工程管理專業(yè)BIM應(yīng)用型人才培養(yǎng)課程體系研究

王照安

【摘要】隨著現(xiàn)代信息技術(shù)、大數(shù)據(jù)和物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)的飛速發(fā)展，建筑行業(yè)對建筑信息模型（BIM）應(yīng)用型人才的需求越來越迫切，為培養(yǎng)出適應(yīng)社會需求的BIM應(yīng)用型人才，文章突出工程管理專業(yè)人才培養(yǎng)課程體系構(gòu)建研究，從BIM理論類課程、實踐課程、應(yīng)用類課程三方面入手，合理構(gòu)建適應(yīng)BIM應(yīng)用型人才培養(yǎng)的課程體系，為BIM應(yīng)用型人才培養(yǎng)找到可行路徑。

【關(guān)鍵詞】工程管理; 課程體系構(gòu)建; BIM應(yīng)用型人才; 路徑

【中國分類號】

G642.0【文獻(xiàn)標(biāo)志碼】A

隨著社會生產(chǎn)力的進(jìn)步，科學(xué)技術(shù)的迅猛發(fā)展，建筑市場對BIM應(yīng)用型人才的需求大增，對于BIM應(yīng)用型人才培訓(xùn)模式研究也更加迫切，國內(nèi)外的學(xué)者特別是高校在如何培養(yǎng)BIM應(yīng)用型人才方面作了一定研究。2018年，熊含夢在基于BIM的應(yīng)用型人才培養(yǎng)模式現(xiàn)狀研究中分析了國內(nèi)外BIM應(yīng)用現(xiàn)狀及趨勢，在國內(nèi)外高校中的人才培養(yǎng)模式的基礎(chǔ)上，提出基于BIM的應(yīng)用型人才培養(yǎng)的必要性及緊迫性[3]。2020年，劉衛(wèi)斌在基于BIM技術(shù)的土建類復(fù)合型應(yīng)用人才培養(yǎng)模式的研究與實踐中提出通過教學(xué)實踐、BIM技術(shù)的學(xué)習(xí)及實踐，使學(xué)生提高了學(xué)習(xí)興趣，增強了本專業(yè)及相關(guān)專業(yè)知識，具備了一定的動手能力，提高了就業(yè)競爭力[2]。2017年，何蕊，欒英艷，高岱等在基于BIM 人才培養(yǎng)的土木工程課程體系改革研究中提出為緊跟建筑行業(yè)的尖端技術(shù)，哈爾濱工業(yè)大學(xué)工程圖學(xué)部針對社會BIM人才缺口問題，將BIM技術(shù)教學(xué)引入大學(xué)生土木工程制圖課堂，將傳統(tǒng)的土木工程制圖體系轉(zhuǎn)變?yōu)榧止だL圖、計算機二維繪圖及計算機三維建模為一體。引入三維教學(xué)及行業(yè)領(lǐng)域前沿技術(shù)有利于提高學(xué)生閱讀工程圖能力，激發(fā)學(xué)生主動學(xué)習(xí)興趣等[5]。國內(nèi)學(xué)者主要在BIM應(yīng)用型人才培養(yǎng)的必要性和迫切性進(jìn)行研究，校企合作協(xié)同育人研究以及實訓(xùn)基地建設(shè)研究[1];或者是對具體課程與BIM技術(shù)結(jié)合研究[4]，目前還沒有針對工程管理專業(yè)BIM應(yīng)用型人才培養(yǎng)的課程體系進(jìn)行過系統(tǒng)完整性研究。本文將針對工程管理專業(yè)BIM應(yīng)用型人才培養(yǎng)課程體系進(jìn)行系統(tǒng)研究，努力為工程管理BIM應(yīng)用型人才培養(yǎng)找到可行路徑。

1 BIM工程管理專業(yè)教學(xué)改革研究

工程管理專業(yè)是一個綜合性、實踐性較強的專業(yè)，然而，現(xiàn)代工程項目越來越復(fù)雜，傳統(tǒng)的教學(xué)方式很難清楚、直觀地呈現(xiàn)項目的實施過程。但受到工程施工時間、課時分配等因素的制約，學(xué)生往往只能通過參觀不連續(xù)的施工過程，形成分裂的、片段性的感性認(rèn)識，學(xué)生在教學(xué)過程中仍然處于被動接地位，與現(xiàn)代教育倡導(dǎo)的學(xué)生為主體、教師為主導(dǎo)的理念不符。為了加強學(xué)生能力的培養(yǎng)，國內(nèi)大多高等院校采用實踐課的方式開展教學(xué)。在信息化的發(fā)展大潮中，部分教師開始進(jìn)行積極的嘗試，在課堂上借助圖片、動畫、音視頻等軟硬件輔助教學(xué)。在一定程度上起到了助學(xué)、助教作用，但仍沒有突破傳統(tǒng)教學(xué)模式的限制。而BIM能夠模擬項目設(shè)計、施工、管理的整個過程，能夠增進(jìn)學(xué)生對專業(yè)知識的理解和掌握。但是，目前我國只有個別院校把BIM納入到課程體系中，對BIM課程中應(yīng)該包括哪些知識點以及如何建立BIM課程體系并沒有明晰的思路。由于工程管理專業(yè)具有跨學(xué)科和實踐性強的特點，建立基于BIM的工程管理專業(yè)課程體系是實現(xiàn)工程管理專業(yè)人才培養(yǎng)目標(biāo)的關(guān)鍵。

1.1 基于BIM的課程體系研究

根據(jù)高等學(xué)校工程管理本科人才培養(yǎng)質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)，結(jié)合教學(xué)實踐，將BIM課程架構(gòu)分為BIM技術(shù)理論類課程、BIM技術(shù)應(yīng)用類課程和BIM技術(shù)實踐類課程，并基于人才培養(yǎng)需要將現(xiàn)有課程進(jìn)行重組。BIM技術(shù)理論類課程主要是介紹BIM的概念、模型格式、支撐技術(shù)、協(xié)同設(shè)計原理等BIM理論知識。本研究基于BIM技術(shù)學(xué)習(xí)應(yīng)用進(jìn)行課程的構(gòu)建。BIM技術(shù)理論知識點如圖1所示。筆者采用企業(yè)行業(yè)專家調(diào)查法，結(jié)合教學(xué)經(jīng)驗將BIM技術(shù)理論類課程設(shè)置為“BIM概論”和“BIM軟件建模”兩門課程，如圖2所示。

BIM應(yīng)用類課程主要是在現(xiàn)有的課程體系中融入BIM技術(shù)，使相應(yīng)課程能夠?qū)崿F(xiàn)信息化。工程管理專業(yè)課程體系如表1所示。本研究應(yīng)用專家調(diào)查法和文獻(xiàn)調(diào)查法對表1中的專業(yè)課程進(jìn)行識別，構(gòu)建BIM技術(shù)應(yīng)用類課程，現(xiàn)有的知識體系中能夠納入BIM內(nèi)容的課程包括：工程識圖、工程施工、建筑學(xué)、項目管理、工程計量計價等課程，如圖3所示。

BIM實踐類課程是在BIM理論課程和BIM應(yīng)用課程的基礎(chǔ)上，通過具體的案例使學(xué)生將所學(xué)的知識系統(tǒng)化的應(yīng)用在實踐中。最終以課程設(shè)計、畢業(yè)設(shè)計的形式，對學(xué)生大學(xué)四年所學(xué)專業(yè)知識運用BIM技術(shù)表達(dá)出來。具體課程設(shè)計實踐課程體系如圖4所示。

通過以上三個模塊課程體系的建立，以BIM技術(shù)理論類課程、BIM技術(shù)應(yīng)用類課程和BIM技術(shù)實踐類課程為框架，構(gòu)建出基于BIM的工程管理專業(yè)課程體系，如圖5所示。

本研究擬構(gòu)建基于BIM理論課程體系、BIM應(yīng)用課程體系和BIM實踐課程體系，并以這三大體系為框架來構(gòu)建基于BIM的工程管理專業(yè)課程體系。在課程設(shè)計中引入BIM，通過計算機軟件來虛擬實現(xiàn)，真正實現(xiàn)了以學(xué)生為中心，迫使學(xué)生主動學(xué)習(xí)。與此同時，通過小組團隊的形式完成課程設(shè)計，也鍛煉了學(xué)生團隊合作的能力。總之，通過BIM技術(shù)的應(yīng)用，不僅讓學(xué)生掌握了所學(xué)的知識，而且培養(yǎng)了綜合運用所學(xué)知識解決問題的能力。

1.2 BIM 工程管理類虛擬實驗室的建設(shè)

我國目前已建設(shè)BIM虛擬實驗室的有清華大學(xué)、重慶大學(xué)、同濟大學(xué)等土木類重點院校。我們團隊基于此而提出探索創(chuàng)建BIM土木工程虛擬實驗室，建筑工程學(xué)院2018年在BIM工程研究中心平臺，搭建工程施工、工程測量、工程制圖虛擬仿真平臺（三好公司虛擬軟件），并購買魯班BIM5D管理系列軟件，為人才培養(yǎng)和項目研究提高基礎(chǔ)。

1.2.1 科學(xué)選擇BIM工程管理虛擬實驗室軟硬件

在軟件方面實驗室首要配置是BIM 核心建模軟件，其主要有Autodesk 公司的Revit 軟件系列、魯班的項目管理軟件、Bentley 公司的Bentley 軟件系列、廣聯(lián)達(dá)的工程計量計價軟件， Graphisoft 公司的ArchiCAD 軟件和Dassault公司的Catla 軟件等。就目前市場的普及情況來看，Autodesk 公司的Revit軟件系列是最適合基于BIM 技術(shù)的土木工程虛擬實驗室的建模軟件之一。根據(jù)不同虛擬實驗的需求還應(yīng)配置與BIM 建模軟件搭配使用的BIM 相關(guān)軟件。目前市場上有12種BIM軟件，如圖6所示。

實驗室主要應(yīng)用的可持續(xù)分析軟件（ 如日照、風(fēng)環(huán)境、噪音、熱工分析等） 有國外的Ecotect、GreenBuilding Studio 、IES及國內(nèi)的PKPM，可視化軟件有國外的3DMAX、Lightscape，深化設(shè)計軟件有Tekla Structures，造價軟件有國外的Sloibri 及國內(nèi)的宏業(yè)、廣聯(lián)達(dá)。實驗室需根據(jù)不同教學(xué)和科研方向，諸如學(xué)校的地域特點、發(fā)展方向、專業(yè)要求、以及資金準(zhǔn)備等，科學(xué)配置實驗的BIM 軟件。

在硬件方面，實驗室需配置能夠流暢使用BIM三維軟件系列、魯班軟件系列的計算機，能滿足BIM 服務(wù)器以及用于教學(xué)演示的多媒體設(shè)備、大型結(jié)構(gòu)計算分析的高配置計算機等。在BIM 服務(wù)器方面目前有實現(xiàn)IFC 數(shù)據(jù)的存儲、提取和管理的IFCModel Server，實現(xiàn)IFC 模型的導(dǎo)入和導(dǎo)出，IFC 文件的版本控制等功能的EDM Model Server，以及與各設(shè)計軟件配套的BIM 協(xié)同設(shè)計服務(wù)器等。實驗室的軟硬件配置需根據(jù)實驗室的教學(xué)需要、功能需求，進(jìn)行高效搭配。

1.2.2 BIM工程管理虛擬實驗室的特色

我國將BIM 技術(shù)應(yīng)用于項目的全生命周期管理作為發(fā)展目標(biāo)，目前的發(fā)展重點主要放在BIM 技術(shù)在項目建設(shè)管理各階段的應(yīng)用，下一步應(yīng)針對BIM技術(shù)的應(yīng)用特點探索更多特色。本研究中擬探索實現(xiàn)BIM工程管理虛擬實驗室的三大特色，具體為：

（1）虛擬實現(xiàn)施工全過程管理，我國BIM技術(shù)主要應(yīng)用在設(shè)計階段，虛擬實驗室可將BIM 技術(shù)擴展至施工階段全程展開研究。虛擬實驗室可在三維建模基礎(chǔ)上將BIM技術(shù)應(yīng)用于施工階段的質(zhì)量、安全、進(jìn)度、造價管理、虛擬建造管理等多個層面。實現(xiàn)施工全程動態(tài)管理、實時監(jiān)控。

（2）實驗室對工程管理的全過程實現(xiàn)可視化虛擬再現(xiàn)，借助BIM 技術(shù)的可視化功能，探索項目的決策、設(shè)計、施工階段及項目建成后的運維階段中工程管理的虛擬再現(xiàn)。通過軟件直接獲得效果圖和動畫視頻，用來檢查設(shè)計效果，提升學(xué)生學(xué)習(xí)的興趣。

（3）建筑節(jié)能設(shè)計虛擬實驗，面對建筑高能耗的問題，建筑節(jié)能設(shè)計已成當(dāng)務(wù)之急，BIM 技術(shù)的應(yīng)用可以在設(shè)計階段通過模擬分析選擇最優(yōu)節(jié)能方案。虛擬實驗通過BIM 建模軟件建立包含建筑幾何信息、材料屬性、供應(yīng)商等大量設(shè)計信息的三維BIM 模型，將模型導(dǎo)入相關(guān)的分析軟件（ 如DOE2、EnergyPlus、DeST等） 對日照、風(fēng)環(huán)境、光環(huán)境等進(jìn)行模擬分析，由能量分析結(jié)果進(jìn)行節(jié)能設(shè)計，最終選擇最優(yōu)建筑節(jié)能設(shè)計方案。BIM工程管理虛擬實驗室三大特色的探索將在施工管理方面的應(yīng)用價值前景十分廣闊，本探索研究是獨具特色的。

2 BIM應(yīng)用型人才培養(yǎng)方案

“現(xiàn)在全國建筑行業(yè)能運用BIM進(jìn)行工程設(shè)計及實踐的人跟傳統(tǒng)CAD設(shè)計人才相比，那可是數(shù)十萬的差距啊。”中國圖學(xué)學(xué)會執(zhí)行秘書長賈煥明在 “龍圖杯”全國BIM大賽啟動儀式上如是說。最引起業(yè)內(nèi)人士關(guān)注的是還在建設(shè)中的中國第一高樓“上海中心”工程，雙層幕墻結(jié)構(gòu)的上海中心每一層140多塊各有編號的玻璃幕墻無一相同。按傳統(tǒng)施工法，就算現(xiàn)場有再多的人，也無法完成如此高精度的安裝。可如今因為采用了世界領(lǐng)先的BIM技術(shù)，一層樓16個工人就能搞定。由于我國各大高校還沒有系統(tǒng)開設(shè)BIM的相關(guān)課程，熟悉BIM技術(shù)的教師更是缺乏，同時各建筑設(shè)計院和施工單位也很少應(yīng)用該技術(shù)，所以目前我國在該技術(shù)的開發(fā)應(yīng)用上面臨三大困難，應(yīng)用人才的欠缺是這三個困難的關(guān)鍵因素。基于BIM技術(shù)的發(fā)展現(xiàn)狀和實踐，單純的BIM應(yīng)用越來越少，更多的是BIM技術(shù)與其他專業(yè)技術(shù)、大數(shù)據(jù)、云計算技術(shù)等集成應(yīng)用，以期發(fā)揮更大的應(yīng)用價值，從而出現(xiàn)“BIM+”的特點。其包括三個方面：一是多階段應(yīng)用，即從聚焦設(shè)計階段應(yīng)用向施工階段深化應(yīng)用延伸;二是集成化應(yīng)用，即從單業(yè)務(wù)應(yīng)用向多業(yè)務(wù)集成應(yīng)用轉(zhuǎn)變;三是協(xié)同化應(yīng)用，即從單機應(yīng)用向基于網(wǎng)絡(luò)的多方協(xié)同應(yīng)用轉(zhuǎn)變。

本研究基于目前BIM技術(shù)的發(fā)展現(xiàn)狀和人才培養(yǎng)需求，就BIM+人才培養(yǎng)方案和模式以進(jìn)行研究，這些BIM+人才包括BIM基礎(chǔ)理論研究員、BIM模型生產(chǎn)工程師、BIM標(biāo)準(zhǔn)管理師、BIM專業(yè)分析工程師、BIM信息應(yīng)用工程師、以及BIM數(shù)據(jù)維護(hù)師等。率先在國內(nèi)外開展BIM人才培養(yǎng)課程體系的制定和研究，是BIM技術(shù)和教育交叉領(lǐng)域的工作結(jié)果，具有原始創(chuàng)新性，這有利于我國的BIM+人才培養(yǎng)的規(guī)范化和科學(xué)性。我們說的BIM+人才不僅具備基本的工程能力，而且也能熟練應(yīng)用BIM技能，亦是管理協(xié)同的復(fù)合型人才，可從圖7看出。

結(jié)合我國建筑行業(yè)發(fā)展對企業(yè)BIM應(yīng)用及人才結(jié)構(gòu)調(diào)研結(jié)果發(fā)現(xiàn)，目前企業(yè)BIM團隊人才需求如圖8所示。

3 工程管理專業(yè)BIM人才的培養(yǎng)方案最優(yōu)選擇

基于我們的研究基礎(chǔ)，我們構(gòu)建了工程管理專業(yè)BIM專業(yè)人才的培養(yǎng)方案拓?fù)鋱D，其解析見圖9。

工程管理專業(yè)BIM人才培養(yǎng)方案中我們從以下幾個方面對專業(yè)能力進(jìn)行培養(yǎng)。

3.1 工程管理能力

具備在土木工程或其他工程領(lǐng)域進(jìn)行工程策劃、投資管理、設(shè)計管理、招投標(biāo)管理、合同管理、質(zhì)量控制、安全管理、進(jìn)度控制住、信息管理和組織協(xié)調(diào)的基本能力，具備應(yīng)用信息

化技術(shù)解決工程管理實際問題的綜合能力。

3.2 成本控制能力

能掌握和應(yīng)用現(xiàn)代工程造價管理方法，具備工程項目投融資分析、設(shè)計施工方案的優(yōu)選能力;能編制工程投資估算、招標(biāo)工程清單、施工圖概預(yù)算、工程結(jié)算文件;具備運用信息化技術(shù)解決工程造價相關(guān)問題的能力。

3.3 合同管理能力

能夠進(jìn)行工程招投標(biāo)策劃、合同策劃、具備確定合同價款和進(jìn)行工程合同管理的能力，具備解決合同索賠及風(fēng)險管控的能力。

3.4 工程建模能力

能正確識讀土建和安裝工程施工圖紙并結(jié)合圖紙完成將圖紙轉(zhuǎn)化為BIM模型的能力。

3.5 信息管理能力

具備在建筑工程全生命周期中借助信息化技術(shù)手段管理建筑工程資料、進(jìn)度、質(zhì)量、安全、成本等工程信息的能力。

4 結(jié)束語

針對工程管理專業(yè)本科BIM應(yīng)用型人才培養(yǎng)方案和課程體系構(gòu)件，雖進(jìn)行實踐研究，培養(yǎng)的學(xué)生在實踐應(yīng)用，學(xué)科競賽、畢業(yè)設(shè)計等都取得了較好成績。故擇優(yōu)推薦適合BIM應(yīng)用型人才培養(yǎng)的課程體系案例僅供參考，人才培養(yǎng)由于受技術(shù)進(jìn)步、市場對人才的需求多樣性等客觀因素影響，尚需作更深入研究。

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