝等[6]指出，在高校工程管理類專業(yè)開展BIM教學(xué)應(yīng)實現(xiàn)普及化和常態(tài)化，加強資源整合，制定分階段目標(biāo)，實現(xiàn)高校BIM教育的階段化和層次化，完善BIM教學(xué)的課程體系，建立BIM實訓(xùn)平臺運行機制的保障制度。趙金先等[7]提出工程管理專業(yè)“1+2+5”的人才培養(yǎng)模式，將 BIM 技術(shù)知識融入工程管理專業(yè)課程體系及教學(xué)內(nèi)容中，并在實驗、實訓(xùn)等實踐教學(xué)及師資隊伍建設(shè)等方面進行實踐探索。Sacks等[8]指出BIM是土木工程類技術(shù)課程的基礎(chǔ)，BIM應(yīng)以特定的方式進行教學(xué)，而不是單純作為計算機輔助繪圖的延伸。Lee等[9]構(gòu)建了工程管理專業(yè)以BIM為教學(xué)主線的具體課程發(fā)展規(guī)劃。Peterson等[10]指出，應(yīng)建設(shè)BIM平臺實現(xiàn)建筑、技術(shù)、管理的跨學(xué)科課程學(xué)習(xí)和知識應(yīng)用，增進學(xué)生對建筑領(lǐng)域?qū)I(yè)知識的系統(tǒng)化理解。

中國高校開展BIM的教學(xué)探索也有一段時間。2009年3月，清華大學(xué)BIM標(biāo)準(zhǔn)課題組正式成立，2011年5月，魯班公司與同濟大學(xué)簽署B(yǎng)IM技術(shù)研究合作協(xié)議，2012年4月，華中科技大學(xué)土木工程與力學(xué)學(xué)院開設(shè)了國內(nèi)首個BIM工程碩士項目，2013年5月，哈爾濱工業(yè)大學(xué)開設(shè)BIM技術(shù)應(yīng)用課程。現(xiàn)階段中國高校針對BIM學(xué)習(xí)采取的主要培養(yǎng)模式如表1所示[11]。

從高校開設(shè)BIM課程來看，較多情況是獨立于專業(yè)技術(shù)課程以外的屬于概念認知層次的課程，比如，重慶大學(xué)開設(shè)BIM概論課程，哈爾濱工業(yè)大學(xué)開設(shè)BIM技術(shù)應(yīng)用課程，大連民族學(xué)院開設(shè)BIM實驗選修課程，北京工業(yè)大學(xué)開設(shè)BIM創(chuàng)新實踐課和選修課等[12]，也有的是成立BIM研究中心開展理論研究。

雖然現(xiàn)階段BIM在工程管理專業(yè)的教學(xué)環(huán)節(jié)、課程設(shè)計環(huán)節(jié)及畢業(yè)實踐環(huán)節(jié)的介入性較差，但高校對各種BIM設(shè)計大賽卻表現(xiàn)出持續(xù)熱情。以中國建設(shè)教育協(xié)會舉辦的BIM大賽為例[13]，主要競賽內(nèi)容是BIM施工，是高校工程管理專業(yè)學(xué)生參與的重要BIM賽事之一。該協(xié)會自2010年舉辦首屆“中國高等院校學(xué)生BIM系列軟件建筑信息模型大賽”以來，已經(jīng)連續(xù)舉辦了八屆BIM系列軟件建筑信息模型大賽，報名參賽的建筑類高校從第一屆的102所上升到第八屆的496所，范圍覆蓋了中國全部省、市和自治區(qū)的主要建筑類高校。BIM競賽雖然參賽學(xué)校多但僅有少部分學(xué)生能參與其中并相對熟練運用該項技能。為滿足未來勘察設(shè)計類企業(yè)、施工類企業(yè)對掌握BIM技術(shù)的工程管理專業(yè)人才的持續(xù)普遍性需要，應(yīng)加快基于BIM的高校工程管理專業(yè)教學(xué)改革和建設(shè)。

二、BIM技術(shù)背景下工程管理專業(yè)教學(xué)建設(shè)指標(biāo)體系構(gòu)建及評價

在建筑業(yè)信息化建設(shè)的大背景下，加強BIM技術(shù)與高等學(xué)校工程管理專業(yè)教育融合勢在必行?；趯哟畏治龇?，對BIM技術(shù)背景下工程管理專業(yè)教學(xué)建設(shè)的若干影響因子進行分析，發(fā)現(xiàn)存在的主要問題，并借此對BIM技術(shù)背景下的工程管理專業(yè)教學(xué)建設(shè)提出合理建議。

（一）構(gòu)建層次分析的評價指標(biāo)體系

為更好評估BIM技術(shù)背景下工程管理專業(yè)的教學(xué)效果，以建筑業(yè)市場對工程管理專業(yè)畢業(yè)生的實際工作需求為基礎(chǔ)，對國內(nèi)部分施工總承包單位的專業(yè)技術(shù)人員及高校專職教師進行多次訪談，參考受訪者的意見，遵循可測性、可比性和可操作性原則構(gòu)建層次評價結(jié)構(gòu)指標(biāo)體系，如表2所示。

（二）構(gòu)建判斷矩陣，進行要素重要性對比，計算影響因子權(quán)重

判斷矩陣反映了每一層次的所有因子相對于上一層目標(biāo)的重要性程度。采用1-9標(biāo)度法進行因子兩兩比較，以因子i和j為例，1表示i與j同等重要，3表示i比j略重要，5表示i比j重要，7表示i比j重要很多，9 表示相對j而言i極其重要，倒數(shù)則表明其相對的不重要程度。若干因子兩兩比較后即得到判斷矩陣。對各要素重要性程度的判斷，采用了專家調(diào)查法，向施工總承包單位、設(shè)計單位相關(guān)管理人員和技術(shù)人員及高校工程管理專業(yè)教師咨詢，獲得專業(yè)人員對于各個要素重要性程度的對比數(shù)據(jù)。以師資隊伍建設(shè)U3為例，獲得的判斷矩陣及因子權(quán)重計算結(jié)果如表3所示。

（三）一致性檢驗及評價結(jié)果

矩陣特征向量確定各因子的權(quán)重大小。一致性檢驗進一步判斷根據(jù)矩陣數(shù)據(jù)計算的權(quán)向量是否真實地反映了各因子的客觀權(quán)重。當(dāng)滿足判斷矩陣的一致性比率CR <0.10時，認為判斷矩陣具有令人滿意的一致性，由此得出的權(quán)重值是合理的;否則應(yīng)對判斷矩陣重新修正，計算新的權(quán)重系數(shù)，直到一致性檢驗通過為止。

隨機一致性比率（Consistency Ratio）的計算表達式為： CR=CIRI

一致性指標(biāo)CI的計算表達式為：CI=λmax-nn-1

平均隨機一致性指標(biāo)RI的取值如表4所示。

三、評價結(jié)果分析

根據(jù)影響因子權(quán)重值的大小可知，BIM介入主要專業(yè)技術(shù)課程的程度U11、專業(yè)課程教師參與BIM學(xué)習(xí)的經(jīng)費投入U31以及實驗室BIM軟件配套建設(shè)U22是BIM技術(shù)背景下工程管理專業(yè)教學(xué)改革和建設(shè)需首要解決的問題。實踐中，這些指標(biāo)要素對基于BIM的工程管理專業(yè)教學(xué)建設(shè)具有重要意義。

（一）基于BIM的專業(yè)技術(shù)課程

2017年廣聯(lián)達軟件公司針對中國989所涉及建筑類專業(yè)的高校開展了問卷調(diào)查[14]，64.4%的被調(diào)查對象認為應(yīng)開設(shè)BIM建模課，63.3%認為應(yīng)開設(shè)與本專業(yè)相關(guān)的BIM實訓(xùn)課程，59%的認為應(yīng)在現(xiàn)有各技術(shù)理論課程中融入BIM技術(shù)，35.6%認為應(yīng)開設(shè)BIM理論課程，32.4%認為應(yīng)開設(shè)BIM選修課程，1.1%的被調(diào)查對象的意見是其他。

根據(jù)重慶大學(xué)2017年工程管理專業(yè)培養(yǎng)計劃，重慶大學(xué)工程管理專業(yè)畢業(yè)要求168個學(xué)分，涉及建設(shè)、成本、經(jīng)濟、管理、法律等多方面的課程。其中BIM是非限制性選修課，20個學(xué)時，1.5學(xué)分。該課程介紹了BIM技術(shù)在設(shè)計、成本、進度管理、能源管理等領(lǐng)域的運用情況，其主要教學(xué)內(nèi)容和學(xué)時安排如表5所示。除單獨開設(shè)的BIM概論課程，其他主要為工程技術(shù)類課程，如建筑工程施工技術(shù)、工程項目管理、工程項目成本規(guī)劃等課程及對應(yīng)的課程設(shè)計環(huán)節(jié)，未全面展開基于BIM的教學(xué)及實踐。

（二）基于BIM的教師隊伍建設(shè)

BIM模型涵蓋了項目決策、設(shè)計、招標(biāo)投標(biāo)、造價、施工等多個工作內(nèi)容的信息，需要掌握BIM技術(shù)的教學(xué)人員具有較高的理論水平和過硬的實踐能力。BIM教學(xué)的開展不是個人或者少數(shù)人的行為，是整個專業(yè)教師團隊共同的努力，需要投入較多的人力、財力，實現(xiàn)整體教學(xué)資源的整合。高校存在不同年齡層次教師的區(qū)別，也有教學(xué)型教師與雙師型教師之分，導(dǎo)致教師在對BIM技術(shù)的掌握、接受和學(xué)習(xí)上有一定的差距。在開展BIM信息處理和應(yīng)用分析時，教師對BIM認知和掌握水平的差異會影響基于BIM的工程管理專業(yè)教學(xué)改革。

（三）實驗室BIM軟件配套建設(shè)

與BIM教學(xué)配套的實驗室是工程管理專業(yè)BIM教學(xué)實踐的重要平臺之一。針對理論教學(xué)環(huán)境下學(xué)生實際工程建設(shè)體驗性差的問題，在完備的實驗室建設(shè)及配備環(huán)境下，開展項目的虛擬設(shè)計、施工及管理，能使學(xué)生對工程管理實踐活動具備更加感性的認識，體驗BIM技術(shù)背景下解決工程實際問題的優(yōu)勢。在基于BIM技術(shù)的實驗室平臺幫助下，學(xué)生能整合所學(xué)的工程管理專業(yè)技術(shù)課程，實現(xiàn)對專業(yè)知識的系統(tǒng)性和全面性認識。

四、措施及建議

根據(jù)分析結(jié)果，提出適于BIM技術(shù)背景的工程管理專業(yè)教學(xué)建設(shè)相關(guān)建議。

（一）BIM 技術(shù)全面融入工程管理專業(yè)課程

為滿足行業(yè)對BIM工程師的需求，世界各地許多大學(xué)已開始將BIM整合到建筑、土木技術(shù)和施工管理的課程計劃中[15]。

作為一種3D可視化的項目全壽命周期管理工具，BIM能幫助項目各參與方基于3D模型對項目管理全過程有更加直觀清晰的認知?；贐IM技術(shù)可以開展建筑設(shè)計、綠色建筑分析、結(jié)構(gòu)設(shè)計、設(shè)備設(shè)計、土建算量與清單計價、安裝算量與清單計價、項目管理與招投標(biāo)工具以及建筑工程VR仿真系統(tǒng)等領(lǐng)域工作。工程管理專業(yè)的課程體系下，BIM技術(shù)與專業(yè)技術(shù)課程或?qū)嵺`環(huán)節(jié)的緊密結(jié)合能達到更好的學(xué)習(xí)效果，如建筑制圖、房屋建筑學(xué)、建筑材料、城市規(guī)劃、建筑結(jié)構(gòu)、工程項目管理（質(zhì)量管理、進度管理、安全管理、 設(shè)施管理）、工程造價、建筑施工、課程設(shè)計以及畢業(yè)設(shè)計等[16]。工程造價課程應(yīng)使學(xué)生掌握造價相關(guān)軟件的基本操作方法，能利用相關(guān)軟件完成鋼筋、土建工程量的計算，完成完整造價文件的編制;工程項目管理課程應(yīng)使學(xué)生應(yīng)用BIM軟件進行工程進度的計劃與控制，進行網(wǎng)絡(luò)圖的繪制與優(yōu)化;施工技術(shù)課程應(yīng)使學(xué)生用三維場地布置軟件完成施工總平面圖建模，完成基于 BIM 的腳手架計算，使用投標(biāo)文件制作系統(tǒng)軟件、投標(biāo)書等;畢業(yè)設(shè)計環(huán)節(jié)則以實際工程項目任務(wù)為研究對象，基于BIM完成相關(guān)的施工方案設(shè)計、網(wǎng)絡(luò)計劃優(yōu)化、工程量計算等工作。

與此同時，構(gòu)建服務(wù)于不同專業(yè)課程的統(tǒng)一教學(xué)案例，建立貫穿于所有課程的建筑信息化模型，實現(xiàn)一次建模多次使用。在專業(yè)技術(shù)課程的課程設(shè)計環(huán)節(jié)和畢業(yè)設(shè)計環(huán)節(jié)全面植入BIM技術(shù)，使學(xué)生對BIM技術(shù)的認識和使用處于常態(tài)化，形成基于BIM的專業(yè)知識結(jié)構(gòu)體系，如圖2所示。

（二）重視對BIM技術(shù)專業(yè)教師隊伍的建設(shè)

為提高BIM技術(shù)背景下高校工程管理專業(yè)師資隊伍的整體教學(xué)實踐能力，可采取以下措施：

增加BIM師資培養(yǎng)的經(jīng)費投入。培訓(xùn)學(xué)習(xí)經(jīng)費投入的增長可確保教師參加專門的BIM學(xué)習(xí)和交流，定期組織BIM技術(shù)專家為高校教師開設(shè)講座，為師生學(xué)習(xí)和實踐BIM技術(shù)提供軟、硬件設(shè)施的支持，對教師編寫符合學(xué)校專業(yè)特色的BIM教材給予獎勵等。

利用現(xiàn)有資源和渠道加快工程管理專業(yè)BIM師資隊伍的建設(shè)。建筑企業(yè)和BIM培訓(xùn)機構(gòu)具有非常豐富的實戰(zhàn)經(jīng)驗，通過與其全方位的合作，提高高校BIM教學(xué)人才的教學(xué)水平，完善理論教學(xué)的內(nèi)容。利用現(xiàn)有資源和渠道加快師資隊伍建設(shè)，包括聘請來自工程一線的BIM工程師授課，組織參觀BIM技術(shù)實踐活動，與相關(guān)軟件公司合作將最先進的BIM技術(shù)引入教學(xué)環(huán)節(jié)等。

重視BIM競賽活動對提高專業(yè)教師實際運用能力的意義。受市場驅(qū)動，BIM軟件公司開展的高校BIM大賽很多。中國建筑學(xué)會建筑施工分會舉辦的全國高校BIM畢業(yè)設(shè)計作品大賽，報名參賽的院校多達700多所，涉及專業(yè)教師3 000多人，學(xué)生2萬余人。高校應(yīng)將參與這些競賽的報名費及各項參賽開支以專項經(jīng)費形式給予報銷，還可對獲獎參賽隊伍的指導(dǎo)教師頒發(fā)獎金，鼓勵專業(yè)教師積極參與。

（三）積極開展與BIM教學(xué)配套的實驗室建設(shè)

現(xiàn)階段中國大部分高校的BIM實驗室建設(shè)仍相對落后，主要問題是BIM軟件的配備和更新。實驗室負責(zé)人應(yīng)在專業(yè)教師的建議下，盡可能保持實驗室相關(guān)軟件配套與行業(yè)發(fā)展的一致性。除投入必要的資金進行BIM軟件購置外，高校BIM實驗室建設(shè)還可以利用BIM軟件公司與高校合作的興趣，開展與BIM軟件開發(fā)公司之間的合作，實現(xiàn)雙贏。目前常用的BIM軟件包括Autodesk Revit、Autodesk Navisworks、TEKLA以及國內(nèi)的魯班、斯維爾、廣聯(lián)達等。開展和軟件公司的合作有利于加快校內(nèi)BIM教學(xué)深度和廣度。高校還可以根據(jù)工程管理專業(yè)的學(xué)科要求選擇合適的BIM軟件公司合作建設(shè)BIM實驗室，降低高校在BIM實驗室建設(shè)、教材編寫、人員培訓(xùn)和技能認證等方面的成本。

五、結(jié)語

基于BIM的工程管理專業(yè)教學(xué)建設(shè)探索，適應(yīng)建筑業(yè)發(fā)展趨勢，滿足建筑業(yè)市場的人才需求，為高校工程管理專業(yè)教學(xué)改革提供了新的發(fā)展思路。通過規(guī)劃性地將BIM介入工程管理專業(yè)主要技術(shù)類課程，加強掌握BIM技術(shù)的專業(yè)教師隊伍建設(shè)，完善BIM實驗室建設(shè)工作等措施，將BIM技術(shù)與工程管理專業(yè)教學(xué)高質(zhì)量整合，有效推動基于BIM的工程管理專業(yè)學(xué)科建設(shè)和發(fā)展。

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Abstract： Under the background of the rapid informationization development of building industry， the teaching reform of construction management specialty based on BIM should be reconstructed to meet the market objective demand for college graduate. Talent training of construction management specialty should develop towards the direction of comprehensive ability based on data and information with BIM as the core. Based on the analytic hierarchy process （AHP）， the paper analyzes the factors affecting the teaching reform of construction management specialty based on BIM， and puts forward suggestions.

Key words： teaching reform; BIM; construction management specialty

（責(zé)任編輯 周 沫）