付 芳， 張 濤

(中國石油大學(xué)(華東) 經(jīng)濟(jì)管理學(xué)院，山東 青島 266580)

工程管理專業(yè)“虛實(shí)結(jié)合”的BIM實(shí)踐教學(xué)研究

付 芳， 張 濤

(中國石油大學(xué)(華東) 經(jīng)濟(jì)管理學(xué)院，山東 青島 266580)

建筑信息模型(BIM)作為建筑業(yè)信息化發(fā)展的核心技術(shù)，在我國已開始應(yīng)用于各相關(guān)領(lǐng)域。工程管理專業(yè)與時(shí)俱進(jìn)地引入“虛實(shí)結(jié)合”的BIM教學(xué)，可在知識碎片化、實(shí)踐不充分兩方面為實(shí)踐教學(xué)帶來正面影響，為人才培養(yǎng)、快速推廣打下基礎(chǔ)。針對實(shí)踐教學(xué)環(huán)節(jié)重新設(shè)計(jì)“虛實(shí)結(jié)合”的教學(xué)內(nèi)容體系和教學(xué)方式：真實(shí)工程環(huán)境與虛擬化軟件并行的課程設(shè)置，實(shí)踐環(huán)節(jié)中引入信息化技術(shù)的教學(xué)手段。在對原有課程設(shè)置不做大幅度調(diào)整的情況下增強(qiáng)實(shí)踐教學(xué)，同時(shí)解決師資力量不足的問題。

建筑信息模型； 工程管理； 實(shí)踐教學(xué)； 混合教學(xué)

0 引 言

《國家中長期教育改革和發(fā)展規(guī)劃綱要(2010-2020年)》針對高等教育提出支持學(xué)生參與科學(xué)研究，強(qiáng)化實(shí)踐教學(xué)環(huán)節(jié)，著力培養(yǎng)高素質(zhì)專門人才和拔尖創(chuàng)新人才。2015年國務(wù)院頒布《統(tǒng)籌推進(jìn)世界一流大學(xué)和一流學(xué)科建設(shè)總體方案》[1]中提出“雙一流”建設(shè)，而其建設(shè)重心應(yīng)該在學(xué)科[2]。工程管理專業(yè)作為工程技術(shù)和經(jīng)濟(jì)管理交叉學(xué)科，以培養(yǎng)復(fù)合T型人才為目標(biāo)，對學(xué)生實(shí)踐能力、創(chuàng)新能力具有更高要求[3]。

建筑信息模型(Building Information Modelling，BIM)需要建設(shè)項(xiàng)目各參與方協(xié)同集成建設(shè)產(chǎn)品在項(xiàng)目全生命周期內(nèi)的數(shù)字化信息，具有可視化、協(xié)調(diào)性、模擬性等特點(diǎn)，是目前建筑業(yè)最具有發(fā)展前景的技術(shù)之一[4]。BIM在國際建筑業(yè)發(fā)展中快速滲透、廣泛應(yīng)用，我國的《2016-2020建筑業(yè)信息化發(fā)展綱要》也將繼續(xù)推廣BIM技術(shù)，推動(dòng)建筑業(yè)創(chuàng)新發(fā)展[5]。因此，把BIM納入現(xiàn)有的工程管理專業(yè)知識體系對提高專業(yè)競爭力、擴(kuò)大國際視野有著至關(guān)重要的作用[6]。

鑒于建筑業(yè)發(fā)展趨勢和就業(yè)需求，針對工程管理專業(yè)開設(shè)BIM相關(guān)課程，本文從實(shí)踐教學(xué)現(xiàn)狀出發(fā),探討通過對BIM應(yīng)用展開綜合性問題探究[7]，從而達(dá)到專業(yè)實(shí)踐教學(xué)目標(biāo)，并從教學(xué)內(nèi)容體系和教學(xué)方式兩方面針對工程管理專業(yè)設(shè)計(jì)“虛實(shí)結(jié)合”的BIM實(shí)踐教學(xué)，從而提供當(dāng)前的實(shí)施效果反饋。

1 BIM的實(shí)踐教學(xué)優(yōu)勢

目前大部分高校在實(shí)踐教學(xué)方面普遍存在知識碎片化和實(shí)踐不充分兩類問題：專業(yè)課程模塊化會(huì)導(dǎo)致知識碎片化，即課程間關(guān)聯(lián)度或邏輯性較弱，缺少綜合訓(xùn)練整合、貫通全課程內(nèi)容, 客觀上造成學(xué)生難以對專業(yè)知識整體把握[8]；實(shí)踐環(huán)節(jié)不足會(huì)延長職業(yè)適應(yīng)期，雖然目前逐步重視學(xué)生實(shí)習(xí)實(shí)訓(xùn)，由于安全性等因素導(dǎo)致不允許進(jìn)入施工現(xiàn)場，或由于各工程規(guī)模、進(jìn)度、管理模式不一，不能使學(xué)生對建設(shè)工程項(xiàng)目管理形成完整認(rèn)識[8]，且未對各個(gè)實(shí)踐教學(xué)環(huán)節(jié)進(jìn)行有效整合，也未將課內(nèi)實(shí)踐與課外實(shí)踐進(jìn)行合理規(guī)劃，缺乏貫穿培養(yǎng)全過程的整體設(shè)計(jì)[10]，本文通過結(jié)合BIM應(yīng)用開展實(shí)踐教學(xué)研究來解決這兩類問題。

1.1 解決知識碎片化問題

BIM在工程建設(shè)各階段內(nèi)的主要應(yīng)用內(nèi)容如圖1所示，如在施工階段的應(yīng)用主要集中在三維協(xié)調(diào)、場地規(guī)劃控制、三維規(guī)劃控制。而工程管理專業(yè)課程按照關(guān)聯(lián)程度大體可分為費(fèi)用管理、工程技術(shù)、系統(tǒng)管理三類課程，分別涵蓋三四門課程，例如其中的費(fèi)用管理類課程以工程估價(jià)、工程經(jīng)濟(jì)學(xué)、財(cái)務(wù)管理課程為主。BIM應(yīng)用與專業(yè)課程間存在對應(yīng)關(guān)系，即技術(shù)應(yīng)用領(lǐng)域是主要依靠對應(yīng)課程的知識以解決問題的，例如費(fèi)用估算這一應(yīng)用貫穿工程建設(shè)各階段，而其所需知識或技能主要在費(fèi)用管理類課程中學(xué)習(xí)獲得。

圖1 BIM應(yīng)用與課程匹配圖

1.2 解決實(shí)踐不充分問題

國內(nèi)高校工程管理專業(yè)培養(yǎng)計(jì)劃一般都設(shè)計(jì)若干實(shí)踐環(huán)節(jié)，按照課程類別可劃分以及學(xué)時(shí)配置如表1所示，其中由于工程管理專業(yè)對建筑設(shè)計(jì)要求不高，Revit建模實(shí)驗(yàn)屬于可選項(xiàng)；各實(shí)踐環(huán)節(jié)內(nèi)容涉及不同的階段用“√”標(biāo)注。從表1中可以看出，如果系統(tǒng)化設(shè)計(jì)實(shí)踐環(huán)節(jié)，教學(xué)內(nèi)容完全可以涵蓋建設(shè)項(xiàng)目全生命周期，最終貫通完整的BIM應(yīng)用領(lǐng)域；采用實(shí)際案例組織學(xué)生以小組形式，甚至跨專業(yè)開展畢業(yè)設(shè)計(jì)模擬完成工程設(shè)計(jì)、施工過程管理。

表1 實(shí)踐環(huán)節(jié)與工程生命周期表

因此,若實(shí)踐教學(xué)環(huán)節(jié)結(jié)合從策劃到運(yùn)營的完整BIM應(yīng)用，通過實(shí)現(xiàn)“實(shí)際案例，虛擬仿真”的“虛實(shí)結(jié)合”實(shí)踐教學(xué)，既能避開由于安全問題等導(dǎo)致的實(shí)踐參與不足現(xiàn)象，又實(shí)現(xiàn)貫穿工程全生命周期、全員參與的情景式教學(xué)。

2 BIM的實(shí)踐教學(xué)設(shè)計(jì)

雖然高校逐步重視BIM并組織教學(xué)，但課程設(shè)計(jì)欠具體標(biāo)準(zhǔn)，大多也僅僅把BIM作為一種三維建模工具，BIM課程設(shè)置尚未形成統(tǒng)一規(guī)范，有的僅是短期介紹類課程，90%的大學(xué)僅有一個(gè)專業(yè)提供BIM課程[11]。本文通過設(shè)計(jì)“虛實(shí)結(jié)合”[12]的教學(xué)內(nèi)容體系和教學(xué)方式，完成對學(xué)生從基本技能到創(chuàng)新實(shí)踐能力的漸進(jìn)性階梯式工程人才培養(yǎng)過程[13]，組織開展“虛實(shí)結(jié)合”實(shí)踐教學(xué)以有效達(dá)到預(yù)期培養(yǎng)目標(biāo)。

2.1 “虛實(shí)結(jié)合”教學(xué)內(nèi)容體系

教學(xué)內(nèi)容體系的“虛實(shí)結(jié)合”指的是以工程實(shí)際為題，學(xué)生在真實(shí)工程環(huán)境中接受校企“雙師”指導(dǎo)，借助仿真裝備和虛擬軟件開展仿真訓(xùn)練，虛實(shí)有效互動(dòng)，以虛強(qiáng)實(shí)，實(shí)現(xiàn)校內(nèi)沉浸式仿真訓(xùn)練和專業(yè)實(shí)踐的有機(jī)結(jié)合。表1中工程管理專業(yè)實(shí)踐環(huán)節(jié)按照教學(xué)形式大體可劃分為課內(nèi)實(shí)驗(yàn)、專業(yè)實(shí)訓(xùn)、畢業(yè)設(shè)計(jì)、課外競賽四大類，其中課內(nèi)實(shí)驗(yàn)即表1中以4學(xué)時(shí)為主的實(shí)踐環(huán)節(jié)，專業(yè)實(shí)訓(xùn)包括各類課程設(shè)計(jì)和專業(yè)實(shí)習(xí)，學(xué)科競賽即自組織或全國性競賽等的第二課堂。其案例應(yīng)用情景從簡至繁分為具體、復(fù)雜、綜合三類，組織形式分為獨(dú)立、合作兩種；解決問題角度包括單一、復(fù)雜兩種，即分析解決問題的目標(biāo)單一或多參與方多種目標(biāo)并存競爭。BIM的工程管理專業(yè)實(shí)踐教學(xué)體系，概括性的以教學(xué)內(nèi)容設(shè)計(jì)和培養(yǎng)目標(biāo)為主，具體如表2所示。

表2 工程管理“虛實(shí)結(jié)合”教學(xué)內(nèi)容體系

從表中可以看出，實(shí)驗(yàn)課程和實(shí)踐教學(xué)做到無縫連接，即在理論教學(xué)中培養(yǎng)學(xué)生的實(shí)踐意識，又在實(shí)踐教學(xué)中驗(yàn)證理論教學(xué)的知識；根據(jù)建設(shè)工程全壽命期的各階段順序，制定教學(xué)實(shí)踐計(jì)劃，保證學(xué)生執(zhí)業(yè)能力有序遞進(jìn)，實(shí)現(xiàn)知識學(xué)習(xí)、能力訓(xùn)練與專業(yè)實(shí)踐的有效融合。在課內(nèi)試驗(yàn)中，通過模擬仿真進(jìn)行實(shí)踐教學(xué)，如工程項(xiàng)目招投標(biāo)模擬、項(xiàng)目談判模擬、實(shí)例數(shù)值優(yōu)化等；在專業(yè)實(shí)訓(xùn)教學(xué)中，針對真實(shí)項(xiàng)目開展了相關(guān)課程

設(shè)計(jì)、項(xiàng)目管理沙盤模擬等，并校企聯(lián)動(dòng)共建實(shí)習(xí)基地、教師企業(yè)流動(dòng)站等；在畢業(yè)設(shè)計(jì)、學(xué)科競賽過程中，組織學(xué)生自組建,或與土木工程、建筑學(xué)等跨專業(yè)聯(lián)合開展BIM虛擬實(shí)驗(yàn)并參加全國性BIM競賽等，以期在開放性實(shí)踐中培養(yǎng)學(xué)生團(tuán)隊(duì)意識和創(chuàng)新精神[14]。最后，鼓勵(lì)學(xué)生在校期間充分準(zhǔn)備監(jiān)理師、造價(jià)師、建造師等面向工程全生命周期的執(zhí)業(yè)崗位課程，以期提高工程管理專業(yè)學(xué)生的綜合執(zhí)業(yè)能力。

2.2 “虛實(shí)結(jié)合”的教學(xué)方式

“虛實(shí)結(jié)合”的教學(xué)方式即在教學(xué)中引入前沿性專業(yè)信息化技術(shù)，對傳統(tǒng)教學(xué)方式進(jìn)行改革，培養(yǎng)學(xué)生自主學(xué)習(xí)、實(shí)踐創(chuàng)新的能力。一方面，在所有課程的實(shí)踐環(huán)節(jié)中引入混合式教學(xué)案例并結(jié)合BIM技術(shù)作為教學(xué)內(nèi)容，流水式串聯(lián)工程項(xiàng)目全壽命期管理的知識和技能，實(shí)景模擬工程項(xiàng)目設(shè)計(jì)、施工、運(yùn)營階段管理，使學(xué)生能夠更形象直觀地學(xué)習(xí)，有效解決不同課程領(lǐng)域之間分裂的問題，達(dá)到所學(xué)知識融會(huì)貫通的目的；另一方面，利用學(xué)校教學(xué)平臺(tái)、MOOC等技術(shù)分別對工程經(jīng)濟(jì)學(xué)、工程估價(jià)、施工組織設(shè)計(jì)等專業(yè)核心課程的課件或教材進(jìn)行創(chuàng)新編制，采用微信、騰訊QQ群等新型傳播技術(shù)和翻轉(zhuǎn)課堂等混合教學(xué)形式，實(shí)現(xiàn)校內(nèi)校外、線上線下、學(xué)生老師間信息共享，極大地提高了自主學(xué)習(xí)興趣和知識獲取效率。

從圖2中可以看出，各課程實(shí)踐環(huán)節(jié)在學(xué)校教學(xué)平臺(tái)上從BIM應(yīng)用不同階段、不同視角統(tǒng)一對混合式教學(xué)案例進(jìn)行分析，采取各類MOOC、線上討論、在線作業(yè)、在線答疑、在線研討等混合教學(xué)方式，讓學(xué)生可以突破時(shí)間、地點(diǎn)的限制完成知識內(nèi)化過程，倡導(dǎo)自主探究式的學(xué)習(xí)，將無序性思維轉(zhuǎn)化為階段性深度思考；并且充分利用數(shù)字化資源以團(tuán)隊(duì)形式參加BIM的全過程管理競賽，以提高學(xué)習(xí)積極性、培養(yǎng)創(chuàng)新精神，同時(shí)彌補(bǔ)教學(xué)學(xué)時(shí)有限、知識內(nèi)容難以拓展等缺陷。整個(gè)教學(xué)過程把BIM應(yīng)用、實(shí)踐課程、案例在線教學(xué)有序結(jié)合為“三位一體”結(jié)構(gòu)，最終形成“虛實(shí)結(jié)合”的實(shí)踐教學(xué)體系和教學(xué)模式。

圖2 “虛實(shí)結(jié)合”教學(xué)模式

3 實(shí)施效果分析

BIM的“虛實(shí)結(jié)合”實(shí)踐教學(xué)框架及線上資源已經(jīng)初步完成并逐步投入使用，學(xué)?，F(xiàn)已投入近200萬元組建并配備BIM虛擬實(shí)驗(yàn)平臺(tái)，建設(shè)完成“石大云課堂”“實(shí)踐教學(xué)管理平臺(tái)”應(yīng)用并投入使用，基本完成建筑設(shè)計(jì)、造價(jià)管理、施工BIM 5D管理建設(shè)。從學(xué)生、教師的使用反饋分析，絕大部分評價(jià)認(rèn)為BIM實(shí)踐教學(xué)效果較好，有利于學(xué)生直觀認(rèn)識、理解BIM作為新興技術(shù)的特點(diǎn)：BIM貫通建設(shè)項(xiàng)目全生命周期、為各參與方提供協(xié)同工作平臺(tái)，其模型數(shù)據(jù)是分布式動(dòng)態(tài)變化的。但是，由于BIM技術(shù)在我國推廣時(shí)間不長、應(yīng)用不太成熟，在教學(xué)過程中仍存在一些問題。

(1) BIM相關(guān)軟件兼容性不夠，國際建筑設(shè)計(jì)類軟件與國內(nèi)造價(jià)類軟件難以實(shí)現(xiàn)無縫對接，國內(nèi)BIM施工過程管理軟件尚需完善，這些都給學(xué)習(xí)和使用帶來巨大挑戰(zhàn)；另外，對各類軟件操作的學(xué)習(xí)需要投入很多時(shí)間和精力，因此建議在相關(guān)課程教學(xué)平臺(tái)中提前引入各類軟件介紹或視頻課程，使學(xué)習(xí)時(shí)間充裕一些。

(2) BIM應(yīng)用要求實(shí)踐課程具有連貫性、一致性，對教師自身的業(yè)務(wù)水平要求較高，涉及較專業(yè)的建筑學(xué)或施工技術(shù)方面的知識亟待擴(kuò)充；其次，通過帶隊(duì)參加廣聯(lián)達(dá)畢業(yè)設(shè)計(jì)大賽，可以非常明顯地發(fā)現(xiàn)若在早期實(shí)踐教學(xué)中做好充分的BIM知識、技能引導(dǎo)會(huì)為后期的畢業(yè)設(shè)計(jì)和課外競賽節(jié)省大量的資源投入。

4 結(jié) 語

人才缺乏是BIM推廣的制約因素之一，高校建筑相關(guān)專業(yè)急需做出相應(yīng)教學(xué)改革，工程管理作為交叉學(xué)科更應(yīng)與時(shí)俱進(jìn)，及早開展實(shí)踐教學(xué)改革。本文闡述BIM教學(xué)可切實(shí)彌補(bǔ)實(shí)踐教學(xué)過程中常見不足，并從教學(xué)體系和教學(xué)方式相應(yīng)提出 “虛實(shí)結(jié)合”的變革思路以優(yōu)化設(shè)計(jì)、整合資源[15]。實(shí)踐教學(xué)效果還需持續(xù)驗(yàn)證，但只有不斷加強(qiáng)實(shí)踐教學(xué)環(huán)節(jié)才能保證人才培養(yǎng)目標(biāo)，以期能為后續(xù)工程管理專業(yè)BIM教學(xué)探索方向，為建筑工程管理培養(yǎng)行業(yè)所需特質(zhì)的人才。

[1] 國務(wù)院.關(guān)于印發(fā)統(tǒng)籌推進(jìn)世界一流大學(xué)和一流學(xué)科建設(shè)總體方案的通知[EB/OL].http://www．gov．cn/zhengce/content/2015-11/05/content_10269.htm, 2015-11-05.

[2] 王洪才. “雙一流”建設(shè)的重心在學(xué)科[J].重慶高教研究，2015,4(1):7-11.

[3] 孫真榮. 積極推進(jìn)學(xué)科交叉融合，全面提升高校創(chuàng)新能力[J].中國高等教育，2013(1):27-29.

[4] 丁烈云.BIM應(yīng)用-施工[M].上海:同濟(jì)大學(xué)出版社，2015.

[5] 住房和城鄉(xiāng)建設(shè)部. 關(guān)于印發(fā)《住房和城鄉(xiāng)建設(shè)部工程質(zhì)量安全監(jiān)管司2016年工作要點(diǎn)》的通知[EB/OL]. http://www.mohurd.gov.cn/wjfb/201603/t20160302_226804.html, 2016-02．

[6] 張 尚，任 宏，Albert P.C. Chan. BIM的工程管理教學(xué)改革問題研究(二)[J].建筑經(jīng)濟(jì)，2015,36(2):92-96.

[7] 時(shí) 偉. 論大學(xué)實(shí)踐教學(xué)體系[J].高等教育研究，2013,34(7)：61-64.

[8] 竹隰生，侯荔瑋. 工程管理類本科專業(yè)實(shí)踐性教學(xué)環(huán)節(jié)現(xiàn)狀與改革研究[J].高等建筑教育，2013,22(6):108-111.

[9] 尚春靜，李艷榮，任思佳,等. 基于BIM的工程管理專業(yè)理論課程與實(shí)踐教學(xué)創(chuàng)新研究[J].建筑經(jīng)濟(jì)，2015,36(9):129-132.

[10] 楊秋波，王雪青. 工程管理專業(yè)實(shí)踐育人體系的探索與實(shí)踐[J].天津大學(xué)學(xué)報(bào)(社會(huì)科學(xué)版)，2013,15(6):556-561.

[11] 張 尚，任 宏，Albert P C Chan. BIM的工程管理教學(xué)改革問題研究(一)[J].建筑經(jīng)濟(jì)，2015,36(1):113-116.

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[13] 文俊浩,徐 玲,熊慶宇. 漸進(jìn)性階梯式工程實(shí)踐教學(xué)體系的構(gòu)造[J]. 高等工程教育研究，2014(1):159-162.

[14] 劉夢琴，鄺代治，馮泳蘭,等. 以創(chuàng)新能力培養(yǎng)為核心構(gòu)建多元化實(shí)踐教學(xué)體系[J].實(shí)驗(yàn)室研究與探索，2014,33(3):189-193.

[15] 吳根福,吳科杰，高海春. 優(yōu)化設(shè)計(jì) 整合資源 提高實(shí)驗(yàn)教學(xué)質(zhì)量[J]. 實(shí)驗(yàn)室研究與探索，2016,35(8):203-206.

Practical Education Reform in Construction Management Discipline Based on “Virtual-Real” Building Information Hodelling.

FUFang，ZHANGTao

(School of Economics & Management, China University of Petroleum, Qingdao 266580, Shandong, China)

BIM is still at the preliminary stage, as a core technology for informationization of construction. We need to introduce BIM in construction management discipline to affect positively on the practical education from the perspective that fragmented knowledge and incomplete practice can be used to cultivate students. We presented a “virtual-real” teaching system and teaching approach which focuses on true cases combined with virtualization software, practice training introducing information technology. So we reset the original courses in a smooth way for practical practice training and solve the problem of the lack of teachers.

building information modelling(BIM); construction management; practical education; blended teaching

2016-05-16

教育部在線教育研究中心在線教育研究基金(全通教育)2016年一般課題(2016YB146)，全國工程專業(yè)學(xué)位研究生教育指導(dǎo)委員會(huì)自選研究課題(2016-ZX-284)，中國石油大學(xué)(華東)研究生教育研究與教學(xué)改革資助項(xiàng)目重點(diǎn)項(xiàng)目(YJ-A1409)，中國石油大學(xué)(華東)青年教師教學(xué)改革項(xiàng)目(QN201525)。

付 芳(1983-)，女，山東東營人，博士，講師，主要從事工程管理的教學(xué)與研究工作。

Tel.：13658690990, E-mail：fufang@upc.edu.cn

G 642.0

A

1006-7167(2017)04-0192-04