建筑信息化環(huán)境下財經(jīng)類高校工程管理專業(yè)課程改革研究

陳小波　張建新

摘要：基于當(dāng)前教育信息化和建筑信息化技術(shù)改革的背景，在分析了BIM的基本情況、國內(nèi)外BIM在工程教育中的應(yīng)用基礎(chǔ)上，結(jié)合東北財經(jīng)大學(xué)工程管理專業(yè)，研究了基于BIM技術(shù)的課堂教學(xué)改革問題。研究結(jié)果表明，基于BIM技術(shù)的教學(xué)改革能夠有效改善財經(jīng)類高等院校工程管理專業(yè)缺少工程實驗室和實習(xí)條件的狀況，有利于培養(yǎng)建筑信息化BIM技術(shù)的專業(yè)人才。

關(guān)鍵詞：信息化；BIM；工程管理；課程改革

中圖分類號：G642；TU198 文獻(xiàn)標(biāo)志碼：A 文章編號：10052909（2015）04001705

隨著信息化技術(shù)的發(fā)展，教育信息化技術(shù)已經(jīng)滲透到高等教育的各個領(lǐng)域，為高等教育改革帶來了深遠(yuǎn)的影響，教育信息化將是未來高等教育發(fā)展的基本趨勢[1]。教育部印發(fā)的《教育信息化十年發(fā)展規(guī)劃（2011-2020年）》中明確提出，要進(jìn)一步推動信息技術(shù)與高等教育的深度融合，創(chuàng)新人才培養(yǎng)模式。該規(guī)劃指明了中國未來高等教育基于信息化技術(shù)

創(chuàng)新人才培養(yǎng)模式和

課程改革方向，也表明當(dāng)前深度融合高等教育與現(xiàn)代信息技術(shù)的迫切需求[2]。

在高等教育中，工程管理專業(yè)培養(yǎng)的是具備管理學(xué)、經(jīng)濟(jì)學(xué)和土木工程技術(shù)的基本知識，掌握現(xiàn)代管理理論方法和手段，能夠勝任國內(nèi)外工程建設(shè)領(lǐng)域的項目決策和全過程管理的復(fù)合型高級管理人才[3]。對于財經(jīng)類院校設(shè)置工程管理專業(yè)而言，在經(jīng)濟(jì)和管理學(xué)方面具有較強的優(yōu)勢，但是缺乏工科院校的實驗室和實習(xí)條件，對土木工程技術(shù)類課程的授課產(chǎn)生了一定的制約，例如：由于缺乏建筑材料實驗室，因此在建筑材料課程教學(xué)中無法開展建筑材料試驗[4-5]。因此，財經(jīng)類高等院校在工程管理專業(yè)工程技術(shù)類授課過程中，急需尋找新的教學(xué)手段來突破缺少試驗室條件和實習(xí)條件的瓶頸。

建筑信息化BIM（Building Information Modeling）技術(shù)日趨成熟，在為整個建

筑行業(yè)的發(fā)展帶來革命性變革的同時，

也為高等教育中的工程管理專業(yè)課程改革和發(fā)展帶了新的機遇與挑戰(zhàn)[6-7]。根據(jù)美國國家標(biāo)準(zhǔn)研究院的定義，建筑信息模型（BIM）是以三維數(shù)字技術(shù)為基礎(chǔ)，集成了建筑工程項目各種相關(guān)信息的工程數(shù)據(jù)模型，對工程項目設(shè)施實體和功能特性的數(shù)字化表達(dá)[8]。目前，國內(nèi)外工業(yè)界和學(xué)術(shù)界將BIM應(yīng)用視為繼CAD技術(shù)之后的第二次建筑業(yè)革命。BIM強大的三維視圖功能和信息化管理功能，為財經(jīng)類院校工程管理專業(yè)課程教學(xué)改革提供了新的途徑。因此，針對財經(jīng)類高校工程管理專業(yè)的特點，系統(tǒng)地研究基于建筑信息化BIM的綜合教學(xué)改革問題，是當(dāng)前工程管理專業(yè)教學(xué)改革和建筑行業(yè)發(fā)展亟待解決的問題。

一、研究背景

（一） BIM基本情況

相比于CAD技術(shù)應(yīng)用，BIM的應(yīng)用不僅僅體現(xiàn)在技術(shù)層面，更重要地是它涉及深層次的管理層面的革命。

BIM技術(shù)基于三維建筑模型，并集合了建筑工程項目相關(guān)的管理信息和產(chǎn)品信息模。同時，BIM不是簡單的將數(shù)字信息集成，而是提供了一種數(shù)字信息的應(yīng)用模式，使得整個工程項目成為一個協(xié)調(diào)工作的系統(tǒng)，在系統(tǒng)內(nèi)共享BIM信息模型。BIM具有可視化、協(xié)調(diào)性、模擬性、優(yōu)化性和可出圖性五大特點[9]。

相比于傳統(tǒng)的2D圖紙，BIM的三維可視化功能能夠為專業(yè)技術(shù)人員提供直觀的建筑模型，而且能夠輕松實現(xiàn)建筑的剖分功能，所見即所得，大大降低了工程圖紙的閱讀難度。附著于建筑構(gòu)件上的信息，便于各專業(yè)共享建筑信息模型，解決以往在工程設(shè)計中各專業(yè)之間設(shè)計沖突，使得各個專業(yè)之間能夠基于建筑信息模型協(xié)調(diào)工作。將三維模型與相關(guān)的信息進(jìn)行疊加可以得出多維信息模型，如三維模型+時間，即4D建筑信息模型附加了時間維度后，建筑信息模型能夠模擬工程項目隨時間進(jìn)展的全部流程，能夠?qū)崿F(xiàn)對工程項目的預(yù)先模擬，降低項目建設(shè)中出現(xiàn)錯誤的機率，進(jìn)而減少成本。因此，BIM技術(shù)強大的功能

為整個建筑行業(yè)和高等教育帶來了全新的機遇與挑戰(zhàn)。

（二）國內(nèi)外BIM在工程教育應(yīng)用分析

1. 國外BIM在工程教育中的應(yīng)用分析

2008年，“BIM之父”Eastman明確提出BIM的概念后，美國諸多高校開始研究將BIM引入到大學(xué)課堂。Lee&Hollar等研究總結(jié)了當(dāng)前美國大學(xué)開展的BIM教學(xué)模式，主要分為單一課程模式、集成式教學(xué)模式、課程交叉式教學(xué)模式和課程案例設(shè)計式教學(xué)模式，如表1所示[10]。

工程預(yù)算增強學(xué)生對建筑結(jié)構(gòu)和構(gòu)件、復(fù)雜建造系統(tǒng)、施工組織計劃和施工方法的理解；增強學(xué)生對工程量提取的精確度；提高學(xué)生學(xué)習(xí)和使用BIM的積極性；提高學(xué)生的自主學(xué)習(xí)性

課程交叉式教學(xué)模式

施工管理與結(jié)構(gòu)工程

集成工作室

建筑設(shè)計工作室更好地理解不同專業(yè)之間的角色； 更好地理解不同專業(yè)之間信息的多樣性和復(fù)雜性；形成一個協(xié)同工作的建造系統(tǒng)

課程案例設(shè)計式教學(xué)模式課程案例設(shè)計優(yōu)勢：增強學(xué)生學(xué)習(xí)BIM的興趣

缺點：在應(yīng)用BIM工具完成案例時學(xué)生感覺困難

2. 國內(nèi)BIM在工程教育中的情況分析

BIM在中國尚屬于起步階段，僅有極少數(shù)高等院校開設(shè)了BIM課程，如華中科技大學(xué)土木與力學(xué)學(xué)院率先啟動國內(nèi)首個BIM方向工程碩士培養(yǎng)課程，為國內(nèi)工程建設(shè)行業(yè)培養(yǎng)高級BIM人才，緩解目前行業(yè)內(nèi)只有BIM軟件操作人員，缺乏BIM綜合管理型人才的尷尬局面。此外，國內(nèi)的一些學(xué)者研究了基于BIM土木工程類課程改革的問題。劉紅勇等分析論證了在普通高等院校開設(shè)BIM實踐教學(xué)的可行性，在此基礎(chǔ)上提出了BIM的教學(xué)方式、教學(xué)內(nèi)容、教學(xué)時間和師資集成的建議[11]。趙雪峰等研究了建筑工程專業(yè)BIM技術(shù)人才的培養(yǎng)模式，指出只有在大學(xué)課程中開設(shè)BIM課程，才能夠?qū)崿F(xiàn)BIM人才的量級突破，最終進(jìn)入建筑業(yè)的BIM時代[12]。隨著BIM在行業(yè)內(nèi)的日趨成熟，BIM作為一種新的知識體系對當(dāng)前建筑及工程管理專業(yè)的高等教育也提出了新的要求。一方面，隨著BIM技術(shù)的推廣，應(yīng)用BIM的工程項目逐漸增多，而相關(guān)BIM專業(yè)人才卻極為匱乏，因此高等院校開展BIM教育，培養(yǎng)BIM專業(yè)人才迫在眉睫。另一方面，BIM作為一種新的三維信息技術(shù)，如何將其應(yīng)用到當(dāng)前的工程管理專業(yè)教育中，特別是基于BIM的強大功能來彌補財經(jīng)類高校工程管理專業(yè)缺少試驗室條件和實習(xí)條件的問題，亟待解決。

二、基于BIM的工程管理專業(yè)課堂教學(xué)改革

（一）BIM課程教學(xué)改革目標(biāo)

東北財經(jīng)大學(xué)工程管理專業(yè)課程可劃分為三個層次，基礎(chǔ)課（建筑材料、建筑力學(xué)和工程制圖）、專業(yè)基礎(chǔ)課（建筑施工、建筑結(jié)構(gòu)和建筑構(gòu)造）和專業(yè)課（工程估價、造價管理、合同管理和可行性研究）。基于BIM的工程管理專業(yè)課堂教學(xué)改革目標(biāo)，在宏觀上以BIM為主線，構(gòu)建可行性研究、設(shè)計、施工管理和工程造價一體化綜合教學(xué)平臺，在微觀上將BIM融入到各階段的課程教學(xué)之中，增強教學(xué)的可視化效果，實現(xiàn)以二維識圖為主的教學(xué)模式向三維實體圖形教學(xué)模式的轉(zhuǎn)變。

（二）工程管理專業(yè)BIM教學(xué)綜合體系架構(gòu)

基于BIM的課堂教學(xué)綜合體系架構(gòu)主要解決兩方面的問題，一方面是如何將BIM知識納入到當(dāng)前的專業(yè)課知識體系當(dāng)中，即明確哪些課程需要增加BIM知識，各門課程如何通過BIM進(jìn)行銜接，進(jìn)而形成一個完善的授課體系；另一方面是如何將BIM作為一種強大的信息化工具，增強現(xiàn)有課程的可視化程度和學(xué)生的理解程度。東北財經(jīng)大學(xué)投資工程管理學(xué)院已經(jīng)購買了清華斯維爾BIM系列軟件，并在BIM教學(xué)試驗室的計算機上進(jìn)行了安裝和測試，目前在軟件和硬件上均具備開展BIM教學(xué)的條件。根據(jù)工程管理專業(yè)所開設(shè)的專業(yè)課程，基于BIM的教學(xué)綜合體系架構(gòu)如圖1所示。

上述架構(gòu)的BIM教學(xué)綜合體系，整個工程管理專業(yè)課程圍繞標(biāo)準(zhǔn)BIM教學(xué)模型開展，借助BIM的三維可視化功能和信息化管理功能來增強課程的授課效果，通過建設(shè)建筑材料BIM虛擬實驗室、BIM虛擬力學(xué)實驗室和4D施工全過程模擬平臺，彌補財經(jīng)類高校缺少實驗室和實習(xí)條件的不足。BIM模型的有效銜接，將整個教學(xué)形成一個有機整體。

（三）BIM課程課堂教學(xué)模式設(shè)計

基于上述BIM教學(xué)體系的宏觀架構(gòu)，各階段的專業(yè)課程均圍繞標(biāo)準(zhǔn)BIM教學(xué)模型來開展，標(biāo)準(zhǔn)的建筑模型附加建筑材料信息、力學(xué)知識、建筑結(jié)構(gòu)知識、施工進(jìn)度、工程量和施工合同等全過程信息，各門課程均可根據(jù)標(biāo)準(zhǔn)BIM模型信息將BIM技術(shù)融入到各自的課程中，進(jìn)而提升教學(xué)效果。從微觀上來講，在BIM知識融入過程中教師需要改變傳統(tǒng)的教學(xué)模式，結(jié)合各自課程進(jìn)行長期探索。以工程制圖課程授課為例，傳統(tǒng)的教學(xué)模式是基于二維的CAD圖紙和PPT，通過建筑的平面、立面和剖面進(jìn)行講解，學(xué)生在頭腦中架構(gòu)三維實體，這對于部分空間感不強的學(xué)生造成了極大的學(xué)習(xí)困難。基于BIM技術(shù)強大的三維視圖功能對傳統(tǒng)教學(xué)模式進(jìn)行改革，教師可以將二維圖紙和三維模型進(jìn)行對比講解，提高授課效果，如圖2所示。

（四）教師自我更新與發(fā)展

在新型信息化條件下的教學(xué)過程中，教師角色的轉(zhuǎn)變對于BIM教學(xué)的開展尤為重要。在傳統(tǒng)教育模式下，教師主要是基于教材，通過PPT向?qū)W生講授。但在建筑信息化BIM技術(shù)開展教學(xué)的過程中，教師要從傳統(tǒng)的講授者變?yōu)轫椖康摹皡⑴c者”和“領(lǐng)航者”。教師要結(jié)合標(biāo)準(zhǔn)化BIM信息模式，基于三維實體模型與學(xué)生展開互動式教學(xué)，更多地引導(dǎo)學(xué)生主動思考，解決實際問題，增強實際操作能力。新型的教學(xué)模式和內(nèi)容，教師要在以下幾方面進(jìn)行自我更新與發(fā)展。

（1）打破傳統(tǒng)的教學(xué)模式和自身知識的局限性，主動學(xué)習(xí)，更新自己的知識結(jié)構(gòu)，通過不斷地學(xué)習(xí)和研究使課堂教學(xué)內(nèi)容緊扣BIM行業(yè)的發(fā)展趨勢。

（2）更新教學(xué)方法，探索互動式教學(xué)模式，將以知識點為導(dǎo)向的教學(xué)模式轉(zhuǎn)變?yōu)橐皂椖繛閷?dǎo)向的教學(xué)模式，讓學(xué)生通過參與項目來增強學(xué)習(xí)效果。

（3）利用BIM強大的三維可視化功能，更新原有PPT的教學(xué)模式，基于BIM功能不斷的開發(fā)所教授課程相應(yīng)的三維教學(xué)模型，增強學(xué)生對專業(yè)知識的理解。

（4）信息化時代下，教學(xué)資源遠(yuǎn)不局限于教材，教師要充分利用網(wǎng)絡(luò)資源，做課程資源的設(shè)計組織者，通過專業(yè)論壇和專業(yè)網(wǎng)站不斷搜集有利于教學(xué)的課程資源，同時指導(dǎo)學(xué)生利用網(wǎng)絡(luò)信息資源進(jìn)行自主學(xué)習(xí)。

三、結(jié)語

在當(dāng)前教育信息化和建筑信息化改革的背景下，針對財經(jīng)類高校開設(shè)的工程管理專業(yè)的特點和所存在的教學(xué)瓶頸，研究了基于建筑信息化BIM技術(shù)進(jìn)行教學(xué)改革的問題。從宏觀上架構(gòu)了基于BIM的工程管理專業(yè)教學(xué)綜合體系，在微觀上研究了基于BIM技術(shù)的教學(xué)模式。研究表明，基于BIM的教學(xué)模式改革，能夠有效彌補財經(jīng)類高校缺少實驗室條件和實習(xí)條件的教學(xué)瓶頸，同時將BIM知識體系引入到當(dāng)前的工程管理專業(yè)的知識體系中，能夠為社會培養(yǎng)急需的專業(yè)BIM人才。因此，基于建筑信息化BIM技術(shù)進(jìn)行財經(jīng)類院校工程管理專業(yè)的教學(xué)體系改革是當(dāng)前專業(yè)發(fā)展和專業(yè)人才培養(yǎng)的迫切需求。

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