土木工程專業人才培養新模式探討

張 軍 尹平保 張永杰

（長沙理工大學土木工程學院 湖南·長沙 410114）

0 引言

我國土木工程專業歷史悠久，1896年西南交通大學的前身山海關北洋鐵路官學堂[1]率先開設了土木工程系，于1897年春招收了20 名學生，1903年湖南大學的前身湖南省垣實業學堂開設礦、路兩科，1926年更名為湖南大學后設土木系。經歷一百多年的探索與奮斗，土木工程專業不斷發展壯大，目前全國有近200 所高校開設了土木工程專業，其中清華大學、上海交通大學、同濟大學等高校的土木工程專業在全球名列前茅，充分體現了我國土木工程人才培養的優勢。

進入二十一世紀第四次工業革命正在全球范圍內蓬勃興起，這場新工業革命對土木工程專業人才培養將產生深遠影響，積極參與新一輪工業革命，建立人才培養新模式對于傳統產業改造、實現“彎道超車”和創新發展具有重要意義。

1 新工業革命對土木工程的影響

土木工程的發展與四次工業革命關系密切，第一次工業革命以蒸汽機的使用為標志，催生了蒸汽機車和鐵路；第二次工業革命使人類進入“電氣時代”，伴隨內燃機的發明，汽車和內燃機車相繼出現帶動了公路和鐵路的發展；第三次工業革命帶來了計算機信息技術，使土木工程的勘測、設計和施工都產生了質的飛躍；第四次工業革命也稱工業4.0，[2]這個概念最早于2013年出現在德國的工業博覽會上，是在互聯網、物聯網的基礎上，以機器人技術、量子信息技術、虛擬現實、人工智能等為特征的“智能化”變革。

第四次工業革命將對土木工程行業產生重大和深遠的影響。首先，促使建筑產業由勞動密集型產業向知識密集型產業轉變，隨著裝備現代化、智能化，土木工程施工將由“技術+經驗”向“設備+技術”轉變，從業者將由“勞動者”向“操控者或開發者”轉變。其次，加速土木工程學科與其他學科交叉融合，傳統的土木工程專業以力學和土木工程學科為支撐，隨著土木工程與其他學科，如電子工程、計算機科學與工程、材料科學與工程等的交叉融合，許多顛覆性的新事物層出不窮。近些年3D打印的鋼筋混凝土房屋、橋梁在國內外不斷出現，2018年住建部出臺新規定，鼓勵投標人采用BIM 技術，隧道掘進、搶險、巡檢越來越多地采用隧道機器人，遠程監控量測正越來越多地用于基坑、邊坡、橋梁以及隧道的施工監測。

2 土木工程專業人才培養新模式的建立

以信息技術、生物技術、新能源技術、新材料技術等交叉融合為主要特征的新工業革命，充分利用信息通信技術和網絡空間虛擬系統，建立起更高級的生產力、生產方式和經濟形態，將對人類社會產生深遠影響。土木工程專業也正經歷著一場“智能化”的洗禮，無論是土木工程學科交叉的客觀需要還是土木工程從業者的能力素質需求都對土木工程專業人才培養提出了挑戰，如何培養適應時代發展的高素質人才是目前國內很多高校非常關注的問題，從2018年至今有同濟大學、北方工業大學、東南大學等23 所高校開設了智能建造專業，這是適應“信息化”和“智能化”為特色的建筑業轉型升級而設置的新工科專業，是在土木工程專業基礎上融合了大數據、人工智能、物聯網等ICT新技術發展起來的新興交叉學科，也是土木工程專業人才培養新的模式。

開設智能建造專業是新生事物，培養目標如何確定？畢業生是否能滿足土木工程“智能化”要求？不少高校都在“摸著石頭過河”，有的高校把土木工程的部分課程和信息技術的某些課程簡單組合，構建智能建造專業知識體系是值得商榷的，很可能事倍功半、得不償失。[3]眾所周知，術業有專攻，“智能化”本身對于人才的知識儲備要求很高，涉及電子工程、機電一體化、人工智能等專業知識，而土木工程專業以力學（理論力學、材料力學、結構力學、彈性力學、土力學等）為基礎，涉及土木工程材料、測量學、結構設計原理、高層建筑結構設計、橋梁工程、隧道工程等專業知識，想兩者兼顧，那幾乎是在培養“超人”了，工程實際中技術、產品的研發是靠集體智慧完成的，智能建造專業培養的人才應該是在土木工程領域和信息技術、人工智能等領域之間“搭建橋梁”，具有學科交叉背景，能科學完整地描述擬開發技術或產品的技術屬性或功能屬性、制定研發路線、聯合相關專業人才付諸實施。

近些年，土木工程專業國際化人才培養是個熱門話題，尤其是在“一帶一路”國家戰略背景下，土木工程從業者走出國門的幾率大大增加。中國已經同137 個國家和30 多個國際組織簽署了197 份共建“一帶一路”的合作文件，截至2018年，80 多家中央企業在“一帶一路”沿線實施了3116 個項目，“一帶一路”基礎設施（公用事業、交通、電信、社會、建設、能源和環境）方面的投資空間超過十萬億美元，巨大的投資和市場需求呼喚大量的土木工程專業國際化人才。到底怎樣才是具有“國際化”水平的土木工程專業人才？有人認為是“專業知識+語言溝通能力”，這樣的標準有一定道理，但也存在問題，比如說，各個國家的工程建設標準體系差異較大，有的國家沒有自己的標準，有的國家有自己的標準，還有些國家執行歐美的標準，這就帶來專業知識方面的交流障礙，涉外工程項目經常要與當地政府部門、項目監理、材料供應商等進行談判，其中圍繞工程建設標準的談判是最艱難的。改革開放以來國內高等教育發生了很大變化，國際交流越來越廣泛，中國為“一帶一路”地區培養了大量留學生，國內許多高校也開始與企業合作培養海外工程建設人才，但是人才培養的環境還是比較封閉，雖然很多高校招收了外國留學生，但是留學生與國內學生基本不在一起學習、生活，教師與留學生之間的交流也因為語言、文化、習俗等差異受到局限，一所高校要做到中外相通都不容易，跟“一帶一路”那么多國家相通就更困難，這不是一朝一夕就能解決的問題，需要長期的努力和磨合，尤其需要改變人才培養環境和模式。

3 實現土木工程專業人才培養新模式的途徑

實現土木工程專業人才培養新模式的途徑有兩個：一是加強學科交叉，不單單是學生知識體系的交叉，更重要的是不同學科學生的交流和合作，也就是要實現跨學科培養模式，[5]比如，智能建造專業培養方案可以根據學生特點設置得更靈活機動，設置土木類和信息技術類或人工智能類等多種模塊，實踐教學環節可以采取項目組形式，鼓勵土木類和信息技術類或人工智能類學生合作完成。另外，專業教師要加強與企業的合作開發，要鼓勵有研發能力的教師自主創業，既可以將知識轉化為生產力，也可以為學生提供實習、實訓基地，有利于學生實踐能力的培養。二是加強國際交流，在土木工程專業中開設涉外工程方向，對這部分學生和外國留學生采用近乎相同的培養方案，甚至可以混合編班，讓這部分學生在校期間就習慣與不同文化背景的人打交道，另外，專業知識體系的構建要在國際大土木的背景下，使學生了解中外工程建設標準的異同，建設法規的異同，建設模式的異同，還要使學生了解東西方文化、文明發展歷程的異同，增強不同文化之間的認同感。

目前實現土木工程專業人才培養新模式最大的困難是缺乏一支與之相匹配的教師隊伍，有些高校的智能建造專業課程由土木工程和信息技術的教師共同承擔，但是授課教師之間缺少研發方面的合作，也無法提供系統性的專業訓練，最終學生只是把各種課程學了一遍，卻不能形成知識體系、具有研發能力。要改變這種狀況只有提高教師的“智能化”水平，短期可以從企業中吸收部分具有研發能力和經驗的兼職教師，負責學生的實踐教學環節，比如：課程設計、生產實習和畢業設計，長遠來說，必須打造一支有學科交叉背景、研發能力強的教學團隊。另外，教師的“國際化”是高校師資隊伍建設的重要內容，可以通過向“一帶一路”國家派遣訪問學者、聘請“一帶一路”國家的人才來國內高校任教等舉措提高教師的國際化水平，為培養國際化土木工程專業人才奠定基礎。

4 結語

新的時代呼喚新的土木工程專業人才，新一輪工業革命的號角已經吹響，機不可失，時不再來，站在第四次工業革命的起跑線上，面對“一帶一路”戰略的機遇和挑戰，唯有不斷創新土木工程人才培養模式，才能讓土木工程這個歷史悠久的傳統專業煥發青春的活力。