基于BIM的建筑工程項目管理課程教學改革與實踐探索

文/重慶大學建設管理與房地產學院 趙 彬 甄 萌

趙 彬，重慶大學建設管理與房地產學院副教授

甄 萌，重慶大學建設管理與房地產學院碩士研究生

0 引言

BIM（Building Information Modeling）給建筑業(yè)的發(fā)展帶來革新和動力，被稱為21世紀建筑業(yè)的革命性技術。在美國建筑業(yè)中，BIM的應用率從2007年的28%上升到2012年的71%[1]，而據(jù)英國國家統(tǒng)計局NBS調查顯示：BIM在英國的使用從2010年的13%上升到2013年的54%。隨著BIM技術的發(fā)展，BIM也被納入美、英等國高校的教學體系中。

我國《2016—2020年建筑業(yè)信息化發(fā)展綱要》中已將BIM作為勘察設計類企業(yè)、施工類企業(yè)、工程總承包類企業(yè)“十三五”重點推廣技術。自2013年起，清華大學、華中科技大學、重慶大學、四川大學等高校重視BIM技術的研究和應用，紛紛成立BIM相關機構。隨著BIM技術研究機構的成立、人才隊伍的強化、工程項目的應用，必將引導人才培養(yǎng)過程中的教學改革[2]。

1 BIM技術的發(fā)展及在建筑工程項目管理課程教學中的改革現(xiàn)狀

BIM應用始于美國，美國國務管理局（General Services Administration，GSA）于2003年推出國家3D-4D-BIM計劃，并陸續(xù)發(fā)布系列BIM指南[3]。隨后BIM在西方發(fā)達國家逐漸被社會和市場接受并應用。日本、韓國、英國等國家政府機關相繼發(fā)布BIM應用指南及BIM相關文件[4-5]，BIM逐步向成熟化發(fā)展。

與BIM在建設行業(yè)的應用和發(fā)展相適應，美、英等國高校相繼將BIM納入現(xiàn)有工程教學體系中。亞利桑那州立大學聘請行業(yè)內有經(jīng)驗的BIM專業(yè)人員，通過講座和課程設計相結合的方法，講授工程中各類案例，同時要求學生掌握不同軟件的使用方法，包括：Google Sketch up、Revit Architecture、Navisworks Manage[6]；科羅拉多州立大學施工管理系將BIM廣泛應用于施工管理課程，并將BIM教學單元整合到眾多課程（例如：結構、安全、速度控制、施工方法）中；阿拉巴馬州奧本大學（Auburn University）將BIM引入施工管理課程，學生可自由學習BIM軟件包，完成相應的課程項目進度計劃和預算[7]。同樣，賓州州立大學、佐治亞大學、斯坦福大學、德克薩斯A&M大學等高校都將BIM引入教學環(huán)節(jié)，開展設置相關BIM課程。在美國，60%的工程管理院系、81%的建筑類院系提供了BIM的課程或教學內容。

隨著全球信息化的加快，BIM技術被應用到我國很多標桿項目的工程實踐中，如中國尊、廣州東塔、重慶江北T3航站樓等都應用了BIM技術。但與國外高等院校采用系列課程研究和培訓相比，國內高校尚未開設BIM實踐教學，不完善的BIM人才培養(yǎng)機制阻礙了BIM在我國的推廣與發(fā)展。

2 建筑工程項目管理課程教學過程中存在的問題

《建筑工程項目管理》課程是工程管理類專業(yè)學生必學課程之一。該課程以建筑工程項目為載體，以實際工程需求為出發(fā)點，要求學生掌握施工組織、工程造價等技術性知識，同時具備經(jīng)濟、管理、法務等相關基礎知識，成為善經(jīng)營、會管理、懂技術的綜合性人才。一直以來，傳統(tǒng)教學模式仍以“灌輸式”課堂教學為主，教學和實際工程需求脫節(jié)。如橫道圖和網(wǎng)絡計劃編制等，教學理論枯燥而繁瑣，直觀性較差，學生很難將進度、質量、成本三大目標結合起來系統(tǒng)認識問題。BIM技術的應用給課程教學創(chuàng)造了機會和條件，有望改善目前教學課程中的諸多困境。

2.1 傳統(tǒng)靜態(tài)教學模式對培養(yǎng)學生實際項目管理能力作用有限

建筑工程項目管理課程內容包括：項目管理概論、項目組織方式、進度計劃編制、進度管理、成本管理、質量管理、安全與環(huán)境管理、項目資源管理等，覆蓋工程技術、經(jīng)濟、法律法規(guī)、管理等基礎知識，實踐性、系統(tǒng)性和綜合性很強。這一課程性質要求學生在熟練掌握基礎理論知識的基礎上，具備實際項目管理能力。傳統(tǒng)靜態(tài)教學模式雖能基本滿足理論知識講授要求，但對于培養(yǎng)學生實際項目管理能力作用有限。

2.2 常規(guī)實踐教學手段不能滿足提高學生實操技能的需求

建筑工程項目管理課程的實踐性要求學生掌握工程項目全壽命周期過程中的各技術類和管理類問題，而不是聚焦于項目具體工程技術問題或某個施工難點。常規(guī)實踐教學多采用課內案例分析及課外教學參觀，缺少真正的實操環(huán)境和對應的操作尋覽，不能滿足工程項目管理的實踐需求。

3 BIM技術特點及其在教學中的應用優(yōu)勢

BIM技術具有可視化、模擬化、信息完備性等特點。

1）可視化 三維模型建模、施工模擬、管線碰撞檢測等操作均可在可視化環(huán)境下進行，保證了教學過程及教學成果的可視化，將工程帶到課堂，提高教學質量（見圖1）。例如BIM與4D技術結合，能為學生提供三維可視化平臺，清晰展示建設項目建造過程及施工進度，解決學生難以了解施工周期進度的問題。

圖1 碰撞檢查建模成果

2）模擬化 在項目實施各階段，對實際工程問題進行相應模擬試驗，有助于學生將理論模型聯(lián)系到實際工程項目中。例如在按照工程項目的施工計劃模擬建筑建造全過程的教學中，在虛擬環(huán)境中不僅還原建筑周圍場景、建筑構件、資源配備等，還能發(fā)現(xiàn)施工過程中的潛在問題和風險因素，并通過施工過程中的問題進行可能的方案模擬，據(jù)此對模型和計劃進行優(yōu)化，幫助學生理解和掌握施工計劃優(yōu)化的內容（見圖2）[8]。

3）信息完備性 BIM模型包括項目設施全面信息，除3D幾何信息描述，還包括施工工序、進度、成本、質量等施工信息及工程邏輯關系等，有助于學生系統(tǒng)地掌握建筑工程項目管理的基本內容、程序和方法，掌握項目全生命周期各階段的管理措施（見圖3）。

圖2 項目施工模擬

圖3 項目管理信息完備性示意（含三維模型、施工進度、構件工程量等）

4 建筑工程項目管理課程應用BIM技術進行改革的培養(yǎng)方案

4.1 應用BIM技術課程教學目標

建筑工程項目管理課程要求學生在理論知識的指導下，掌握建筑工程項目從招投標開始到竣工驗收階段全過程中各階段的管理實施方案。引入BIM技術可達到以下教學目標。

1）熟悉BIM在建筑項目管理過程中的應用，例如通過BIM模型構建模擬工程方案，以實現(xiàn)質量管理、成本管理、進度管理等。

2）熟悉BIM軟件使用方法，包括Revit、Bentley、3DS Max、Autodesk Navisworks等軟件。

3）通過BIM學習，在虛擬環(huán)境中實現(xiàn)“三控、兩管、一協(xié)調”，增進對工程項目全壽命周期過程的理解。

4）通過BIM課程實踐，提高在BIM環(huán)境下綜合知識的應用實踐能力和團隊溝通協(xié)作能力。

4.2 應用BIM技術課程設置內容

建筑工程項目管理課程以《建筑施工技術》《房屋建筑學》《建筑工程成本管理》《施工進度與管理》《工程招投標與合同管理》《建筑工程質量與安全》等課程為基礎，進行綜合性的學習與實踐[9]。引入BIM技術后，課程教學內容主要包括：BIM軟件與建模方法、BIM與虛擬施工、基于BIM的質量管理、基于BIM的成本管理（5D成本計劃）、基于BIM的進度管理（4D進度計劃）、基于BIM的工程量計算、基于BIM的工程造價文件編制、基于BIM的設施管理、基于BIM的安全管理等。

4.3 應用BIM技術課程組織形式

建筑工程項目管理課程引入BIM技術后，主要包括3種課程組織形式。

1）BIM課堂教學 即以傳統(tǒng)的教學方式，向學生講解傳授BIM設計、進度計劃、工程量計算、工程造價管理等內容。通過BIM課堂教學，讓學生了解BIM基礎知識，熟悉BIM軟件。

2）BIM試驗教學 讓學生應用BIM軟件解決實際工程問題，教學內容主要包括3D建筑信息模型構建、BIM工程量計算、工程造價計算、4D施工方案模擬、進度計劃編制等。

3）BIM課程設計 通過跨專業(yè)的BIM課程設計檢驗BIM教學成果。以工程實例為背景，跨專業(yè)學生組成項目團隊，分工協(xié)作，應用BIM完成設計階段、招投標階段、施工準備和建造階段分配的設計任務。

5 BIM教學改革建議

5.1 加強師資隊伍建設

教師不僅應具備豐富的BIM理論知識，熟練相關BIM軟件操作，還需具有豐富的工程實踐經(jīng)驗，包括設計經(jīng)驗、成本管理經(jīng)驗、進度管理經(jīng)驗等。學校要鼓勵教師走出去，參加BIM技術相關的研討會、培訓班，培養(yǎng)一支具有較強創(chuàng)新應用能力的師資隊伍。

5.2 鼓勵學生參加BIM競賽

積極鼓勵學生參加國家及省市組織的大型BIM競賽。以賽促學，學以致用。一方面，通過參賽鍛煉學生能力，激發(fā)學生學習BIM的興趣；另一方面，通過參賽幫助學生掌握BIM應用技術，也在一定程度上看出學生的不足和欠缺之處，為以后指導學生的學習起到促進作用。

5.3 重視畢業(yè)設計應用教學成果的作用

作為檢驗專業(yè)綜合知識應用能力的實踐課程，大部分高校將畢業(yè)設計作為課程實踐教學的重要一環(huán)。研究表明，畢業(yè)設計可通過“做中學”實踐“理論指導、學用融合、循環(huán)上升”，因此，畢業(yè)設計是一個融合BIM與建筑工程項目管理課程教學實踐的有效模式[10]。通過制定詳細的畢業(yè)設計計劃，在各階段充分學習基礎模型搭建、管線綜合服務、BIM工程量計算、進度計劃編制、施工工序模擬和分析等。通過多階段的應用學習，讓學生真正面對實際工程項目的設計、施工、管理等問題，更好地掌握建筑工程項目系統(tǒng)知識，提升解決問題的能力及協(xié)同工作的能力。

參考文獻：

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[10]張靜曉，趙陳影，李慧，等．工程管理BIM畢業(yè)設計組織管理框架[J]． 工程管理學報，2017，31（2）：153-158．