基于BIM的建筑工程项目管理课程教学改革与实践探索

文/重庆大学建设管理与房地产学院 赵 彬 甄 萌

赵 彬，重庆大学建设管理与房地产学院副教授

甄 萌，重庆大学建设管理与房地产学院硕士研究生

0 引言

BIM（Building Information Modeling）给建筑业的发展带来革新和动力，被称为21世纪建筑业的革命性技术。在美国建筑业中，BIM的应用率从2007年的28%上升到2012年的71%[1]，而据英国国家统计局NBS调查显示：BIM在英国的使用从2010年的13%上升到2013年的54%。随着BIM技术的发展，BIM也被纳入美、英等国高校的教学体系中。

我国《2016—2020年建筑业信息化发展纲要》中已将BIM作为勘察设计类企业、施工类企业、工程总承包类企业“十三五”重点推广技术。自2013年起，清华大学、华中科技大学、重庆大学、四川大学等高校重视BIM技术的研究和应用，纷纷成立BIM相关机构。随着BIM技术研究机构的成立、人才队伍的强化、工程项目的应用，必将引导人才培养过程中的教学改革[2]。

1 BIM技术的发展及在建筑工程项目管理课程教学中的改革现状

BIM应用始于美国，美国国务管理局（General Services Administration，GSA）于2003年推出国家3D-4D-BIM计划，并陆续发布系列BIM指南[3]。随后BIM在西方发达国家逐渐被社会和市场接受并应用。日本、韩国、英国等国家政府机关相继发布BIM应用指南及BIM相关文件[4-5]，BIM逐步向成熟化发展。

与BIM在建设行业的应用和发展相适应，美、英等国高校相继将BIM纳入现有工程教学体系中。亚利桑那州立大学聘请行业内有经验的BIM专业人员，通过讲座和课程设计相结合的方法，讲授工程中各类案例，同时要求学生掌握不同软件的使用方法，包括：Google Sketch up、Revit Architecture、Navisworks Manage[6]；科罗拉多州立大学施工管理系将BIM广泛应用于施工管理课程，并将BIM教学单元整合到众多课程（例如：结构、安全、速度控制、施工方法）中；阿拉巴马州奥本大学（Auburn University）将BIM引入施工管理课程，学生可自由学习BIM软件包，完成相应的课程项目进度计划和预算[7]。同样，宾州州立大学、佐治亚大学、斯坦福大学、德克萨斯A&M大学等高校都将BIM引入教学环节，开展设置相关BIM课程。在美国，60%的工程管理院系、81%的建筑类院系提供了BIM的课程或教学内容。

随着全球信息化的加快，BIM技术被应用到我国很多标杆项目的工程实践中，如中国尊、广州东塔、重庆江北T3航站楼等都应用了BIM技术。但与国外高等院校采用系列课程研究和培训相比，国内高校尚未开设BIM实践教学，不完善的BIM人才培养机制阻碍了BIM在我国的推广与发展。

2 建筑工程项目管理课程教学过程中存在的问题

《建筑工程项目管理》课程是工程管理类专业学生必学课程之一。该课程以建筑工程项目为载体，以实际工程需求为出发点，要求学生掌握施工组织、工程造价等技术性知识，同时具备经济、管理、法务等相关基础知识，成为善经营、会管理、懂技术的综合性人才。一直以来，传统教学模式仍以“灌输式”课堂教学为主，教学和实际工程需求脱节。如横道图和网络计划编制等，教学理论枯燥而繁琐，直观性较差，学生很难将进度、质量、成本三大目标结合起来系统认识问题。BIM技术的应用给课程教学创造了机会和条件，有望改善目前教学课程中的诸多困境。

2.1 传统静态教学模式对培养学生实际项目管理能力作用有限

建筑工程项目管理课程内容包括：项目管理概论、项目组织方式、进度计划编制、进度管理、成本管理、质量管理、安全与环境管理、项目资源管理等，覆盖工程技术、经济、法律法规、管理等基础知识，实践性、系统性和综合性很强。这一课程性质要求学生在熟练掌握基础理论知识的基础上，具备实际项目管理能力。传统静态教学模式虽能基本满足理论知识讲授要求，但对于培养学生实际项目管理能力作用有限。

2.2 常规实践教学手段不能满足提高学生实操技能的需求

建筑工程项目管理课程的实践性要求学生掌握工程项目全寿命周期过程中的各技术类和管理类问题，而不是聚焦于项目具体工程技术问题或某个施工难点。常规实践教学多采用课内案例分析及课外教学参观，缺少真正的实操环境和对应的操作寻览，不能满足工程项目管理的实践需求。

3 BIM技术特点及其在教学中的应用优势

BIM技术具有可视化、模拟化、信息完备性等特点。

1）可视化 三维模型建模、施工模拟、管线碰撞检测等操作均可在可视化环境下进行，保证了教学过程及教学成果的可视化，将工程带到课堂，提高教学质量（见图1）。例如BIM与4D技术结合，能为学生提供三维可视化平台，清晰展示建设项目建造过程及施工进度，解决学生难以了解施工周期进度的问题。

图1 碰撞检查建模成果

2）模拟化 在项目实施各阶段，对实际工程问题进行相应模拟试验，有助于学生将理论模型联系到实际工程项目中。例如在按照工程项目的施工计划模拟建筑建造全过程的教学中，在虚拟环境中不仅还原建筑周围场景、建筑构件、资源配备等，还能发现施工过程中的潜在问题和风险因素，并通过施工过程中的问题进行可能的方案模拟，据此对模型和计划进行优化，帮助学生理解和掌握施工计划优化的内容（见图2）[8]。

3）信息完备性 BIM模型包括项目设施全面信息，除3D几何信息描述，还包括施工工序、进度、成本、质量等施工信息及工程逻辑关系等，有助于学生系统地掌握建筑工程项目管理的基本内容、程序和方法，掌握项目全生命周期各阶段的管理措施（见图3）。

图2 项目施工模拟

图3 项目管理信息完备性示意（含三维模型、施工进度、构件工程量等）

4 建筑工程项目管理课程应用BIM技术进行改革的培养方案

4.1 应用BIM技术课程教学目标

建筑工程项目管理课程要求学生在理论知识的指导下，掌握建筑工程项目从招投标开始到竣工验收阶段全过程中各阶段的管理实施方案。引入BIM技术可达到以下教学目标。

1）熟悉BIM在建筑项目管理过程中的应用，例如通过BIM模型构建模拟工程方案，以实现质量管理、成本管理、进度管理等。

2）熟悉BIM软件使用方法，包括Revit、Bentley、3DS Max、Autodesk Navisworks等软件。

3）通过BIM学习，在虚拟环境中实现“三控、两管、一协调”，增进对工程项目全寿命周期过程的理解。

4）通过BIM课程实践，提高在BIM环境下综合知识的应用实践能力和团队沟通协作能力。

4.2 应用BIM技术课程设置内容

建筑工程项目管理课程以《建筑施工技术》《房屋建筑学》《建筑工程成本管理》《施工进度与管理》《工程招投标与合同管理》《建筑工程质量与安全》等课程为基础，进行综合性的学习与实践[9]。引入BIM技术后，课程教学内容主要包括：BIM软件与建模方法、BIM与虚拟施工、基于BIM的质量管理、基于BIM的成本管理（5D成本计划）、基于BIM的进度管理（4D进度计划）、基于BIM的工程量计算、基于BIM的工程造价文件编制、基于BIM的设施管理、基于BIM的安全管理等。

4.3 应用BIM技术课程组织形式

建筑工程项目管理课程引入BIM技术后，主要包括3种课程组织形式。

1）BIM课堂教学 即以传统的教学方式，向学生讲解传授BIM设计、进度计划、工程量计算、工程造价管理等内容。通过BIM课堂教学，让学生了解BIM基础知识，熟悉BIM软件。

2）BIM试验教学 让学生应用BIM软件解决实际工程问题，教学内容主要包括3D建筑信息模型构建、BIM工程量计算、工程造价计算、4D施工方案模拟、进度计划编制等。

3）BIM课程设计 通过跨专业的BIM课程设计检验BIM教学成果。以工程实例为背景，跨专业学生组成项目团队，分工协作，应用BIM完成设计阶段、招投标阶段、施工准备和建造阶段分配的设计任务。

5 BIM教学改革建议

5.1 加强师资队伍建设

教师不仅应具备丰富的BIM理论知识，熟练相关BIM软件操作，还需具有丰富的工程实践经验，包括设计经验、成本管理经验、进度管理经验等。学校要鼓励教师走出去，参加BIM技术相关的研讨会、培训班，培养一支具有较强创新应用能力的师资队伍。

5.2 鼓励学生参加BIM竞赛

积极鼓励学生参加国家及省市组织的大型BIM竞赛。以赛促学，学以致用。一方面，通过参赛锻炼学生能力，激发学生学习BIM的兴趣；另一方面，通过参赛帮助学生掌握BIM应用技术，也在一定程度上看出学生的不足和欠缺之处，为以后指导学生的学习起到促进作用。

5.3 重视毕业设计应用教学成果的作用

作为检验专业综合知识应用能力的实践课程，大部分高校将毕业设计作为课程实践教学的重要一环。研究表明，毕业设计可通过“做中学”实践“理论指导、学用融合、循环上升”，因此，毕业设计是一个融合BIM与建筑工程项目管理课程教学实践的有效模式[10]。通过制定详细的毕业设计计划，在各阶段充分学习基础模型搭建、管线综合服务、BIM工程量计算、进度计划编制、施工工序模拟和分析等。通过多阶段的应用学习，让学生真正面对实际工程项目的设计、施工、管理等问题，更好地掌握建筑工程项目系统知识，提升解决问题的能力及协同工作的能力。

参考文献：

[1]The business value of BIM in North America:muiti-year trend an alysis and user ratings（2007—2012）[R]，2012．

[2]何关培．BIM总论[M]．北京：中国建筑工业出版社，2011．

[3]何清华，钱丽丽，段运峰，等．BIM在国内外应用的现状及障碍研究[J]． 工程管理学报，2012,，26（1）：12-16．

[4]Building SMART [EB/OL]．[2015-06-19]． https://www．sogou．com/sogou?query=BuildingSMART&ie=utf8&_ast=1516082176&_asf=null&w=01029901&pid=sogousite-e9507053dd36cb92&duppid=1&cid=&s_from=result_up&sut=2634&sst0=1516082232064&lkt=0%2C0%2C0&sugsuv=006C2B8BDAF70FCE580EAACC6E983572&sugti me=1516082232064．

[5]贺灵童．BIM 在全球的应用现状[J]．工程质量，2013，31（3） : 12- 19．

[6]张尚，任宏，ALBERT P C．BIM的工程管理教学改革问题研究(一)——基于美国高校的BIM教育分析[J]．建筑经济，2015，36（1）：113-116．

[7]尚春静，李艳荣，任思佳，等．基于BIM的工程管理专业理论课程与实践教学创新研究[J]． 建筑经济，2015，36（9）：129-132．

[8]罗中．BIM技术引入建筑工程项目管理课程教学实践探讨[J]． 山西建筑，2015，41（27）：249-250．

[9]赵迪．“双基一化”教学模式下课程标准研究——以高职院校《建筑工程项目管理课程为例》[J]． 课程教育研究，2014（4）：226-227．

[10]张静晓，赵陈影，李慧，等．工程管理BIM毕业设计组织管理框架[J]． 工程管理学报，2017，31（2）：153-158．