智能建造多學科交叉融合人才培養(yǎng)模式研究

劉 梅，王培軍，衣振華

（山東大學 土建與水利學院，山東 濟南 250061）

我國大力發(fā)展智能建造及相關產(chǎn)業(yè)，為滿足產(chǎn)業(yè)需求而培養(yǎng)高素質(zhì)的人才，已成為我國可持續(xù)發(fā)展的一個重要方面。智能建造在建設工程項目的生命周期內(nèi)，不僅要對其進行全面的規(guī)劃與管理，還必須實施貫穿式的應用。當前，我國建筑行業(yè)面臨的最緊迫問題是要加強高校的跨學科、多專業(yè)的技術創(chuàng)新和突破，從而促進建筑業(yè)的全面發(fā)展。在建筑產(chǎn)業(yè)的轉(zhuǎn)型和發(fā)展需要下，具有豐富的專業(yè)技能的高質(zhì)量人才，是當前最需要的。然而，現(xiàn)在的智能建筑人才十分缺乏，如何將傳統(tǒng)的專業(yè)知識和新的建筑要素有機地結合起來，形成新的建筑技術和建筑產(chǎn)業(yè)，培養(yǎng)出高素質(zhì)的復合型智能建筑人才，是一個需要引起傳統(tǒng)建筑業(yè)關注和響應的問題。

一、智能建造專業(yè)概論

我國的建筑行業(yè)發(fā)展迅速，根據(jù)2019年的數(shù)據(jù)，建筑業(yè)在我國GDP中所占比重已經(jīng)達到7%以上，作為國民經(jīng)濟的重要支柱產(chǎn)業(yè)，在很大程度上推動了我國經(jīng)濟的高速發(fā)展。一方面，我國的建筑工程規(guī)模已超越美國，是目前世界上建造水平最高的國家；另一方面，我國擁有世界上最先進的建筑技術，取得了巨大的成績。但是，中國的勞動強度大，資源消耗大，環(huán)境污染大，安全隱患大，與先進制造、信息技術、節(jié)能環(huán)保的融合程度較低，智能裝備水平也較低。加快建筑業(yè)數(shù)字化、網(wǎng)絡化、智能化的轉(zhuǎn)型，改變傳統(tǒng)的粗放、碎片化的施工模式，促進建筑產(chǎn)業(yè)的高質(zhì)量發(fā)展，塑造中國的建筑品牌，培養(yǎng)出更多高質(zhì)量、高素質(zhì)的復合型人才，才能使建設智能化專業(yè)應運而生。

智能建筑是以傳統(tǒng)的建筑為基礎，結合計算機技術、自動化、工程管理等學科，以“建造”為中心、“智能”為實施手段，其專業(yè)領域主要有智能規(guī)劃、智能化設備與建設、智能化運營和管理。同濟大學是首個提出“智能建造”專業(yè)申請的高校。

二、復合型人才的基本特點

學科交叉、知識整合、技術整合是現(xiàn)代社會最顯著的特點。復合型人才與一般的職業(yè)技術人員不同，他們不僅要有扎實的專業(yè)知識和技術，還要有較高的文化素養(yǎng)，較強的相關能力、發(fā)展?jié)摿σ约斑m應性和創(chuàng)造性，這就是所謂的一專多能人才［1］。

（一）扎實的基礎知識與技能

基礎課程或課程的基本理論必須內(nèi)化于學生的個人素質(zhì)，以適應信息時代的知識更新與淘汰。所以，要從“牢固”“扎實”的基礎入手，通過對基礎知識的學習，培養(yǎng)學生發(fā)現(xiàn)問題、分析問題、解決問題的基本原則與方法，而不是簡單地照搬范例。加強基礎技能的培養(yǎng)，如基礎的實驗與研究技能、計算機技術等，滿足知識經(jīng)濟時代對學生全面發(fā)展的需要，提高他們的綜合素質(zhì)。

（二）廣泛的知識

信息的迅速增長、知識和技術的快速更新與高度綜合是現(xiàn)代科技發(fā)展的突出特征。這種特性導致了社會實踐中的職業(yè)界限被淡化，專業(yè)人士在某一領域難以取得重大突破，跨學科、跨領域的整合或協(xié)作已經(jīng)成為必然，不僅要有專門的知識，還要懂得更多。同時，由于土木工程的智能化水平不斷提高，各種標志性的建筑也會變得更加復雜［2］。為此，高校應在課程內(nèi)容上緊跟新技術革命的潮流，注重課程配套和知識結構的優(yōu)化，以拓展知識的廣度，加強對本學科的培訓和拓展，以滿足跨學科、綜合工作或科學研究的需求。

（三）科技革新精神

科學的創(chuàng)新是指新的知識、新的法則、新的科學知識系統(tǒng)、新的觀念、新的思想、新的方法。創(chuàng)新是一個國家的靈魂，無創(chuàng)新就無發(fā)展?？萍紕?chuàng)新是復合型人才的必備素質(zhì)。

目前，企業(yè)在招聘人才時，除了對學歷的要求外，更多地關注畢業(yè)生的工作能力和適應性。對于大學生來說，能否在工作中迅速掌握自己的工作，對于他們的就業(yè)成敗和將來的發(fā)展都有很大的影響。當然，社會對人才的需要也是多種多樣的，大部分高校應該把重點放在培養(yǎng)高素質(zhì)、復合型的實踐者上。針對普通高校的土木工程專業(yè)，需探索具有實踐性的人才培養(yǎng)模式，以滿足建筑行業(yè)發(fā)展的需要。

三、智能建造人才培養(yǎng)現(xiàn)狀分析

（一）傳統(tǒng)的工科教學模式的固化

傳統(tǒng)工科教育模式僵化，教學方式多變，適應性不強，與產(chǎn)業(yè)需要相適應的新理論、新技術、新方法不能及時與教學體系相結合。這是由于傳統(tǒng)土木工程的專業(yè)培養(yǎng)方案、教學內(nèi)容、教學計劃等方面的變動很小，比較固定。新理論、新技術、新方法不能很快地更新，與現(xiàn)實脫節(jié)，而公司的運營又是隨市場的變動而變化的，并且具有短、平、快的特征，對新技術的反應速度和時效都很快。傳統(tǒng)的土木工程專業(yè)已不能適應產(chǎn)業(yè)的發(fā)展和經(jīng)濟發(fā)展的要求，目前我國的高校在人才培養(yǎng)方面還遠遠落后于企業(yè)的實際需求。同時，由于我國大學的科研工作與工業(yè)的現(xiàn)實需要存在一定的脫節(jié)，不能深入和充分地互動，目前的理論、技術和知識很難及時用于教育、教學及人才培養(yǎng)。

（二）新興學科交叉融合不足

智能建造是伴隨著科技革命、工業(yè)轉(zhuǎn)型而產(chǎn)生的一門新興本科專業(yè)，與現(xiàn)代信息技術緊密結合，學生既要掌握傳統(tǒng)的土木工程知識，也要把計算機、自動化、工程管理等學科有機結合。智能建造所需的學科交叉，不是簡單地疊加，也不是單純地拼湊，它要打破傳統(tǒng)的學科邊界，突破傳統(tǒng)的體系，建立跨學科的學習環(huán)境，同時，利用各種專業(yè)技術，將傳統(tǒng)的土木工程數(shù)字化、網(wǎng)絡化、智能化，從實物到數(shù)字化。但現(xiàn)在，土木工程和這些新學科的結合還不夠緊密，這主要是因為缺少精通基礎知識的教師，這就導致了不懂基礎、不懂工程的人，根本不可能將自己所學的東西融合在一起，從而影響學生對智能建造的認識。

（三）大學生的創(chuàng)新意識不足

智能建筑是一門新興的工程學科，它與企業(yè)的創(chuàng)新創(chuàng)業(yè)有著緊密的聯(lián)系。當前，盡管各高校十分重視創(chuàng)新創(chuàng)業(yè)，大力宣傳并出臺了相應的配套政策，但是由于傳統(tǒng)觀念的限制，大學生對創(chuàng)新創(chuàng)業(yè)的熱情不高，大多數(shù)大學生把創(chuàng)新作為一種滿足畢業(yè)學分的需要，他們的創(chuàng)新意識和主動性都比較弱，這對我國創(chuàng)新型人才的發(fā)展產(chǎn)生了消極的影響。而當前從事創(chuàng)新創(chuàng)業(yè)教育的教師大多是兼職的，他們在理論知識、企業(yè)創(chuàng)建、風險評估等方面與職業(yè)教師有著很大的差距，這直接關系到學生的創(chuàng)新創(chuàng)業(yè)能力的形成和提高。尤其是在數(shù)字化、信息化、智能化的土木工程領域，涉及面較淺，這也是智能建造專業(yè)教學順利開展、高效培養(yǎng)的難點和痛點。

（四）數(shù)字網(wǎng)絡技術的深遠影響

現(xiàn)在的學生和以前的學生有著很大的不同，現(xiàn)在的學生身處數(shù)字時代，用數(shù)字技術來認識和體驗，以適應網(wǎng)絡環(huán)境下的搜索和獲取。他們是虛擬環(huán)境中較為典型的學習者，在虛擬環(huán)境中養(yǎng)成了良好的生活習慣，他們的情感和生活方式以及生活環(huán)境、能力和期望都和以前的學生有著很大的不同?，F(xiàn)如今，由于有些教師的年齡偏大，對信息網(wǎng)絡技術、智能技術等方面還不了解，對新知識的吸收能力較弱，而“填鴨式”的傳統(tǒng)教學方式，由于其形式單一、內(nèi)容單調(diào)，在一定程度上很難激發(fā)當代大學生的學習熱情。學生曠課、上課打游戲等是當前高校普遍存在的問題。因此，為了適應新時代對工程技術人才的需要，高校應根據(jù)學生的生長情況和特點，進行傳統(tǒng)的教學模式的變革，把信息技術、網(wǎng)絡技術等現(xiàn)代教育技術與手段應用于教育教學中。

四、智能建造融合土木工程復合型人才培養(yǎng)的策略

（一）對傳統(tǒng)的教學方式進行改革

在新時代的背景下，高校應積極對傳統(tǒng)的教學模式進行改革，一味地故步自封，不對教學體系進行重構，將使學生的積極性、創(chuàng)造力難以完全激發(fā)。為充分發(fā)揮學生的學習能力，應采用以“學”為主的教學方法，以“學生”為核心的主動式課堂教學。從被動式的教學到學生主動式的學習，由以教師為主體的教學方式轉(zhuǎn)向以學生為主體的學習方式，從表面上的被動接受和記憶，到利用高級的認知技能去處理和構建深層次的理解，能有效地激發(fā)學生的潛能，提高學習效率。

信息技術的快速發(fā)展極大地影響著傳統(tǒng)的課堂教學。利用網(wǎng)絡技術進行網(wǎng)絡教育，不僅有實時、共享、方便等優(yōu)點，而且還能與傳統(tǒng)的課堂面對面交流，這種混合的學習模式能根據(jù)學生的需要給出相應的解決方案，不會受到時間和空間的約束，更符合“00后”的特點，對提高教學效果有很大的幫助。與此同時，隨著科技的進步，虛擬教學技術也在飛速發(fā)展，將多媒體教學手段有機地結合在一起，形成了課程資源鏈接、在線作業(yè)與測試、在線實驗與科研等多方面的優(yōu)勢。

（二）推進“產(chǎn)教結合”的校企合作

目前，高校與企業(yè)的聯(lián)合辦學是實現(xiàn)智能化建筑專業(yè)改革的一條有效途徑，也是高校教育改革的必然選擇。實施“產(chǎn)、教、研”的綜合改革，實現(xiàn)產(chǎn)業(yè)賦能于教育，反哺工業(yè)。高校與企業(yè)之間的合作，能夠培養(yǎng)出科技人才；通過產(chǎn)教結合，可以培養(yǎng)出富有創(chuàng)意的人才；產(chǎn)、教、研相結合，能夠培養(yǎng)出高質(zhì)量、高水平的人才。

在以往的課程教學中，教師以對學生進行理論教學為主，課程設計在教學過程中起到輔助作用，作為對知識的補充，學生在實際工作中所具備的實際技能與企業(yè)的需求相比還有很大的距離。企業(yè)開展工業(yè)項目培訓，既節(jié)約了大量的教學資源，又為高校提供了實踐資源與平臺，有效解決了當前高校實習資源短缺的問題，實現(xiàn)了“知識自學+技能培訓+項目實踐”的大規(guī)模、系統(tǒng)化、低成本的培養(yǎng)綜合型人才的方式，能夠有效地滿足企業(yè)信息化升級的需求。企業(yè)技術人員可與在校生組成研學團隊、創(chuàng)業(yè)創(chuàng)新團隊，傳授新思想、新理論、新技術、新一代信息技術的開發(fā)、新一代資訊科技的運用和研究，也能促進培養(yǎng)創(chuàng)新、創(chuàng)業(yè)、創(chuàng)造型人才的目的。

（三）對創(chuàng)造性的企業(yè)實踐給予關注

智能建造是一門與大數(shù)據(jù)、云計算、物聯(lián)網(wǎng)、人工智能等緊密相連的新興學科專業(yè)，其專業(yè)內(nèi)容在一定基礎上與我國制造數(shù)字化、網(wǎng)絡化、智能化發(fā)展的趨勢和戰(zhàn)略需要相同，同時隨著智能建造在建筑工程上的推廣，也為大學生進行創(chuàng)造性實踐創(chuàng)造了一個千載難逢的機遇。大學創(chuàng)新實踐不僅要求大學生具備良好的專業(yè)知識、實踐能力和創(chuàng)新意識，而且要適應當今社會的發(fā)展。

要增強大學生創(chuàng)新創(chuàng)業(yè)能力，就需要不斷健全創(chuàng)新創(chuàng)業(yè)的制度，完善其措施，打破二級單位相對封閉、孤立的束縛，創(chuàng)造一個有利于創(chuàng)新創(chuàng)業(yè)的良好環(huán)境，從而引導和鼓勵廣大師生積極參與、熱愛創(chuàng)新創(chuàng)業(yè)。首先，要加大對創(chuàng)新型人才的培訓和引進，如引進企業(yè)的導師、專家等，以解決目前我國高校創(chuàng)新創(chuàng)業(yè)人才短缺、人才素質(zhì)不高等問題。其次，要加大高校對畢業(yè)生的創(chuàng)業(yè)投入資金，創(chuàng)造良好的創(chuàng)新創(chuàng)業(yè)環(huán)境，建設更多的創(chuàng)業(yè)實踐基地，同時為高校畢業(yè)生的創(chuàng)新創(chuàng)業(yè)教育提供強有力的支持。最后，要與社會需要緊密結合，培養(yǎng)創(chuàng)新型人才，以適應建筑業(yè)的轉(zhuǎn)型和發(fā)展。

（四）實現(xiàn)協(xié)同教育機制

通過“智慧制造”與“智慧建造”融合創(chuàng)新人才培養(yǎng)系統(tǒng)，以“機電”“材料”為基礎，與“學校工程培訓中心”攜手，可以有效形成“多學科融合、多部門合作”的創(chuàng)新教育協(xié)同機制。要想實施“智能制造”與“智能建造”相結合的創(chuàng)新人才培養(yǎng)系統(tǒng)，就必須要做到：積極組織專業(yè)知識課程的講課競賽，以鞏固學生的基本知識；組織優(yōu)秀教師觀摩活動，講授教學經(jīng)驗；要求參加學校以外的創(chuàng)新教育；積極提倡教師采用新的教學方式和教學方法。通過專項實驗、筆試、校外實習、創(chuàng)新專項訓練等多種形式、多維度的測試，檢驗學生階段性的學習成果。在培訓計劃中，增加實習教學比例，增加對機械土木工程技術創(chuàng)新項目的資助。聘請知名企業(yè)、投資機構、研究所以及交通、機械等行業(yè)的創(chuàng)業(yè)專家、投資人到學校開展創(chuàng)新講座、演講，與同學們交流學習心得，啟發(fā)學生的思維，激發(fā)創(chuàng)新熱情，提升創(chuàng)新能力。

對此，學校還可以通過構建創(chuàng)新教育的學分累積與轉(zhuǎn)化制度，實現(xiàn)對學生創(chuàng)新彈性學制的管理方法。負責智能建造、土木工程結合的創(chuàng)新教育工作，制定學生選拔、工作考核等管理措施。每年為智能建造、土木工程和科技創(chuàng)新教育提供專項資金，用于教學、科研等方面的支持，同時設立智能建造與土木工程綜合創(chuàng)新獎學金，以鼓勵優(yōu)秀的學生和團隊。

結語

智能建造是建筑工業(yè)走向智能化、信息化的關鍵，而高素質(zhì)的專業(yè)化人才是支撐這種轉(zhuǎn)變的關鍵。通過對建筑類專業(yè)人才的培養(yǎng)方式和課程改革，使其達到內(nèi)涵式發(fā)展。高校要積極推進“產(chǎn)教結合”的校企合作，實現(xiàn)智能建造與土木工程的有效融合，為建筑行業(yè)輸送高素質(zhì)的復合型人才，運用新一代技術解決實際工程問題。針對目前的教學模式存在的優(yōu)勢和缺陷，運用循環(huán)反饋式培養(yǎng)系統(tǒng)來實現(xiàn)智能化建筑專業(yè)的變革，將其建成“一流專業(yè)”，帶動整個建筑產(chǎn)業(yè)的發(fā)展。