涂勁松，覃愛民，戈海玉，孔 敏

(皖西學院，安徽 六安 237012)

以物聯(lián)網(wǎng)、大數(shù)據(jù)、云計算、人工智能為代表的新一代信息技術，正在催生新一輪的產(chǎn)業(yè)革命，經(jīng)濟也由高速發(fā)展向高質量發(fā)展階段轉型[1]。建筑行業(yè)在信息技術和智能技術的驅動下，傳統(tǒng)建造人才不濟，建造技術人員和工人奇缺，智能建造成為行業(yè)發(fā)展的大趨勢。

1 建筑產(chǎn)業(yè)和人才面臨的主要問題

建筑業(yè)是我國傳統(tǒng)的優(yōu)勢產(chǎn)業(yè)，但幾十年發(fā)展過程中與制造業(yè)相比，信息化水平和工業(yè)化水平較低[2]，其主要表現(xiàn)在：

首先，建筑工程總量已經(jīng)達到全球第一、但在建造技術上并非建造強國。

其次，建筑各專業(yè)內部矛盾沒有解決：碎片化、粗放式的建造方式問題突出；產(chǎn)品性能欠佳、勞動強度大、勞動力密集、資源浪費大、安全問題突出、環(huán)境污染嚴重、生產(chǎn)效率較低等。

最后，建筑業(yè)整體外部環(huán)境急劇變化：社會老齡化、人工成本增加、綠色可持續(xù)發(fā)展需求。

從這幾個方面可以看出，建筑業(yè)亟待解決的是整個產(chǎn)業(yè)發(fā)展的問題。推行建筑工業(yè)化和智能建造也是政府迫切要推進的問題。自十三五以來，國家密集出臺了一系列推行BIM技術、建筑工業(yè)化產(chǎn)業(yè)政策和智慧城市等發(fā)展文件(見表1)，這些文件的出臺大力推進了BIM技術、裝配式建筑等智能建造方式，促進了建造方式改革。

表1 國家推進建筑信息化和工業(yè)化文件一覽表

2 新工科背景下智能建造專業(yè)知識特征探析

2.1 智能建造的含義

隨著新一輪產(chǎn)業(yè)革命和技術變革的發(fā)展，世界形勢正在發(fā)生深刻變革，新形勢下，迫切需要大批新型工程技術人才來支持“中國制造2025”以及創(chuàng)新驅動發(fā)展等國家戰(zhàn)略[3]。國家教育部自2017年2月以來積極推進新工科建設，先后達成“復旦共識”“天大行動”以及“北京指南”，并發(fā)布《關于開展新工科研究與實踐的通知》和《關于推進新工科研究與實踐項目的通知》兩個文件。安徽省教育廳聯(lián)合安徽省經(jīng)濟與信息化廳發(fā)布《關于加快專業(yè)結構優(yōu)化支撐服務制造強省建設的指導意見》，文件提出要主動優(yōu)化學科專業(yè)布局，促進現(xiàn)有工科的交叉復合、工科與其他學科的交叉融合，積極發(fā)展新興工科，拓展工科專業(yè)的內涵和建設重點。

基于以上基礎，智能建造作為新工科專業(yè)應運而生。智能建造專業(yè)以土木工程專業(yè)基礎為“本”，以面向國家戰(zhàn)略需求和促進建筑業(yè)轉型升級為“質”，以融合電子信息及其自動化、機械設計制造及其自動化、工程管理等專業(yè)發(fā)展為“要求”[4]。

“十三五”期間，國家著力于“互聯(lián)網(wǎng)+”、大數(shù)據(jù)、云計算、人工智能、區(qū)塊鏈等新一代信息技術與現(xiàn)代教育的融合創(chuàng)新，推進專業(yè)交叉融合，加速改造傳統(tǒng)工科專業(yè)，培育新工科專業(yè)集群化發(fā)展。相信“十四五”在上一輪建筑產(chǎn)業(yè)培育的基礎上，會進一步把信息技術融合在智能建造活動中，驅動信息技術與全過程工程項目管理的深入融合，“推進建筑產(chǎn)業(yè)現(xiàn)代化，推廣智能和裝配式建筑……”，“力爭用10年左右的時間，使裝配式建筑占新建建筑面積的比例達到30%”等[5]。

2.2 智能建造的人才培養(yǎng)需求

教育部和住建部組織的行業(yè)資源調查報告顯示(2019年)，今后10年，我國建造行業(yè)從業(yè)人員中技術與管理人員占比要達到20%，而目前該比例僅為9%，智能建造技術人員缺口將大于100萬人/年。智能建造技術人才短缺突出表現(xiàn)在智能設計、智能裝備與施工、智能運維與管理等專業(yè)領域。而安徽處于長三角地區(qū)，2020年8月24日習近平在扎實推進長三角一體化發(fā)展座談會上強調“緊扣一體化和高質量抓好重點工作推動長三角一體化發(fā)展不斷取得成效”[6]，明確了安徽的發(fā)展要更快更高質量地融入長三角。

近三年，長三角建筑業(yè)總產(chǎn)值占全國的比重超過了30%，江蘇、浙江、安徽、上海的全國排名分別為1、2、11、14位，其中安徽年增長率最高，達到了15.5%，長三角為我國智能建造重點推進區(qū)域。預測長三角區(qū)域智能建造技術人員缺口將大于30萬人/年。全國成功申報智能建造專業(yè)的高校僅有24所，其中二本院校14所。長三角僅3所，安徽僅1所。長三角暫無地方應用型本科院校。立足安徽，面向長三角，輻射全國，服務于區(qū)域經(jīng)濟建設，培養(yǎng)新型特色人才，符合國家和安徽省經(jīng)濟社會發(fā)展需要，契合學校辦學定位和發(fā)展規(guī)劃。

3 智能建造的知識體系

智能建造屬于交叉新工科專業(yè)，實踐性課程較多，主要包括學科基礎性實踐教學環(huán)節(jié)、專業(yè)核心實踐教學環(huán)節(jié)、學科方向實踐教學環(huán)節(jié)和綜合創(chuàng)新實踐。

基礎性實踐教學環(huán)節(jié)從內容上又可分為原土木工程、機械工程和信息工程等實踐教學內容。但這些實踐環(huán)節(jié)不是簡單的重復疊加，圍繞的“中心”是建造，手段是智能。比如基礎實踐環(huán)節(jié)的智能測繪實習，是在原有低效的測繪基礎上的智能化，手段和方法都發(fā)生了重大變化，之前可能需要人工的反復復測，現(xiàn)在可能是放樣機器人學習圖紙后的自動放樣，極大減少了人工和誤差。因此在基礎實踐教學環(huán)節(jié)上特別對于地方應用型本科高校需要梳理出與智能建造有關的知識點，是對知識的重新構造。再比如“工程制圖”“工程力學”“工程化學”等課程，這里主要考慮屬于智能制造和土木工程專業(yè)的實踐性教學環(huán)節(jié)的設計。

圖1 智能建造實踐課程體系流程圖

針對智能建造專業(yè)的專業(yè)核心課，結合地方應用型本科院校實際，對課程設計進行了重構，在專業(yè)核心課程中，原有的土木工程核心課程的課程設計仍然設立，保證學生對土木工程總體知識的把握，同時增設建筑信息化類課程設計，以信息技術支撐解決工程問題。

在專業(yè)方向階段，總體設立兩個大方向，一是結合智慧工地的管理，把全過程項目管理融入信息技術，提升工程建造的智能水平。

另一個方向是智能結構設計，基于人才培養(yǎng)的落地目標，把裝配式工程作為智能建造培養(yǎng)的一個重要方向，同時輔以智慧管理和智慧運維。

鑒于智能建造專業(yè)學科的特殊性，在正式開始畢業(yè)設計之前，安排生產(chǎn)實習4周。主要采用分組形式(嚴格控制每個小組的人數(shù))，前往省內外先進的建造企業(yè)和建造現(xiàn)場，跟從一線工程師，學習智能建造新知識，在工程師指導下，應用所學知識，解決實際問題。

綜合畢業(yè)設計的創(chuàng)新安排在最后一學年，總計不少于12周的終結性實踐訓練環(huán)節(jié)，畢業(yè)設計的目標是解決智慧建造問題，手段則增加人工智能、物聯(lián)網(wǎng)、大數(shù)據(jù)、云計算、移動互聯(lián)網(wǎng)、BIM、虛擬現(xiàn)實、3D打印、機器視覺、機器人等高新技術在建筑領域應用的選題。

圖2 智能建造實踐平臺規(guī)劃示意圖

4 智能建造綜合實踐平臺建設

4.1 以智能裝配式建筑構建智能建造產(chǎn)學研實踐平臺

以“教學理論為指導、專業(yè)技術實踐為內容”的多學科綜合性實訓中心。依據(jù)土木建筑智能建造技術內涵和工程實訓實踐研究的需要，智能設計中心分為數(shù)字化設計、數(shù)字制造、數(shù)字建造、智慧運維等模塊，智能建造實訓平臺如圖2所示。

4.2 智能建造產(chǎn)學研用綜合實踐平臺建設目標

按照“加強基礎、提高能力、綜合培養(yǎng)”的原則，智能建造產(chǎn)學研用綜合實踐平臺面向土木建筑科學領域的土木工程、建筑學、給排水科學與工程和建筑電氣與智能化等專業(yè)，從培養(yǎng)學生實踐能力和創(chuàng)新意識出發(fā)，開設個性化、創(chuàng)新性的虛擬仿真實驗項目，智能測繪、基于BIM裝配式智能規(guī)劃與設計、智能施工、智能監(jiān)測和智能運維等，發(fā)揮學校學科專業(yè)優(yōu)勢，充分整合學校信息化實驗教學資源，創(chuàng)造性地建設與應用高水平實踐中心。最終培養(yǎng)能夠熟練運用智能建造平臺相關技術的具有新知識、新理念、創(chuàng)新實踐能力和職業(yè)素養(yǎng)工程建設行業(yè)的高端技術人才，適應行業(yè)及社會人才需求，推動裝配式建筑向工業(yè)化、智能化發(fā)展，具體平臺培養(yǎng)能力目標如圖3所示。

圖3 實踐綜合創(chuàng)新平臺全過程訓練目標

表2 面向智能建造的實踐創(chuàng)新平臺服務綜合實踐課程群

續(xù)表

5 智能建造實踐性教學環(huán)節(jié)師資建設

智能建造除了實踐教學條件保障外，還與學科的師資有很大關系，重要的是應用智能手段解決傳統(tǒng)土木工程面臨的問題，一個好的師資團隊，能極大提升人才的培養(yǎng)質量。因智能建造專業(yè)是全新的“新工科”專業(yè)，不同的學校師資差異很大，比如同濟大學的人才培養(yǎng)方案更多地傾向于智能建造研究，而類似地方應用型本科要走出自己的專業(yè)特色，必須與具體的工程實踐需要相結合，實踐課程體系需要在后面的實踐中不斷完善。在策略方面應與相關企業(yè)建立聯(lián)盟，堅持產(chǎn)學研相結合的方式提升師資和實踐教學水平。主要方式有以下幾種。

5.1 師資互動共享

智能建造實踐課程體系離不開企業(yè)的技術支持，否則在現(xiàn)有階段人才培養(yǎng)的落腳點沒有。因此在制定智能建造實踐課程體系時要有企業(yè)技術人員參與編寫實踐教學大綱，按照企業(yè)需求來制定內容，根據(jù)企業(yè)和學生走上工作崗位后的反饋，持續(xù)改進實踐課程體系方案。

5.2 籌建產(chǎn)業(yè)學院

把企業(yè)的實驗室生產(chǎn)線建在學校里，把老師的知識寫在實踐里。主動對接智能建造一流企業(yè)，形成師資良性互動，在生產(chǎn)過程中不斷提升教師的教學能力水平。同時也把企業(yè)先進的技術和工藝流程引進課堂中。

5.3 以工程應用深入推動理論創(chuàng)新

在以往的課程教學和實驗分工中，教師負責理論，實驗老師負責實踐教學，導致“兩張皮”的現(xiàn)象時有發(fā)生，教學中都講自己擅長的，缺少理論和實踐的深度統(tǒng)一。地方應用型本科教育中，老師首先應掌握一線工程應用，然后與實踐課老師共同設計實踐課程目標，讓學生以應用知其然，推動理論深入知其所以然。同時也應該積極推動教師多方發(fā)展，形成教師、工程師和技師三位一體的復合型教師。

5.4 建立產(chǎn)教聯(lián)盟

智能建造專業(yè)因為是多學科交叉的新工科專業(yè)，要求老師掌握其他學科的知識，這就需要對教師進行二次回爐再造，把智能建造專業(yè)教師派遣到生產(chǎn)一線，讓他們了解物聯(lián)網(wǎng)、裝配式建筑、自動化生產(chǎn)線等智能建造的強大需求。加強新技術、新理論的培訓，特別是人工智能(機器人)等方面的培訓。通過產(chǎn)教聯(lián)盟的方式，課程互相融入，互相提高，從工程應用的角度提升教師本身的工程素質和工程實踐能力。

5.5 完善第二課堂育人體系

以BIM技術和裝配式技能大賽推動教師和學生不斷提升，以大學生創(chuàng)新創(chuàng)業(yè)項目鼓勵學生以解決“智能”建造問題的深度思考。競賽本身就是一種問題導向，精益求精的過程，通過各類專業(yè)競賽、創(chuàng)新創(chuàng)業(yè)活動將極大促進教師和學生發(fā)現(xiàn)新的問題，把這些問題的解決過程作為質量提升的重要途徑。

6 結語

智能建造專業(yè)自2017年同濟大學申報開設以來，目前全國范圍內還沒有畢業(yè)生，但不同的學校結合自己的校情和學科專業(yè)情況進行了有益探索和實踐。

總的來說，作為地方應用型本科高校，智能建造專業(yè)的實踐課程體系應緊緊圍繞“建造”二字而展開，從人才培養(yǎng)方案的頂層設計到課程體系的凝練；從師資培養(yǎng)到教材編寫，從實踐課程要求到實驗室建設等都需要大量的“新建造”知識再生。本文構建的以工程項目管理全過程咨詢和裝配式建筑工業(yè)化的應用型實踐課程體系，為地方經(jīng)濟社會發(fā)展的人才之需提供了參考。