基于BIM+的工程管理類專業(yè)實踐教學(xué)體系重構(gòu)研究

趙維樹，孫道勝

(安徽建筑大學(xué) 經(jīng)濟與管理學(xué)院，安徽 合肥 230601)

1 BIM+融入國內(nèi)外高校教學(xué)現(xiàn)狀

1.1 BIM+在國外高校教學(xué)現(xiàn)狀

BIM是一種能夠?qū)π畔⒑蛿?shù)據(jù)進行傳遞與共享的工具，其主要應(yīng)用于工程設(shè)計、建造、管理過程，并且能夠?qū)ㄖ臄?shù)據(jù)化、信息化模型進行整合。BIM這一概念在20世紀(jì)70年代被提出，2002年美國Autodesk公司發(fā)表了一本BIM白皮書。2003年，美國聯(lián)邦總務(wù)署(GSA)發(fā)起了3D-4D-BIM計劃[1]。2007年，全美BIM標(biāo)準(zhǔn)(NBIMS)被全美建筑科學(xué)院NIBS所提出，日后被各國效仿。2013年，全美建筑科學(xué)院NIBS發(fā)布BIM指南，近些年來仍在持續(xù)更新。而在其他國家，例如英國、日本等國家BIM技術(shù)也有了持續(xù)長足的發(fā)展。近年來，隨著BIM應(yīng)用的發(fā)展，BIM開始與其他先進技術(shù)以及應(yīng)用系統(tǒng)相集成，即“BIM+”技術(shù)，其中包括BIM+物聯(lián)網(wǎng)、BIM+虛擬現(xiàn)實、BIM+人工智能、BIM+5G等技術(shù)[2]。

BIM+技術(shù)不僅在行業(yè)實操中取得了長足的進步，在理論研究方面也進行了不斷的探索研究。很多西方國家，如美國、日本等國家，將BIM+技術(shù)引入高校教學(xué)實踐研究當(dāng)中，盡早培育BIM+高端技術(shù)人才。如斯坦福大學(xué)土木學(xué)院，開設(shè)BIM+設(shè)計管理課程，使學(xué)生更加系統(tǒng)化的了解BIM+技術(shù)在設(shè)計方面的應(yīng)用。濱州州立大學(xué)，設(shè)置虛擬現(xiàn)實和能耗分析課程，將BIM+虛擬現(xiàn)實技術(shù)引入教學(xué)系統(tǒng)當(dāng)中。

1.2 BIM+在國內(nèi)高校教學(xué)現(xiàn)狀

2005年，中國引進了Autodesk軟件。2007年，建設(shè)部發(fā)布《建筑對象數(shù)字化標(biāo)準(zhǔn)》，BIM技術(shù)在國內(nèi)開始加速發(fā)展。2011年，國內(nèi)出現(xiàn)了第一個BIM研究中心。2016年，我國住房城鄉(xiāng)建設(shè)部印發(fā)2016—2020年建筑業(yè)信息化發(fā)展綱要，其中明確標(biāo)明了BIM在建筑業(yè)中的中心位置，BIM技術(shù)在國內(nèi)逐步得到重視[3]。與歐美國家相比，我國BIM技術(shù)發(fā)展較遲，在各高校中的應(yīng)用貫徹的不夠深刻，但毋庸置疑我國建筑類高校都已開始正視BIM+技術(shù)，并不斷探索BIM+與高校教學(xué)的融合。如深圳大學(xué)開設(shè)了BIM實踐基地，使學(xué)生能夠在其中良好的學(xué)習(xí)研究BIM+技術(shù)。華中科技大學(xué)開設(shè)BIM方向的工程碩士專業(yè)，致力于培養(yǎng)高精尖的BIM+技術(shù)人才。

在文獻研究方面，BIM+技術(shù)融入教學(xué)實踐體系也有了長足的發(fā)展。如李娟芳、尚世宇等人提議將BIM+課程融入至大一、大二學(xué)生的專業(yè)學(xué)習(xí)當(dāng)中，并針對大三、大四學(xué)生進行專題教學(xué)，并鼓勵學(xué)生參加BIM認(rèn)證考試[4]。梁哨認(rèn)為應(yīng)結(jié)合BIM+技術(shù)適時調(diào)整培養(yǎng)目標(biāo)，并運用計算機技術(shù)、VR虛擬顯示技術(shù)強化學(xué)生對BIM+技術(shù)的認(rèn)知[5]。熊宇璟，嚴(yán)偉民提出應(yīng)提升對BIM+技術(shù)教師隊伍的建設(shè)力度，并將工程施工技術(shù)與管理知識結(jié)合在一起，提高創(chuàng)新實踐的精神和能力[6]。陳利華、趙津婷等建議將工程管理類專業(yè)學(xué)生的實習(xí)模式轉(zhuǎn)變?yōu)樾?nèi)—校外—校內(nèi)的循環(huán)模式，首先在校內(nèi)習(xí)得理論知識，再在校外培養(yǎng)實踐技能、社會服務(wù)能力和溝通技能等，最后回到校內(nèi)，進行理論層次的提高，從而鞏固學(xué)生的知識技能[7]。

2 BIM+應(yīng)用于工程管理類專業(yè)實踐教學(xué)的必要性分析

我國目前正在大力推進基礎(chǔ)設(shè)施建設(shè)，因此超大型工程項目的數(shù)量不斷增加[8]，我國的傳統(tǒng)建筑建造形式已經(jīng)無法滿足日趨復(fù)雜、要求更高的工程結(jié)構(gòu)形式，而BIM+技術(shù)的出現(xiàn)能夠?qū)崿F(xiàn)項目的精細(xì)化以及集約化管理，從而達到節(jié)約成本、縮短工期的目的，由此能夠給企業(yè)和社會以及個人帶來巨大的經(jīng)濟效益、社會效益和環(huán)境效益。因此如今發(fā)展BIM+技術(shù)是大勢所趨，國家所向。

圖1 基于BIM+的工程管理類專業(yè)實踐教學(xué)體系重構(gòu)思路

我國建筑行業(yè)的新需求也透射入國內(nèi)各高校工程管理類專業(yè)教學(xué)當(dāng)中，而現(xiàn)有工程管理類傳統(tǒng)專業(yè)實踐教學(xué)體系存在很多問題，如知識深度掌握不夠，工程管理高級人才十分匱乏；教學(xué)手段和條件相對而言較為滯后，絕大多數(shù)實踐能力的培養(yǎng)都無法實現(xiàn)，無法解決工程項目中存在的現(xiàn)實的技術(shù)經(jīng)濟管理問題等。同時，按照新工科建設(shè)要求，必須堅持學(xué)生中心、產(chǎn)出導(dǎo)向、持續(xù)改進的工程教育理念，以繼承創(chuàng)新、交叉融合、協(xié)同共享為路徑,開展卓越人才培養(yǎng)、CDIO等人才培養(yǎng)模式，加大實踐教學(xué)能力的培養(yǎng)。我國工程管理類專業(yè)實踐教學(xué)體系發(fā)展遲緩。為此本科院校與時俱進，將BIM+技術(shù)融入工程管理類專業(yè)實踐教學(xué)體系，使學(xué)生掌握BIM+技術(shù)并在實際項目中將其充分應(yīng)用，全面系統(tǒng)地改革工程管理類專業(yè)實踐教學(xué)體系，培養(yǎng)更多適合行業(yè)發(fā)展的高素質(zhì)綜合管理人才，這對本科院校而言是可行且必要的。

3 基于BIM+的工程管理類專業(yè)實踐教學(xué)體系重構(gòu)

3.1 基于BIM+的工程管理類專業(yè)實踐教學(xué)體系重構(gòu)的總體思路

就目前建筑業(yè)發(fā)展的趨勢而言，工程管理類專業(yè)需要培養(yǎng)的是應(yīng)用型、復(fù)合型高精尖人才，這些人才要能夠從事工程全壽命周期的管理。如何在教學(xué)實踐中培養(yǎng)工程管理類人才是工程管理類專業(yè)實踐教學(xué)體系重構(gòu)的重點，并且要能夠把這些實踐課程很好的聯(lián)系在一起。工程管理類專業(yè)的實踐教學(xué)體系可以分為通識教育類、專業(yè)基礎(chǔ)類、專業(yè)類三個層次[9]。工程管理類專業(yè)是一門應(yīng)用型很強的專業(yè)，特別需要提高學(xué)生的應(yīng)用能力與創(chuàng)新能力，我校工程管理類專業(yè)共開設(shè)工程管理、工程造價和房地產(chǎn)開發(fā)與管理三個專業(yè)，如何有針對性地為三個專業(yè)的學(xué)生制定教學(xué)計劃是我校工程管理類專業(yè)實踐教學(xué)體系的重構(gòu)的重點。基于BIM+的工程管理類專業(yè)實踐教學(xué)體系重構(gòu)的總體思路是：基于工程項目全壽命周期對專業(yè)基礎(chǔ)類和專業(yè)類實踐教學(xué)環(huán)節(jié)的知識體系和教學(xué)內(nèi)容進行重新設(shè)計，實踐教學(xué)體系應(yīng)將相關(guān)知識融合在項目全壽命周期全部階段，如圖1所示。

3.2 基于BIM+的工程管理類專業(yè)實踐教學(xué)體系重構(gòu)的主要內(nèi)容

3.2.1 設(shè)置獨立的BIM實驗先導(dǎo)課程

改變先理論再實踐的教學(xué)理念，開設(shè)先于理論課程的實驗課程，實現(xiàn)理論來源于實踐的主導(dǎo)思想。BIM+技術(shù)本身涉及專業(yè)中的多門課程內(nèi)容，但BIM模型本身的建模工作相對于未來應(yīng)用而言較為簡單。同時BIM模型自身具有的可視化性、模擬性、可出圖性和協(xié)調(diào)性這四大特點，有利于初學(xué)者認(rèn)識與理解，可以極大地提高教學(xué)效率和學(xué)生學(xué)習(xí)的積極性[10]。在各門專業(yè)課程中穿插 BIM教學(xué)，教師、學(xué)生不僅僅要經(jīng)歷一個特定工程項目的諸多特征認(rèn)識、熟悉的過程，而且可能需要運用不同軟件來不斷地重復(fù)完成煩瑣的建模工作，這樣會極大地浪費有限的教學(xué)資源，并且很難使學(xué)生在這一過程中得到質(zhì)的提升。因此，獨立開設(shè) BIM實驗課程，作為工程管理類專業(yè)學(xué)習(xí)BIM+相關(guān)知識的基礎(chǔ)先導(dǎo)課程，目的在于服務(wù)未來專業(yè)課程的開設(shè)學(xué)習(xí)，能夠集中各種教學(xué)資源，引發(fā)學(xué)生學(xué)習(xí)BIM的積極性和自主性，為后期其他專業(yè)課程奠定穩(wěn)定的基礎(chǔ)。

3.2.2 建立“有機”的面對實踐應(yīng)用的理論課程教學(xué)體系

實踐教學(xué)的具體實踐性體現(xiàn)在實踐教學(xué)環(huán)節(jié)的設(shè)定。理論課程學(xué)習(xí)的根本目的在于解決實踐應(yīng)用問題。通過實現(xiàn)實踐課程建立的BIM模型，達到本專業(yè)課程體系各個方向的整合，將多門相關(guān)性較大、相關(guān)性適中、甚至相關(guān)性甚遠(yuǎn)的課程有機地結(jié)合起來，建立“有機”的面對實踐應(yīng)用的理論課程教學(xué)體系[11]。

3.2.3 將BIM+融入課程設(shè)計

課程設(shè)計作為檢驗學(xué)生對該門課程掌握程度的一種最有效、最直接的辦法，在教學(xué)過程中被廣泛應(yīng)用。開設(shè)基于BIM+的綜合課程設(shè)計，整合相關(guān)專業(yè)基礎(chǔ)課程和專業(yè)課程的教學(xué)內(nèi)容，包括項目管理、工程設(shè)計管理、施工進度管理、項目文檔管理、合同管理、質(zhì)量管理等[12]。綜合課程設(shè)計包括兩個部分，一是模型和基礎(chǔ)知識模塊，通用于工程管理類所有專業(yè)；二是專業(yè)模塊，針對工程管理、工程造價和房地產(chǎn)開發(fā)與管理三個專業(yè)專門設(shè)置不同任務(wù)。綜合課程設(shè)計囊括了工程項目全壽命周期，完全包含工程管理類專業(yè)所有核心內(nèi)容，具有整體性和研究性，能夠大大提高學(xué)生的實踐應(yīng)用能力。

3.2.4 畢業(yè)設(shè)計開設(shè)BIM+方向選題

畢業(yè)設(shè)計能夠檢驗學(xué)生對大學(xué)期間所學(xué)專業(yè)知識掌握程度是否熟練，因此在畢業(yè)檢測中被廣泛使用。為了檢驗學(xué)生在本科四年的學(xué)習(xí)中是否對BIM+技術(shù)學(xué)習(xí)掌握良好，可嘗試在我校工程管理類應(yīng)屆畢業(yè)生畢業(yè)設(shè)計的選題方向上，有針對性地開設(shè)BIM+技術(shù)的選題方向，如“BIM+技術(shù)綜合畢業(yè)設(shè)計”等。并根據(jù)工程管理、工程造價和房地產(chǎn)開發(fā)與管理三個專業(yè)人才培養(yǎng)的能力需求差異對“BIM+技術(shù)綜合畢業(yè)設(shè)計”進行改進，設(shè)置不同的畢業(yè)設(shè)計內(nèi)容和要求。鼓勵學(xué)生對BIM+技術(shù)進行思考與研究，并培養(yǎng)學(xué)生綜合運用BIM+技術(shù)的能力，為今后的就業(yè)打下良好的基礎(chǔ)[13]。

3.2.5 校企合作

企業(yè)的實踐相比學(xué)校的學(xué)習(xí)，更具有針對性，在企業(yè)中進行實戰(zhàn)培訓(xùn)，能夠快速培養(yǎng)學(xué)生的實戰(zhàn)能力，我校可積極與相關(guān)咨詢單位、設(shè)計單位、施工單位、房地產(chǎn)單位等進行洽談，創(chuàng)立長期穩(wěn)定的校企合作平臺，一方面企業(yè)可以為優(yōu)秀的學(xué)生提供實習(xí)崗位，另一方面學(xué)生也可以前往自身感興趣的實習(xí)單位進行有針對性的學(xué)習(xí)和實習(xí)，提升自我能力和實踐能力，并掌握多種BIM+集成技術(shù)[14]。校企合作還可以合作開展教師交流培訓(xùn)、人才培養(yǎng)活動，促進基于BIM+的實踐教學(xué)體系落到實處。

4 基于BIM+的工程管理類專業(yè)實踐教學(xué)體系重構(gòu)的實現(xiàn)

4.1 基于BIM+的工程管理類專業(yè)實踐教學(xué)體系重構(gòu)的實現(xiàn)路徑

為了將BIM+技術(shù)充分應(yīng)用于工程管理類專業(yè)實踐教學(xué)體系中，培養(yǎng)懂技術(shù)、懂管理的信息化高精尖人才，應(yīng)運用CDIO的理念，讓學(xué)生能夠?qū)⒄n程之間進行有機聯(lián)系，主動學(xué)習(xí)BIM+技術(shù)的理論、實踐與經(jīng)驗。CDIO的概念就是將構(gòu)思、設(shè)計、實施和運行的理念運用到工程管理類專業(yè)實踐教學(xué)體系當(dāng)中，融合進老師的教學(xué)和學(xué)生的學(xué)習(xí)中，進一步培養(yǎng)工程管理類專業(yè)學(xué)生的個人能力、實踐能力和工程系統(tǒng)能力。結(jié)合CDIO的理念，工程管理類專業(yè)實踐教學(xué)體系以大學(xué)生就業(yè)方向及崗位為導(dǎo)向，以BIM+技術(shù)為側(cè)重點，以本校工程管理專業(yè)培養(yǎng)為特色，并結(jié)合中東部地區(qū)區(qū)域特征，來培養(yǎng)工程管理類專業(yè)學(xué)生的個人能力、實踐能力和工程系統(tǒng)能力。

圖2 基于BIM+的工程管理類專業(yè)實踐教學(xué)體系重構(gòu)的實現(xiàn)路徑

首先，可以通過工程管理、工程造價和房地產(chǎn)開發(fā)與管理三個專業(yè)的不同要求來區(qū)分三種專業(yè)的就業(yè)方向及崗位，并根據(jù)不同的就業(yè)要求制定切實可行且實用的人才培養(yǎng)方案。其次，將BIM+技術(shù)作為實施工程管理類專業(yè)實踐教學(xué)體系的側(cè)重點，深入研究BIM+技術(shù)的要點，結(jié)合BIM+技術(shù)切實地制定教學(xué)內(nèi)容、改革教學(xué)方法，將BIM+技術(shù)貫穿于教學(xué)的方方面面，從而強化工程管理類專業(yè)學(xué)生的實踐能力培養(yǎng)。再次，將工程管理專業(yè)培養(yǎng)作為特色。我校是建筑類高等院校，我校工程管理專業(yè)是經(jīng)過國家認(rèn)真的王牌專業(yè)，擁有首屈一指的教學(xué)水平、資深的教師力量，因此應(yīng)發(fā)揮本校優(yōu)勢，以工程管理專業(yè)課程優(yōu)勢平臺為基礎(chǔ)，以BIM+技術(shù)為側(cè)重點，以建筑工程行業(yè)發(fā)展趨勢為拓展實踐能力的方向，培養(yǎng)工程管理類專業(yè)學(xué)生的工程實踐能力[15]。最后，將中東部地區(qū)區(qū)域建筑工程行業(yè)特征與教學(xué)體系相結(jié)合，開展校企合作，實現(xiàn)產(chǎn)學(xué)結(jié)合的辦學(xué)優(yōu)勢，從而靈活機動地培養(yǎng)工程管理類專業(yè)學(xué)生成為適應(yīng)行業(yè)趨勢、技術(shù)能力過關(guān)的實用創(chuàng)新型人才。

基于BIM+的工程管理類專業(yè)實踐教學(xué)體系重構(gòu)的實現(xiàn)路徑如圖2所示。

4.2 基于BIM+的工程管理類專業(yè)實踐教學(xué)體系運行的保障措施

4.2.1 BIM創(chuàng)新實驗室擴建

BIM是一門復(fù)雜虛擬的學(xué)科，其涉及的建筑工程知識非常抽象，內(nèi)容晦澀難懂，純憑借課堂上老師的理論教學(xué)，學(xué)生很難深入學(xué)習(xí)其中要領(lǐng)。因此高校可創(chuàng)新建造BIM創(chuàng)新實驗室，利用多種BIM技術(shù)軟件如廣聯(lián)達建模算量軟件、Revit系列軟件、斯維爾等軟件[16]，將課堂理論知識應(yīng)用到軟件當(dāng)中，將抽象的知識轉(zhuǎn)變?yōu)楝F(xiàn)實且直觀的數(shù)據(jù)，從而迅速提升學(xué)生對BIM技術(shù)的掌握能力。

目前BIM已開始與其他先進技術(shù)或其他應(yīng)用系統(tǒng)進行集成，此被稱為“BIM+”技術(shù)，其中包括BIM+物聯(lián)網(wǎng)、BIM+虛擬現(xiàn)實等技術(shù)，而在高校教學(xué)實踐體系中應(yīng)與時俱進，將BIM創(chuàng)新實驗室進行擴建，將軟件和VR等技術(shù)集中于一體，并在現(xiàn)有BIM創(chuàng)新實驗室的基礎(chǔ)上繼續(xù)擴建，增加工程虛擬仿真教學(xué)(可視化)、工程沉浸式體驗(可交互)等功能，令學(xué)生能夠更加全面地學(xué)習(xí)BIM+技術(shù)，培養(yǎng)全面型的應(yīng)用人才。

4.2.2 舉辦BIM+學(xué)科競賽

目前全國針對BIM的競賽主要包括“創(chuàng)新杯”建筑信息模型應(yīng)用設(shè)計大賽、基準(zhǔn)方中杯BIM大賽以及“斯維爾杯”BIM-CIM創(chuàng)新大賽等[17]。而現(xiàn)有的比賽基本都是單一針對BIM技術(shù)而展開的，極少存在針對BIM+技術(shù)的競賽，因此無法對學(xué)生掌握BIM+技術(shù)的水平做出精確測評，學(xué)生也無法了解自己在哪些方面有所欠缺。

由此我校可聯(lián)合安徽各大高校舉辦安徽區(qū)域BIM+應(yīng)用設(shè)計大賽，設(shè)置BIM+物聯(lián)網(wǎng)、BIM+虛擬現(xiàn)實以及BIM+云計算等多模塊賽制，鼓勵學(xué)生開發(fā)多角度思維，熟練多種應(yīng)用軟件，從而幫助學(xué)生開發(fā)思維。并且還可鼓勵各校學(xué)生在大賽中采取團隊協(xié)作、互利共贏的方式晉級，從而培養(yǎng)學(xué)生與人溝通交流的能力和團隊協(xié)作能力。競賽的賽制與內(nèi)容，都與BIM+技術(shù)緊密相關(guān)，對于學(xué)生思維能力、學(xué)習(xí)能力、個人能力以及團隊合作能力的提升有很大幫助。

4.2.3 BIM+教學(xué)與科研團隊建設(shè)

BIM+技術(shù)較為復(fù)雜，具有一定難度，純憑學(xué)生個人學(xué)習(xí)難以掌握，因此需要專業(yè)的教師來指導(dǎo)學(xué)生如何去學(xué)習(xí)掌握。為了使學(xué)生對BIM+技術(shù)認(rèn)識清楚并熟練掌握，需要培養(yǎng)專業(yè)教師在此方面的教學(xué)能力，專業(yè)老師需率先熟練掌握BIM+技術(shù)的理論以及實際操作。首先分析BIM+技術(shù)目前在本專業(yè)、本地區(qū)以及整個建筑行業(yè)中的應(yīng)用情況，其次在此基礎(chǔ)上熟練BIM+其他先進技術(shù)或應(yīng)用系統(tǒng)應(yīng)該如何操作。

在專業(yè)老師充分掌握BIM+技術(shù)的理論及技術(shù)后，一方面應(yīng)在課堂上教授學(xué)生BIM+技術(shù)的理論知識，另一方面應(yīng)在BIM+創(chuàng)新實驗室中帶領(lǐng)學(xué)生熟悉各種軟件，并進行BIM+技術(shù)的實際操作學(xué)習(xí)，理論與操作相結(jié)合，能夠使學(xué)生更好更快地掌握BIM+技術(shù)。

BIM+技術(shù)與其他先進技術(shù)、應(yīng)用系統(tǒng)相結(jié)合，模塊多維，內(nèi)容復(fù)雜多變，因此需要建設(shè)專業(yè)的科研團隊，深入研究BIM+技術(shù)的多種應(yīng)用可能性，并且應(yīng)對科研團隊實現(xiàn)統(tǒng)一化、精細(xì)化的管理。

5 結(jié)論

目前，BIM+技術(shù)在國內(nèi)外建筑工程行業(yè)中的應(yīng)用越來越廣泛，同時在國內(nèi)各大高校工程管理類專業(yè)實踐教學(xué)體系中起著越來越重要的作用，但BIM+技術(shù)與專業(yè)教學(xué)的結(jié)合還不夠完善，仍需進一步改進。因此，我校可以通過設(shè)置獨立的BIM實驗先導(dǎo)課程、建立“有機”的面對實踐應(yīng)用的理論課程教學(xué)體系、將BIM+融入課程設(shè)計和畢業(yè)設(shè)計以及校企合作等途徑加強兩者融合。并通過擴建BIM創(chuàng)新實驗室、舉辦BIM+創(chuàng)新大賽以及加強BIM+教學(xué)和學(xué)科建設(shè)等方式來保障基于BIM+的工程管理類專業(yè)實踐教學(xué)體系的運行。基于BIM+的工程管理類專業(yè)實踐教學(xué)體系重構(gòu)，充分發(fā)揮BIM+技術(shù)的滲透作用，進一步優(yōu)化實踐教學(xué)教學(xué)體系、強化實踐教學(xué)環(huán)節(jié)，輔以組織學(xué)生進基地項目組、進專業(yè)競賽賽場，提高學(xué)生創(chuàng)新能力和實踐能力，進而對提升工程管理類專業(yè)實踐教學(xué)體系的水平將有很大幫助。