工程管理专业智能建造人才培养创新课程体系研究.pdf

402023 年/第 18 期/6 月工程管理专业智能建造人才培养创新课程体系研究许慧1，2*，孔娜3（1.重庆邮电大学 经济管理学院重庆400065；2.重庆工业大数据创新中心有限公司工业大数据应用技术国家工程实验室重庆400707；3.重庆小传实业有限公司重庆401120）摘要信息技术的快速发展引发了建筑行业的深刻变革，培养创新型智能建造工程科技人才，已经成为高校人才培养的重要任务。文章借鉴国内高校工程管理相关专业创新课程体系的设置经验，以增设多模块跨学科选修课为课程体系改革思路，建立工程管理专业智能建造人才培养创新课程体系。所构建课程体系能为各高校实施工程管理专业智能建造人才培养改革提供一定借鉴。关键词工程管理；智能建造；人才培养；课程体系中图分类号：G642文献标识码：ADOI:10.16400/ki.kjdk.2023.18.013Innovative Curriculum System for Cultivating Intelligent Construction Talents in En-gineering Management MajorXU Hui1,2,KONG Na3(1.School of Economics and Management,Chongqing University of Posts and Telecommunications,Chongqing 400065;2.ChongqingInnovationCenterofIndustrialBig-DataCo.,Ltd.,NationalEngineeringLaboratoryforIndustrialBig-DataApplication Technology,Chongqing 400707;3.Chongqing Xiaochuan Industrial Co.,Ltd,Chongqing 401120)AbstractThe rapid development of information technology has triggered profound changes in the constructionindustry,and cultivating innovative intelligent construction engineering technology talents has become an importanttask for talent cultivation in universities.The article draws on the experience of setting up innovative course systemsfor engineering management related majors in domestic universities,and adopts the idea of adding multi moduleinterdisciplinary elective courses as the reform of the course system.It establishes an innovative course system forcultivating intelligent construction talents in engineering management majors.The constructed curriculum systemprovides certain reference for various universities to implement the reform of intelligent construction talent cultivationin engineering management majors.Keywordsengineering management;intelligent construction;talent cultivation;curriculum system我国传统建筑业表现出粗放式、碎片化的建造模式，迫切需要作出变革。目前，新的产业革命随着大数据、人工智能、物联网等信息技术的快速发展成为必然之势，在这种趋势下，将信息技术应用于工程建造，发展智能建造，成为建筑业发展的重要方向。面对这一发展趋势，如何培养支撑产业转型升级的智能建造人才，成为高等院校人才培养的关键任务和重要挑战。根据教育部和住建部发布的行业资源调查报告（2019 年），未来十年我国从事建造行业技术与管理工作人员的占比将达到 20%，智能建造技术人员缺口将超过 100 万人/年。基于此，各高校也开始设置智能建造人才培养的专业及方向。截至 2020 年，全国共44 所高校获批“智能建造”专业。此外，如何对工程管理专业进行改造升级，培养面向建筑工业化、智能化的工程管理人才也是亟待解决的问题。关于智能建造创新型人才能力需求，丁烈云提出应具有T型知识结构，包括多学科交叉融合及传统建筑领域与信息技术的融合。国内智能建造人才培养研究方向可分为三类：一是着重智能建造教学方案的设计创新。卢昱杰等从多个维度提出智能建造专业创新教学模式，包括师资、课程、教学平台及方法等，构建专业建设“PSR(要求412023 年/第 18 期/6 月挑战响应)”框架体系；毛超等对重庆大学智能建造专业建设方案进行剖析，从培养目标、课程体系、教学模式等方面提出创新和思考。二是重点研究专业实践教学。满轲等提出了 3 大类实践课程，即认识实习、企业工程实践以及工程实战。三是探索学科交叉教学实验课程的教学活动。李慧莉等提出多专业教师共同授课、专业间相互选修课程等方式，探索多学科交叉的可行模式；马莹以应用型本科高校工程管理专业为背景，将 OBE 理念融入人才培养方案和课程设置中，构建 OBE 理念下融合 BIM 的应用型工程管理专业课程体系，针对学生特点，制订保证 BIM顺利融入专业课程的实施措施。总体来看，国内研究开始时间较晚，不论是智能建造专业还是工程创新教育，相关研究文献总量都较少，并主要集中于近几年，是一个较新的研究课题。本文结合实际人才需求，采用文献研究法、案例分析法、归纳与演绎法等方法分析国内外高校相关课程体系、培养方案，汲取案例经验，以培养学生具备扎实的工程建造类知识、扎实的信息类基础知识、多学科交叉融合的知识储备为目的，探索工程管理专业培养智能建造人才的创新课程体系，推进实现专业升级。1 已有智能建造专业本科课程体系分析智能建造创新人才的两种主要培养途径为：对工程管理、土木工程等既有本科专业的升级改造和新增智能建造本科专业。无论选择何种方式，均是以培养智能建造创新型人才为最终目的。1.1 重庆大学1.1.1 课程体系重庆大学的课程体系主要分成 8 个知识模块，分别为基础模块（K1）、建筑土木模块（K2）、工程管理模块（K3）、信息技术模块（K4）、其他学科模块（K5）、系统工程模块（K6）、智能应用模块（K7）和创新实践模块（K8），如表 1 所示。该课程设计原则包括“集成、系统、交叉”，相较于重庆大学传统工程管理课程新增设了机械工程、软件工程的专业知识，并强化了计算机科学与技术的内容。1.1.2 专业实践平台重庆大学从学术研究、学生就业、素质培养、实训实习等方面，与林同棪国际、广联达、中建集团等共同建设专业实践平台，建立各类教学实践平台，包括设计创新实训基地、建筑数字产业互联网创新实践基地、虚拟智慧建造运维创新实践基地等。表 1重庆大学课程体系构成课程模块模块名称详细内容k1基础模块通识类课程k2建筑土木模块学科基础知识k3工程管理模块工程管理类课程k4信息技术模块信息技术（大数据、物联网、人工智能等）知识，建筑领域类信息技术工具（BIM 等）k5其他学科模块交叉学科，比如：添加计算机科学、电子信息科学与工程、机械工程、控制科学与工程等基础知识K6系统工程模块包括系统思维、设计思维与工程、知识建模与智能体设计等模块，训练学生的架构能力，如何系统看待工程复杂问题等K7智能应用模块智能技术应用，设置智能运维与管理、智能建造概论、建筑智能施工技术等课程K8创新实践模块生产实习课程设计、实践以及一些创新实验1.2 东南大学1.2.1 课程体系东南大学智能建造专业涉及的主干学科有：土木工程、计算机科学与技术、控制科学与工程。课程主要分为 3 类，分别为通识教育基础课、专业相关课程以及集中实践环节。专业相关课程中，首先是土木工程类别课程：理论力学、土木工程材料、土力学与基础工程、工程结构与设计原理、土木工程施工、房屋建筑学与城市空间规划、建筑结构设计、桥梁工程等，工程类基础课在专业课程中占比较大，打牢学生的工程基础；其次是计算机科学与技术类课程：信号与系统、计算机视觉与图像处理、传感与物联网技术、人工智能等，在通识课中也包含计算机基础课程、程序语言与科学计算、程序设计与算法语言；第三为跨学科课程，包含多个学院多门课程：电工电子技术、机械原理、工程机械与机器人、机电液控制等。另外在专业选修课中的智能设计模块为必选模块，智能建造与智能运维模块选够学分即可，智能设计模块开设课程为工程架构抗震与防灾、结构体系创新与实践、装配式建筑课。集中实践环节课程以研讨课的形式展开，从引导学习模式、了解科研基本过程转变为亲历课题研究历程的螺旋上升系列研讨课程，让学生在课程教学中亲历探究过程。实践课程除基础的土木工程实验还增加了人工智能综合课程设计、计算机综合课程设计、智能测量实习、图像与传感网络实验等。1.2.2 创新实践与平台建设创新实践方面，东南大学举办了“首届全国大学生智能建造与工程管理创新竞赛”和江苏省BIM装配式创新大赛等，开展“多专业协同”的联合毕业设计，并举办土木大学科探索422023 年/第 18 期/6 月讲堂“建筑工业化与智慧建造”系列讲座；基地平台方面，牵头建设国家发展和改革委员会批准的“智慧建造与运维国家地方联合工程研究中心”，并依托“教育部产学合作协同育人项目”，与领军企业共建智能建造创新实验室、大学生装配式建筑创新实训基地等产学协同育人创新基地。1.3 智能建造知识体系总结作为典型的新兴交叉学科，智能建造包括多个学科门类，实践课程类型包括学科基础类、专业核心类、学科方向类和综合实践类。主要涉及以下几类专业：工程管理、计算机科学与技术、机械工程、信息工程等。以工程管理专业课程为核心，增设建筑信息类课程及机械工程类课程，将工程机械智能化及机器人应用于建造工程，建立认知体系。2 工程管理专业智能建造人才创新培养课程体系构建2.1 课程体系构建思路2.1.1 重构排课逻辑，深化信息类课程重视智能技术的融入，扎实的信息类基础知识，新兴的物理信息技术与建筑行业的结合，都需要本专业与计算机科学等技术交汇，优化课程体系，进行专业升级。首先基础方面，大类通识课为计算机公共课程，包含 C语言、计算机网络、数据库等课程。针对这类课程，可适当增加学时，深化教学目标，打牢知识基础，也可以考虑增加相关自然科学类课程，比如离散数学，为后续拓宽知识面作铺垫。另外，整体课程结构方面也应该随着新知识体系的加入而变化。加入新的学科课程后，更应该注重基本学科知识的牢固掌握，才能保证与其他学科之间的有机融合。BIM 系列软件教学可培养学生的工程管理信息化应用能力，应加强 BIM系列软件的实践学习课程并提高课程强度。重构专业课程排课逻辑，与信息类课程相结合，并提升课程考核难度。2.1.2 加强院系合作，增设多模块跨学科选修课智能建造人才需要多学科交叉融合的知识储备。新兴技术与建造行业的结合可以解决更多复杂的工程问题。根据高校院系情况，开展跨院系合作，开设大方向选修课，学生可选择自己感兴趣的领域进行学习，不同学院合作开设不同模块的选修课，比如可与自动化学院合作开设物联网类模块课程，与先进制造学院/机械工程学院合作开设工程机械与机器人模块课程等，每个模块下可设计两到三门课程并设置学分要求，学生可以循序渐进深入了解某一技术，也可了解更多的先进技术。2.2 课程体系构建本课程体系主要由四个课程模块构成，分别为学科基础课程、专业主干课程、跨专业选修课程和实践课程，未包含大类通识课程。其中，学科基础课程为知识基石，实践课程与专业主干课程相辅相成以达到专业知识与实践相结合的效果，跨专业选修课选择高新智能技术在建筑领域的应用选题，根据选题开设系列课程，培养学生解决问题的技术应用能力。所构建的课程体系能为各高校工程管理专业培养智能建造人才提供一定的借鉴。2.2.1 学科基础课程学科基础课程主要包括数理类基础、计算机学科基础，以及管理学科基础。其中计算机基础课程可适当增加课时及难度。如表 2 所示。表 2学科基础课程课程群课程名称备注学科基础课程计算机类基础课大学计算机基础可增设学时强化教学目标C 语言程序设计计算机网络技术数据库系统应用数理基础课高等数学（上）-高等数学（下）概率论与数理统计统计学线性代数管理学科基础课管理学-运筹学2.2.2 专业主干课程专业主干课程可分为三个课程组，按照知识循序渐进的学习过程，分别开设于第三、四、五学期，同时课程安排上与 BIM 软件应用相结合。第一课程组开设学期可同时开设BIM结构建模类软件学习；第二课程组开设造价、算量软件学习；第三课程组开设 BIM 综合管理类软件学习。将课程教学内容与BIM软件学习有效融合，增强学生BIM软件应用能力的同时也反复巩固理论知识并应用。如表 3 所示。表 3专业主干课程课程群课程名称说明备注专业主干课程-新设专业课程-新设工程与环境类课程第一课程组第二课程组第三课程组工程概论工程力学建筑结构工程项目管理工程造价管理工程监理工程经济学智能建造与运维通信工程概预算招投标与合同管理绿色建筑与可持续建设管理2.2.3 跨专业选修课程通过院系合作，开展跨专业选修课，可开设在第五、六432023 年/第 18 期/6 月学期。课程主体可为人工智能、大数据、物联网、移动互联网、VR、机器人、3D 打印等信息技术在建筑领域的应用。在具体选题下开展系列课程供学生选择，学生只能选择一个院系课程，并至少选择该院系四门课程修满学分。具体课程开设应体现循序渐进的课程结构，从基础原理到应用。该模块课程不仅拓宽知识广度还要适度深挖，以增强学生在该方向上的应用能力。如表 4 所示。表 4跨专业选修课程课程群课程名称说明备注专业方向跨学科选修课与计算机科学与技术学院/先进制造学院合作开设（二选一）与自动化学院/机械学院合作开设（二选一）模块基础课程介绍智能机器人并与工程关联，该模块配套实验课任选三门课程数字电路与逻辑基础人工智能原理计算机视觉与图像处理工程建造机器人建筑与 3D打印/智能机器人机械原理机械工程基础自动控制原理计算机控制技术工程物联网与智能工地/传感与物联网技术介绍物联网技术并与工程关联，该模块配套实验课实践课程应注意BIM软件学习课程的结构安排，从平面图纸到三维立体再到单个工程的应用（算量、计价、综合管理）并与课堂教学相辅相成，此外，还可开设院系合作的选修课配套实验。如表 5 所示。表 5实践课程课程群课程名称备注专业实验实践环节BIM 实践课程体系根据所学软件具体数量及情况进行学期安排并与专业课程相佐选修课配套实验-毕业实习毕业设计-学科基础类课程随课实验-专业主干课程随课实验-平面识图类软件 CAD 等三维立体结构构造类 Revit 等造价类软件，土建、钢筋算量BIM 施工技术综合管理软件 BIM5D，招投标等计算机学院（根据实际课程需要开展）自动化学院（物联网工程）3 结论与展望借鉴国内已有高校工程管理相关专业创新课程体系的设置经验，本研究提出工程管理专业培养智能建造型人才的课程体系，总体思路可总结为：重构排课逻辑，深化信息类课程；加强院系合作，增设多模块跨学科选修课。所构建的课程体系包括四个课程模块，分别为学科基础课程、专业主干课程、跨专业选修课程和实践课程。所构建的课程体系能为各高校工程管理专业培养智能建造人才提供一定的借鉴。目前，智能建造方向学生的培养模式尚未成熟，以上问题后续可进一步探索。*通讯作者：许慧基金项目：2021 年重庆邮电大学教育教学改革项目“面向智能建造多学科交叉融合的工程管理专业人才培养模式研究与实践”（XJG21109）；2022 年重庆邮电大学课程思 政 示 范 建 设 项 目“工 程 招 投 标 与 合 同 管 理”（XKCSZ2234）；重庆市高等教育教学改革研究重点项目“数字经济背景下产学融合的信息管理类复合人才培养模式研究”（222087）；重庆市高等教育教学改革研究重点项目“新文科背景下大数据管理与应用专业产学协同育人模式研究与实践”（222082）。参考文献1丁烈云.智能建造创新型工程科技人才培养的思考J.高等工程教育研究,2019(5)1-4,29.2卢昱杰,高慧,霍天昭.智能建造专业建设体系与教学方案设计J.高等建筑教育,2022,31(1):8-14.3毛超,严薇,刘贵文,等.智能建造专业教育创新与实践J.高等建筑教育,2022,31(1):1-7.4满轲,程海丽,崔光耀,等.智能建造专业实践教学改革研究J.智能制造,2022(1):121-123,127.5张恒,郑兵云,唐根丽,等.面向智能建造的工程管理专业BIM实践教学J.高等工程教育研究,2021(3):54-60.6刘世平,骆汉宾,孙峻,等.关于智能建造本科专业实践教学方案设计的思考J.高等工程教育研究,2020(1):20-24.7李慧莉,王津红,丁晓博.“智造”背景下建筑学专业的学科交叉及实验性教学活动尝试C.2020 年全国建筑院系建筑数字技术教学与研究学术研讨会论文集,2020:344-348.8马莹.基于OBE理念和BIM技术的应用型工程管理专业课程体系研究J.科教导刊,2022(32):68-70.学科探索