新工科背景下智能建造專業課程體系研究與構建

孫慶巍，高 輝，張 童，張 霓

（遼寧工程技術大學 土木工程學院，遼寧 阜新 123000）

智能建造專業是2018 年由國家教育部正式批準開設，以土木工程專業為基礎，面向國家戰略需求和建筑行業的轉型升級，融合機械設計制造及其自動化、電子信息及其自動化和工程管理等專業發展而成的新工科專業[1]。專業的培養目標和畢業要求如何確定，開設哪些課程，學生如何培養，尚無成熟經驗可借鑒，因此，如何明確智能建造專業人才培養目標和構建畢業要求指標體系，設計出符合智能建造新工科專業人才培養需求的課程體系，是智能建造專業建設亟待解決的問題。遼寧工程技術大學（下文簡稱“我校”）于2020 年獲批開設智能建造本科專業，并于2021 年招收了第一屆學生，論文結合我校智能建造專業開設現狀，探討了智能建造專業的培養目標、畢業要求和課程體系，為智能建造新專業的建設和人才培養提供參考建議。

一、智能建造專業人才培養目標

習近平總書記指出，要抓住產業數字化、數字產業化賦予的機遇[2]。進入數字化時代，建筑行業要實現高質量發展，就必須改變傳統的粗放式建造模式，跟上時代變化，加快提升智能化建造水平。2020 年7 月住房和城鄉建設部、國家發展改革委、科技部等十三部門聯合印發的《住房和城鄉建設部等部門關于推動智能建造與建筑工業化協同發展的指導意見》中明確提出“以大力發展建筑工業化為載體，以數字化、智能化升級為動力，創新突破相關核心技術，加大智能建造在工程建設各環節應用”。而培養高水平的智能建造專業人才是推動建筑行業進行深刻變革的重要保障。

智能建造是多學科交叉融合的新工科專業，其專業人才應該在掌握傳統土木工程專業相關知識和技能的基礎上融入計算機科學與技術、機械工程等學科知識，以及人工智能、大數據和物聯網等新知識、新技術[3]。同時，為了避免發生“知識本位”的情況，智能建造專業人才培養目標中不但要注重知識的掌握，更應注重學生相關能力的培養訓練及對學生綜合素養的提高。

在進行廣泛調研與充分論證的基礎上，結合學校辦學定位和行業發展需求，我校智能建造專業培養目標為：培養具有堅定的理想信念，德智體美勞全面發展，掌握自然科學、人文社會科學和工程科學的基本知識，具有較好的數學和力學基礎，掌握土木工程專業的基本知識和智能建造的相關原理與基本方法，獲得工程師良好訓練，具備較強的創新能力、組織協調能力、終身學習能力和團隊合作精神，能夠應用現代化技術手段在土木工程相關領域進行智能測繪、智能設計、智能施工和智能運維與管理，利用所學專業知識創造性地解決智能建造項目中存在的復雜工程問題，立足區域發展，面向全國，具備創新精神和國際視野的應用創新型高級復合人才。學生畢業后經過5 年左右的鍛煉，能達到如下要求。

目標1：具有良好的人文社會科學素養，能夠非常熟練地將數學、自然科學、工程基礎理論和專業知識用于解決智能建造專業的復雜工程問題上。

目標2：具有從事土木工程相關領域的智能測繪、智能設計、智能施工和智能運維與管理等專業技術能力。

目標3：具有較強的組織管理與協調領導能力，能在解決智能建造專業復雜工程問題中擔任技術負責人、項目負責人等重要角色。

目標4：了解智能建造相關專業國際前沿和發展趨勢，具有一定的國際視野、創新意識和終身學習的能力。

目標5：具有良好的職業道德修養與較強的社會責任感，熱愛祖國、身心健康和具有愿為國家富強民族振興服務的家國情懷。

二、智能建造專業畢業要求

目前我國高等教育推行的是工程教育認證理念，“成果導向”是工程教育認證的核心理念之一，其強調的是學生畢業走向工作崗位時應具備什么樣的素質和能力使其能達到行業認可的標準，這是遵循工程教育認證理念進行專業人才培養的出發點和考核點。

T/CEEAA 001—2022《工程教育認證標準》明確提出“專業應有明確、公開、可衡量的畢業要求，畢業要求應能支撐培養目標的達成”。本專業按照培養目標對知識、能力和素質的要求，結合T/CEEAA 001—2022《工程教育認證標準》，提出了全面支撐培養目標的12 項畢業要求，見表1。并遵循“明確、可衡量、覆蓋、支撐”的原則，將12 項基本畢業要求分解為一系列考查指標點，構建了12 個一級指標和34 個二級指標的畢業要求指標體系，見表2。其中二級指標是對一級指標的細化和分解，用于全面系統地評價畢業要求，并據此進行畢業要求達成分析與持續改進。

表1 畢業要求與培養目標的支撐關系矩陣

表2 畢業要求指標體系

三、智能建造專業課程體系

畢業要求指標點的達成需要通過課程的達成來進行支持，因此，智能建造專業人才培養是依托建立科學合理的課程體系實現的。專業培養目標和畢業要求明確的是“培養什么樣的人”的問題，而課程體系及其相應的課程教學內容、教學方法和考核方式則解決“怎么樣培養人”的問題。因此明確了培養目標和畢業要求之后，必須以此為導向來設計課程體系，且課程體系設置必須實現對所有畢業要求的合理支撐。

（一）課程體系的設計原則

1.符合工程教育認證要求

根據T/CEEAA 001—2022《工程教育認證標準》的要求，課程設置必須能夠支持畢業要求的達成，即整個課程體系要能夠支撐全部的畢業要求，實現對畢業要求12 個一級指標和34 個二級指標的全覆蓋。此外，數學與自然科學類課程學分至少占專業總學分的15%，工程基礎類課程、專業基礎類課程與專業類課程學分至少占專業總學分的30%，工程實踐與畢業設計（論文）學分至少占專業總學分的20%，人文社會科學類通識教育課程學分至少占專業總學分的15%。

2.培養的學生要具備T 型的知識結構

丁烈云[4]院士指出，智能建造專業培養的學生要具備T 型的知識結構，因此專業課程體系的設置既要有體現多學科知識的交叉融合，使學生掌握各種工業化、信息化和智能化的建造手段與新興技術，拓寬T 型知識結構中的“一橫”，同時，又要使學生具備扎實的土木工程設計、建造和運維知識，培養學生運用多種現代化技術手段有效解決復雜土木工程問題的能力，加深T 型知識結構中“一豎”。

3.多方參與，持續改進

智能建造專業培養的是國家戰略實施和行業轉型升級所急需的專業人才，因此課程體系的設置必須通過多種方式邀請來自行業和企業的專家參與，聽取來自行業發展和企業需求的多方反饋意見，并將其融入到課程體系和教學內容的設置中。同時，在學生畢業后將組織實施畢業要求達成分析，并結合對畢業生與用人單位的問卷調查和行業、企業專家參加的研討會，對課程體系的設置進行持續改進。

（二）課程體系的具體設置內容

根據培養目標和畢業要求，按照上述課程體系的設計原則，我校智能建造專業課程體系設置如下。

1.數學與自然科學類課程

此部分包括高等數學、線性代數、大學物理、大學物理實驗、概率論與數理統計及計算機技術等課程，主要使學生能夠應用數學、自然科學的基本原理準確識別復雜工程問題，并將其用數學和自然科學知識加以描述或建模，進而能選擇合適的方法進行分析和求解。

2.人文社會科學類通識教育課程

此部分包括思想政治理論模塊、大學外語、國家安全、大學體育、大學美育、勞動教育、健康教育及公共選修課等課程，主要使學生樹立社會主義核心價值觀及正確的世界觀、人生觀，了解中國國情，培養學生具有良好的道德修養、審美素養和社會責任感，養成勞動的良好習慣。能夠充分認識在工程項目全過程中，作為智能建造工程師對公眾健康、公共安全、社會、文化、法律及環境等方面應承擔的責任。具備一定的國際視野，能夠在跨文化背景下進行語言及書面溝通和交流。

3.工程基礎類課程、專業基礎類課程與專業類課程

本專業開設的學科基礎類課程和工程基礎類課程有工程力學、數據庫原理、機械設計基礎、土木工程制圖與CAD 和BIM 技術基礎及工程應用。開設的專業基礎類課程有智能建造概論、智能測繪、土木工程材料、土力學與地基基礎、結構力學（1）、混凝土結構設計原理、鋼結構設計原理、自動控制原理和土木工程試驗與檢測。開設的專業必修課有房屋建筑學、傳感器及智能感知、土木工程智能施工、裝配式建筑設計、土木工程概預算和建筑智能運維與管理，開設的專業選修課有云計算與虛擬化技術、結構工程大數據應用、人工智能技術、建筑物聯網技術、智能建造機械與裝備、建筑能耗模擬分析、工程項目經濟管理與法規、結構設計軟件、工程結構抗震與智能防災減災、高層建筑結構設計、大跨度空間結構、工程地質和彈性力學與有限元。通過上述課程設置，使學生能夠掌握扎實的土木工程建造的知識和本領，同時，又能利用多學科交叉融合的新技術、新方法創造性地解決智能建造領域復雜的工程問題。

在上述課程中，遴選出最能體現本專業人才培養能力要求的10 門課程作為專業核心課，分別為強化土木工程設計和建造能力的工程力學、結構力學（1）、混凝土結構設計原理、鋼結構設計原理、房屋建筑學和土木工程智能施工；強化建筑工業化建造能力的裝配式建筑設計；強化建筑信息化建造能力的BIM 技術基礎及工程應用；強化建筑智能化建造能力的自動控制原理、傳感器及智能感知。所有核心課都設置為3 學分以上的必修考試課。此外，每門核心課設置2 個課程訓練項目，每個課程訓練項目的任務量和形式相當于一個為期1 周的課程設計，要求課程講完一個完整的知識單元后，根據需要布置該訓練項目，學生利用課余時間完成，以答辯形式驗收，課程訓練項目的成績計入課程期末總成績，以此培養學生的設計能力、建模能力、編程能力、團隊協作能力及查閱文獻和撰寫報告能力，從而進一步提高學生解決智能建造領域復雜工程問題的綜合實踐能力。

4.工程實踐與畢業設計（論文）

此部分包括認識實習、智能測繪實習、生產實習、工程訓練、畢業實習及畢業設計（論文）。此外，由于一些傳統的課程設計已經以課程訓練項目的方式融入了課程，因此，在課程設計環節就不再重復設置，利用空余出來的學分開設了3 個涵蓋多門相關課程的綜合類課程設計：房屋建筑結構綜合設計（涵蓋結構力學、房屋建筑學、混凝土結構設計原理和鋼結構設計原理等課程，學時為4 周）、BIM5D 施工綜合課程設計（涵蓋BIM 技術基礎及工程應用、房屋建筑學和土木工程智能施工等課程，學時為3 周）和土木工程概預算與經濟評價課程設計（涵蓋土木工程概預算、工程項目經濟管理與法規和建筑智能運維與管理等課程，學時為3 周），通過這些實踐類課程培養學生的工程意識、實踐能力、創新能力、協作精神，以及綜合應用所學知識解決實際問題的能力。

課程體系中的每門課程在教學大綱中均設有明確的課程目標，每個課程目標均有對應支撐的畢業要求指標點（對應到二級指標），所有課程的課程目標可實現對畢業要求指標體系的全覆蓋，限于篇幅，文中沒有列出各課程對畢業要求指標體系的支撐關系。

四、結束語

隨著各高校智能建造專業的逐步開設，智能建造專業課程體系的研究刻不容緩。論文探討了新形勢下智能建造專業的人才培養目標和畢業要求，并結合當前智能建造領域工程技術人才的知識和能力需求，構建了全面、系統和完善的課程體系，為我國高校開展智能建造專業建設和人才培養提供參考建議。