2024年11月,中共中央办公厅、国务院办公厅印发《关于推进新型城市基础设施建设打造韧性城市的意见》,明确提出推动智能建造与建筑工业化协同发,要求培育智能建造产业集群,打造全产业链融合一体的智能建造产业体系,推动建筑业工业化、数字化、绿色化转型升级。面对建筑产业转型升级的需求,具备跨学科交叉融合背景的智能建造专业人才备受欢迎。然而,当前国内智能建造专业人才短缺,尤其在智能规划与设计、智能施工与装备、智能运维与管理等专业领域。基于此,西华大学对新工科背景下跨学科跨专业交叉融合的课程体系进行了探索和实践。
通过对部分高校官网公开的智能建造培养方案及相关课程体系设计情况的调研、统计及分析,目前各高校智能建造专业的主干课程分为3大类,即传统土木工程类课程、智能建造类课程(机械自动化类、计算机科学与技术类)、土木工程类课程+智能建造类课程。课程主要包括《理论力学》《材料力学》《结构力学》《混凝土结构设计原理》《钢结构设计原理》《计算机语言》《建造机械控制原理》《智能测绘》《建筑工程和绿色建筑》《大数据》《装配式结构设计与智能化设计》《计算机视觉与图像处理》《传感与物联网技术》《人工智能》《智能建造与运维导论》等。在实际教学组织和课程实施过程中,这些主干课程普遍存在跨学院跨学科跨专业交叉授课的模式。
结合产业需求,西华大学制定了符合学校办学理念的人才培养目标:面向国家和地方建设需要,秉承“知难而进、自强不息”的办学精神,培养德智体美劳全面发展,具有家国情怀、良好的人文素养、职业道德和社会责任感的高素质人才。掌握土木工程及智能建造相关领域的专业知识和技能,具备抽象、归纳和分析不同的类型土木工程结构特征并进行表述的能力,能够将所学知识运用于解决领域内的复杂工程问题。具备创新思维、终身学习能力、团队协作能力、一定国际视野的高层次应用型专门人才,能胜任数字化设计、自动化施工和智能化运维管理等相关应用,技术研发、咨询和服务的工作。
在制定课程体系过程中,西华大学借鉴现有头部高校课程体系,结合学校现有资源,根据行业需求、智能建造专业特征,围绕培养目标,以“厚基础、强实践、严过程、重创新”为原则搭建课程知识模块。在传统土木建筑类和工程管理类课程体系基础上,强化计算机科学与技术的内容,新增《装配式结构设计智能化建造》《智能工程机械设计》《智慧工程计算方法与程序设计》《数据结构与算法》《机器学习与应用》《先进智能材料》《工程智能监测》《有限元软件及应用》《现代结构设计与分析》等课程。
以《装配式结构设计智能化建造》为例,该课程以理论力学、材料力学、结构力学及混凝土/钢结构基本原理知识为基础,介绍了装配式结构常用的材料和配件、装配式构件设计、装配式构件的生产及智能制造、装配式构件的存储与运输、装配式构件的吊装、装配式构件的连接方式、装配式结构现场施工、装配式结构质量控制、基于BIM技术装配式构件深化设计等。
通过本课程的学习,使学生在加强理论知识掌握的同时,培养学生分析问题、解决问题和独立操作的能力;运用装配式深化设计方法结合BIM技术,培养学生认识地上建筑(房建、桥梁、场馆)、地下空间建筑(隧道、管廊、人防)等结构智能化建造过程;培养学生运用装配式精细化设计方法完成土木、水利与管理相关领域的学习和科学研究;以期达到培养目标中“能设计、能施工、能运维、能管理”的基本要求。
教学目标1:了解装配式结构的基本概念、基本特点、基本要求、发展趋势以及与土木工程智能建造的关系,树立正确的价值观。
教学目标2:掌握装配式结构体系的结构组成和结构特点;掌握结构装配式思想在智能化建造中的应用;端正职业道德,培养科学素养与工程素养。
教学目标3:掌握装配式结构精细化设计、制造、储运、吊装、拼装等构件/结构基本生产过程;培养学生应用装配式“化整为零,化零为整”的工程思维解决/开发实际工程(地上/地下建筑)实现智能化建造的能力。
教学目标4:掌握BIM技术在装配式结构全生命周期的应用,培养举一反三的解决问题能力,具有团队精神与沟通表达能力。为从事土木工程(例如房屋基础、桥梁基础、路基、隧道、边坡、大坝等)设计和施工奠定基础。
西华大学智能建造专业课程体系的建设与实践,不仅为培养符合产业需求的复合型人才提供了支撑,还为学校人工智能、智能科学与技术等多学科交叉融合专业的建设提供了有益参照。其中,《装配式结构设计智能化建造》等核心课程的教学改革,为智能建造专业中理论与实践高度融合的课程教学提供了可借鉴的范式,也为破解装配式建筑人才结构性矛盾、推动建筑产业技术升级提供了教育层面的解决方案。
未来,随着智能建造技术的不断发展与产业需求的持续升级,学校将进一步优化课程体系,深化产教融合、校企合作,不断提升人才培养质量,为我国建筑产业转型升级与智能建造强国建设输送更多高素质专业人才。(西华大学建筑与土木工程学院 邹宇)
