工程管理專業模擬仿真教學問題與對策

張靜曉等

摘要：

工程管理專業的實踐教學有利于將相關學科知識和管理技能聯系起來，但傳統的工地實習、沙盤等實踐教學已不能滿足社會需求。隨著計算機和網絡技術的發展，國內外部分高校正逐步利用計算機模擬和仿真教學手段，提升和優化實踐教學質量。文章通過分析工程管理專業實踐教學存在的問題，研究模擬和仿真教學現實情況，并對該專業模擬仿真教學提出建議。

關鍵詞：工程管理專業；實踐教學；模擬；仿真

中圖分類號：G642 文獻標志碼：A 文章編號：

10052909（2014）05008605

工程管理專業是以工程技術、經濟、管理、法律四大知識平臺為支撐的綜合性管理類專業。根據專業培養目標的要求，工程管理專業培養的是寬口徑厚基礎的實踐性專業人才，畢業生多從事工程應用實踐，其工程實踐能力成為了評定工程管理人才專業業務水平的重要依據。然而，由于工程管理專業平臺課程獨立性較強，相互之間的聯系較少，傳統培養體系難以滿足學生對專業知識的整體把握和融會貫通，從而導致畢業生職業適應能力差、職業適應期長等問題[1]。實踐教學作為工程管理專業理論教學與工作實踐相互融合的一個必要環節，如何通過實踐教學提高學生實踐能力，提升工程管理專業的教學質量尤為重要。而模擬仿真教學突破了傳統實踐教學模式，根據真實環境中的理論和實際操作情況在虛擬的環境中進行操作、驗證、設計、運行，對提高工程管理專業的教學質量及實現目前的專業培養目標具有重要的現實意義。

一、工程管理專業實踐教學的特殊性

工程管理專業是橫跨管理與工程的交叉學科，人才培養的目標是既懂經濟管理又懂工程技術的應用型復合人才，因此，工程管理專業實踐能力的培養與其他專業相比，有諸多不同。

首先是實踐深度和廣度的區別——客觀因素。工程管理專業不同于結構、土木和路橋專業，這些專業實踐環節一般局限于工程建設的某一具體方面，有比較精深的專業實踐要求，對學生的專業實踐能力要求更具體、更深入，而工程管理專業卻恰恰相反。

其次是學制和時間上的區別——主觀因素。工程管理專業不像規劃、設計、監理、施工、預算、工程財務、工程法律等其他工程類專業專注于工程建設的某一方面，工程管理專業必須對工程建設過程具有比較系統地認識和實踐，必須全面了解工程建設的各個方面。其知識面較寬泛，實踐能力要求較全面，既包括工程技術實踐的要求，又容納工程項目方面的素質和體驗，還涵蓋工程經濟與管理方面的實踐操作能力的培養。

所以，工程管理專業實踐教學的現實需求和教學傳統模式給實踐教學環節帶來不少困難。而仿真模擬教學在提升實踐教學質量方面具有很多潛在優勢。比如：與真實情境中的觀察、操作相比，計算機模擬更為安全、經濟，而且它可以為學生提供現實中難以獲得的經驗，可以控制所模擬過程的進展速度、控制情境的復雜程度，等等[2]。然而，盡管模擬仿真教學具有諸多優勢，但在工程管理專業模擬仿真教學過程中，卻存在著技術條件、專業覆蓋面和技術層次等亟待解決的問題。

二、工程管理專業實踐教學存在的問題

（一）學生實踐能力培養存在的現實問題

工程管理專業是一個復合型的專業，培養方案要求學生在土木工程技術、工程經濟、管理、法律和信息技術等方面掌握扎實的基礎理論， 同時也要求學生拓寬相關專業知識，具有一定的實踐能力， 以適應現代房地產開發與經營、工程建設與管理等相關領域專業人才的需求。然而，這一時代需求使工程管理專業在學生實踐能力培養方面存在不少難點。

在工程技術方面，學生對工程施工過程和施工技術缺乏具象認識，對施工工藝原理方法一知半解，對施工實際情況缺少了解。其主要原因是計劃學時的限制，學生不可能大量接觸專業試驗教學，也沒有條件通過生產實習、專業實習和畢業實習等實踐教學環節進行工程實踐活動。這就造成課堂教學與實踐教學脫節，導致教學效果不理想[3]。

在工程項目建設方面，由于內容涉及多個環節，過程相對繁雜，學生不能全面介入現場實踐活動的各個方面，只能在幾個大的方面重點保障，例如工程建設投資（造價）、進度（工期）、質量等。這些實踐活動大多通過課程設計、畢業設計及畢業實習等環節加以實現，學生缺少對建設工程項目的系統認識，難以達到對工程建設項目全過程的實踐能力的培養要求。

在工程建設經濟與管理方面，學生專業實踐能力培養的條件更是缺乏，學生沒有條件去參與具體某一工程建設項目的經濟及管理實踐活動，一些所謂的工程經濟與管理方面的實踐能力培養環節只不過是紙上談兵，既脫離工程實踐，又缺少具體的技術及手段應用，難以解決工程項目經濟與管理的具體問題。

因此，目前對工程管理專業學生實踐能力培養的過程，形式上仍局限于實驗、實習、課程設計、畢業設計或論文等傳統教學模式，基本上沒有適合工程管理專業需要的現代實踐教育方法——仿真工程管理全過程、全方位、實戰式、體驗式、參與式等體現現代信息技術的實踐教學方式。如，項目管理模擬仿真、施工過程模擬仿真、工程招投標模擬系統等[4]。

（二） 實踐教學環節存在的問題

1.深度問題

工程管理專業學生的創新實踐能力培養不單單是覆蓋面寬的問題，學生在工程建設生命周期的經濟與管理活動中，必須在某一個或幾個環節體現“深”的要求。比如：在項目前期工作階段，明確項目評估及可行性研究的深度參與與實踐要求；在項目規劃設計過程中，強調技術方案的比選過程的時間能力要求；特別是在工程施工階段的投資控制、造價管理、進度控制和質量控制等專業技術能力培養方面，更是要求有一定的深度，能更加貼近工程建設實際，具體解決其中的工程實踐問題。而這些問題一般的認識實習、生產實習、畢業實習及課程設計、畢業設計都難以解決，因此必須在以上實踐教學環節的基礎上，增加模擬仿真環節，讓學生更多地了解和熟悉各具體環節的管理工具及管理要求，

掌握相關技術，以提高學生的工程項目管理技能及熟練程度。

2.廣度問題

如前所述，工程管理專業人才培養既包括對學生工程經濟及管理能力培養的要求，也包括對學生基本工程技術能力培養的要求，專業指導委員會雖然在其專業人才培養方面提出了具體的要求，但實際上，由于專業條件限制，不少學校在對學生的工程技術能力培養方面大打折扣，學生根本沒有條件參與具體的工程技術實踐過程，對工程建設的具體技術工藝及技術過程不了解。在這種條件下，工程項目管理的深入性和精確性很難保證，更達不到人才培養目標的具體要求。而解決這一問題往往需要大量的實驗室投資，需要大量的校內外實踐教學環節作保障。對相當一部分開設該專業的院校來講，充分具備這些條件既不可能，也不現實。

3.技術手段方面問題

目前，我國工程管理專業學生實踐能力的培養，主要借助實驗、實習和設計環節。從目前的人才培養計劃來看，實驗環節總課時安排不過10個學時左右；實習環節最多不超過7、8周；課程設計也只是在鋼筋混凝土、建筑施工和項目管理課程有所安排，而且大多不超過1周，三個實踐教學環節加起來總共10周左右。在這10周時間里，要保證學生實踐能力培養的廣度和深度不可想象。

三、模擬仿真教學的現實情況

目前模擬仿真技術已經應用于醫學、建筑、工程、機械制造等多個教學領域。例如：醫學上的病灶案例仿真、建筑構造的模擬和機械零部件制造等模擬仿真。這些學科教學應用

相對靜態，有相對穩定的模擬過程和結果，模擬過程比工程管理專業要簡單。

工程管理專業其自身的特殊性，為模擬仿真教學的應用提供了機會。工程管理專業模擬和仿真教學技術，打破傳統實踐教學的弊端，對于提升學生實踐能力和創新能力具有重要的理論和實踐意義。模擬仿真教學采用多媒體動畫、現場、仿真模擬等形式，提高了實踐教學的趣味性和生動性。如施工技術課程，采用播放施工錄像或演示配有解說的施工工藝多媒體課件的教學方式，既增加了學生對施工技術工藝的直觀認識，又能調動學生的學習興趣，提高學生的掌握程度；而對于管理課程，如工程項目管理、合同管理等，通過積極開展案例教學、模擬仿真教學等方式，鼓勵學生積極思考，提高學生分析與解決問題的能力。仿真教學作為傳統實踐教學的一個有益補充，目前工程技術集成展示、招投標模擬、工程項目管理模擬等管理類和綜合類實驗教學，仍然需要在專業實驗室完成，而這類實驗室，如今國內高校幾乎沒有[4]。模擬仿真實踐教學應用在工程管理專業仍存在諸多問題。

（一）技術條件落后

當前模擬仿真實踐教學面臨的首要問題是缺少先進的模擬仿真教學技術和環境。由于大多數學校的實踐教學致仍停留生產實習、某個專業課程設計、畢業設計或論文階段，且實習環節流于形式，

不具備模擬仿真教學條件，缺少相應的技術與設備。然而具備條件的學校及其專業，其模擬仿真教學還局限在一般的項目管理軟件應用實習和沙盤推演方面。例如，在工程概預算課程設計環節中增設的造價軟件實訓課程，大多數院校僅僅停留在傳統手工算量計價教學與實踐上，難以解決實際業務，無法滿足市場需求，最終學生對于相關軟件的學習僅停留在功能層面， 缺少系統認識， 也很難理解軟件背后的專業問題。

（二）專業覆蓋面偏小

大多數學校的模擬仿真教學技術投入只是在工程技術方面，如施工工藝流程模擬、建材性質模擬、工程實驗模擬等，因為這些過程的模擬相對簡單，過程和結果都具有相對穩定性。由于工程項目管理技術、工程經濟與管理技術的模擬過程相對動態，要獲得合適的處理過程和滿意的結果，往往需要不同的假設、判斷，不同的處理過程去驗證，因此工程管理專業模擬仿真的技術具有復雜性，而目前高校對其投入少之又少，所以，較小的專業覆蓋面，很難滿足工程管理專業人才培養目標的要求。

（三）技術層次不高

目前國內工程管理專業模擬仿真教學是建立在二維層次的模擬仿真技術，使用的計算機軟件為平面分析軟件，所以學生很難從中真實地看到工程建設的實際場景，難以將工程建設的具體工藝過程及施工技術與管理技術相聯系。

國外在這些方面已經有了較大突破，不但實現了網絡條件下的模擬仿真教學，而且在工程建設場景模擬、三維甚至四維圖像技術方面掀起了模擬仿真教學改革，這對中國工程管理專業模擬仿真教學發展無疑具有引領作用。

例如，美國賓夕法尼亞州立大學進行的研究，旨在通過一種身臨其境的模擬現實環境的應用程序讓學生完成對建設項目的互動學習，提高工程教育的效果。2005年，賓夕法尼亞州立大學的學生王千源開發出了第一個虛擬建設模擬器（Virtual Construction Simulator簡稱VCS）。這個VCS項目，研究重點是創造一個關于施工進度的交互式教育仿真應用，并允許把功能擴展至其他的建筑概念上。VCS模型將虛擬施工技術用于模擬建造一個項目，這個過程可以在設計或施工之前確定設計與施工方案的可行性。模型的進一步應用是準確的獲得工程量，分析施工工序的合理性。最后，設計、成本、進度三個部分相互關聯，任一個部分的變化都會自動反映在另外兩個部分，每一個建筑構件都和空間、成本、時間有著雙向聯系。該虛擬施工方案，不但能大大增加可預見性，在項目周期設計的初期及早發現問題，而且通過模型設計、預算、進度可以同步獲得，與模型關聯，保持最新的、準確的預算和評估。如今在之前的基礎上，第二代虛擬建設模擬器（VCS II）已投入使用。VCSII可以生成一個關鍵路線進度，并以四維（4D）模型來顯示。VCS的實踐已經證明，通過可視化的過程讓學生直接與三維數據進行接觸，能夠給予學生高品質且愉快的學習體驗，成效斐然[5]。

（四）覆蓋學生比例偏少

開發模擬仿真實驗項目是有效提高人才培養質量的重要手段。仿真實驗室的建設可以提高學生實驗的主動性和積極性，打破現有實驗教學管理模式的限制，提高學生的發散思維能力和創新能力，但是建好工程管理仿真實驗室需要各方積極配合，如何綜合資金、人員、技術等資源是目前實驗室建設的關鍵問題。

目前不少院校的工程管理專業根本沒有模擬仿真實驗室，即使有，也滿足不了學生上機實踐的要求。以長安大學為例，整個專業近500名學生，

實驗室面積僅60 m2。目前項目管理、工程造價模擬教學還無法滿足工程造價專業學生的教學要求。所以，當前模擬仿真實驗教學覆蓋學生比例較少，大多數學生缺少基本的模擬仿真實踐教學訓練。

四、對模擬仿真教學的建議

（一）增加工程技術覆蓋面

工程管理學科具有較強的綜合性和較大的專業覆蓋范圍，這就要求具有相應配套的實踐環節，實現對涉及相關學科知識的運用。在工程技術教育中推行仿真教學，是建構主義理論的具體實踐（源自關于兒童認知發展的理論）。一方面模擬仿真教學為建構主義學習理論在實際教學中的實現提供了一種現實性，可以自然而然覆蓋相關學科。反過來，這種實踐又進一步檢驗、發展著建構主義理論，進一步提高仿真軟件的情境仿真性 [6]。

進行工程技術基礎模擬仿真教學，可結合時間、施工技術、施工工藝和項目管理等要素進而增強工程技術的覆蓋面。

例如在模擬仿真建筑工程主要工種的施工技術和工藝原理過程中，加入合同條款在變更中的運用、監管部門干預的處理、事故、糾紛和索賠事件的處理等內容，這些內容的加入將會涉及工程技術、經濟、管理、法律等知識的綜合運用。

（二）擴大工程建設項目管理內容

模擬仿真教學要把合同管理、信息管理、組織協調等內容納入其中，內容可延伸至建造過程中勘察、測繪、規劃設計，以及項目使用過程中的節能、節水和節材等方面。例如：在項目決策階段，通過三維模型，形象地描述了擬建項目區位、外形、構造、色彩、采光、通風、景觀等特征，為學生提供了更全面和真實的決策依據；在設計階段，可以同步在4D模型的基礎上進行協同設計，不僅極大地節約了時間，有利于突破思維局限，還便于發現設計中的漏洞和失誤，減少各專業之間的沖突，并使其問題在設計階段就能得到及時修正；項目施工階段，在招投標期間，仿真模型基礎上的造價估算和施工模擬為科學招標和評標提供了有力依據。另外，工程變更能夠及時地反映到仿真模型中，并清晰地顯示出對進度、成本的影響以及施工圖紙的變化[7]。

（三）加強對學生工程經濟與管理能力培養的模擬仿真教學

模擬仿真教學，提高學生的工程經濟與管理能力，要貫穿于項目可行性研究、設計概算、招投標管理、進度控制和質量控制等過程。高校可以嘗試與企業合作，由相關工程企業指派工程師，將蘊含著大量寶貴的經驗和教訓的典型案例制作成一些情景，融入到各階段的模擬仿真教學中。這樣，學生通過仿真練習，既熟悉了相關流程，又解決學習難點，而且還能對行業熱點問題有所了解。例如招投標市場業務模擬，可由工程管理專業導師主導，計算機專業人員和相關工程企業提供技術支持，建立招投標計算機管理信息系統（如運用基于Microsoft access上建立模擬數據庫），對建設工程的招投標過程進行全面模擬，讓學生扮演特定的角色參與其中，從而使學生獲得廣泛而全面的專業技能訓練，培養學生的經濟管理能力。

（四）增強技術創新投入，開發基于Web3D技術的模擬仿真教學軟件

提高模擬仿真教學，要增強技術創新投入，基于Web3D技術開發模擬仿真教學軟件。Web3D技術是利用電腦模擬產生一個三度空間的虛擬世界，通過提供關于視覺、聽覺、觸覺等感官的模擬，讓使用者如同身歷其境一般，可以及時、無限制地觀察三度空間內的事物，并在網絡上使用的一種全新形式[8]。近年來，隨著網絡技術的發展，越來越多基于Web3D的仿真技術應用到實際工程管理中。在實際工程中，模擬仿真為管理決策者提供實時的遠程決策信息支持，有利于推進工程施工技術與管理進步，提高工程遠程網絡化管理水平，對提高工程建設管理水平具有深遠的意義。

Web3D技術具有沉浸性和交互性，在實踐教學中使用該技術，可以對學生學習過程中所提出的各種假設模型進行虛擬，通過 Web3D 技術便可直觀地觀察到這一假設[9]。例如施工階段的模擬，由學生扮演建設監管部門、業主代表、項目經理、監理工程師等角色，在軟件中模擬施工工藝、變更簽證、事故處理、行政干預等過程。學生在處理問題的過程中及時互動，不同的處理方式都可預測最終的結果（工期、質量、費用等），這種模擬仿真教學有利于貫通相關知識，讓學生領會工程管理的過程和管理重點。

五、結 語

工程管理專業涉及到工程技術、經濟、管理、法律等專業知識，其知識聯系不緊密、管理過程動態的特點使管理問題的處理結果往往不確定，需要進行反復探索，才能在過程中找到相對合適的處理方式和滿意的結果。傳統實踐教學由于學時、實踐條件的限制，均無法滿足這一要求。而模擬仿真教學可以使學生在虛擬的學習環境中扮演某一角色，在動態管理中與學生互動，可以反復驗證各種問題的處理方式以及達成的結果，因此，模擬仿真軟件的開發，有利于解決培養工程管理專業學生實踐能力中存在的深度、廣度和技術手段等現實問題。此外，增加工程技術覆蓋面、擴大工程建設項目管理內容、加強對學生工程經濟與管理能力培養的模擬仿真教學、增強技術創新投入、開發基于Web3D技術的模擬仿真教學軟件，對推進工程管理實踐教學具有重要的現實指導意義。參考文獻：

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[2] 張建偉.基于模擬式教學及其效果研究回顧[J].電化教育研究，2001（07）：69-71.

[3] 李 慧，張靜曉.開放型工程管理專業仿真實踐教學構建研究[J].高等建筑教育，2012（01）：116-121.

[4] 熊梅.工程管理專業實踐教學研究與改革探討[J].價值工程，2012（12）：237-239.

[5] Dragana Nikolic，S.M.ASCE et al. An Educational Simulation in Construction： The Virtual Construction Simulator[J]. Proceedings of the 2009 ASCE International Workshop on Computing in Civil Engineering， Austin， Texas， 633-642.

[6] 鄒祝英，彭文武，等. 仿真教學在工程教育中的應用分析[J].衡陽師范學院學報，2012（02）：146-149.

[7] 黃華.工程管理專業模擬實驗室建設思路和方案[J].高校實驗室工作研究，2011（03）：57-58.

[8] 孟永東，田 斌，劉德富.基于Web3D技術的工程施工可視化仿真應用研究[J].水力發電，2004（07）：22-25.

[9] 李科峰.基于Internet的Web3D技術在現代遠程教育中的應用研究[J].湖北經濟學院學報：人文社會科學版， 2012（09）：128-129.

The problems and countermeasures of simulation practice

teaching for civil engineering management specialty

ZHANG Jingxiao1， LI Hongtao2

（1.School of Civil Engineering， Changan University， Xian 710064， P. R. China；2.Glodon Software CO.，Ltd，

Beijing 100193，P.R.China）

Abstract：

Civil engineering management simulation practice （CEMSP） is the effect way to link related discipline knowledge and management skills， but traditional construction site practice， sand table and other practical teaching can not meet the needs of society. With the development of computer and network technology， some universities at home and abroad gradually use teaching method by using computer modeling and simulation， which can improve and optimize the practice teaching quality. In order to improve the quality of engineering management major teaching， this paper analyzes the problems existed in the engineering management professional practice teaching， researches on the current situation of modeling and simulation teaching， and puts forward suggestions for the simulation of this major teaching.

Keywords： civil engineering management； practice teaching； modeling； simulation

（編輯 梁遠華）

[6] 鄒祝英，彭文武，等. 仿真教學在工程教育中的應用分析[J].衡陽師范學院學報，2012（02）：146-149.

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ZHANG Jingxiao1， LI Hongtao2

（1.School of Civil Engineering， Changan University， Xian 710064， P. R. China；2.Glodon Software CO.，Ltd，

Beijing 100193，P.R.China）

Abstract：

Civil engineering management simulation practice （CEMSP） is the effect way to link related discipline knowledge and management skills， but traditional construction site practice， sand table and other practical teaching can not meet the needs of society. With the development of computer and network technology， some universities at home and abroad gradually use teaching method by using computer modeling and simulation， which can improve and optimize the practice teaching quality. In order to improve the quality of engineering management major teaching， this paper analyzes the problems existed in the engineering management professional practice teaching， researches on the current situation of modeling and simulation teaching， and puts forward suggestions for the simulation of this major teaching.

Keywords： civil engineering management； practice teaching； modeling； simulation

（編輯 梁遠華）

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ZHANG Jingxiao1， LI Hongtao2

（1.School of Civil Engineering， Changan University， Xian 710064， P. R. China；2.Glodon Software CO.，Ltd，

Beijing 100193，P.R.China）

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Civil engineering management simulation practice （CEMSP） is the effect way to link related discipline knowledge and management skills， but traditional construction site practice， sand table and other practical teaching can not meet the needs of society. With the development of computer and network technology， some universities at home and abroad gradually use teaching method by using computer modeling and simulation， which can improve and optimize the practice teaching quality. In order to improve the quality of engineering management major teaching， this paper analyzes the problems existed in the engineering management professional practice teaching， researches on the current situation of modeling and simulation teaching， and puts forward suggestions for the simulation of this major teaching.

Keywords： civil engineering management； practice teaching； modeling； simulation

（編輯 梁遠華）