彭益華 李曉梅

摘? 要：在建筑信息化背景下，工程管理類課程在教學(xué)過程中還存在教學(xué)內(nèi)容針對性不強(qiáng)、教學(xué)方法與考核方式滯后等問題，以工程結(jié)構(gòu)課程為例，根據(jù)工程管理人才市場對專業(yè)技能的需求，結(jié)合課程建設(shè)的目標(biāo)，對課程的教學(xué)內(nèi)容、教學(xué)方法以及考核手段進(jìn)行教學(xué)改革，以培養(yǎng)學(xué)生運(yùn)用信息化手段進(jìn)行工程項(xiàng)目設(shè)計(jì)與管理的能力，并提出了開發(fā)信息化教學(xué)軟件、建設(shè)工程實(shí)訓(xùn)中心與提升教師能力三大保障措施，確保持續(xù)滿足培養(yǎng)建筑信息化人才的需求。

關(guān)鍵詞：建筑信息化;教學(xué)改革;工程結(jié)構(gòu);工程管理;BIM

中圖分類號：G642? ? ? ? ?文獻(xiàn)標(biāo)志碼：A? ? ? ? ?文章編號：2096-000X（2020）05-0094-03

Abstract： Under the background of building informatization， there are many problems in the course of engineering structure for project management， such as weak pertinence of teaching content， lagging teaching method and assessment method. Taking engineering structure course as an example， according to the demand for professional skills in the talent market and the goal of course in engineering management specialty， the teaching content， teaching methods and assessment methods of engineering structure course are reformed to cultivate students' ability to design and manage engineering projects by means of information technology. It also puts forward three safeguard measures： developing information-based teaching software， building engineering training center and improving teachers' ability， so as to ensure that the requirement of training building informatization talents can be continuously met.

Keywords： building informatization; teaching reform; engineering structure; project management; BIM

一、概述

建筑信息化是建筑業(yè)發(fā)展的必然趨勢，也是今后工程管理人才培養(yǎng)的大背景[1]?！豆こ探Y(jié)構(gòu)》作為工程管理專業(yè)中重要的專業(yè)主干課，有學(xué)者提出了一些針對各自高校特點(diǎn)的教學(xué)改革意見。在教學(xué)內(nèi)容方面王秀麗提出了增加鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)平面整體表達(dá)法（簡稱“平法”）及系列圖集相關(guān)內(nèi)容的建議[2]，但未闡明具體如何實(shí)施。在建筑信息模型（Building Information Modeling，簡稱BIM）技術(shù)全面推廣應(yīng)用的大背景下，面向項(xiàng)目管理的工程結(jié)構(gòu)教學(xué)研究還不系統(tǒng)，值得進(jìn)一步探索。本文在分析目前建筑信息化需求與該課程教學(xué)不足的基礎(chǔ)上，結(jié)合多年從事工程結(jié)構(gòu)課程教學(xué)改革實(shí)踐經(jīng)驗(yàn)，從教學(xué)內(nèi)容、教學(xué)方法、考核方式以及保障措施等方面系統(tǒng)闡述了教研組在建筑信息化背景下《工程結(jié)構(gòu)》課程的教學(xué)改革與實(shí)踐，取得了良好效果，對建筑信息化背景下工程管理類課程教學(xué)具有借鑒意義。

二、建筑信息化背景下工程管理類人才市場對《工程結(jié)構(gòu)》課程的需求分析

建筑信息化背景下工程管理人才市場對職業(yè)技能需求有了新的變化，相應(yīng)的對《工程結(jié)構(gòu)》課程教學(xué)內(nèi)容也提出了新的要求，表1列出了建筑信息化前后《工程結(jié)構(gòu)》課程教學(xué)內(nèi)容需求對比。從中我們可以看出，對學(xué)生的識圖能力需求已經(jīng)從以前的二維平法施工圖識圖轉(zhuǎn)變?yōu)榘S或四維信息的BIM技術(shù)全方位信息管理。

表1 建筑信息化前后對工程結(jié)構(gòu)課程需求對比

三、建筑信息化背景下工程結(jié)構(gòu)課程教學(xué)存在的不足

根據(jù)上述需求分析，對照目前《工程結(jié)構(gòu)》課程教學(xué)的現(xiàn)狀，可知目前主要存在以下不足。

（一）教學(xué)內(nèi)容重點(diǎn)不明，忽視了建筑信息化這個(gè)新背景

工程管理專業(yè)主要培養(yǎng)面向建設(shè)工程項(xiàng)目管理的復(fù)合型人才。畢業(yè)生主要是在工程一線進(jìn)行現(xiàn)場項(xiàng)目管理，除了了解工程結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)原理與概念，識圖用圖，運(yùn)用信息化的手段進(jìn)行施工與管理才是主要工作。具體到工程結(jié)構(gòu)這門課，目前工程管理專業(yè)所采用教材基本沿襲了土木工程類的教學(xué)框架，缺乏對學(xué)生運(yùn)用信息化技術(shù)進(jìn)行項(xiàng)目管理的理念教育。

（二）教學(xué)方法與模式滯后，不能滿足課程對工程項(xiàng)目信息化管理技能的培養(yǎng)需求

工程教育信息化是工程教育改革的必然趨勢[3]，在PPT 教學(xué)逐步取代了傳統(tǒng)的黑板板書后，讓教師從機(jī)械、重復(fù)和繁瑣的板書中解放出來，方便了教師教學(xué)。但對于課程中BIM技術(shù)的教學(xué)，僅僅依靠PPT演示還是不夠的，還需要讓學(xué)生跟著教師上機(jī)對軟件進(jìn)行動(dòng)手操作與模擬訓(xùn)練，與時(shí)俱進(jìn)地運(yùn)用微課、慕課等多種手段進(jìn)行教學(xué)。

（三）運(yùn)用建筑信息模型進(jìn)行工程實(shí)踐能力培養(yǎng)不足

在實(shí)際教學(xué)過程中，理論教學(xué)時(shí)間偏多，而運(yùn)用信息化手段進(jìn)行工程實(shí)踐機(jī)會(huì)偏少，難以將理論教學(xué)與運(yùn)用建筑信息進(jìn)行工程實(shí)踐良好地結(jié)合起來。

（四）教師自身知識陳舊，運(yùn)用建筑信息模型經(jīng)驗(yàn)不足

一部分教師自身知識陳舊，缺乏建筑信息化的專業(yè)知識，還沒來得及與時(shí)俱進(jìn)地學(xué)習(xí)BIM技術(shù)相關(guān)知識，這就容易導(dǎo)致在教學(xué)時(shí)顯得心有余而力不足，未能高屋建瓴揮灑自如地講授相關(guān)知識。

（五）傳統(tǒng)紙質(zhì)課程考核方式不能反映學(xué)生應(yīng)用信息化技術(shù)的能力

傳統(tǒng)的紙質(zhì)開卷或閉卷考試形式依然是目前工程結(jié)構(gòu)課程的主要考核方式，不能檢驗(yàn)學(xué)生運(yùn)用信息化手段進(jìn)行工程設(shè)計(jì)與管理的能力。

四、建筑信息化背景下工程結(jié)構(gòu)課程教學(xué)內(nèi)容調(diào)整

圖1 工程結(jié)構(gòu)課程教學(xué)內(nèi)容與順序

根據(jù)對國內(nèi)多所高校的調(diào)研，目前各高校工程管理專業(yè)的《工程結(jié)構(gòu)》課程教學(xué)內(nèi)容各有不同，但幾乎所有學(xué)校都開展圖1所示的第一部分，即工程結(jié)構(gòu)理論教學(xué)部分，以講授基本的工程結(jié)構(gòu)概念。部分高?？紤]到結(jié)構(gòu)施工圖的識圖能力是工程管理專業(yè)學(xué)生畢業(yè)后從事項(xiàng)目管理的基礎(chǔ)，為使學(xué)生提高識圖用圖能力，將識圖作為工程結(jié)構(gòu)課程的重要教學(xué)內(nèi)容[4]，即開展圖1中第二部分平法施工圖教學(xué)。但是習(xí)慣上先將理論教學(xué)部分學(xué)習(xí)完，再進(jìn)行平法施工圖的學(xué)習(xí)。只有極少部分高校開展了圖1中的第三部分，即工程結(jié)構(gòu)實(shí)訓(xùn)，且主要集中于手工計(jì)算結(jié)構(gòu)承載力。在建筑信息化背景下，進(jìn)行了如下教學(xué)內(nèi)容改革。

（一）增加BIM相關(guān)內(nèi)容，引入建筑信息化理念

把BIM前沿知識融入現(xiàn)有的教學(xué)課程體系，使學(xué)生了解BIM的基本知識體系、熟悉BIM的基本工具及其使用方法、運(yùn)用科學(xué)的數(shù)字化途徑進(jìn)行建筑設(shè)計(jì)、建造和管理，提高生產(chǎn)效率，降低工程在實(shí)際建造與運(yùn)營中的風(fēng)險(xiǎn)。

（二）弱化手工計(jì)算，插入工程結(jié)構(gòu)計(jì)算軟件學(xué)習(xí)

目前結(jié)構(gòu)計(jì)算軟件成熟，計(jì)算效率高，結(jié)構(gòu)電算已越來越廣泛應(yīng)用于工程實(shí)踐。一方面計(jì)算軟件結(jié)果比手工計(jì)算結(jié)果能更方便地導(dǎo)入BIM信息模型，不少軟件已開發(fā)出面向BIM的接口，實(shí)現(xiàn)信息交互，便于后續(xù)的信息管理。另一方面可以將枯燥單一的理論教學(xué)與計(jì)算軟件應(yīng)用結(jié)合起來，既提高了學(xué)習(xí)的興趣，又掌握了技能。

（三）增加工程結(jié)構(gòu)BIM實(shí)訓(xùn)教學(xué)環(huán)節(jié)

除了一般的課后作業(yè)外，增加建筑信息化工程結(jié)構(gòu)實(shí)訓(xùn)環(huán)節(jié)與課時(shí)，如圖1中第三部分。在傳統(tǒng)工程結(jié)構(gòu)實(shí)訓(xùn)課程中，實(shí)訓(xùn)分為三部分，一是結(jié)構(gòu)的計(jì)算，包含樓蓋、板、梁、柱以及樓梯的承載能力計(jì)算;二是結(jié)構(gòu)平法施工圖繪制;三是工程量統(tǒng)計(jì)。與傳統(tǒng)實(shí)訓(xùn)不同的是，隨著BIM技術(shù)的發(fā)展，這三部分可以統(tǒng)一轉(zhuǎn)換到BIM平臺上完成，培養(yǎng)學(xué)生運(yùn)用信息化手段處理工程技術(shù)問題的能力。

（四）采用理論教學(xué)與構(gòu)造識圖相互交叉的教學(xué)順序

如圖1箭頭所示，考慮到學(xué)習(xí)理論的主要目的是為了識圖用圖，從而運(yùn)用建筑信息模型進(jìn)行工程項(xiàng)目管理，為了提高學(xué)習(xí)的目的性與針對性，使學(xué)習(xí)效果更好，采用理論教學(xué)與構(gòu)造識圖相互交叉的教學(xué)順序，讓設(shè)計(jì)計(jì)算與識圖用圖相互促進(jìn)，為運(yùn)用建筑信息模型進(jìn)行工程項(xiàng)目管理打下良好基礎(chǔ)。

五、教學(xué)方法改革與實(shí)踐

（一）引入建筑信息化的工具，采用課堂虛擬教學(xué)與現(xiàn)場體驗(yàn)相結(jié)合的方式

我校BIM研究中心開發(fā)的BIM學(xué)習(xí)與作業(yè)管理系統(tǒng)，能直觀顯示三維結(jié)構(gòu)圖示，并且快速將工程結(jié)構(gòu)中的混凝土、鋼筋等信息融入到工程項(xiàng)目全過程信息化管理中，使學(xué)生清楚工程結(jié)構(gòu)的設(shè)計(jì)與施工在項(xiàng)目管理中的具體地位與環(huán)節(jié)，也可以直觀地看到各構(gòu)件的三維布置與鋼筋排布，給學(xué)生帶來更加直觀的視覺體驗(yàn)。在現(xiàn)場體驗(yàn)教學(xué)方面，如圖2所示，利用我校工程實(shí)訓(xùn)中心內(nèi)按足尺比例（1：1）建造的各種工程構(gòu)造及鋼筋布置模型來進(jìn)行現(xiàn)場體驗(yàn)教學(xué)。

（二）面向典型工程項(xiàng)目的建筑信息系統(tǒng)化案例教學(xué)

面向典型工程項(xiàng)目的建筑信息系統(tǒng)化案例教學(xué)模式是以某個(gè)典型的實(shí)際工程作為教學(xué)案例[5]，在教學(xué)過程中根據(jù)教學(xué)內(nèi)容，逐步系統(tǒng)地講授其各個(gè)部分，使學(xué)生更容易從整體上把握工程結(jié)構(gòu)理論知識，理解荷載、內(nèi)力和位移等建筑信息在整體結(jié)構(gòu)中的傳遞，避免各章節(jié)之間聯(lián)系不緊密。

（三）以訓(xùn)促學(xué)的教學(xué)方法與以賽促學(xué)的激勵(lì)機(jī)制

為了提高學(xué)生運(yùn)用建筑信息化工具解決實(shí)際問題的能力，在課程的主要理論內(nèi)容講完以后，就開展工程結(jié)構(gòu)BIM實(shí)訓(xùn)，教師分階段檢查點(diǎn)評實(shí)訓(xùn)過程中的階段性成果。鼓勵(lì)教師與學(xué)生積極參加省和全國性的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)大賽、BIM技術(shù)大賽等，靈活運(yùn)用所學(xué)知識設(shè)計(jì)結(jié)構(gòu)模型，充分發(fā)揮想象力和創(chuàng)新思維，通過競賽不僅加深對專業(yè)知識的理解與建筑信息化工具的運(yùn)用。

六、課程考核手段改革研究

制定建筑信息化背景下的教學(xué)考核模式，提升教學(xué)效果。一方面，適當(dāng)增加學(xué)生運(yùn)用建筑信息模型進(jìn)行實(shí)踐實(shí)訓(xùn)成績的比例，引發(fā)學(xué)生對運(yùn)用建筑信息化手段進(jìn)行實(shí)踐動(dòng)手能力的重視。另一方面，利用我校BIM技術(shù)中心平臺，開發(fā)了基于BIM的考試管理系統(tǒng)?；贐IM的考試管理系統(tǒng)既能迫使學(xué)生運(yùn)用建筑信息化的工具進(jìn)行學(xué)習(xí)，也讓課程考核能綜合考察學(xué)生運(yùn)用信息化手段進(jìn)行結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)與管理的能力，同時(shí)也提高了考核效率。

七、教學(xué)改革順利進(jìn)行的保障措施

（一）開發(fā)工程結(jié)構(gòu)BIM教學(xué)軟件，建設(shè)實(shí)訓(xùn)教材，完善建筑信息化教學(xué)資源

在教學(xué)軟件方面，BIM技術(shù)日趨成熟，利用我校BIM技術(shù)中心平臺，研發(fā)了基于BIM的學(xué)習(xí)與作業(yè)管理系統(tǒng)以及考試管理系統(tǒng)，以適應(yīng)建筑信息化背景下《工程結(jié)構(gòu)》教學(xué)工作的順利進(jìn)行。在教材方面，根據(jù)教學(xué)經(jīng)驗(yàn)，編著建筑信息化背景下的實(shí)訓(xùn)教材。

（二）建設(shè)工程實(shí)訓(xùn)中心，打造與建筑信息化虛擬教學(xué)配套的穩(wěn)定實(shí)驗(yàn)基地

我校于2018年建設(shè)完成了工程實(shí)訓(xùn)中心，在實(shí)訓(xùn)中心里面按足尺模型建造了各種工程結(jié)構(gòu)的實(shí)際構(gòu)造與鋼筋布置模型供現(xiàn)場教學(xué)，如圖2所示，為工程實(shí)訓(xùn)提供了持續(xù)穩(wěn)定的實(shí)驗(yàn)基地，為建筑信息化虛擬教學(xué)提供感性支撐。

（三）提升課程教師自身能力，建設(shè)高水平的建筑信息化教師隊(duì)伍

在教研室人才引進(jìn)方面引進(jìn)了一批有BIM工程管理經(jīng)驗(yàn)的高級工程師擔(dān)任全職或兼職主講教師，此外針對教研室已有教師進(jìn)行有目的有計(jì)劃的專業(yè)培訓(xùn)與能力提升，目前的提升途徑主要是兩個(gè)方面。一是組織教師及時(shí)關(guān)注本學(xué)科的前沿知識和最新動(dòng)態(tài)，學(xué)習(xí)BIM技術(shù)，不斷提高教師自身運(yùn)用建筑信息化工具與現(xiàn)代化教學(xué)工具的能力。二是每年輪流派遣教師（尤其是年輕缺乏工程經(jīng)歷的教師）去工程信息化管理一線參與頂崗實(shí)習(xí)，以豐富自身專業(yè)技術(shù)知識，豐富BIM技術(shù)實(shí)踐經(jīng)歷。

八、結(jié)束語

隨著建筑信息化的推進(jìn)，培養(yǎng)能運(yùn)用信息化手段進(jìn)行項(xiàng)目管理的人才是工程管理專業(yè)高等教育發(fā)展的必然趨勢。對于工程管理專業(yè)的主干課程《工程結(jié)構(gòu)》，在教學(xué)過程中，我們既要根據(jù)人才市場對職業(yè)能力的需求來及時(shí)引入建筑信息化的教學(xué)內(nèi)容，也要與時(shí)俱進(jìn)，注重教學(xué)方法與考核方式的配套創(chuàng)新，綜合運(yùn)用課堂虛擬教學(xué)、現(xiàn)場體驗(yàn)教學(xué)、建筑信息系統(tǒng)化案例教學(xué)等相結(jié)合的教學(xué)方式，增強(qiáng)學(xué)生運(yùn)用信息化手段進(jìn)行項(xiàng)目管理的實(shí)踐創(chuàng)新能力，同時(shí)，教師也需要更新建筑信息化知識體系，提升自身能力并不斷完善配套建筑信息化教學(xué)資源與實(shí)訓(xùn)基地，這樣才能持續(xù)滿足培養(yǎng)建筑信息化人才需求。

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