基于知識(shí)圖譜創(chuàng)新的土木工程人才培養(yǎng)模式研究

［摘 要］ 土木工程專業(yè)是典型的傳統(tǒng)工科專業(yè)，在新工科快速發(fā)展背景下，相關(guān)學(xué)科的知識(shí)結(jié)構(gòu)已產(chǎn)生較大變化，新技術(shù)、新方法、新工藝大量涌現(xiàn)，產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)持續(xù)調(diào)整，技術(shù)革新層出不窮?；趥鹘y(tǒng)專業(yè)課程的知識(shí)圖譜，已不能滿足行業(yè)新型技術(shù)人才的需求。因此，基于先進(jìn)技術(shù)需求的知識(shí)圖譜數(shù)據(jù)庫(kù)建設(shè)工作亟待補(bǔ)充。研究課題結(jié)合互聯(lián)網(wǎng)平臺(tái)與AI技術(shù)，以企業(yè)需求為導(dǎo)向，建立新型土木工程人才培養(yǎng)交流平臺(tái)將有利于促進(jìn)學(xué)生與企業(yè)的交流，并了解用人單位的需求，通過(guò)知識(shí)圖譜引導(dǎo)學(xué)生在高校期間獲得行業(yè)緊缺人才的專業(yè)技能。同時(shí)，平臺(tái)的建立有利于促進(jìn)校企合作，推進(jìn)高校人才培養(yǎng)模式的創(chuàng)新改革。

［關(guān)鍵詞］ 知識(shí)圖譜；新工科；人才培養(yǎng)；AI技術(shù)；校企合作

［基金項(xiàng)目］ 2019年度江西省學(xué)位與研究生教育教學(xué)改革研究課題“‘雙一流’建設(shè)背景下土木工程學(xué)科研究生科研實(shí)踐創(chuàng)新培養(yǎng)模式研究”（JXYJG—2019—016）；2022年度教育部產(chǎn)學(xué)合作協(xié)同育人項(xiàng)目“知識(shí)圖譜開(kāi)發(fā)與數(shù)字化虛擬仿真結(jié)合的協(xié)同育人實(shí)踐基地建設(shè)”（220905019204617）；2022年度江西省高水平省級(jí)本科教學(xué)團(tuán)隊(duì)“土木工程創(chuàng)新實(shí)踐教學(xué)團(tuán)隊(duì)”； 2022年度南昌大學(xué)創(chuàng)新創(chuàng)業(yè)教育類教學(xué)改革研究課題“基于知識(shí)圖譜開(kāi)發(fā)的交叉復(fù)合創(chuàng)新創(chuàng)業(yè)人才培養(yǎng)研究”（NCUSCJG—2022N56）

［作者簡(jiǎn)介］ 陳寶魁（1982—），男，遼寧沈陽(yáng)人，博士，南昌大學(xué)工程建設(shè)學(xué)院副教授，主要從事結(jié)構(gòu)抗震研究；熊進(jìn)剛（1970—），男，江西樟樹(shù)人，博士，南昌大學(xué)工程建設(shè)學(xué)院教授（通信作者），江西省土木工程創(chuàng)新實(shí)踐教學(xué)團(tuán)隊(duì)負(fù)責(zé)人，主要從事建筑結(jié)構(gòu)抗震研究。

［中圖分類號(hào)］ C961 ［文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼］ A ［文章編號(hào)］ 1674-9324（2024）42-0001-04 ［收稿日期］ 2023-07-11

在新一輪的科技革命浪潮以及“中國(guó)制造2025”的產(chǎn)業(yè)發(fā)展背景下，裝配式建造、智能與綠色建筑，以及新材料在土木工程中的應(yīng)用等技術(shù)，正在改變著土木工程行業(yè)，也對(duì)從業(yè)者提出了更高的要求［1］。住房和城鄉(xiāng)建設(shè)部等多部門(mén)聯(lián)合印發(fā)的《關(guān)于推動(dòng)智能建造與建筑工業(yè)化協(xié)同發(fā)展的指導(dǎo)意見(jiàn)》指出，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)、區(qū)塊鏈、云計(jì)算、BIM信息技術(shù)的綜合集成能力［2］。然而，作為行業(yè)人才培養(yǎng)基地的本科及?？茖W(xué)校，其培養(yǎng)方案仍沿用傳統(tǒng)教學(xué)培養(yǎng)模式，學(xué)生所學(xué)的知識(shí)技能已不能完全滿足市場(chǎng)對(duì)專業(yè)人才的需求，造成部分新興產(chǎn)業(yè)人才緊缺的現(xiàn)狀。因此，人才市場(chǎng)上出現(xiàn)了企業(yè)無(wú)法獲得符合自身需求的新型土木工程人才，而部分畢業(yè)生亦存在就業(yè)壓力的現(xiàn)狀［3-4］。這些問(wèn)題究其根源是因?yàn)榻┠臧殡S新工科發(fā)展的趨勢(shì)，不斷有新材料、新技術(shù)、新工藝在產(chǎn)業(yè)中被應(yīng)用，行業(yè)技術(shù)變革加速，造成行業(yè)與高校培養(yǎng)機(jī)制的不協(xié)調(diào)發(fā)展，行業(yè)與人才的供求脫節(jié)，致使復(fù)合型人才、特長(zhǎng)型人才極度匱乏，從而影響了行業(yè)發(fā)展與技術(shù)推廣。

面對(duì)建筑行業(yè)快速變革的背景，如何使土木工程從業(yè)者打破傳統(tǒng)的學(xué)科壁壘，掌握更加合理且完備的知識(shí)技能，適應(yīng)建筑行業(yè)快速發(fā)展的需要，是當(dāng)前土木工程人才培養(yǎng)亟須解決的問(wèn)題［5-6］。針對(duì)上述問(wèn)題，我們提出了運(yùn)用當(dāng)前成熟的互聯(lián)網(wǎng)平臺(tái)為土木工程相關(guān)從業(yè)者建造一個(gè)基于知識(shí)圖譜構(gòu)建的網(wǎng)絡(luò)平臺(tái)。平臺(tái)中相關(guān)企業(yè)可以通過(guò)所需人才必備技能，構(gòu)建自己的知識(shí)圖譜，從而為尋找相應(yīng)人才以及培養(yǎng)所需人才指明方向。而從業(yè)者和學(xué)校則可以通過(guò)企業(yè)發(fā)布的知識(shí)圖譜來(lái)了解市場(chǎng)對(duì)于人才的需求，以便調(diào)整培養(yǎng)方案及相關(guān)課程，通過(guò)這種供需關(guān)系的快速信息交換，來(lái)解決供需關(guān)系中的矛盾，培養(yǎng)符合當(dāng)下需求的新型土木工程專業(yè)人才。

一、知識(shí)圖譜的概念與創(chuàng)新改革

知識(shí)圖譜是通過(guò)將應(yīng)用數(shù)學(xué)、圖形學(xué)、信息可視化技術(shù)、信息科學(xué)等學(xué)科的理論、方法與計(jì)量學(xué)引文分析、共現(xiàn)分析等方法相結(jié)合，利用可視化的圖譜形象地展示學(xué)科的核心結(jié)構(gòu)、發(fā)展歷史、前沿領(lǐng)域以及整體知識(shí)架構(gòu)，達(dá)到多學(xué)科融合目的的現(xiàn)代理論。直白來(lái)講，就是幫助學(xué)生獲得專業(yè)技能的學(xué)習(xí)方法。

當(dāng)下的教育培養(yǎng)模型在一定程度上也可以理解為基于知識(shí)圖譜構(gòu)建的，但僅是基于表層的知識(shí)圖譜理論，無(wú)法實(shí)現(xiàn)系統(tǒng)的體系構(gòu)建以及知識(shí)圖譜的快速更新，這就對(duì)人才的培養(yǎng)造成了困擾。針對(duì)上述問(wèn)題，本研究通過(guò)與在校學(xué)生及企業(yè)進(jìn)行訪談，總結(jié)提出以下幾個(gè)問(wèn)題：（1）高?，F(xiàn)有專業(yè)課設(shè)置是否仍能滿足行業(yè)發(fā)展的需求。（2）如何讓企業(yè)參與人才的培養(yǎng)，選拔與培養(yǎng)急需的工科人才。（3）如何利用互聯(lián)網(wǎng)與人工智能資源，實(shí)現(xiàn)合理的自主求學(xué)、自助學(xué)習(xí)。因此，本研究創(chuàng)新性提出構(gòu)建一個(gè)滿足學(xué)科交叉需要，培養(yǎng)復(fù)合型人才的知識(shí)圖譜智慧平臺(tái)。該平臺(tái)將以企業(yè)與行業(yè)需求作為導(dǎo)向，提出了以問(wèn)題為線索的學(xué)科知識(shí)圖譜；以高校與教師作為技術(shù)支撐，建立多學(xué)科知識(shí)合理排列的“技能樹(shù)”，為學(xué)生厘清自主學(xué)習(xí)的思路與線索；以學(xué)生作為主體，驅(qū)動(dòng)知識(shí)圖譜的發(fā)展與優(yōu)化。創(chuàng)新知識(shí)圖譜的完善有利于提升學(xué)生的就業(yè)競(jìng)爭(zhēng)力，并為新興產(chǎn)業(yè)提供急需的復(fù)合型人才。

本科培養(yǎng)方案是高等教育思想和理念的集中體現(xiàn)，課程體系的構(gòu)建是其核心，也是本科教育的基礎(chǔ)，課程構(gòu)建的好壞體現(xiàn)著高校教育質(zhì)量的高低［7-8］。因此，院校人才培養(yǎng)方案必須與市場(chǎng)需求相匹配，院校的人才培養(yǎng)方案必須及時(shí)地依據(jù)市場(chǎng)需求做出適當(dāng)?shù)恼{(diào)整，以便大學(xué)生學(xué)習(xí)到的知識(shí)可以很好地運(yùn)用到工作中。這樣不僅可以提高大學(xué)生的就業(yè)率，而且會(huì)大幅度提高人們對(duì)高等教育的評(píng)價(jià)。因此，本研究提出的創(chuàng)新知識(shí)圖譜智慧平臺(tái)，既有利于促進(jìn)工科專業(yè)本科生教學(xué)培養(yǎng)方案與教學(xué)方法的改革，又有利于學(xué)生按照職業(yè)規(guī)劃自主設(shè)計(jì)學(xué)習(xí)方案，增強(qiáng)自身的學(xué)習(xí)與專業(yè)能力。

二、創(chuàng)新知識(shí)圖譜構(gòu)建方法

伴隨新技術(shù)、新材料、新工藝的不斷研發(fā)，以及國(guó)家提出建筑行業(yè)綠色可持續(xù)性發(fā)展的指導(dǎo)方針，一些新的結(jié)構(gòu)形式、設(shè)計(jì)方法與分析技術(shù)快速發(fā)展，如裝配式結(jié)構(gòu)的設(shè)計(jì)與施工、工程施工的BIM管理、結(jié)構(gòu)分析軟件的二次開(kāi)發(fā)與自主研究等。面對(duì)新的產(chǎn)業(yè)需求，掌握新技術(shù)的工程師與從業(yè)人員嚴(yán)重匱乏，同時(shí)應(yīng)屆畢業(yè)生缺乏對(duì)新知識(shí)的掌握，不能與企業(yè)需求銜接，從而造成專業(yè)人才稀缺，甚至影響了國(guó)家對(duì)裝配式結(jié)構(gòu)物推廣與應(yīng)用的步伐。如圖1所示，目前本科教學(xué)內(nèi)容與新工科背景下的行業(yè)需求存在空白區(qū)域，需要構(gòu)建新的知識(shí)圖譜串聯(lián)。

基于新工科發(fā)展現(xiàn)狀重建知識(shí)圖譜，實(shí)現(xiàn)人才培養(yǎng)與技術(shù)需求的合理對(duì)接勢(shì)在必行。首先，該部分內(nèi)容研發(fā)階段擬聘請(qǐng)各工科行業(yè)的專業(yè)教師、企業(yè)人事部門(mén)與專業(yè)工程師共同探討畢業(yè)生的技能需求，厘清新技術(shù)與新工藝配套人才需求的知識(shí)儲(chǔ)備。其次，補(bǔ)充高?，F(xiàn)有課程設(shè)置與專業(yè)培訓(xùn)的漏洞，增加必要的跨專業(yè)知識(shí)點(diǎn)。再次，關(guān)聯(lián)新增與原有知識(shí)點(diǎn)的構(gòu)架（學(xué)習(xí)順序與課程深度），建立新的知識(shí)圖譜。最后，明確新工科建設(shè)背景下專業(yè)必修課、專業(yè)選修課、自學(xué)課程的設(shè)置并整合學(xué)習(xí)資源，形成知識(shí)圖譜的“技能樹(shù)”與資料檢索功能。

三、資源開(kāi)放型多方交流平臺(tái)建設(shè)思路與價(jià)值

隨著當(dāng)前互聯(lián)網(wǎng)與AI大數(shù)據(jù)的快速發(fā)展，為我們解決這一問(wèn)題提供了新途徑，通過(guò)建立一個(gè)互聯(lián)網(wǎng)平臺(tái)，將圍繞高校、企業(yè)、學(xué)生三個(gè)方面進(jìn)行布局。

1.高校方面。高?？梢詾槠脚_(tái)提供最新的科研成果與優(yōu)秀的教學(xué)資源，供平臺(tái)中的學(xué)生自行學(xué)習(xí)；也可以通過(guò)平臺(tái)實(shí)時(shí)了解社會(huì)對(duì)人才的最新需求，及時(shí)調(diào)整培養(yǎng)方案，培養(yǎng)出符合社會(huì)需求的人才。同時(shí)，高校可以通過(guò)平臺(tái)，找到合適的企業(yè)，并與企業(yè)展開(kāi)合作，為學(xué)生提供實(shí)習(xí)、科研等參與實(shí)踐的機(jī)會(huì)，從而實(shí)現(xiàn)高質(zhì)量人才的培養(yǎng)［9］。

2.企業(yè)方面。企業(yè)可以實(shí)時(shí)上傳當(dāng)前市場(chǎng)對(duì)相關(guān)行業(yè)人才的最新需求，以及參與相關(guān)工作所必須掌握的技能，為高校學(xué)生提供實(shí)習(xí)的機(jī)會(huì)，使學(xué)生提前了解社會(huì)對(duì)人才的需求。同時(shí)，企業(yè)可以在線方式對(duì)學(xué)生及高校提出的關(guān)于就業(yè)問(wèn)題進(jìn)行及時(shí)解答，這樣不僅有利于企業(yè)尋求人才，也有助于社會(huì)對(duì)人才的培養(yǎng)。

3.學(xué)生方面。學(xué)生可以通過(guò)平臺(tái)獲取高校相關(guān)專業(yè)的學(xué)習(xí)資料以及企業(yè)對(duì)本專業(yè)人才的最新要求，可以及時(shí)根據(jù)市場(chǎng)對(duì)人才的需求學(xué)習(xí)相關(guān)的專業(yè)技能，以便就業(yè)時(shí)更好地適應(yīng)社會(huì)需求。同時(shí)，對(duì)于學(xué)業(yè)以及職業(yè)規(guī)劃中所遇到的問(wèn)題，也可以通過(guò)平臺(tái)對(duì)相關(guān)企業(yè)以及高校進(jìn)行詢問(wèn)，通過(guò)相關(guān)人員的解答實(shí)現(xiàn)知識(shí)的增長(zhǎng)。

綜上，本文提出一個(gè)知識(shí)圖譜智慧平臺(tái)，該平臺(tái)是依托AI與互聯(lián)網(wǎng)，服務(wù)于人才培養(yǎng)與校企對(duì)接的大數(shù)據(jù)平臺(tái)，平臺(tái)統(tǒng)籌學(xué)校、企業(yè)、學(xué)生之間的關(guān)系。平臺(tái)通過(guò)企業(yè)發(fā)布的行業(yè)人才信息、企業(yè)要求從業(yè)者所需掌握的基本技能，以及相應(yīng)的算法實(shí)現(xiàn)知識(shí)圖譜的構(gòu)建，并通過(guò)大數(shù)據(jù)的強(qiáng)大分析能力實(shí)現(xiàn)知識(shí)圖譜的不斷優(yōu)化。企業(yè)以及學(xué)校則可以通過(guò)相應(yīng)的知識(shí)圖譜，快速獲取行業(yè)對(duì)人才的最新需求，并及時(shí)調(diào)整培養(yǎng)方案，掌握市場(chǎng)所需就業(yè)技能，從而實(shí)現(xiàn)人才培養(yǎng)與市場(chǎng)需求的快速對(duì)接。

四、實(shí)現(xiàn)知識(shí)圖譜的個(gè)性化設(shè)計(jì)

在知識(shí)圖譜智慧平臺(tái)完成了以上兩個(gè)階段的發(fā)展后，將有可能進(jìn)一步把知識(shí)圖譜資源打造成為一個(gè)巨大的數(shù)據(jù)庫(kù)?；诟咝?、企業(yè)對(duì)復(fù)合型及特殊人才的培養(yǎng)與需求，不斷擴(kuò)充知識(shí)圖譜內(nèi)容，通過(guò)知識(shí)圖譜的供求關(guān)系必然可以使知識(shí)圖譜形成更加完備的體系。

隨著知識(shí)圖譜的發(fā)展，個(gè)性化的設(shè)計(jì)將被需求；同時(shí)，更合理、更高效的知識(shí)圖譜將有利于人才的培養(yǎng)，從而形成一個(gè)良性發(fā)展循環(huán)，真正地使知識(shí)圖譜智慧平臺(tái)成為一個(gè)被更多人所熟知，對(duì)更多人有用的培育新平臺(tái)。

此外，當(dāng)知識(shí)圖譜達(dá)到了龐大的數(shù)量后，通過(guò)計(jì)算機(jī)的智能學(xué)習(xí)功能，可以為不同專業(yè)、年級(jí)、就業(yè)目標(biāo)的學(xué)生提供量身打造培養(yǎng)方案（多知識(shí)圖譜耦合）的功能。知識(shí)圖譜個(gè)性化設(shè)計(jì)功能必將是平臺(tái)最大的使用群體——學(xué)生更加喜歡知識(shí)圖譜智慧平臺(tái)。隨之而來(lái)便是品牌化的進(jìn)一步發(fā)展與升華，使知識(shí)圖譜智慧平臺(tái)成為如微信、百度等互聯(lián)網(wǎng)品牌資源一樣的不可或缺的網(wǎng)絡(luò)工具。

五、校企共贏、人才自主學(xué)習(xí)的立體培養(yǎng)模式

為實(shí)現(xiàn)以學(xué)生為中心的教學(xué)理念［10-11］，通過(guò)知識(shí)圖譜智慧平臺(tái)可以實(shí)現(xiàn)優(yōu)質(zhì)學(xué)校與優(yōu)質(zhì)企業(yè)的快速對(duì)接，形成校企對(duì)接培養(yǎng)的新模式，企業(yè)可以提供實(shí)習(xí)場(chǎng)地以及資源，讓高校學(xué)生充分了解行業(yè)不同類型企業(yè)的工作狀況，為當(dāng)下學(xué)習(xí)樹(shù)立現(xiàn)實(shí)目標(biāo)，也為今后就業(yè)開(kāi)拓思路。同時(shí)，培養(yǎng)學(xué)生的自主學(xué)習(xí)意識(shí)與能力，通過(guò)了解行業(yè)技術(shù)需求，利用知識(shí)圖譜資源，實(shí)現(xiàn)學(xué)生自主選擇培養(yǎng)方案與專業(yè)技能。

高校的相關(guān)實(shí)踐類課程也可以通過(guò)平臺(tái)與相關(guān)企業(yè)達(dá)成合作協(xié)議，企業(yè)不僅實(shí)現(xiàn)了自身品牌與文化價(jià)值觀的宣傳，也為高校提供了實(shí)習(xí)基地，為學(xué)生提供認(rèn)識(shí)實(shí)習(xí)以及畢業(yè)設(shè)計(jì)選題等方面的支持。工科人才的培養(yǎng)離不開(kāi)校企間的共同培養(yǎng)，學(xué)生通過(guò)實(shí)踐不斷積累經(jīng)驗(yàn)，并鞏固理論知識(shí)，將所學(xué)知識(shí)運(yùn)用到社會(huì)生產(chǎn)實(shí)踐，并從中收獲成就感，從而激發(fā)學(xué)生學(xué)習(xí)的熱情?；谄脚_(tái)實(shí)現(xiàn)的校企合作機(jī)制，可以更好地實(shí)現(xiàn)土木工程專業(yè)人才的培養(yǎng)，構(gòu)建一個(gè)校企共贏、人才自主學(xué)習(xí)的立體培養(yǎng)模式。

結(jié)語(yǔ)

面對(duì)高校人才培養(yǎng)與行業(yè)發(fā)展錯(cuò)位而造成人才供求脫節(jié)問(wèn)題，本文創(chuàng)新性提出構(gòu)建一個(gè)滿足學(xué)科交叉需要，培養(yǎng)復(fù)合型人才的知識(shí)圖譜智慧平臺(tái)。簡(jiǎn)要介紹創(chuàng)新知識(shí)圖譜工作的重要性與實(shí)施方法，實(shí)現(xiàn)人才培養(yǎng)與技術(shù)需求的合理對(duì)接?；趧?chuàng)新知識(shí)圖譜改進(jìn)工作，利用網(wǎng)絡(luò)化共享技術(shù)，建立一個(gè)高校、企業(yè)、學(xué)生交流對(duì)接的資源開(kāi)放型多方交流平臺(tái)。本文提出的“知識(shí)圖譜智慧交流平臺(tái)”，不僅有助于實(shí)現(xiàn)人才培養(yǎng)與市場(chǎng)需求的快速對(duì)接，還有利于推進(jìn)校企合作與學(xué)生自主學(xué)習(xí)模式的建立，甚至可以將知識(shí)圖譜智慧平臺(tái)打造成如微信、百度等互聯(lián)網(wǎng)品牌的重要網(wǎng)絡(luò)工具。

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Research on the New Civil Engineering Talent Training Model Based on Knowledge Graph Innovation

CHEN Bao-kui， XU Yan-qing， XIONG Jin-gang， WEN Ming

（School of Infrastructure Engineering， Nanchang University， Nanchang， Jiangxi 330031， China）

Abstract： Civil engineering is a typical traditional engineering major， under the background of the rapid development of new engineering， it’s knowledge structure of related disciplines has undergone great changes. New technologies， new methods， new processes have emerged in large quantities， the industrial structure has been continuously adjusted， and technological innovations have emerged in an endless stream. Based on the knowledge graph of traditional professional courses， it can no longer meet the needs of new technical talents in the industry. Therefore， the construction of knowledge graph databases based on advanced technology requirements needs to be urgently supplemented. Combining the Internet platform and AI technology， guided by the needs of enterprises， the establishment of a new civil engineering talent training exchange platform will help promote the communication between students and enterprises， understand the needs of employers. Through the knowledge graph’s "guidance， students can obtain the skills of talents strongly needed in the industry during the study period of colleges and universities. At the same time， the establishment of the platform is conducive to promoting school-enterprise cooperation and the innovation and reform of the talent training model of colleges and universities.

Key words： knowledge graph; Emerging Engineering Education; talent training; AI technology; school-enterprise cooperation