工程管理BIM教育課程建設與融合分析

張靜曉，李　　慧，翟　　穎，李洪濤　

（1.　長安大學　建筑工程學院，陜西　西安　710064，E-mail：zhangjingxiao964@126.com；　2.　廣聯(lián)達軟件股份有限公司　工程教育部，北京　100193）

工程管理BIM教育課程建設與融合分析

張靜曉1，李慧1，翟穎1，李洪濤2

（1.長安大學建筑工程學院，陜西西安710064，E-mail：zhangjingxiao964@126.com；2.廣聯(lián)達軟件股份有限公司工程教育部，北京100193）

摘要：為滿足建筑行業(yè)BIM人才培養(yǎng)需求，工程管理BIM教育培養(yǎng)實踐將呈現(xiàn)多元化多層次的發(fā)展趨勢?；?013版《高等學校工程管理本科指導性專業(yè)規(guī)范》，建筑行業(yè)未來發(fā)展BIM需求和國際標桿院校BIM課程建設經驗，提出依托工程管理人才培養(yǎng)的五大知識領域，構建工程管理BIM交叉知識單元和知識點，解答了國內工程管理BIM教育應該如何搭建培養(yǎng)層次、課程發(fā)展方向、課程學習目標和課程融合等問題。

關鍵詞：工程管理專業(yè)；BIM教育；市場人才需求；培養(yǎng)層次；建設路徑；QFD

國際承包市場BIM應用的巨大市場利潤已深深帶動中國國內建筑市場BIM應用，而BIM人才培養(yǎng)和教育是BIM建筑市場應用的一個重要障礙［1］。高等教育專業(yè)培養(yǎng)作為土木工程與管理人才培養(yǎng)的搖籃，必須承擔起建筑行業(yè)BIM發(fā)展的人才培養(yǎng)重擔，跟上國際建筑產業(yè)發(fā)展的BIM步伐。對于高校工程管理教育來說，這是信息化背景和建筑行業(yè)未來發(fā)展需求趨勢下我國工程管理教育必須面對的教育范式轉型問題，即通過工程管理BIM教育改革，工程管理專業(yè)人才培養(yǎng)需要從目前傳統(tǒng)的圖表教學、單純的軟件技能教育（包括工程造價軟件、工程項目管理軟件）等向以建筑信息系統(tǒng)或者建設工程大行業(yè)大數(shù)據(jù)大平臺為核心的工程管理技術和管理教育模式轉變。

提出BIM教育與工程管理本科指導性教學規(guī)范相融合的教育框架，是工程管理BIM教育發(fā)展的關鍵。國內外高校正通過課程改革、教學方法和培養(yǎng)模式等，探討工程管理BIM人才培養(yǎng)與行業(yè)發(fā)展需求如何有效對接。國內BIM在工程管理專業(yè)研究處于快速發(fā)展階段，基本分為兩個層面，第一個層面關注專業(yè)建設，比如閆積剛［2］分析了BIM技術在高職院校課程引入問題，第二個層面關注課程建設，趙鳴等［3］討論了的建筑工程圖學課BIM改革，齊岳等［4］房屋建筑學課程BIM應用，吳偉等［5］對建筑設計專業(yè)提出構架了BIM和可持續(xù)性一體化課程設想。在國際上，BIM教育側重于課程發(fā)展。比如，Kim等［6］闡述了建設工程項目管理課程引入BIM的教訓。Sacks等［7］討論了如何引入BIM作為大一土木工程教育的一個組成部分以替代傳統(tǒng)工程制圖課程。Ahn等［8］比較了BIM課程在本科階段系統(tǒng)學習的優(yōu)勢和劣勢，Hardin等［9］分析了工管專業(yè)BIM教育的工具與流程。Lee等［10］提出了工程管理專業(yè)BIM教育課程發(fā)展規(guī)劃。

雖然中國與美國等發(fā)達國家的BIM技術階段不同，面臨發(fā)展問題不一樣，但是工程管理專業(yè)BIM培養(yǎng)能力需求和核心要素卻都必須面向高附加值的建筑市場需求，高端建筑市場的BIM實踐具有較強行業(yè)均質性。美國工程管理BIM教育作為國際高端建筑市場BIM需求對接的探索者，在融合階段、教學內容、教學要求和學習方法上諸多經驗可以借鑒。

1　BIM 與《高等學校工程管理本科指導性專業(yè)規(guī)范》

BIM已經成為AEC從業(yè)人員（建筑師、工程師、承包商、制造商和其他專業(yè)人）的關鍵技能［1］。行業(yè)需求決定了BIM人才培養(yǎng)能力結構。簡單來說，BIM包含的協(xié)同建模是建筑師設計意圖溝通交流的有效工具，使用BIM沖突檢測工具，建筑師可以在施工前減少失誤和差錯，會有更高的設計性能和工作滿意度；BIM可以完善整個建筑行業(yè)從上游到下游的各個企業(yè)間的溝通和交流環(huán)節(jié)，有能力實現(xiàn)項目全生命周期的信息化管理。隨著建筑設計、招投標、施工、運營的不斷發(fā)展推進，BIM將在建筑的全生命周期管理中不斷體現(xiàn)其價值。

2013版《高等學校工程管理本科指導性專業(yè)規(guī)范》（以下簡稱《規(guī)范》）按知識領域、知識單元和知識點3個層次構建工程管理專業(yè)知識體系，強調工程管理專業(yè)學生培養(yǎng)的知識體系是由知識而不是課程構成?！兑?guī)范》中BIM更多體現(xiàn)為計算機及信息技術專業(yè)應用，但是絕對不能等同一門軟件課程。從《規(guī)范》角度，工程管理人才培養(yǎng)BIM能力的實現(xiàn)，涉及技術、管理和合同等多方面知識，其培養(yǎng)層次如圖1所示。

圖1　　工程管理BIM教育培養(yǎng)層次　

工程管理專業(yè)BIM人才應綜合掌握與工程管理相關的技術、管理、經濟、法律方面的理論和方法，具備在土木工程或其他工程領域進行設計管理、投資控制、進度控制、質量控制、合同管理、信息管理和組織協(xié)調的基本能力，具備發(fā)現(xiàn)、分析、研究、解決工程管理實際問題的綜合專業(yè)能力。因此，本文認為BIM不可能通過一門課程解決所有BIM所需的技術和管理能力，合理的途徑應該是BIM與《規(guī)范》所要求的5個知識領域進行交叉，依托工程管理人才培養(yǎng)的5大知識領域，形成相應的BIM交叉知識單元和知識點，學習模式可采用分散學習、交互學習、獨立學習等方式，進行工程管理BIM教育的能力結構培養(yǎng)。

工程管理BIM教育知識單元和知識點較寬泛，能力結構要求更加綜合，既包括BIM核心工具技術和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(yǎng)。BIM與《規(guī)范》的融合應該立足BIM的基本原理與技術應用基礎，從BIM全壽命周期角度，結合工程管理的利益相關者實踐應用，突出BIM的數(shù)據(jù)集成平臺核心地位，進行課程體系的構建、相關知識單元和知識點的融合。具體如圖2所示。

圖2　　BIM與《規(guī)范》融合框架

2　工程管理B I M教育課程建設分析

2.1BIM技能與工程管理專業(yè)課程方向

BIM的基本知識和技能包括基本的計算機應用、AutoCAD、Google Sketchup、Revit等，而建筑業(yè)各類項目的BIM關鍵應用內容包括可視化、制造/裝配識圖與制圖、代碼審查、能源模擬、設計驗證、選項分析（價值工程）、取證分析、設備管理、成本估算、施工順序，以及沖突，接口，碰撞檢測。因此，工程管理與BIM關聯(lián)的知識單元比較多，比如建筑材料、建筑施工合同及管理、建筑結構及工程力學、工程實踐指南、建筑工程施工及管理、工程造價與管理和建筑安全等。因此，對于工程管理專業(yè)來說，基于BIM定義及其能力結構，BIM與工程管理專業(yè)可能的課程結合如表1所示［11］。

表1　　BIM技術和主題與工程管理課程方向　

基于工程管理五大知識體系的知識單元和知識點邏輯關系，工程管理BIM教育應先從理念引導，基本技能培養(yǎng)，專業(yè)實踐素質培養(yǎng)，核心能力形成社會實踐應用等5個階段，實現(xiàn)簡單建模到高級技能的初中級應用，畢業(yè)后能夠快速適應行業(yè)工程管理BIM需求，并在企業(yè)中經過項目實踐應用后逐步發(fā)展到能夠進行業(yè)務集成的高級BIM管理人員。因此，面向行業(yè)應用需求的工程管理BIM工具和技術應該從基礎向高級逐步推進。以University of Nebraska-Lincoln為例［12］，工程管理BIM工具和技術從基礎到高級進階劃分，具體如圖3所示。

圖3　　工程管理BIM技能進階分析　

2.2工程管理BIM課程學習目標和類型

尋求BIM課程整合的最佳方法，將有利于BIM更系統(tǒng)地融入工程管理專業(yè)課程。這一方法涉及到如下問題［13］：學生應在何種程度上學習使用BIM才能反映建筑業(yè)目前的BIM應用情況？畢業(yè)生應該掌握何種水平的BIM技能和知識才能滿足行業(yè)需求？以芬蘭為例，BIM創(chuàng)新世界領先水平，但是建筑師和工程師仍習慣于傳統(tǒng)制圖，這被公認為是信息技術應用的一大障礙。因此，對于土木工程專業(yè)來說，除非在土木工程本科階段學習BIM，不然，其畢業(yè)后將缺乏行業(yè)交流與展示所需的技術能力（3D）。BIM教育在美國的大學教學中仍處于早期采用階段。盡管一些教學計劃要求學生課堂學習BIM，但是綜合相關BIM課程教學計劃系統(tǒng)地制定BIM綜合課程是非常必要的［14］。根據(jù)Lee［10］和Ahn分析［11］，選取Stanford、Pennsylvania State University、University of Southern California、Technion等6所高校的BIM課程作為標桿，從課程名稱和學習要求來看，BIM課程均是由初級向高級進階。其中，Technion的BIM課程單元以BIM concepts課堂講授最多，而Engineering Graphics，和BIM training（一階段）課程次之，可見，BIM基本技術約占80%課堂教學時間，而課后指導和課程作業(yè)則以Engineering Graphics和BIM training

（2）為學習重點，占了8成學習時間。

本文將工程管理BIM課程的學習目標和學習要求及類型［］15，16］整合如表2所示。工程管理BIM教學目標主要包括總體了解建筑行業(yè)BIM知識和技能的發(fā)展概況、理解建筑行業(yè)BIM綜合應用情況、掌握建筑工程領域BIM的應用技能、熟練BIM軟件操作和了解BIM未來發(fā)展方向和應用，在對BIM細化的學習要求中認知層面學習的內容高達8成以上。高度重視BIM初中級技能和管理工具的學習，這是目前國外高校工程管理專業(yè)BIM教育的共識。這對我國工程管理專業(yè)在基礎技能層面或者認知層面加強BIM教育，合理規(guī)劃BIM進階教育目標和學習內容及課時安排具有相當?shù)慕梃b價值。而對于國內工程管理BIM課程如何進階，需要綜合我國工程管理知識體系與工程管理BIM能力結構及要求，通過《規(guī)范》所要求掌握的專業(yè)知識單元、知識點與BIM能力要求之間的關系分析，這樣能夠具體幫助工程管理BIM課程教學、建設與發(fā)展。

3　BIM與工程管理課程的融合分析

表2　　工程管理BIM課程的學習目標、要求和類型　

在CEBOK制定的2025年美國土木工程教學指南遠景規(guī)劃［17］中，不是直接提及BIM，而是間接將其定義為未來工程師必須精通技術，是工程師們能夠傳達明確連貫而具有時效性的工程信息。通過構建系統(tǒng)、全面的BIM教育方法加強BIM教育已經成為大學課程改革的核心。BIM課程在大一和大二階段，主要集中于工程基礎信息表達、工程設計的計算機建模以及BIM工具的技術層面；在大三和大四的中級和高級課程應關注BIM作為通用工程和管理課程的層面，專注于針對特定目的的BIM教學，如設計協(xié)調、規(guī)劃和建設項目的控制；在研究生階段，BIM課程應集中于跨組織和項目的BIM合作與管理。例如，在本科階段，Worcester Polytechnic Institute［18］在大一“土木工程和計算機基礎”課程中進行為期1周的BIM模塊概論，其次是在“土木工程集成信息技術”課程中進行高級BIM使用。該課程融合其他課程中橫跨3個學年進行分散講授，開始是大學二年級的CAD課程，接著是交通運輸工程課程，最后是大四高級BIM設計課程。這3個階段的學習目標分別是：BIM基本原理及其應用；基于工程標準重新定義BIM能力；構建綜合土木工程BIM系統(tǒng)能力。

對美國工程管理專業(yè)來說，許多學校只在1～3門課程中提供BIM技術；多課程將知識的涵蓋面壓縮到1～2周的引論；一些學校在工程管理一年級或二年級介紹BIM技術，部分課程只是在基本層面進行BIM軟件教學，主要關注工程3D制圖或工程信息技術課程建設方面，專注于建模的具體技巧和基本軟件操作。這等于將BIM技術視為CAD的替代工具進行制圖。在建筑工程管理領域，3D模型是工程設計、工程施工以及管理有效實施的主要媒介，為了3D模型能更廣泛運用在建筑工程領域，就應該在工程管理課程初級階段進行BIM教學，并把BIM分散貫穿于其他課程或者作為獨立課程在工程管理的教學階段進行實施。

如果把BIM作為工程管理畢業(yè)生的一項基本技能，那就意味著學生應該在大一對其進行基本學習，對于偏重土木工程技術的工程管理專業(yè)來說，BIM應作為學生工程設計核心能力的組成部分穿插在課堂大作業(yè)、生產實習和畢業(yè)實習中，并通過畢業(yè)設計進行強化學習使用。對于偏重經濟管理的工程管理專業(yè)來說，BIM理念和功能、基本技能的培養(yǎng)是必須的，而工程經濟分析和現(xiàn)場施工管理的應用則是其核心學習能力，對于工程設計能力深入學習則可通過興趣小組和學生競賽等活動進行第二課堂的培養(yǎng)。根據(jù)《規(guī)范》的知識單元，本文提供一種專業(yè)設置偏向BIM與專業(yè)核心課程的融合思路，在此列舉部分《規(guī)范》所要求的知識單元（見表3）。

表3　　《規(guī)范》背景下BIM與部分專業(yè)知識　單元的融合分析　

在國內將BIM技術融入工程管理教學，主要有兩種途徑：一是將BIM納入一門或兩門課程中，即單獨開設一門或兩門新的專業(yè)基礎課，主要向學生介紹BIM軟件使用中的基本概念。這種方法使學生僅關注軟件的操作使用，從而忽視BIM在項目整個生命周期中產生的作用。二是幾門課程的相應知識單元部分都涉及BIM，有利于學生形成系統(tǒng)、清晰的專業(yè)知識體系。BIM軟件并不是某一特定軟件，而是一系列軟件的統(tǒng)稱，它包括建筑設計、綠色建筑分析、結構設計、設備設計、三維算量與清單計價、安裝算量與清單計價、項目管理與招投標工具和建筑工程VR仿真系統(tǒng)等8個方面。在安排教學計劃時可以將BIM技術引入到專業(yè)課程中，如在工程制圖、房屋建筑學和建筑材料等專業(yè)基礎課程中，教師可以借助BIM技術中的結構設計和VR虛擬現(xiàn)實技術幫助學生理解專業(yè)知識；在土木工程施工技術和建筑安裝技術等專業(yè)課程教學中可增加部分BIM實驗室授課內容。同時，工程管理教學內容應該長期開設BIM前沿認知教學，關注近5～10年建筑領域熱點問題，培養(yǎng)學生行業(yè)領先意識。確保學生能感知或學習本行業(yè)的新經驗、新技術和新政策，為自己未來的職業(yè)生涯做好充分準備，也在很大程度上及時更新、補充、豐富、激活工程管理教學內容，提升工程管理學生培養(yǎng)質量。

BIM是建筑工程技術和管理等各方面信息系統(tǒng)的集成，未來可能橫跨很多工程行業(yè)構建基于工程大數(shù)據(jù)構建建筑信息系統(tǒng)，如果沒有足夠的跨行業(yè)工程專業(yè)知識、熟練的BIM軟件技術和相應的硬軟件等等，盲目采用BIM進行課程建設可能導致工程管理教學的不協(xié)調。因此，BIM工程教育在遵循學院專業(yè)建設能力、課程建設和教學規(guī)律的前提下，應該將工程管理培養(yǎng)大綱、知識單元、知識點和行業(yè)承包商的BIM需求以及BIM自身發(fā)展需求，進行系統(tǒng)映射和教學要求分解，構建BIM和專業(yè)建設的有機平臺，打造反映行業(yè)工程大數(shù)據(jù)需求的工程管理BIM教育系統(tǒng)。

4　結語

我國工程管理專業(yè)BIM建設需要緊緊依托《規(guī)范》，在專業(yè)技能與管理技能加強BIM融合。BIM課程的學習目標和學習類型需要從基礎向高級邁進，本科階段更關注基本技能的訓練以及在管理、造價等方面的實踐認知，為建設行業(yè)在業(yè)主、承包商、工程咨詢和物業(yè)管理等層面培養(yǎng)人才。

《規(guī)范》背景下，工程管理BIM教育應先從理念引導，基本技能培養(yǎng)，專業(yè)實踐素質培養(yǎng)，核心能力形成社會實踐應用等5個階段，實現(xiàn)簡單建模到高級技能的初中級應用。同時，BIM課程建設應該立足專業(yè)設置偏向，比如施工技術偏向、工程管理偏向和工程造價偏向，結合專業(yè)課程建設系統(tǒng)，從BIM全壽命周期角度，結合工程管理的利益相關者實踐應用，突出BIM的基本原理與技術應用基礎，強調BIM的數(shù)據(jù)集成平臺核心地位，進行課程體系的構建、相關知識單元和知識點的融合。

BIM的課程建設不能僅僅通過設置一門或者兩門專業(yè)課程解決，而是通過BIM與工程管理專業(yè)知識領域和知識點的系統(tǒng)規(guī)劃進行有機整合，通過多個學期的教學目標分布，滲透在相應的專業(yè)課程建設和發(fā)展中，實現(xiàn)BIM教育重點學習與工管專業(yè)人才素質教育并行。BIM融合教育應以實踐為導向，以案例為基礎，以學生為中心，以小組為單位，對學生進行持續(xù)反饋性指導學習，強調學生面向實踐的學習要求，加強團隊協(xié)作和溝通。

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張靜曉（1981-），男，副教授，碩士生導師，研究方向：建筑經濟與管理，工程項目管理；

李慧（1982-），女，副教授，碩士生導師，研究方向：建筑經濟與管理，工程項目管理；

翟穎（1991-），女，碩士研究生，研究方向：工程項目管理；

李洪濤（1981-），男，學士，研究方向：工程項目管理。

中圖分類號：F406.15

文獻標識碼：A

文章編號：1674-8859（2016）03-153-06

DO I：10.13991/j.cnki.jem.2016.03.027

作者簡介：

收稿日期：2016-03-18.

基金項目：國家自然科學基金項目（71301013）；教育部人文社科規(guī)劃基金項目（13YJA790150）；陜西省自然科學基金項目（2014JM2-7140）；中央高校教育與教學改革專項（1325；jgy16062）.

BIM Curriculum Development and Integration in Civil Engineering and M anagem ent in China

ZHANG Jing-xiao1，LI Hui1，ZHAI Ying1，LI Hong-tao2
（1.School of Civil Engineering，Chang'an university，xi'an710064，China，E-mail：zhangjingxiao964@126.com；2.Glodon Software Company Lim ited，Engineering Education Department，Beijing100193，China）

Abstract：In order to meet the needs and trend of BIM training in the Chinese construction industry（CSI），BIM education in civil engineering management（CEM）w ill take on the diversification and multi-level development.Based on the China high school undergraduate course guidelines in CEM（2013edition），CSI BIM training trend and the practice of BIM course development in the international top university，education level，curriculum development，learning objectives and curriculum integration have been exploratory argued for CEM BIM education in China based on the market demand.At the same time，this paper provides that BIM education should systematically im plement from the core value，professional instrument skills，management skills and career quality，via the cross know ledge unit and point between BIM and CEM，by depending on the five know ledge domain of China high school undergraduate course guidelines in CEM（2013edition）.

Keywords：civil engineering management；BIM education；market demand；education level；construction path；QFD