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新工科背景下土木人才的培养战略

范文

张挺　许莉　张健斌

摘? 要：中国要走创新驱动发展战略，要走向世界，则对工科人才提出了新时代的要求。目前很多高校关于如何建设新工科提出了自己的看法。福州大学土木工程学院结合本学院特色和资源优势，展开了关于新工科背景下土木人才的培养战略的思考。文章将从建设BIM课程、智慧城市、智慧土木三个方面出发，希望通过改革教学模式、开启学生的国际化视野、培养交叉学科人才来响应国家关于新工科的号召，同时为新时代的祖国建设培养优秀人才。

关键词：新工科;建设BIM课程;智慧城市;智慧土木

中图分类号：C961? ? ? ? ?文献标志码：A? ? ? ? ?文章编号：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创新发展战略。“一带一路”、“中国制造2025”、“互联网+”等一系列的新经济形式需要新工科体系的人才基础。

对此复旦大学、天津大学、浙江大学分别提出“复旦共识”、“天大行动”、“千生计划”来讨论综合性大学“新工科”的建设方向。目前，新工科的建设联盟已经大致形成：浙江大学牵头工科优势大学，复旦大学引领综合性大学，汕头大学和上海工程技术大学引领地方性大学。

在612个全国首批“新工科”研究实践项目中，福州大学占据4个名额，如表1所示。纵观这些入选项目，不难发现他们的人才培养模式离不开：校企合作、创新培养、学科竞赛、实践与创新创业、开放式教育（智慧平台）等话题。

反观我们土木行业，无论是“互联网+”还是“一带一路”或者“中国制造2025”等一系列的新经济的建设都离不开土木行业的创新，“土木、建筑、水利、海洋”是教育部的《关于公布首批“新工科”研究与实践项目的通知》中专业改革类项目的第11项，体现了创新驱动体系下培养土木新工科人才的迫切性。福州大学土木工程人才培养战略需要响应国家号召。

二、人才培养战略

（一）建设BIM课程-全新教学模式

新经济蓬勃发展背景下传统CAD技术需要向BIM技术发展蜕变。BIM技术即建筑信息模型（Building Information Modeling），是实现建筑设计、现场施工、施工管理的全过程仿真模拟的一种技术。BIM被行业内誉为第二次行业革命，不仅仅是因为其直观性、可视化、虚拟化、信息化，还因其带来协同管理、进度控制、成本控制、安全控制、缩短工期等所伴生的巨大经济效益而提高了BIM技术的核心竞争力。然而，由于行业对BIM人才的渴求以及高校BIM人才出产存在供求矛盾，我国BIM技术人才严重匮乏，如图1所示。所以，新工科背景下的BIM课程建设成为BIM人才培养中不可或缺的重要环节。

图1 “BIM技术在施工行业中的应用现状”调查（摘录）

1. 课程体系改革

BIM人才的培养要遵从循序渐进的原则，根据学生的知识积累程度逐步培养能力。将培养计划分为四个阶段：概念导入阶段（配备相对简单的学科导论和基础的工程制图）-兴趣培养阶段（组织BIM兴趣小组，启蒙BIM以及软件入门）-核心教学阶段（课程设计能力实训）-强化提高阶段（毕业设计和BIM5D的综合应用），具体见表2所示。

此外，课堂结构和授课方式应进行相应的调整。

实现理论性到实践性的过渡，知识性与趣味性并存。传统的教育方法是“以本为本，以纲为纲”一切的教育活动都是按照教学大纲紧扣教材进行，然而从行业知识角度来讲，出现在教材上的知识与工程实际存在一定的滞后性，我们不否认教材知识的经典性，但是要培养出前沿技术人才，还需要将培养体系完成从理论到实践的跃迁。如果在BIM教学中加入实际的工程案例，让学生充分体验到施工现场的细节，比如使用VR技术让学生“亲自动手”体验施工流程，有一定认知基础，可以让学生更加贴近工程实际。如此，不仅提高了教学的质量，同时还增加了教学的直观性和趣味性，调动学生主动学习的热情。例如：认知实习和生产实习过程中，往往因为安全问题或者时间有限，一些施工现场的重要环节，实习学生并没有参与进去，但若实际工程为模板，建立BIM模型通过虚拟施工和漫游检查，就可以解决上述问题。

实验室的硬件设备是BIM课程建设的物质基础。福州大学土木工程学院筹建智慧建造中心以迎接新工科的课程建设，智慧建造中心分为三个实验室： BIM中心配备有满足教学需求的图形工作站以及软件，用以课程上机实践、课程设计、毕业设计等教学环节;CAVE沉浸式展厅通过视频融合技术能够实现裸眼3D的效果，激发学生的学习热情和增强其对专业知识的感性认知;VR展厅则是装配式建筑教学实践的平台。

2. 完善BIM教学师资力量的建设

高校的BIM人才培养的质量，在很大程度上依赖于教师的个人能力和传授水平。

一方面，老师需要同时掌握基本理论知识和丰富的实践经验与工程阅历，否则要么就是在纸上谈兵，要么就是在人云亦云。所以选择有工程实践经验又同时有教学理想的老师，参加技术培训;派访到全国乃至国外的高校参观、学习、考察，既能提升老师的知识技能素养，又能给新工科专业改革注入新鲜血液。

另一方面，是老师传授知识的技巧。

首先是传授知识方式的改变，从传授式学习过渡到自主式学习，这方面研究生教育做得不错，导师给定一个题目的大的框架，或者仅仅是一个思路，放手让学生去摸索，定期辅导，以引导研究方向的正确性，出来的成果往往有出乎意料的惊喜，究其原因是学生具有对知识和真理的探索欲望，只需要做适当的引导就可以了。当然，本科生由于专业知识的积累程度没有研究生丰富，不能完全放手让他们去做，但是这种开放式自主学习的教育模式，是值得借鉴的。

其次是授课形式多样化。

知识的传授不应该只依赖于课堂，还需要结合软件的上机实训、课程设计以及毕业设计。因为通过实训，不仅能了解到平时学习的缺漏还能及时建立起知识体系框架。进一步加强实践经验，亲身参与基于BIM建设的案例。在保证授课形式的多样性的同时避免学科交叉处的知识重复传授，充分利用有限的教学学时。当然不反对由于知识连贯性需要对交叉知识的重复强调以及必要的知识框架体系建設。教师还应确保知识的时效性，经常参加前沿的学术探讨会，把握行业最新发展动态。

（二）建造智慧城市-开启国际化视野

智慧城市是住建部、发改委、交通部等八部重点关注的工作内容，目前福建省有四个试点城市;截至2017年底，我国超过500个城市均已明确提出或正在建设智慧城市，预计到2021年市场规模将达到18.7万亿元。

智慧城市是城镇化、信息化、工业化的深度融合，是一种可持续发展的城市生态模式。单纯的建筑信息模型并不能解决我们的城市问题，因为城市中存在各种“流”包括交通流、水流、燃气流、暖通流、信号流、数据流、能源流，这些城市的“血管”在我们的城市规划和设计中是很少被综合考虑的，所以要解决这些问题，就要让我们的城市变得有智慧起来。

国外比中国更早完成工业化和城市化，关于智慧城市他们有更多的思考。而要建造属于中国自己的智慧城市，需要打开学生的思维视野，将目光聚集在世界各地的智慧城市成功案例上。而这也正是福州大学土木学院多年来的奋斗目标，在全体师生的努力下福州大学土木工程学院与多个国际大学建立了合作关系，包括：加拿大曼尼托巴大学、美国韦恩州立大学、德国凯泽斯劳滕大学、英国斯克莱德大学等等，新工科的建设国际化需求也让我们更加坚定地走国际化路线。表3所示的是福州大学土木工程学院拟与澳方合作，成立的“未来城市基础设施智慧/智能建造研究院”方向划分情况。

（三）建设智慧土木-培养交叉学科人才

土木不能局限在自己的行业视角范围内，应与其他新工科建设项目一起发挥作用。如图2中所示，新工科人才培养目标的重点应该是提高学生跨学科的合作精神、锻炼跨文化交流的能力以及交叉领域知识的贮备质量。

以人工智能和机器学习为例说明。近年来，人工智能的科研取得重大突破，行业迅猛发展，如何将先进的人工智能技术运用到土木建造中来，是我们土木人所要思考的一个问题。目前行业中有AR+VR与BIM技术结合、无人机与走动式监造、“华生系统”与工程质量诊断等应用。但是人工智能的作用不仅仅如此，如何深度开挖人工智能的优势不仅要发挥学生的创新思维，同时应该提供最前沿的学术讲座，让学生有机会接触到学科交叉的前沿，迸发出创新的火花。为此福州大学土木工程学院打造了《智慧土木》系列讲座，以期开阔学生的行业视野，提高核心竞争力。

三、结束语

新工科背景下土木人才的培养战略应该以新时代土木人的新使命为目标调整课程培养体系，同时兼具国际化视野借鉴发达国家的基础建设的宝贵经验;注重启发交叉学科人才，善于利用新科技为土木行业注入新的活力。

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