田亞護(hù) 鐘陽龍 王濤

［摘 要］鐵道工程智能施工與概預(yù)算作為一門新開設(shè)的鐵道工程專業(yè)本科生主干課程，對培養(yǎng)學(xué)生的綜合應(yīng)用能力、創(chuàng)新能力和鐵道工程實踐能力具有重要作用。經(jīng)過一年的教學(xué)實踐，北京交通大學(xué)鐵道工程智能施工與概預(yù)算課程取得了良好的教學(xué)效果，但在實踐教學(xué)中仍然存在一些突出問題，有待進(jìn)一步改革和完善。課程組通過分析鐵道工程智能施工與概預(yù)算課程的教學(xué)現(xiàn)狀及在教學(xué)過程中遇到的問題，提出了相應(yīng)的解決方案，旨在進(jìn)一步提高該課程的教學(xué)質(zhì)量和水平，為學(xué)?！半p一流”學(xué)科建設(shè)奠定基礎(chǔ)。

［關(guān)鍵詞］鐵道工程智能施工與概預(yù)算；教學(xué)實踐；課程建設(shè)探索

［中圖分類號］G642.5［文獻(xiàn)標(biāo)識碼］A［文章編號］2095-3437（2024）05-0027-04

土木工程智能建造，是將新一代信息技術(shù)與土木工程建造融合形成的工程建造創(chuàng)新模式，其本質(zhì)是利用以“三化”（數(shù)字化、網(wǎng)絡(luò)化和智能化）和“三算”（算據(jù)、算力、算法）為特征的新一代信息技術(shù)，在實現(xiàn)工程建造要素資源數(shù)字化的基礎(chǔ)上，通過規(guī)范化建模、網(wǎng)絡(luò)化交互、可視化認(rèn)知、高性能計算以及智能化決策支持，實現(xiàn)數(shù)字鏈驅(qū)動下的工程立項策劃、規(guī)劃設(shè)計、施（加）工生產(chǎn)、運維服務(wù)一體化集成與高效率協(xié)同、綠色可持續(xù)的智能化工程產(chǎn)品生產(chǎn)與服務(wù)。

一、鐵道工程智能施工與概預(yù)算課程建設(shè)的背景

為深入貫徹黨的十九大作出的建設(shè)交通強(qiáng)國的重大決策部署，我國鐵路管理部門發(fā)布了《新時代交通強(qiáng)國鐵路先行規(guī)劃綱要》，提出要加強(qiáng)智能建造、智能裝備和智能運營等技術(shù)攻關(guān)，這對我國經(jīng)濟(jì)社會發(fā)展和交通強(qiáng)國等的實施具有十分重要的意義[1]。鐵路智能建造技術(shù)是將新一代信息技術(shù)與鐵路工程建造融合所形成的工程建造創(chuàng)新模式，是實現(xiàn)鐵路工程高質(zhì)量發(fā)展的重要環(huán)節(jié)[2]。目前，我國鐵路工程建造技術(shù)、標(biāo)準(zhǔn)體系及主要技術(shù)參數(shù)均達(dá)到了世界領(lǐng)先水平[3]。

作為向鐵路工程建設(shè)輸送專業(yè)人才的高等院校，北京交通大學(xué)針對鐵道工程專業(yè)本科生開設(shè)了專業(yè)主干課程——鐵道工程智能施工與概預(yù)算。該課程主要是對我國鐵路建設(shè)站前工程中的路基工程、橋涵工程、隧道工程、軌道工程、鐵路大型臨時設(shè)施工程和智慧工地中采用的智能建造技術(shù)、施工工藝流程或方法進(jìn)行較全面的介紹，并在此基礎(chǔ)上，對智能建造模式下的鐵路工程概預(yù)算編制方法進(jìn)行補充，是一門實踐性較強(qiáng)的課程。通過該課程教學(xué)，一方面使學(xué)生掌握鐵道工程智能施工的新技術(shù)，另一方面使學(xué)生掌握如何將鐵道工程智能建造新模式下的施工工藝流程與工程概預(yù)算定額抽換進(jìn)行結(jié)合，使其更符合工程實際，提高工程概預(yù)算編制的準(zhǔn)確性，從而培養(yǎng)更多具有系統(tǒng)專業(yè)知識和實踐創(chuàng)新能力的鐵道工程建設(shè)人才。本文探索了北京交通大學(xué)鐵道工程專業(yè)鐵道工程智能施工與概預(yù)算課程在教學(xué)實踐過程中存在的問題，提出了相應(yīng)的解決方案，以期進(jìn)一步提高該課程的教學(xué)質(zhì)量和水平，為學(xué)校“雙一流”學(xué)科建設(shè)奠定基礎(chǔ)，為我國鐵路建設(shè)發(fā)展培養(yǎng)更多優(yōu)秀人才。

二、鐵道工程智能施工與概預(yù)算課程的特點

北京交通大學(xué)鐵道工程智能施工與概預(yù)算是一門新開設(shè)的專業(yè)課程，共48學(xué)時，其內(nèi)容不僅包括智能建造的現(xiàn)代化技術(shù)、鐵路土建工程的智能施工技術(shù)、智慧工地管理技術(shù)，還涉及施工組織理論、鐵路工程概預(yù)算理論及應(yīng)用，各章節(jié)內(nèi)容相互獨立且知識點較多。該課程具有以下特點。

（一）涉及專業(yè)多

鐵道工程施工主要包括路基工程、橋涵工程、隧道工程、軌道工程、鐵路大型臨時設(shè)施（如鋪軌基地、制存梁場、軌道板預(yù)制場、填料或混凝土拌合站等）的施工。路基工程、橋涵工程、隧道工程和軌道工程都是北京交通大學(xué)鐵道工程專業(yè)本科生的專業(yè)主干課，課程的知識點較多且各具特點，鐵道工程智能施工相關(guān)技術(shù)也各具特色，這使得鐵道工程智能施工與概預(yù)算課程教學(xué)過程的邏輯性不如基礎(chǔ)理論課強(qiáng)。

（二）交叉性強(qiáng)

鐵道工程智能施工技術(shù)以新興的信息技術(shù)和智能裝備為支撐，推動我國鐵路工程建設(shè)的生產(chǎn)方式和管理模式等各方面的變革[4]。BIM技術(shù)、計算機(jī)視覺、人工智能、物聯(lián)網(wǎng)、大數(shù)據(jù)、GIS、云計算、區(qū)塊鏈等新興技術(shù)都在不同程度上被應(yīng)用于鐵道工程智能施工，不同技術(shù)之間相互獨立，但在應(yīng)用中又相互聯(lián)系。

（三）內(nèi)容更新快

鐵道工程智能施工與概預(yù)算課程中有關(guān)鐵道工程智能施工的內(nèi)容，與新興信息技術(shù)的發(fā)展密不可分。而在當(dāng)今信息化時代，信息技術(shù)飛速發(fā)展，有關(guān)鐵道工程智能施工方面的新技術(shù)不斷涌現(xiàn)，同時各種各樣的智能化施工裝備也不斷產(chǎn)生。鐵路智能施工技術(shù)，如鐵路路基工程的智能碾壓技術(shù)[5]、鐵路混凝土橋梁的智能養(yǎng)護(hù)技術(shù)[6]、鐵路橋梁施工過程中的BIM和GIS數(shù)據(jù)的集成技術(shù)及全預(yù)制軌道下部結(jié)構(gòu)的智能拼裝技術(shù)等[7-8]隨著信息技術(shù)的發(fā)展而出現(xiàn)且不斷更新。在鐵路智能施工裝備方面，如智能安全帽、智能塔吊、智能施工機(jī)器人、三臂自動拱架安裝機(jī)、隧道3D全斷面掃描系統(tǒng)、隧道全自動自行式液壓襯砌臺車、混凝土養(yǎng)護(hù)臺車等也隨著信息技術(shù)的發(fā)展而產(chǎn)生，其是智能建造的前端基礎(chǔ)，同時發(fā)揮了減少施工過程中工人的體力勞動、降低危險區(qū)域工作風(fēng)險的作用[3]。因此，鐵道工程智能施工與概預(yù)算課程的教學(xué)內(nèi)容應(yīng)與時俱進(jìn)，不斷結(jié)合現(xiàn)場實際的新技術(shù)、新裝備及新工藝流程進(jìn)行更新。

三、鐵道工程智能施工與概預(yù)算課程存在的問題

在鐵道工程智能建造技術(shù)發(fā)展的背景下，鐵道工程智能施工與概預(yù)算作為一門新開設(shè)的本科生專業(yè)主干課程，仍存在不足之處，主要表現(xiàn)在以下幾個方面。

（一）先修課程滯后，影響教學(xué)效果

路基工程、橋涵工程、隧道工程和軌道工程是鐵道工程專業(yè)本科生的專業(yè)主干課程，都應(yīng)作為先修課程在鐵道工程智能施工與概預(yù)算課程之前完成教學(xué)及考核。通過先修課程的學(xué)習(xí)，可以讓學(xué)生對相關(guān)專業(yè)課程的基本概念、理論原理和相關(guān)施工工藝流程有基本的認(rèn)識，從而為后面課程的學(xué)習(xí)打下基礎(chǔ)。而在實際教學(xué)過程中，存在部分先修課程與鐵道工程智能施工與概預(yù)算課程并行教學(xué)的現(xiàn)象，導(dǎo)致學(xué)生對相關(guān)專業(yè)涉及的基本概念不清楚，從而影響教學(xué)效果。

（二）內(nèi)容散而不精，學(xué)生知而不透

鐵道工程智能施工與概預(yù)算課程涉及的專業(yè)較多、學(xué)科交叉性較強(qiáng)、內(nèi)容煩瑣，尤其是智能施工技術(shù)部分實踐性較強(qiáng)。在實際教學(xué)過程中，由于學(xué)時限制，教學(xué)重點和難點不突出、各知識點的銜接及邏輯性不明顯，降低了學(xué)生的學(xué)習(xí)積極性，學(xué)生不能很好地掌握課程知識。

（三）教學(xué)方式單一，影響學(xué)習(xí)效果

目前，北京交通大學(xué)鐵道工程智能施工與概預(yù)算課程還是采用傳統(tǒng)的教學(xué)方式，課堂上教師基本是結(jié)合課件、現(xiàn)場施工的照片及有關(guān)動畫、文件等進(jìn)行講授。由于鐵道工程站前工程和鐵路大型臨時工程的智能施工技術(shù)及智慧工地管理技術(shù)的實踐性較強(qiáng)、理論邏輯性相對較弱，采用傳統(tǒng)的教學(xué)方式很難提高學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣和保證學(xué)生對各知識點的理解與掌握。

（四）考核方式單一，評價體系不夠合理

目前，北京交通大學(xué)鐵道工程智能施工與概預(yù)算課程的考核方式仍以筆試為主，采用開卷或閉卷方式進(jìn)行，考試內(nèi)容以傳統(tǒng)題型為主，如名詞解釋、簡答、論述及計算等。教學(xué)實踐表明，這類題型對鐵道工程智能建筑技術(shù)相關(guān)知識點的考查效果不佳。根據(jù)考核結(jié)果來看，大部分學(xué)生采用的是死記硬背的方式，未能真正理解、掌握相關(guān)知識點。

四、鐵道工程智能施工與概預(yù)算課程教學(xué)改革方案

針對鐵道工程智能施工與概預(yù)算課程在教學(xué)實踐過程中的不足之處，課程組從以下幾個方面進(jìn)行教學(xué)改革。

（一）調(diào)整教學(xué)計劃

教學(xué)管理部門在制訂專業(yè)的教學(xué)計劃時，忽略了該課程與其他專業(yè)課程密切的關(guān)聯(lián)性，出現(xiàn)部分先修課程滯后的情況，從而導(dǎo)致在有限的教學(xué)周期內(nèi)該課程的教學(xué)效果不佳，難以確保教學(xué)目標(biāo)達(dá)成。因此，今后應(yīng)及時調(diào)整鐵道工程專業(yè)教學(xué)計劃，確保路基工程、橋涵工程、隧道工程和軌道工程這四門專業(yè)課在鐵道工程智能施工與概預(yù)算課程開課前都已完成教學(xué)任務(wù)。

（二）優(yōu)化課程內(nèi)容

鐵道工程智能施工內(nèi)容涉及的專業(yè)和知識點較多、內(nèi)容煩瑣且學(xué)科交叉性較強(qiáng)。因此，要完善教學(xué)計劃、適當(dāng)刪減授課內(nèi)容，選擇有代表性的技術(shù)內(nèi)容進(jìn)行課堂講授。在路基工程的智能建造技術(shù)方面，教學(xué)內(nèi)容應(yīng)以路基本體的智能施工技術(shù)為重點，對路基工程相關(guān)的其他附屬工程的智能施工技術(shù)可做簡單介紹。在橋梁工程的智能建造技術(shù)方面，教學(xué)內(nèi)容應(yīng)以橋梁的墩臺施工、梁廠內(nèi)混凝土梁的制作過程、現(xiàn)澆混凝土梁的施工和預(yù)制梁的鋪架這幾方面相關(guān)的智能建造技術(shù)講授為重點。在隧道工程的智能建造技術(shù)方面，教學(xué)內(nèi)容應(yīng)包含隧道施工方法，即明挖施工、暗挖施工和盾構(gòu)法施工方法。在教學(xué)過程中，應(yīng)重點介紹不同施工條件下隧道的掘進(jìn)和開挖、隧道仰拱施工和隧道內(nèi)部的支護(hù)結(jié)構(gòu)施工這三個方面的智能建造技術(shù)。在軌道工程智能施工方面，可分為無砟軌道和有砟軌道施工，軌道工程的施工工藝流程及工序更加瑣碎。軌道工程智能施工教學(xué)內(nèi)容應(yīng)以道床施工及鋼軌鋪架相關(guān)智能技術(shù)為重點，同時簡單介紹鋼軌的焊接和打磨相關(guān)智能技術(shù)。在概預(yù)算部分教學(xué)中，首先讓學(xué)生理解概預(yù)算的一般概念和理論方法。其次應(yīng)重點突出軌道工程智能施工技術(shù)在施工工藝流程和施工組織方面對定額抽換產(chǎn)生的影響，明確其與一般施工過程工程概預(yù)算的不同之處。

通過以上幾個方面教學(xué)內(nèi)容的優(yōu)化，一方面可以確保在有限課時內(nèi)完成教學(xué)任務(wù)，另一方面可使教學(xué)內(nèi)容少而精，突出實踐性，有利于提高學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣和積極性，從而確保教學(xué)效果。

（三）豐富教學(xué)模式

鐵道工程智能施工與概預(yù)算課程中的智能施工內(nèi)容實踐性較強(qiáng)，傳統(tǒng)的教學(xué)模式較難激發(fā)學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣。為了提高教學(xué)效果，可采用課堂講授和討論、現(xiàn)場智能施工視頻播放、邀請智能施工方面的專家進(jìn)課堂三種教學(xué)模式。如在課堂講授和討論中，教師可根據(jù)課程相關(guān)教學(xué)知識點的情況，采用提前布置教學(xué)任務(wù)、讓學(xué)生帶著問題在課堂進(jìn)行分組討論等方式開展教學(xué)；通過學(xué)生制作課件、課堂講解、互動提問、教師點評等教學(xué)環(huán)節(jié)，不僅提高了學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣和積極性，而且對學(xué)生個人綜合能力的鍛煉也有很大幫助。再如邀請專家進(jìn)課堂，不僅可以讓學(xué)生了解最新的智能施工技術(shù)，而且這種模式對學(xué)生來說有一定的新鮮度，有利于提高學(xué)生學(xué)習(xí)積極性。

（四）改進(jìn)考核方式

鐵道工程智能施工與概預(yù)算課程中的智能施工相關(guān)內(nèi)容的實踐性較強(qiáng)，而概預(yù)算部分相對來說偏重理論性，因此考核方式可采用理論考核和實踐考核相結(jié)合的方式進(jìn)行，且各占總成績的50%。理論考核主要針對施工組織和概預(yù)算部分的知識點進(jìn)行，而實踐考核針對智能施工章節(jié)的知識點進(jìn)行。實踐考核時，讓學(xué)生結(jié)合課堂講授的知識點、信息技術(shù)的發(fā)展現(xiàn)狀和網(wǎng)絡(luò)信息資源，提交一份有關(guān)某種鐵道工程智能施工新技術(shù)的學(xué)習(xí)報告或某種智能施工技術(shù)的設(shè)計文件等。通過撰寫學(xué)習(xí)報告或進(jìn)行技術(shù)設(shè)計的訓(xùn)練，可促進(jìn)學(xué)生對智能施工相關(guān)知識點的深入理解，從而提高學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣和創(chuàng)新能力。

五、結(jié)語

鐵道工程智能施工與概預(yù)算課程作為一門新開設(shè)的專業(yè)課程，其內(nèi)容涉及多個專業(yè)，學(xué)科交叉性較強(qiáng)且智能施工技術(shù)更新快。因此，在該門課程的教學(xué)過程中，應(yīng)以學(xué)生為中心，根據(jù)各章節(jié)的知識點內(nèi)容，采用靈活的教學(xué)方式以提高教學(xué)質(zhì)量，實現(xiàn)學(xué)生對各知識點的真正理解和掌握，從而提高學(xué)生的綜合素質(zhì)。鐵道工程智能施工技術(shù)與信息技術(shù)的發(fā)展密不可分，教師在教學(xué)過程中應(yīng)時刻保持知識更新，盡可能增加實踐教學(xué)環(huán)節(jié)，力爭培養(yǎng)更多的鐵路智能建造技術(shù)人才。

［ 參 考 文 獻(xiàn) ］

［1］ 王同軍.鐵路BIM建造技術(shù)與實踐[M].北京：中國鐵道出版社有限公司，2020：8-15.

［2］ 魏宏偉.京張高鐵智能設(shè)計與技術(shù)[M].北京：人民交通出版社股份有限公司，2021：4-6.

［3］ 魏新元，解亞龍，王萬齊，等.復(fù)雜艱險山區(qū)鐵路智能建造技術(shù)應(yīng)用[J].中國鐵路，2021（4）：9-19.

［4］ 杜修力，劉占省，趙研.智能建造概論[M].北京：中國建筑工業(yè)出版社，2021：18-30.

［5］ 蔡德鉤，朱宏偉，葉陽升，等.鐵路路基工程信息化技術(shù)[J].鐵道建筑，2020，60（4）：28-33.

［6］ 王同軍.鐵路橋梁智能建造關(guān)鍵技術(shù)研究[J].中國鐵路，2021（9）：1-10.

［7］ 耿冬梅.CRTSⅢ型板式無砟軌道智能化鋪設(shè)關(guān)鍵技術(shù)研究[J].鐵道建筑技術(shù)，2022（1）：40-43.

［8］ 高貴.CRTS雙塊式無砟軌道軌排粗鋪智能化施工技術(shù)[J].國防交通工程與技術(shù)，2021，19（2）：71-74.

［責(zé)任編輯：蘇祎穎］