智能建造專業(yè)實踐教學(xué)改革研究

滿 軻，程海麗，崔光耀，宋高峰，白玉星，朱穎杰

（北方工業(yè)大學(xué) 土木工程學(xué)院，北京 100144）

1 引言

智能建造專業(yè)在我國高校中業(yè)已逐漸設(shè)立，該專業(yè)與國內(nèi)外土木建造行業(yè)的發(fā)展趨勢聯(lián)系密切。對于傳統(tǒng)的土木建造技術(shù)而言，面臨著轉(zhuǎn)型升級的重任。世界各國均提出了土木建造行業(yè)的發(fā)展規(guī)劃，如德國的工業(yè) 4.0，中國制造 2025，以及美國的建筑互聯(lián)網(wǎng)等遠(yuǎn)景與規(guī)劃。其中，我國的《2016—2020年建設(shè)工程行業(yè)信息化發(fā)展綱要》中提出，在“十三五”期間，將全面提高建設(shè)工程行業(yè)的信息化水平，著手提高大數(shù)據(jù)、智能化、物聯(lián)網(wǎng)、云計算、BIM 信息技術(shù)的綜合集成應(yīng)用能力?；谶@一發(fā)展綱要，建筑工業(yè)化的發(fā)展思路及其轉(zhuǎn)型升級迫在眉睫。尤其是對于作為人才培養(yǎng)前沿陣地的高校，需制定相適應(yīng)的培養(yǎng)計劃來適應(yīng)未來建筑領(lǐng)域的新發(fā)展，結(jié)合最新的信息化等技術(shù)手段與傳統(tǒng)的土木建造行業(yè)知識融會貫通；在學(xué)科知識體系中融入智能建造新元素，搭建“三全育人”的育人模式與人才培養(yǎng)體系，均是土木建筑類專業(yè)教育已經(jīng)面臨并亟待解決的問題。

隨著“中國制造2025”建造技術(shù)及建造產(chǎn)業(yè)轉(zhuǎn)型升級長期發(fā)展愿景和規(guī)劃的頒布，我國旨在全面提升建設(shè)行業(yè)的信息化水平。在《2016—2020年建設(shè)工程行業(yè)信息化發(fā)展綱要》中也進(jìn)一步指出，對于智能技術(shù)手段，如“大數(shù)據(jù)、智能化、物聯(lián)網(wǎng)、云計算、BIM信息技術(shù)”等，均面臨著新舊知識及技術(shù)體系如何結(jié)合、已有知識結(jié)構(gòu)不斷更新等帶來的碰撞與沖擊。目前已有眾多高校開始了智能建造專業(yè)的人才培養(yǎng)，或者正在積極地申報智能建造這一新專業(yè)。

北方工業(yè)大學(xué)作為北京市屬高校，在 2019 年已經(jīng)獲批了智能建造專業(yè)，是全國范圍內(nèi)第二批獲批該本科專業(yè)的高校。其中，智能建造實踐類課程的設(shè)計、制定、實施是作為智能建造專業(yè)培養(yǎng)環(huán)節(jié)中的重要一個環(huán)節(jié)。對于工程類專業(yè)而言，其科學(xué)性與實踐性的緊密結(jié)合是各個層次高校人才培養(yǎng)的鮮明特征與固有要求。不僅要能夠解決工程問題，還需要從工程問題中凝練出科學(xué)問題，從而形成知識理論體系，最后再應(yīng)用于實際工程中，解決工程實際問題。也就是說，從工程中來，到工程中去，形成一個閉環(huán)，中間的橋梁就是實踐總結(jié)，再實踐再總結(jié)。只有通過工程實踐，才能不斷提升解決實際問題的能力。可見，工程實踐與科學(xué)理論二者是相輔相成的。

因此，實踐類課程應(yīng)當(dāng)貫穿于工程類專業(yè)人才培養(yǎng)的全過程。在制定智能建造新專業(yè)的人才培養(yǎng)方案時，亟需設(shè)置豐富多樣的實踐類課程，不能局限于某一個環(huán)節(jié)。傳授給學(xué)生的知識，需是多維度、多角度、多時間段的結(jié)構(gòu)體系。通過持續(xù)的實踐環(huán)節(jié)，結(jié)合不同年級學(xué)生已學(xué)知識，貼合當(dāng)前所學(xué)，應(yīng)用于實際工程中，使學(xué)生形成工程思維。同時，在實踐環(huán)節(jié)還應(yīng)提出或指定某一個確定的課題、任務(wù)或者方向，激發(fā)學(xué)生潛力，使其需付出一定的努力才能完成某一項任務(wù)，進(jìn)而鞏固日常所學(xué)。通過激發(fā)學(xué)生的學(xué)習(xí)熱情，以尋根究底的質(zhì)疑與提問等方式，全面培養(yǎng)大學(xué)生的批判性思維、工程意識與科學(xué)精神。

北方工業(yè)大學(xué)是我國前7所開設(shè)智能建造專業(yè)的高校之一，課題組經(jīng)過兩年行業(yè)發(fā)展趨勢研究和建筑企業(yè)需求調(diào)研，制定面向多元需求的專業(yè)人才培養(yǎng)方案，創(chuàng)辦了該專業(yè)，依托行業(yè)領(lǐng)域省部級科技創(chuàng)新平臺，與知名企業(yè)產(chǎn)學(xué)研密切合作，立足學(xué)校高水平應(yīng)用型大學(xué)建設(shè)特色。智能建造專業(yè)新生入校后，進(jìn)一步明確了該專業(yè)新工科專業(yè)建設(shè)的復(fù)合型人才培養(yǎng)定位、創(chuàng)建了學(xué)科交叉融合的人才培養(yǎng)體系，建立了產(chǎn)教融合人才培養(yǎng)模式，不斷探索面向現(xiàn)代土木需求的人才培養(yǎng)路徑。

2 實踐教學(xué)環(huán)節(jié)課程體系設(shè)計

實踐課程體系的設(shè)計貫穿于整個智能建造實踐教學(xué)環(huán)節(jié)。北方工業(yè)大學(xué)探索設(shè)計了三類該專業(yè)的實踐環(huán)節(jié)，分別為認(rèn)識實習(xí)、企業(yè)工程實踐以及工程實戰(zhàn)。下面對其分別予以闡述介紹。

2.1 認(rèn)識實習(xí)

認(rèn)識實習(xí)這一環(huán)節(jié)繼續(xù)延續(xù)了傳統(tǒng)的土木工程專業(yè)的認(rèn)識實習(xí)，學(xué)習(xí)目的與傳統(tǒng)的認(rèn)識實習(xí)基本一致，但又稍有差異。主要是對土木工程行業(yè)以及智能建造行業(yè)有一個初步的認(rèn)識與認(rèn)知?？赏ㄟ^對已有工程（樓宇、橋梁、廠房和基礎(chǔ)等）的建筑形式、類別、材料、工藝等多個角度的介紹，使學(xué)生建立對土木工程行業(yè)的初步認(rèn)識。

智能建造的認(rèn)識實習(xí)與土木工程專業(yè)的認(rèn)識實習(xí)差異性體現(xiàn)在：需體現(xiàn)出智能建造的元素，需將智能建造元素蘊含其中。不僅僅是對一般的土木工程行業(yè)的認(rèn)識，對智能建造與土木工程的結(jié)合，也要做到同步、同時的認(rèn)識與了解。

具體可通過典型的土木工程建筑物、構(gòu)筑物，使學(xué)生建立一個初步的智能建造認(rèn)識。重點突出在“認(rèn)識”。在該認(rèn)識實習(xí)環(huán)節(jié)，需有意識地引導(dǎo)學(xué)生面向工程角度開展實習(xí)，形成初步的工程思維模式，同時融入智能建造理念，擴展學(xué)生對土木行業(yè)及智能建造專業(yè)的全方位認(rèn)知，其中涵蓋了各種工程設(shè)計開發(fā)類軟件及其應(yīng)用、智能化掘進(jìn)技術(shù)及機械裝備、裝配式生產(chǎn)技術(shù)及構(gòu)筑件、新材料的設(shè)計與開發(fā)技術(shù)、襯砌支護(hù)及筑模技術(shù)、運維管理一體化等工程設(shè)計、建設(shè)、運維全生命周期。

2.2 企業(yè)工程實踐

企業(yè)工程實踐環(huán)節(jié)是與智能建造企業(yè)結(jié)合更為緊密的一門實踐類課程，置于認(rèn)識實習(xí)之后。該實踐環(huán)節(jié)相較于認(rèn)識實習(xí)，設(shè)置時間稍長，針對的是高年級的同學(xué)，將業(yè)已學(xué)習(xí)的專業(yè)知識運用于企業(yè)的實際工程項目中。結(jié)合所學(xué)知識，更有針對性的進(jìn)行實踐。在此過程中，實踐的企業(yè)可指定特定的企業(yè)導(dǎo)師，對高校委派來的學(xué)生進(jìn)行一對一，或者一對多的指導(dǎo)，體現(xiàn)出點對點的指導(dǎo)方式。對于學(xué)生而言，重點突出在“實踐”，對于企業(yè)導(dǎo)師而言，重點突出在“指導(dǎo)”。

不同高校，可根據(jù)自己的培養(yǎng)計劃，設(shè)置不同時間段、不同企業(yè)類別、不同考核目標(biāo)的企業(yè)工程實踐類課程。企業(yè)工程實踐環(huán)節(jié)是以土木工程、力學(xué)等傳統(tǒng)專業(yè)為基礎(chǔ)，融合計算機技術(shù)、機械與控制、信息技術(shù)等，通過開展不同場景的企業(yè)實踐，鍛煉學(xué)生“工程建造數(shù)字化、智能化、信息化”知識能力的高度融合。

2.3 工程實戰(zhàn)

工程實戰(zhàn)是置于整個實踐環(huán)節(jié)的最后階段，將前面開展的認(rèn)識實習(xí)與企業(yè)工程實踐獲得的知識與經(jīng)驗進(jìn)行積累，尋求合適的企業(yè)，開展更為獨立地自主實踐。此環(huán)節(jié)學(xué)生的實踐目的性更強，獲得的實踐經(jīng)驗與積累更為豐富。通過該環(huán)節(jié)可對學(xué)生后續(xù)的畢業(yè)設(shè)計提供直接的借鑒，并且可對畢業(yè)后工作生涯奠定一個基礎(chǔ)，形成初步的輪廓與規(guī)劃。此環(huán)節(jié)，重點突出在“實戰(zhàn)”，需注意與后續(xù)的畢業(yè)設(shè)計環(huán)節(jié)進(jìn)行密切的銜接。

通過工程實戰(zhàn)，旨在學(xué)生能夠深入了解并掌握傳統(tǒng)的及智能化的土木建造類工程項目的全生命周期工序。涵蓋了前期設(shè)計、中間階段的施工管理、后期運維及咨詢服務(wù)等方面，使學(xué)生具有一定的工作能力。在未來的傳統(tǒng)建筑行業(yè)以及新型工程建設(shè)行業(yè)和模式中搶占知識創(chuàng)新制高點與行業(yè)實戰(zhàn)先機。

3 三大實踐環(huán)節(jié)的釋義

3.1 不同實踐環(huán)節(jié)的邏輯聯(lián)系

三大實踐環(huán)節(jié)遵循“循序漸進(jìn)、由淺入深、層層遞進(jìn)、持續(xù)挑戰(zhàn)”的原則，形式豐富多樣，校內(nèi)老師可提供合適的實踐企業(yè)，學(xué)生也可自主尋找合適的實踐企業(yè)。不同實踐環(huán)節(jié)的考核方式、考核要求亦不同。

3.2 不同實踐環(huán)節(jié)的要求

認(rèn)識實習(xí)環(huán)節(jié)的要求，是學(xué)生能夠?qū)ν聊竟こ绦袠I(yè)及智能建造專業(yè)形成初步的認(rèn)知；企業(yè)工程實踐環(huán)節(jié)的要求，是學(xué)生能夠?qū)δ骋痪唧w企業(yè)任務(wù)/項目，通過一段時間的學(xué)習(xí)與實踐，掌握解決該類問題的方法，與已有知識相結(jié)合，提升自己本專業(yè)分析問題、解決問題的能力；工程實戰(zhàn)環(huán)節(jié)的要求，是學(xué)生能夠?qū)δ骋还こ虇栴}，提出相應(yīng)的解決辦法，并形成一定的理論知識，總結(jié)出一定的規(guī)律與思路，培養(yǎng)學(xué)生總結(jié)問題、提煉問題、解決問題的能力。

4 幾點思考

無論哪個實踐環(huán)節(jié)，均離不開我們高校教育的初衷：教書育人，立德樹人。特別是實踐類課程，與社會結(jié)合更為緊密，不僅是學(xué)校的理論學(xué)習(xí)、試驗學(xué)習(xí)，更多的是強調(diào)學(xué)生到企業(yè)開展工程實踐。因此，我們更需時刻謹(jǐn)記高校教書育人、立德樹人的天然使命，將其貫穿于智能建造專業(yè)的整個實踐環(huán)節(jié)中。

4.1 “工程”意識的培養(yǎng)

通過3個階段的實習(xí)與實踐，學(xué)生對所實踐企業(yè)與行業(yè)有了一個更為深入的認(rèn)識與認(rèn)知。潛移默化中可對企業(yè)文化、企業(yè)理念，以及智能建造技術(shù)等方面有更為深入的接觸與了解；通過企業(yè)任務(wù)/項目的解決，可對智能建造專業(yè)有更為專業(yè)的把控和理解；通過積累經(jīng)驗的總結(jié)，以及所學(xué)理論知識體系的分析，可對土木工程行業(yè)與智能建造專業(yè)有更為全面的剖析與解讀。通過上述3個環(huán)節(jié)，與企業(yè)實現(xiàn)了緊密結(jié)合，培養(yǎng)了學(xué)生的“工程”意識。所謂“工程”意識，不僅僅是課堂上的宣貫，更多的是需要去企業(yè)實地認(rèn)識問題，學(xué)習(xí)思路，嘗試不同方法，解決實際問題，進(jìn)而總結(jié)規(guī)律，形成特定認(rèn)識。

4.2 “智能建造”理念的融入

不同階段的實踐環(huán)節(jié)，均需將智能建造元素融入其中，不僅是傳統(tǒng)土木工程專業(yè)的理論知識與實際問題的融入，更多是需在實踐過程中將“智能建造”元素體現(xiàn)出來。傳統(tǒng)土木工程知識是智能建造專業(yè)的根基，但需在智能建造的實踐環(huán)節(jié)中，辨識二者的區(qū)別。智能建造是從土木工程中滋養(yǎng)、衍生出來的新生事物。如同一棵茁壯成長大樹的根與花，土木工程專業(yè)知識是根，智能建造是依托于土木工程而開出的一朵花。因此，需時刻謹(jǐn)記土木工程的專業(yè)知識，如三大力學(xué)（理論力學(xué)、材料力學(xué)、結(jié)構(gòu)力學(xué)）的扎實學(xué)習(xí)等。同時也需謹(jǐn)持將智能建造元素與理念相結(jié)合。以此理念為基礎(chǔ)，通過實踐環(huán)節(jié)的培養(yǎng)，方能更好地建設(shè)智能建造這一新專業(yè)。

4.3 科學(xué)精神的潛移默化

任何教育歸根結(jié)底都是一種精神的培養(yǎng)，這種精神或是人文或是科學(xué)。而所謂科學(xué)精神的培養(yǎng)，對于智能建造實踐類課程尤為重要。教師如同一個介質(zhì)點，將自己的所學(xué)所思所得傳遞給學(xué)生?！翱茖W(xué)精神”究其實質(zhì)，就是“實事求是”與“批判質(zhì)疑”精神，著力培養(yǎng)學(xué)生自主思考的能力，激發(fā)其創(chuàng)造性。如果一個人自身能動性被激發(fā)出來，或者自主迸發(fā)出來，那么這個力量是無窮的、想象不到的。“實事求是”指的是學(xué)生在實踐過程中，遇到問題，解決問題的途徑可以是不同的，并沒有標(biāo)準(zhǔn)答案；根據(jù)解決問題的效果（例如問題獲得解決，節(jié)省成本、時間等），作為評判標(biāo)準(zhǔn)，并且這個標(biāo)準(zhǔn)是可以動態(tài)調(diào)整變化的。“批判質(zhì)疑”指的是學(xué)生在實踐過程中，可對所學(xué)的知識體系提出質(zhì)疑，開放學(xué)生的討論，允許不同的聲音，廣開言路，鍛煉學(xué)生的發(fā)散思維與質(zhì)疑精神。

5 結(jié)束語

通過對智能建造專業(yè)實踐類課程體系的設(shè)計與論述，提出了3大類別的實踐課程，即認(rèn)識實習(xí)、企業(yè)工程實踐以及工程實戰(zhàn)；并進(jìn)一步提出了基于智能建造實踐類課程的若干思考，需著重對學(xué)生進(jìn)行工程意識的培養(yǎng)、對智能建造理念的融入予以了闡述，最終提出了需在潛移默化中全方位全面地鍛煉培養(yǎng)學(xué)生，使其具有科學(xué)精神；并點出“實事求是”與“批判質(zhì)疑”是科學(xué)精神的重要實質(zhì)。