面向“新工科”的工程管理信息化導論課程建設與思考

譚毅，尹璨，李昇翰

（深圳大學 土木與交通工程學院，廣東深圳 518060）

1 背景

“新工科”建設是近年來我國教育部提出的新的教育戰略，其對應的是新興產業的專業，如人工智能、智能制造、云計算等[1]，也包括傳統工科專業的升級改造，目的是培養具有創新精神以及跨學科整合能力的人才。

隨著社會的進步和科技的發展，計算機、物聯網、大數據等信息技術不斷更新，建筑行業需要在發展過程中針對自身工作進行創新。工程管理作為其核心組成部分，不僅直接影響著工程的施工效率，還對工程的質量起著決定性的作用[2]。隨著現代化建筑規模的不斷擴大，施工過程涉及的機械設備和人員的交叉作業增多，在工程管理中融入信息化技術，如利用建筑信息建模（BIM）、3D 激光掃描、無人機等信息技術自動獲取追蹤現場動態信息和數據分析驅動的管理模式，將會提升工程項目管理的質量和效率[3]。

工程管理專業是新興的工程技術與管理交叉復合性學科，傳統的人才培養模式很難在行業升級轉型過程中提供足夠的支持。因此，需要探索新的課程模式，在工程管理專業的培養方案中融入以人工智能、云計算和大數據等為代表的信息技術，培養符合新時代發展需求的創新復合型人才。

2 工程管理信息化課程現狀

在“新工科”和建筑信息化的背景下，許多學校將BIM、裝配式技術等新工藝的應用融入了建筑工程專業課程體系，將信息化技術與建筑工程領域相關技術融合來培養社會需要的人才。

在建筑工程領域，計算機的應用已經不僅局限于傳統的CAD，像BIM 技術已經成為建筑行業發展的趨勢[4]，目前許多高校都將其納入建筑工程類專業的教學中[5]。國內許多高等院校已經開設了BIM 課程教學，但是依舊存在許多不足之處：（1）未把其納入課程體系。許多高校并沒有將教學模式和BIM 技術有效結合起來，學科評估中也沒有把相關課程納入評估體系指標，因此教學體系不完整。（2）對BIM 的認知存在偏差。許多人片面地將BIM 等同于建模，并未涉及如何將BIM 技術應用于施工、管理等領域，忽略了對BIM 本質和精髓的教育。（3）缺乏全過程應用的BIM 教學案例。在理論課程中涉及BIM 的知識點比較零散，缺乏全過程的工程教學案例，不能把設計、施工和管理的知識點聯系起來，使得教學內容不夠連續[6]。

除BIM 課程之外，一些學校還開設了裝配式、可持續建設、大數據技術應用等行業信息化前沿的課程。但是，相關課程設置明顯滯后于實踐，現有專業教學課程集中于管理信息系統，缺乏對新技術的更新，并且課程間內容比較零散，缺乏邏輯關系。因此，需要一門課程系統地介紹工程管理的信息技術及應用，填補現有課程中信息技術方面的空白，并將各門課程的內容連接起來[7]。

3 工程管理信息化導論課程建設

近年來我國建筑行業不斷發展，同時也面臨著轉型與創新方面的需求。然而，部分高校開設的信息化課程之間缺乏邏輯性，為了將現有課程內容連接起來，培養“新工科”背景下工程管理高水平人才[8]，以深圳大學土木與交通工程學院為例，開設工程管理信息化導論這門課程。導論性質的課程用來介紹專業的形成與發展，幫助學生對其形成系統的認識，使他們對所選專業有所了解，為今后專業課程學習做好鋪墊。

3.1 教學大綱和教學計劃

課程選取深圳大學土木與交通工程學院2019 級工程管理專業的學生為對象，進行為期17 周的工程管理信息化導論教學。教學大綱是以《BIM 應用·設計》[9]《BIM 應用·施工》[10]和《建設工程管理信息技術》[11]這三本書為參考，涉及的其他資料有《建筑經濟》《工程管理學報》《Automation in Construction》等。該課程授課模式以理論形式為主，全面介紹工程管理信息化在建筑全生命周期的應用，課程框架如圖1 所示。

圖1 課程框架

3.2 教學方案設計

3.2.1 教學內容

新興的信息化技術廣泛地應用在建筑工程領域，它的應用可以覆蓋建筑的全生命周期，從規劃、設計、施工到運營階段，直到建筑設施被拆除或破壞。因此，我們的課程內容以項目全生命周期為背景，介紹相關的信息技術在項目每個階段的應用以及將如何實現工程智能化的管理[12]。具體技術如表1 所示。

表1 各階段的信息化技術

在建筑項目規劃階段，需要對工程的初始現狀進行調查，地理信息系統（GIS）、遙感（RS）、全球導航衛星系統（GNSS）、無人機（UAV）等技術的發展，提供了新的信息獲取、處理和分析的手段，將這些技術應用在工程規劃中提高了效率。因此，教學內容設置了GIS、RS、GNS 等技術輔助項目前期規劃等知識點。

在建筑項目設計階段，以往應用2D 軟件進行設計時，不協調的情況時常發生，以至于造成了多方面的損失。BIM 技術為實現協同設計提供了可能性，使得不同專業的設計人員能在同一個BIM 模型上展開協同設計，及時解決設計中不協調的問題。比如，檢查平面布置是否適宜、管道布置是否會發生沖突碰撞，大大減少了設計時間，提高了設計質量。

在建筑項目施工階段，利用無線網絡、傳感器、計算機視覺等信息技術，對施工工序進行跟蹤，將施工現場的信息及時傳遞給工程的管理者，為其做決策提供了參考，有效減少了施工時間。同時，智能建造和智慧工地作為建筑業轉型升級的核心推動力，其相關知識點也將在教學內容中進行設置。

在建筑運營維護階段，作為項目全生命周期中最長的一個階段，它的效率是確保工程質量的關鍵。新興的人工智能、物聯網、激光掃描等技術，應用于設備和機房的智能化管理，形成了具體的運維方案，大大減少了人力和成本，實現了精細化運維管理。

3.2.2 教學方式

運用“騰訊課堂”教學平臺，實現線上和線下綜合教學模式[13]。在上課前，將相關課程資源上傳到平臺，學生能通過線上教學資源進行預習。在學習過程中，如果遇到疑點難點，做到及時查缺補漏。課后，教師通過該平臺發布相關作業，學生通過平臺提交，教師可以實時跟進學生的學習進度，并且作業將以電子版的方式存檔，不容易遺失。

同時，線下教學的作用也不能忽視，將線上教學資源和課堂授課內容相結合，提高教學質量。在教學過程中，以工程實際項目為課程背景，學生通過小組合作、交流共享的方式完成任務。整體教學模式框架如圖2 所示。

圖2 教學模式框架圖

3.3 學生考核評價體系

在教學過程中，對學生進行考核是非常重要的，這不僅能評價教學質量，還能檢查學生對知識的接受程度，為任課教師提供教學反饋，及時做出相應調整。

目前高校中許多課程的考核仍采用傳統模式，通常以期末考試為主，平時成績為輔，并且期末考試的成績占總成績的比重較大，導致部分學生平時放松對學習的管理，選擇期末考試前突擊復習，教師無法得到有效的教學反饋，也無法充分評價學生對知識的掌握情況。

課程采用過程性考核[14-15]，除了課程作業和期末考試的考核方式外，還重視考查學生知識掌握的全面性以及是否具備應用這些知識去解決問題的綜合能力。我們主要將課程最終成績考核分為四個部分，具體如下：

（1）課堂發言。教師在授課過程中隨機提問，對學生的回答情況打分，以5 次問答情況都得到優秀作為滿分。課堂發言的成績占總成績的10%，按比例計入總成績。

（2）課后作業。課程屬于導論性質的課程，考查學生的語言表達和思維創新方面的能力，其中共有5 次和課程內容相關的作業，每次成績占總成績的10%。

（3）紙質報告。以論文形式進行考核，以小組為單位，每組人數不超過5 人。論文主題為工程管理信息化技術的拓展延伸，具體采用小組抽簽的方式決定，某學期的論文主題內容如表2 所示。這一部分的成績占總成績的25%。

表2 課程報告的考核內容

（4）課程匯報。小組采用PPT 的形式進行匯報，分組情況應與提交報告的情況相符。學生在進行匯報時，要求PPT 的內容和本組成員論文的核心思想一致，匯報的時間控制在15 分鐘以內，并接受教師與其他小組成員的提問。匯報的成績占總成績的15%。

4 關于課程建設的思考

以BIM、物聯網、人工智能等為代表的新一代信息技術，正對工程管理產生深刻的影響。工程管理信息化導論課程的建設正是在該背景下進行的。筆者基于本課程建設過程的經驗，認為以下幾點可以供課程改革參考：（1）信息化知識點要與時俱進。在數字信息技術日新月異的今天，課程中介紹的技術需要緊跟建筑行業趨勢，并且需要有一定的前瞻性。（2）信息化知識點簡潔易懂。在準備課程內容時，需要充分考慮學生的專業背景。工程管理信息化屬于交叉跨學科類課程，信息技術及其應用的介紹應盡可能通俗易懂，便于掌握。（3）信息化知識點合理切入。每個院校工程管理專業的培養方案都已經較為完善和穩定，要在此基礎上開設信息化類的導論課程，首先，需要充分考慮和研究現有培養方案在哪些環節可以被信息技術賦能。然后，確定合理的信息技術與工程管理專業知識點的融合教學內容。例如可以參考本門課程，以工程項目全生命周期為主線，介紹不同的信息技術是如何賦能工程管理的。最后，利用最新的教學手段，比如增加無人機、3D 打印等實操環節，開展相應的教學。

5 結語

將工程管理與信息化技術緊密相連并且培養“新工科”背景下的專業人才，成為高校義不容辭的責任。同時，建設一門以建筑工程全生命周期為背景的導論性質的課程，系統地介紹信息化技術的應用，將各門工程信息化課程的內容有邏輯地連接起來，使信息化技術系統地滲透進本專業的知識體系，加強學生對專業信息化課程理論和實踐的理解，是工程管理信息化技術教學必不可少的環節。