基于新工科视域的智能建造专业教学改革研究

钟灵芳，陈忠源

（福州外语外贸学院智能建造学院，福州 350202）

教育部高教司于2017年启动新工科建设，批准设立了智能制造工程、智能建造、智能医学工程等一系列新工科专业。建筑行业作为传统行业，未来在智能建造领域的发展更是大势所趋，将实现工程建设从“建造”到“智造”的蜕变。然而，智能建造专业作为一个顺应时代发展而产生的新专业，由于时间短，还存在很多问题。因此，有必要对智能建造专业教学进行改革，以保证整个教学模式的有效性和与时俱进，使其真正顺应时代发展，提高学生的综合能力，促进优秀社会人才的输送。

1 智能建造专业概述

1.1 智能建造专业的概念

随着时代的发展，传统建筑行业粗放式、碎片式的建造模式已经不具备原有的优势，加之工人数量的减少，传统建筑行业慢慢出现了工期无限拉长的桎梏，数字化、网络化和智能化方向的转型升级已经迫在眉睫，智能建造专业因此应运而生。智能建造专业的出现将培养出更多适应国家发展和行业转型升级要求的复合型人才，加快建筑业快速稳健地发展。智能建造专业融合了信息技术与工程建造两方面的内容，并在此基础上有了新的创新，因此专业对应的人才必然要求具有T形知识结构，即将工程建造知识与信息技术知识相融合。智能建造的衍生学科是土木工程，因此它是以土木专业为基础，同时又需要精通工程结构智能设计原理、构件生产和施工技术，甚至还涉及到相关计算机开发语言等的一门学科。其核心内容是“建造”，实施手段是“智能”，主要包括智能规划与设计、智能装备与施工、智能设施与防灾、智能运维与服务四方面[1]。

1.2 智能建造专业的建设现状

随着网络化、信息化和智能化的发展，不仅对于一些高端学科，如计算机、电子、机械等提出了更高的要求，也给传统土木工程类等学科带来了新的机遇与挑战[2]。随着新工科建设发展的需要，智能建造专业的出现与发展受到国家的高度重视，如何更好地促进其发展，使其引领传统土木建筑行业进行改革是一个亟需解决的问题。

继2018年同济大学首先在土木工程学院开设智能建造这一新专业后，全国各大高校也陆续开展了智能建造专业的建设。相关调研报告显示，截至2022年3月，全国一共有69所高校开设了智能建造专业。以福建省高校为例，截至2022年9月，已经有6所高校开设了智能建造专业，分别是福州大学、福建农林大学、福建工程学院、福建江夏学院、福州外语外贸学院和闽南理工学院。而智能建造专业在每个院校的归属院部并没有统一，有些是将智能建造专业设立在土木类院系，有些是将智能建造专业设立在工程管理类院系，而福州外语外贸学院则是以智能建造专业为主，成立了智能建造学院，包含四个专业，分别是智能建造专业、工程管理专业、工程造价专业以及土木工程专业。

1.3 智能建造专业的发展展望

在传统的工程建设中，不仅会消耗大量的资源，也引发一系列的环境问题，产生大量的建筑垃圾。为了解决这些问题，人工智能时代正在助推建设工程行业的升级转型，新技术的产生正在重构智能建造生产体系。对建筑工程行业而言，可以通过信息技术的应用来提高其管理能力和水平，从而提高生产力和效率。建筑工程行业的跨越式发展可以通过应用信息技术来实现，因此信息技术的应用是促进建设工程行业改革的必要手段。对于建筑工程方向来说，未来的趋势必然朝着智能化、信息化的方向发展，而智能建造概念的提出可以解决建筑工程从设计到施工各环节之间衔接不当的问题，以及后期运营维护精细化管理。

住建部和教育部组织过建设工程行业资源调查，调查报告显示在智能设计、智能装备与施工等专业领域智能建造技术人才短缺。我国智能建造专业招生开始于2018年，招生数量逐年递增，经过四年的培养时间，2022年迎来了同济大学的第一批智能建造专业毕业生。今后国家对于智能建造专业发展的投入也会持续加强。

2 智能建造专业教学现状

2.1 跨学科知识教育的欠缺

智能建造专业是以土木工程专业知识为基础，同时又需要精通工程结构智能设计原理、构件生产和施工技术，甚至还涉及到相关计算机开发语言等的一门学科。因此智能建造专业不仅仅教授的是土木工程专业的知识，还涉及到计算机语言、大数据、物联网和人工智能、python程序设计、建造机械控制原理、BIM技术基础、智能测绘等其他的专业知识。作为一门复合型专业，需要的是多学科的知识交叉。智能建造专业因为建设时间较短，可参考的教学经验有限，因此大多数高校智能建造专业仍以传统的教学模式为主，所授学科也大多都是传统的土木专业课程，专业与专业之间，不仅缺乏一定的联系，相互间可调整的灵活性也不够，跨学科师资队伍匮乏。按部就班的教学模式与内容，无法满足社会对创新型人才的需求，而建筑行业的转型升级加速了对跨学科人才的需求，因此，对于工科类人才培养模式必须做出相应的调整与改革。

2.2 教材建设滞后

在教材的建设上，智能建造专业课程教科书更多地体现为模范式的选择。仍然较多沿用的是传统的土木类专业的教科书，比如：《工程制图与识图》《房屋建筑学》《BIM技术基础》等。教材内容占比更多的是概念、定理及公式，不能很好地结合当前新工科的大环境及实践，突出智能化建设。而智能建造专业主要突出的是智能，需要加入更多的信息化、自动化等相关内容。作为信息化时代发展下的新工科专业，只有不断更新教材的建设，加强学生对社会的适应性，加强学生在社会的实践能力，才能使其培养出的人才更好地服务社会。

2.3 实习环节目标不清，实践方式单一

对于大多数工程类专业来说，实习是对课堂教学的适时补充，智能建造专业作为新工科专业，更需要融合社会实践。但从传统教学来看，实践教学不仅时间有限，而且实践的方式也很单一。从学生的实习日记和实习报告来看，大多数学生对实习目标的认知不够明确，只是单纯地为了完成实习任务，而且内容仅局限于听取设计方或施工方的简单介绍，缺乏自己动手的操作。学生写的大多数内容也都是从网上复制粘贴的，或者是参考借鉴别人的。学生的实习岗位不尽相同，大多数实习还是偏向于传统的土木工程实习，比如整个实习期间都是在工地。对于智能建造专业而言，掌握工程从设计、建设到运维全生命周期才是核心，而学生在实习期间，无法体验实习的核心环节，更是鲜有涉及先进的智能建造技术。

2.4 学生学习成果缺乏有效评价

高校的课程类型分为课堂教学与实践教学，考核方式分为考试与考查。目前，对智能建造专业学生学习成绩的评价仍然沿用传统教学的评价模式，即课堂教学一般以考试作为考核方式，实践教学一般以考查作为考核方式，考试考核的最终成绩来源于平时的课堂表现与期末卷面分的组合。平时成绩分一般就是课堂的出勤情况以及课堂回答问题的情况；考查考核的最终成绩因为无法判定学生的平时表现，所以只能根据上交的实习日记与实习报告进行评定，评价模式比较单一。这种评价模式不能很好地突出“智能建造”的专业特色，因此，需要根据时代的发展及社会需求进行相应的改革。

3 新工科视域下智能建造专业教学改革思路

3.1 创新教学理念，注重跨学科建设

在新工科视域下，势必对行业人才提出更高的要求。对于智能建造专业而言，传统的偏向土木专业的教学体系已经不适应人工智能时代的发展，因此，高校应将BIM实验室、VR实验室及装配式建筑研究院三者相结合，融入到智能建造专业教学中。在原有的土木工程核心课程基础上，先让学生掌握土木工程的总体知识框架，然后再融入建筑信息化、自动化课程，用信息技术和自动控制技术来解决实际工程中遇到的问题。智能建造专业以土木工程学科为核心，结合人工智能、大数据管理与应用等专业共同建设，逐步搭建并完成融合多学科的智能建造专业特色课程体系，实现教学内容及教学模式创新[3]。此外，要促进更多的跨学科教师之间的交流。智能建造专业作为新时代发展的产物，需要有多学科的交叉，因此需要有不同学科背景教师的融入，为跨学科的建设作准备，以此解决智能建造专业跨学科师资匮乏的教学桎梏。

3.2 优化教材知识结构，突出专业特色

智能建造专业教材的建设需符合现阶段新工科建设的趋势，全面反映教学内容的改革与更新，利用和转化最新的智能建造相关内容，优化智能建造专业的知识结构，突出其专业特色。因此，在传统教材基础上，融入更多的人工智能、大数据、互联网等学科知识，优化智能建造专业的知识结构，使其符合新工科的发展趋势。以《工程制图》教材为例，应融入包括《画法几何》《土建制图》《制图标准》《土木工程CAD》《三维建模》以及《BIM技术基础》等内容[4]。在房屋建筑学及建筑施工教材中，除了原来的建筑设计、构造节点及传统施工内容，应再加入智能化设计、智能制造模块、智能施工模块、以及智能防灾和智能运维的相关知识等，这样才能让智能建造专业的学生学习到建筑工程从设计到施工再到运维的一系列贯穿智能建造专业全生命周期的课程体系[5]。

3.3 校内与校外实践相结合，提升实习效果

由于传统的实践教学时间较短，目标不够明确，效果欠佳。因此，可将实习实践环节的时间拉长，分为“校内”和“校外”两个部分。在校内实践的改革上，可以参考刘雅丽[6]在2014年的研究成果中提到的欧美国家工程教育中采用的CDIO 模式，即教师在课堂上对于课本的基础知识讲授很少，整学期的课程主要是通过两个或更多“设计—制作”的实践项目来完成，主张学生的自我学习能力，让学生自主获取知识，自主解决设计、制作等问题，从而训练学生的自主学习、设计实践、团队协作等能力。在校外实践的改革上，各高校根据自己的培养计划，设置不同的企业工程实践类课程。企业工程实践环节必须融合计算机技术、机械与控制、信息技术等，从而让学生将智能化、信息化等知识充分运用到实际的工程建设项目中，体现“工程建造数字化、智能化、信息化”知识能力的高度融合[7]。此外，还可以通过邀请与具体智能建造工程相关的企业专业人员在校内举行讲座，给学生讲解智能建造技术在实际工程中的运用。同时引导学生在校外实习过程中多关注对关键点的深入理解。

3.4 将学习过程与学习结果相结合，改进评价模式

传统教学学生最后的学习成果主要以期末成绩为主，而没有结合学生整学期的学习过程。虽然对于学生的学习成果评价，有加入学生的平时表现，但是占比不高而且仅局限于学生的出勤和课堂中回答问题的情况，没有真正将整个学期的学习过程与学习结果结合起来。评价的目的是让学生通过成绩来了解自己的学习效果并在此基础上进行查缺补漏，在遇到实际工程时才能够更好地运用自己在课堂上所学的知识去解决问题，从而更好地培养学生发现问题、分析问题、解决问题的能力。智能建造专业区别于传统土木类专业的特点是“智能”，因此在评价学生学习成果时要充分考虑到智能建造专业的特点，将专业特色融入到评价体系中。

对学生学习成果的评价可以兼顾成对学生解决实际问题的能力以及对于智慧平台运用能力的评价，而不是局限于传统的考试评价与考查评价。学生在经过本科阶段学习后，应当具备运用相关智慧平台实现智能建设的能力。对于每一门课，应该让学生充分理解每一堂课每一个知识点的意义，可以针对每一个知识点设置相应的习题与对应的智能操作，对于未达到及格的学生，让其反复练习直至成绩及格，并将这一部分成绩纳入到学生的学习成果评价中，真正做到将学习过程与学习结果相结合，只有这样才能较为全面地评价学生的学习成果。

4 结 语

目前智能建造专业建设虽然已初具规模，但仍处于起步阶段，智能建造专业以土木工程专业知识为基础，因此在教学模式上可以借鉴土木类专业的教学。但时代在发展，土木类专业也需要进行改革，而且属于智能建造专业自己的特色仍是不确定的，所以智能建造专业的建设仍然需要慢慢摸索。智能化和信息化的发展对于智能建造专业而言，既是机遇也是挑战。传统的教学已经不符合时代的发展需要，因此，必须要对其进行改革与创新。使学生真正了解与掌握智能化建造技术，培养他们对前沿学科的学习能力，同时调整教学内容，让学生更好地了解学科的发展趋势。从理论和实践两个方面进行改革，以实现智能化建设项目。在规划实践教学方案与开展实践教学时，多考虑企业对人才的需求，强化建造与智能信息的融合，高校与企业要共同努力，共同培养，向社会输入更多具有高水平的创新型智能建造工程科技专业人才，实现合作共赢[8]。