融合信息化的鐵道專業(yè)學生創(chuàng)新能力培養(yǎng)探索

劉凱文 蘇謙 楊榮山

[摘 要] 信息化技術在各行業(yè)中扮演著越來越重要的角色，已日漸成為社會發(fā)展的趨勢之一。智能建造與管理創(chuàng)新大賽作為一類適合交通土建類尤其是鐵道專業(yè)學生參加的高水平競賽，不僅能全面培養(yǎng)學生的創(chuàng)新思維和科研能力，培養(yǎng)團隊精神，同時還能增強大學生靈活應用信息化技術于鐵道工程行業(yè)中，不斷提高人才培養(yǎng)質量?；谒拇ㄊ〈髮W生智能建造與管理創(chuàng)新大賽，提出了關于依托大賽深度融合信息化技術的鐵道專業(yè)學生學術創(chuàng)新能力培養(yǎng)的初步思考與探索，并在初步實踐中得到了良好的反饋。

[關鍵詞] 鐵道信息化;大學生競賽;創(chuàng)新能力;培養(yǎng)策略

[基金項目] 2021年度西南交通大學校級教改項目“深度融合信息化技術的鐵道工程專業(yè)本科教學實踐改革與探索”（2103004）;2020年度西南交通大學校級教改項目“基于全局設計的鐵道工程新工科改造與專業(yè)課體系重構”（20201003-05）

[作者簡介] 劉凱文（1985—），男，重慶人，博士，西南交通大學土木工程學院副教授，博士生導師，主要從事鐵道工程研究;楊榮山（1975—），男，河北容城人，博士，西南交通大學土木工程學院教授，博士生導師（通信作者），主要從事鐵道工程研究。

[中圖分類號] G642.0 [文獻標識碼] A [文章編號] 1674-9324（2022）09-0057-04 [收稿日期] 2021-08-25

引言

隨著計算機技術的發(fā)展，在交通土建專業(yè)尤其是鐵道專業(yè)工程中信息化應用已成為一種趨勢。學科競賽是國內外經常采用的大學生培養(yǎng)策略，在這一過程中，不僅能實現(xiàn)科研素質的提升，還能實現(xiàn)教學相長，幫助指導老師了解自己在教學中的不足，并進一步改善教學方案[1]。本次智能建造和管理創(chuàng)新大賽要求學生儲備諸如BIM、大數(shù)據等前沿知識參賽，目的在于全面培養(yǎng)大學生的創(chuàng)新思維和科研能力，培養(yǎng)團隊合作精神，加強大學生工程管理創(chuàng)新和實踐能力。筆者以本次競賽為依托深度探討競賽對于大學生培養(yǎng)的作用和意義。

一、智能建造與管理創(chuàng)新大賽簡介

智能建造與管理創(chuàng)新大賽包括全國賽和各省市單獨舉辦的省市級賽事，四川省大學生智能建造與管理創(chuàng)新大賽是一類由四川省教育廳為主辦單位，主要面向土建類和工程管理類相關專業(yè)的本科生和研究生，是具有提升創(chuàng)新思維和科研能力的作用的團體競賽。

截至目前，智能建造與管理創(chuàng)新大賽已成功舉辦兩屆，第三屆大賽也即將開始。第二屆智能建造與管理創(chuàng)新大賽的賽會主題分別是以下八個模塊：（1）工程管理大數(shù)據分析及應用;（2）施工自動化及工程管理虛擬仿真;（3）基礎設施智慧運維;（4）HSE智能分析與控制;（5）新型工業(yè)化建造與管理;（6）極端環(huán)境智能建造;（7）智能交通建造與運維;（8）其他。

雖然四川省大學生智能建造與管理創(chuàng)新大賽的舉辦歷史并不久遠，但隨著大賽的舉辦，參賽隊伍越發(fā)增多，賽事的領域影響力也越來越大。四川省大學生智能建造與管理創(chuàng)新大賽的參賽隊伍第一屆舉辦時有53支，到第二屆舉辦時增長到了64支。

二、智能建造大賽促進學術能力提升的因素分析

（一）競賽題目立足于鐵道信息化技術前沿

近年來，計算機技術的飛速發(fā)展，推動了鐵路施工和運維向著信息化、智能化方向發(fā)展，使鐵路施工的技術水平和管理水平迅速提升，同時促進了鐵路建設在節(jié)能減排、提高各部門人員溝通效率等方面的進步[2]。本次競賽以BIM、物聯(lián)網、大數(shù)據、人工智能等前沿技術為基礎，要求參賽學生將信息化技術應用于土木的施工和運維管理過程中，提升學生運用信息化技術去解決工程問題的思維能力，為以后的職業(yè)發(fā)展奠定良好的基礎。

（二）競賽邀請行業(yè)頂尖的專家組進行指導

本次競賽邀請了東南大學等多所知名高校的教師及企業(yè)內高級技術人員作為比賽的評審專家，對各組學生進行指導。專家組將會從創(chuàng)新性、研究方法、數(shù)據分析和主要結論及實踐應用等方面，對各組的作品提出建設性意見，一方面幫助各組進一步完善作品，提升作品的可行性;另一方面幫助學生體會競賽的精神內涵，并使學生將大賽所學知識融會貫通，轉化為科研能力和學術素養(yǎng)。同時，企業(yè)從業(yè)人員則會從應用層面幫助學生了解作品本身同實際工程的結合點。

（三）競賽涉及多學科交叉

競賽以工程力學和材料學為基礎，并需要結合信息化技術，因此對土木工程的基礎知識、管理學和計算機相關知識均有要求。參賽學生必須將在校所學最大限度地應用，并且還需要對課外知識進行學習和補充。在這一過程中，學生的應用能力、學習能力、創(chuàng)新能力等均將得到提升。同時，經常會出現(xiàn)不同專業(yè)的同學一起組隊的情況，因而他們將會在幾個月的時間里協(xié)同作戰(zhàn)，這也對應了在實際工程中經常需要多專業(yè)共同承擔工程任務的情形。例如，在鐵路中經常會分為站前專業(yè)，如路基、橋涵、隧道、站場、軌道等;以及站后專業(yè)，如給排水、電力、通信、信號等。在競賽中多學科、多專業(yè)的交叉，對學生宏觀地理解施工和運維、提升各專業(yè)協(xié)作具有很大的意義，并可幫助學生提升科研和學術水平。

（四）競賽作品形式多樣

競賽允許的形式包括研究報告、商業(yè)方案、實物發(fā)明、裝置裝備或軟件等形式，這使得參賽學生能夠自由選擇喜歡的作品形式。在比賽過程中，學生可以根據自己的興趣愛好、個人能力等，分別在突出科研能力、商業(yè)策劃能力、動手能力、軟件編寫能力的各類參賽作品形式中進行選擇。在這一過程中，體現(xiàn)了對學生的差異化培養(yǎng)思想，因材施教，使得不同的學生都能在競賽中獲得成就感，提升科研素質和實踐能力，為以后的職業(yè)生涯或科研生涯奠定基礎。

（五）競賽流程精心設計

競賽過程中包含了初賽、復賽、決賽三個流程，每個流程都安排了專家進行評審，評審通過的參賽隊伍才可進入下一環(huán)節(jié)，保證了競賽程序的公平公正和嚴謹性。同時，能夠讓參賽學生如履薄冰，認真嚴肅地對待本次比賽。競賽過程中，對各組學生的評價指標是嚴謹且科學的，各組必須說明自己的數(shù)據來源和研究方法，保證作品的真實性和可行性，這和真實做科研是有一致性的。

三、依托智能建造大賽的鐵道信息化人才培養(yǎng)策略

近年來，依托學科競賽進行大學生培養(yǎng)的方案在我校蔚然成風，校內也組織了包括智能建造大賽在內的全國性大賽，如全國高校BIM畢業(yè)設計創(chuàng)新大賽、全國大學生巖土競賽、大學生結構設計信息技術大賽等，為學生提供了豐富的機會來發(fā)展和提升自我。我校積極組織廣大學生參賽，設立獎金和各級獎項榮譽，讓學生有足夠的動力將比賽作品完善，并在比賽中培養(yǎng)自己的科研精神和學術素養(yǎng)，勇于提升自我。

（一）培養(yǎng)策略

1.促成競賽隊伍的形成。為了提升學生在競賽中的參與度，筆者認為首先應當多維度地對競賽進行宣傳，本次比賽通過校內網站、微信公眾號、課堂等多種方式進行宣傳，保證學生能夠有足夠的渠道了解競賽，并按照自己的興趣愛好選擇參賽形式。其次，學校應當鼓勵跨院系、跨院校組隊，只有這樣才能促進不同專業(yè)的同學在比賽中拓展知識面，從不同學科的角度完善參賽作品。同時，這與真實工程中的施工和運維需要土木工程、計算機、電氣等多專業(yè)協(xié)作的實際情況是相符的，也能夠讓學生提升團隊精神。最后，鼓勵各參賽小組適當采取高年級帶低年級、有經驗同學帶沒有經驗同學進行比賽的方式[3]，一方面可以讓高年級同學起到帶頭作用，鍛煉他們的組織協(xié)調團隊的能力;另一方面可以讓低年級同學盡快上手，在幫助高年級同學的過程中提升自我，有問題可以互相請教。

2.競賽過程中積極組織例會。比賽過程中，應當為各組配備在本專業(yè)具有較高素養(yǎng)和水平的指導老師對學生進行指導。指導老師不僅要具備相應的科研能力，了解競賽的流程和各類事項，還應當對學生熱心，積極指導學生解決競賽中的困難[4]。筆者作為本次比賽的指導老師積極組織學生定期開展例會，一方面了解學生的參賽進展，另一方面幫助學生解決比賽中的難題。在這一過程中，讓每位同學都能在組內老師和同學面前進行陳述和表現(xiàn)，鍛煉他們的膽量、表達能力、邏輯能力等[5]。

3.給予參賽學生足夠的科研條件。本次比賽中，參賽學生包括本科生和碩士生，本科由于日常接觸科研相對較少，一方面對于科研的認識不足，另一方面，更重要的是對科研中涉及的實驗設備儀器、編程軟件、數(shù)值模擬軟件、科研論文撰寫等并不十分熟悉。因而，學校和指導老師有必要對學生進行這些方面的教學和訓練，以便提升學生的科研能力，對其日后不論是工作還是繼續(xù)讀研都有較大幫助[6]。筆者認為，在教學過程中，對一些學有余力的學生進行工程實驗和計算機編程等方面的訓練很有必要，而本次競賽，很好地做到了從工程和計算機兩方面對學生進行培養(yǎng)的目的。

（二）競賽效果評價

筆者所帶團隊為本人的碩士生，包含研二和研一學生，其中由一名研二碩士生擔任隊長，團隊在本次競賽中榮獲一等獎。比賽結束后，小隊四位成員都建立了對BIM和深度學習的濃厚興趣，其中兩位學生決定對BIM進行深入學習，為以后成長為鐵道信息化綜合人才而努力;另兩位學生比賽后在深度學習方面又開展了相關研究，在比賽作品的基礎上進一步拓展，準備在鐵路路基病害方面進行下一步研究。在本次競賽中，兩位學生是剛剛本科畢業(yè)還未入校的準碩士生，通過這次競賽，筆者發(fā)現(xiàn)該兩位學生相比未參加競賽的學生能夠更快融入碩士生涯的科研工作。在比賽過后，他們對實驗和科研軟件都能很快上手，并且已經對撰寫科研論文較為熟悉，迅速完成了從本科生向碩士生的蛻變。這說明本次競賽對學生的個人能力和科研素質的培養(yǎng)是較為成功的，也為日后組織學科競賽提供了范例。

結語

四川省大學生智能建造與管理創(chuàng)新大賽不僅可以促進鐵道專業(yè)學生學習掌握現(xiàn)代化信息技術，適應社會潮流全面發(fā)展，還可以促進研究生創(chuàng)新能力的提升，為培養(yǎng)更符合新時代鐵道工程要求的人才提供了交流平臺。本文基于筆者第二屆四川省大學生智能建造與管理創(chuàng)新大賽獲獎經歷，總結了依托大賽深度融合信息化技術的鐵道類研究生創(chuàng)新能力培養(yǎng)策略的初步思考與探索。初步的探究實踐表明，依托本大賽，學生的創(chuàng)新能力得到了有效提升。誠然，如何依托創(chuàng)新型競賽制定培養(yǎng)鐵道專業(yè)學生創(chuàng)新學術能力策略的工作，還需要結合時代特點繼續(xù)深入思考與實踐探索。

參考文獻

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[6]韓晗.學科競賽對創(chuàng)新型人才培養(yǎng)促進作用的研究與實踐[J].科教導刊，2018（31）：2.

Exploration on the Innovation Ability Cultivation of Railway Major Students Based on Informatization： Taking the Intelligent Construction and Management Innovation Competition of Sichuan Province as an Example

LIU Kai-wen， SU Qian， YANG Rong-shan

（School of Civil Engineering， Southwest Jiaotong University， Chengdu， Sichuan 610031， China）

Abstract： Information technology plays an increasingly important role in various industries， and has become one of the trends in social development. As a high-level competition suitable for transportation and civil engineering students， especially railway majors， the Intelligent Construction and Management Innovation Competition can not only comprehensively cultivate students’ innovative thinking， scientific research ability and team spirit， but also enhance students’ ability of flexibly applying information technology in the industry of railway engineering and continuously improve the quality of talent training. Based on the Intelligent Construction and Management Innovation Competition for College Students of Sichuan Province， this study puts forward some preliminary thoughts on the cultivation of the academic innovation ability of students majoring in railway engineering based on the deep integration of information technology in the competition， which has obtained positive feedback in the practice.

Key words： railway informatization; competition of college students; innovation ability; training strategies