利用AI技術提高建筑工程技術專業(yè)教學質(zhì)量的策略

【關鍵詞】AI技術；建筑工程技術；教學質(zhì)量

引言

在科技飛速發(fā)展的當下，建筑工程行業(yè)正經(jīng)歷著深刻的數(shù)字化轉(zhuǎn)型。從粗放式的施工現(xiàn)場管理到借助物聯(lián)網(wǎng)、大數(shù)據(jù)實現(xiàn)的精細化管控，數(shù)字化浪潮正席卷建筑工程的各個環(huán)節(jié)。AI技術能整合建筑項目從規(guī)劃、設計、施工到運維的全生命周期信息，為各參與方提供協(xié)同工作的平臺，極大提高了項目的溝通效率與決策科學性。在施工階段，通過在施工現(xiàn)場部署各類傳感器，利用物聯(lián)網(wǎng)技術實時采集施工進度、設備運行、人員安全等數(shù)據(jù)，經(jīng)大數(shù)據(jù)分析后為施工管理提供精準決策支持，可以有效提升施工效率與質(zhì)量。因此，在學校接觸相關技術，可以讓學生更好地應對當前行業(yè)的變化，促進學生的成長和發(fā)展。

一、建筑工程技術專業(yè)使用AI技術的優(yōu)勢

（一）提升教學實踐質(zhì)量

建筑工程技術專業(yè)實踐教學要求場地大、設備全、安全有保障，而借助人工智能技術，采用虛擬仿真、智能監(jiān)控等方式進行教學，可以有效解決這些問題。虛擬仿真主要是用到計算機圖形、多媒體技術和傳感器技術等信息技術，能夠提供還原真實場景的虛擬施工場地、施工設備、施工人員等，學生可以在虛擬環(huán)境中模擬混凝土澆筑過程，直觀地觀察到混凝土流態(tài)化后是否均勻鋪展、是否完全填充，以及流態(tài)化混凝土的澆筑速度和方式，讓他們感受這些差異對施工質(zhì)量造成的影響。另外，虛擬仿真環(huán)境下也可模擬很多復雜的施工工況，在高層建筑施工中使用塔吊吊運材料、設置滿足防風要求的臨邊防護等，在施工安全管理上發(fā)揮關鍵作用。通過該種方式可以克服時間和場地、設備等客觀條件的限制，保障了實訓教學效果的同時也提升了學生的實訓機會以及實訓效果。

（二）促進教學內(nèi)容更新

建筑工程行業(yè)技術更新迅速，新的建筑材料、施工工藝、管理理念不斷涌現(xiàn)，這就要求教學內(nèi)容能夠緊跟行業(yè)發(fā)展步伐，及時融入前沿知識。AI技術在信息采集和分析方面具有強大的優(yōu)勢，可以為更新教學內(nèi)容提供幫助。通過AI驅(qū)動的網(wǎng)絡爬蟲技術，可以自動從關于新型建筑材料的性能特點、裝配式建筑最新施工技術、綠色建筑的設計標準和運營管理方法等內(nèi)容的海量學術文獻、行業(yè)報告、專業(yè)論壇等網(wǎng)絡資源中，收集最新的建筑工程技術相關信息。通過AI技術對這些信息經(jīng)過篩選、分類、分析自然語言處理技術，能夠快速、準確地提煉出寶貴的知識要點，為教師提供豐富的素材，使教學內(nèi)容得到更新。

（三）實現(xiàn)個性化教學

人工智能技術可以幫助學生形成學情畫像，針對具體情況分析目前學生的情況。在學生的學情畫像的基礎上，AI技術可對學生分別制定出適合他們的學習路徑與學習方案。如學生對于某門課程中的某一知識點掌握較好（如在建筑結(jié)構課上對框架結(jié)構理解較好），卻對另一個知識點理解較為吃力（如剪力墻結(jié)構），系統(tǒng)會自動向?qū)W生發(fā)送該知識點的詳細講解資料、對應的習題、分析案例等相關內(nèi)容供其學習。而對于學習進度較快、基礎較好的學生系統(tǒng)會為其推送更多的拓展性學習資源，如建筑結(jié)構優(yōu)化設計領域的最新研究進展以及一些比較復雜的工程實例等，充分調(diào)動學生的自主性和創(chuàng)造性。因材施教地滿足學生多樣化的學習需求。AI智能教學輔助系統(tǒng)可以根據(jù)學生提問及學習情況及時給予學生個性化的回答和反饋，使學生的問題得到解決的同時，幫助他們提升思維能力，真正地做到因材施教，提高提升學生的學習效果與積極性。

二、AI技術提高建筑工程技術專業(yè)教學質(zhì)量的實踐方法

（一）案例輔助教學

借助AI技術輔助教學的前提是對教師進行使用AI輔助設計軟件的系統(tǒng)化培訓，使其能夠熟悉軟件的功能并應用于教學之中。先由理論講解再通過上機實操指導教師快速學會軟件基礎操作、參數(shù)化設計以及運用智能分析功能，并結(jié)合課堂講授的方式對教學內(nèi)容和教學過程進行改進，在教學過程中以課程教學大綱和教學目標為依據(jù)教授給學生相關知識。

教學工程中，可以在課程開始前帶領學生觀看以授課老師為主講人的實踐教學視頻，介紹AI輔助設計軟件生成設計草圖、完成建筑性能分析以及優(yōu)化方案的設計等功能，以此提高學生的積極性。

在設計項目實踐的過程中，學生使用AI輔助設計軟件進行設計創(chuàng)想，將建筑項目的場地條件、功能需求、建筑面積等基本信息輸入軟件，軟件會運用機器學習算法、大數(shù)據(jù)分析來快速生出多套初步方案供學生依據(jù)自身情況進行設計。學生還可以根據(jù)自己的想法從中選取設計方案并進行細節(jié)上的調(diào)整，如調(diào)整建筑的布局、形態(tài)、流線等設計因素。軟件也會進行一些智能化的操作，例如，軟件能對建筑物的采光、通風、能耗等進行模擬分析，把分析結(jié)果及時地告訴給學生，并提出優(yōu)化建議，讓學生的方案得到改進。如果學生遇到問題時也可以馬上咨詢老師，老師也會及時解答并在線上進行指導，或給予面對面交流的機會。

（二）虛擬仿真教學

采用虛擬仿真實訓的教學方法，在學校搭建虛擬仿真實訓平臺的基礎上，針對學校在實踐教學方面存在的場地受限、設備不足、存在安全隱患及實踐場景單薄等問題，校園建設者在校園建設之初便對該校所需要建設的虛擬仿真實訓平臺進行了廣泛的市場調(diào)查及技術選型，并結(jié)合建筑工程專業(yè)的教學大綱及學校實際情況對所建設的虛擬仿真實訓平臺進行功能架構及技術路線的設定。

利用先進的虛擬現(xiàn)實技術將真實施工現(xiàn)場還原到學生的面前的學習平臺，在此平臺上，用戶能夠身臨其境地感受每個施工環(huán)節(jié)的工作場景，在實際施工的過程當中也能夠清楚地看到各種不同類型的施工工藝流程和每一個具體的施工操作方法與重點。比如，學生可以直接看到在進行混凝土澆筑的過程當中，攪拌后的混凝土進入場地內(nèi)并依次向四個角落流動的全過程。在觀察施工操作的同時，學生應思考：“在施工的過程中還應當注意什么呢？”“應該如何有效地加快澆筑速度？”“是否需要用水泥管或者是模板進行澆筑并且如何做到具體落實？”“完成哪些工序才能夠保證基礎的質(zhì)量達到既定的要求？”等問題的答案。教學中還設置有在惡劣天氣下施工、施工時突發(fā)安全問題等情況的模擬實訓，這些設置能夠有效地鍛煉學生的應變能力與解決問題的能力。例如，模擬暴雨天氣施工過程中，學生需思考并判斷出該如何做才能最大限度地保障施工現(xiàn)場的排水問題，保證施工現(xiàn)場安全及施工進度不受影響；在事故發(fā)生的施工場景下，需要學生學會如何正確應對突發(fā)情況，一旦發(fā)生緊急情況，能夠采取正確的自救措施以減小事故的發(fā)生。

（三）智能教學管理

學生管理模塊借助AI收集學生的學習成績、課堂表現(xiàn)、出勤和作業(yè)完成等方面的數(shù)據(jù)，通過收集數(shù)據(jù)形成學生的學習畫像，來了解學生的學習情況和未來的發(fā)展趨勢。當發(fā)現(xiàn)學生學習分數(shù)波動較大時，可以第一時間判斷到該學生可能存在的問題。通過分析各科分數(shù)下降較多的知識點，生成學情報告并為教師指導提供依據(jù)，也可以基于此形成一份輔導計劃，給學生制定個性化方案。比如某同學一學期在建筑力學課程中的成績一直在下降，在該課程中有一部分知識點涉及材料力學的概念，了解系統(tǒng)給出的重點及難點知識后，系統(tǒng)能夠為其提供涉及重難點的相應練習題。

利用AI收集老師上課的音視頻文件、教案、學生評教、同行評教等相關數(shù)據(jù)，使用自然語言處理技術和數(shù)據(jù)分析技術對老師的整個教學過程進行全面的評價，可以對老師在教學內(nèi)容、教學方法、教學組織能力等多個維度進行全方位、全過程的考量。從學生課堂參與情況、學生學習興趣等方面進行數(shù)據(jù)挖掘來評判老師教學的創(chuàng)新能力以及對學生的影響度。再根據(jù)評價結(jié)果給老師提出有針對性的個性化教學改進建議和專業(yè)的教學發(fā)展建議，并且根據(jù)教學改革方面的需求向老師推薦培訓課程、學術交流會以及可供參考的教學資源等。針對課堂教學互動性不足的老師推送對應的互動式教學方法培訓課程，并且提供一些教學案例以及教學工具幫助老師提高課堂教學的互動效果。

在課程管理模塊，AI可以實現(xiàn)課程的智能化規(guī)劃和動態(tài)調(diào)整。學院根據(jù)專業(yè)培養(yǎng)目標、學生需求、行業(yè)發(fā)展趨勢以及教師的專業(yè)特長，在智能教學系統(tǒng)的幫助下，對課程設置、教學方案等進行合理安排。系統(tǒng)還可以根據(jù)學生的學習反饋和成績數(shù)據(jù)，實時監(jiān)控課程的教學效果，動態(tài)調(diào)整課程內(nèi)容和授課進度。在發(fā)現(xiàn)部分學生難以掌握軟件操作時，系統(tǒng)自動增加該部分內(nèi)容的授課時長，并推薦更多的實際案例和操作練習，幫助學生更好地掌握軟件操作知識。

三、AI技術提高建筑工程技術專業(yè)教學質(zhì)量的基礎建設

（一）優(yōu)化課程體系和教學內(nèi)容

之所以要在建筑工程技術專業(yè)的課程體系里增加AI相關知識模塊的教學，是為了培養(yǎng)順應時代發(fā)展潮流的人才，是針對行業(yè)數(shù)字化轉(zhuǎn)型的人才需求所落實的措施。在開展專業(yè)基礎課時，向同學們教授AI基礎知識，使同學們學習到必要的知識理論。除講解計算機基礎知識之外，也簡單介紹一些基本AI概念，AI的發(fā)展歷史以及AI的主要應用方向等內(nèi)容，使同學們能夠?qū)I有大致的了解。讓學生親手訓練機器學習模型，例如通過預測混凝土抗壓強度等關鍵材料性能等經(jīng)典案例，深入理解機器學習與深度學習的基本原理，并切身體驗AI在建筑數(shù)據(jù)處理與性能優(yōu)化中的實際應用。

同時，利用AI更新教學案例，既可以保證教學的內(nèi)容緊跟時代步伐，又可以提高課堂教學的質(zhì)量。AI的優(yōu)勢在于可以高效快速地采集網(wǎng)絡上教學案例，如用AI驅(qū)動的網(wǎng)絡爬蟲從海量的學術庫、行業(yè)網(wǎng)、專業(yè)論壇等公開平臺抓取有關工程案例。采用AI進行搜索時可快速獲得國內(nèi)外最新的建筑結(jié)構設計案例，包括最新的新的結(jié)構體系、新的結(jié)構加固技術方法等；也可搜尋到新技術和新工藝的施工案例，例如，裝配式建筑施工、綠色施工的工藝等。同時，利用自然語言處理可以挑選、分類、總結(jié)相關知識要點及重點知識，為教師提供案例資源庫，節(jié)約教師找案例的時間與精力。

（二）加強師資隊伍建設

教師應熟練掌握與建筑工程教學相關的AI軟件和平臺。學會使用AI輔助設計軟件進行建筑方案的生成與優(yōu)化，利用軟件根據(jù)建筑功能需求、場地條件等參數(shù)快速生成多個設計方案，并對方案的采光、通風、能耗等性能進行模擬分析。掌握建筑施工虛擬仿真平臺的操作，通過平臺創(chuàng)建高度逼真的虛擬施工場景，讓學生在虛擬環(huán)境中進行施工工藝的模擬操作和實踐演練。了解智能教學管理平臺的功能和使用方法，運用平臺對學生的學習數(shù)據(jù)進行收集、分析和管理，實現(xiàn)個性化教學和精準教學評價。

鼓勵教師在教學中開展AI技術的應用研究，有利于教師提高教學水平，促進教學創(chuàng)新。在政策激勵方面，學校可設立專項科研基金，為教師開展AI教學研究提供經(jīng)費支持，教師可申請科研經(jīng)費購買設備、軟件、數(shù)據(jù)資源，用來開展實驗研究和項目實踐。設立科研成果獎勵制度，對在AI教學研究中取得突出成績的教師給予獎勵，獎勵包括科研獎金、榮譽證書、職稱評定加分等，激發(fā)教師的研究熱情和創(chuàng)造性。在職稱評定、績效考核、評優(yōu)評先等方面，對開展AI教學研究并取得顯著成果的教師予以傾斜，提高教師參加研究的積極性。

（三）完善教學資源

開發(fā)適合建筑工程教學的AI輔助軟件是提升教學質(zhì)量、滿足建筑工程技術專業(yè)教學需求的重要舉措。在需求分析方面，建筑工程專業(yè)教學有其獨特性，對AI輔助軟件的需求也是多方面的。在教學內(nèi)容呈現(xiàn)上，建筑工程專業(yè)教學需要相關軟件將建筑結(jié)構、施工流程等抽象知識運用三維建模、動畫演示等方式可視化地展現(xiàn)出來，并能以直觀、生動的方式幫助學生更好地理解。在建筑結(jié)構課程中，軟件要能通過三維模型展示不同結(jié)構類型的內(nèi)部構造和受力原理，使學生一目了然。

建設AI教學資源庫是整合優(yōu)質(zhì)教學資源、推進建筑工程技術專業(yè)教學的重要基礎。資源庫建設內(nèi)容應該包括文字、圖片、音頻、視頻等種類豐富的教學課件。利用AI技術生成多樣化的高質(zhì)量課件，對于空間想象力較差的學生，在課件中增加三維模型、動畫演示等教學資源，幫助學生理解建筑結(jié)構和施工流程。對于喜歡自主學習的學生，提供詳細的文字講解和拓展閱讀資料，滿足學生深入學習的需求。

結(jié)語

利用AI技術提高建筑工程技術專業(yè)教學質(zhì)量，需要有完善的策略支持為基礎。因此，學校方面需要建立起完善的教學機制，然后利用AI技術在教學中的優(yōu)勢，建立相應的配套設施，這樣才可以確保教學工作能夠達到預期的效果，實現(xiàn)教學的長遠發(fā)展。

參考文獻：

[1] 蘭子奇.人工智能教學在室內(nèi)設計專業(yè)中的有效性研究——以廣西現(xiàn)代職業(yè)技術學院建筑工程學院為例[J].鞋類工藝與設計，2025，5（05）：8890.

[2] 陳毓峰.基于Photoshop人工智能技術的建筑室內(nèi)效果圖后期表現(xiàn)教學應用研究[J].美術教育研究，2024（23）：152154.

[3] 趙航，鄭宣宣，秦亞梅，等.基于人工智能的職業(yè)教育教學策略研究——以《建筑制圖與識圖》課程為例[J].磚瓦，2024（12）：180183+187.

[4] 李博.利用人工智能技術手段提升智能建筑教學品牌——智能建筑虛擬仿真新形態(tài)教學研究[J].中國品牌與防偽，2024（11）：193194.

[5] 伍培，侯珊珊，鄭潔.智能建筑概論[M].重慶：重慶大學出版社：2022.