基于人工智能的專業(yè)人才培養(yǎng)模式重構(gòu)

摘要：隨著智能建造的發(fā)展，土木專業(yè)的發(fā)展已不止局限于課堂之內(nèi)，BIM技術(shù)開始向著專業(yè)化、智能化、貫穿性、普及化的方向發(fā)展。面對(duì)教學(xué)環(huán)境的改變、專業(yè)技術(shù)智能化需求的改變，BIM技術(shù)的應(yīng)用需要結(jié)合“互聯(lián)網(wǎng)+”及人工智能技術(shù)形成新型人才培養(yǎng)模式。新型模式的重構(gòu)需要深度融合人工智能技術(shù)，也要提升教學(xué)理念、轉(zhuǎn)換師生角色，培養(yǎng)新型應(yīng)用型人才；建立新型混合式課堂、利用記憶規(guī)律強(qiáng)化學(xué)習(xí)、將BIM融入專業(yè)性教學(xué)中，深化產(chǎn)教融合；同時(shí)要注意與第二課程相輔相成，積極進(jìn)行校校合作與校企合作。關(guān)鍵詞：智能建造BIM知識(shí)圖譜新質(zhì)生產(chǎn)力引言2021年9月，習(xí)近平總書記在中央人才工作會(huì)議上強(qiáng)調(diào)“我國(guó)要努力建設(shè)具有突出技術(shù)創(chuàng)新能力、善于解決復(fù)雜工程問題的工程師隊(duì)伍”。[1]2024年1月31日，習(xí)近平總書記在中共中央政治局第十一次集體學(xué)習(xí)時(shí)強(qiáng)調(diào)要加快發(fā)展新質(zhì)生產(chǎn)力，扎實(shí)推進(jìn)高質(zhì)量發(fā)展。其中新質(zhì)生產(chǎn)力指的就是與人工智能等技術(shù)融合的新型生產(chǎn)力。高校的主要目的就是培養(yǎng)人才。然而土木工程教育均面臨人才培養(yǎng)質(zhì)量不高、創(chuàng)新性不強(qiáng)、缺乏實(shí)踐等問題。而智能建造的發(fā)展對(duì)創(chuàng)新性人才的需求使得社會(huì)對(duì)高等教育寄予了更多期待，也使得土木教育面臨更大挑戰(zhàn)。一、BIM技術(shù)為基礎(chǔ)的智能建造發(fā)展（一）新技術(shù)導(dǎo)致的新型環(huán)境隨著“互聯(lián)網(wǎng)+”等新技術(shù)的廣泛應(yīng)用，現(xiàn)代生產(chǎn)已逐步向智能化、數(shù)字化、信息化邁進(jìn)。在建筑行業(yè)中，人工智能及BIM技術(shù)的發(fā)展為現(xiàn)代社會(huì)的建設(shè)注入了新的活力。BIM，即建筑信息模型，是指包含建筑全生命周期的信息化、數(shù)字化的模型，是建筑多維度的表達(dá)。住房和城鄉(xiāng)建設(shè)部等部委相繼印發(fā)了《關(guān)于推動(dòng)智能建造與建筑工業(yè)化協(xié)同發(fā)展的指導(dǎo)意見》，指出：積極探索新技術(shù)在工程建設(shè)領(lǐng)域的應(yīng)用，全過程應(yīng)用BIM技術(shù)、構(gòu)建數(shù)字化體系，打造機(jī)器化的應(yīng)用場(chǎng)景，推動(dòng)綠色建造與新技術(shù)融合發(fā)展等。[2]BIM技術(shù)的發(fā)展也在逐漸覆蓋建筑的全生命周期，并在某些方面開始逐步取代人類的工作。高校作為土木人才輸送的重要基地，是建筑領(lǐng)域新技術(shù)發(fā)展的關(guān)鍵力量。然而BIM技術(shù)在高校土木人才培養(yǎng)模式中仍然存在一定問題，導(dǎo)致專業(yè)人才與實(shí)踐匹配度較低。（二）創(chuàng)造性的持續(xù)學(xué)習(xí)面對(duì)呈幾何倍數(shù)更新的信息，傳統(tǒng)職業(yè)開始逐漸被人工智能取代，導(dǎo)致部分人的失業(yè)，也創(chuàng)造了新的職業(yè)。從業(yè)者不僅需要具備更深入的專業(yè)技能，還要具備一定的編程知識(shí)及機(jī)器訓(xùn)練技能。通過不斷學(xué)習(xí)和實(shí)踐，從業(yè)者可以提升技能水平，更好地應(yīng)對(duì)人工智能時(shí)代的挑戰(zhàn)和機(jī)遇?；ヂ?lián)網(wǎng)的發(fā)展促使慕課等平臺(tái)出現(xiàn)，打破了學(xué)校與社會(huì)間的壁壘，讓從業(yè)者能夠有機(jī)會(huì)回到課堂中來。人工智能的發(fā)展也在一定程度上影響學(xué)生的學(xué)習(xí)模式，促使學(xué)習(xí)者形成自我知識(shí)體系，該模式更符合因材施教的要求。二、學(xué)校改革的必要性及問題所在“大學(xué)教育的首要目的是教育學(xué)生成為有教養(yǎng)的文明人，不是有用的機(jī)器；學(xué)生離開學(xué)校時(shí)應(yīng)該是一個(gè)和諧的人，而不是一個(gè)專家?！盵3]隨著新技術(shù)發(fā)展及職業(yè)環(huán)境的改變，“以教師為中心”的課堂強(qiáng)調(diào)學(xué)生的知識(shí)儲(chǔ)備，對(duì)于學(xué)生的能力提升沒有過多要求，這與智能建造社會(huì)對(duì)于人才的需求不符。（一）師生關(guān)系轉(zhuǎn)變傳統(tǒng)課堂更強(qiáng)調(diào)對(duì)于知識(shí)的儲(chǔ)備，向?qū)W生輸出更多知識(shí)。而隨著智能建造社會(huì)的發(fā)展、人才需求的改變，師生關(guān)系迎來了新的轉(zhuǎn)變，教學(xué)模式也由“以教師為中心”轉(zhuǎn)變?yōu)椤耙詫W(xué)生為中心”模式。該教學(xué)模式更強(qiáng)調(diào)學(xué)生的主體作用，強(qiáng)調(diào)學(xué)生在學(xué)習(xí)中的自主探索。在“以學(xué)生為中心”的課堂模式下，學(xué)生的主動(dòng)性得到了更為顯著的凸顯，進(jìn)而帶來了師生關(guān)系的微妙變化。新型師生關(guān)系、教學(xué)模式對(duì)傳統(tǒng)教師尊嚴(yán)提出了挑戰(zhàn)，教學(xué)秩序也逐漸遠(yuǎn)離了傳統(tǒng)，課程資源的選擇權(quán)、教學(xué)內(nèi)容的組織權(quán)、教師與教學(xué)的評(píng)價(jià)等都發(fā)生了明顯的轉(zhuǎn)移，而這最終影響到知識(shí)的選擇、傳遞及其效果。就目前教學(xué)環(huán)境來看，大部分教師依舊遵循傳統(tǒng)教學(xué)秩序，這與新型師生關(guān)系渴望建立相對(duì)平等的學(xué)習(xí)環(huán)境背道而馳。同時(shí)，教學(xué)制度的影響及本身知識(shí)及能力的限制，也間接影響了教師對(duì)新型教學(xué)關(guān)系的適應(yīng)。（二）學(xué)習(xí)方式多樣化互聯(lián)網(wǎng)時(shí)代是信息高速更迭的時(shí)代，也是信息爆炸的時(shí)代。在這樣的時(shí)代背景下，我們面臨的是如何在冗雜、龐大的信息網(wǎng)中篩選出有效信息，以保障學(xué)習(xí)有效性。信息技術(shù)高速發(fā)展也為學(xué)生學(xué)習(xí)提供了多種渠道，學(xué)習(xí)模式變得多元化。短視頻的興起，縮短了知識(shí)傳遞所需要的時(shí)間，但在大數(shù)據(jù)的支持下，認(rèn)知被局限在一定范圍內(nèi)。這使得學(xué)生傾向于以快速獲取知識(shí)的方式來學(xué)習(xí)；而偏好往往將學(xué)生的注意力保持在一個(gè)知識(shí)領(lǐng)域內(nèi)，從某種角度來說，阻礙了學(xué)生獲取知識(shí)的廣度和深度。人工智能的發(fā)展對(duì)教育行業(yè)也產(chǎn)生了深遠(yuǎn)的影響。知識(shí)圖譜不同于“思維導(dǎo)圖”教師自助化意識(shí)的表達(dá)，知識(shí)圖譜是知識(shí)點(diǎn)的集合具有更強(qiáng)的選擇性和自主性，有助于知識(shí)點(diǎn)的自然傳播，促使學(xué)生自主搭建符合自己思維的導(dǎo)圖模式。這也使得定制化學(xué)習(xí)成為可能，學(xué)生通過智能算法，實(shí)現(xiàn)了對(duì)知識(shí)點(diǎn)的定制化學(xué)習(xí)計(jì)劃，有效提升學(xué)習(xí)效率。（三）學(xué)習(xí)內(nèi)容豐富化新型教學(xué)秩序中則不僅僅關(guān)注學(xué)生對(duì)于知識(shí)的內(nèi)化程度，更關(guān)注的是學(xué)生對(duì)理論與實(shí)踐的結(jié)合能力、專業(yè)技能以及相應(yīng)能力的提升。面對(duì)不斷更新的技能和環(huán)境，基本知識(shí)的儲(chǔ)備與現(xiàn)今用人單位對(duì)于人才的需求匹配度較低，只有具備自主學(xué)習(xí)、反思、創(chuàng)新、團(tuán)隊(duì)合作等相應(yīng)能力的學(xué)生才能更好適應(yīng)當(dāng)前職業(yè)環(huán)境。這一現(xiàn)狀也同樣對(duì)當(dāng)前教學(xué)提出了新要求。滿堂灌式的教學(xué)模式對(duì)于學(xué)生各項(xiàng)能力的培養(yǎng)關(guān)注度不夠，以自主成長(zhǎng)為主，與新型人才培養(yǎng)模式要求相悖。三、新型教學(xué)模式的創(chuàng)建（一）提升教學(xué)理念，培養(yǎng)新型應(yīng)用型人才高校培養(yǎng)人才的根本任務(wù)是以社會(huì)需求為導(dǎo)向，注重發(fā)展學(xué)生的實(shí)踐能力及創(chuàng)新能力，培養(yǎng)行業(yè)和市場(chǎng)需要的應(yīng)用型人才，服務(wù)區(qū)域發(fā)展。[4]新的社會(huì)需求必然導(dǎo)致新型教學(xué)關(guān)系的產(chǎn)生，新型教學(xué)關(guān)系導(dǎo)致教師與學(xué)生在教學(xué)中的關(guān)系多元化。“以學(xué)生為中心”的教學(xué)理念是保障學(xué)生自主發(fā)展的有效手段，也是保障學(xué)生多元化發(fā)展的主要途徑。這需要積極提升教學(xué)理念，立足地方需求，培養(yǎng)新型應(yīng)用型人才，滿足社會(huì)需求。應(yīng)對(duì)新型人才培養(yǎng)需求，首先要樹立新型教學(xué)理念。作為管理層面，從上而下的建設(shè)是最直接有效的手段：大力鼓勵(lì)教學(xué)改革研究、深化課程思政、加強(qiáng)制度及經(jīng)費(fèi)支持傾斜、提供多層次教學(xué)培訓(xùn)、鼓勵(lì)教師走出去、企業(yè)走進(jìn)來等手段能夠有效解決教學(xué)改革過程中的問題。對(duì)于教師而言，努力提升自身教學(xué)能力及專業(yè)能力是進(jìn)行教學(xué)理念提升的必要條件之一。綜合教學(xué)能力的提升主要通過教師深入學(xué)習(xí)新教學(xué)理論及教學(xué)方法、積極參加講座與培訓(xùn)、文獻(xiàn)積累及同行交流等途徑。而專業(yè)能力的提升則通過教師參與實(shí)踐、專業(yè)技能培訓(xùn)等。與此同時(shí)，教師也要積極進(jìn)行教學(xué)改革、勇于接納人工智能，鼓勵(lì)學(xué)生養(yǎng)成新的學(xué)習(xí)習(xí)慣，強(qiáng)調(diào)綜合能力在就業(yè)中的突出作用，鼓勵(lì)學(xué)生積極參與到課堂中，努力探索知識(shí)，并主動(dòng)進(jìn)行知識(shí)的內(nèi)化與遷移，保證學(xué)習(xí)成果。（二）建立新型混合式課堂，將AI技術(shù)融入專業(yè)教學(xué)中新型教學(xué)理念下制定的人才培養(yǎng)方案必然對(duì)教學(xué)大綱提出了更多要求。針對(duì)新型大綱，學(xué)生應(yīng)更多參與到課堂中，而不僅是課堂的聆聽者。新型教學(xué)模式下從OBE的理念出發(fā)，需要教師明確教學(xué)目標(biāo)，并積極進(jìn)行課堂活動(dòng)，調(diào)動(dòng)學(xué)生積極性，讓學(xué)生主動(dòng)參與到課堂中來。根據(jù)布魯姆認(rèn)知層次理論，只有能夠?qū)χR(shí)做到應(yīng)用、分析、綜合、評(píng)鑒才能真正將知識(shí)內(nèi)化。也只有深入?yún)⑴c到課堂進(jìn)行探索、討論、思考，才能獲得更高階能力的鍛煉與發(fā)展。面對(duì)學(xué)生對(duì)密集知識(shí)點(diǎn)的需求，新型課堂線上資源應(yīng)成為線下課堂拓展的有效渠道，教師通過線上教學(xué)管理軟件不僅可以與學(xué)生形成更有效的互動(dòng)，還能夠時(shí)時(shí)關(guān)注學(xué)生的學(xué)習(xí)狀態(tài)，有針對(duì)性地給出指導(dǎo)，督促學(xué)生學(xué)習(xí)。同時(shí)，線上資源也是教師分享知識(shí)及資源的有效平臺(tái)之一。即使走入社會(huì)，學(xué)生依舊能夠利用教師創(chuàng)建的網(wǎng)課資源學(xué)習(xí)到學(xué)科前沿知識(shí)，幫助學(xué)生養(yǎng)成適合自己的學(xué)習(xí)習(xí)慣，從而真正達(dá)到終身學(xué)習(xí)的目的（如圖1）。在土木工程專業(yè)的人才培養(yǎng)方案中，BIM技術(shù)及智能建造作為行業(yè)智能化的關(guān)鍵要素，應(yīng)占據(jù)舉足輕重的地位。因此，我們需要構(gòu)建一套信息化、系統(tǒng)性的創(chuàng)新型人才培養(yǎng)方案，確保BIM技術(shù)及智能建造能夠深入融合到教學(xué)的各個(gè)環(huán)節(jié)中，從而培養(yǎng)出具備相關(guān)技能和知識(shí)的人才。（三）深化產(chǎn)教融合，強(qiáng)化實(shí)踐教學(xué)實(shí)踐教學(xué)在工程類專業(yè)教育中占據(jù)重要地位，與理論教學(xué)相輔相成。專業(yè)教學(xué)中，理論與實(shí)踐的結(jié)合至關(guān)重要。課堂上應(yīng)充分引入實(shí)踐案例，使學(xué)生直觀感受專業(yè)知識(shí)在實(shí)際應(yīng)用中的價(jià)值，實(shí)現(xiàn)理論與實(shí)踐的深度融合。在實(shí)踐教學(xué)中，我們需要注重課內(nèi)外、校內(nèi)外相結(jié)合的原則。不僅要關(guān)注課堂內(nèi)的實(shí)踐環(huán)節(jié)，還要充分發(fā)揮土木類專業(yè)在設(shè)計(jì)與施工中的實(shí)踐作用。為了更好地促進(jìn)學(xué)生理論與實(shí)踐的融合，我們應(yīng)鼓勵(lì)學(xué)生在課外積極進(jìn)行施工現(xiàn)場(chǎng)實(shí)地走訪，更好地掌握專業(yè)知識(shí)和技能。高等教育在整個(gè)教育過程中都應(yīng)積極尋求與企業(yè)的合作，認(rèn)真聽取他們對(duì)人才的需求，從而培養(yǎng)更符合社會(huì)要求的人才。展望未來，校企合作應(yīng)拓展到更多維度和層面，高校應(yīng)更主動(dòng)地與企業(yè)溝通合作意向，引進(jìn)多方向、多層次的企業(yè)，實(shí)現(xiàn)雙方互利共贏。與此同時(shí)，學(xué)生還可以通過實(shí)習(xí)機(jī)會(huì)深入企業(yè)，與企業(yè)進(jìn)行互動(dòng)，實(shí)現(xiàn)就業(yè)層面的雙向選擇。教師也可以參與企業(yè)實(shí)踐，為企業(yè)提供人員培訓(xùn)和科研合作，為企業(yè)解決實(shí)際問題。（四）加強(qiáng)學(xué)科交叉融合人工智能的發(fā)展，促使學(xué)科間的融合加深，土木專業(yè)也應(yīng)積極開展跨學(xué)科領(lǐng)域的研究。一方面要鼓勵(lì)教師積極組建跨學(xué)科研究團(tuán)隊(duì)，共同開展科研項(xiàng)目，充分發(fā)揮不同專業(yè)的優(yōu)勢(shì)，促進(jìn)學(xué)術(shù)交流和合作，提高科研成果的質(zhì)量和水平。另一方面，也要積極建立跨學(xué)科課程，鼓勵(lì)學(xué)生選修相關(guān)學(xué)科的課程，擴(kuò)展學(xué)生的知識(shí)面。土木類專業(yè)可以與工程管理、計(jì)算機(jī)科學(xué)、環(huán)境科學(xué)等相關(guān)學(xué)科進(jìn)行交叉融合，共同開發(fā)課程，以便更好適應(yīng)行業(yè)發(fā)展的需求。（五）第二課堂相輔相成興趣是最好的老師。第二課堂作為學(xué)生興趣發(fā)展的主渠道，能夠促進(jìn)專業(yè)教學(xué)和學(xué)生的自主發(fā)展。因此，高校應(yīng)積極建設(shè)以專業(yè)為基礎(chǔ)的社團(tuán)類活動(dòng)小組，利用好社團(tuán)優(yōu)勢(shì)，鼓勵(lì)專業(yè)教師參與到社團(tuán)建設(shè)與日常管理中，引導(dǎo)學(xué)生自主探索，用好專業(yè)教學(xué)的第二課堂。學(xué)生在參與社團(tuán)活動(dòng)的同時(shí)，也應(yīng)鼓勵(lì)學(xué)生通過自主學(xué)習(xí)，獲得專業(yè)技能證書，積極參與BIM類專業(yè)競(jìng)賽，在競(jìng)賽中獲得鍛煉與成長(zhǎng)。競(jìng)賽的實(shí)踐不僅促進(jìn)教師對(duì)教學(xué)的更新，也促進(jìn)了學(xué)生對(duì)于專業(yè)理論知識(shí)的學(xué)習(xí)。（六）深化校校合作，助力行業(yè)新發(fā)展互聯(lián)網(wǎng)的發(fā)展讓高校間“圍墻”被打破，高校間交流變得更加頻繁，也促進(jìn)了學(xué)科間的信息交流。目前部分高校間開展的學(xué)分互認(rèn)制度，給予學(xué)生更多的交流機(jī)會(huì)，也預(yù)示著高等教育的發(fā)展邁上了新臺(tái)階。加強(qiáng)高校間的合作，讓學(xué)生能夠“走出去、走進(jìn)來”，充分發(fā)揮學(xué)校地域、學(xué)科優(yōu)勢(shì)，加強(qiáng)了高校間的信息交流與合作。校校合作也能夠促進(jìn)高校間積極開展校校科研合作，充分發(fā)揮高校資源優(yōu)勢(shì)，促進(jìn)高校資源再分配。高校教師科研合作不僅能夠加強(qiáng)高校間教師的交流，幫助教師成長(zhǎng)，也避免了科研資源的浪費(fèi)。四、成果與反饋（一）學(xué)生學(xué)習(xí)興趣明顯提升新型教學(xué)模式極大地激發(fā)了學(xué)生的好奇心和求知欲，精準(zhǔn)的知識(shí)點(diǎn)分析及習(xí)題推送則幫助學(xué)生精準(zhǔn)地識(shí)別學(xué)習(xí)短板，提高學(xué)習(xí)效率。這種模式不僅讓學(xué)生在學(xué)習(xí)過程中體驗(yàn)到進(jìn)步的喜悅，也使他們更深入地理解課程的重難點(diǎn)。因此，學(xué)生學(xué)習(xí)成績(jī)的整體提升成為一種必然結(jié)果。（二）第二課堂優(yōu)勢(shì)突出課堂主動(dòng)性的提升促使學(xué)生積極投身于第二課堂的學(xué)習(xí)中。在第二課堂中，學(xué)生們通過自主合作學(xué)習(xí)，主動(dòng)邁向新工科領(lǐng)域的發(fā)展。這種以賽促學(xué)、以賽促練的方式，為學(xué)生們營(yíng)造了一個(gè)充滿活力和良性競(jìng)爭(zhēng)的環(huán)境，有助于培養(yǎng)學(xué)生的團(tuán)隊(duì)協(xié)作能力和創(chuàng)