新工科背景下融合信息技術(shù)的土木工程教學(xué)實(shí)踐創(chuàng)新

劉占省　李安修　杜修力　張建偉

摘要：新工科教育的提出，旨在促進(jìn)學(xué)科之間的交叉融合，革新教育理念與模式，為國(guó)家培養(yǎng)多元化、創(chuàng)新型的工科人才，滿足行業(yè)對(duì)工科人才的要求。土木工程專業(yè)亟需在新工科發(fā)展的背景下尋求創(chuàng)新并進(jìn)行改造升級(jí)，智能建造專業(yè)的建設(shè)與推廣沖擊著土木工程專業(yè)這一傳統(tǒng)的工科專業(yè)，但同時(shí)也為土木工程專業(yè)信息化建設(shè)帶來了機(jī)會(huì)?；趪?guó)家戰(zhàn)略要求，針對(duì)土木工程專業(yè)知識(shí)滯后、本研隔斷等教學(xué)問題，以新工科背景下人才能力培養(yǎng)要求為出發(fā)點(diǎn)，依托北京工業(yè)大學(xué)土木工程學(xué)科優(yōu)勢(shì)，將信息化技術(shù)融入土木工程課程體系、教材體系、實(shí)踐創(chuàng)新培養(yǎng)體系等各方面，進(jìn)行土木工程教學(xué)實(shí)踐創(chuàng)新。根據(jù)北京工業(yè)大學(xué)城市建設(shè)學(xué)部土木工程專業(yè)的改造升級(jí)要求，不斷總結(jié)與歸納教學(xué)經(jīng)驗(yàn)，以激發(fā)學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣和拓寬學(xué)生視野為教學(xué)目的，建立了融合信息技術(shù)的土木工程課程體系；融合VR等技術(shù)自主編寫了多元立體化BIM技術(shù)系列教材，增強(qiáng)了學(xué)生對(duì)知識(shí)的理解能力；充分利用企業(yè)優(yōu)質(zhì)教學(xué)資源，搭建新工科背景下校企多方協(xié)同育人平臺(tái)；注重科教融合，創(chuàng)新“學(xué)生競(jìng)賽-科技創(chuàng)新-教師科研”的交互模式。在具體的教學(xué)實(shí)踐中，取得了良好的效果，為培養(yǎng)創(chuàng)新型工程人才提供了有力支撐，為傳統(tǒng)土木工程學(xué)科改造奠定了基礎(chǔ)。

關(guān)鍵詞：新工科；土木工程信息化；人才培養(yǎng)；工程教育

中圖分類號(hào)：G642.0；TU-4 文獻(xiàn)標(biāo)志碼：A 文章編號(hào)：1005-2909（2023）01-0015-09

建筑業(yè)作為我國(guó)的支柱行業(yè)，隨著時(shí)代的進(jìn)步正在不斷壯大，在信息化時(shí)代的大背景下，制造業(yè)智能化水平大幅提升，形成了一套智能化生產(chǎn)運(yùn)營(yíng)系統(tǒng)，而建筑業(yè)發(fā)展緩慢，還處在起步階段。近幾年，國(guó)家大力推廣BIM、物聯(lián)網(wǎng)、大數(shù)據(jù)、數(shù)字孿生、人工智能等信息技術(shù)在工程項(xiàng)目中的集成應(yīng)用， BIM等信息技術(shù)在實(shí)際應(yīng)用中也取得了眾多成果。相應(yīng)地，企業(yè)對(duì)創(chuàng)新型信息化工程人才的需求激增。

伴隨信息化技術(shù)的快速發(fā)展，新一輪科技革命和產(chǎn)業(yè)革命蓄勢(shì)待發(fā)，建筑行業(yè)正在由手工化、機(jī)械化向信息化、智能化過渡。建筑行業(yè)走向信息化、智能化，單靠傳統(tǒng)學(xué)科是很難實(shí)現(xiàn)的，學(xué)科交叉融合已逐漸成為發(fā)展趨勢(shì)。創(chuàng)新作為驅(qū)動(dòng)力，正成為國(guó)家發(fā)展的核心，國(guó)家間的競(jìng)爭(zhēng)終歸是技術(shù)創(chuàng)新的競(jìng)爭(zhēng)［1］。面對(duì)以新技術(shù)、新服務(wù)、新產(chǎn)業(yè)、新模式為特點(diǎn)的新經(jīng)濟(jì)發(fā)展形式［2］，現(xiàn)有的人才培養(yǎng)方式與國(guó)家發(fā)展需求出現(xiàn)了相矛盾的地方，在這樣的情況下，適時(shí)提出新工科建設(shè)。在新工科要求下，高校必須深化教育改革，構(gòu)建具備新理念、新結(jié)構(gòu)、新模式、新質(zhì)量、新體系的工程教育，培養(yǎng)滿足行業(yè)需求、高質(zhì)量的創(chuàng)新型工程人才，找到契合時(shí)代發(fā)展要求的全新人才培養(yǎng)方案。

在新工科背景下，創(chuàng)新型工程信息化人才匱乏，傳統(tǒng)土木工程專業(yè)如何改造升級(jí)是高校面臨的重要問題。同時(shí)，高校土木工程專業(yè)傳統(tǒng)教學(xué)體系暴露的問題逐漸增多［3-6］：（1）新知識(shí)呈指數(shù)級(jí)增長(zhǎng)，現(xiàn)有工程知識(shí)陳舊，與社會(huì)發(fā)展需求脫節(jié)，滯后于建筑行業(yè)發(fā)展需求且缺少企業(yè)所需的核心課程體系；（2）本科生和研究生的培養(yǎng)體系相互獨(dú)立，只顧夯實(shí)本科生的基礎(chǔ)知識(shí)，而不注重其科研能力的培養(yǎng)，從而忽視了研究生與本科生之間的培養(yǎng)關(guān)系。實(shí)質(zhì)上，研究生的培養(yǎng)應(yīng)對(duì)本科生教育起引領(lǐng)作用，本科生教育應(yīng)為研究生科研能力的培養(yǎng)奠定基礎(chǔ)；（3）網(wǎng)絡(luò)化、信息化發(fā)展導(dǎo)致教學(xué)方法和模式、教學(xué)環(huán)境和條件、教師的需求和結(jié)構(gòu)等不相適應(yīng)。

北京工業(yè)大學(xué)城市建設(shè)學(xué)部意識(shí)到將BIM等信息技術(shù)融入土木工程課程體系的重要性，以此為出發(fā)點(diǎn)構(gòu)建新工科背景下土木工程專業(yè)教學(xué)實(shí)踐創(chuàng)新模式。將信息化技術(shù)引入土木工程課程體系，其教育理念符合國(guó)家發(fā)展戰(zhàn)略需求。在保證傳統(tǒng)課程正常開展并確保學(xué)生擁有扎實(shí)基礎(chǔ)知識(shí)的情況下，信息化技術(shù)作為一門課程及一種教學(xué)手段融入土木工程課程體系可以激發(fā)學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣，拓展學(xué)生的視野，全面提高學(xué)生的實(shí)踐創(chuàng)新能力，從而為學(xué)生走向社會(huì)奠定基礎(chǔ)，提高人才培養(yǎng)質(zhì)量。北京工業(yè)大學(xué)城市建設(shè)學(xué)部提出的土木工程專業(yè)教學(xué)實(shí)踐創(chuàng)新模式已在實(shí)際教學(xué)中取得了良好效果，可為同類院校土木工程專業(yè)建設(shè)提供新思路。

一、專業(yè)發(fā)展概況

北京工業(yè)大學(xué)城市建設(shè)學(xué)部以創(chuàng)新為驅(qū)動(dòng)力不斷追求更高的教學(xué)品質(zhì)，緊跟國(guó)家的發(fā)展步伐，積極響應(yīng)國(guó)家號(hào)召。土木工程專業(yè)發(fā)展至今，始終以建設(shè)世界一流學(xué)科為目標(biāo)，不斷更新教育理念，開發(fā)優(yōu)質(zhì)教學(xué)資源，以培養(yǎng)更高質(zhì)量的工程人才。北京工業(yè)大學(xué)土木工程學(xué)科發(fā)展概況如圖1所示。目前，北京工業(yè)大學(xué)土木工程專業(yè)在教育部最新一輪的學(xué)科評(píng)估中位列前5%，并入選國(guó)家“雙一流”建設(shè)學(xué)科。

北京工業(yè)大學(xué)城市建設(shè)學(xué)部擁有優(yōu)越的教學(xué)資源和條件。面向工程研究的重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室面積約5 000 m2，擁有完備的配套實(shí)驗(yàn)設(shè)備和儀器，實(shí)驗(yàn)設(shè)備1 300余套，總價(jià)值7 000余萬元，實(shí)驗(yàn)平臺(tái)優(yōu)越，并擁有較強(qiáng)的技術(shù)力量。在此基礎(chǔ)上，學(xué)部籌備建立了國(guó)家級(jí)虛擬仿真實(shí)驗(yàn)教學(xué)中心，進(jìn)一步豐富了教學(xué)資源。

在信息化浪潮中，以物聯(lián)網(wǎng)、大數(shù)據(jù)、云計(jì)算、人工智能為代表的新一代信息技術(shù)，正在催生新一輪的產(chǎn)業(yè)革命［7］。隨著建造業(yè)不斷轉(zhuǎn)型升級(jí)，對(duì)信息化人才的需求急劇增長(zhǎng)。為滿足這種人才需求，順應(yīng)新工科建設(shè)大勢(shì)，北京工業(yè)大學(xué)城市建設(shè)學(xué)部于2019年獲批成立智能建造專業(yè)。智能建造專業(yè)對(duì)現(xiàn)有的教學(xué)資源進(jìn)行整合，并將全新的信息化技術(shù)和先進(jìn)的設(shè)備引入土木工程學(xué)科。同時(shí)，廣泛吸納在BIM、智能算法等方面實(shí)踐經(jīng)驗(yàn)豐富的教師，組建智能建造與工程管理研究所，開辟BIM、數(shù)字孿生、人工智能等技術(shù)在工程項(xiàng)目中應(yīng)用集成的特色研究方向。在研究開展過程中，形成了一系列智能建造應(yīng)用于實(shí)際工程的理論體系與方法，極大地推動(dòng)了智能建造技術(shù)的發(fā)展，產(chǎn)生了良好的社會(huì)影響。

依托上述學(xué)科建設(shè)的優(yōu)勢(shì)與優(yōu)良的教學(xué)資源，促進(jìn)傳統(tǒng)土木工程信息化改造升級(jí)，為培養(yǎng)創(chuàng)新型信息化土木工程人才提供了有力支撐，在教育教學(xué)改革的探索中，貢獻(xiàn)“工大”力量與智慧。

二、融合信息技術(shù)的土木工程教學(xué)實(shí)踐創(chuàng)新方案

針對(duì)傳統(tǒng)人才培養(yǎng)模式問題，以推動(dòng)土木工程專業(yè)轉(zhuǎn)型升級(jí)為核心，以建筑行業(yè)需求為驅(qū)動(dòng)力，將BIM等新興信息技術(shù)融入本科生和研究生的培養(yǎng)體系中。面向新工科人才需求［5］，從專業(yè)能力、通用能力和綜合素質(zhì)3個(gè)方面出發(fā)構(gòu)建多維多元化的土木工程教學(xué)創(chuàng)新體系。融合新工科人才能力要求的土木工程教學(xué)實(shí)踐創(chuàng)新方案如圖2所示。

（一）建立融合信息技術(shù)的土木工程課程體系

BIM、物聯(lián)網(wǎng)、人工智能等技術(shù)迅速發(fā)展，沖擊著傳統(tǒng)的土木工程學(xué)科，但也為其發(fā)展帶來了機(jī)遇。面向建筑行業(yè)的人才需求，將BIM、三維掃描、物聯(lián)網(wǎng)、人工智能等信息技術(shù)引入土木工程課程體系十分必要［8-9］。在土木工程課程

體系改造的過程中，堅(jiān)持以傳統(tǒng)專業(yè)課程為基礎(chǔ)，在學(xué)生扎實(shí)掌握工程基礎(chǔ)知識(shí)后，新增土木工程信息化管理、智能建造案例分析、BIM實(shí)操技術(shù)等課程并制定了相應(yīng)的教學(xué)大綱，明確教學(xué)內(nèi)容和目標(biāo)。同時(shí)，基礎(chǔ)知識(shí)學(xué)習(xí)與實(shí)踐能力培養(yǎng)雙管齊下，傳授學(xué)生BIM系列軟件操作技能，深入探索案例教學(xué)法、項(xiàng)目驅(qū)動(dòng)法等教學(xué)方法［10］。以土木工程認(rèn)識(shí)實(shí)習(xí)課程為例，進(jìn)一步說明信息技術(shù)如何融入土木工程課程體系，如圖3所示。

認(rèn)識(shí)實(shí)習(xí)課程開設(shè)的目的是提升學(xué)生對(duì)土木工程專業(yè)的認(rèn)知，增加對(duì)所學(xué)習(xí)專業(yè)的了解。將主流的信息技術(shù)融入認(rèn)識(shí)實(shí)習(xí)課程是一個(gè)循序漸進(jìn)的過程，首先，在學(xué)生具備一定專業(yè)知識(shí)的基礎(chǔ)上，以案例學(xué)習(xí)的方式使學(xué)生了解新興信息技術(shù)的應(yīng)用原理，然后去企業(yè)實(shí)地參觀，最后實(shí)際操作學(xué)習(xí)。這既是由理論到實(shí)踐的過程，又是學(xué)生知識(shí)拓展的過程。

（二）自主編寫多元立體化BIM技術(shù)系列教材

目前，土木工程專業(yè)將信息化技術(shù)融入課程體系中的一大障礙是沒有配套的教材且沒有與信息技術(shù)相匹配的教學(xué)資源［4，11］。針對(duì)教材匱乏問題，立足新形態(tài)、新理念、新模式、新內(nèi)容，組織經(jīng)驗(yàn)豐富的教師編寫B(tài)IM技術(shù)系列教材。堅(jiān)持學(xué)生自主學(xué)習(xí)的理念，契合信息化發(fā)展趨勢(shì)，不斷擴(kuò)展教材知識(shí)點(diǎn)，在教材中以印刷二維碼的形式附載與知識(shí)點(diǎn)相關(guān)的動(dòng)畫、模型等，并貫穿大國(guó)工程項(xiàng)目介紹，注重教材內(nèi)容的拓展；突破紙質(zhì)教材的局限性，充分發(fā)揮互聯(lián)網(wǎng)技術(shù)的優(yōu)勢(shì)，將課程標(biāo)準(zhǔn)、教學(xué)動(dòng)畫、習(xí)題及答案、VR和AR展示等在線課程資源與紙質(zhì)教材充分融合，形成“紙質(zhì)教材+在線課程+服務(wù)平臺(tái)”的多元立體BIM教材體系，構(gòu)建教材內(nèi)容展示新形態(tài)，教材新形態(tài)使教學(xué)時(shí)空得到延展，從而形成“課堂教學(xué)+線上交流+服務(wù)平臺(tái)實(shí)訓(xùn)”的教學(xué)新模式。教材內(nèi)容與技術(shù)發(fā)展緊密結(jié)合，并不斷更新、修正。

以《裝配式建筑BIM技術(shù)應(yīng)用（第二版）》為例作簡(jiǎn)要說明，以當(dāng)前市場(chǎng)應(yīng)用最為廣泛的“裝配式建筑BIM技術(shù)”為重點(diǎn)內(nèi)容，將BIM技術(shù)與裝配式建筑兩個(gè)知識(shí)點(diǎn)充分結(jié)合，既注重理論基礎(chǔ)知識(shí)，又強(qiáng)調(diào)實(shí)際應(yīng)用及典型案例剖析。同時(shí)，充分應(yīng)用多媒體手段，使知識(shí)輸出形態(tài)更加立體化。以裝配式建筑和BIM領(lǐng)域的學(xué)術(shù)論文、研究報(bào)告、政策文件、會(huì)議資料和實(shí)踐案例為基礎(chǔ)，構(gòu)建裝配式建筑BIM技術(shù)應(yīng)用專業(yè)知識(shí)體系框架，以裝配式建筑虛擬仿真建設(shè)項(xiàng)目作為數(shù)字化教學(xué)輔助手段，從動(dòng)因、主體、層次、情景和邏輯等維度系統(tǒng)梳理和對(duì)比分析，將裝配式建筑BIM技術(shù)應(yīng)用知識(shí)歸納為“裝配式建筑層次結(jié)構(gòu)（空間軸）”“BIM技術(shù)應(yīng)用模塊（時(shí)間軸）”“結(jié)合應(yīng)用層級(jí)”3個(gè)維度，從而確定教材編寫的邏輯體系，如圖4所示。

（三）搭建新工科背景下校企多方協(xié)同育人平臺(tái)

積極響應(yīng)教育部“產(chǎn)學(xué)合作、協(xié)同育人”號(hào)召，探索實(shí)際生產(chǎn)、課堂教學(xué)、科研創(chuàng)新結(jié)合的人才培養(yǎng)新模式。學(xué)校具有優(yōu)質(zhì)的師資力量和實(shí)驗(yàn)平臺(tái)，企業(yè)具備完善的實(shí)踐基地，充分整合學(xué)校與企業(yè)的教學(xué)資源，發(fā)揮校企合作優(yōu)勢(shì)，培養(yǎng)學(xué)生的實(shí)踐創(chuàng)新能力。

（1）建立雙導(dǎo)師制度。聘請(qǐng)企業(yè)中工程經(jīng)驗(yàn)豐富的工程師作為學(xué)生的校外導(dǎo)師，為學(xué)生提供實(shí)踐動(dòng)力與平臺(tái)支撐，培養(yǎng)學(xué)生的自主學(xué)習(xí)意識(shí)與實(shí)踐能力。

（2）校內(nèi)外教學(xué)資源整合。企業(yè)擁有實(shí)際的工程項(xiàng)目，學(xué)生可直接去企業(yè)實(shí)習(xí)，真切感受現(xiàn)場(chǎng)情況，熟悉BIM系列軟件的操作方法和現(xiàn)場(chǎng)工作流程。北京工業(yè)大學(xué)擁有土木工程國(guó)家級(jí)實(shí)驗(yàn)教學(xué)示范中心、土木工程國(guó)家級(jí)虛擬仿真實(shí)驗(yàn)教學(xué)中心等優(yōu)質(zhì)教學(xué)資源，引入3D打印機(jī)、VR、MR等先進(jìn)設(shè)備，將虛擬仿真與現(xiàn)場(chǎng)實(shí)踐相結(jié)合、相補(bǔ)充，建立了適用于本科生工程、科研素質(zhì)培養(yǎng)的新型實(shí)驗(yàn)教學(xué)共享機(jī)制。企業(yè)提供的實(shí)踐平臺(tái)配合學(xué)校的實(shí)驗(yàn)資源可促進(jìn)學(xué)生不斷發(fā)現(xiàn)問題，并提高解決問題的能力，有利于學(xué)生科研素質(zhì)的培養(yǎng)和實(shí)踐創(chuàng)新能力的提升。校企多方協(xié)同育人平臺(tái)如圖5所示。

（四）創(chuàng)新實(shí)踐“學(xué)生競(jìng)賽-科技創(chuàng)新-教師科研”的交互模式

北京工業(yè)大學(xué)城市建設(shè)學(xué)部積極探索“學(xué)生競(jìng)賽-科技創(chuàng)新-教師科研”的交互模式，三者之間相輔相成、關(guān)聯(lián)密切，可有效推動(dòng)科研成果的轉(zhuǎn)化。學(xué)部積極引進(jìn)與BIM、人工智能、數(shù)字孿生、物聯(lián)網(wǎng)等信息技術(shù)相關(guān)的橫向、縱向研究課題，以任務(wù)驅(qū)動(dòng)的方式鼓勵(lì)學(xué)生與教師積極參與科研課題，不斷開拓新的研究領(lǐng)域和新的研究思路。以實(shí)際項(xiàng)目為依托，為學(xué)生創(chuàng)造參與信息技術(shù)相關(guān)競(jìng)賽的條件，將學(xué)生競(jìng)賽和教師科研相結(jié)合，為學(xué)生將所學(xué)理論知識(shí)轉(zhuǎn)化為實(shí)踐提供機(jī)會(huì)。通過參加競(jìng)賽發(fā)現(xiàn)研究中的不足之處，還可進(jìn)一步拓展新的研究思路。除此之外，為吸引更多學(xué)生參與BIM等信息技術(shù)的學(xué)習(xí)，以成立社團(tuán)的方式促進(jìn)學(xué)生交流學(xué)習(xí)?！皩W(xué)生競(jìng)賽-科技創(chuàng)新-教師科研”交互模式如圖6所示。

三、教學(xué)實(shí)踐創(chuàng)新方案實(shí)施效果

（一）以信息化技術(shù)為手段進(jìn)行土木工程教學(xué)體系改革

1.激發(fā)學(xué)生對(duì)專業(yè)的學(xué)習(xí)興趣

在平時(shí)的教學(xué)中，融合現(xiàn)代信息化技術(shù)，鼓勵(lì)學(xué)生接觸前沿研究領(lǐng)域，讓學(xué)生不再單純與文字、數(shù)字打交道，提升學(xué)生的認(rèn)知，全新的課程體系帶來新的課程內(nèi)容體驗(yàn)，結(jié)合新的培養(yǎng)理念，激發(fā)學(xué)生對(duì)專業(yè)學(xué)習(xí)的興趣。

2.幫助學(xué)生確定職業(yè)規(guī)劃

緊密結(jié)合社會(huì)對(duì)土木工程技術(shù)人才的需求，新增的BIM實(shí)操課程內(nèi)容將BIM技術(shù)在不同領(lǐng)域的應(yīng)用進(jìn)行劃分，并

詳細(xì)講解

不同領(lǐng)域的人才培養(yǎng)目標(biāo)，分析其就業(yè)前景。在提高學(xué)生實(shí)踐意識(shí)的同時(shí)，引導(dǎo)學(xué)生做好職業(yè)規(guī)劃，使學(xué)生進(jìn)一步了解信息化技術(shù)對(duì)土木工程專業(yè)發(fā)展的意義。

3.激發(fā)學(xué)生創(chuàng)造力與家國(guó)情懷

以個(gè)性化通識(shí)核心課程智能建造技術(shù)與工程案例分析為例，提供熱點(diǎn)技術(shù)、交叉領(lǐng)域技術(shù)等短課時(shí)探究項(xiàng)目，學(xué)生按興趣選擇項(xiàng)目模塊，進(jìn)行探究性實(shí)踐。創(chuàng)新課程教學(xué)方式，打破學(xué)科壁壘，以公開課、講座與培訓(xùn)、大學(xué)生創(chuàng)新項(xiàng)目等方式，使學(xué)生從多角度驗(yàn)證所學(xué)的專業(yè)知識(shí)，擴(kuò)展思維，激發(fā)創(chuàng)造力。同時(shí)，通過智能建造工程案例及大國(guó)工程講解，使學(xué)生了解土木工程發(fā)展現(xiàn)狀，激發(fā)學(xué)生的責(zé)任意識(shí)與家國(guó)情懷。

（二）以BIM相關(guān)教材的編寫推動(dòng)BIM技術(shù)學(xué)習(xí)

自主編寫的BIM教材不僅解決了相關(guān)教材缺乏的問題，同時(shí)在社會(huì)上也引起了強(qiáng)烈反響。

其中，《智能建造概論》為國(guó)內(nèi)第一本與智能建造專業(yè)相關(guān)的指導(dǎo)教材，《BIM技術(shù)概論》《BIM應(yīng)用及項(xiàng)目管理》均被列為工信部BIM技術(shù)人才培養(yǎng)專用教材，圖7為部分教材封面。《BIM案例分析》《BIM項(xiàng)目管理》為“十三五”國(guó)家重點(diǎn)出版物出版規(guī)劃教材、工業(yè)與信息化領(lǐng)域急需緊缺人才培養(yǎng)工程專用教材；《裝配式建筑BIM技術(shù)應(yīng)用》為普通高等院校土木工程專業(yè)“十三五”規(guī)劃教材，為本科、?？坪透呗氃盒Ｌ峁┝薆IM教材。除此之外，隨著建筑工業(yè)化的推進(jìn)，響應(yīng)國(guó)家號(hào)召，相繼編寫了《裝配式建筑BIM技術(shù)概論》《裝配式建筑BIM技術(shù)操作實(shí)務(wù)》，為專業(yè)技術(shù)培訓(xùn)和本科教學(xué)提供了專用教材。

（三）建立協(xié)同育人和實(shí)踐能力培養(yǎng)體系

深入推進(jìn)協(xié)同育人。目前已建成布局合理、相對(duì)穩(wěn)定的校外實(shí)踐教育基地多個(gè)，派出專家聯(lián)合指導(dǎo)學(xué)生畢業(yè)論文和實(shí)習(xí)實(shí)踐，協(xié)同開展科學(xué)研究、成果推廣和技術(shù)培訓(xùn)，將科教融合

落實(shí)到促進(jìn)經(jīng)濟(jì)社會(huì)發(fā)展中，輻射到培養(yǎng)高素質(zhì)創(chuàng)新人才上，有效推動(dòng)校企等多方協(xié)同育人模式的發(fā)展。

校企聯(lián)合實(shí)施培養(yǎng)，確保學(xué)生有機(jī)會(huì)對(duì)學(xué)習(xí)到的理論知識(shí)進(jìn)行驗(yàn)證，提高動(dòng)手能力，讓學(xué)生了解工程實(shí)踐和理論學(xué)習(xí)的關(guān)系，清楚建筑行業(yè)對(duì)土木工程人才的能力要求。在實(shí)踐中，學(xué)生可有目的地提高技能，從而提升就業(yè)競(jìng)爭(zhēng)力。另外，利用企業(yè)的實(shí)習(xí)平臺(tái)，學(xué)生可以在現(xiàn)場(chǎng)發(fā)現(xiàn)科研需求，獲取第一手?jǐn)?shù)據(jù)，有利于科研工作的展開。

通過引入先進(jìn)的信息化設(shè)備，如VR眼鏡、MR頭盔及3D打印設(shè)備等，學(xué)生可以展開BIM等信息技術(shù)實(shí)踐學(xué)習(xí)。先進(jìn)的信息化設(shè)備使教師講解的抽象內(nèi)容更加具體形象，學(xué)生可以深入理解信息化技術(shù)的相關(guān)知識(shí)。借助信息化設(shè)備，教師將實(shí)際項(xiàng)目引入實(shí)踐，學(xué)生利用BIM系列軟件、VR設(shè)備等對(duì)工程項(xiàng)目進(jìn)行虛擬仿真、進(jìn)度模擬、工程量計(jì)算等，既達(dá)到了實(shí)踐目的，又輔助工程項(xiàng)目開展，增進(jìn)學(xué)生對(duì)所學(xué)知識(shí)的理解，充分調(diào)動(dòng)了學(xué)習(xí)積極性。通過智慧性、互動(dòng)性、沉浸性和高效性的實(shí)驗(yàn)教學(xué)方式，利用先進(jìn)的信息化設(shè)備，學(xué)生可探索不同信息技術(shù)之間的集成原理，擴(kuò)展思維，迸發(fā)創(chuàng)新活力。

校企合作育人模式提升了學(xué)校的社會(huì)影響力。在保證學(xué)校內(nèi)部實(shí)訓(xùn)教學(xué)任務(wù)的前提下，利用自身資源，充分挖掘潛力，面向社會(huì)開展服務(wù)與交流合作。如，依托中國(guó)技術(shù)創(chuàng)業(yè)協(xié)會(huì)，北京工業(yè)大學(xué)牽頭成立了智慧建造學(xué)組；北京工業(yè)大學(xué)作為中國(guó)圖學(xué)學(xué)會(huì)授權(quán)的全國(guó)BIM等級(jí)考試培訓(xùn)點(diǎn)，面向社會(huì)開展BIM應(yīng)用技能培訓(xùn)服務(wù)，包括開放共享學(xué)習(xí)資源、職工教育培訓(xùn)、下崗人員再就業(yè)培訓(xùn)及農(nóng)業(yè)轉(zhuǎn)移人口職業(yè)技能培訓(xùn)等，擴(kuò)大了社會(huì)影響力；北京工業(yè)大學(xué)承接了多項(xiàng)利用BIM技術(shù)的工程項(xiàng)目，開展建設(shè)全過程的技術(shù)咨詢服務(wù)，在經(jīng)濟(jì)效益基礎(chǔ)上，促進(jìn)了產(chǎn)學(xué)研用一體化發(fā)展。

（四）“學(xué)生競(jìng)賽-科技創(chuàng)新-教師科研”交互相融增強(qiáng)學(xué)生創(chuàng)新實(shí)踐能力

隨著BIM、數(shù)字孿生、虛擬現(xiàn)實(shí)、人工智能等信息技術(shù)的發(fā)展，智能建造領(lǐng)域的研究熱度不斷攀升。將與智能建造技術(shù)相關(guān)的課題引入科研，保證學(xué)生的研究以實(shí)際項(xiàng)目為依托，給予學(xué)生明確的研究方向，全面提高學(xué)生解決問題的能力，拓展學(xué)生的思路，促進(jìn)多學(xué)科交叉融合。同時(shí)，以科教相融、科創(chuàng)相助（科：學(xué)科與科技競(jìng)賽；創(chuàng)：創(chuàng)新創(chuàng)業(yè)能力）的人才培養(yǎng)理念為學(xué)生創(chuàng)造競(jìng)賽條件，在BIM相關(guān)的競(jìng)賽中取得了優(yōu)異的成績(jī)，部分獲獎(jiǎng)情況如表1所示。通過以賽促教、以賽促學(xué)，提高學(xué)生的實(shí)踐和創(chuàng)新能力，增強(qiáng)學(xué)生的團(tuán)隊(duì)協(xié)作能力，縮短社會(huì)適應(yīng)期，提升就業(yè)競(jìng)爭(zhēng)力。

四、結(jié)語

基于新工科建設(shè)背景，針對(duì)傳統(tǒng)土木工程專業(yè)改造升級(jí)問題，圍繞創(chuàng)新型工程人才培養(yǎng)，適時(shí)建立了融合信息技術(shù)的土木工程課程體系，自主編寫了多元立體化BIM技術(shù)系列教材，搭建了校企多方協(xié)同育人平臺(tái)，創(chuàng)新了“學(xué)生競(jìng)賽-科技創(chuàng)新-教師科研”的交互模式。在土木工程教學(xué)中融入信息技術(shù)的新理念，編制多元立體化BIM教材，符合傳統(tǒng)工科技術(shù)升級(jí)需求，

科教融合協(xié)同育人模式符合當(dāng)前創(chuàng)新型工程技術(shù)人才的培養(yǎng)需求。在實(shí)踐創(chuàng)新方案應(yīng)用的過程中，有效激發(fā)了學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣，使學(xué)生充分認(rèn)識(shí)到自身的責(zé)任感并培養(yǎng)了學(xué)生的家國(guó)情懷，提升了學(xué)生對(duì)土木工程專業(yè)的認(rèn)知，增強(qiáng)了學(xué)生創(chuàng)新實(shí)踐能力，同時(shí)也提高了學(xué)校在社會(huì)上的影響力。

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Practice innovation of civil engineering teaching integrating information

technology under the background of emerging engineering education

LIU Zhansheng， LI Anxiu， DU Xiuli， ZHANG Jianwei

（Department of Urban Construction， Beijing University of Technology， Beijing 100124， P. R. China）

Abstract： The strategy of emerging engineering education has been put forward， aiming at promoting the cross-integration between disciplines， innovating educational concepts and models， cultivating diversified and innovative engineering talents for the country， and meeting the requirements of the industry for engineering talents. The civil engineering specialty needs to seek innovation and upgrade under the background of emerging engineering education. The construction of intelligent construction specialty impacts the traditional civil engineering specialty， but it also brings opportunities for the information construction of civil engineering specialty. Based on the requirements of national strategy and the existing teaching problems of civil engineering specialty， such as the lag of knowledge and the separation of undergraduate and postgraduate education， taking the requirements of talent ability training under the background of emerging engineering education as the starting point， relying on the advantages of civil engineering discipline construction of Beijing University of Technology， the information technology is integrated into the curriculum system， teaching material system and practical innovation training system of civil engineering， and the practical innovation of civil engineering teaching is carried out. According to the requirements of the transformation and upgrading of civil engineering specialty in the Department of Urban Construction of Beijing University of Technology， the teaching experience is summarized. To stimulate students interest in learning and broaden their horizons， a civil engineering teaching curriculum system integrating information technology is established. Integrating VR technology and independently compiling a series of multi-dimensional BIM technology textbooks， students ability to understand knowledge is enhanced. By making full use of the high-quality teaching resources of enterprises， a school-enterprise multi-party collaborative education platform under the background of emerging engineering education is built. The integration of education and research is emphasized， and the interactive mode of student competition–scientific and technological innovation–teachers scientific research is innovated. In the specific teaching practice， good results have been achieved， which provides a strong support for the cultivation of innovative engineering talents and lays a foundation for the transformation of traditional civil engineering disciplines.

Key words： emerging engineering education; civil engineering informatization; talent training; engineering education

（責(zé)任編輯 周 沫）

修回日期：2022-02-14

作者簡(jiǎn)介：劉占省（1983—），男，北京工業(yè)大學(xué)城市建設(shè)學(xué)部副教授，博士，主要從事BIM及智能建造技術(shù)研究，（E-mail）lzs4216@163.com。