面向智能建造的工程項目管理課程模塊化案例教學模式

摘要：工程項目管理課程教學模式改革是應對行業(yè)轉型升級的必然趨勢。工程項目管理課程作為一門綜合性課程，對知識單元的結構性有著更高要求，強調與工程實踐的關聯(lián)性。為了應對智能建造背景下知識更新的要求，對課程理論知識單元進行模塊化分解，構建針對性的模塊化案例體系，基于問題和項目的學習理念（Problem/Project Based Learning，PBL）設計了面向智能建造的工程項目管理課程案例教學模式。通過穿插式教學方式，加深了學生對理論知識點的理解，有效提高了工程項目管理課程案例教學與理論知識的匹配程度。

關鍵詞：工程項目管理；智能建造；模塊化案例教學

中圖分類號：G642 文獻標志碼：A 文章編號：1005-2909（2024）06-0085-06

隨著大數(shù)據(jù)、移動互聯(lián)網(wǎng)、人工智能等新型信息技術的迅速發(fā)展，智能建造成為工程項目管理的新模式［1］。2020年住房和城鄉(xiāng)建設部等十三個部門聯(lián)合印發(fā)《關于推動智能建造與建筑工業(yè)化協(xié)同發(fā)展的指導意見》，提出各地要制定智能建造人才培育相關政策措施，建立智能建造人才培養(yǎng)和發(fā)展的長效機制，打造多種形式的高層次人才培養(yǎng)平臺［2］。智能建造師是滿足智能建設項目管理，推進工程項目建造技術水平的新型專業(yè)技術崗位。探索高等院校智能建造相關專業(yè)和課程的改革模式，是促進建筑行業(yè)工業(yè)化和信息化高質量發(fā)展，優(yōu)化人才培養(yǎng)和優(yōu)化教育體系的必然路徑［3］。課程教學模式的改變是課程知識體系更新的前提，也是應對工程項目管理對象復雜化的教學切入點。

工程項目管理是集成工程學、管理學和經(jīng)濟學等學科知識的綜合性課程。在智能建造時代背景下，信息化技術應用于工程項目管理實踐中，對理論課程的知識更新也提出了新要求［4］。目前，工程項目管理課程的傳統(tǒng)教學過程存在如下待完善之處：知識點較多且零散，與眾多工程實踐經(jīng)驗和技術密切相關，要求學生在學習過程中應具備較強的邏輯思維和結構化知識體系；智能建造項目是發(fā)展趨勢，要求管理人員應掌握工程的全過程信息，了解大量創(chuàng)新技術，在理論授課過程中充分更新知識；對于課程抽象理論內容，應改變以往灌輸式的教學方法，采用多元化的教學方法，在教學中堅持以學生為中心，充分調動學生學習的積極性［5-6］。本研究針對工程項目管理課程理論和實踐密切聯(lián)系的特點，從模塊化視角對理論知識單元進行分解，匹配智能建造工程項目案例，遵循以學生為中心的原則，設計包括六個步驟的案例教學流程，以及包括三個環(huán)節(jié)的課程實施方案，構建面向智能建造的工程項目管理課程模塊化案例教學模式。

一、面向智能建造的工程項目管理課程知識體系

（一） 工程項目管理課程基本知識單元

工程項目管理是工程管理和工程造價本科專業(yè)的核心專業(yè)課，是土木工程本科專業(yè)的專業(yè)基礎課。課程知識體系的科學構建是保證授課效果的基礎，直接影響專業(yè)培養(yǎng)目標的實現(xiàn)［7］。工程項目管理是一門較新學科，知識體系伴隨國內外學術研究和實踐創(chuàng)新而不斷發(fā)展，各類標準指南為課程知識體系的構建提供了基礎，包括《項目管理知識體系指南（PMBOK）》《項目管理質量指南（ISO1006）》《建筑工程項目管理規(guī)范（GB/T50326-2006）》等。我國《高等學校工程管理本科指導性專業(yè)規(guī)范》《高等學校工程造價本科指導性專業(yè)規(guī)范》《高等學校土木工程本科指導性專業(yè)規(guī)范》中，對工程項目管理課程的知識單元進行了設計，主要包括工程項目管理引論、工程項目管理組織、工程項目策劃、投資控制、進度控制、質量控制、安全管理、風險管理和信息管理等。目前的代表性教材為丁士昭教授、成虎教授和叢培經(jīng)教授主編的《工程項目管理》，該教材分別從工程投資方、發(fā)包方和承包方角度出發(fā)，系統(tǒng)地闡述了工程項目管理的理論與實踐。

（二） 工程項目管理課程方法和技術單元

工程項目管理涉及工程學、管理學和經(jīng)濟學等學科的多種理論、方法和技術。隨著新型信息技術的迅速發(fā)展，傳統(tǒng)的工程項目管理方法和技術首先受到挑戰(zhàn)。工程項目管理的策劃、設計/計劃、施工、竣工和運營等階段涉及多種管理方法和技術。工程項目策劃階段：系統(tǒng)分解方法（Systembreakdown structure）被用于工程項目管理目標、工程系統(tǒng)、工作任務和組織架構的分解，經(jīng)濟、社會和環(huán)境評價方法被用于項目的可行性研究；工程項目計劃階段：網(wǎng)絡計劃技術（CPM、PERT）被用于工程項目的計劃和控制；工程項目實施階段：依據(jù)全面質量控制（TQC）建立的PDCA循環(huán)模式被用于工程項目的質量、安全、健康和環(huán)境管理。

（三） 面向智能建造的工程項目管理課程知識體系更新

在智能建造發(fā)展背景下，新理論、新方法和新技術的涌現(xiàn)，促使傳統(tǒng)工程項目管理課程的知識體系進行必要的更新。隨著工程項目的建設規(guī)模和復雜程度逐漸增大，復雜系統(tǒng)管理理論為工程決策提供了整體思路和綜合集成的方法論［8］。在全球可持續(xù)發(fā)展的需求下，綠色建造理論和裝配式建造理論為工程項目全過程管理提供了轉型范式。為提高建筑業(yè)的信息化水平，建筑信息模型（Building information model，BIM）、物聯(lián)網(wǎng)、大數(shù)據(jù)、人工智能等大量創(chuàng)新性方法和技術逐漸應用于工程全壽命周期，其中，BIM已被證明是實現(xiàn)工程項目全過程信息管理的重要工具，在不同階段發(fā)揮著重要作用：策劃階段，可應用BIM進行方案比選、3D展示和投資決策；設計階段，可應用BIM進行碰撞檢測和方案優(yōu)化；施工階段，可應用BIM進行安全管理、場地管理、成本管理、進度管理和資源管理；運維階段，可應用BIM進行物業(yè)管理、設備管理和質量管理。信息管理技術和工具的全過程應用，表明工程項目管理課程的所有知識單元均應匹配智能建造背景進行知識更新。如圖1所示。

二、面向智能建造的工程項目管理課程模塊化案例體系

（一） 工程項目管理課程案例教學模式的適用性和特點

工程項目管理是典型的理論和工程實踐知識有機集成的課程，課程在教學過程中涉及的知識點較多且復雜，要求學生具有較強的理解能力和工程實踐知識的聯(lián)想能力。案例教學是以案例為基礎，將理論知識與實踐情景結合，引導學生對問題進行定義、分析和解決，從而掌握理論、理解實踐、提高能力的一種教學方式［9］。應用案例教學模式講授工程項目管理課程，符合課程的基本特征，可促進學生掌握理論和工程實踐知識，提高學生工程項目綜合管理能力，特別是在智能建造時代背景下，出現(xiàn)了眾多創(chuàng)新性的智能建造案例，將這些案例引入課程，有利于培養(yǎng)學生學習能力，提高學生執(zhí)業(yè)能力與實踐創(chuàng)新能力。

工程項目管理課程的知識單元較多，在案例教學實踐過程中無法做到理論知識單元和案例的逐一匹配，因此，工程項目管理課程案例設計和選擇的關鍵在于對課程理論知識單元的模塊化集成，并與可體現(xiàn)智能建造特點的案例相匹配，保證理論知識體系的完整性和案例教學模型的系統(tǒng)性。同時，在工程項目管理課程的案例教學中應遵循以下基本原則：以學生為中心、以教師為主導進行案例選擇和教學；基于目標導向動態(tài)完善案例庫和教學成果；構建企業(yè)行業(yè)深度參與機制，提高案例教學深度。

（二） 面向智能建造的工程項目管理課程知識單元和案例模塊化

工程項目管理課程知識點具有明顯的結構化和模塊化特征，在每一模塊理論授課結束后，結構化分解課程知識點并引入智能建造工程實踐案例，有利于塑造學生的邏輯結構和提升體驗感。根據(jù)工程項目管理內容的職能類別，將工程項目管理課程知識單元劃分為系統(tǒng)、計劃、控制、信息四個結構化知識模塊，并選擇相應的模塊化案例，形成以基本知識單元為主線、以模塊化案例為支線的課程教學體系，如圖2所示。

系統(tǒng)模塊案例引入復雜系統(tǒng)管理理論、綠色建造理論、裝配式建造理論，加深學生對理論的基本理解；計劃模塊案例應用專業(yè)軟件，集成協(xié)同方法、數(shù)據(jù)分析方法和優(yōu)化方法強化學生對計劃模塊的理解；控制模塊案例引導學生運用優(yōu)化控制方法、風險管理方法和智能檢測方法進行控管理，明確工程項目控制的全面性和多元性；信息模塊案例整合前三個模塊案例的結論，應用BIM技術將理論內容和案例實踐相融合，為學生構建整體性案例，加強知識單元的邏輯性。四個模塊案例層層遞進地展開知識單元的學習，并引入面向智能建造背景下的新理論、新方法和新技術，在改進教學模式的同時，提高理論課程內容的豐富性。

三、面向智能建造的工程項目管理課程案例教學實施

（一） 基于PBL理念的案例教學設計

案例教學實施過程可分解為設計、準備、討論、評價四個基本環(huán)節(jié)，基本原則是以項目為主線、教師為主導、學生為主體，其中，設計和評價環(huán)節(jié)由教師主導，準備和討論環(huán)節(jié)教師和學生共同參與［10］。案例教學模式的關鍵在于提高學生的參與程度，加強學生的主動性和自學能力，因此，本研究基于問題和項目的學習理念（Problem/Project Based Learning，PBL）設計案例教學實施過程。PBL教學模式起源于20世紀60年代，基于建構主義理論，設計教學活動，具有問題性、情景性、主動性、探究性、合作性等特征［11］。區(qū)別于傳統(tǒng)的案例教學模式，基于PBL理念的案例設計主要以問題為學習起點，進行實踐教學和案例分享，從而有效調動學生的興趣和主動性。

PBL理念下的案例教學設計的首要任務是問題的識別，并根據(jù)識別的子問題，進行教學方案設計和計劃，案例教學實施流程包括選定案例、制定計劃、活動準備、成果展示、成果交流、成果評價，如圖3所示。

（1）選定案例。根據(jù)工程項目管理課程模塊化知識單元，選定面向智能建造的示范案例，并對選定的案例進行結構性問題設計，以問題為切入，引導學生分析和解決問題。（2）制定計劃。針對具體的案例制定活動計劃和流程安排，明確案例展示的方式，如文本、圖片、模型、視頻等。選定案例和制定計劃的工作由教師主導完成。（3）活動準備。該階段為學生深入?yún)⑴c案例的重要階段，在教師的主導下，利用課堂以外的時間對案例進行分組研讀和調研，對關鍵信息進行記錄，并針對案例問題提出解決方案，形成可供展示的結論。（4）成果展示。學生進行課堂分組展示，展示內容包括案例調研情況和問題解決方案，展示的方式可以分為研究報告、可視化模型、圖片、視頻、PPT、情景模擬等。通過成果展示增強學生對知識單元的掌握程度。（5）成果交流。案例分析成果展示完成后，以小組為單位組織討論會，分享案例學習過程的經(jīng)驗和體會，并針對不同小組的問題解決方案提出優(yōu)化建議。（6）成果評價。從活動準備充分程度、成果展示水平和成果交流參與度等進行學習活動的評價，形成教師點評、小組內部自評和不同小組互評的多維度過程評價體系，評價過程強調公平性和結論的可追溯性。

（二） 案例教學實施方案

面向智能建造行業(yè)和專業(yè)的發(fā)展，結合典型示范工程案例，采用理論知識單元和案例的穿插式教學方式，制定教學實施方案。教學實施方案的設計過程遵循以下基本原則：從單一案例角度，關注模塊化案例與知識單元的匹配程度，選擇可系統(tǒng)化說明課程知識點的典型案例；從知識單元和模塊案例銜接角度，選擇具有承上啟下作用的內容，保證教學模式的連貫性；以學生為主體，保證學生對案例分析的參與程度，關注學生對理論知識的內化程度；充分考慮學生在案例分析過程中的學習產(chǎn)出，綜合過程性評價和結果性評價確定評價標準。在以上原則指導下，從教學資源準備、教學模式設計和教學成果評價三個方面制定了工程項目管理課程的案例教學實施方案，實施方案在不同環(huán)節(jié)間可持續(xù)改進。面向智能建造的工程項目管理課程案例教學實施方案如圖4所示。

（1）教學資源準備。主要是對理論教材中的知識點進行模塊化劃分，通過網(wǎng)絡資源分析、工程項目實地調研、企業(yè)訪談等方式收集不同理論知識模塊下的工程實踐案例，并對現(xiàn)有的智慧建造技術進行匯總整理，構建智能建造項目案例庫；整理授課過程中所需的多媒體課堂資源，包括PPT、案例視頻、案例報告，以及準備案例分析相關的授課工具等。（2）教學模式設計。明確每個課時的教學目標和具體任務，以及模塊化理論和案例教學的重難點，設計課程教學大綱；利用探索式、啟發(fā)式的教學方式引導學生對模塊案例進行小組討論，討論前明確產(chǎn)出成果形式，如梳理案例前期策劃的手段和存在的問題。（3）教學成果評價。過程性評價和結果性評價共同構成學生學習成果達成度評價體系，綜合考慮學生出勤率、課堂表現(xiàn)、案例分析報告、期末考試等維度的成績。

四、結語

在工程項目管理的授課過程中需要結合工程實踐內容，案例教學是工程項目管理課程常用的教學模式，但由于課時限制、課程知識點較為零散，案例授課效果有限。本研究面向智能建造，對工程項目管理課程理論知識單元進行模塊化分解，匹配相應的智能建造案例，基于PBL理念，構建了“模塊知識-模塊案例-模塊知識”的穿插式案例教學模式。在滿足智能建造知識更新要求的前提下，案例教學為學生提供了沉浸式、自主式的學習環(huán)境，促進了學生對理論知識的掌握和對工程實踐的了解。

參考文獻：

［1］ 王紅衛(wèi). 智慧建造環(huán)境下的重大工程現(xiàn)場管理創(chuàng)新［C］//中國自動化學會. 2015年中國自動化大會摘要集，2015：1.

［2］ 中華人民共和國住房和城鄉(xiāng)建設部．住房和城鄉(xiāng)建設部等部門關于推動智能建造與建筑工業(yè)化協(xié)同發(fā)展的指導意見［EB/OL］.（2020-07-03）［2022-02-10］. https：//www. gov. cn/zhengce/zhengceku/2020-07/28/content_5530762. htm.

［3］ 毛超，嚴薇，劉貴文，等. 智能建造專業(yè)教育創(chuàng)新與實踐［J］. 高等建筑教育，2022，31（1）：1-7.

［4］ 許勝才，鄧禮嬌，蔡軍，等. 基于BIM的裝配式混凝土結構深化設計課程建設［J］. 高等工程教育研究，2022（1）：68-74.

［5］ 郭慶軍，劉慧萍. 工程項目管理課程教學改革與實踐［J］. 高等建筑教育，2007，16（1）：85-89.

［6］ 李曉娟，李璐璐. 新工科背景下工程項目管理課程思政元素的融合與教學實踐［J］. 高等建筑教育，2021，30（2）：65-71.

［7］ 王卓甫，丁繼勇，高輝.《工程項目管理》課程知識體系完善與優(yōu)化研究［J］. 項目管理技術，2020，18（4）：21-26.

［8］ 盛昭瀚，梁茹. 基于復雜系統(tǒng)管理的重大工程核心決策范式研究——以我國典型長大橋梁工程決策為例［J］. 管理世界，2022，38（3）：200-212.

［9］ 潘鵬程，趙大海，曹?，? 基于BIM的工程項目管理課程組合型案例教學改革［J］. 教育教學論壇，2020（19）：129-130.

［10］ 郭忠興. 案例教學過程優(yōu)化研究［J］. 中國大學教學，2010（1）：59-61.

［11］ 劉莉，惠曉麗，胡志芬. 基于PBL理論的工科人才培養(yǎng)途徑探究［J］. 高等工程教育研究，2011（3）：104-108.

（責任編輯 代小進）

基金項目：廣東工業(yè)大學2021年教學改革研究項目（廣工大教字〔2021〕71號）；廣東省自然科學基金面上項目（2022A1515010106）