4D模型的項目管理知識結構構建論文
摘要：通過(guò)對《項目管理》課程教學(xué)模式現狀分析，結論表明現有的教學(xué)內容和教學(xué)手段已明顯不適應工程應用型人才的培養目標。對此，作者提出了構建基于4D模型的項目管理知識結構體系。這對現有重理論輕實(shí)踐教學(xué)的解決方案是一個(gè)重要的突破，為提高學(xué)生編制與應用工程技術(shù)文件能力水平提供了一個(gè)很好的途徑。
關(guān)鍵詞：工程項目管理；應用型人才培養；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(gè)大學(xué)都開(kāi)設，在工程管理以及土木、建技、道橋等相關(guān)專(zhuān)業(yè)中都處于專(zhuān)業(yè)的核心課程的地位[1]。這門(mén)課程來(lái)源于實(shí)踐并作用于實(shí)踐，因此具有理論與實(shí)踐相結合的特點(diǎn)。由此可見(jiàn)，此課程在教學(xué)中應緊密聯(lián)系工程實(shí)際案例，通過(guò)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(wèn)題、解決問(wèn)題的能力，更甚者組織協(xié)調能力和應變能力，以便能勝任日后的工作。工程項目的建設實(shí)施對管理人員能力要求涉及項目投資前期與建設期的決策、計劃、組織、指揮、控制與協(xié)調等方面，在應用型項目管理人才的培養層面，已基本形成共識的是按照“七大模塊”展開(kāi)教學(xué)活動(dòng)，即進(jìn)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。然而，具體到《項目管理》課程的教學(xué)活動(dòng)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(jià)》、《信息管理系統》，或少數模塊組合如《施工技術(shù)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(xué)生在學(xué)習該課程時(shí)往往會(huì )出現以下困難[2]：①工科類(lèi)學(xué)生習慣于公式推導，這在學(xué)習本專(zhuān)業(yè)其他課程中不影響學(xué)習效果，但該課程都是一些理論方面的知識，幾乎沒(méi)有數學(xué)公式理論推導。②書(shū)中很多條文都是對國家相關(guān)法律、部門(mén)規章制度、項目實(shí)踐經(jīng)驗的'凝練和總結，實(shí)踐性強。③學(xué)生上課普遍感覺(jué)字面意思簡(jiǎn)單，但應用于實(shí)際案例卻無(wú)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(shí)踐鍛煉，導致很難深刻認識項目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(xué)模式及其特點(diǎn)的基礎上，結合實(shí)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模型構建項目管理串并聯(lián)式知識結構，并基于4D模型與工程技術(shù)文件重新設計模塊化案例體系，研究成果有利于提高該課程的教學(xué)效果及應用型人才綜合素質(zhì)。
1傳統教學(xué)模式分析
1.1課程教學(xué)目的
工程應用型人才的能力層級包括：專(zhuān)業(yè)技能、遷移能力、創(chuàng )造能力，其中專(zhuān)業(yè)技能的核心是獨立編制及有效執行相關(guān)工程技術(shù)文件的能力，即在工程實(shí)施中能夠正確合理地執行相應政策與規范，且應在入行階段具備，因此《項目管理》教學(xué)的基本目標可認為是掌握基于工程技術(shù)文件的編制與執行方法[3]。
1.2傳統知識結構
當前《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(huì )提出的PMBOK體系[4]，把項目管理劃分為五個(gè)階段：?jiǎn)?dòng)、計劃、實(shí)施、控制、收尾；以及九個(gè)可分成不同數量管理過(guò)程的知識領(lǐng)域：集成、范圍、時(shí)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(xiàn)是工程服務(wù)過(guò)程，內容是各管理模塊，分別是項目與工程項目管理、生命周期等概念，策劃、設計、實(shí)施、竣工等各生命周期階段的主要項目管理模塊內容。
1.3傳統教學(xué)手段
由于傳統工程教育的巨大慣性，當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(wèn)題是即使采用案例式教學(xué)，由于工程實(shí)體的綜合復雜性及缺乏直觀(guān)性，學(xué)生不能深入理解案例背景并提煉工程參數，故而教學(xué)過(guò)程中很難實(shí)現有效的互動(dòng)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)的雙重疊合現狀，最終導致了培養出來(lái)的應用型人才在進(jìn)入工程實(shí)踐時(shí)，“畢業(yè)不等于就業(yè)，上班不等于上崗”。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(xué)手段。
24D模型簡(jiǎn)介
目前國家住建部正大力推廣實(shí)施BIM技術(shù)，其內容涉及項目的設計、施工進(jìn)度、造價(jià)以及其他各方面。BIM模型是一種可視化的數據模型，是以工程制圖和AutoCAD構建3D模型為基礎，賦予項目幾何、物理、空間和功能等信息，最終以實(shí)現對建筑工程項目的實(shí)體與功能進(jìn)行數字化展示[6]。為了使3D靜態(tài)模型可以隨時(shí)間軸的變化而進(jìn)行動(dòng)態(tài)運行，以便能更深入具體模擬動(dòng)態(tài)的施工過(guò)程，需要在3D模型基礎上增加時(shí)間維度構建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(chǎng)地的布置以及各專(zhuān)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(jìn)度、人力、材料、設備、成本和場(chǎng)地布置的動(dòng)態(tài)集成管理[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，前者多用于復雜工程的技術(shù)難題處理與交底，后者則用于方案演示、目標控制及工程教學(xué)等。
3串并聯(lián)式知識結構體系設計
3.14D模型及案例設計
4D進(jìn)度模型即動(dòng)態(tài)演示工程虛擬建造的過(guò)程，可由如下三種方式建立：收集典型工程實(shí)施中階段各層級的模型；教師主導、學(xué)生輔助設計完成；學(xué)生獨立設計完成。收集或設計4D進(jìn)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)文件編制與執行的要求，相對于枯燥乏味的傳統教學(xué)知識體系與2D模型的教學(xué)客體，4D進(jìn)度模型成果還兼具直觀(guān)性、可視化與專(zhuān)業(yè)性，在寓教于樂(lè )中充分體現了課程教學(xué)設計的參與度與互動(dòng)性，模型質(zhì)量還可以作為教學(xué)考核評價(jià)的參考指標�；�4D進(jìn)度模型成果，將進(jìn)度控制模塊按照知識單元進(jìn)行案例設計，案例體系包括進(jìn)度計劃、進(jìn)度檢查、進(jìn)度糾偏等，以突出關(guān)鍵問(wèn)題為原則設計參數化案例，即將綜合復雜的工程問(wèn)題演變成具體可控的典型參數化問(wèn)題，教師設計出參數系統后，可引導學(xué)生按照分組模式開(kāi)展進(jìn)度控制模塊案例的參數對比及實(shí)施效果評價(jià)。通過(guò)在學(xué)生小組中設置不同角色（即組織因素），基于角色在各典型案例設計與分析中的重要性（即技術(shù)因素），可有效結合組織因素和技術(shù)因素，于是案例分析的過(guò)程還可以與教學(xué)考核評價(jià)緊密關(guān)聯(lián)。
3.25D模型與X-5D模型
基于4D進(jìn)度模型，可增加費用維度以建構BIM-5D模型[8]，結合進(jìn)度模塊的案例體系設計方法，將費用控制模塊按照知識單元設計成參數化案例系統，形成基準5D模型，包括：施工成本構成與控制、工程造價(jià)構成和控制、工程量清單計價(jià)、工程合同價(jià)款、預付款及進(jìn)度款、工程竣工結算等。參照基準5D模型的參數化案例系統設計方法，在4D進(jìn)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(gè)衍生5D模型均由各知識單元的參數化案例體系構成。
3.3串并聯(lián)式知識結構
基于各階段模型與案例體系的設計形成過(guò)程，《項目管理》課程知識體系可改造為串并聯(lián)式知識結構，即4D模型（進(jìn)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)調模塊）。各模塊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塊任務(wù)為目的）、工程問(wèn)題式案例（以突出關(guān)鍵問(wèn)題及模塊參數為目的），通過(guò)背景分析及問(wèn)題設置將各模塊知識點(diǎn)設計成“模塊學(xué)習準備→問(wèn)題分析與參數提煉→工程技術(shù)文件”的漸近過(guò)程。
4結語(yǔ)
隨著(zhù)BIM技術(shù)發(fā)展，工程領(lǐng)域正在進(jìn)行著(zhù)3D模型的變革[5]，為從根本上提高應用型人才的質(zhì)量。本文針對傳統的《項目管理》課程進(jìn)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(guò)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(guò)程結合構建4D模型，形成可視化立體式項目管理的基本模型，并以進(jìn)度控制模塊為主線(xiàn)，進(jìn)一步構建基準5D和衍生X-5D模型，進(jìn)而可推行案例式教學(xué)方法改革，構建互動(dòng)式教學(xué)評價(jià)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)式知識結構開(kāi)展案例式教學(xué)與評價(jià)，既可把行業(yè)前沿技術(shù)引入課堂，又契合了工程應用型人才培養的目標。
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