建筑信息化背景下工程管理类课程教学研究

作者简介：魏巍（1987—），男，硕士，呼伦贝尔学院工程师，讲师，研究方向为建筑设计、工程管理、建筑信息化。

摘  要：随着我国建筑业的不断发展，工程管理类教学的重要性日益凸显。长期以来，工程管理类教学实行封闭式教学，在教学方面存在着许多问题，影响了教学质量。目前，国内建筑业正在进行信息化转型，建筑信息化已经成为今后建筑业的发展方向。工程管理类教学应当适应建筑信息化的发展需求，在教学上进行改革创新。文章将围绕这一方面展开研究及论述，旨在为建筑施工企业培养具有丰富的理论知识和过硬实践能力的工程师和技术人才，以满足企业对高素质工程人才的需求。

关键词：建筑信息化；工程管理类课程；建筑业

中图分类号：G642    文献标识码：A    文章编号：1673-7164（2023）32-0138-04

建筑业是一个复杂的行业，建筑业从业人员需要掌握工程设计、工程施工、质量控制、安全管理、项目管理等方面的专业知识和技能。但受多重因素影响，目前国内建筑施工人员多以农民工为主，因而導致建筑业出现较大的人才缺口，建筑施工企业急需大批高素质人才。高校开设工程管理类课程，可以培养高素质的工程师和技术人才，从而促进建筑施工企业向前发展。学生通过学习工程管理类课程，可以掌握建筑行业的各种专业理论知识，并且培养各方面的专业技能，为将来的职业发展打下良好的基础。目前，国内建筑业正在进行信息化转型，建筑信息化已经成为今后建筑业的发展方向。工程管理类教学应当适应建筑信息化的发展需求，在教学上进行改革、创新。

一、现阶段工程管理类教学存在的问题

（一）教材落后

工程管理涉及的领域非常广泛，包括建筑、机械、电气、信息等多个领域。随着科技的发展和工程管理理论的不断更新，教材也需要及时更新。如果工程管理教学采用的教材比较落后，就会导致学生学到的知识丧失价值，无法适应工程管理发展的要求，有必要及时更新教材。但是，现阶段许多工程管理类教材仍然停留在传统的工程管理理念上，缺乏对新兴技术和理念的介绍与应用［1］。目前，工程管理类教学采用的教材，主要以土木工程为主，缺乏BIM系统、信息化设计方面的内容，已经明显落后，难以满足建筑业信息化发展的需求。BIM（Building Information Modeling）是一种数字化建筑信息模型技术，可以在建筑设计、施工、运营等各个阶段中完成信息共享、数字化建模和协同工作。然而，许多工程管理类教材并没有涉及BIM系统的相关知识，这会导致学生在实际工作中缺乏相关的技能和知识。随着信息技术的快速发展，越来越多的土木工程项目采用信息化设计工具，如CAD、Revit等。然而，许多工程管理类教材并未涉及这些信息化设计工具，导致学生在实际工作中缺乏相关知识和技能。许多教材只是简单地介绍土木工程领域的理论知识，缺乏实践案例及其分析，导致学生难以将理论知识应用到实际工作中，使学生难以解决实际工作中的问题。

（二）教学方式落后

目前，许多工程管理类课程仍然采用传统的板书教学方式，这种教学方式缺乏互动性和趣味性，难以吸引学生的注意力和积极性，存在教学效率低、互动性差、难以保证教学质量等问题。有的教师在课堂教学中使用PPT演示，但PPT演示通常是简单的文字和图片堆积，缺乏生动的案例和实际应用，内容过于简单，缺乏深度和广度，难以满足学生的学习需求。许多高校的工程管理类专业缺乏现代化的教学技术和工具，如虚拟实验室、在线课堂、互动式教学等，难以满足学生的多样化学习需求。还有许多教师，仍然采用传统的灌输式教学方式［2］，向学生单向输出课本上的知识，在教学方式上长期缺乏创新，没有引入案例教学、小组讨论、互动式教学等其他教学方式，难以激发学生的学习兴趣和积极性。此外，受各种原因影响，工程管理类课程的实践教学课时较少，学生难以将理论知识应用到实际工程管理中，从而导致最终学习效果不佳。

（三）难以培养学生的建模能力

建模能力指的是项目设计人员、管理人员在建筑设计、施工和运营过程中，熟练地使用建筑信息模型（BIM）技术，对建筑项目进行全过程管理和协同，实现信息共享、优化设计、减少误差、提高效率和降低成本的能力。建模能力是现代建筑设计和施工的重要技能之一，它可以提高工程效率、降低成本、提高项目质量和延长使用寿命。因此，学生有必要掌握建模能力。培养学生的建模能力，需要引导学生深入了解BIM技术，掌握BIM操作技能，并将BIM应用于建筑设计、结构分析、机电设备、施工管理、安全管理、运营维护等各个方面。但是，许多学校的工程管理类教学对建模能力重视不足，缺乏相关的教学资源［3］。教师也缺乏运用BIM进行工程实践的经验。许多教师在教学中仅停留在理论层面，无法将BIM技术与实际工程实践相结合，不利于培养学生的建模能力。

二、在建筑信息化背景下改革创新工程管理类课程教学

为适应建筑信息化发展的要求和提高工程管理类课程的教学质量和效果，工程管理类教学必须大胆改革创新，引入建筑信息化理念，根据建筑业发展变化调整教学内容，要主动引进先进技术，积极采用先进的教学方式。

（一）引入建筑信息化理念

1. 课程设置。在工程管理类课程中，可以增加建筑信息化相关的课程，如“建筑信息模型（BIM）在工程管理中的应用”“数字化施工管理”“智慧工地”等。这些课程可以作为选修课或专业方向课程，让学生了解建筑信息化的基本概念、技术和应用。此外，要在课程设置中增加智慧工地相关的内容，如智慧工地的定义、特点、应用场景、技术架构等，也可以介绍智慧工地在工程管理中的作用和价值。

2. 内容调整。在现有的工程管理类课程中，可以增加建筑信息化相关的案例和实践内容，如BIM在工程管理中的应用案例、数字化施工管理的实践操作等。同时，也可以将建筑信息化的理念和技术融入现有的课程内容中，如将BIM的协同设计和协同施工理念应用到项目管理课程中。在原有的工程管理课程中，适当增加智慧工地的案例分析和实践操作，让学生能够深入了解智慧工地的具体应用和实现过程，培养学生的实际操作能力和解决问题的能力。

3. 资源建设。为了支持建筑信息化课程的教学和实践，需要建设相应的资源。可以建设数字化实验室［4］、BIM模型库、数字化施工场地等，为学生提供进行实践操作和项目管理的场所和设备。同时，还可以邀请行业专家举办讲座和培训，增加学生的实践经验和行业认知。在教学资源建设中，要丰富智慧工地的教学资源，如教学视频、案例分析、实验室设备等，为学生提供更加全面和深入的学习资源，这有助于提高教学质量和效果。引入建筑信息化理念需要在课程设置、内容调整和资源建设上进行全面考虑，以便让学生在工程管理领域中掌握建筑信息化方面的专业技术，提高学生的综合素质。

（二）全面融入BIM知识

1. 在工程管理类课程中，要大幅增加BIM相关的内容，如BIM基础知识、BIM应用案例分析、BIM软件操作等。并且要考虑将BIM相关内容作为选修课程或专业方向课程，还可以考虑将BIM基础知识单独设置为一门新的必修课。

2. 在教学中，教师要主动介绍BIM的基本概念和优势，并强调BIM在建筑设计、施工和运营管理等方面的应用，引导学生认识BIM，重视BIM。要通过BIM案例分析，让学生了解BIM在实际项目中的应用和效果。要将BIM软件和工具整合到课程中，让学生能够亲身体验和应用BIM技术。在课程教学中，教师要着重培养学生的BIM技能，包括BIM建模、BIM模型编辑、BIM模型管理等各方面的技能［5］。要通过反复练习，引导学生逐步掌握BIM技能。教师还要介绍BIM标准和规范，让学生了解BIM技术的标准化和规范化，帮助学生更好地应用BIM技术，为其未来的职业发展做好准备。

3. 此外，教师还要设计、组织BIM实训教学。BIM实训教学涵盖建筑设计、结构分析、工程量统计和实践操作等各个方面，因此，BIM实训教学必须具有完整性和系统性。BIM实训教学由以下各个环节构成：（1）在实训教学开始前，教师首先要对学生进行简单的问答测试，以帮助学生熟悉、掌握BIM的基本功能（如建模、构件创建、参数设置、族库管理等）。（2）教师基于先進生与后进生互相搭配的原则，将学生分为若干小组。要求各小组在组长的带领下，使用BIM软件创建各种构件，如梁、板、柱等，并将其组合成一个完整的结构体系。然后，学生要使用BIM计算楼盖、板、梁、柱、楼梯的承载能力，并且要设置结构材料、荷载、约束条件。（3）教师要求各小组使用BIM软件绘制结构平面图和立面图。引导学生学习、掌握创建构件，设置尺寸，添加标记和注释。学生需要了解生成结构详图和施工图的具体步骤，将结构详图和施工图与三维模型相互关联，以确保施工图的准确性和一致性。（4）教师要求各小组使用BIM软件进行工程量统计，引导学生掌握设置测量标准、选择测量对象、计算数量和成本。此外，教师还要引导学生了解BIM生成工程量清单和材料清单的过程。（5）教师要求各小组分别设计一个实际的建筑项目，并使用BIM软件完成所有的设计和计算工作，完成建模，培养学生的团队合作能力。（6）在各小组完成项目设计建模后，教师要求各小组相互交流经验，分享设计成果，帮助学生更好地理解BIM技术和应用，从而促进学生的学习和发展［6］。

（三）引导学生学习、掌握工程结构计算软件

工程结构计算软件主要用于进行工程结构的设计和分析，工程师可以使用工程结构计算软件进行有限元分析、动力学分析、应力分析，对结构进行建模、计算、优化和评估。在建筑信息化的背景下，工程结构计算软件必将逐步淘汰传统的手工计算。因此，在工程管理类课程教学中，教师要有意识地引导学生学习工程结构计算软件。在课堂上，教师要强调工程结构计算软件的重要性，介绍常见的工程结构计算软件（如ANSYS、ABAQUS、SAP2000、ETABS）的优点和它们的使用场景，以及软件的操作流程和注意事项，从而提高学生的兴趣，激发学生学习软件的积极性。教师要向学生提供软件教学资源，如软件使用手册、视频教程、案例分析等，引导学生投入学习。在课程设计中，教师要主动设置软件实践环节，让学生通过实际操作来学习工程结构计算软件［7］。例如，让学生使用软件进行结构计算、分析和设计，或者让学生完成一些工程案例的仿真模拟，使其更深入地理解软件的使用方法和实际应用场景，提高实践能力。教师还可以采用小组合作方式，将学生分成若干小组，引导各小组分析问题、制订解决方案和进行计算，培养学生的思考能力和解决问题的能力。

（四）在教学中应用虚拟现实技术

虚拟现实技术（Virtual Reality，简称VR）是一种通过计算机技术模拟出的三维虚拟环境，用户可以通过佩戴VR头盔等设备进入虚拟环境中进行交互式体验。虚拟现实技术已经在日本和美国等多个发达国家投入使用，应用领域包括游戏、教育、医疗、建筑、设计等多个领域。在教育领域，虚拟现实技术可以为学生提供更加生动、直观的学习体验，例如通过虚拟现实技术模拟历史事件、地理环境等［8］。在建筑和设计领域，虚拟现实技术可以模拟出建筑物或产品的真实效果，帮助设计师和客户更好地理解和沟通设计方案。例如，美国的一些建筑公司已经开始使用虚拟现实技术向客户展示建筑物的外观、内部结构和空间布局。在工程管理类课程中，教师可以使用虚拟现实技术开展仿真教学，从而实现教学方式的创新。具体如下：教师使用虚拟现实技术，为学生创建某个工程项目的内部结构，然后让学生戴上VR头盔，引导学生进入虚拟环境。让学生在虚拟环境中进行建筑设计、施工过程模拟和安全培训等方面的实践操作。这可以有效提升学生的实践能力，解决实践课程不足的问题。

（五）引入AI技术，开展AI教学

AI技术是一种模拟人工智能的技术，它使用计算机算法和机器学习算法来模拟人类的思维和行为。AI技术在智能家居、医疗保健、金融服务、交通运输、制造业等领域已经得到广泛应用。AI技术代表了信息技术未来的发展方向，因此，应当在工程管理类课程中主动引入AI技术，开展AI教学。

引导学生认识掌握AI技术，教师向学生介绍AI基础知识，引导学生了解人工智能的基础概念，包括机器学习、深度学习、神经网络等。机器学习是AI技术的核心，它是一种自动化的学习方法，可以让计算机从数据中自动学习，提高其性能［9］。机器学习可以分为监督学习、无监督学习和强化学习。深度学习是一种机器学习的方法，它使用多层神经网络来模拟人类的神经系统，可以处理大量数据和复杂的模式识别问题。教师向学生介绍AI在工程管理中的应用场景，包括预测分析、风险管理、资源分配等。此外，还可以向学生介绍常见的AI工具，如Python、TensorFlow等，让学生明白如何使用这些工具进行数据分析和模型开发。

引导学生使用AI技术进行工程管理。教师向学生介绍决策树的基本原理和应用，让学生使用决策树来进行工程管理中的决策。教师也可以向学生介绍基因算法的基本原理和应用，让学生使用基因算法来解决工程管理中的优化问题。教师还可以向学生介绍支持向量机（SVM）、随机森林（Random Forest）、人工神经网络（Artificial Neural Network）、朴素贝叶斯（Naive Bayes）、K近邻算法（K-Nearest Neighbor）等算法。教师组织实践活动，让学生在实践中应用所学的AI技术，例如让学生使用决策树和基因算法来解决实际的工程管理问题，或让学生使用SVM算法预测某个项目的成本、时间和资源，并进行风险评估，帮助学生了解AI技术在工程管理中的应用，促进学生使用AI工具解决实际问题的能力。

三、结语

综上所述，建筑信息化是建筑业未来的发展趋势。工程管理类课程必须顺应建筑信息化，主动引入建筑信息化理念，根据建筑业发展变化调整教学内容，并且只有主动引进先进技术，积极采用先进的教学方式，才能实现工程管理类课程的改革、创新，才能提升工程管理类课程教学的水平。

参考文献：

［1］ 谢正霞，贺成龙. 高校建筑类专业BIM应用型人才多元融合培养模式研究——以嘉兴学院建筑工程学院为例［J］. 嘉兴学院学报，2023，35（02）：134-139.

［2］ 刘占省，李安修，杜修力，等. 新工科背景下融合信息技术的土木工程教学实践创新［J］. 高等建筑教育，2023，32（01）：15-23.

［3］ 杨有莲，吴启红，黄进，等. 基于“五融合”育人机制的土木类专业高素质应用型人才培养体系探索与实践［J］. 高等建筑教育，2023，32（01）：39-48.

［4］ 谭毅，尹璨，李昇翰. 面向“新工科”的工程管理信息化导论课程建设与思考［J］. 创新创业理论研究与实践，2023，6（02）：4-8.

［5］ 孙庆巍，高辉，张童，等. 新工科背景下智能建造专业课程体系研究与构建［J］. 高教学刊，2023，9（02）：118-121.

［6］ 王伟，黄书童. 建筑信息化背景下工程管理应用型人才执业能力“三融合”培养模式的研究——基于桂林航天工业学院的实践分析［J］. 教育观察，2023，12（01）：68-71.

［7］ 高云莉，姜蕾，石锋. 基于智能建造的工程管理“双能力”培养课程体系改革［J］. 教育教学论坛，2022（42）：42-45.

［8］ 张卓如，李晓冬，王志强. 《土木施工技术》课程实践教学改革与创新研究［J］. 山东农业工程学院学报，2022，39（09）：39-43.

［9］ 佟佳鑫. BIM技术运用下的工程管理专业实践教学改革探讨［J］. 砖瓦，2022（08）：168-170.

（荐稿人：白俊青，呼伦贝尔学院副教授）

（責任编辑：淳洁）