融入人工智能的土木水利碩士人才培養(yǎng)模式研究

摘要：為貫徹落實黨中央、國務(wù)院關(guān)于加快發(fā)展新一代人工智能的重要部署，積極探討人工智能背景下，我國建筑行業(yè)發(fā)展的先發(fā)優(yōu)勢及當(dāng)前亟待思考和解決的問題。人工智能的迅猛發(fā)展迫切需要建筑類教育與時俱進(jìn)。以實現(xiàn)人工智能與土木水利碩士專業(yè)建設(shè)交叉融合、協(xié)同創(chuàng)新為目標(biāo)，選取土木水利碩士研究生作為研究對象，將人工智能的基礎(chǔ)理論融入土木水利碩士專業(yè)建設(shè)中，針對土木水利碩士人才培養(yǎng)模式和培養(yǎng)方案不健全、師資隊伍匱乏等現(xiàn)狀，設(shè)計出契合人工智能發(fā)展的土木水利碩士專業(yè)人才培養(yǎng)目標(biāo)及方案，規(guī)劃了人工智能和土木水利碩士專業(yè)建設(shè)交叉融合的課程體系及實踐平臺，提出了“人工智能+”背景下的專業(yè)師資隊伍建設(shè)，探索和實踐了人工智能與土木水利碩士專業(yè)建設(shè)交叉融合的教學(xué)新模式、新方法。通過學(xué)科建設(shè)的“融合發(fā)展”，課程體系建設(shè)的“精密耦合”，以期形成“人工智能+X”的復(fù)合型人才培養(yǎng)新模式，以組合創(chuàng)新著力提升人工智能領(lǐng)域研究生培養(yǎng)水平。結(jié)合人工智能前沿知識，進(jìn)一步有針對性地提升學(xué)生將人工智能與專業(yè)課程交叉融合的能力，通過建立長期的持續(xù)的能力提升計劃，為人工智能與土木水利碩士專業(yè)的交叉融合與持續(xù)發(fā)展奠定基礎(chǔ)，為我國搶占世界科技前沿提供更加充分的人才支撐。

關(guān)鍵詞：土木水利碩士；高校；人工智能；學(xué)科建設(shè)；培養(yǎng)模式

中圖分類號：G642 文獻(xiàn)標(biāo)志碼：A 文章編號：1005-2909（2024）05-0094-08

基金項目：貴州省研究生教育教學(xué)改革重點課題（黔教合YJSJGKT〔2021〕014）

人工智能是新一輪技術(shù)革命和產(chǎn)業(yè)變革的重要驅(qū)動力量。自美國達(dá)特茅斯會議提出以來便產(chǎn)生了極大的反響，人工智能技術(shù)涉及的范圍越來越廣泛，其為農(nóng)業(yè)、醫(yī)療、教育、能源、國防等領(lǐng)域提供了大量新的發(fā)展機(jī)遇。為進(jìn)一步應(yīng)對這種快速發(fā)展趨勢，美國白宮科技政策辦公室于2016年10月發(fā)布題為《為人工智能的未來做好準(zhǔn)備》和《國家人工智能研發(fā)戰(zhàn)略規(guī)劃》的報告，以期為人工智能的未來發(fā)展提供針對性的建議。在此基礎(chǔ)上，為進(jìn)一步順應(yīng)人工智能技術(shù)發(fā)展趨勢，促進(jìn)人工智能在教育中的有效或合理的應(yīng)用，成為當(dāng)今智能化浪潮下面臨的重要挑戰(zhàn)[1]。2016年11月，英國政府發(fā)布了報告：《人工智能：未來決策制定的機(jī)遇與影響》[2]。2017年3月，國務(wù)院總理李克強(qiáng)在政府工作報告中指出要加快培育和壯大包括人工智能在內(nèi)的新興產(chǎn)業(yè)，“人工智能”首次被寫入政府工作報告。

關(guān)于人工智能的探索，在國外的發(fā)展歷程比國內(nèi)相對較早，所以比國內(nèi)的技術(shù)要更加穩(wěn)定成熟。截至目前，國外人工智能的發(fā)展已經(jīng)涉及計算機(jī)科學(xué)、教育學(xué)、控制論、信息論、神經(jīng)生理學(xué)、語言學(xué)、心理學(xué)、社會學(xué)等領(lǐng)域[1]。而教育作為不可或缺的一部分，已深受人工智能技術(shù)的影響。國內(nèi)人工智能教育主要涉及“互聯(lián)網(wǎng)+”教育、計算機(jī)輔助教學(xué)、機(jī)器學(xué)習(xí)、智能教育等領(lǐng)域。人工智能作為一項能夠決定未來世界走向、改變世界格局的戰(zhàn)略性技術(shù)，他的迅猛發(fā)展要求配套的人工智能教育與之同步。因此，要在未來的科技與人才競爭中占據(jù)制高點，加速形成人工智能自主創(chuàng)新的“高地”，就必須加快人工智能人才的培養(yǎng)，推進(jìn)人工智能產(chǎn)業(yè)的發(fā)展[3]。

人工智能教育水平的高低決定了一個國家在未來新科技革命中的地位，具有極其重要的意義。如何加強(qiáng)人工智能教育，構(gòu)建我國人工智能發(fā)展的“先發(fā)優(yōu)勢”，是迫切需要考慮和解決的課題。2018年4月，教育部發(fā)布《高等學(xué)校人工智能創(chuàng)新行動計劃》，明確提出支持高等院校在計算機(jī)科學(xué)與技術(shù)專業(yè)設(shè)立人工智能專業(yè)，推動人工智能專業(yè)一級學(xué)科的建設(shè)，支持高等院校增加與人工智能有關(guān)的學(xué)科建設(shè)，推動與人工智能相關(guān)的跨學(xué)科發(fā)展，并將其列入“雙一流”大學(xué)規(guī)劃[4]。在人工智能專業(yè)自身發(fā)展的同時，實現(xiàn)人工智能與其他專業(yè)學(xué)科同步融合協(xié)同發(fā)展。2020年，教育部、發(fā)改委和財政部聯(lián)合印發(fā)《關(guān)于“雙一流”建設(shè)高校促進(jìn)學(xué)科融合加快人工智能領(lǐng)域研究生培養(yǎng)的若干意見》，提出要構(gòu)建“人工智能+X”復(fù)合型人才培養(yǎng)體系，并以該思路為指導(dǎo)，探索出一種新的、具有深度融合性的學(xué)科建設(shè)和人才培養(yǎng)方式，努力提高我國人工智能領(lǐng)域的研究生培養(yǎng)質(zhì)量[5]。

新一輪科技革命的興起，土木水利作為傳統(tǒng)土木專業(yè)迎來了深刻變革。伴隨著我國“新工科”建設(shè)的發(fā)展，要求土木水利急需與信息化、智能化進(jìn)行深度融合，將土木水利與人工智能、智能建造結(jié)合，全面構(gòu)建“人工智能+土木水利”的新型復(fù)合學(xué)科形態(tài)。然而，由于人工智能與高等教育相關(guān)的研究，起步比較晚、研究數(shù)量不多，且大多圍繞著人工智能對技術(shù)的影響，高校中的人工智能改革相關(guān)研究的廣度和深度不足，特別是關(guān)于人工智能人才培養(yǎng)的理論研究和實踐探討還有待加強(qiáng)[6]。人工智能技術(shù)與傳統(tǒng)學(xué)科交叉融合發(fā)展，雖能實現(xiàn)協(xié)同創(chuàng)新的契機(jī)和機(jī)遇，但由于我國人工智能教育體系尚不完備，人才培養(yǎng)偏重技術(shù)的發(fā)展，缺乏多學(xué)科的統(tǒng)一協(xié)調(diào)，人工智能與其他專業(yè)建設(shè)的多學(xué)科交叉融合發(fā)展實踐較少[7]，使得人工智能與土木水利碩士專業(yè)建設(shè)的融合僅表現(xiàn)為人工智能技術(shù)在工程建設(shè)過程中的技術(shù)應(yīng)用，鮮見人才培養(yǎng)方面的研究，急需應(yīng)用人工智能技術(shù)，構(gòu)建土木水利碩士跨學(xué)科課程體系，開展交叉融合和工程實踐學(xué)習(xí)，探索人工智能背景下的土木水利碩士的專業(yè)建設(shè)方向和培養(yǎng)具有跨界融合理念的復(fù)合型人才的全新模式。因此，本研究將著重探討人工智能和土木水利碩士專業(yè)建設(shè)交叉融合的現(xiàn)實問題，并據(jù)此提出改革和發(fā)展策略，旨在促進(jìn)人工智能和土木水利碩士專業(yè)建設(shè)交叉融合效果，提升土木水利碩士的培養(yǎng)質(zhì)量，達(dá)到理想的育人效果。

一、人工智能人才需求分析

（一） 人工智能技術(shù)在土木水利領(lǐng)域的應(yīng)用

目前，人工智能正在逐步融入電商零售、醫(yī)療健康、交通以及個人助理等各個方面，并展示出了廣闊的應(yīng)用前景。隨著大數(shù)據(jù)、智慧城市等技術(shù)的不斷發(fā)展，土木水利等領(lǐng)域也開始將人工智能技術(shù)應(yīng)用到工程施工場景中，諸如在施工過程中，利用人工智能開展智慧工地建設(shè)、利用人工智能高智能技術(shù)進(jìn)行閾值預(yù)警和圖像識別，不僅提升了施工的效率，還增強(qiáng)了建筑施工的安全可靠性。自1993年以來，共有400多篇土木水利領(lǐng)域應(yīng)用人工智能理論或模型的文章，土木水利研究中人工智能的前沿研究方向包括了進(jìn)化算法、遺傳算法等人工智能方法[8]，這些方法的主要應(yīng)用場景包括智能建造、模式識別、智能設(shè)計與運維、自動控制和機(jī)械設(shè)計、績效預(yù)測等。人工智能技術(shù)在從智能建造[9]、智能設(shè)計與運維[10]、性能預(yù)測等方面對傳統(tǒng)工程建設(shè)模式進(jìn)行優(yōu)化的過程中，還為一些傳統(tǒng)方法無法解決的研究問題提供了全新的研究角度。人工智能在土木工程和水利工程中的應(yīng)用具有學(xué)科和行業(yè)的交叉性，其研究工作常涉及多個學(xué)科，具有復(fù)雜性和系統(tǒng)性。

利用高智能技術(shù)，通過線性回歸的方式，解決復(fù)雜問題。在實際工程中，諸多因素對工程項目的成本、工期和質(zhì)量產(chǎn)生影響，而且較多因素對項目目標(biāo)的影響是非線性的，難以預(yù)測，應(yīng)用人工智能技術(shù)能對項目目標(biāo)的績效進(jìn)行科學(xué)地預(yù)測和研究[11]。將人工智能、BIM和物聯(lián)網(wǎng)等技術(shù)與建筑工程建設(shè)過程相互融合，對建筑工程項目在規(guī)劃、設(shè)計、建造和運維等階段產(chǎn)生的信息進(jìn)行數(shù)字化、集成化管理，運用大數(shù)據(jù)分析提取有用信息，通過構(gòu)建數(shù)字化建設(shè)管理模式[12]、智慧監(jiān)督體系[13-14]等，對工程項目全壽命周期內(nèi)可能產(chǎn)生的風(fēng)險問題進(jìn)行識別、預(yù)測和防范。目前，人工智能技術(shù)已經(jīng)在實踐中滲透到工程建設(shè)的各個環(huán)節(jié)，諸如人工智能施工圖設(shè)計、人工智能施工管理、人工智能運維等流程，如圖1所示，代表人工智能已經(jīng)涵蓋至工程項目的全過程，對促進(jìn)建筑科學(xué)、技術(shù)與工程的發(fā)展發(fā)揮著積極作用。

（二） 人工智能教育與人才培養(yǎng)的現(xiàn)狀

國家高度重視人工智能和教育的結(jié)合，2017年7月發(fā)布《新一代人工智能發(fā)展規(guī)劃》，明確指出，高等學(xué)校應(yīng)當(dāng)健全人工智能教育制度，加強(qiáng)人工智能專業(yè)的建設(shè)。在《高等學(xué)校人工智能創(chuàng)新行動計劃》中，教育部提出要大力發(fā)展人工智能學(xué)科，構(gòu)建新型的“人工智能+ X”的復(fù)合型人才培養(yǎng)模式[15]。陳杰院士表示，人工智能技術(shù)具有高度的智能性，其強(qiáng)大的科學(xué)技術(shù)滲透力，能對傳統(tǒng)的學(xué)科進(jìn)行升級改造[16]，這將有助于加快各學(xué)科間的交叉融合與協(xié)調(diào)發(fā)展[17]，從而創(chuàng)造出新的學(xué)科增長點。隨著新工科建設(shè)和《中國制造2025》的提出，我國高校在人工智能人才培養(yǎng)方面進(jìn)行了許多有益的嘗試和探索，已在計算機(jī)[18]、傳媒[19]、物流工程[20]、會計[21]等專業(yè)和學(xué)科中開展了教學(xué)模式、教學(xué)方法、人才培養(yǎng)路徑等方面的研究與探索，成功形成“人工智能+教育”[22]、“人工智能+思政”[23]、“人工智能+傳媒”[19]等人才培養(yǎng)新模式。

馬世嬡[24]等提出人工智能與土木工程的學(xué)科交叉可大大提高基礎(chǔ)工程建設(shè)項目的工程質(zhì)量和工程效率，認(rèn)為對傳統(tǒng)工科專業(yè)的改造升級成為土木行業(yè)轉(zhuǎn)型升級的發(fā)展趨勢，并肯定人工智能對土木工程專業(yè)實踐建設(shè)、提升專業(yè)技能的積極作用。張海生[3]認(rèn)為只有加快人工智能人才培養(yǎng)才可以占領(lǐng)未來科技和人才競爭的制高點，提出高校人工智能師資力量薄弱、教育體系不健全等諸多問題，提出建立人工智能與其他學(xué)科專業(yè)的融合發(fā)展、堅持以本科教育為主、分層培養(yǎng)等措施。羅清海[25]等認(rèn)為新發(fā)展形勢下，對于土木類專碩人才的需求越來越強(qiáng)烈，但是面臨著教學(xué)資源配置不足、師資力量薄弱、研究生教育同質(zhì)化競爭等制約因素。對此，應(yīng)契合建筑業(yè)產(chǎn)業(yè)形態(tài)進(jìn)行變革，重塑教育形態(tài)和內(nèi)涵，為企業(yè)輸送復(fù)合型人才提供動力。閆志明等[1]認(rèn)為教育是人工智能應(yīng)用的一個重要領(lǐng)域，教育人工智能能夠通過人工智能技術(shù)為學(xué)習(xí)者高效學(xué)習(xí)創(chuàng)造學(xué)習(xí)條件。劉永等[7]認(rèn)為人工智能的迅猛發(fā)展迫切需要人工智能教育進(jìn)行及時跟進(jìn)，從學(xué)科建設(shè)的視角來審視未來人工智能教育的發(fā)展，提出規(guī)劃學(xué)科布局、完善學(xué)科建制、構(gòu)建學(xué)術(shù)共同體、培育學(xué)科文化等實踐路徑。龍獻(xiàn)忠[22]認(rèn)為隨著人工智能的普及和應(yīng)用，各高校應(yīng)清醒地樹立“人工智能+教育”的理念，不斷調(diào)整教學(xué)模式和教學(xué)方法，選取合理路徑推進(jìn)高校人才培養(yǎng)改革。王雪等[26]認(rèn)為各高校需要進(jìn)一步加強(qiáng)通識教育和多學(xué)科交叉融合，將人工智能人才扎根于新工科建設(shè)和新型工程人才培養(yǎng)，形成以問題為導(dǎo)向、以項目為載體、以創(chuàng)新為目標(biāo)的工程類教育發(fā)展鏈條，走“人工智能+X”的發(fā)展路線。劉紅波等[27]指出人工智能是全面提高土木工程領(lǐng)域數(shù)字化、自動化、信息化和智能化的重要方法。他強(qiáng)調(diào)應(yīng)當(dāng)利用人工智能技術(shù)發(fā)展同神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)、大數(shù)據(jù)、深度學(xué)習(xí)等智能技術(shù)深度融合，促進(jìn)土木工程領(lǐng)域人工智能研究的協(xié)同發(fā)展。鮑躍全等[8]認(rèn)為應(yīng)將深度學(xué)習(xí)和機(jī)器學(xué)習(xí)算法、計算機(jī)視覺、無人機(jī)、3D 打印、BIM、虛擬現(xiàn)實和增強(qiáng)現(xiàn)實等人工智能技術(shù)應(yīng)用于土木工程，推動土木工程學(xué)科智能化發(fā)展。王婷婷等[4]從頂層設(shè)計、制度保障、支撐人力、標(biāo)準(zhǔn)建立四個方面，提出人工智能人才培養(yǎng)體系建議框架，致力于建設(shè)新型人工智能人才培養(yǎng)模式。

總體而言，人工智能人才市場需求缺口較大。根據(jù)有關(guān)文獻(xiàn)的統(tǒng)計，2020年，僅智能制造領(lǐng)域，我國對人才的需求已經(jīng)達(dá)到了750萬人，并且還存在著大約300萬人的缺口，到2025年，對人才的需求將會增加到900萬人，并且還會有450萬人的缺口[28]。另外，開設(shè)人工智能及相關(guān)學(xué)科專業(yè)的高校，均面臨學(xué)科專業(yè)建設(shè)剛剛起步、人才培養(yǎng)經(jīng)驗不足、師資力量薄弱和教育體系不健全等問題。目前我國高校人才培養(yǎng)長期存在的機(jī)械化、形式化和缺乏科學(xué)性的人才評價和反饋機(jī)制等問題，導(dǎo)致現(xiàn)階段人工智能人才培養(yǎng)力度嚴(yán)重不足，滲透程度不深，以至于難以滿足人工智能產(chǎn)業(yè)的深度要求[29]。

二、人工智能與土木水利碩士人才培養(yǎng)存在的問題與發(fā)展策略

（一） 存在的問題

2018年3月，教育部辦公廳發(fā)布《關(guān)于公布首批“新工科”研究與實踐項目的通知》，要求大力推進(jìn)我國“新工科”建設(shè)，提出對傳統(tǒng)工科進(jìn)行改造，發(fā)展傳統(tǒng)工科與計算機(jī)結(jié)合的新型發(fā)展模式，強(qiáng)調(diào)人工智能與其他學(xué)科專業(yè)交叉融合，形成“人工智能+X”復(fù)合型專業(yè)新型培養(yǎng)模式。但是目前人工智能與土木水利碩士專業(yè)融合發(fā)展仍處于探索階段，尤其在人才培養(yǎng)方面還面臨著諸多現(xiàn)實問題。

1.人工智能學(xué)科建設(shè)起步晚，交叉融合的人才培養(yǎng)方案尚不健全

我國雖在1978年就把人工智能納入國家發(fā)展計劃中，但發(fā)展緩慢。盡管近幾年為響應(yīng)國家新型基礎(chǔ)設(shè)施建設(shè)（新基建）計劃，各個高校設(shè)立了人工智能專業(yè)，但與傳統(tǒng)工科的融合還仍需繼續(xù)探索[25]。土木水利碩士的培養(yǎng)目標(biāo)不單單教會學(xué)生工程設(shè)計與施工、施工組織與管理等，更為重要的是教會學(xué)生運用智能化與信息化技術(shù)完成規(guī)劃、設(shè)計、施工，在各個環(huán)節(jié)采用人工智能新技術(shù)實現(xiàn)建筑工業(yè)化技術(shù)創(chuàng)新，從而降低資源消耗與成本，提高工程質(zhì)量與效率[3]。這使得在整體的培養(yǎng)計劃和培養(yǎng)方案設(shè)計上，不僅需要依托土木水利碩士培養(yǎng)課程，促進(jìn)兩個交叉學(xué)科的相互交流和融合，還要迎合土木水利在人工智能應(yīng)用方面的現(xiàn)實需求[3]，在土木水利專業(yè)學(xué)位研究生培養(yǎng)方案的基礎(chǔ)上，制定人工智能方向的特色化培養(yǎng)方案，以便更好地面向未來科技與工程發(fā)展，與國家發(fā)展戰(zhàn)略和建設(shè)需求相適應(yīng)的人才培養(yǎng)模式進(jìn)行探索。

2.適應(yīng)交叉融合的高質(zhì)量教師隊伍匱乏

目前，人工智能和土木水利碩士專業(yè)建設(shè)交叉融合還面臨著人才培養(yǎng)計劃發(fā)展先于師資隊伍建設(shè)的情況，人工智能和土木水利碩士專業(yè)建設(shè)交叉融合為師資隊伍建設(shè)提出了更大的挑戰(zhàn)[25]，在人工智能人才難求的現(xiàn)實困境下，高校所需的人工智能人才容易受企業(yè)巨頭的高薪延攬，導(dǎo)致潛心深入高校開展人工智能教育教學(xué)的教師少之又少，再加上，倘若開展人工智能和土木水利碩士專業(yè)建設(shè)交叉融合，還要求教師掌握一定的土木水利專業(yè)知識、轉(zhuǎn)變新的教學(xué)理念、充分利用人工智能技術(shù)方法，這無疑加劇了交叉融合師資的匱乏程度，適應(yīng)交叉融合的高質(zhì)量教師隊伍更加稀缺[3]。

（二） 發(fā)展策略

近年來，隨著信息技術(shù)爆發(fā)式發(fā)展，人工智能的迅猛發(fā)展需要人工智能與土木水利交叉學(xué)科建設(shè)與時俱進(jìn)。在這樣的時代背景下，人工智能技術(shù)同土木水利碩士研究生培養(yǎng)的融合發(fā)展為我國高校人才培養(yǎng)模式的創(chuàng)新和變革提供了新思路，這種創(chuàng)新型融合發(fā)展立足于培養(yǎng)社會真正所需的復(fù)合型人才，為完善人工智能教育體系做出了貢獻(xiàn)。

1.交叉融合的專業(yè)師資隊伍建設(shè)

由于人工智能和土木水利碩士專業(yè)建設(shè)交叉融合需要高水平的師資力量，要求土木水利專業(yè)的教師，不僅要對本專業(yè)具有充分的了解，還要保持終身學(xué)習(xí)的態(tài)度去迎接交叉融合發(fā)展的新要求，積極學(xué)習(xí)與本專業(yè)相關(guān)的前瞻性智能技術(shù)，并將此列入人才培養(yǎng)方案中，不斷根據(jù)社會的新需求調(diào)整和剔除舊的知識結(jié)構(gòu)，在教育教學(xué)中傳授新技能，塑造和培養(yǎng)學(xué)生的整體綜合素質(zhì)。同時，高校也要建立人才激勵政策，鼓勵并允許教師開展交叉融合的再教育、再學(xué)習(xí)，還可聯(lián)合多學(xué)科師資組建跨學(xué)科專業(yè)教學(xué)團(tuán)隊，提升教師與時俱進(jìn)的能力，不斷完善自身的教師技能，以便將學(xué)習(xí)到的新技能應(yīng)用到教育教學(xué)[24]。

另外，人工智能和土木水利碩士專業(yè)建設(shè)的交叉融合，還要求教師隊伍及時調(diào)整和更新專業(yè)教學(xué)中必備的人工智能前沿知識，進(jìn)一步有針對性地提升學(xué)生將人工智能與專業(yè)課程交叉融合的能力，通過建立長期且持續(xù)的教師能力提升計劃，為人工智能與土木水利碩士專業(yè)的交叉融合與持續(xù)發(fā)展奠定基礎(chǔ)[3]。

2.交叉融合的專業(yè)前沿課程體系建設(shè)

對人工智能+背景下的土木水利碩士專業(yè)新興課程體系和交叉學(xué)科課程建設(shè)進(jìn)行研究規(guī)劃，明確所需的專業(yè)支撐和課程內(nèi)容保障。就人工智能和土木水利碩士專業(yè)課程建設(shè)而言，作為高度交叉學(xué)科的人工智能，需要在課程設(shè)置時摒棄傳統(tǒng)的思維局限，以創(chuàng)新的思維方式將傳統(tǒng)工科與人工智能進(jìn)行整合[26]，借助人工智能技術(shù)的高智能性滲透并促進(jìn)土木水利碩士課程進(jìn)行升級轉(zhuǎn)型，促進(jìn)人工智能和土木水利碩士專業(yè)建設(shè)交叉融合的協(xié)同發(fā)展。由此，改進(jìn)土木水利碩士專業(yè)課程建設(shè)向智能時代所要求的高等教育人才培養(yǎng)標(biāo)準(zhǔn)方向發(fā)展，使培養(yǎng)的人才具備高效學(xué)習(xí)、跨界融合等能力，有助于提升所培養(yǎng)的復(fù)合型人才的社會適用性和應(yīng)用性。同樣，關(guān)于人工智能和土木水利碩士專業(yè)建設(shè)交叉融合的專業(yè)前沿課程體系建設(shè)也應(yīng)與時俱進(jìn)，不斷根據(jù)社會的新需求，對課程設(shè)置進(jìn)行適當(dāng)調(diào)整。諸如，圍繞人工智能技術(shù)，利用可視化智能方法帶領(lǐng)學(xué)生對土木工程結(jié)構(gòu)物的設(shè)計、構(gòu)造、建設(shè)等進(jìn)行智能化分析；帶領(lǐng)學(xué)生在橋梁結(jié)構(gòu)學(xué)習(xí)時采用機(jī)器學(xué)習(xí)算法進(jìn)行橋梁選型[27]。還可以同企業(yè)合作，以便及時了解企業(yè)選聘人員的真正所需，及時溝通，以便據(jù)此制定與時俱進(jìn)、符合新時代社會需求的課程，提升人才培養(yǎng)效果[24]。

3.探索和實踐交叉融合的教學(xué)新模式、新方法

在人工智能時代，以教師為中心向?qū)W生為中心的教學(xué)模式轉(zhuǎn)變是一種日益顯著的趨勢，而智能的學(xué)習(xí)方法和學(xué)習(xí)環(huán)境，必須能適應(yīng)并支持學(xué)生在步入工作崗位之后進(jìn)行終身學(xué)習(xí)。如何對傳統(tǒng)的教學(xué)模式、教學(xué)方法進(jìn)行升級，使教學(xué)內(nèi)容和方式變得更智能化、更高效，這是人工智能與土木水利碩士專業(yè)建設(shè)交叉融合的一個重要目的。通過對“人工智能+”教學(xué)新模式的探索，讓教師擺脫了“教學(xué)”的單調(diào)乏味，有了更多的時間與精力，可以在教學(xué)內(nèi)容上進(jìn)行創(chuàng)新，在教學(xué)方法上進(jìn)行改革，注重“育人”，讓學(xué)生們的能力與人工智能時代的發(fā)展同步[26]。

在大數(shù)據(jù)和人工智能的幫助下，對以學(xué)生為中心的專業(yè)課程體系進(jìn)行研究，為每位學(xué)生提供具有個性化、定制化、智能化的學(xué)習(xí)內(nèi)容和方法[7]，從而讓學(xué)生跨專業(yè)學(xué)習(xí)和實踐的熱情得到激發(fā)。開展以人工智能為背景，開展“慕課+翻轉(zhuǎn)課堂+智能實驗”混合教學(xué)模式的研究，讓學(xué)生利用智能化設(shè)備開展自育自學(xué)[22]，利用人工智能思維對體驗式教學(xué)、協(xié)作式教學(xué)以及混合式教學(xué)模式進(jìn)行探索實踐，最終實現(xiàn)線上線下教育模式的協(xié)同。并通過人工智能同工程教育教學(xué)實踐的深度融合，以項目和企業(yè)需求為問題驅(qū)動，提升學(xué)生主動學(xué)習(xí)的能力、工程實踐能力和人工智能思維能力，同時啟發(fā)學(xué)生對未來智能時代職業(yè)的思考。

還可以通過校企合作模式，同企業(yè)進(jìn)行合作聯(lián)合培養(yǎng)，加強(qiáng)和建立學(xué)校與企業(yè)的人才培養(yǎng)資源共享，互通有無，將土木水利的工程教育回歸本質(zhì)，共同打造人工智能和土木水利碩士專業(yè)建設(shè)交叉融合的良性育人環(huán)境，提升人才培養(yǎng)的社會適用性[3]。

4.探索人交叉融合的工程實踐平臺

人工智能時代的教育，應(yīng)注重問題驅(qū)動式學(xué)習(xí)、模塊式學(xué)習(xí)、主題式學(xué)習(xí)和基于項目的學(xué)習(xí)模式，以及符合行業(yè)需求的工程實踐環(huán)境支持。首先，立足于實際行業(yè)的實際工程問題（大數(shù)據(jù)驅(qū)動的智能需求），將跨學(xué)科的知識融合到工業(yè)需求的課題研究中，使學(xué)生能夠在工程實踐中自主地進(jìn)行跨學(xué)科知識的學(xué)習(xí)與構(gòu)建，進(jìn)而提高他們的人工智能思維、應(yīng)用以及對知識的靈活應(yīng)用[24]。隨后，搭建以項目驅(qū)動的主題式、模塊式學(xué)習(xí)為基礎(chǔ)的智能實踐平臺，將人工智能思維（數(shù)據(jù)驅(qū)動、問題驅(qū)動、迭代優(yōu)化、終生學(xué)習(xí)等）與相關(guān)的課程教學(xué)內(nèi)容相互滲透、整合和優(yōu)化，通過智能實踐平臺的構(gòu)建，為人工智能與土木水利碩士專業(yè)建設(shè)的交叉融合提供了實際支持。

利用人工智能可以將土木水利的現(xiàn)實情境進(jìn)行虛擬場景模擬，能夠使學(xué)生身臨其境，加強(qiáng)對土木水利專業(yè)的真實感知，利用人工智能可以讓土木水利專業(yè)知識以可視化的方式呈現(xiàn)，這種學(xué)習(xí)方式能夠加強(qiáng)學(xué)生對于知識的理解和掌握。諸如，以數(shù)字模型文件為基礎(chǔ)，利用粉末狀金屬或塑料等可粘合材料開展3D打印技術(shù)的學(xué)習(xí)；利用BIM技術(shù)將工程設(shè)計建造管理數(shù)據(jù)化。憑借人工智能的高智能技術(shù)，對以往傳統(tǒng)工科專業(yè)的實踐模式進(jìn)行升級和改造，使其朝著智能化方向轉(zhuǎn)變，推動人工智能和土木水利碩士專業(yè)建設(shè)交叉融合，形成“人工智能+土木水利”的學(xué)科專業(yè)特色實踐集群[3]。最后，通過實踐平臺，學(xué)生可以利用信息化技術(shù)開展自主學(xué)習(xí)，在實踐過程中可以隨時使用和查詢高智能技術(shù)增強(qiáng)自身的實踐能力。諸如，鼓勵學(xué)生利用物聯(lián)網(wǎng)技能技術(shù)開展實踐，制備揚塵噪音自動檢測控制設(shè)備，實現(xiàn)高等教育由學(xué)科式知識講授轉(zhuǎn)化為高智能實踐型新型培養(yǎng)模式，有助于更好地培養(yǎng)人才。

三、結(jié)語

以土木水利碩士研究生作為研究對象，分析國內(nèi)外開展人工智能教育的進(jìn)度，根據(jù)人工智能需求，指出土木水利碩士人才培養(yǎng)模式和培養(yǎng)方案不健全、師資隊伍匱乏等現(xiàn)狀，設(shè)計契合人工智能發(fā)展的土木水利碩士專業(yè)人才培養(yǎng)目標(biāo)及方案，規(guī)劃了人工智能和土木水利碩士專業(yè)建設(shè)交叉融合的課程體系及實踐平臺、提出了人工智能+背景下的專業(yè)師資隊伍建設(shè)、探索和實踐了人工智能與土木水利碩士專業(yè)建設(shè)交叉融合的教學(xué)新模式、新方法。旨在使土木水利碩士更為符合智能化的社會背景，更迎合社會所需。因此，必須一直處于進(jìn)行時。

我國的人工智能教育整體水平同發(fā)達(dá)國家仍存在差距，仍需進(jìn)一步改進(jìn)。需要各高校在教學(xué)理念、教學(xué)方法上不斷創(chuàng)新，利用智能化實踐平臺，豐富和探索交叉融合的特色化人才培養(yǎng)模式，不斷增強(qiáng)人工智能和土木水利碩士專業(yè)建設(shè)交叉融合的教育水平和培育效果，提升復(fù)合型人才培養(yǎng)質(zhì)量。

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Research on the cultivation model of civil and water conservancy master integrating artificial intelligence

MA Shuaige， ZHANG Ping

（College of Materials and Construction Engineering， Guizhou Normal University， Guiyang 550025， P. R. China）

Abstract： In order to implement the important deployment of the Central Committee of the Communist Party of China and the State Council to accelerate the development of the new generation of artificial intelligence， we actively explore the first-mover advantages of China’s construction industry development in the context of artificial intelligence，as well as the current urgent problems that need to be considered and solved.The rapid development of artificial intelligence urgently requires timely follow-up of architectural education.This study aims to achieve the cross integration and collaborative innovation of artificial intelligence and the construction of civil and water conservancy master’s program. Civil and water conservancy master’s students are selected as the research object， and the basic theory of artificial intelligence is integrated into the construction of civil and water conservancy master’s program. In response to the current situation of incomplete talent cultivation models and plans for civil and water conservancy master’s programs， as well as a shortage of teaching staff，we have designed a talent training goal and plan for the master of civil and water conservancy program that is in line with the development of artificial intelligence. We have planned a course system and practical platform for the cross integration of artificial intelligence and the construction of the master of civil and water conservancy program. We have proposed the construction of a professional teaching team under the background of artificial intelligence+，and explored and practiced new teaching models and methods for the cross integration of artificial intelligence and the construction of the master of civil and water conservancy program. Through the integrated development of disciplinary construction and the precise coupling of curriculum system construction， we aim to form a new model of artificial intelligence+X composite talent cultivation， and focus on improving the level of graduate training in the field of artificial intelligence through combined innovation.By combining cutting-edge knowledge of artificial intelligence， we will further enhance students’ ability to integrate artificial intelligence with professional courses in a targeted manner. By establishing a long-term and sustained ability improvement plan，we will lay the foundation for the integration and sustainable development of artificial intelligence and civil and water conservancy master’s programs， and provide more sufficient talent support for China to seize the forefront of world science and technology.

Key words： master of civil engineering and water conservancy；universities； artificial intelligence；discipline construction；training mode

（責(zé)任編輯 鄧云）