4D模型的項目管理知識結(jié)構(gòu)構(gòu)建論文
摘要：通過對《項目管理》課程教學(xué)模式現(xiàn)狀分析，結(jié)論表明現(xiàn)有的教學(xué)內(nèi)容和教學(xué)手段已明顯不適應(yīng)工程應(yīng)用型人才的培養(yǎng)目標(biāo)。對此，作者提出了構(gòu)建基于4D模型的項目管理知識結(jié)構(gòu)體系。這對現(xiàn)有重理論輕實踐教學(xué)的解決方案是一個重要的突破，為提高學(xué)生編制與應(yīng)用工程技術(shù)文件能力水平提供了一個很好的途徑。
關(guān)鍵詞：工程項目管理；應(yīng)用型人才培養(yǎng)；工程技術(shù)文件；建筑信息模型（BIM）
0引言
工程項目管理課幾乎每個大學(xué)都開設(shè)，在工程管理以及土木、建技、道橋等相關(guān)專業(yè)中都處于專業(yè)的核心課程的地位[1]。這門課程來源于實踐并作用于實踐，因此具有理論與實踐相結(jié)合的特點。由此可見，此課程在教學(xué)中應(yīng)緊密聯(lián)系工程實際案例，通過案例教學(xué)使學(xué)生掌握項目管理的理論和方法，提高分析問題、解決問題的能力，更甚者組織協(xié)調(diào)能力和應(yīng)變能力，以便能勝任日后的工作。工程項目的建設(shè)實施對管理人員能力要求涉及項目投資前期與建設(shè)期的決策、計劃、組織、指揮、控制與協(xié)調(diào)等方面，在應(yīng)用型項目管理人才的培養(yǎng)層面，已基本形成共識的是按照“七大模塊”展開教學(xué)活動，即進度控制、費用控制、質(zhì)量控制、安全管理、合同管理、信息管理、組織與協(xié)調(diào)。然而，具體到《項目管理》課程的教學(xué)活動中，由于課程的知識體系比較龐雜，且綜合性很強，而先修課程一般為單一模塊如《工程造價》、《信息管理系統(tǒng)》，或少數(shù)模塊組合如《施工技術(shù)與組織》、《招投標(biāo)與合同管理》，因此與其他課程相比，應(yīng)用型高校學(xué)生在學(xué)習(xí)該課程時往往會出現(xiàn)以下困難[2]：①工科類學(xué)生習(xí)慣于公式推導(dǎo)，這在學(xué)習(xí)本專業(yè)其他課程中不影響學(xué)習(xí)效果，但該課程都是一些理論方面的知識，幾乎沒有數(shù)學(xué)公式理論推導(dǎo)。②書中很多條文都是對國家相關(guān)法律、部門規(guī)章制度、項目實踐經(jīng)驗的'凝練和總結(jié)，實踐性強。③學(xué)生上課普遍感覺字面意思簡單，但應(yīng)用于實際案例卻無從下手，深入掌握很難。④該課程教學(xué)效果差也是由于普遍高校學(xué)生都缺乏實踐鍛煉，導(dǎo)致很難深刻認識項目管理理論體系以及各種制度的設(shè)定。本文在分析論文傳統(tǒng)教學(xué)模式及其特點的基礎(chǔ)上，結(jié)合實踐案例將行業(yè)發(fā)展的前沿技術(shù)———BIM技術(shù)和工程技術(shù)文件引入課堂教學(xué)，基于4D模型構(gòu)建項目管理串并聯(lián)式知識結(jié)構(gòu)，并基于4D模型與工程技術(shù)文件重新設(shè)計模塊化案例體系，研究成果有利于提高該課程的教學(xué)效果及應(yīng)用型人才綜合素質(zhì)。
1傳統(tǒng)教學(xué)模式分析
1.1課程教學(xué)目的
工程應(yīng)用型人才的能力層級包括：專業(yè)技能、遷移能力、創(chuàng)造能力，其中專業(yè)技能的核心是獨立編制及有效執(zhí)行相關(guān)工程技術(shù)文件的能力，即在工程實施中能夠正確合理地執(zhí)行相應(yīng)政策與規(guī)范，且應(yīng)在入行階段具備，因此《項目管理》教學(xué)的基本目標(biāo)可認為是掌握基于工程技術(shù)文件的編制與執(zhí)行方法[3]。
1.2傳統(tǒng)知識結(jié)構(gòu)
當(dāng)前《項目管理》課程知識體系主要有兩種：即PMBOK體系和C-CPMBOK體系，均有較強的理論與學(xué)術(shù)屬性。國際項目管理協(xié)會提出的PMBOK體系[4]，把項目管理劃分為五個階段：啟動、計劃、實施、控制、收尾；以及九個可分成不同數(shù)量管理過程的知識領(lǐng)域：集成、范圍、時間、成本、質(zhì)量、人力資源、溝通、風(fēng)險和采購。中國工程項目管理知識體系（C-CPMBOK）[5]，其知識體系框架的主線是工程服務(wù)過程，內(nèi)容是各管理模塊，分別是項目與工程項目管理、生命周期等概念，策劃、設(shè)計、實施、竣工等各生命周期階段的主要項目管理模塊內(nèi)容。
1.3傳統(tǒng)教學(xué)手段
由于傳統(tǒng)工程教育的巨大慣性，當(dāng)前的工程項目管理仍是基于2D圖紙的技術(shù)與模型，其突出問題是即使采用案例式教學(xué)，由于工程實體的綜合復(fù)雜性及缺乏直觀性，學(xué)生不能深入理解案例背景并提煉工程參數(shù)，故而教學(xué)過程中很難實現(xiàn)有效的互動效果，仍然是教師的“一言堂”。由《項目工程》課程知識體系和2D工程技術(shù)的雙重疊合現(xiàn)狀，最終導(dǎo)致了培養(yǎng)出來的應(yīng)用型人才在進入工程實踐時，“畢業(yè)不等于就業(yè)，上班不等于上崗”。因此，為了更能適應(yīng)普通高校工程應(yīng)用型人才的培養(yǎng)目標(biāo)，必須改變以往的知識結(jié)構(gòu)與教學(xué)手段。
24D模型簡介
目前國家住建部正大力推廣實施BIM技術(shù)，其內(nèi)容涉及項目的設(shè)計、施工進度、造價以及其他各方面。BIM模型是一種可視化的數(shù)據(jù)模型，是以工程制圖和AutoCAD構(gòu)建3D模型為基礎(chǔ)，賦予項目幾何、物理、空間和功能等信息，最終以實現(xiàn)對建筑工程項目的實體與功能進行數(shù)字化展示[6]。為了使3D靜態(tài)模型可以隨時間軸的變化而進行動態(tài)運行，以便能更深入具體模擬動態(tài)的施工過程，需要在3D模型基礎(chǔ)上增加時間維度構(gòu)建BIM-4D模型。4D虛擬模型不僅可以用于檢驗施工方案的可行性、施工計劃安排的合理性、施工場地的布置以及各專業(yè)的施工順序等是否合理，還能可視化模擬項目施工階段工程中進度、人力、材料、設(shè)備、成本和場地布置的動態(tài)集成管理[7]。根據(jù)建模的目的需求與表達深度，BIM-4D模型可分為精細化模型與概念化模型，前者多用于復(fù)雜工程的技術(shù)難題處理與交底，后者則用于方案演示、目標(biāo)控制及工程教學(xué)等。
3串并聯(lián)式知識結(jié)構(gòu)體系設(shè)計
3.14D模型及案例設(shè)計
4D進度模型即動態(tài)演示工程虛擬建造的過程，可由如下三種方式建立：收集典型工程實施中階段各層級的模型；教師主導(dǎo)、學(xué)生輔助設(shè)計完成；學(xué)生獨立設(shè)計完成。收集或設(shè)計4D進度模型不僅將《項目管理》與先修課程有效關(guān)聯(lián)，且表達出對工程技術(shù)文件編制與執(zhí)行的要求，相對于枯燥乏味的傳統(tǒng)教學(xué)知識體系與2D模型的教學(xué)客體，4D進度模型成果還兼具直觀性、可視化與專業(yè)性，在寓教于樂中充分體現(xiàn)了課程教學(xué)設(shè)計的參與度與互動性，模型質(zhì)量還可以作為教學(xué)考核評價的參考指標(biāo)�；�4D進度模型成果，將進度控制模塊按照知識單元進行案例設(shè)計，案例體系包括進度計劃、進度檢查、進度糾偏等，以突出關(guān)鍵問題為原則設(shè)計參數(shù)化案例，即將綜合復(fù)雜的工程問題演變成具體可控的典型參數(shù)化問題，教師設(shè)計出參數(shù)系統(tǒng)后，可引導(dǎo)學(xué)生按照分組模式開展進度控制模塊案例的參數(shù)對比及實施效果評價。通過在學(xué)生小組中設(shè)置不同角色（即組織因素），基于角色在各典型案例設(shè)計與分析中的重要性（即技術(shù)因素），可有效結(jié)合組織因素和技術(shù)因素，于是案例分析的過程還可以與教學(xué)考核評價緊密關(guān)聯(lián)。
3.25D模型與X-5D模型
基于4D進度模型，可增加費用維度以建構(gòu)BIM-5D模型[8]，結(jié)合進度模塊的案例體系設(shè)計方法，將費用控制模塊按照知識單元設(shè)計成參數(shù)化案例系統(tǒng)，形成基準5D模型，包括：施工成本構(gòu)成與控制、工程造價構(gòu)成和控制、工程量清單計價、工程合同價款、預(yù)付款及進度款、工程竣工結(jié)算等。參照基準5D模型的參數(shù)化案例系統(tǒng)設(shè)計方法，在4D進度模型上增加質(zhì)量維度、安全維度、合同維度等模塊，形成衍生式X-5D模型，每一個衍生5D模型均由各知識單元的參數(shù)化案例體系構(gòu)成。
3.3串并聯(lián)式知識結(jié)構(gòu)
基于各階段模型與案例體系的設(shè)計形成過程，《項目管理》課程知識體系可改造為串并聯(lián)式知識結(jié)構(gòu)，即4D模型（進度模塊）→基準5D模型（費用模塊）→衍生X-5D模型（質(zhì)量模塊、安全模塊、合同模塊、信息模塊、協(xié)調(diào)模塊）。各模塊中案例體系的構(gòu)成包括完全工程式案例（以介紹工程背景及模塊任務(wù)為目的）、工程問題式案例（以突出關(guān)鍵問題及模塊參數(shù)為目的），通過背景分析及問題設(shè)置將各模塊知識點設(shè)計成“模塊學(xué)習(xí)準備→問題分析與參數(shù)提煉→工程技術(shù)文件”的漸近過程。
4結(jié)語
隨著BIM技術(shù)發(fā)展，工程領(lǐng)域正在進行著3D模型的變革[5]，為從根本上提高應(yīng)用型人才的質(zhì)量。本文針對傳統(tǒng)的《項目管理》課程進行了與工程技術(shù)文件相接軌的大刀闊斧式改革：即基于各參與方的項目管理，通過案例式教學(xué)，將BIM技術(shù)引入課程教學(xué)，先建立3D模型，然后與虛擬建造過程結(jié)合構(gòu)建4D模型，形成可視化立體式項目管理的基本模型，并以進度控制模塊為主線，進一步構(gòu)建基準5D和衍生X-5D模型，進而可推行案例式教學(xué)方法改革，構(gòu)建互動式教學(xué)評價模式。于是，基于4D模型與工程技術(shù)文件的《項目管理》串并聯(lián)式知識結(jié)構(gòu)開展案例式教學(xué)與評價，既可把行業(yè)前沿技術(shù)引入課堂，又契合了工程應(yīng)用型人才培養(yǎng)的目標(biāo)。
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