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工程管理专业BIM教学课程体系改革

工程管理专业BIM教学课程体系改革

建筑信息模型(Building Information Modeling,BIM)是以三维数字技术为基础,集成建设工程项目各种相关信息的工程数据模型,同时又是一种应用于设计、建造、管理的数字化技术[1]。BIM在优化设计和提高施工生产力方面,已经在中国许多地标性建筑项目中发挥了巨大作用[2]。当前BIM处于技术与管理全面融合的拓展应用阶段,工程行业对具有BIM技能和知识的人才需求量增大,而高校人才培养规模远不能适应行业发展的趋势[3]。因此,以工程项目全生命期管理为专业培养目标的工程管理专业需要加大BIM人才培养力度。

对学生开展必要的BIM教育,有助于推动BIM在工程行业内的普及与应用。国外高校在工程管理专业人才培养方面做了很多工作。美国高校工程管理专业BIM课程设置有单一课程模式、交互教学模式、多课程联合模式和毕业设计模式四种[4],按照研究生、本科生和继续教育学生三个类别开设了不同层次的BIM课程。此外,BIM课程还分为必修和选修两类[5]。在英国,以威斯敏斯特大学等为代表的高等院校开设了BIM相关课程[6]。我国许多高校也开展了一系列BIM理论和实践教学的探索。例如,华中科技大学在2012年开设了首个BIM工程硕士班[7]。此外,许多高职高专院校积极开展BIM实践教学,如四川建筑职业技术学院、广西建筑职业技术学院等已经申报开设建设项目信息化管理专业。黑龙江建筑职业技术学院积极行动,与国内知名BIM技术公司开展了校企合作[8]。

随着中国城镇化进程的加快,BIM在工程行业的快速渗透与广泛应用已成为必然[9]。虽然目前国内多所高校针对BIM教学开展了大量研究,但仍存在一系列问题,急需对工程管理专业人才培养模式,特别是实践教学进行改革,以适应新技术条件下的行业人才需求。这关系到工程管理专业未来的生存和发展。

一、国内高校工程管理专业在BIM实践教学方面存在的问题

《高等学校工程管理本科指导性专业规范》在工程管理专业人才专业能力方面,要求毕业生具备在土木工程或其他工程领域进行工程策划、设计管理、投资控制、质量控制、安全管理、合同管理、信息管理和组织协调的基本能力,具备发现、分析、研究、解决工程管理实际问题的综合专业能力[10]。但是,在BIM实践教学方面仍然普遍存在以下三个方面的问题。

(1) 课程设置方面。许多高校的BIM实践教学与工程管理核心课程理论教学脱节,核心课程(如工程项目管理、工程造价等)只讲传统理论,并没有将相关理论拓展到BIM教学中,而只是增加BIM实践教学环节,导致实际授课效果并不理想,“BIM入课”的实现路径还需进一步探索。

(2) 教师培养方面。教师对BIM的熟练掌握是BIM教育发展的基石。然而,大多数教师学习BIM相关知识的时间短,尚有少部分教师对重新学习BIM相关知识有抵触情绪[11]。保障BIM实践教学效果,工程管理专业教师必须首先接受BIM培训,提高自身BIM实践教学的水平,进而带动理论教学的升级。

(3) 实验室软硬件条件方面。目前许多高校实践教学的软硬件条件不能支持BIM环境下的工程管理专业实训。BIM系统硬件框架的搭建离不开高性能的计算机,BIM相关软件采购需要增加大量成本。大部分高校实验室和实践课程建设资金尚不能满足条件。

二、工程管理专业BIM教学课程体系改革

(一)BIM教学课程体系改革目标

工程管理本科专业课包含工程技术、经济、管理和法律法规等四个平台课程, 与BIM密切相关的有工程技术、管理和经济类课程[12]。中国地质大学(武汉)工程管理专业课程可划分为学科基础课(土木工程概论、房屋建筑学、工程力学)、专业基础课(工程施工技术、工程项目管理、工程经济学)、专业课(工程项目评估、工程造价与管理、工程招投标与合同管理)和实践课程(计算机绘图及辅助设计、工程造价课程设计、工程管理软件实习)四个层次。

BIM教学课程体系改革的总体目标是基于中国地质大学(武汉)现有工程管理课程教学体系,开展工程管理专业BIM实践教学改革创新,建立切实可行的BIM教学课程体系,提出符合行业发展需求的BIM实践教学解决方案,具体为:(1)建立基于BIM的工程管理专业教学平台;(2)建成一流的“双师型”师资队伍;(3)开发规范的实训教材和培训项目;(4)提供社会服务,扩大社会影响;(5)建设示范基地,打造优质专业。

采用将实践融入理论的混合式教学方法,将BIM技术引入所有理论课程教学范畴,从实践教学切入,全面提升理论教学水平。提高教学质量,以BIM技术改进理论课程教学过程,增强学生对专业知识的理解;提高实践能力,学生通过学习BIM的基本原理和基础软件操作,提升完成工程管理各项工作的能力。为此,制定上述改革目标的实现途径,如表 1所示。

表 1(Table 1)表 1 BIM教学课程体系改革目标的实现途径 子目标 实现途径 建立基于BIM技术的工程管理专业教学平台 (1)以现有实践教学条件为基础,进行必要的硬件和软件升级,利用“BIM+互联网”“BIM+VR”“BIM+AR”等技术改进专业课程教学手段,改变以讲授为主的教学模式,以新的实践教学技术提升课堂教学质量(2)各专业课教师根据所承担专业课程的具体内容,升级教学内容,增加实践环节,实现“BIM入课”,以实践教学带动理论教学的全面更新 建成一流的“双师型”师资队伍 校企合作,利用BIM咨询企业的师资保障教师参加BIM技能培训、参加全国BIM等级考试,进而参与企业的BIM咨询项目,提高教师的BIM技能和专业素养,为BIM教学体系改革储备知识与技能 开发规范的实训教材和培训项目 (1)校企合作,更新实践教学的课程设置、教学内容,重新编写教学大纲和教学方案,按照行业人才的需求开发实训教材和培训项目(2)利用BIM咨询企业的师资开设校内培训课程,以全国BIM等级考试为目标,为学生提供优质、方便的教学服务平台,学习BIM的基本原理和基础软件操作(3)参加全国BIM大赛。利用全国BIM大赛平台,为学生提供课外学习BIM的条件(4)专家讲座。通过专家讲座向学生提供BIM学习的方向和最新资讯,了解企业人才需求,增强学生学习BIM的动力 提供社会服务,扩大社会影响 (1)优秀的学生推荐到校企合作单位,参与大型项目的BIM咨询工作,掌握在BIM环境下完成工程管理各项工作的能力(2)以实践教学提高工程管理教师的BIM教学能力,各专业课教师根据所承担专业课程的具体内容,升级理论教学内容,实现“BIM入课”,以实践教学带动理论教学的全面更新 建设示范基地,打造优质专业 建立与企业合作的“产学研”BIM工作室,引导学生参与实际工程的BIM项目,提炼创新内容,探索BIM创新的应用前沿 表 1 BIM教学课程体系改革目标的实现途径

(二)BIM教学课程体系改革的实施方案

BIM教学课程体系改革指导思想是以BIM实践教学课程和实践教学平台建设为主体,以BIM课外学习机制和教师BIM素质提升为两翼,以BIM工作室为实践教学的方向舵,以校企合作为基本源动力,力求实现学校工程管理专业BIM教学课程体系的改革创新,培养符合行业发展方向和企业人才需求,胜任BIM环境下工程管理工作的高素质应用型人才。在此指导思想下,制定BIM教学课程体系改革实施方案如图 1所示。(1)全面调研本专业BIM教学基础,明确BIM教学课程体系改革目标。(2)综合考虑专业现有实践课程和核心理论课程的实践部分,开发BIM实践教学课程。(3)建设工程管理专业BIM实践教学平台。(4)建立学生课外学习机制,开展工程管理专业教师的BIM知识与技能培训。(5)在完成上述所有工作的基础上,建立BIM工作室。在该实施方案中,校企合作是改革有效推行的基本保证。BIM对于学校工程管理专业大部分教师属于新知识、新技能,利用有实力的BIM咨询企业的技术和人才,是保证改革的关键因素之一。最终,总结经验教训,形成教学成果,探索行之有效的BIM教学课程体系改革解决方案并推广应用。

图 1(Figure 1)图 1 BIM教学课程体系改革实施方案图

(三)BIM教学课程体系改革的主要内容

(1) 开发BIM实践教学课程。该部分内容是基础也是重点。BIM实践教学课程的开发包括实践课程和核心理论课程的实践环节,开发过程需遵循工程实践中的BIM典型应用点。工程实践环节的BIM应用场景包括BIM建模、BIM造价、BIM施工和BIM协同,其中BIM建模的典型应用点有建筑翻模、BIM审图、BIM设计优化、管线综合、碰撞检查、出图、BIM可视化和BIM & VR等;BIM造价的典型应用点有土建与安装工程量;BIM施工的典型应用点有项目策划、招标方案、4D模拟、模板设计、模板配模、脚手架设计等;BIM协同的典型应用点有移动用模、移动交底、协同管理、质量安全管理、成本管理和多项目管理等。根据BIM在工程实践中的典型应用点,整理得到BIM实践教学课程的能力培养点,如图 2所示。通过这些能力培养点进一步优化和调整现有的实践教学课程和核心理论课程实践环节,从而完成BIM实践教学课程的开发。

图 2(Figure 2)图 2 BIM实践教学课程的能力培养点

(2) 建设BIM实践教学平台。修订专业现有实践教学课程和核心理论课程实践环节的教学大纲和教学方案,以教学内容、教学手段和考核方式为切入点,研究BIM环境下实践教学的改进方式。

(3) 建立学生课外学习机制。建立课外学习小组,定期开展活动;鼓励学生参加课外BIM技能培训;组织学生参加行业BIM技能大赛和BIM等级考试;建立校外专家讲座机制。

(4) 开展教师知识与技能培训。制定并实施师资BIM素质提升计划,全面提升专业教师BIM实践教学能力。重点以接受BIM培训、参加执业资格考试和企业顶岗实习为切入点。

(5) 建设BIM工作室。以具备BIM实践能力的教师和优秀学生为主体,与BIM咨询企业合作,完成实际工程项目的BIM咨询工作,提供社会服务,扩大影响,使BIM工作室成为对外交流的窗口与平台。

三、结语

BIM在工程行业的广泛应用是大势所趋,工程管理专业的性质要求培养工程行业复合型人才。因此,工程管理专业BIM实践教学改革是必然要求。针对当前高校工程管理专业在BIM教学实践中遇到的瓶颈,基于国内外高校工程管理专业在BIM教学方面的现状,分析国内BIM实践教学方面的问题,以中国地质大学(武汉)为例,提出了BIM课程教学体系改革目标,从而制定了BIM课程教学体系改革的实施方案,明确了实施方案各环节的主要内容。通过教学改革缓解行业BIM技术人才的供需矛盾,力求培养出符合当今社会需求的BIM应用型综合人才。

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