建筑业数字化转型阶段工程管理人才培养教学改革研究

于 涛，申 瑾

（哈尔滨工业大学 土木工程学院，黑龙江 哈尔滨 150090，E-mail：yutao2012tjdx@163.com）

2016 年，住房和城乡建设部印发了《2016～2020年建筑业信息化发展纲要》，正式将信息技术、大数据、云计算、物联网、人工智能列为建筑业未来发展的重大改革方向。传统施工模式必然和前沿数字技术融合，形成全新的建设模式与管理方法。诸多研究已证明，数字化施工能够集成先进的信息技术，充分利用工业化建造方式及专业设备，有效提升工程项目的管理水平，对实现建筑产业现代化具有重大意义。如以数据挖掘为代表的大数据分析方法可以提取数据中诸多潜在信息，帮助人们更好地发现其内在规律，创造新的价值附加值[1～4]。基于数据驱动的工程设计和计划工具能够帮助设计团队提高设计决策绩效[5]。除此之外，基于大数据的平台和基础设施结构也取得了较为迅速的发展[6～9]，一些基本技术和应用平台已逐步形成，用以支持工程项目组织决策活动[10～13]。

在此背景下，未来的工程管理者必须掌握数字化、信息化、智能化技术的相关知识，并具备将其融入项目管理实践的能力。拥有数据挖掘、智能算法、机器学习等技术能力的项目管理人员是未来建筑业发展的中流砥柱[14]。为应对新形势下的工程管理人才培养难题，学者们对建筑业数字化转型升级阶段的工程管理教育教学体系进行了一系列探索。柴雪[15]以Sketch UP 建筑建模课程为例，对操作性课程的实施过程进行探讨，提出利用云平台实现教学资源共享、作业布置、师生互动的理念，为后续课程信息化教学改革提供参考。邹志勇[16]认为信息管理与数字化技术应该在工程管理专业人才培养方案中加大比重，特别是软件操作与应用编程。孙庆霞等[17]将BIM、VA/AR、3D 打印与《建筑识图与构造》课程融合，提出打造可视化“数字教材”增强学生对知识点的直观理解，为课程教学改革提供借鉴。

当前学者们的研究取得了较为丰富的成果。但尚未对数字化转型阶段工程管理专业人才的知识供求关系进行全面分析，未能找出当前行业需求、人才培养、学术研究的割裂点，从而不能系统地提出人才培养体系的改革方向与路径，实现产学研相结合。本文通过文献分析与实证调研识别数字化转型阶段建筑业对工程管理人才的知识技能需求；利用专家访谈、田野调查方式探索高校工程管理人才培养体系；基于对比研究，剖析高校工程管理类人才培养体系在数字化转型阶段的不足，进而找出教育教学改革方向。

1 工程管理人才的知识与理论需求分析

1.1 工程管理领域涉及的数字化、信息化、智能化知识谱系分析

基于文献计量分析工具，借助ASCE、WoS、EI 等核心知识数据库，本文系统梳理了工程管理学者在数字化、信息化、智能化领域的相关理论研究，厘清了这些知识领域的发展脉络与知识谱系。

图1 展示了工程管理数字化、信息化、智能化领域知识成果的关键词网络，由分析可知：大数据、云计算、人工智能、知识管理、系统科学、计算机辅助设计、项目信息管理、智能算法、绩效管理、智慧城市等前沿知识领域已经成为了建筑业数字化转型阶段的核心，构成了这一领域的知识谱系。

图1 数字化、信息化、智能化技术研究的关键词网络

图2 展示了2000～2020 年，工程管理数字化、信息化、智能化领域研究主题的演变过程。由分析可知，这一领域的兴起源自大数据这一概念的提出，随着大数据理论与系统科学、项目管理、人工智能、数据挖掘、神经网络等技术的深度融合，工程管理数字化、信息化、智能化研究方向朝着最优化、新式智能算法、智慧城市等方向演化，研究领域日益丰富，跨学科特点日益突出，研究尺度不断加大，从项目管理向城市管理方向演化。

图2 数字化、信息化、智能化技术研究主题演化趋势

图3 展示了工程管理数字化、信息化、智能化研究领域的学术核心期刊。由分析可知，Automation in Construction，Journal of Construction Engineering and Management，Journal of Computing in Civil Engineering，Journal of Management in Engineering等工程管理与建筑信息化领域期刊在建筑业数字化转型研究领域起着至关重要的作用。

图3 数字化、信息化、智能化技术研究领域的核心期刊

1.2 工程人才数字化理论知识需求清单

本文根据文献计量分析结果，从大数据、云计算、人工智能、知识管理、系统科学、计算机辅助设计、项目信息管理、智能算法、绩效管理、智慧城市等前沿知识领域出发，形成建筑业数字化转型阶段的工程管理人才培养知识点清单。

通过理论化设计，将识别的潜在需求形成调查问卷，问卷分为三部分。第一部分为研究背景介绍；第二部分为被调查者基本信息；第三部分为问题项。采用5 分制李克特量表，5 分表示该知识点在实践中十分重要，1 分表示该知识点在实践中不重要。

问卷面向房地产开发企业、施工企业、勘察设计企业等行业主体的从业人员，最终通过实证分析，识别出建筑业数字化转型阶段工程管理人才的核心知识与理论需求清单。问卷采用网络与纸质相结合方式，总计分发200 份，有效问卷132 份，有效率66%，问卷的α 信度系数为0.683，符合统计要求。重要知识点内涵如下：

（1）BLM（Building Life-cycle Management，建筑全生命周期管理）理论。BLM 思想是计算机集成制造理念的扩展，在建设项目的决策、设计、实施及运营阶段运用信息技术、过程集成，是一种实现工程项目信息集成管理的综合策略[18]。BLM 相较于传统的工程信息管理模式，方法、手段、工具更加全面，集成化的管理理念也更为先进，其核心思想是实现建设项目的数据管理和知识共享，减少全生命期实施流程中的冗余投资、资源浪费，进而提高工程管理效率[18]。因此，正确的提取、存储、处理工程项目信息是BLM 的关键所在。建筑业数字化转型阶段的工程管理人才培养应该注重这一理论的相关内容。

（2）精益建造理论。精益建造理论借鉴了制造业生产模式，以“精益思想” 为核心，充分吸收了生产运营管理理论，旨在改善质量、成本、进度等项目绩效指标[19]。将精益思想引入建筑业，能够提高施工生产效率，降低建设成本，加快施工进度，节约资源消耗。精益建造实现了建设项目全生命周期的精细化管理，解决了建设项目干系人的信息交互、智慧化功能，完成了可持续发展等综合目标。精益建造理论是数字化时代建筑业工程管理人才的必备理论知识。

（3）信息资源管理理论。从信息资源管理的视角出发，工程管理数字化是对多源异构数据的融合应用，依据用户的具体需求，借助特定工具对相关信息源及其所产生的信息进行科学收集、筛选、整理与分析，从而提取对用户有价值的信息。建设项目多源信息融合实现过程始终离不开信息资源管理理论的支撑，不仅体现在对工程管理数字化的多目标信息源感知上，还体现在对一系列多源信息进行识别与关联应用等环节中。信息资源管理理论是建筑业数字化时代工程管理人才的必备理论知识。

（4）BIM 技术。信息建模是实现工程管理数字化的关键环节，而BIM 作为多源异构工程信息集成的数据模型工具，是数字化转型阶段建设项目参数化建模的核心手段。只有通过信息的收集、筛选、融合、处理，才能最终实现信息交互、知识共享，而BIM 是建设项目信息的综合载体，可以在信息交互过程中实现对信息的集成和共享，尤其能在动态的信息交互过程中实现历史信息和当前信息的集成，并能够进行有效的信息资源检索。因此，BIM技术是建筑业数字化时代工程管理人才的必备理论知识。

（5）物联网技术。物联网以特有的传感技术和感知能力成为实现工程管理数字化的关键技术之一。通过物联网技术的物体标识和集成传感等功能，建设项目全生命周期的所有信息可以实现有效集成、融合，甚至不同建设项目可以实现信息交互和联通，工程管理者能够准确地了解所需的重要信息，及时地进行信息传递、分析、处理和反应[20]。因此，物联网技术是建筑业数字化转型阶段工程管理人才的必备理论知识。

（6）4D 可视化技术。4D 可视化技术将建筑产品的3D 几何模型和项目施工过程中的其他信息实现关联，可以对建设项目现场实现仿真建模，为工程管理者提供可视化现场管理的操作工具，能够实现项目进度计划的动态更新优化，实时计算工程量和项目成本变化，并且促进远程施工现场指挥工作[21]。工程管理数字化理念对4D 可视化技术的需求，主要体现在建设现场管理、历史信息的再现，以及信息的动态优化。利用4D 可视化技术既可以实现施工现场的场地布置，还可以实时查询和修改任意时间的场地使用和设备配置情况，实现信息的动态管理。因此，4D 可视化技术是建筑业数字化转型阶段工程管理人才的必备理论知识。

（7）系统工程理论。在当前工程管理数字化领域的研究中，系统工程的地位日益重要。大数据的提出使得建设项目全数据分析成为可能，与传统基于局部数据的管理范式相比，大数据更强调从整体视角出发制定项目管理方案。系统工程是一门研究系统要素及其关联的学科，强调从系统整体性出发，分析系统的功能与环境，支持决策。系统工程的分析范式很好地弥补了传统小样本数据分析的不足，使得全数据分析更为有效。因此，系统工程理论是建筑业数字化转型阶段工程管理人才的必备理论知识。

（8）核心软件使用。软件是实现知识管理与信息交互的重要界面，是数据分析的重要手段，工程管理者的必备技能。目前工程管理领域常用的软件包括Revit、Microsoft Project、CAD、广联达工程概预算软件GBGV8.0 等专业软件。

2 高校工程管理人才数字化技术培养体系

2.1 培养目标分析

本文基于专家访谈，识别高校工程管理人才培养过程中的数字化、信息化、智能化理论知识内容，评估高校培养目标的合理性，判断其能否适应建筑业数字化转型阶段的人才培养需求。

表1 展示了9 所高校工程管理学科的人才培养目标。分析表明，仅有4 所高校在人才培养目标中明确提出了数字化、信息化的知识能力需求，说明当前高校工程管理学科对于数字化转型阶段的重要性、挑战性理解不够深入，尚未形成数字化导向型的人才培养目标，造成了一定程度的人才培养模式滞后，毕业生无法迅速适应房地产、建筑施工企业的知识需求，需要进一步深化改革。

表1 工程管理人才培养目标是否适应数字化转型需求

2.2 专业课程分析

本文对部分高校采取田野调查方式展开调研，进一步识别高校工程管理人才培养的数字化、信息化、智能化理论知识内容。表2 将上述识别的知识需求与各高校课程体系进行对应，研究发现：

表2 9 所高校的工程管理专业课程是否满足数字化转型的知识需求

（1）当前高校工程管理人才培养普遍对于信息化前沿技术重视不足。

（2）当前高校工程管理人才培养过程的信息化学习主要集中在软件使用，以工程制图和工程量计算软件为主，对于信息化软件、BIM 等前沿工具重视不足。

（3）当前高校工程管理类专业教育缺少系统工程理论知识的学习，建设项目是一个复杂系统，信息集成与管理体现了系统性思维，因此急需加强此处的教学与知识传授。

（4）BLM、4D 可视化技术、精益建造、物联网等理论多为讲座性质的前沿课程，尚未成为专业核心课程，其成熟度尚待提升，学生对课程的了解程度有待加深。

3 工程管理专业人才培养体系的改善措施

本文以社会需求为核心，基于对比研究，分析数字化转型阶段高校工程管理人才培养与社会行业需求的割裂点，分析不同割裂点的脱钩程度，进而展开调研，通过焦点小组讨论的方式集思广益，识别教学教改的科学途径。

3.1 人才培养与行业需求的割裂点

当前高校工程管理学者对于建筑业数字化研究主要聚焦于大数据、云计算、人工智能、知识管理、计算机辅助设计、智能算法、绩效管理、智慧城市等前沿领域，对于系统科学、BLM、精益建造等行业知识需求重视度不足，并且没有实现前沿理论迅速进入课堂、服务行业发展的目标，人才培养方案没有体现数字化最新研究成果，无法以“研”促“教”，科研与教学的割裂，既加重了教师工作负担，又造成了科研资源的浪费。

此外，通过对比分析，发现数字化转型的重要性与挑战性没有得到充分重视，数字化、信息化、智能化思想没有充分体现在高校工程管理人才培养目标之中；高校人才的数字化知识培养主要侧重软件工具的实操性学习，缺乏对于精益建造、BLM、系统科学等基础理论的深入探讨，使得学生“只见树叶不见森林”；建筑数字化技术教育主要体现在前沿讲座，课时数不足且深入度不够，使得学生“浅尝辄止”。

3.2 教育教学改革措施

（1）完善培养目标。通过行业调研，深入分析数字化时代建筑业对工程管理人才的知识、理论、能力需求，面向行业需求制定人才培养目标，将目标细化为知识需求和能力需求，整合并更新当前培养方案，识别培养目标与课程体系的对应关系，使得人才培养适合行业发展需求。一是时刻把握行业需求动态，可以和全国性、地方性知名建筑企业建立人才联合培养机制，具体措施包括：聘用企业导师开展数字化主题讲座、定期组织产学研座谈会、共建生产实习基地、共建研究院并开发数字化工程管理相关课程。同时，鼓励大学教师走进工地现场，培养“双师型” 队伍，使得一线教学人员可以迅速捕捉建筑行业对于数字化、信息化、智能化技术与管理方法的需求；二是强化行业需求转化成人才培养目标的敏捷调整机制，学科组定期讨论人才培养方案、课程体系、课程大纲等教学要素与行业需求的匹配程度，并邀请具有资深工作经验的业界专家参与人才培养方案修订与课程调整，强化数字化、信息化、智能化知识体系的实用性；三是对于生源和师资较为充沛的学校，可以设置数字化、信息化、智能化本科培养方向，将学生分流培养。如同济大学、哈尔滨工业大学、华中科技大学等高校已经陆续开设了智能建造相关的本科专业。

（2）加强理论学习。适当删减软件类课程学时，侧重基础理论教育与素质教育，将软件实操作为课后作业或课程设计，培养学生科学思维能力与动手能力，锻炼其自主学习能力，使得学生能够“举一反三”，用基础理论创造出数字化时代建筑业转型的“无限可能性”。一方面，应该增加BLM、系统工程、精益建造、工程信息管理、物联网与数字孪生技术、智能算法与机器学习等理论课程，使得学生能够全面掌握工程管理数字化、信息化、智能化的底层逻辑与根本方法，给学生打下夯实的理论基础，培养学生自主创新能力；另一方面，应该缩减CAD 制图、项目管理软件、造价管理软件、BIM等软件操作课程的学时，着重讲授这些软件的基本操作逻辑与主要功能模块，对于具体操作流程，以学生自主学习为主。同时，可以增加课程设计内容，与其它理论课程联动，将软件操作的具体实施融入课程设计体系。如施工组织设计这门理论课程的课程设计中可以增加软件操作任务，在施工现场平面布置、进度安排等模块练习CAD 制图软件、项目管理软件的实际操作。

（3）加大前沿讲座学时。开展数字化技术与管理相关讲座，激发学生兴趣，使其更加深入地了解建筑数字化技术与管理的内涵与知识脉络，形成系统的理论知识体系，从而为行业输送高质量工程管理人才。讲座应分为理论前沿与行业应用两个方面。理论前沿部分可以聘请高校和研究所从事数字化、信息化、智能化相关研究的科研工作者，应该立足工程管理而又不局限于工程管理，鼓励跨学科合作组成多元化教学团队，讲座内容应涉及智能基础设施建设、智慧城市、建设项目大数据分析、智慧工地等前沿理论。为了丰富理论讲座的内容，可以和相关院校建立师资共享机制，实现前沿知识的最大化传播。行业实践部分应聘请具有丰富工作经验的数字化工程管理专家，围绕典型案例开展讲座，将港珠澳大桥、特高压、5G 基建等示范工程的数字化、信息化、智能化技术和管理方法展示给学生，激发学生的学习兴趣。同时，应该注重学习反馈，要求学生撰写相应的讲座报告，提出问题并通过进一步的文献阅读、课后互动找出答案，使得学生充分消化讲座内容。

4 结语

建筑业正在逐步进入大数据、数字化、智能化时代，数字化技术与传统工程管理方法的有机融合是建筑业转型升级的重要突破点。为适应建筑业数字化转型的需求，人才作为先进理论与知识的载体，在建筑业转型升级过程中起到至关重要的作用。因此理论发展要和人才培养紧密结合，前沿知识应该迅速走入课堂教学。总结以上研究结果，高校应根据行业需求整合并更新当前培养方案，完善培养目标，增加基础理论教育与素质教育，加强前沿知识教育，使学生形成系统的建筑数字化技术理论知识体系，从而使得学生能够“举一反三”，由基础理论出发，学习软件实操和新兴技术应用，乃至创造出数字化时代建筑业转型的新理念、新技术。