工程管理专业BIM应用型人才培养课程体系研究

2021-09-15王照安

四川建筑 2021年4期

王照安

【摘要】随着现代信息技术、大数据和物联网技术的飞速发展，建筑行业对建筑信息模型（BIM）应用型人才的需求越来越迫切，为培养出适应社会需求的BIM应用型人才，文章突出工程管理专业人才培养课程体系构建研究，从BIM理论类课程、实践课程、应用类课程三方面入手，合理构建适应BIM应用型人才培养的课程体系，为BIM应用型人才培养找到可行路径。

【关键词】工程管理; 课程体系构建; BIM应用型人才; 路径

【中国分类号】

G642.0【文献标志码】A

随着社会生产力的进步，科学技术的迅猛发展，建筑市场对BIM应用型人才的需求大增，对于BIM应用型人才培训模式研究也更加迫切，国内外的学者特别是高校在如何培养BIM应用型人才方面作了一定研究。2018年，熊含梦在基于BIM的应用型人才培养模式现状研究中分析了国内外BIM应用现状及趋势，在国内外高校中的人才培养模式的基础上，提出基于BIM的应用型人才培养的必要性及紧迫性[3]。2020年，刘卫斌在基于BIM技术的土建类复合型应用人才培养模式的研究与实践中提出通过教学实践、BIM技术的学习及实践，使学生提高了学习兴趣，增强了本专业及相关专业知识，具备了一定的动手能力，提高了就业竞争力[2]。2017年，何蕊，栾英艳，高岱等在基于BIM 人才培养的土木工程课程体系改革研究中提出为紧跟建筑行业的尖端技术，哈尔滨工业大学工程图学部针对社会BIM人才缺口问题，将BIM技术教学引入大学生土木工程制图课堂，将传统的土木工程制图体系转变为集手工绘图、计算机二维绘图及计算机三维建模为一体。引入三维教学及行业领域前沿技术有利于提高学生阅读工程图能力，激发学生主动学习兴趣等[5]。国内学者主要在BIM应用型人才培养的必要性和迫切性进行研究，校企合作协同育人研究以及实训基地建设研究[1];或者是对具体课程与BIM技术结合研究[4]，目前还没有针对工程管理专业BIM应用型人才培养的课程体系进行过系统完整性研究。本文将针对工程管理专业BIM应用型人才培养课程体系进行系统研究，努力为工程管理BIM应用型人才培养找到可行路径。

1 BIM工程管理专业教学改革研究

工程管理专业是一个综合性、实践性较强的专业，然而，现代工程项目越来越复杂，传统的教学方式很难清楚、直观地呈现项目的实施过程。但受到工程施工时间、课时分配等因素的制约，学生往往只能通过参观不连续的施工过程，形成分裂的、片段性的感性认识，学生在教学过程中仍然处于被动接地位，与现代教育倡导的学生为主体、教师为主导的理念不符。为了加强学生能力的培养，国内大多高等院校采用实践课的方式开展教学。在信息化的发展大潮中，部分教师开始进行积极的尝试，在课堂上借助图片、动画、音视频等软硬件辅助教学。在一定程度上起到了助学、助教作用，但仍没有突破传统教学模式的限制。而BIM能够模拟项目设计、施工、管理的整个过程，能够增进学生对专业知识的理解和掌握。但是，目前我国只有个别院校把BIM纳入到课程体系中，对BIM课程中应该包括哪些知识点以及如何建立BIM课程体系并没有明晰的思路。由于工程管理专业具有跨学科和实践性强的特点，建立基于BIM的工程管理专业课程体系是实现工程管理专业人才培养目标的关键。

1.1 基于BIM的课程体系研究

根据高等学校工程管理本科人才培养质量标准，结合教学实践，将BIM课程架构分为BIM技术理论类课程、BIM技术应用类课程和BIM技术实践类课程，并基于人才培养需要将现有课程进行重组。BIM技术理论类课程主要是介绍BIM的概念、模型格式、支撑技术、协同设计原理等BIM理论知识。本研究基于BIM技术学习应用进行课程的构建。BIM技术理论知识点如图1所示。笔者采用企业行业专家调查法，结合教学经验将BIM技术理论类课程设置为“BIM概论”和“BIM软件建模”两门课程，如图2所示。

BIM应用类课程主要是在现有的课程体系中融入BIM技术，使相应课程能够实现信息化。工程管理专业课程体系如表1所示。本研究应用专家调查法和文献调查法对表1中的专业课程进行识别，构建BIM技术应用类课程，现有的知识体系中能够纳入BIM内容的课程包括：工程识图、工程施工、建筑学、项目管理、工程计量计价等课程，如图3所示。

BIM实践类课程是在BIM理论课程和BIM应用课程的基础上，通过具体的案例使学生将所学的知识系统化的应用在实践中。最终以课程设计、毕业设计的形式，对学生大学四年所学专业知识运用BIM技术表达出来。具体课程设计实践课程体系如图4所示。

通过以上三个模块课程体系的建立，以BIM技术理论类课程、BIM技术应用类课程和BIM技术实践类课程为框架，构建出基于BIM的工程管理专业课程体系，如图5所示。

本研究拟构建基于BIM理论课程体系、BIM应用课程体系和BIM实践课程体系，并以这三大体系为框架来构建基于BIM的工程管理专业课程体系。在课程设计中引入BIM，通过计算機软件来虚拟实现，真正实现了以学生为中心，迫使学生主动学习。与此同时，通过小组团队的形式完成课程设计，也锻炼了学生团队合作的能力。总之，通过BIM技术的应用，不仅让学生掌握了所学的知识，而且培养了综合运用所学知识解决问题的能力。

1.2 BIM 工程管理类虚拟实验室的建设

我国目前已建设BIM虚拟实验室的有清华大学、重庆大学、同济大学等土木类重点院校。我们团队基于此而提出探索创建BIM土木工程虚拟实验室，建筑工程学院2018年在BIM工程研究中心平台，搭建工程施工、工程测量、工程制图虚拟仿真平台（三好公司虚拟软件），并购买鲁班BIM5D管理系列软件，为人才培养和项目研究提高基础。

1.2.1 科学选择BIM工程管理虚拟实验室软硬件

在软件方面实验室首要配置是BIM 核心建模软件，其主要有Autodesk 公司的Revit 软件系列、鲁班的项目管理软件、Bentley 公司的Bentley 软件系列、广联达的工程计量计价软件， Graphisoft 公司的ArchiCAD 软件和Dassault公司的Catla 软件等。就目前市场的普及情况来看，Autodesk 公司的Revit软件系列是最适合基于BIM 技术的土木工程虚拟实验室的建模软件之一。根据不同虚拟实验的需求还应配置与BIM 建模软件搭配使用的BIM 相关软件。目前市场上有12种BIM软件，如图6所示。

实验室主要应用的可持续分析软件（如日照、风环境、噪音、热工分析等）有国外的Ecotect、GreenBuilding Studio 、IES及国内的PKPM，可视化软件有国外的3DMAX、Lightscape，深化设计软件有Tekla Structures，造价软件有国外的Sloibri 及国内的宏业、广联达。实验室需根据不同教学和科研方向，诸如学校的地域特点、发展方向、专业要求、以及资金准备等，科学配置实验的BIM 软件。

在硬件方面，实验室需配置能够流畅使用BIM三维软件系列、鲁班软件系列的计算机，能满足BIM 服务器以及用于教学演示的多媒体设备、大型结构计算分析的高配置计算机等。在BIM 服务器方面目前有实现IFC 数据的存储、提取和管理的IFCModel Server，实现IFC 模型的导入和导出，IFC 文件的版本控制等功能的EDM Model Server，以及与各设计软件配套的BIM 协同设计服务器等。实验室的软硬件配置需根据实验室的教学需要、功能需求，进行高效搭配。

1.2.2 BIM工程管理虚拟实验室的特色

我国将BIM 技术应用于项目的全生命周期管理作为发展目标，目前的发展重点主要放在BIM 技术在项目建设管理各阶段的应用，下一步应针对BIM技术的应用特点探索更多特色。本研究中拟探索实现BIM工程管理虚拟实验室的三大特色，具体为：

（1）虚拟实现施工全过程管理，我国BIM技术主要应用在设计阶段，虚拟实验室可将BIM 技术扩展至施工阶段全程展开研究。虚拟实验室可在三维建模基础上将BIM技术应用于施工阶段的质量、安全、进度、造价管理、虚拟建造管理等多个层面。实现施工全程动态管理、实时监控。

（2）实验室对工程管理的全过程实现可视化虚拟再现，借助BIM 技术的可视化功能，探索项目的决策、设计、施工阶段及项目建成后的运维阶段中工程管理的虚拟再现。通过软件直接获得效果图和动画视频，用来检查设计效果，提升学生学习的兴趣。

（3）建筑节能设计虚拟实验，面对建筑高能耗的问题，建筑节能设计已成当务之急，BIM 技术的应用可以在设计阶段通过模拟分析选择最优节能方案。虚拟实验通过BIM 建模软件建立包含建筑几何信息、材料属性、供应商等大量设计信息的三维BIM 模型，将模型导入相关的分析软件（如DOE2、EnergyPlus、DeST等）对日照、风环境、光环境等进行模拟分析，由能量分析结果进行节能设计，最终选择最优建筑节能设计方案。BIM工程管理虚拟实验室三大特色的探索将在施工管理方面的应用价值前景十分广阔，本探索研究是独具特色的。

2 BIM应用型人才培养方案

“现在全国建筑行业能运用BIM进行工程设计及实践的人跟传统CAD设计人才相比，那可是数十万的差距啊。”中国图学学会执行秘书长贾焕明在 “龙图杯”全国BIM大赛启动仪式上如是说。最引起业内人士关注的是还在建设中的中国第一高楼“上海中心”工程，双层幕墙结构的上海中心每一层140多块各有编号的玻璃幕墙无一相同。按传统施工法，就算现场有再多的人，也无法完成如此高精度的安装。可如今因为采用了世界领先的BIM技术，一层楼16个工人就能搞定。由于我国各大高校还没有系统开设BIM的相关课程，熟悉BIM技术的教师更是缺乏，同时各建筑设计院和施工单位也很少应用该技术，所以目前我国在该技术的开发应用上面临三大困难，应用人才的欠缺是这三个困难的关键因素。基于BIM技术的发展现状和实践，单纯的BIM应用越来越少，更多的是BIM技术与其他专业技术、大数据、云计算技术等集成应用，以期发挥更大的应用价值，从而出现“BIM+”的特点。其包括三个方面：一是多阶段应用，即从聚焦设计阶段应用向施工阶段深化应用延伸;二是集成化应用，即从单业务应用向多业务集成应用转变;三是协同化应用，即从单机应用向基于网络的多方协同应用转变。

本研究基于目前BIM技术的发展现状和人才培养需求，就BIM+人才培养方案和模式以进行研究，这些BIM+人才包括BIM基础理论研究员、BIM模型生产工程师、BIM标准管理师、BIM专业分析工程师、BIM信息应用工程师、以及BIM数据维护师等。率先在国内外开展BIM人才培养课程体系的制定和研究，是BIM技术和教育交叉领域的工作结果，具有原始创新性，这有利于我国的BIM+人才培养的规范化和科学性。我们说的BIM+人才不仅具备基本的工程能力，而且也能熟练应用BIM技能，亦是管理协同的复合型人才，可从图7看出。

结合我国建筑行业发展对企业BIM应用及人才结构调研结果发现，目前企业BIM团队人才需求如图8所示。

3 工程管理专业BIM人才的培养方案最优选择

基于我们的研究基础，我们构建了工程管理专业BIM专业人才的培养方案拓扑图，其解析见图9。

工程管理专业BIM人才培养方案中我们从以下几个方面对专业能力进行培养。

3.1 工程管理能力

具备在土木工程或其他工程领域进行工程策划、投资管理、设计管理、招投标管理、合同管理、质量控制、安全管理、进度控制住、信息管理和组织协调的基本能力，具备应用信息

化技术解决工程管理实际问题的综合能力。

3.2 成本控制能力

能掌握和应用现代工程造价管理方法，具备工程项目投融资分析、设计施工方案的優选能力;能编制工程投资估算、招标工程清单、施工图概预算、工程结算文件;具备运用信息化技术解决工程造价相关问题的能力。

3.3 合同管理能力

能够进行工程招投标策划、合同策划、具备确定合同价款和进行工程合同管理的能力，具备解决合同索赔及风险管控的能力。

3.4 工程建模能力