建筑信息化背景下工程管理類課程教學研究

彭益華 李曉梅

摘? 要：在建筑信息化背景下，工程管理類課程在教學過程中還存在教學內容針對性不強、教學方法與考核方式滯后等問題，以工程結構課程為例，根據工程管理人才市場對專業技能的需求，結合課程建設的目標，對課程的教學內容、教學方法以及考核手段進行教學改革，以培養學生運用信息化手段進行工程項目設計與管理的能力，并提出了開發信息化教學軟件、建設工程實訓中心與提升教師能力三大保障措施，確保持續滿足培養建筑信息化人才的需求。

關鍵詞：建筑信息化;教學改革;工程結構;工程管理;BIM

中圖分類號：G642? ? ? ? ?文獻標志碼：A? ? ? ? ?文章編號：2096-000X（2020）05-0094-03

Abstract： Under the background of building informatization， there are many problems in the course of engineering structure for project management， such as weak pertinence of teaching content， lagging teaching method and assessment method. Taking engineering structure course as an example， according to the demand for professional skills in the talent market and the goal of course in engineering management specialty， the teaching content， teaching methods and assessment methods of engineering structure course are reformed to cultivate students' ability to design and manage engineering projects by means of information technology. It also puts forward three safeguard measures： developing information-based teaching software， building engineering training center and improving teachers' ability， so as to ensure that the requirement of training building informatization talents can be continuously met.

Keywords： building informatization; teaching reform; engineering structure; project management; BIM

一、概述

建筑信息化是建筑業發展的必然趨勢，也是今后工程管理人才培養的大背景[1]。《工程結構》作為工程管理專業中重要的專業主干課，有學者提出了一些針對各自高校特點的教學改革意見。在教學內容方面王秀麗提出了增加鋼筋混凝土結構平面整體表達法（簡稱“平法”）及系列圖集相關內容的建議[2]，但未闡明具體如何實施。在建筑信息模型（Building Information Modeling，簡稱BIM）技術全面推廣應用的大背景下，面向項目管理的工程結構教學研究還不系統，值得進一步探索。本文在分析目前建筑信息化需求與該課程教學不足的基礎上，結合多年從事工程結構課程教學改革實踐經驗，從教學內容、教學方法、考核方式以及保障措施等方面系統闡述了教研組在建筑信息化背景下《工程結構》課程的教學改革與實踐，取得了良好效果，對建筑信息化背景下工程管理類課程教學具有借鑒意義。

二、建筑信息化背景下工程管理類人才市場對《工程結構》課程的需求分析

建筑信息化背景下工程管理人才市場對職業技能需求有了新的變化，相應的對《工程結構》課程教學內容也提出了新的要求，表1列出了建筑信息化前后《工程結構》課程教學內容需求對比。從中我們可以看出，對學生的識圖能力需求已經從以前的二維平法施工圖識圖轉變為包含三維或四維信息的BIM技術全方位信息管理。

表1 建筑信息化前后對工程結構課程需求對比

三、建筑信息化背景下工程結構課程教學存在的不足

根據上述需求分析，對照目前《工程結構》課程教學的現狀，可知目前主要存在以下不足。

（一）教學內容重點不明，忽視了建筑信息化這個新背景

工程管理專業主要培養面向建設工程項目管理的復合型人才。畢業生主要是在工程一線進行現場項目管理，除了了解工程結構設計原理與概念，識圖用圖，運用信息化的手段進行施工與管理才是主要工作。具體到工程結構這門課，目前工程管理專業所采用教材基本沿襲了土木工程類的教學框架，缺乏對學生運用信息化技術進行項目管理的理念教育。

（二）教學方法與模式滯后，不能滿足課程對工程項目信息化管理技能的培養需求

工程教育信息化是工程教育改革的必然趨勢[3]，在PPT 教學逐步取代了傳統的黑板板書后，讓教師從機械、重復和繁瑣的板書中解放出來，方便了教師教學。但對于課程中BIM技術的教學，僅僅依靠PPT演示還是不夠的，還需要讓學生跟著教師上機對軟件進行動手操作與模擬訓練，與時俱進地運用微課、慕課等多種手段進行教學。

（三）運用建筑信息模型進行工程實踐能力培養不足

在實際教學過程中，理論教學時間偏多，而運用信息化手段進行工程實踐機會偏少，難以將理論教學與運用建筑信息進行工程實踐良好地結合起來。

（四）教師自身知識陳舊，運用建筑信息模型經驗不足

一部分教師自身知識陳舊，缺乏建筑信息化的專業知識，還沒來得及與時俱進地學習BIM技術相關知識，這就容易導致在教學時顯得心有余而力不足，未能高屋建瓴揮灑自如地講授相關知識。

（五）傳統紙質課程考核方式不能反映學生應用信息化技術的能力

傳統的紙質開卷或閉卷考試形式依然是目前工程結構課程的主要考核方式，不能檢驗學生運用信息化手段進行工程設計與管理的能力。

四、建筑信息化背景下工程結構課程教學內容調整

圖1 工程結構課程教學內容與順序

根據對國內多所高校的調研，目前各高校工程管理專業的《工程結構》課程教學內容各有不同，但幾乎所有學校都開展圖1所示的第一部分，即工程結構理論教學部分，以講授基本的工程結構概念。部分高校考慮到結構施工圖的識圖能力是工程管理專業學生畢業后從事項目管理的基礎，為使學生提高識圖用圖能力，將識圖作為工程結構課程的重要教學內容[4]，即開展圖1中第二部分平法施工圖教學。但是習慣上先將理論教學部分學習完，再進行平法施工圖的學習。只有極少部分高校開展了圖1中的第三部分，即工程結構實訓，且主要集中于手工計算結構承載力。在建筑信息化背景下，進行了如下教學內容改革。

（一）增加BIM相關內容，引入建筑信息化理念

把BIM前沿知識融入現有的教學課程體系，使學生了解BIM的基本知識體系、熟悉BIM的基本工具及其使用方法、運用科學的數字化途徑進行建筑設計、建造和管理，提高生產效率，降低工程在實際建造與運營中的風險。

（二）弱化手工計算，插入工程結構計算軟件學習

目前結構計算軟件成熟，計算效率高，結構電算已越來越廣泛應用于工程實踐。一方面計算軟件結果比手工計算結果能更方便地導入BIM信息模型，不少軟件已開發出面向BIM的接口，實現信息交互，便于后續的信息管理。另一方面可以將枯燥單一的理論教學與計算軟件應用結合起來，既提高了學習的興趣，又掌握了技能。

（三）增加工程結構BIM實訓教學環節

除了一般的課后作業外，增加建筑信息化工程結構實訓環節與課時，如圖1中第三部分。在傳統工程結構實訓課程中，實訓分為三部分，一是結構的計算，包含樓蓋、板、梁、柱以及樓梯的承載能力計算;二是結構平法施工圖繪制;三是工程量統計。與傳統實訓不同的是，隨著BIM技術的發展，這三部分可以統一轉換到BIM平臺上完成，培養學生運用信息化手段處理工程技術問題的能力。

（四）采用理論教學與構造識圖相互交叉的教學順序

如圖1箭頭所示，考慮到學習理論的主要目的是為了識圖用圖，從而運用建筑信息模型進行工程項目管理，為了提高學習的目的性與針對性，使學習效果更好，采用理論教學與構造識圖相互交叉的教學順序，讓設計計算與識圖用圖相互促進，為運用建筑信息模型進行工程項目管理打下良好基礎。

五、教學方法改革與實踐

（一）引入建筑信息化的工具，采用課堂虛擬教學與現場體驗相結合的方式

我校BIM研究中心開發的BIM學習與作業管理系統，能直觀顯示三維結構圖示，并且快速將工程結構中的混凝土、鋼筋等信息融入到工程項目全過程信息化管理中，使學生清楚工程結構的設計與施工在項目管理中的具體地位與環節，也可以直觀地看到各構件的三維布置與鋼筋排布，給學生帶來更加直觀的視覺體驗。在現場體驗教學方面，如圖2所示，利用我校工程實訓中心內按足尺比例（1：1）建造的各種工程構造及鋼筋布置模型來進行現場體驗教學。

（二）面向典型工程項目的建筑信息系統化案例教學

面向典型工程項目的建筑信息系統化案例教學模式是以某個典型的實際工程作為教學案例[5]，在教學過程中根據教學內容，逐步系統地講授其各個部分，使學生更容易從整體上把握工程結構理論知識，理解荷載、內力和位移等建筑信息在整體結構中的傳遞，避免各章節之間聯系不緊密。

（三）以訓促學的教學方法與以賽促學的激勵機制

為了提高學生運用建筑信息化工具解決實際問題的能力，在課程的主要理論內容講完以后，就開展工程結構BIM實訓，教師分階段檢查點評實訓過程中的階段性成果。鼓勵教師與學生積極參加省和全國性的結構設計大賽、BIM技術大賽等，靈活運用所學知識設計結構模型，充分發揮想象力和創新思維，通過競賽不僅加深對專業知識的理解與建筑信息化工具的運用。

六、課程考核手段改革研究

制定建筑信息化背景下的教學考核模式，提升教學效果。一方面，適當增加學生運用建筑信息模型進行實踐實訓成績的比例，引發學生對運用建筑信息化手段進行實踐動手能力的重視。另一方面，利用我校BIM技術中心平臺，開發了基于BIM的考試管理系統。基于BIM的考試管理系統既能迫使學生運用建筑信息化的工具進行學習，也讓課程考核能綜合考察學生運用信息化手段進行結構設計與管理的能力，同時也提高了考核效率。

七、教學改革順利進行的保障措施

（一）開發工程結構BIM教學軟件，建設實訓教材，完善建筑信息化教學資源

在教學軟件方面，BIM技術日趨成熟，利用我校BIM技術中心平臺，研發了基于BIM的學習與作業管理系統以及考試管理系統，以適應建筑信息化背景下《工程結構》教學工作的順利進行。在教材方面，根據教學經驗，編著建筑信息化背景下的實訓教材。

（二）建設工程實訓中心，打造與建筑信息化虛擬教學配套的穩定實驗基地

我校于2018年建設完成了工程實訓中心，在實訓中心里面按足尺模型建造了各種工程結構的實際構造與鋼筋布置模型供現場教學，如圖2所示，為工程實訓提供了持續穩定的實驗基地，為建筑信息化虛擬教學提供感性支撐。

（三）提升課程教師自身能力，建設高水平的建筑信息化教師隊伍

在教研室人才引進方面引進了一批有BIM工程管理經驗的高級工程師擔任全職或兼職主講教師，此外針對教研室已有教師進行有目的有計劃的專業培訓與能力提升，目前的提升途徑主要是兩個方面。一是組織教師及時關注本學科的前沿知識和最新動態，學習BIM技術，不斷提高教師自身運用建筑信息化工具與現代化教學工具的能力。二是每年輪流派遣教師（尤其是年輕缺乏工程經歷的教師）去工程信息化管理一線參與頂崗實習，以豐富自身專業技術知識，豐富BIM技術實踐經歷。

八、結束語

隨著建筑信息化的推進，培養能運用信息化手段進行項目管理的人才是工程管理專業高等教育發展的必然趨勢。對于工程管理專業的主干課程《工程結構》，在教學過程中，我們既要根據人才市場對職業能力的需求來及時引入建筑信息化的教學內容，也要與時俱進，注重教學方法與考核方式的配套創新，綜合運用課堂虛擬教學、現場體驗教學、建筑信息系統化案例教學等相結合的教學方式，增強學生運用信息化手段進行項目管理的實踐創新能力，同時，教師也需要更新建筑信息化知識體系，提升自身能力并不斷完善配套建筑信息化教學資源與實訓基地，這樣才能持續滿足培養建筑信息化人才需求。

參考文獻：

[1]中華人民共和國住房和城鄉建設部.2016-2020年建筑業信息化發展綱要（建質函[2016]183號）[Z].

[2]王秀麗.工程管理專業《建筑結構》課程教學改革探討[J].四川建材，2010，36（2）：273-274.

[3]林健，胡德鑫.國際工程教育改革經驗的比較與借鑒——基于美、英、德、法四國的范例[J].高等工程教育研究，2018（2）：96-110.

[4]馬丹丁，張建軍，吳學清.論建筑結構課程中平法識圖教學單元的改革[J].教育與職業，2011（18）：138-139.

[5]胡尚瑜，覃荷瑛，曹霞.“建筑結構”課程教學模式研究及實踐[J].中國電力教育，2013（14）：107-108.