工程管理BIM教育课程建设与融合分析

张静晓，李　　慧，翟　　颖，李洪涛　

（1.　长安大学　建筑工程学院，陕西　西安　710064，E-mail：zhangjingxiao964@126.com；　2.　广联达软件股份有限公司　工程教育部，北京　100193）

工程管理BIM教育课程建设与融合分析

张静晓1，李慧1，翟颖1，李洪涛2

（1.长安大学建筑工程学院，陕西西安710064，E-mail：zhangjingxiao964@126.com；2.广联达软件股份有限公司工程教育部，北京100193）

摘要：为满足建筑行业BIM人才培养需求，工程管理BIM教育培养实践将呈现多元化多层次的发展趋势。基于2013版《高等学校工程管理本科指导性专业规范》，建筑行业未来发展BIM需求和国际标杆院校BIM课程建设经验，提出依托工程管理人才培养的五大知识领域，构建工程管理BIM交叉知识单元和知识点，解答了国内工程管理BIM教育应该如何搭建培养层次、课程发展方向、课程学习目标和课程融合等问题。

关键词：工程管理专业；BIM教育；市场人才需求；培养层次；建设路径；QFD

国际承包市场BIM应用的巨大市场利润已深深带动中国国内建筑市场BIM应用，而BIM人才培养和教育是BIM建筑市场应用的一个重要障碍［1］。高等教育专业培养作为土木工程与管理人才培养的摇篮，必须承担起建筑行业BIM发展的人才培养重担，跟上国际建筑产业发展的BIM步伐。对于高校工程管理教育来说，这是信息化背景和建筑行业未来发展需求趋势下我国工程管理教育必须面对的教育范式转型问题，即通过工程管理BIM教育改革，工程管理专业人才培养需要从目前传统的图表教学、单纯的软件技能教育（包括工程造价软件、工程项目管理软件）等向以建筑信息系统或者建设工程大行业大数据大平台为核心的工程管理技术和管理教育模式转变。

提出BIM教育与工程管理本科指导性教学规范相融合的教育框架，是工程管理BIM教育发展的关键。国内外高校正通过课程改革、教学方法和培养模式等，探讨工程管理BIM人才培养与行业发展需求如何有效对接。国内BIM在工程管理专业研究处于快速发展阶段，基本分为两个层面，第一个层面关注专业建设，比如闫积刚［2］分析了BIM技术在高职院校课程引入问题，第二个层面关注课程建设，赵鸣等［3］讨论了的建筑工程图学课BIM改革，齐岳等［4］房屋建筑学课程BIM应用，吴伟等［5］对建筑设计专业提出构架了BIM和可持续性一体化课程设想。在国际上，BIM教育侧重于课程发展。比如，Kim等［6］阐述了建设工程项目管理课程引入BIM的教训。Sacks等［7］讨论了如何引入BIM作为大一土木工程教育的一个组成部分以替代传统工程制图课程。Ahn等［8］比较了BIM课程在本科阶段系统学习的优势和劣势，Hardin等［9］分析了工管专业BIM教育的工具与流程。Lee等［10］提出了工程管理专业BIM教育课程发展规划。

虽然中国与美国等发达国家的BIM技术阶段不同，面临发展问题不一样，但是工程管理专业BIM培养能力需求和核心要素却都必须面向高附加值的建筑市场需求，高端建筑市场的BIM实践具有较强行业均质性。美国工程管理BIM教育作为国际高端建筑市场BIM需求对接的探索者，在融合阶段、教学内容、教学要求和学习方法上诸多经验可以借鉴。

1　BIM 与《高等学校工程管理本科指导性专业规范》

BIM已经成为AEC从业人员（建筑师、工程师、承包商、制造商和其他专业人）的关键技能［1］。行业需求决定了BIM人才培养能力结构。简单来说，BIM包含的协同建模是建筑师设计意图沟通交流的有效工具，使用BIM冲突检测工具，建筑师可以在施工前减少失误和差错，会有更高的设计性能和工作满意度；BIM可以完善整个建筑行业从上游到下游的各个企业间的沟通和交流环节，有能力实现项目全生命周期的信息化管理。随着建筑设计、招投标、施工、运营的不断发展推进，BIM将在建筑的全生命周期管理中不断体现其价值。

2013版《高等学校工程管理本科指导性专业规范》（以下简称《规范》）按知识领域、知识单元和知识点3个层次构建工程管理专业知识体系，强调工程管理专业学生培养的知识体系是由知识而不是课程构成。《规范》中BIM更多体现为计算机及信息技术专业应用，但是绝对不能等同一门软件课程。从《规范》角度，工程管理人才培养BIM能力的实现，涉及技术、管理和合同等多方面知识，其培养层次如图1所示。

图1　　工程管理BIM教育培养层次　

工程管理专业BIM人才应综合掌握与工程管理相关的技术、管理、经济、法律方面的理论和方法，具备在土木工程或其他工程领域进行设计管理、投资控制、进度控制、质量控制、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。因此，本文认为BIM不可能通过一门课程解决所有BIM所需的技术和管理能力，合理的途径应该是BIM与《规范》所要求的5个知识领域进行交叉，依托工程管理人才培养的5大知识领域，形成相应的BIM交叉知识单元和知识点，学习模式可采用分散学习、交互学习、独立学习等方式，进行工程管理BIM教育的能力结构培养。

工程管理BIM教育知识单元和知识点较宽泛，能力结构要求更加综合，既包括BIM核心工具技术和工程技术实践的要求，又容纳工程项目方面的素质和体验，还涵盖工程经济与管理方面的实践操作能力的培养。BIM与《规范》的融合应该立足BIM的基本原理与技术应用基础，从BIM全寿命周期角度，结合工程管理的利益相关者实践应用，突出BIM的数据集成平台核心地位，进行课程体系的构建、相关知识单元和知识点的融合。具体如图2所示。

图2　　BIM与《规范》融合框架

2　工程管理B I M教育课程建设分析

2.1BIM技能与工程管理专业课程方向

BIM的基本知识和技能包括基本的计算机应用、AutoCAD、Google Sketchup、Revit等，而建筑业各类项目的BIM关键应用内容包括可视化、制造/装配识图与制图、代码审查、能源模拟、设计验证、选项分析（价值工程）、取证分析、设备管理、成本估算、施工顺序，以及冲突，接口，碰撞检测。因此，工程管理与BIM关联的知识单元比较多，比如建筑材料、建筑施工合同及管理、建筑结构及工程力学、工程实践指南、建筑工程施工及管理、工程造价与管理和建筑安全等。因此，对于工程管理专业来说，基于BIM定义及其能力结构，BIM与工程管理专业可能的课程结合如表1所示［11］。

表1　　BIM技术和主题与工程管理课程方向　

基于工程管理五大知识体系的知识单元和知识点逻辑关系，工程管理BIM教育应先从理念引导，基本技能培养，专业实践素质培养，核心能力形成社会实践应用等5个阶段，实现简单建模到高级技能的初中级应用，毕业后能够快速适应行业工程管理BIM需求，并在企业中经过项目实践应用后逐步发展到能够进行业务集成的高级BIM管理人员。因此，面向行业应用需求的工程管理BIM工具和技术应该从基础向高级逐步推进。以University of Nebraska-Lincoln为例［12］，工程管理BIM工具和技术从基础到高级进阶划分，具体如图3所示。

图3　　工程管理BIM技能进阶分析　

2.2工程管理BIM课程学习目标和类型

寻求BIM课程整合的最佳方法，将有利于BIM更系统地融入工程管理专业课程。这一方法涉及到如下问题［13］：学生应在何种程度上学习使用BIM才能反映建筑业目前的BIM应用情况？毕业生应该掌握何种水平的BIM技能和知识才能满足行业需求？以芬兰为例，BIM创新世界领先水平，但是建筑师和工程师仍习惯于传统制图，这被公认为是信息技术应用的一大障碍。因此，对于土木工程专业来说，除非在土木工程本科阶段学习BIM，不然，其毕业后将缺乏行业交流与展示所需的技术能力（3D）。BIM教育在美国的大学教学中仍处于早期采用阶段。尽管一些教学计划要求学生课堂学习BIM，但是综合相关BIM课程教学计划系统地制定BIM综合课程是非常必要的［14］。根据Lee［10］和Ahn分析［11］，选取Stanford、Pennsylvania State University、University of Southern California、Technion等6所高校的BIM课程作为标杆，从课程名称和学习要求来看，BIM课程均是由初级向高级进阶。其中，Technion的BIM课程单元以BIM concepts课堂讲授最多，而Engineering Graphics，和BIM training（一阶段）课程次之，可见，BIM基本技术约占80%课堂教学时间，而课后指导和课程作业则以Engineering Graphics和BIM training

（2）为学习重点，占了8成学习时间。

本文将工程管理BIM课程的学习目标和学习要求及类型［］15，16］整合如表2所示。工程管理BIM教学目标主要包括总体了解建筑行业BIM知识和技能的发展概况、理解建筑行业BIM综合应用情况、掌握建筑工程领域BIM的应用技能、熟练BIM软件操作和了解BIM未来发展方向和应用，在对BIM细化的学习要求中认知层面学习的内容高达8成以上。高度重视BIM初中级技能和管理工具的学习，这是目前国外高校工程管理专业BIM教育的共识。这对我国工程管理专业在基础技能层面或者认知层面加强BIM教育，合理规划BIM进阶教育目标和学习内容及课时安排具有相当的借鉴价值。而对于国内工程管理BIM课程如何进阶，需要综合我国工程管理知识体系与工程管理BIM能力结构及要求，通过《规范》所要求掌握的专业知识单元、知识点与BIM能力要求之间的关系分析，这样能够具体帮助工程管理BIM课程教学、建设与发展。

3　BIM与工程管理课程的融合分析

表2　　工程管理BIM课程的学习目标、要求和类型　

在CEBOK制定的2025年美国土木工程教学指南远景规划［17］中，不是直接提及BIM，而是间接将其定义为未来工程师必须精通技术，是工程师们能够传达明确连贯而具有时效性的工程信息。通过构建系统、全面的BIM教育方法加强BIM教育已经成为大学课程改革的核心。BIM课程在大一和大二阶段，主要集中于工程基础信息表达、工程设计的计算机建模以及BIM工具的技术层面；在大三和大四的中级和高级课程应关注BIM作为通用工程和管理课程的层面，专注于针对特定目的的BIM教学，如设计协调、规划和建设项目的控制；在研究生阶段，BIM课程应集中于跨组织和项目的BIM合作与管理。例如，在本科阶段，Worcester Polytechnic Institute［18］在大一“土木工程和计算机基础”课程中进行为期1周的BIM模块概论，其次是在“土木工程集成信息技术”课程中进行高级BIM使用。该课程融合其他课程中横跨3个学年进行分散讲授，开始是大学二年级的CAD课程，接着是交通运输工程课程，最后是大四高级BIM设计课程。这3个阶段的学习目标分别是：BIM基本原理及其应用；基于工程标准重新定义BIM能力；构建综合土木工程BIM系统能力。

对美国工程管理专业来说，许多学校只在1～3门课程中提供BIM技术；多课程将知识的涵盖面压缩到1～2周的引论；一些学校在工程管理一年级或二年级介绍BIM技术，部分课程只是在基本层面进行BIM软件教学，主要关注工程3D制图或工程信息技术课程建设方面，专注于建模的具体技巧和基本软件操作。这等于将BIM技术视为CAD的替代工具进行制图。在建筑工程管理领域，3D模型是工程设计、工程施工以及管理有效实施的主要媒介，为了3D模型能更广泛运用在建筑工程领域，就应该在工程管理课程初级阶段进行BIM教学，并把BIM分散贯穿于其他课程或者作为独立课程在工程管理的教学阶段进行实施。

如果把BIM作为工程管理毕业生的一项基本技能，那就意味着学生应该在大一对其进行基本学习，对于偏重土木工程技术的工程管理专业来说，BIM应作为学生工程设计核心能力的组成部分穿插在课堂大作业、生产实习和毕业实习中，并通过毕业设计进行强化学习使用。对于偏重经济管理的工程管理专业来说，BIM理念和功能、基本技能的培养是必须的，而工程经济分析和现场施工管理的应用则是其核心学习能力，对于工程设计能力深入学习则可通过兴趣小组和学生竞赛等活动进行第二课堂的培养。根据《规范》的知识单元，本文提供一种专业设置偏向BIM与专业核心课程的融合思路，在此列举部分《规范》所要求的知识单元（见表3）。

表3　　《规范》背景下BIM与部分专业知识　单元的融合分析　

在国内将BIM技术融入工程管理教学，主要有两种途径：一是将BIM纳入一门或两门课程中，即单独开设一门或两门新的专业基础课，主要向学生介绍BIM软件使用中的基本概念。这种方法使学生仅关注软件的操作使用，从而忽视BIM在项目整个生命周期中产生的作用。二是几门课程的相应知识单元部分都涉及BIM，有利于学生形成系统、清晰的专业知识体系。BIM软件并不是某一特定软件，而是一系列软件的统称，它包括建筑设计、绿色建筑分析、结构设计、设备设计、三维算量与清单计价、安装算量与清单计价、项目管理与招投标工具和建筑工程VR仿真系统等8个方面。在安排教学计划时可以将BIM技术引入到专业课程中，如在工程制图、房屋建筑学和建筑材料等专业基础课程中，教师可以借助BIM技术中的结构设计和VR虚拟现实技术帮助学生理解专业知识；在土木工程施工技术和建筑安装技术等专业课程教学中可增加部分BIM实验室授课内容。同时，工程管理教学内容应该长期开设BIM前沿认知教学，关注近5～10年建筑领域热点问题，培养学生行业领先意识。确保学生能感知或学习本行业的新经验、新技术和新政策，为自己未来的职业生涯做好充分准备，也在很大程度上及时更新、补充、丰富、激活工程管理教学内容，提升工程管理学生培养质量。

BIM是建筑工程技术和管理等各方面信息系统的集成，未来可能横跨很多工程行业构建基于工程大数据构建建筑信息系统，如果没有足够的跨行业工程专业知识、熟练的BIM软件技术和相应的硬软件等等，盲目采用BIM进行课程建设可能导致工程管理教学的不协调。因此，BIM工程教育在遵循学院专业建设能力、课程建设和教学规律的前提下，应该将工程管理培养大纲、知识单元、知识点和行业承包商的BIM需求以及BIM自身发展需求，进行系统映射和教学要求分解，构建BIM和专业建设的有机平台，打造反映行业工程大数据需求的工程管理BIM教育系统。

4　结语

我国工程管理专业BIM建设需要紧紧依托《规范》，在专业技能与管理技能加强BIM融合。BIM课程的学习目标和学习类型需要从基础向高级迈进，本科阶段更关注基本技能的训练以及在管理、造价等方面的实践认知，为建设行业在业主、承包商、工程咨询和物业管理等层面培养人才。

《规范》背景下，工程管理BIM教育应先从理念引导，基本技能培养，专业实践素质培养，核心能力形成社会实践应用等5个阶段，实现简单建模到高级技能的初中级应用。同时，BIM课程建设应该立足专业设置偏向，比如施工技术偏向、工程管理偏向和工程造价偏向，结合专业课程建设系统，从BIM全寿命周期角度，结合工程管理的利益相关者实践应用，突出BIM的基本原理与技术应用基础，强调BIM的数据集成平台核心地位，进行课程体系的构建、相关知识单元和知识点的融合。

BIM的课程建设不能仅仅通过设置一门或者两门专业课程解决，而是通过BIM与工程管理专业知识领域和知识点的系统规划进行有机整合，通过多个学期的教学目标分布，渗透在相应的专业课程建设和发展中，实现BIM教育重点学习与工管专业人才素质教育并行。BIM融合教育应以实践为导向，以案例为基础，以学生为中心，以小组为单位，对学生进行持续反馈性指导学习，强调学生面向实践的学习要求，加强团队协作和沟通。

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张静晓（1981-），男，副教授，硕士生导师，研究方向：建筑经济与管理，工程项目管理；

李慧（1982-），女，副教授，硕士生导师，研究方向：建筑经济与管理，工程项目管理；

翟颖（1991-），女，硕士研究生，研究方向：工程项目管理；

李洪涛（1981-），男，学士，研究方向：工程项目管理。

中图分类号：F406.15

文献标识码：A

文章编号：1674-8859（2016）03-153-06

DO I：10.13991/j.cnki.jem.2016.03.027

作者简介：

收稿日期：2016-03-18.

基金项目：国家自然科学基金项目（71301013）；教育部人文社科规划基金项目（13YJA790150）；陕西省自然科学基金项目（2014JM2-7140）；中央高校教育与教学改革专项（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