工程管理專業 BIM 實踐教學體系研究

●顏紅艷 周春梅 胡 萍

一、引言

《國家中長期教育改革和發展規劃綱要（2010-2020 年）》和《國家中長期人才發展規劃綱要（2010-2020 年）》提出“卓越工程師教育培養計劃”，旨在培養技術能力過硬、適應國家戰略發展的卓越工程人才；國家《2016-2020 年建筑業信息化發展綱要》強調發展建筑業信息化，與此同時，BIM（Building Information Modeling）技術的引入和發展正快速提升我國建筑業信息化水平。因此，為推進國家人才發展戰略，適應建筑行業信息化發展需求，高校急需培養一批卓越的BIM技術人才。針對高校工程管理專業培養復合型和應用型的卓越BIM工程師目標，融合工程管理知識系統的BIM 實踐教學是高校工程管理專業培養BIM技術人才的關鍵。

目前，國內外高校工程管理專業在BIM人才培養上已展開進行良好的實踐。據美國聯合建筑學會（ASC）的調查表明：在美國，54%的工程類專業開設了BIM課程，主要涉及BIM課程的框架構建、課程內容和實踐教學等；在英國，BIM 相關課程也已經在部分大學的工程類專業中開設，如諾桑比亞大學、西英格蘭大學、威斯敏斯特大學和新南韋爾斯大學。國內工程管理專業BIM教育更側重于課程建設。針對BIM實踐教學，部分學者指出可以將BIM系統與實驗教學融合，以促進教學模式改革，例如“虛實結合”教學模式，該模式將無縫連接實驗課程和實踐教學，以實體項目為載體，可以有效消除抽象描述與實際建筑設計之間的距離。雖然國內外已有研究和教育實踐關注工程管理專業BIM教育，但對于工程管理BIM實踐教學體系的設計和研究亟待實效性進步。

本文分析工程管理專業BIM實踐教學中存在的問題，基于工程管理專業BIM 人才教育技能培育相關要求，引入CDIO（Conceive-Design-Implement-Operate）工程教育理念構建工程管理專業BIM“三級項目”實踐教學體系，并提出工程管理專業BIM實踐教學保障措施，以助推工程管理專業BIM實踐教學改革，培養高標準、高質量、高水平工程管理BIM人才，促進建筑行業BIM技術的可持續發展。

二、工程管理專業BIM 實踐教學體系構建

（一）工程管理專業BIM 人才能力

培養適應當前建筑行業需求的工程管理專業BIM 人才，需要根據建筑行業發展確定BIM人才能力。Wu 和Issa 通過調研指出建筑行業BIM 專家認為學生更應該具備熟練的BIM 軟件操作能力；Dossick 等學者認為學生應具備BIM意認知，即理解掌握BIM概念和BIM基礎知識，而非純粹擁有BIM軟件操作技能，同時，通過進一步的調查研究發現，建筑行業BIM 專家認為BIM協作精神，如BIM跨學科合作技能和團隊合作能力，應與BIM 認知和BIM 軟件操作技能受到同樣重視，都須納入核心BIM人才教育框架之中；Ali K N 等學者通過構建BIM 學習成果矩陣識別了BIM相關職業需要具備的基本BIM能力，包括BIM意認知、掌握與熟練BIM軟件類工具、BIM標準、團隊合作能力、挑戰精神、正確的價值觀等。

綜合以上分析，結合《普通高等學校本科專業類教學質量國家標準》《高等學校工程管理本科指導性專業規范》等標準規范以及建筑行業對BIM人才的需求、BIM培訓考試目標，本文認為工程管理專業BIM人才技能包括BIM認知、BIM軟件技能操作與應用、BIM 跨學科團隊合作、正確的專業核心價值觀、具有挑戰精神、持續學習和獨立思考能力等能力。因此，本文在已有研究的基礎上進一步完善工程管理專業BIM人才教育技能框架，以指導工程管理專業BIM實踐教學體系的設計和教育，如圖1所示。

圖1 工程管理專業BIM 教育技能框架

（二）基于CDIO 的工程管理專業BIM 實踐教學體系

CDIO（Conceive-Design-Implement-Operate）工程教育理念是由美國工程教育改革跨國研究團隊提出并倡導的國際工程教育與工程人才培養的創新模式，已在美國麻省理工學院和瑞典皇家理工學院等高校進行實踐，這一理念意在強調學生的能力培養要與行業、社會發展相協調，要更加注重學生的工程專業實踐活動，由此實現培育學生實踐能力和綜合創新能力的目標。基于CDIO 工程教育理念構建的工程管理專業BIM 實踐教學體系應當把握并體現BIM實踐教學體系設置的關聯性，強調學科體系、專業知識和能力培養的一體化，培養并強化學生BIM工程能力。因此，以實現并提升工程管理專業BIM人才能力為目標，工程管理專業BIM實踐教學體系的構建與BIM理論課程體系相結合，層層推進，逐步實現一體化實踐教學和實踐技能培養。按照其漸進性特點，以工程項目全過程BIM管理為指導，依次將實踐教學分為基礎實踐項目、專業實踐項目、系統實踐項目，在已有研究基礎上，本文構建“基礎實踐項目—專業實踐項目—系統實踐項目+創新實踐項目”步驟化漸進的三級項目實踐教學體系，如圖2 所示。

圖2 基于CDIO 的工程管理專業BIM 實踐教學體系

三級項目“基礎實踐項目”指工程管理專業五大平臺基礎理論課程的實驗教學、課程設計以及BIM認識實習等，對應BIM人才教育技能框架的BIM意識能力。五大平臺專業課程可以通過植入的方式融合BIM知識，如《建筑CAD》課程中植入BIM知識，通過AutoCAD、Autodesk Revit 等軟件操作掌握BIM基礎建模技能；BIM認識實習可以基于某一個具體的BIM案例介紹BIM發展歷程、BIM標準及應用規范等。

二級項目“專業實踐項目”指工程管理專業五大平臺專業課程群綜合實驗實訓（如，BIM工程項目管理綜合實訓，實訓內容融合工程項目管理以及BIM技術內容，實現BIM5D 教學效果），通過學生BIM軟件和協作從BIM3D-BIM4D-BIM5D 逐漸遞進，訓練學生BIM專業技術應用與操作能力提升以及學生BIM協作能力。如，《房屋建筑學》課程利用Autodesk Revit 等軟件進行BIM3D輔助教學，構建建筑三維模型（BIM3D）；《建筑施工技術》以及《施工組織設計》課程利用Autodesk Revit 4D 進度計劃平臺、Navisworks、Project6 等軟件完成基于BIM的建筑施工方案演示、施工組織設計，形成建筑四維模型（BIM4D）并可實現施工工藝及方案的動畫展示；《工程估價》課程利用BIM5D 成本計劃平臺、廣聯達GCL 軟件等完成基于BIM的工程造價文件編制、基于BIM的成本管理，形成五維模型（BIM5D）。

一級項目“系統實踐項目+創新實踐項目”指BIM畢業設計、BIM畢業實習、BIM學科競賽以及BIM科技創新訓練項目等，強調學生富有挑戰精神，培養學生BIM協作能力，樹立正確的BIM價值觀。如，BIM畢業實習，通過熟練操作Autodesk Revit 4D 進度計劃平臺、Navisworks、廣聯達GCL 協同管理平臺、Bentley Projectwise 等BIM軟件（平臺）完成真實項目的BIM空間管理、BIM的進度管理、BIM成本管理等工作內容。“創新實踐項目”指科技創新訓練，包括大學生BIM相關學科競賽、大學生創新訓練項目、大學生“挑戰杯”等，學生們組成團隊，根據掌握的BIM知識領域優勢進行自我創造，增強學生BIM軟件能力、團隊合作精神以及實踐創新能力。

三、工程管理專業BIM 實踐教學保障措施

（一）基于CDIO+PBL 融合的工程管理專業BIM 實踐教學法

CDIO 工程教育理念提倡以“集成化、主動學習”為特點的“PBL（Practice/Problem/Project Based learning）”教學方法。PBL是基于實踐/問題/項目的教學方法，強調學習以學生為中心，以問題為基礎，以項目為驅動，以啟發式、研討式、合作式教學為指導思想，促使學生自主學習，培養學生的系統思維能力和集成創新能力。

工程管理專業BIM 實踐教學課程實施過程可以采用基于CDIO 工程教育理念的PBL 教學方法，有機融合“項目驅動式”與“C、D、I、O”，實現一體化教學。以《工程估價》課程的BIM造價管理實踐教學內容為例，教師提供真實工程項目，在該項目背景下明確項目的BIM造價管理任務要求，引導學生思考BIM造價管理的全過程活動，包括項目BIM造價管理的任務目標、項目BIM造價管理的關鍵點、項目BIM造價管理的難點等；學生以小組團隊為單位在構思基礎上討論分析，并針對BIM造價管理任務的關鍵環節進行BIM造價管理專業知識的準備與整合（如關鍵的項目鋼筋工程量計算，整合BIM技術知識和工程結構知識等展示復雜的鋼筋節點構造），擬定項目BIM造價管理實施方案，完成BIM造價管理方案設計；提交項目BIM造價管理全過程實施方案，進行BIM 造價管理項目實施，核心工作之一是利用Revit和Dynamo 軟件進行建模，實現項目三維模型，進行工程量的計量以及計價工作，完成BIM造價管理項目報告以及總結；教師與小組成員共同評估BIM 造價管理項目成果，挖掘問題并制訂BIM造價管理改進策略。

（二）基于產學研視角提高教師BIM 實踐教學能力

為保證工程管理專業BIM實踐教學效果，提升教師的BIM實踐教學能力是關鍵。工程管理專業BIM實踐教學需要注重對學生BIM實踐能力、創新創業能力的培養，因此，教師BIM實踐教學能力的培養可以基于產學研視角，發揮BIM企業在BIM領域的技術優勢，提高工程管理專業教師BIM實踐教學能力。

1.“引進來+走出去”相結合。工程管理專業BIM實踐教學購買相關BIM軟件為支撐，以此為契機，不定時不定期聘請軟件公司BIM專家對師生進行BIM軟件的操作培訓；邀請專家開展BIM專題講座，對BIM應用關鍵技術進行專題專項培訓，或者舉辦工程管理類專業BIM“產教研”論壇，與BIM專家共同交流，提升教師對BIM的認知。同時，教師借助BIM咨詢企業或其他相關企業這一平臺，參與或深入某具體BIM項目，加強BIM建模、BIM項目管理、BIM造價管理以及BIM業務集成能力。

2.以賽促教。隨著BIM技術在工程設計、施工、管理領域的不斷發展，建筑行業協會、工程管理教指委、BIM軟件公司等高度重視高校BIM人才的培養，舉辦各種類型全國高校BIM技能大賽以推動BIM技術在高校的普及，比如全國高校BIM畢業設計大賽、全國高等院校工程造價技能及創新競賽等。所有比賽會進行免費BIM技術培訓，是參賽學生學習BIM技術的好機會；同時，教師也可以在競賽中強化BIM技能，提高BIM實踐教學水平。

3.以研促教。科研是高校教師的基本職責之一，通過課題研究解決工程管理專業BIM教學中的問題，提升教師對BIM知識的理解以及BIM技能的應用。基于產學研視角，可以通過教育部與BIM軟件公司的協同育人項目或者建筑企業的BIM咨詢項目等，教師直接參與BIM項目的研發和生產過程，不斷學習和更新BIM知識，并將新的知識反饋給學生，確保BIM實踐教學深度，促進BIM實踐教學質量的整體提高。

（三）基于校企合作協同育人的BIM 創新實踐工作室

基于CDIO 工程教育理念的工程管理專業BIM實踐教學強調建立融入C、D、I、O 理念組織的工程實踐場所。基于校企合作協同育人的BIM創新實踐工作室是學校與企業合作共建的校企平臺，通過課堂教學、BIM項目實踐、網絡交流等方式達到學生、學校、企業三方信息交互。

BIM創新實踐工作室通過真實工程案例，應用BIM技術對真實工程案例完成圖紙認知、模型建立、場地布置、碰撞檢驗等具體工作，結合工程進度計劃、造價管理等工程管理基礎課程，提升學生對BIM的整體認知、理解與應用，以C-D-I-O 思維培養學生的創新、系統思維、合作交流等能力。BIM創新實踐工作室實踐課程形式包括傳統的課堂教學、真實工程案例演練、網絡慕課（MOOC）以及專家講座等主要形式。在具體的真實工程案例課程設計中，邀請企業BIM工程師走進課堂，與教師共同開發專業實踐案例，逐步形成BIM創新實踐工作室的BIM應用案例庫。基于校企合作協同育人的BIM創新實踐工作室可以有效調動工程管理專業學生BIM學習積極性，促進學校工程管理學科建設，為企業培養BIM專業人才，實現學生——高校——企業的三方共贏。

四、結束語

BIM技術的應用引領中國建筑業信息化變革，融合BIM技術的工程管理專業實踐教學體系改革可以有效提升工程管理專業人才的BIM能力，培養契合建筑行業發展的BIM人才。

本文完善工程管理專業BIM人才教育技能框架，以指導工程管理專業BIM實踐教學體系的設計和教學。工程管理專業BIM人才教育技能涵蓋BIM意識、BIM軟件技能操作與應用、BIM跨學科團隊合作、正確的專業核心價值觀、具有挑戰精神、持續學習和獨立思考等能力。

工程管理專業BIM實踐教學體系的構建是以提升工程管理專業BIM人才能力為目標，與BIM理論課程體系相結合，層層推進，逐步實現一體化實踐教學和實踐技能培養。以工程項目全過程BIM管理為指導，本文構建“基礎實踐項目——專業實踐項目——系統實踐項目+創新實踐項目”逐步推進的三級項目實踐教學體系。

本文提出基于CDIO+PBL 融合的工程管理專業BIM實踐教學法、基于產學研視角提高教師BIM實踐教學能力、基于校企合作協同育人的BIM創新實踐工作室等措施，以保障工程管理BIM實踐教學體系的有效實施。

BIM技術應用是建筑行業發展大趨勢，融合工程管理知識系統的BIM教育是工程管理專業發展方向。工程管理專業BIM實踐教學體系的構建和實施可以有效提升學生的BIM能力，培養高標準、高質量的工程管理專業BIM人才，實現建筑行業信息化水平的可持續發展。