朱永甫　黃杰超　劉衍香　王鳳華

摘 ?要：隨著“新工科”國家戰(zhàn)略的實(shí)施和建筑業(yè)向新型工業(yè)化、信息化、綠色化轉(zhuǎn)型升級，一批以新技術(shù)、新業(yè)態(tài)、新模式為特點(diǎn)的新興建筑產(chǎn)業(yè)迅速崛起，對“土木類”專業(yè)人才的知識結(jié)構(gòu)、能力素質(zhì)提出了更廣、更高、更新要求。閩南理工學(xué)院于2020屆畢業(yè)生根據(jù)“新工科”對人才知識要求“扁平化”的特征和建筑業(yè)轉(zhuǎn)型升級的重大需求，及時(shí)實(shí)施跨專業(yè)協(xié)同畢業(yè)設(shè)計(jì)，取得了良好的教學(xué)改革效果。此成果獲得福建省教學(xué)成果二等獎(jiǎng)，在土木工程專業(yè)面向“新工科”改造，具有引領(lǐng)推廣價(jià)值。

關(guān)鍵詞：新工科;跨專業(yè);協(xié)同;畢業(yè)設(shè)計(jì)

中圖分類號：G642 ? ? ? 文獻(xiàn)標(biāo)志碼：A ? ? ? ? 文章編號：2096-000X（2021）10-0119-04

Abstract： Because of the implementation of the national strategy of "new engineering" and the transformation and upgrading of the construction industry to the new industrialization， informatization and greening， a number of emerging construction industries characterized by new technologies， new business forms and new models are rising rapidly. These puts forward broader， higher and newer requirements for the knowledge structure， ability and quality of "civil engineering" professionals.According to the characteristics of "new engineering" requiring "flattening" in talent knowledge and the great demand for the transformation and upgrading of the construction industry， the graduates of Minnan University of Science and Technology in 2020 have implemented the cross-major collaborative graduation design and achieved good teaching reform effect. This achievement won the second prize of Teaching Achievement of Fujian Province， and has the leading and promoting value in the transformation of Civil Engineering major toward "new engineering".

Keywords： new engineering; interdisciplinary; collaboration; graduation project

一、概述

隨著“新工科”“創(chuàng)新驅(qū)動(dòng)發(fā)展”等國家重大戰(zhàn)略的快速實(shí)施以及建筑業(yè)逐步轉(zhuǎn)型升級的需要，一批以新業(yè)態(tài)、新技術(shù)、新模式為特征的建筑新興產(chǎn)業(yè)如綠色建筑、建筑節(jié)能、裝配置建筑等迅速發(fā)展起來，契合“新工科”，對傳統(tǒng)的土木工程教育提出了新理念、新結(jié)構(gòu)、新模式、新質(zhì)量、新體系等“五個(gè)新”要求[3]。工程教育改革發(fā)展方向具有學(xué)科交叉性、技術(shù)發(fā)展性和能力創(chuàng)新性等基本特征，促使土木工程建設(shè)領(lǐng)域向新型工業(yè)化、信息化、綠色化、國家化轉(zhuǎn)變，對“土木類”專業(yè)人才的知識、能力、素質(zhì)結(jié)構(gòu)提出了更高、更新的要求[1]。閩南理工學(xué)院于2020屆畢業(yè)生根據(jù)“新工科”對人才知識要求“扁平化”的特征和建筑業(yè)轉(zhuǎn)型升級的重大需求，把土木工程、工程管理、工程造價(jià)、建筑環(huán)境與能源應(yīng)用工程4個(gè)專業(yè)有機(jī)融合、協(xié)同作業(yè)，及時(shí)實(shí)施了基于BIM技術(shù)的跨專業(yè)協(xié)同畢業(yè)設(shè)計(jì)，通過利用BIM建模技術(shù)對綠色施工過程、施工技術(shù)特點(diǎn)、施工操作規(guī)則等進(jìn)行了4D虛擬建造、4D虛擬施工組織和5D智能計(jì)量與計(jì)價(jià)。

二、“新工科”要求與畢業(yè)設(shè)計(jì)教學(xué)環(huán)節(jié)存在的主要問題

住房和城鄉(xiāng)建設(shè)部《2016-2020年建筑業(yè)信息化發(fā)展綱要》提出：“十三五”期間，著力增強(qiáng)智能化、BIM、大數(shù)據(jù)等信息技術(shù)集成應(yīng)用能力，建筑業(yè)的智能化、數(shù)字化、網(wǎng)絡(luò)化要取得突破性進(jìn)展。中國建筑業(yè)全面進(jìn)入智能建造的時(shí)代，智能制造是我國“制造強(qiáng)國戰(zhàn)略”的核心單元，是“中國制造2025”的主攻方向[3]，也是國家“新工科”建設(shè)的重要抓手。

“新工科”要求傳統(tǒng)建筑行業(yè)必須將新一代信息技術(shù)和新一代人工智能與制造業(yè)深度交叉融合。建筑行業(yè)正催生勞動(dòng)密集型向技術(shù)密集型轉(zhuǎn)變，基于傳統(tǒng)的設(shè)計(jì)規(guī)程、建造流程、生產(chǎn)方式必須與“新工科”新技術(shù)緊密融合，逐步構(gòu)成由制造業(yè)、建筑業(yè)、信息產(chǎn)業(yè)深入融合的契合“新工科”的智能建造專業(yè)[1，4]。它要求專業(yè)人才知識寬度足夠、專業(yè)能力較強(qiáng)，具有專業(yè)型、復(fù)合型、領(lǐng)軍型人才的特點(diǎn)。從知識和能力構(gòu)成分析，“新工科”要求的土木類人才應(yīng)具備如圖1所示的知識體系。

圖1 “新工科”對土木類專業(yè)人才知識體系的要求

對照“新工科”，傳統(tǒng)土木類專業(yè)，亟需解決相對滯后的課程體系與固化的教學(xué)模式，人才培養(yǎng)嚴(yán)重滯后于產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)調(diào)整，不符合社會(huì)需求問題;實(shí)踐教學(xué)環(huán)節(jié)薄弱、模式單一，未能把跨學(xué)科的新知識新技能充實(shí)到專業(yè)培養(yǎng)中，缺少與理論教學(xué)環(huán)節(jié)之間系統(tǒng)化銜接;學(xué)科間互動(dòng)機(jī)會(huì)較少，僅僅只能做到“一專”，而不能達(dá)到“多專多能”的問題。

而大學(xué)期間最后的實(shí)踐教學(xué)環(huán)節(jié)畢業(yè)設(shè)計(jì)，更是與“新工科”要求相悖，我校往屆的畢業(yè)設(shè)計(jì)，慣性地依據(jù)傳統(tǒng)教學(xué)理念，專業(yè)壁壘設(shè)置嚴(yán)重、設(shè)計(jì)內(nèi)容單一重復(fù)、指導(dǎo)教師封閉自鎖，具體體現(xiàn)如下：

1. 與“新工科”所呈現(xiàn)的實(shí)際工程設(shè)計(jì)與施工技術(shù)存在“時(shí)差”。土木工程是一個(gè)各種系統(tǒng)既有互相獨(dú)立又交叉融合的“閉環(huán)”系統(tǒng)，它需要工程設(shè)計(jì)、工程施工、工程造價(jià)、工程管理等綜合知識和能力，來實(shí)現(xiàn)工程管理目標(biāo)最優(yōu)、工程造價(jià)目標(biāo)最優(yōu)，過去傳統(tǒng)獨(dú)立專業(yè)壁壘設(shè)置嚴(yán)重，其畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）難以滿足“新工科”要求，達(dá)到人才培養(yǎng)目標(biāo)[2]。

2. 與“新工科”所要求的跨專業(yè)團(tuán)隊(duì)職業(yè)素質(zhì)“脫臼”。傳統(tǒng)畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）著眼于在本專業(yè)知識，很少顧及其他專業(yè)內(nèi)容，缺乏“大土木”團(tuán)隊(duì)職業(yè)素質(zhì)，這與在實(shí)際工程設(shè)計(jì)、施工、管理、運(yùn)維中多專業(yè)協(xié)同作業(yè)所要求的職業(yè)素養(yǎng)“脫臼”[5]。

3. 與“新工科”所創(chuàng)導(dǎo)的知識集成創(chuàng)新模式“脫節(jié)”?，F(xiàn)代建筑企業(yè)與產(chǎn)品創(chuàng)新，不僅僅是單一專業(yè)知識領(lǐng)域的“獨(dú)創(chuàng)”，而是融合、繼承和集成了不同專業(yè)知識領(lǐng)域基礎(chǔ)上的“綜創(chuàng)”[7]。傳統(tǒng)的畢業(yè)設(shè)計(jì)不能滿足“新工科”對新知識、新能力提出的更高要求，明顯存在“脫節(jié)”現(xiàn)象。

4. 與“新工科”所推崇的培養(yǎng)多維度思維能力“脫鉤”?；趩我粚I(yè)的畢業(yè)設(shè)計(jì)通常是以是否具備本專業(yè)的知識和能力的角度去衡量，而“新工科”要求訓(xùn)練大學(xué)生工程專業(yè)、經(jīng)濟(jì)法律、道德素養(yǎng)、環(huán)境社會(huì)、法律法規(guī)等綜合能力，傳統(tǒng)畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）只“圈”于本專業(yè)，知識衍生性差，與“新工科”推崇的培養(yǎng)多維度思維能力明顯“脫鉤”[8]。

三、跨專業(yè)協(xié)同畢業(yè)設(shè)計(jì)改革路徑

圍繞一個(gè)建筑物為設(shè)計(jì)對象，整合并優(yōu)化教學(xué)資源，邀請企業(yè)專家全過程參與，結(jié)合1+X職業(yè)技能證書試點(diǎn)建設(shè)契機(jī)，基于BIM技術(shù)平臺(tái)組建跨專業(yè)協(xié)同畢業(yè)設(shè)計(jì)團(tuán)隊(duì)。為了更好地解決學(xué)校畢業(yè)設(shè)計(jì)實(shí)踐教學(xué)環(huán)節(jié)過去存在的“空洞化”現(xiàn)象，充分發(fā)揮我們學(xué)校應(yīng)用型人才培養(yǎng)特點(diǎn)和“產(chǎn)教融合、協(xié)同育人”項(xiàng)目和基地優(yōu)勢，通過跨專業(yè)協(xié)同畢業(yè)設(shè)計(jì)，實(shí)現(xiàn)了“真題真做”“一組一教授”“全過程監(jiān)控”。

（一）跨專業(yè)協(xié)同畢業(yè)設(shè)計(jì)框架設(shè)計(jì)

為了契合“新工科”一專多能之特點(diǎn)，梳理現(xiàn)代土木工程對“大土木”的知識和技能要求，學(xué)院聯(lián)合土木工程、工程造價(jià)、工程管理、建筑環(huán)境與能源應(yīng)用工程等4個(gè)專業(yè)，覆蓋結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)、土木工程設(shè)計(jì)、給水排水工程、暖通空調(diào)工程、工程環(huán)境檢測、工程造價(jià)管理、施工組織管理等相關(guān)專業(yè)領(lǐng)域，以“學(xué)生為中心，教師為指導(dǎo)”為總體設(shè)計(jì)方針，以“跨專業(yè)、數(shù)字化、云數(shù)據(jù)、全壽命”為工程設(shè)計(jì)理念，組建了教授引領(lǐng)的10組的指導(dǎo)教師團(tuán)隊(duì)（5人/組）和畢業(yè)設(shè)計(jì)小組（4人/組），如圖2所示。

（二）主要舉措

土木工程學(xué)院在獲批國家級1+X（BIM）土木工程試點(diǎn)專業(yè)上，調(diào)整培養(yǎng)思路，于2015年進(jìn)行了圍繞BIM技術(shù)的試點(diǎn)班，有系統(tǒng)地融入了“新工科”要求的BIM內(nèi)容;健全需求導(dǎo)向的人才培養(yǎng)結(jié)構(gòu)動(dòng)態(tài)調(diào)整機(jī)制，建立緊密對接產(chǎn)業(yè)鏈、服務(wù)創(chuàng)新鏈的學(xué)科專業(yè)體系依據(jù)工程一線和畢業(yè)生就業(yè)崗位群技術(shù)需要，優(yōu)化畢業(yè)設(shè)計(jì)選題，拓展畢業(yè)設(shè)計(jì)類型;組建“跨專業(yè)、多交叉、復(fù)合化”的指導(dǎo)教師團(tuán)隊(duì)和畢業(yè)設(shè)計(jì)小組;構(gòu)建了專業(yè)相互融合的教學(xué)協(xié)作平臺(tái)，形成線上線下資源共享，支持課程異地同步教學(xué);面向現(xiàn)代土木工程技術(shù)發(fā)展，綜合考慮工程環(huán)境、工程經(jīng)濟(jì)等因素，以合作與協(xié)調(diào)方式開展畢業(yè)設(shè)計(jì)，學(xué)生工程實(shí)踐能力、溝通協(xié)作能力得到提高。

1. 指導(dǎo)教師團(tuán)隊(duì)組建。我院具有指導(dǎo)畢業(yè)設(shè)計(jì)的專業(yè)教師共有63名，經(jīng)過教師推薦、學(xué)生評價(jià)、學(xué)院決定，層層把關(guān)，以“一個(gè)項(xiàng)目一個(gè)小組”、“一個(gè)小組一個(gè)教授”為原則，高中青搭配合理、專業(yè)分工明確、責(zé)任心強(qiáng)的指導(dǎo)教師隊(duì)伍。參與跨專業(yè)協(xié)同畢業(yè)設(shè)計(jì)的一線指導(dǎo)教師必須既具有多年課堂教學(xué)和指導(dǎo)畢業(yè)設(shè)計(jì)經(jīng)驗(yàn)的老教授，又聘請了在建筑企業(yè)長期從事土木工程設(shè)計(jì)與施工、造價(jià)與管理的校企合作企業(yè)的資深工程師[3]。

2. 學(xué)生團(tuán)隊(duì)層層遴選。我院跨專業(yè)協(xié)同畢業(yè)設(shè)計(jì)內(nèi)容主要覆蓋土木工程、建筑環(huán)境與能源應(yīng)用工程、工程造價(jià)、工程管理和給排水科學(xué)與工程（未有畢業(yè)生，但要求具備設(shè)計(jì)內(nèi)容）等5個(gè)專業(yè)，建筑專業(yè)我院尚未開設(shè)。學(xué)院基于2015年已經(jīng)開設(shè)《BIM建?！贰禕IM技術(shù)應(yīng)用》等課程的基礎(chǔ)上，于2019年暑假開設(shè)“跨專業(yè)協(xié)同畢業(yè)設(shè)計(jì)”為期1個(gè)月的培訓(xùn)班，從86學(xué)生中根據(jù)專業(yè)和培訓(xùn)班成績，遴選39名組建了10個(gè)項(xiàng)目組。

3. 交叉融合科學(xué)選題。課題來源于學(xué)校重大教改課題——“閩南理工學(xué)院智慧校園”，屬“真題真做”（我校麗景樓、數(shù)字圖書館、體育館、學(xué)生宿舍、E與F幢教師公寓等10幢），要求項(xiàng)目組根據(jù)學(xué)校環(huán)境和建筑物特征，建立基于BIM技術(shù)的能實(shí)現(xiàn)“虛擬漫游”的“數(shù)字沙盤”，畢業(yè)設(shè)計(jì)團(tuán)隊(duì)設(shè)計(jì)目標(biāo)明確、技術(shù)路線清晰、交割流程清楚。同時(shí)也考慮到我院未設(shè)置建筑專業(yè)及設(shè)計(jì)進(jìn)度安排上的困難，故由有關(guān)校企合作單位提供或完成建筑設(shè)計(jì)方案，并由項(xiàng)目組學(xué)生根據(jù)建筑方案完成建筑施工圖設(shè)計(jì)等后續(xù)設(shè)計(jì)工作[3]。

4. 協(xié)作平臺(tái)優(yōu)化設(shè)計(jì)。跨專業(yè)協(xié)同畢業(yè)設(shè)計(jì)的每個(gè)項(xiàng)目組是由“4個(gè)專業(yè)、4個(gè)教師”臨時(shí)組建，若沒有一個(gè)數(shù)字化水平高的溝通交互平臺(tái)，無從談起協(xié)作設(shè)計(jì)。為此，學(xué)院為跨專業(yè)協(xié)同畢業(yè)設(shè)計(jì)項(xiàng)目組專門設(shè)置教室（BIM工程中心），依據(jù)項(xiàng)目組集中一起學(xué)習(xí)工作，模擬營造了一個(gè)與實(shí)際建筑工程設(shè)計(jì)院相似的硬件和軟件環(huán)境，要求學(xué)生每天到BIM工程中心簽到并記錄當(dāng)天的設(shè)計(jì)進(jìn)度，存在問題及時(shí)在服務(wù)器上記錄并相互討論、互相溝通、協(xié)同商議[3]，達(dá)成共識。

5. 嚴(yán)格指導(dǎo)每日化。要求參與協(xié)同畢業(yè)設(shè)計(jì)的所有專業(yè)指導(dǎo)教師必須深入每個(gè)設(shè)計(jì)進(jìn)程的每個(gè)環(huán)節(jié)，每天必須與學(xué)生見面，現(xiàn)場解決學(xué)生通過協(xié)同作業(yè)尚未解決的問題。遇到“專業(yè)交叉”、“云平臺(tái)協(xié)作”等問題時(shí)，指導(dǎo)教師及時(shí)組織相關(guān)專業(yè)與學(xué)生根據(jù)“專業(yè)協(xié)同單”，召開專項(xiàng)協(xié)調(diào)會(huì)議，明確提出解決問題、解決方法、承擔(dān)專業(yè)、解決時(shí)間、成果形式、交割方式等，使專業(yè)之間協(xié)商通道暢通，確保設(shè)計(jì)進(jìn)程按計(jì)劃進(jìn)行[3]。

6. 圖紙流轉(zhuǎn)云臺(tái)化。在跨專業(yè)協(xié)同畢業(yè)設(shè)計(jì)過程中，不同專業(yè)之間中間成果交互巨量頻繁，如建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)圖是建筑電氣設(shè)備設(shè)計(jì)的前提，建筑施工圖是工程計(jì)量與計(jì)價(jià)的基礎(chǔ)，因此圖紙之間不僅存有上下流關(guān)系，而且交叉融合，一個(gè)專業(yè)的圖紙微小變動(dòng)會(huì)導(dǎo)致整個(gè)項(xiàng)目組的圖紙“牽一發(fā)而全動(dòng)”。因此我們設(shè)置了阿里云，要求學(xué)生把各專業(yè)圖紙按時(shí)間流、工作流、功能流建立了圖紙數(shù)據(jù)庫，保證整個(gè)項(xiàng)目的圖紙和數(shù)據(jù)自動(dòng)隨某個(gè)專業(yè)局部圖紙或數(shù)據(jù)的調(diào)整變化而變化，隨時(shí)保證圖紙的一致性和有效性[3]。

7. 考核評價(jià)標(biāo)準(zhǔn)化。畢業(yè)設(shè)計(jì)的綜合成績由小組成績和個(gè)人成績組成，其構(gòu)成比例為2：8。小組成績主要考核總體設(shè)計(jì)目標(biāo)是否達(dá)到、專業(yè)間協(xié)調(diào)作業(yè)是否流暢等，個(gè)人成績主要考核設(shè)計(jì)工具使用是否熟練、單項(xiàng)設(shè)計(jì)目標(biāo)是否達(dá)到、工作態(tài)度和專業(yè)水平等。對跨專業(yè)協(xié)同畢業(yè)設(shè)計(jì)，我們邀請外校專家作為評閱教師和答辯組成員，并重點(diǎn)關(guān)注專業(yè)間如何協(xié)同，考查學(xué)生的合作意識和團(tuán)隊(duì)協(xié)作精神。整個(gè)項(xiàng)目組進(jìn)行中期檢查評估、協(xié)作問題解決機(jī)制、圖紙數(shù)據(jù)流轉(zhuǎn)情況、聯(lián)合答辯等專項(xiàng)考核[8]。

8. 畢業(yè)設(shè)計(jì)扁平化。跨專業(yè)協(xié)同畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文），因?yàn)獒槍Φ氖且粋€(gè)“大土木”設(shè)計(jì)工程對象，底層BIM“大數(shù)據(jù)”支撐，由多個(gè)專業(yè)、多個(gè)分項(xiàng)工程，涵蓋土木工程結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)、建筑設(shè)備設(shè)計(jì)與安裝、工程計(jì)量與計(jì)價(jià)、施工組織設(shè)計(jì)等組成，絕無可能一人完成或一個(gè)專業(yè)完成，因此畢業(yè)設(shè)計(jì)成果由小組總設(shè)計(jì)和個(gè)人單項(xiàng)畢業(yè)設(shè)計(jì)2部分構(gòu)成。專業(yè)單項(xiàng)或分項(xiàng)工程具體分解，根據(jù)項(xiàng)目難度、專業(yè)細(xì)分等由指導(dǎo)教師與學(xué)生協(xié)商科學(xué)拆分。

9. 答辯成績綜合化。跨專業(yè)協(xié)同畢業(yè)設(shè)計(jì)采用聯(lián)合答辯形式，答辯組成員全部由外校專家和企業(yè)高級工程師組成。先由項(xiàng)目組長介紹課題總體成果并主要回答協(xié)同過程中產(chǎn)生和解決的問題，其次再由項(xiàng)目組成員介紹本專業(yè)的設(shè)計(jì)情況，主要內(nèi)容包括專業(yè)設(shè)計(jì)的概況、設(shè)計(jì)依據(jù)理論、設(shè)計(jì)操作軟件、設(shè)計(jì)成果以及進(jìn)一步改進(jìn)措施和體會(huì)。對于一些牽涉跨專業(yè)交叉的技術(shù)問題，允許團(tuán)隊(duì)成員討論并派代表回答[5]。通過聯(lián)合答辯，充分考察了項(xiàng)目組成員對課題所涉及的理論知識和工程技能的掌握程度，同時(shí)也對整組的團(tuán)隊(duì)協(xié)作、集體精神、思維創(chuàng)新等作出了客觀評價(jià)。

四、成果與推廣價(jià)值

通過這次跨專業(yè)協(xié)同畢業(yè)設(shè)計(jì)實(shí)踐教學(xué)改革，嘗試了基于BIM數(shù)字化技術(shù)，把我校9個(gè)典型建筑形成了可視化三維模型，納入云數(shù)據(jù)平臺(tái)，做到了工程設(shè)計(jì)、建筑施工、工程造價(jià)、工程管理的全壽命信息共享，初步達(dá)到了“大數(shù)據(jù)”框架下，體現(xiàn)了“新工科”背景下建筑工程的數(shù)字化、精細(xì)化、全壽命之特點(diǎn)[1]，示例成果如圖3所示。通過跨專業(yè)協(xié)同畢業(yè)設(shè)計(jì)，使我校土木類學(xué)生充分意識到了畢業(yè)后未來職業(yè)崗位中自己所扮演的角色以及如何協(xié)同、如何把BIM技術(shù)嵌入工程設(shè)計(jì)中取得了明顯教學(xué)效果[2]。實(shí)現(xiàn)了基于BIM技術(shù)的專業(yè)協(xié)同，探究了跨專業(yè)協(xié)同畢業(yè)設(shè)計(jì)綜合實(shí)訓(xùn)新模式，提高了綜合畢業(yè)實(shí)訓(xùn)的教學(xué)效果，真實(shí)地實(shí)踐了教育部“三全育人”，提高了師資隊(duì)伍的時(shí)間指導(dǎo)水平。此成果獲得福建省教學(xué)成果二等獎(jiǎng)，在土木工程專業(yè)面向“新工科”改造，具有引領(lǐng)推廣價(jià)值。

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基金項(xiàng)目：福建省教育廳新工科項(xiàng)目“基于智能建造土木工程專業(yè)人才培養(yǎng)模式創(chuàng)新改革”（閩教高〔2020〕4號）;福建省教育廳“綠色建筑施工與管理福建省高校工程研究中心”（閩教科[2017]13號）;福建省教育廳“基于智能建造土木工程專業(yè)人才培養(yǎng)模式創(chuàng)新改革”（教高廳函[2020]2號）

作者簡介：朱永甫（1964-），男，漢族，浙江紹興人，碩士研究生，副教授，副院長，研究方向：綠色建筑材料研究、教學(xué)改革與管理。