新工科背景下土木人才的培養戰略

張挺　許莉　張健斌

摘? 要：中國要走創新驅動發展戰略，要走向世界，則對工科人才提出了新時代的要求。目前很多高校關于如何建設新工科提出了自己的看法。福州大學土木工程學院結合本學院特色和資源優勢，展開了關于新工科背景下土木人才的培養戰略的思考。文章將從建設BIM課程、智慧城市、智慧土木三個方面出發，希望通過改革教學模式、開啟學生的國際化視野、培養交叉學科人才來響應國家關于新工科的號召，同時為新時代的祖國建設培養優秀人才。

關鍵詞：新工科;建設BIM課程;智慧城市;智慧土木

中圖分類號：C961? ? ? ? ?文獻標志碼：A? ? ? ? ?文章編號：2096-000X（2020）02-0151-03

Abstract： If China wants to follow the strategy of innovation-driven development and to go global， it will place new demands on engineering talents. At present， many colleges and universities have put forward their views on how to build new engineering subjects. The School of Civil Engineering of Fuzhou University combined with the characteristics of the college and the advantages of resources， and began to think about the training strategy of civil engineering talents under the background of new engineering. This article will start from the three aspects of building BIM courses， smart cities， and smart civil engineering. It is hoped that by reforming the teaching model， opening up the international vision of students， and cultivating interdisciplinary talents， we will respond to the call of the country for new engineering build， and at the same time train outstanding talents for the construction of the motherland in the new era.

Keywords： new engineering; constructions of BIM courses; smart city; smart civil engineering

一、研究背景

教育部提出“新工科”的概念源于黨的十八大提出的創新發展戰略。“一帶一路”、“中國制造2025”、“互聯網+”等一系列的新經濟形式需要新工科體系的人才基礎。

對此復旦大學、天津大學、浙江大學分別提出“復旦共識”、“天大行動”、“千生計劃”來討論綜合性大學“新工科”的建設方向。目前，新工科的建設聯盟已經大致形成：浙江大學牽頭工科優勢大學，復旦大學引領綜合性大學，汕頭大學和上海工程技術大學引領地方性大學。

在612個全國首批“新工科”研究實踐項目中，福州大學占據4個名額，如表1所示。縱觀這些入選項目，不難發現他們的人才培養模式離不開：校企合作、創新培養、學科競賽、實踐與創新創業、開放式教育（智慧平臺）等話題。

反觀我們土木行業，無論是“互聯網+”還是“一帶一路”或者“中國制造2025”等一系列的新經濟的建設都離不開土木行業的創新，“土木、建筑、水利、海洋”是教育部的《關于公布首批“新工科”研究與實踐項目的通知》中專業改革類項目的第11項，體現了創新驅動體系下培養土木新工科人才的迫切性。福州大學土木工程人才培養戰略需要響應國家號召。

二、人才培養戰略

（一）建設BIM課程-全新教學模式

新經濟蓬勃發展背景下傳統CAD技術需要向BIM技術發展蛻變。BIM技術即建筑信息模型（Building Information Modeling），是實現建筑設計、現場施工、施工管理的全過程仿真模擬的一種技術。BIM被行業內譽為第二次行業革命，不僅僅是因為其直觀性、可視化、虛擬化、信息化，還因其帶來協同管理、進度控制、成本控制、安全控制、縮短工期等所伴生的巨大經濟效益而提高了BIM技術的核心競爭力。然而，由于行業對BIM人才的渴求以及高校BIM人才出產存在供求矛盾，我國BIM技術人才嚴重匱乏，如圖1所示。所以，新工科背景下的BIM課程建設成為BIM人才培養中不可或缺的重要環節。

圖1 “BIM技術在施工行業中的應用現狀”調查（摘錄）

1. 課程體系改革

BIM人才的培養要遵從循序漸進的原則，根據學生的知識積累程度逐步培養能力。將培養計劃分為四個階段：概念導入階段（配備相對簡單的學科導論和基礎的工程制圖）-興趣培養階段（組織BIM興趣小組，啟蒙BIM以及軟件入門）-核心教學階段（課程設計能力實訓）-強化提高階段（畢業設計和BIM5D的綜合應用），具體見表2所示。

此外，課堂結構和授課方式應進行相應的調整。

實現理論性到實踐性的過渡，知識性與趣味性并存。傳統的教育方法是“以本為本，以綱為綱”一切的教育活動都是按照教學大綱緊扣教材進行，然而從行業知識角度來講，出現在教材上的知識與工程實際存在一定的滯后性，我們不否認教材知識的經典性，但是要培養出前沿技術人才，還需要將培養體系完成從理論到實踐的躍遷。如果在BIM教學中加入實際的工程案例，讓學生充分體驗到施工現場的細節，比如使用VR技術讓學生“親自動手”體驗施工流程，有一定認知基礎，可以讓學生更加貼近工程實際。如此，不僅提高了教學的質量，同時還增加了教學的直觀性和趣味性，調動學生主動學習的熱情。例如：認知實習和生產實習過程中，往往因為安全問題或者時間有限，一些施工現場的重要環節，實習學生并沒有參與進去，但若實際工程為模板，建立BIM模型通過虛擬施工和漫游檢查，就可以解決上述問題。

實驗室的硬件設備是BIM課程建設的物質基礎。福州大學土木工程學院籌建智慧建造中心以迎接新工科的課程建設，智慧建造中心分為三個實驗室： BIM中心配備有滿足教學需求的圖形工作站以及軟件，用以課程上機實踐、課程設計、畢業設計等教學環節;CAVE沉浸式展廳通過視頻融合技術能夠實現裸眼3D的效果，激發學生的學習熱情和增強其對專業知識的感性認知;VR展廳則是裝配式建筑教學實踐的平臺。

2. 完善BIM教學師資力量的建設

高校的BIM人才培養的質量，在很大程度上依賴于教師的個人能力和傳授水平。

一方面，老師需要同時掌握基本理論知識和豐富的實踐經驗與工程閱歷，否則要么就是在紙上談兵，要么就是在人云亦云。所以選擇有工程實踐經驗又同時有教學理想的老師，參加技術培訓;派訪到全國乃至國外的高校參觀、學習、考察，既能提升老師的知識技能素養，又能給新工科專業改革注入新鮮血液。

另一方面，是老師傳授知識的技巧。

首先是傳授知識方式的改變，從傳授式學習過渡到自主式學習，這方面研究生教育做得不錯，導師給定一個題目的大的框架，或者僅僅是一個思路，放手讓學生去摸索，定期輔導，以引導研究方向的正確性，出來的成果往往有出乎意料的驚喜，究其原因是學生具有對知識和真理的探索欲望，只需要做適當的引導就可以了。當然，本科生由于專業知識的積累程度沒有研究生豐富，不能完全放手讓他們去做，但是這種開放式自主學習的教育模式，是值得借鑒的。

其次是授課形式多樣化。

知識的傳授不應該只依賴于課堂，還需要結合軟件的上機實訓、課程設計以及畢業設計。因為通過實訓，不僅能了解到平時學習的缺漏還能及時建立起知識體系框架。進一步加強實踐經驗，親身參與基于BIM建設的案例。在保證授課形式的多樣性的同時避免學科交叉處的知識重復傳授，充分利用有限的教學學時。當然不反對由于知識連貫性需要對交叉知識的重復強調以及必要的知識框架體系建設。教師還應確保知識的時效性，經常參加前沿的學術探討會，把握行業最新發展動態。

（二）建造智慧城市-開啟國際化視野

智慧城市是住建部、發改委、交通部等八部重點關注的工作內容，目前福建省有四個試點城市;截至2017年底，我國超過500個城市均已明確提出或正在建設智慧城市，預計到2021年市場規模將達到18.7萬億元。

智慧城市是城鎮化、信息化、工業化的深度融合，是一種可持續發展的城市生態模式。單純的建筑信息模型并不能解決我們的城市問題，因為城市中存在各種“流”包括交通流、水流、燃氣流、暖通流、信號流、數據流、能源流，這些城市的“血管”在我們的城市規劃和設計中是很少被綜合考慮的，所以要解決這些問題，就要讓我們的城市變得有智慧起來。

國外比中國更早完成工業化和城市化，關于智慧城市他們有更多的思考。而要建造屬于中國自己的智慧城市，需要打開學生的思維視野，將目光聚集在世界各地的智慧城市成功案例上。而這也正是福州大學土木學院多年來的奮斗目標，在全體師生的努力下福州大學土木工程學院與多個國際大學建立了合作關系，包括：加拿大曼尼托巴大學、美國韋恩州立大學、德國凱澤斯勞滕大學、英國斯克萊德大學等等，新工科的建設國際化需求也讓我們更加堅定地走國際化路線。表3所示的是福州大學土木工程學院擬與澳方合作，成立的“未來城市基礎設施智慧/智能建造研究院”方向劃分情況。

（三）建設智慧土木-培養交叉學科人才

土木不能局限在自己的行業視角范圍內，應與其他新工科建設項目一起發揮作用。如圖2中所示，新工科人才培養目標的重點應該是提高學生跨學科的合作精神、鍛煉跨文化交流的能力以及交叉領域知識的貯備質量。

以人工智能和機器學習為例說明。近年來，人工智能的科研取得重大突破，行業迅猛發展，如何將先進的人工智能技術運用到土木建造中來，是我們土木人所要思考的一個問題。目前行業中有AR+VR與BIM技術結合、無人機與走動式監造、“華生系統”與工程質量診斷等應用。但是人工智能的作用不僅僅如此，如何深度開挖人工智能的優勢不僅要發揮學生的創新思維，同時應該提供最前沿的學術講座，讓學生有機會接觸到學科交叉的前沿，迸發出創新的火花。為此福州大學土木工程學院打造了《智慧土木》系列講座，以期開闊學生的行業視野，提高核心競爭力。

三、結束語

新工科背景下土木人才的培養戰略應該以新時代土木人的新使命為目標調整課程培養體系，同時兼具國際化視野借鑒發達國家的基礎建設的寶貴經驗;注重啟發交叉學科人才，善于利用新科技為土木行業注入新的活力。

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