4D模型的專案管理知識結構構建論文
4D模型的專案管理知識結構構建論文
摘要：透過對《專案管理》課程教學模式現狀分析，結論表明現有的教學內容和教學手段已明顯不適應工程應用型人才的培養目標。對此，作者提出了構建基於4D模型的專案管理知識結構體系。這對現有重理論輕實踐教學的解決方案是一個重要的突破，為提高學生編制與應用工程技術檔案能力水平提供了一個很好的途徑。
關鍵詞：工程專案管理；應用型人才培養；工程技術檔案；建築資訊模型（BIM）
0引言
工程專案管理課幾乎每個大學都開設，在工程管理以及土木、建技、道橋等相關專業中都處於專業的核心課程的地位[1]。這門課程來源於實踐並作用於實踐，因此具有理論與實踐相結合的特點。由此可見，此課程在教學中應緊密聯絡工程實際案例，透過案例教學使學生掌握專案管理的理論和方法，提高分析問題、解決問題的能力，更甚者組織協調能力和應變能力，以便能勝任日後的工作。工程專案的建設實施對管理人員能力要求涉及專案投資前期與建設期的決策、計劃、組織、指揮、控制與協調等方面，在應用型專案管理人才的培養層面，已基本形成共識的是按照“七大模組”展開教學活動，即進度控制、費用控制、質量控制、安全管理、合同管理、資訊管理、組織與協調。然而，具體到《專案管理》課程的教學活動中，由於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組如《工程造價》、《資訊管理系統》，或少數模組組合如《施工技術與組織》、《招投標與合同管理》，因此與其他課程相比，應用型高校學生在學習該課程時往往會出現以下困難[2]：①工科類學生習慣於公式推導，這在學習本專業其他課程中不影響學習效果，但該課程都是一些理論方面的知識，幾乎沒有數學公式理論推導。②書中很多條文都是對國家相關法律、部門規章制度、專案實踐經驗的'凝練和總結，實踐性強。③學生上課普遍感覺字面意思簡單，但應用於實際案例卻無從下手，深入掌握很難。④該課程教學效果差也是由於普遍高校學生都缺乏實踐鍛鍊，導致很難深刻認識專案管理理論體系以及各種制度的設定。本文在分析論文傳統教學模式及其特點的基礎上，結合實踐案例將行業發展的前沿技術———BIM技術和工程技術檔案引入課堂教學，基於4D模型構建專案管理串並聯式知識結構，並基於4D模型與工程技術檔案重新設計模組化案例體系，研究成果有利於提高該課程的教學效果及應用型人才綜合素質。
1傳統教學模式分析
1.1課程教學目的
工程應用型人才的能力層級包括：專業技能、遷移能力、創造能力，其中專業技能的核心是獨立編制及有效執行相關工程技術檔案的能力，即在工程實施中能夠正確合理地執行相應政策與規範，且應在入行階段具備，因此《專案管理》教學的基本目標可認為是掌握基於工程技術檔案的編制與執行方法[3]。
1.2傳統知識結構
當前《專案管理》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術屬性。國際專案管理協會提出的PMBOK體系[4]，把專案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量管理過程的知識領域：整合、範圍、時間、成本、質量、人力資源、溝通、風險和採購。中國工程專案管理知識體系（C-CPMBOK）[5]，其知識體系框架的主線是工程服務過程，內容是各管理模組，分別是專案與工程專案管理、生命週期等概念，策劃、設計、實施、竣工等各生命週期階段的主要專案管理模組內容。
1.3傳統教學手段
由於傳統工程教育的巨大慣性，當前的工程專案管理仍是基於2D圖紙的技術與模型，其突出問題是即使採用案例式教學，由於工程實體的綜合複雜性及缺乏直觀性，學生不能深入理解案例背景並提煉工程引數，故而教學過程中很難實現有效的互動效果，仍然是教師的“一言堂”。由《專案工程》課程知識體系和2D工程技術的雙重疊合現狀，最終導致了培養出來的應用型人才在進入工程實踐時，“畢業不等於就業，上班不等於上崗”。因此，為了更能適應普通高校工程應用型人才的培養目標，必須改變以往的知識結構與教學手段。
24D模型簡介
目前國家住建部正大力推廣實施BIM技術，其內容涉及專案的設計、施工進度、造價以及其他各方面。BIM模型是一種視覺化的資料模型，是以工程製圖和AutoCAD構建3D模型為基礎，賦予專案幾何、物理、空間和功能等資訊，最終以實現對建築工程專案的實體與功能進行數字化展示[6]。為了使3D靜態模型可以隨時間軸的變化而進行動態執行，以便能更深入具體模擬動態的施工過程，需要在3D模型基礎上增加時間維度構建BIM-4D模型。4D虛擬模型不僅可以用於檢驗施工方案的可行性、施工計劃安排的合理性、施工場地的佈置以及各專業的施工順序等是否合理，還能視覺化模擬專案施工階段工程中進度、人力、材料、裝置、成本和場地佈置的動態整合管理[7]。根據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，前者多用於複雜工程的技術難題處理與交底，後者則用於方案演示、目標控制及工程教學等。
3串並聯式知識結構體系設計
3.14D模型及案例設計
4D進度模型即動態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、學生輔助設計完成；學生獨立設計完成。收集或設計4D進度模型不僅將《專案管理》與先修課程有效關聯，且表達出對工程技術檔案編制與執行的要求，相對於枯燥乏味的傳統教學知識體系與2D模型的教學客體，4D進度模型成果還兼具直觀性、視覺化與專業性，在寓教於樂中充分體現了課程教學設計的參與度與互動性，模型質量還可以作為教學考核評價的參考指標。基於4D進度模型成果，將進度控制模組按照知識單元進行案例設計，案例體系包括進度計劃、進度檢查、進度糾偏等，以突出關鍵問題為原則設計引數化案例，即將綜合複雜的工程問題演變成具體可控的典型引數化問題，教師設計出引數系統後，可引導學生按照分組模式開展進度控制模組案例的引數對比及實施效果評價。透過在學生小組中設定不同角色（即組織因素），基於角色在各典型案例設計與分析中的重要性（即技術因素），可有效結合組織因素和技術因素，於是案例分析的過程還可以與教學考核評價緊密關聯。
3.25D模型與X-5D模型
基於4D進度模型，可增加費用維度以建構BIM-5D模型[8]，結合進度模組的案例體系設計方法，將費用控制模組按照知識單元設計成引數化案例系統，形成基準5D模型，包括：施工成本構成與控制、工程造價構成和控制、工程量清單計價、工程合同價款、預付款及進度款、工程竣工結算等。參照基準5D模型的引數化案例系統設計方法，在4D進度模型上增加質量維度、安全維度、合同維度等模組，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引數化案例體系構成。
3.3串並聯式知識結構
基於各階段模型與案例體系的設計形成過程，《專案管理》課程知識體系可改造為串並聯式知識結構，即4D模型（進度模組）→基準5D模型（費用模組）→衍生X-5D模型（質量模組、安全模組、合同模組、資訊模組、協調模組）。各模組中案例體系的構成包括完全工程式案例（以介紹工程背景及模組任務為目的）、工程問題式案例（以突出關鍵問題及模組引數為目的），透過背景分析及問題設定將各模組知識點設計成“模組學習準備→問題分析與引數提煉→工程技術檔案”的漸近過程。
4結語
隨著BIM技術發展，工程領域正在進行著3D模型的變革[5]，為從根本上提高應用型人才的質量。本文針對傳統的《專案管理》課程進行了與工程技術檔案相接軌的大刀闊斧式改革：即基於各參與方的專案管理，透過案例式教學，將BIM技術引入課程教學，先建立3D模型，然後與虛擬建造過程結合構建4D模型，形成視覺化立體式專案管理的基本模型，並以進度控制模組為主線，進一步構建基準5D和衍生X-5D模型，進而可推行案例式教學方法改革，構建互動式教學評價模式。於是，基於4D模型與工程技術檔案的《專案管理》串並聯式知識結構開展案例式教學與評價，既可把行業前沿技術引入課堂，又契合了工程應用型人才培養的目標。
參考文獻：
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