人工智能背景下高職工程造價專業(yè)教學(xué)轉(zhuǎn)型與實現(xiàn)路徑*

李睿璞，王 群，徐 淳

人工智能背景下高職工程造價專業(yè)教學(xué)轉(zhuǎn)型與實現(xiàn)路徑*

李睿璞，王 群*，徐 淳

（深圳職業(yè)技術(shù)學(xué)院 建筑與環(huán)境工程學(xué)院，廣東 深圳 518055）

人工智能技術(shù)的興起為建筑領(lǐng)域帶來了新的機遇與挑戰(zhàn)，也對高職院校人才培養(yǎng)、教學(xué)要求、課程建設(shè)等內(nèi)容提出了新的現(xiàn)實需求．本文總結(jié)了建筑大數(shù)據(jù)挖掘、神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)以及遺傳與仿生學(xué)等人工智能技術(shù)在智慧建筑中的應(yīng)用與實踐，提出了在新技術(shù)背景下工程造人才培養(yǎng)轉(zhuǎn)型的現(xiàn)實需求，指出要通過師資信息化素養(yǎng)的提升、課程體系的綜合改革、教學(xué)手段的信息化升級以及開放性復(fù)合育人體系的有機融合等舉措，協(xié)同實現(xiàn)高職工程造價專業(yè)的教學(xué)轉(zhuǎn)型．

人工智能；工程造價；教學(xué)轉(zhuǎn)型；高職

計算機輔助設(shè)計、專家子系統(tǒng)以及施工集成一體化將實現(xiàn)建筑產(chǎn)業(yè)化、工業(yè)化的變革[1]．隨著人工智能、大數(shù)據(jù)分析等技術(shù)的迅猛發(fā)展以及智慧建筑的普及與推廣，大量重復(fù)性、繁重性、危險性的工作終將被機器所取代．在人工智能背景下，高職院校作為建筑產(chǎn)業(yè)的人才培養(yǎng)搖籃，其教學(xué)基本要求、人才培養(yǎng)等諸多內(nèi)容也應(yīng)及時轉(zhuǎn)變．

工程造價作為文理交叉的高等職業(yè)技術(shù)應(yīng)用型專業(yè)，其人才培養(yǎng)及教學(xué)模式不僅應(yīng)符合高等教育的流程與方法，更要依據(jù)產(chǎn)業(yè)變革與新技術(shù)推廣及時調(diào)整專業(yè)教學(xué)內(nèi)容．在教學(xué)過程中，要堅持以工作任務(wù)為中心、項目驅(qū)動為導(dǎo)向的教學(xué)模式，在課程中借助新技術(shù)的實際應(yīng)用強化學(xué)生的業(yè)務(wù)能力和提升學(xué)生的職業(yè)素養(yǎng)．

1 人工智能背景下智慧造價管理

隨著人工智能技術(shù)（Artificial Intelligence，AI）、建筑信息模型（BIM）、區(qū)塊鏈、云計算、大數(shù)據(jù)的不斷融合與發(fā)展，智慧化工程造價信息的分析、整合、挖掘等應(yīng)用已完成從理論設(shè)計到實踐應(yīng)用的轉(zhuǎn)化，工程造價行業(yè)正朝著數(shù)字化、智能化、全周期化的方向不斷發(fā)展與演進．以三維信息為載體的各類BIM模型結(jié)合人工智能分析模塊和工程造價定額等傳統(tǒng)數(shù)據(jù)模塊實現(xiàn)了工程設(shè)計與成本控制的一體化管理，為政府、企業(yè)、用戶搭建了全壽命、多信息、共享用的大數(shù)據(jù)行業(yè)生態(tài)平臺，在無序、海量的建筑信息中尋找潛在、共性規(guī)律，為智慧化造價管理提供了必要的技術(shù)支持．

1.1 建筑信息大數(shù)據(jù)挖掘

建筑信息大數(shù)據(jù)挖掘是對海量建筑信息進行智能分析，以實現(xiàn)智能建筑的精細化管理．文獻[2]借助智能化放線設(shè)備，將AI技術(shù)與BIM技術(shù)綜合運用于施工現(xiàn)場地下管線的深化設(shè)計和精細施工，多專業(yè)的融合與協(xié)調(diào)提升了項目精細化管理進程；文獻[3]將BIM技術(shù)與測量機器人綜合運用于設(shè)計模型的三維信息交互和機電管線的施工優(yōu)化過程，使施工質(zhì)量得以提升；文獻[4]將RTS機器人應(yīng)用于鋼結(jié)構(gòu)節(jié)點的安裝工藝，解決了鋼結(jié)構(gòu)住宅節(jié)點多樣、施工復(fù)雜的難題．在工程造價領(lǐng)域，多源數(shù)據(jù)的融合（定額庫、規(guī)范庫、建材信息庫等）實現(xiàn)了信息的互通與共享，通過大數(shù)據(jù)云平臺對相關(guān)信息的深度挖掘，不僅提升工程造價的工作精準(zhǔn)度，也創(chuàng)新了現(xiàn)有的工作模式．由此可見，將AI技術(shù)應(yīng)用于各類專業(yè)子系統(tǒng)，不僅完成了建筑工程技術(shù)的過程化、信息化管理，更可實現(xiàn)建筑工程造價成本信息的精細化管理．

1.2 BP神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)模擬

神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)（Back Propagation，BP）是通過計算機組模擬人體大腦的復(fù)雜計算模型，它具有較強的學(xué)習(xí)性、適應(yīng)性等特點．文獻[5]將BP決策與施工現(xiàn)場管理進行了嘗試性探索，解決了城市中心區(qū)施工場地狹窄的管理難題；文獻[6]將建筑結(jié)構(gòu)系統(tǒng)分為人工智能單元以判定構(gòu)件的可靠性；文獻[7]解析了建筑計算性思維和流程特征，從信息集成、映射建模和決策支持等多視角剖析AI技術(shù)在建筑設(shè)計中的應(yīng)用；文獻[8]利用描述性語法、人工神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)和自主體等AI技術(shù)在建筑設(shè)計、分析和建造中得以應(yīng)用與實踐．在工程造價管理領(lǐng)域，借助BP算法將影響工程項目的因子賦予權(quán)重，可快速完成建筑工程高精度的投資估算．

1.3 仿生學(xué)與遺傳算法

仿生學(xué)分析是借助自然選擇與生物的行為特點，通過數(shù)學(xué)模型輔助管理的智能化應(yīng)用；而遺傳算法則是利用遺傳學(xué)中有關(guān)選擇、交叉與變異，經(jīng)過數(shù)理化分析迭代獲取最優(yōu)解的分析模擬過程．文獻[9]結(jié)合蜻蜓翅膀結(jié)構(gòu)對溫室結(jié)構(gòu)的仿生設(shè)計進行了可行性研究；文獻[10]借助仿生學(xué)在宏觀與微觀仿生方面的應(yīng)用建立橋梁的“活體”概念，為新型橋梁設(shè)計提供新的思路和途徑．此外，如粒子算法、螢火蟲算法等各類遺傳算法應(yīng)用于建筑工程的成本控制、物料配送以及建筑施工組織等工作環(huán)節(jié)[11]，極大拓展了工程造價行業(yè)的工作內(nèi)容．

2 人工智能背景下工程造價人才培養(yǎng)轉(zhuǎn)型的現(xiàn)實需求

隨著各類新技術(shù)在建筑工程領(lǐng)域的逐步融合，建筑“八大員”的傳統(tǒng)工作將被機器人所替代．新技術(shù)的不斷涌現(xiàn)對傳統(tǒng)造價行業(yè)的工作內(nèi)容提出了新要求，也增加了市場對此類新型高技能人才的需求程度，這也成為工程造價人才培養(yǎng)體系轉(zhuǎn)型的現(xiàn)實需求．

2.1 工程造價行業(yè)全壽命周期管理的本質(zhì)需求

傳統(tǒng)的全過程工程造價管理是以指導(dǎo)施工組織實現(xiàn)經(jīng)濟效益最優(yōu)化的管理手段，而工程造價全生命周期管理是基于全過程管理基礎(chǔ)上的決策管理，它側(cè)重于分析工程項目建設(shè)過程中的經(jīng)濟效益、社會效益以及生態(tài)效益的綜合提升．人工智能技術(shù)與各類工程數(shù)據(jù)的有機結(jié)合，將構(gòu)建全壽命周期的智能數(shù)字化生態(tài)平臺．

在人工智能背景下，工程造價全行業(yè)要拓展傳統(tǒng)的工作范疇，將工程大數(shù)據(jù)整合分析、計算機編程以及工作流程的可視化與智慧化與工程造價的傳統(tǒng)業(yè)務(wù)有機融合，而任務(wù)操控、過程監(jiān)管、成品審核以及系統(tǒng)維護等工程全壽命智慧管理將成為工作重點．

2.2 市場對智慧型工程造價管理人才的切實需求

傳統(tǒng)高職工程造價人才培養(yǎng)目標(biāo)一般設(shè)定為“培養(yǎng)行業(yè)大量需求且具備一定現(xiàn)代造價管理知識的高級技能造價員”．在人工智能背景下，工程造價從業(yè)人員的工作內(nèi)容得以擴展，傳統(tǒng)重復(fù)性、程序性的工作如分部分項工程量的計量、審核以及工程量清單的編制等已被各類人工智能平臺所取代，自動算量、云計價等智能化、全周期管理系統(tǒng)已在行業(yè)內(nèi)得以普遍應(yīng)用．

工程造價行業(yè)與人工智能技術(shù)的結(jié)合，將提升傳統(tǒng)工程計量的準(zhǔn)確性與可追溯性，降低系統(tǒng)性誤差以及不確定性因素對造價數(shù)據(jù)精確度的負(fù)面影響．以工程計量為例，從業(yè)人員依據(jù)施工圖紙反復(fù)計算各分項工程的面積、體積以及數(shù)量等信息，此類工作模式不僅效率低下而且計算結(jié)果的精確度偏低．隨著AI技術(shù)、BIM技術(shù)與傳統(tǒng)工程造價工作內(nèi)容之間的有機融合，工程量可視化計量的速度以及相關(guān)造價文件編制的準(zhǔn)確度均大幅提升，從業(yè)人員的工作內(nèi)容已轉(zhuǎn)變?yōu)榻ㄖこ倘珘勖杀竟芾砼c造價控制等，對崗位智慧化的職業(yè)素養(yǎng)要求較高．

2.3 構(gòu)建智慧化工程造價人才培養(yǎng)體系的內(nèi)在需求

人工智能作為科技進步與產(chǎn)業(yè)發(fā)展的原動力，亟待培養(yǎng)一批具備既精通專業(yè)技能又了解新技術(shù)的復(fù)合創(chuàng)新型人才．在工程造價管理領(lǐng)域，BIM技術(shù)為建設(shè)工程智慧管理提供了海量數(shù)據(jù)支撐，也為創(chuàng)建人工智能數(shù)理模型以及智慧化管理提供了實現(xiàn)基礎(chǔ)．所以，高職工程造價人才培養(yǎng)模式、課程體系中需要將人工智能、BIM、大數(shù)據(jù)分析與專業(yè)課程有機結(jié)合，在人才培養(yǎng)過程中體現(xiàn)專業(yè)知識與新技術(shù)的有機融合．

人工智能技術(shù)的應(yīng)用已經(jīng)為高職工程造價人才培養(yǎng)提出新的需求，在課程體系中應(yīng)逐步實現(xiàn)理實融合、產(chǎn)教融合、信息融合的新型教育發(fā)展之路．職業(yè)教育在側(cè)重技能培養(yǎng)的同時還需注重人工智能綜合素養(yǎng)的培育，更新職業(yè)教育的教學(xué)內(nèi)容以提高學(xué)生的創(chuàng)新能力、綜合能力、知識遷移能力以及激發(fā)學(xué)生的創(chuàng)造力，最終培養(yǎng)學(xué)生跨界的邏輯思維體系．

3 人工智能背景下高職工程造價專業(yè)轉(zhuǎn)型的實現(xiàn)路徑

工程造價專業(yè)的教學(xué)目標(biāo)、課程建設(shè)、人才培養(yǎng)必須完成數(shù)字化、網(wǎng)絡(luò)化、智能化領(lǐng)域的轉(zhuǎn)型與升級，將工程造價信息的管理、運用和維護等工作與人工智能、大數(shù)據(jù)分析、智慧建造等技術(shù)相結(jié)合，以多途徑、多方式、多手段協(xié)同實現(xiàn)人工智能背景下高職工程造價專業(yè)的轉(zhuǎn)型與升級．

3.1 提升師資的信息化素養(yǎng)，探索BIM與人工智能技術(shù)的有機融合

為適應(yīng)人工智能、大數(shù)據(jù)、區(qū)塊鏈、云計算等產(chǎn)業(yè)發(fā)展的新需求，高校教師只有掌握一定的信息技術(shù)、創(chuàng)新思維、專業(yè)技術(shù)的綜合技能，才能培養(yǎng)出新型高技能人才．

高職院校應(yīng)吸納工程實踐經(jīng)歷豐富的“雙師型”人才，也可通過繼續(xù)教育和師資培訓(xùn)項目完成現(xiàn)有師資的升級與轉(zhuǎn)化．另一方面，工程造價教師資信息化素養(yǎng)的提升應(yīng)圍繞建筑領(lǐng)域的智慧建造、數(shù)據(jù)挖掘、智慧運維等內(nèi)容尋找人工智能在建筑全壽命管理的結(jié)合點，掌握一定的計算機編程、數(shù)理統(tǒng)計以及信息挖掘的基礎(chǔ)知識，探索BIM技術(shù)與人工智能背景下智慧建筑領(lǐng)域的研究與應(yīng)用，并要積極開發(fā)高職“學(xué)歷證書+職業(yè)技能等級證書”類人工智能與專業(yè)技能相結(jié)合的職業(yè)資格證書．

3.2 課程體系綜合化改革，實現(xiàn)傳統(tǒng)課程體系與人工智能技術(shù)的有機融合

為全面提高職教育服務(wù)現(xiàn)代產(chǎn)業(yè)發(fā)展的需求，高職教育的課程體系、課程內(nèi)容要主動適應(yīng)產(chǎn)業(yè)升級與創(chuàng)新．高職院校應(yīng)積極響應(yīng)國家有關(guān)推動人工智能發(fā)展的宏觀戰(zhàn)略，充分調(diào)研區(qū)域經(jīng)濟社會發(fā)展對高技能人才的能力需求．

在建筑工程領(lǐng)域，新時期人才培養(yǎng)應(yīng)主動適應(yīng)建筑行業(yè)智慧化、產(chǎn)業(yè)化的轉(zhuǎn)型升級．課程體系應(yīng)依據(jù)產(chǎn)業(yè)發(fā)展需求及時調(diào)整與更新，合理配比基礎(chǔ)知識與新技術(shù)的課時比例，逐步強化生產(chǎn)與操作環(huán)節(jié)對新技術(shù)的實踐技能．在高職工程造價教育教學(xué)課程改革中，應(yīng)適當(dāng)調(diào)整課程體系與課程結(jié)構(gòu)，刪減如“工程招投標(biāo)”、“工程計量與計價”等原理性、程序性的理論課時比例，增設(shè)招投標(biāo)管理實操沙盤、云計量、云計價等方面的教學(xué)內(nèi)容；借鑒人工智能與智慧建筑前提下的技能分級，使學(xué)生在BIM技術(shù)下能借助人工智能的分析手段解決建筑領(lǐng)域的實際問題與困難，還應(yīng)分層次設(shè)立智慧造價全壽命管理人才的分段培養(yǎng)計劃并合理設(shè)置課程組之間的邏輯關(guān)系．基于上述分析結(jié)論，基于人工智能的工程造價人才培養(yǎng)的課程體系與課程邏輯關(guān)系如圖1所示．

3.3 教學(xué)手段與教學(xué)方法信息化提升，搭建智慧型學(xué)習(xí)平臺

教師需協(xié)調(diào)傳統(tǒng)教育、技能培訓(xùn)與人工智能三者之間的互動關(guān)系，將傳統(tǒng)言傳式知識點教育逐步轉(zhuǎn)變?yōu)閷W(xué)生個體能力、職業(yè)素養(yǎng)以及個性需求、精神與品質(zhì)的復(fù)合培養(yǎng)模式[12]，采用人工智能平臺取代傳統(tǒng)、常規(guī)性的教學(xué)手段．

圖1 人工智能背景下工程造價課程設(shè)置關(guān)系圖

除使用傳統(tǒng)的實訓(xùn)條件以外，更多借助虛擬現(xiàn)實技術(shù)（VR）、增強現(xiàn)實技術(shù)（AR）、混合現(xiàn)實技術(shù)（MR）等手段強化學(xué)生的實操技能．在普及人工智能基礎(chǔ)、應(yīng)用方式等知識以外，應(yīng)將AI與課程體系相結(jié)合，智慧化完成技能型人才知識結(jié)構(gòu)的個性化管理，實現(xiàn)因材施教、因材就業(yè)、因材發(fā)展的核心理念．翻轉(zhuǎn)課堂、小規(guī)模限制性在線課程（SPOC）、大規(guī)模開放性網(wǎng)絡(luò)課程（MOOC）等新型教學(xué)方法已被應(yīng)用于教學(xué)領(lǐng)域，智慧學(xué)習(xí)平臺集合了豐富的學(xué)習(xí)視頻、題庫、在線交流、分組任務(wù)等模塊．在人工智能背景下，各類學(xué)習(xí)平臺應(yīng)逐步與學(xué)習(xí)者之間建立交互關(guān)系，依據(jù)學(xué)生的學(xué)習(xí)表現(xiàn)以及個人選擇偏好推送相關(guān)的學(xué)習(xí)內(nèi)容，培養(yǎng)高效的智慧型學(xué)習(xí)模式[13]．

3.4 復(fù)合型人才培養(yǎng)的開放性對接，多元育人主體的有機融合

高職院校還應(yīng)重視職業(yè)教育各方面的資源優(yōu)化配置，增加人工智能背景下人才體系、課程設(shè)置、內(nèi)容建設(shè)方面的投入，調(diào)研生產(chǎn)、建設(shè)、管理、運維等工作階段人工智能技術(shù)對復(fù)合人才能力的培養(yǎng)要求．積極搭建平臺為校企合作的實施提供土壤，在確保實訓(xùn)基地建設(shè)質(zhì)量的基礎(chǔ)上鼓勵人工智能技術(shù)在教學(xué)實施活動中的普及、實施與推廣．

在工程造價與管理領(lǐng)域，高職院校應(yīng)重視優(yōu)質(zhì)教學(xué)資源建設(shè)——以BIM技術(shù)為基礎(chǔ)，以智慧建筑為研究對象，以建筑全壽命信息管理為目標(biāo)綜合培養(yǎng)高端工程造價高技能型人才．傳統(tǒng)的工程造價專業(yè)圍繞著培養(yǎng)工程建設(shè)領(lǐng)域的造價員為目標(biāo)，而在人工智能背景下將智慧互聯(lián)與工程建設(shè)有機融合，培養(yǎng)學(xué)生的創(chuàng)新思維，強化學(xué)生與終端智能設(shè)備的交互性與實操性，最終提升建筑工程全壽命造價管理人才協(xié)同、創(chuàng)新的綜合業(yè)務(wù)能力與職業(yè)素養(yǎng)．以深圳市為例，在粵港澳灣區(qū)經(jīng)濟帶中要打造具有世界影響力的創(chuàng)新創(chuàng)意之都，地區(qū)院校人才培養(yǎng)應(yīng)注重新技術(shù)條件下學(xué)生創(chuàng)新能力的培養(yǎng)，特別是在人工智能背景下如何實現(xiàn)產(chǎn)業(yè)發(fā)展、創(chuàng)新驅(qū)動、專業(yè)素養(yǎng)的有機融合都將成為高職工程造價專業(yè)來課程改革的核心內(nèi)容，只有將師資隊伍、教學(xué)手段、課程體系與育人主體之間的有機融合才能完成人工智能背景下高職專業(yè)的順利轉(zhuǎn)型．

[1] 張亮．BIM與機器人全站儀在場地地下管線施工中的綜合應(yīng)用[J]．施工技術(shù)，2016，45（06）：27-31，48．

[2] 黃正凱，鐘劍，張振杰，等．基于BIM平臺測量機器人在機電管線施工中的應(yīng)用[J]．施工技術(shù)，2016，45（06）：24-26．

[3] 曹啟光，韓立柱．RTS放樣機器人在鋼結(jié)構(gòu)工程測量中的應(yīng)用[J]．施工技術(shù)，2017，46（18）：30-31，69．

[4] 程樸，張建平，馬朝陽．建筑施工設(shè)施定位BP神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)決策[J]．計算機工程，2001（11）：27-29．

[5] 李建平，束拉，邱敏．基于神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)的模糊綜合評判在建筑結(jié)構(gòu)可靠性評估中的應(yīng)用[J]．湖南科技大學(xué)學(xué)報（自然科學(xué)版），2008（01）：41-44．

[6] 孫澄，韓昀松，任惠．面向人工智能的建筑計算性設(shè)計研究[J]．建筑學(xué)報，2018（09）：98-104．

[7] 魏力愷，張備，許蓁．建筑智能設(shè)計：從思維到建造[J]．建筑學(xué)報，2017（05）：6-12．

[8] 史曉君，于海業(yè)．溫室結(jié)構(gòu)仿生設(shè)計的可行性研究[J]．農(nóng)機化研究，2011，33（07）：73-77．

[9] 胡楠，戴公連．仿生理念在橋梁設(shè)計中的應(yīng)用[J]．世界橋梁，2009（03）：65-69．

[10] LIU H, AL-HUSSEIN M, LU M. BIM-based integrated approach for detailed construction scheduling under resource constraints[J]., 2015，53：29-43．

[11] WANG J, ZHANG X, SHOU W, et al. A BIM-based approach for automated tower crane layout planning[J]., 2015，59：168-178．

[12] 黎修良，沈言錦．人工智能背景下的職業(yè)教育教育教學(xué)資源共享研究[J]．中國教育技術(shù)裝備，2018（19）：50-51，54．

[13] 尹霞雨，呂芳卓，劉夢蓉，等．人工智能2.0與教育信息化2.0背景下的職業(yè)教育——來自第三屆中美智慧教育大會的觀點[J]．中國遠程教育，2019（01）：18-22．

On Teaching Transformation and Implementation Methods of Quantity Survey Major in Higher Vocational Colleges under the Background of Artificial Intelligence Application

LI Ruipu, WANG Qun, XU Chun

（）

The wide-spreading of artificial intelligence technology has brought new opportunities and challenges to the field of architecture, and has also put forward new realistic demands for talent cultivation, teaching standard and curriculum construction in higher vocational colleges. This paper summarizes the application of artificial intelligence technologies such as data mining, neural network, genetic and bionics in intelligent building. It puts forward the demand for talent training transformation under the background of new technology project. It also points out that through the promotion of teachers' information literacy, comprehensive reform of course system, teaching means and openness of compound cultivation system of comprehensive measures, the major ofcould achieve teaching transformation in higher vocational colleges.

artificial intelligence; quantity survey; teaching transformation; higher vocational colleges

2019-10-30

2019年教育部科技發(fā)展中心教學(xué)改革項目“基于大數(shù)據(jù)分析的高職工程造價課程體系改革”（課題編號：2018B01003）部分研究成果；深圳職業(yè)技術(shù)學(xué)院2018年校級教研項目“基于BIM建筑工程全壽命管理的工程造價高級應(yīng)用型人才培養(yǎng)模式研究”部分研究成果．

李睿璞，男，內(nèi)蒙古包頭人，副教授，博士，研究方向：土地利用與工程管理．

王群，女，遼寧朝陽人，教授，博士，研究方向：工程造價與綠色建筑．

G712

A

1672-0318（2020）03-0053-05

10.13899/j.cnki.szptxb.2020.03.009