4D模型的项目管理知识结构构建

摘要：通过对《项目管理》课程教学模式现状分析，结论表明现有的教学内容和教学手段已明显不适应工程应用型人才的培养目标。对此，作者提出了构建基于4D模型的项目管理知识结构体系。这对现有重理论轻实践教学的解决方案是一个重要的突破，为提高学生编制与应用工程技术文件能力水平提供了一个很好的途径。

关键词：工程项目管理；应用型人才培养；工程技术文件；建筑信息模型（BIM）

0引言

工程项目管理课几乎每个大学都开设，在工程管理以及土木、建技、道桥等相关专业中都处于专业的核心课程的地位[1]。这门课程来源于实践并作用于实践，因此具有理论与实践相结合的特点。由此可见，此课程在教学中应紧密联系工程实际案例，通过案例教学使学生掌握项目管理的理论和方法，提高分析问题、解决问题的能力，更甚者组织协调能力和应变能力，以便能胜任日后的工作。工程项目的建设实施对管理人员能力要求涉及项目投资前期与建设期的决策、计划、组织、指挥、控制与协调等方面，在应用型项目管理人才的培养层面，已基本形成共识的是按照“七大模块”展开教学活动，即进度控制、费用控制、质量控制、安全管理、合同管理、信息管理、组织与协调。然而，具体到《项目管理》课程的教学活动中，由于课程的知识体系比较庞杂，且综合性很强，而先修课程一般为单一模块如《工程造价》、《信息管理系统》，或少数模块组合如《施工技术与组织》、《招投标与合同管理》，因此与其他课程相比，应用型高校学生在学习该课程时往往会出现以下困难[2]：①工科类学生习惯于公式推导，这在学习本专业其他课程中不影响学习效果，但该课程都是一些理论方面的知识，几乎没有数学公式理论推导。②书中很多条文都是对国家相关法律、部门规章制度、项目实践经验的凝练和总结，实践性强。③学生上课普遍感觉字面意思简单，但应用于实际案例却无从下手，深入掌握很难。④该课程教学效果差也是由于普遍高校学生都缺乏实践锻炼，导致很难深刻认识项目管理理论体系以及各种制度的设定。本文在分析论文传统教学模式及其特点的基础上，结合实践案例将行业发展的前沿技术———BIM技术和工程技术文件引入课堂教学，基于4D模型构建项目管理串并联式知识结构，并基于4D模型与工程技术文件重新设计模块化案例体系，研究成果有利于提高该课程的教学效果及应用型人才综合素质。

1传统教学模式分析

1.1课程教学目的

工程应用型人才的能力层级包括：专业技能、迁移能力、创造能力，其中专业技能的核心是独立编制及有效执行相关工程技术文件的能力，即在工程实施中能够正确合理地执行相应政策与规范，且应在入行阶段具备，因此《项目管理》教学的基本目标可认为是掌握基于工程技术文件的编制与执行方法[3]。

1.2传统知识结构

当前《项目管理》课程知识体系主要有两种：即PMBOK体系和C-CPMBOK体系，均有较强的理论与学术属性。国际项目管理协会提出的PMBOK体系[4]，把项目管理划分为五个阶段：启动、计划、实施、控制、收尾；以及九个可分成不同数量管理过程的知识领域：集成、范围、时间、成本、质量、人力资源、沟通、风险和采购。中国工程项目管理知识体系（C-CPMBOK）[5]，其知识体系框架的主线是工程服务过程，内容是各管理模块，分别是项目与工程项目管理、生命周期等概念，策划、设计、实施、竣工等各生命周期阶段的主要项目管理模块内容。

1.3传统教学手段

由于传统工程教育的巨大惯性，当前的工程项目管理仍是基于2D图纸的技术与模型，其突出问题是即使采用案例式教学，由于工程实体的综合复杂性及缺乏直观性，学生不能深入理解案例背景并提炼工程参数，故而教学过程中很难实现有效的互动效果，仍然是教师的“一言堂”。由《项目工程》课程知识体系和2D工程技术的双重叠合现状，最终导致了培养出来的应用型人才在进入工程实践时，“毕业不等于就业，上班不等于上岗”。因此，为了更能适应普通高校工程应用型人才的培养目标，必须改变以往的知识结构与教学手段。

24D模型简介

目前国家住建部正大力推广实施BIM技术，其内容涉及项目的设计、施工进度、造价以及其他各方面。BIM模型是一种可视化的数据模型，是以工程制图和AutoCAD构建3D模型为基础，赋予项目几何、物理、空间和功能等信息，最终以实现对建筑工程项目的实体与功能进行数字化展示[6]。为了使3D静态模型可以随时间轴的变化而进行动态运行，以便能更深入具体模拟动态的施工过程，需要在3D模型基础上增加时间维度构建BIM-4D模型。4D虚拟模型不仅可以用于检验施工方案的可行性、施工计划安排的合理性、施工场地的布置以及各专业的施工顺序等是否合理，还能可视化模拟项目施工阶段工程中进度、人力、材料、设备、成本和场地布置的动态集成管理[7]。根据建模的目的需求与表达深度，BIM-4D模型可分为精细化模型与概念化模型，前者多用于复杂工程的技术难题处理与交底，后者则用于方案演示、目标控制及工程教学等。

3串并联式知识结构体系设计

3.14D模型及案例设计

4D进度模型即动态演示工程虚拟建造的过程，可由如下三种方式建立：收集典型工程实施中阶段各层级的模型；教师主导、学生辅助设计完成；学生独立设计完成。收集或设计4D进度模型不仅将《项目管理》与先修课程有效关联，且表达出对工程技术文件编制与执行的要求，相对于枯燥乏味的传统教学知识体系与2D模型的教学客体，4D进度模型成果还兼具直观性、可视化与专业性，在寓教于乐中充分体现了课程教学设计的参与度与互动性，模型质量还可以作为教学考核评价的参考指标。基于4D进度模型成果，将进度控制模块按照知识单元进行案例设计，案例体系包括进度计划、进度检查、进度纠偏等，以突出关键问题为原则设计参数化案例，即将综合复杂的工程问题演变成具体可控的典型参数化问题，教师设计出参数系统后，可引导学生按照分组模式开展进度控制模块案例的参数对比及实施效果评价。通过在学生小组中设置不同角色（即组织因素），基于角色在各典型案例设计与分析中的重要性（即技术因素），可有效结合组织因素和技术因素，于是案例分析的过程还可以与教学考核评价紧密关联。

3.25D模型与X-5D模型

基于4D进度模型，可增加费用维度以建构BIM-5D模型[8]，结合进度模块的案例体系设计方法，将费用控制模块按照知识单元设计成参数化案例系统，形成基准5D模型，包括：施工成本构成与控制、工程造价构成和控制、工程量清单计价、工程合同价款、预付款及进度款、工程竣工结算等。参照基准5D模型的参数化案例系统设计方法，在4D进度模型上增加质量维度、安全维度、合同维度等模块，形成衍生式X-5D模型，每一个衍生5D模型均由各知识单元的参数化案例体系构成。

3.3串并联式知识结构

基于各阶段模型与案例体系的设计形成过程，《项目管理》课程知识体系可改造为串并联式知识结构，即4D模型（进度模块）→基准5D模型（费用模块）→衍生X-5D模型（质量模块、安全模块、合同模块、信息模块、协调模块）。各模块中案例体系的构成包括完全工程式案例（以介绍工程背景及模块任务为目的）、工程问题式案例（以突出关键问题及模块参数为目的），通过背景分析及问题设置将各模块知识点设计成“模块学习准备→问题分析与参数提炼→工程技术文件”的渐近过程。

4结语

随着BIM技术发展，工程领域正在进行着3D模型的变革[5]，为从根本上提高应用型人才的质量。本文针对传统的《项目管理》课程进行了与工程技术文件相接轨的大刀阔斧式改革：即基于各参与方的项目管理，通过案例式教学，将BIM技术引入课程教学，先建立3D模型，然后与虚拟建造过程结合构建4D模型，形成可视化立体式项目管理的基本模型，并以进度控制模块为主线，进一步构建基准5D和衍生X-5D模型，进而可推行案例式教学方法改革，构建互动式教学评价模式。于是，基于4D模型与工程技术文件的《项目管理》串并联式知识结构开展案例式教学与评价，既可把行业前沿技术引入课堂，又契合了工程应用型人才培养的目标。

参考文献：

[1]成虎，陈群.工程项目管理[M].三版．北京：中国建筑工业出版社，2009．

[2]董新平，蔡迎春.工程项目管理课程教学内容改革探讨[J].高等建筑教育，2011，20（3）：57-60.

[3]吴阿林.应用型人才的层次结构及其指标体系的研究[J].黑龙江高教研究，2006（11）：122-124

[4]美国项目管理协会.项目管理知识体系指南：第3版（PMBOK指南）[M].北京：电子工业出版社，2005.

[5]蒋时节.工程项目管理知识体系在课程教学大纲制定中的应用[J].重庆科技学院学报：社会科学版，2007（增）：73-75.

[6]吴吉明.建筑信息模型系统（BIM）的本土化策略研究[J].土木建筑工程信息技术，2011（3）：45-52.

[7]张建平.基于IFC的建筑工程4D施工管理系统的研究和应用[J].中国建设信息，2012（4）：52-57.

[8]陈勇.5DBIM将对现行施工成本管理方式带来的影响—基于珠海歌剧院项目的案例研究[D].昆明理工大学，2015.

作者:刘雪莉 单位:安徽新华学院土木与环境工程学院