鐘靈芳，陳忠源

（福州外語外貿(mào)學院智能建造學院，福州 350202）

教育部高教司于2017年啟動新工科建設(shè)，批準設(shè)立了智能制造工程、智能建造、智能醫(yī)學工程等一系列新工科專業(yè)。建筑行業(yè)作為傳統(tǒng)行業(yè)，未來在智能建造領(lǐng)域的發(fā)展更是大勢所趨，將實現(xiàn)工程建設(shè)從“建造”到“智造”的蛻變。然而，智能建造專業(yè)作為一個順應(yīng)時代發(fā)展而產(chǎn)生的新專業(yè)，由于時間短，還存在很多問題。因此，有必要對智能建造專業(yè)教學進行改革，以保證整個教學模式的有效性和與時俱進，使其真正順應(yīng)時代發(fā)展，提高學生的綜合能力，促進優(yōu)秀社會人才的輸送。

1 智能建造專業(yè)概述

1.1 智能建造專業(yè)的概念

隨著時代的發(fā)展，傳統(tǒng)建筑行業(yè)粗放式、碎片式的建造模式已經(jīng)不具備原有的優(yōu)勢，加之工人數(shù)量的減少，傳統(tǒng)建筑行業(yè)慢慢出現(xiàn)了工期無限拉長的桎梏，數(shù)字化、網(wǎng)絡(luò)化和智能化方向的轉(zhuǎn)型升級已經(jīng)迫在眉睫，智能建造專業(yè)因此應(yīng)運而生。智能建造專業(yè)的出現(xiàn)將培養(yǎng)出更多適應(yīng)國家發(fā)展和行業(yè)轉(zhuǎn)型升級要求的復合型人才，加快建筑業(yè)快速穩(wěn)健地發(fā)展。智能建造專業(yè)融合了信息技術(shù)與工程建造兩方面的內(nèi)容，并在此基礎(chǔ)上有了新的創(chuàng)新，因此專業(yè)對應(yīng)的人才必然要求具有T形知識結(jié)構(gòu)，即將工程建造知識與信息技術(shù)知識相融合。智能建造的衍生學科是土木工程，因此它是以土木專業(yè)為基礎(chǔ)，同時又需要精通工程結(jié)構(gòu)智能設(shè)計原理、構(gòu)件生產(chǎn)和施工技術(shù)，甚至還涉及到相關(guān)計算機開發(fā)語言等的一門學科。其核心內(nèi)容是“建造”，實施手段是“智能”，主要包括智能規(guī)劃與設(shè)計、智能裝備與施工、智能設(shè)施與防災(zāi)、智能運維與服務(wù)四方面[1]。

1.2 智能建造專業(yè)的建設(shè)現(xiàn)狀

隨著網(wǎng)絡(luò)化、信息化和智能化的發(fā)展，不僅對于一些高端學科，如計算機、電子、機械等提出了更高的要求，也給傳統(tǒng)土木工程類等學科帶來了新的機遇與挑戰(zhàn)[2]。隨著新工科建設(shè)發(fā)展的需要，智能建造專業(yè)的出現(xiàn)與發(fā)展受到國家的高度重視，如何更好地促進其發(fā)展，使其引領(lǐng)傳統(tǒng)土木建筑行業(yè)進行改革是一個亟需解決的問題。

繼2018年同濟大學首先在土木工程學院開設(shè)智能建造這一新專業(yè)后，全國各大高校也陸續(xù)開展了智能建造專業(yè)的建設(shè)。相關(guān)調(diào)研報告顯示，截至2022年3月，全國一共有69所高校開設(shè)了智能建造專業(yè)。以福建省高校為例，截至2022年9月，已經(jīng)有6所高校開設(shè)了智能建造專業(yè)，分別是福州大學、福建農(nóng)林大學、福建工程學院、福建江夏學院、福州外語外貿(mào)學院和閩南理工學院。而智能建造專業(yè)在每個院校的歸屬院部并沒有統(tǒng)一，有些是將智能建造專業(yè)設(shè)立在土木類院系，有些是將智能建造專業(yè)設(shè)立在工程管理類院系，而福州外語外貿(mào)學院則是以智能建造專業(yè)為主，成立了智能建造學院，包含四個專業(yè)，分別是智能建造專業(yè)、工程管理專業(yè)、工程造價專業(yè)以及土木工程專業(yè)。

1.3 智能建造專業(yè)的發(fā)展展望

在傳統(tǒng)的工程建設(shè)中，不僅會消耗大量的資源，也引發(fā)一系列的環(huán)境問題，產(chǎn)生大量的建筑垃圾。為了解決這些問題，人工智能時代正在助推建設(shè)工程行業(yè)的升級轉(zhuǎn)型，新技術(shù)的產(chǎn)生正在重構(gòu)智能建造生產(chǎn)體系。對建筑工程行業(yè)而言，可以通過信息技術(shù)的應(yīng)用來提高其管理能力和水平，從而提高生產(chǎn)力和效率。建筑工程行業(yè)的跨越式發(fā)展可以通過應(yīng)用信息技術(shù)來實現(xiàn)，因此信息技術(shù)的應(yīng)用是促進建設(shè)工程行業(yè)改革的必要手段。對于建筑工程方向來說，未來的趨勢必然朝著智能化、信息化的方向發(fā)展，而智能建造概念的提出可以解決建筑工程從設(shè)計到施工各環(huán)節(jié)之間銜接不當?shù)膯栴}，以及后期運營維護精細化管理。

住建部和教育部組織過建設(shè)工程行業(yè)資源調(diào)查，調(diào)查報告顯示在智能設(shè)計、智能裝備與施工等專業(yè)領(lǐng)域智能建造技術(shù)人才短缺。我國智能建造專業(yè)招生開始于2018年，招生數(shù)量逐年遞增，經(jīng)過四年的培養(yǎng)時間，2022年迎來了同濟大學的第一批智能建造專業(yè)畢業(yè)生。今后國家對于智能建造專業(yè)發(fā)展的投入也會持續(xù)加強。

2 智能建造專業(yè)教學現(xiàn)狀

2.1 跨學科知識教育的欠缺

智能建造專業(yè)是以土木工程專業(yè)知識為基礎(chǔ)，同時又需要精通工程結(jié)構(gòu)智能設(shè)計原理、構(gòu)件生產(chǎn)和施工技術(shù)，甚至還涉及到相關(guān)計算機開發(fā)語言等的一門學科。因此智能建造專業(yè)不僅僅教授的是土木工程專業(yè)的知識，還涉及到計算機語言、大數(shù)據(jù)、物聯(lián)網(wǎng)和人工智能、python程序設(shè)計、建造機械控制原理、BIM技術(shù)基礎(chǔ)、智能測繪等其他的專業(yè)知識。作為一門復合型專業(yè)，需要的是多學科的知識交叉。智能建造專業(yè)因為建設(shè)時間較短，可參考的教學經(jīng)驗有限，因此大多數(shù)高校智能建造專業(yè)仍以傳統(tǒng)的教學模式為主，所授學科也大多都是傳統(tǒng)的土木專業(yè)課程，專業(yè)與專業(yè)之間，不僅缺乏一定的聯(lián)系，相互間可調(diào)整的靈活性也不夠，跨學科師資隊伍匱乏。按部就班的教學模式與內(nèi)容，無法滿足社會對創(chuàng)新型人才的需求，而建筑行業(yè)的轉(zhuǎn)型升級加速了對跨學科人才的需求，因此，對于工科類人才培養(yǎng)模式必須做出相應(yīng)的調(diào)整與改革。

2.2 教材建設(shè)滯后

在教材的建設(shè)上，智能建造專業(yè)課程教科書更多地體現(xiàn)為模范式的選擇。仍然較多沿用的是傳統(tǒng)的土木類專業(yè)的教科書，比如：《工程制圖與識圖》《房屋建筑學》《BIM技術(shù)基礎(chǔ)》等。教材內(nèi)容占比更多的是概念、定理及公式，不能很好地結(jié)合當前新工科的大環(huán)境及實踐，突出智能化建設(shè)。而智能建造專業(yè)主要突出的是智能，需要加入更多的信息化、自動化等相關(guān)內(nèi)容。作為信息化時代發(fā)展下的新工科專業(yè)，只有不斷更新教材的建設(shè)，加強學生對社會的適應(yīng)性，加強學生在社會的實踐能力，才能使其培養(yǎng)出的人才更好地服務(wù)社會。

2.3 實習環(huán)節(jié)目標不清，實踐方式單一

對于大多數(shù)工程類專業(yè)來說，實習是對課堂教學的適時補充，智能建造專業(yè)作為新工科專業(yè)，更需要融合社會實踐。但從傳統(tǒng)教學來看，實踐教學不僅時間有限，而且實踐的方式也很單一。從學生的實習日記和實習報告來看，大多數(shù)學生對實習目標的認知不夠明確，只是單純地為了完成實習任務(wù)，而且內(nèi)容僅局限于聽取設(shè)計方或施工方的簡單介紹，缺乏自己動手的操作。學生寫的大多數(shù)內(nèi)容也都是從網(wǎng)上復制粘貼的，或者是參考借鑒別人的。學生的實習崗位不盡相同，大多數(shù)實習還是偏向于傳統(tǒng)的土木工程實習，比如整個實習期間都是在工地。對于智能建造專業(yè)而言，掌握工程從設(shè)計、建設(shè)到運維全生命周期才是核心，而學生在實習期間，無法體驗實習的核心環(huán)節(jié)，更是鮮有涉及先進的智能建造技術(shù)。

2.4 學生學習成果缺乏有效評價

高校的課程類型分為課堂教學與實踐教學，考核方式分為考試與考查。目前，對智能建造專業(yè)學生學習成績的評價仍然沿用傳統(tǒng)教學的評價模式，即課堂教學一般以考試作為考核方式，實踐教學一般以考查作為考核方式，考試考核的最終成績來源于平時的課堂表現(xiàn)與期末卷面分的組合。平時成績分一般就是課堂的出勤情況以及課堂回答問題的情況；考查考核的最終成績因為無法判定學生的平時表現(xiàn)，所以只能根據(jù)上交的實習日記與實習報告進行評定，評價模式比較單一。這種評價模式不能很好地突出“智能建造”的專業(yè)特色，因此，需要根據(jù)時代的發(fā)展及社會需求進行相應(yīng)的改革。

3 新工科視域下智能建造專業(yè)教學改革思路

3.1 創(chuàng)新教學理念，注重跨學科建設(shè)

在新工科視域下，勢必對行業(yè)人才提出更高的要求。對于智能建造專業(yè)而言，傳統(tǒng)的偏向土木專業(yè)的教學體系已經(jīng)不適應(yīng)人工智能時代的發(fā)展，因此，高校應(yīng)將BIM實驗室、VR實驗室及裝配式建筑研究院三者相結(jié)合，融入到智能建造專業(yè)教學中。在原有的土木工程核心課程基礎(chǔ)上，先讓學生掌握土木工程的總體知識框架，然后再融入建筑信息化、自動化課程，用信息技術(shù)和自動控制技術(shù)來解決實際工程中遇到的問題。智能建造專業(yè)以土木工程學科為核心，結(jié)合人工智能、大數(shù)據(jù)管理與應(yīng)用等專業(yè)共同建設(shè)，逐步搭建并完成融合多學科的智能建造專業(yè)特色課程體系，實現(xiàn)教學內(nèi)容及教學模式創(chuàng)新[3]。此外，要促進更多的跨學科教師之間的交流。智能建造專業(yè)作為新時代發(fā)展的產(chǎn)物，需要有多學科的交叉，因此需要有不同學科背景教師的融入，為跨學科的建設(shè)作準備，以此解決智能建造專業(yè)跨學科師資匱乏的教學桎梏。

3.2 優(yōu)化教材知識結(jié)構(gòu)，突出專業(yè)特色

智能建造專業(yè)教材的建設(shè)需符合現(xiàn)階段新工科建設(shè)的趨勢，全面反映教學內(nèi)容的改革與更新，利用和轉(zhuǎn)化最新的智能建造相關(guān)內(nèi)容，優(yōu)化智能建造專業(yè)的知識結(jié)構(gòu)，突出其專業(yè)特色。因此，在傳統(tǒng)教材基礎(chǔ)上，融入更多的人工智能、大數(shù)據(jù)、互聯(lián)網(wǎng)等學科知識，優(yōu)化智能建造專業(yè)的知識結(jié)構(gòu)，使其符合新工科的發(fā)展趨勢。以《工程制圖》教材為例，應(yīng)融入包括《畫法幾何》《土建制圖》《制圖標準》《土木工程CAD》《三維建?！芬约啊禕IM技術(shù)基礎(chǔ)》等內(nèi)容[4]。在房屋建筑學及建筑施工教材中，除了原來的建筑設(shè)計、構(gòu)造節(jié)點及傳統(tǒng)施工內(nèi)容，應(yīng)再加入智能化設(shè)計、智能制造模塊、智能施工模塊、以及智能防災(zāi)和智能運維的相關(guān)知識等，這樣才能讓智能建造專業(yè)的學生學習到建筑工程從設(shè)計到施工再到運維的一系列貫穿智能建造專業(yè)全生命周期的課程體系[5]。

3.3 校內(nèi)與校外實踐相結(jié)合，提升實習效果

由于傳統(tǒng)的實踐教學時間較短，目標不夠明確，效果欠佳。因此，可將實習實踐環(huán)節(jié)的時間拉長，分為“校內(nèi)”和“校外”兩個部分。在校內(nèi)實踐的改革上，可以參考劉雅麗[6]在2014年的研究成果中提到的歐美國家工程教育中采用的CDIO 模式，即教師在課堂上對于課本的基礎(chǔ)知識講授很少，整學期的課程主要是通過兩個或更多“設(shè)計—制作”的實踐項目來完成，主張學生的自我學習能力，讓學生自主獲取知識，自主解決設(shè)計、制作等問題，從而訓練學生的自主學習、設(shè)計實踐、團隊協(xié)作等能力。在校外實踐的改革上，各高校根據(jù)自己的培養(yǎng)計劃，設(shè)置不同的企業(yè)工程實踐類課程。企業(yè)工程實踐環(huán)節(jié)必須融合計算機技術(shù)、機械與控制、信息技術(shù)等，從而讓學生將智能化、信息化等知識充分運用到實際的工程建設(shè)項目中，體現(xiàn)“工程建造數(shù)字化、智能化、信息化”知識能力的高度融合[7]。此外，還可以通過邀請與具體智能建造工程相關(guān)的企業(yè)專業(yè)人員在校內(nèi)舉行講座，給學生講解智能建造技術(shù)在實際工程中的運用。同時引導學生在校外實習過程中多關(guān)注對關(guān)鍵點的深入理解。

3.4 將學習過程與學習結(jié)果相結(jié)合，改進評價模式

傳統(tǒng)教學學生最后的學習成果主要以期末成績?yōu)橹鳎鴽]有結(jié)合學生整學期的學習過程。雖然對于學生的學習成果評價，有加入學生的平時表現(xiàn)，但是占比不高而且僅局限于學生的出勤和課堂中回答問題的情況，沒有真正將整個學期的學習過程與學習結(jié)果結(jié)合起來。評價的目的是讓學生通過成績來了解自己的學習效果并在此基礎(chǔ)上進行查缺補漏，在遇到實際工程時才能夠更好地運用自己在課堂上所學的知識去解決問題，從而更好地培養(yǎng)學生發(fā)現(xiàn)問題、分析問題、解決問題的能力。智能建造專業(yè)區(qū)別于傳統(tǒng)土木類專業(yè)的特點是“智能”，因此在評價學生學習成果時要充分考慮到智能建造專業(yè)的特點，將專業(yè)特色融入到評價體系中。

對學生學習成果的評價可以兼顧成對學生解決實際問題的能力以及對于智慧平臺運用能力的評價，而不是局限于傳統(tǒng)的考試評價與考查評價。學生在經(jīng)過本科階段學習后，應(yīng)當具備運用相關(guān)智慧平臺實現(xiàn)智能建設(shè)的能力。對于每一門課，應(yīng)該讓學生充分理解每一堂課每一個知識點的意義，可以針對每一個知識點設(shè)置相應(yīng)的習題與對應(yīng)的智能操作，對于未達到及格的學生，讓其反復練習直至成績及格，并將這一部分成績納入到學生的學習成果評價中，真正做到將學習過程與學習結(jié)果相結(jié)合，只有這樣才能較為全面地評價學生的學習成果。

4 結(jié) 語

目前智能建造專業(yè)建設(shè)雖然已初具規(guī)模，但仍處于起步階段，智能建造專業(yè)以土木工程專業(yè)知識為基礎(chǔ)，因此在教學模式上可以借鑒土木類專業(yè)的教學。但時代在發(fā)展，土木類專業(yè)也需要進行改革，而且屬于智能建造專業(yè)自己的特色仍是不確定的，所以智能建造專業(yè)的建設(shè)仍然需要慢慢摸索。智能化和信息化的發(fā)展對于智能建造專業(yè)而言，既是機遇也是挑戰(zhàn)。傳統(tǒng)的教學已經(jīng)不符合時代的發(fā)展需要，因此，必須要對其進行改革與創(chuàng)新。使學生真正了解與掌握智能化建造技術(shù)，培養(yǎng)他們對前沿學科的學習能力，同時調(diào)整教學內(nèi)容，讓學生更好地了解學科的發(fā)展趨勢。從理論和實踐兩個方面進行改革，以實現(xiàn)智能化建設(shè)項目。在規(guī)劃實踐教學方案與開展實踐教學時，多考慮企業(yè)對人才的需求，強化建造與智能信息的融合，高校與企業(yè)要共同努力，共同培養(yǎng)，向社會輸入更多具有高水平的創(chuàng)新型智能建造工程科技專業(yè)人才，實現(xiàn)合作共贏[8]。