涂劲松，李瑞霞，周 明，汪万芬

(1.皖西学院 建筑与土木工程学院，安徽 六安 237012；2.皖西学院 电子与信息工程学院，安徽 六安 237012)

“新工科”建设是教育部主动适应新技术、新服务、新产业和新模式为特点的新经济发展而提出的新的教育战略。新形势下，为应对新一轮的产业革命和技术变革，支持新形势下“中国制造2025”和创新驱动发展等国家战略，新时代迫切需要大批新型工程技术人才[1]。2017年2月以来，教育部积极推进新工科建设，在“复旦共识”、“天大行动”和“北京指南”的基础上，先后发布了《关于开展新工科研究与实践的通知》和《关于推进新工科研究与实践项目的通知》两个文件。社会的急剧变革要求高等院校必须面对这一新形势，深化教育改革，培养满足行业发展需求的新型工程人才。土木工程专业作为典型的传统工科专业，面对快速发展变化的技术和行业需求，尤其需要改革创新，探索新的课程体系，优化教学内容，加快适应人工智能、云计算和大数据为主导方式的工作内容变革，以培养具有创新精神的复合型人才。

1 新工科背景下土木工程专业的知识特征探析

“新工科”背景下应用型人才培养模式与传统人才培养模式最大的区别在于对学生的工程分析能力和解决实践问题的能力以及创新能力的培养更加的重视。也就是说在人才培养的规格上不再是单一输出“产品”，要求培养的学生应同时具备设计、施工、组织和管理等工程技术技能，同时要求以工程技术问题为导向的解决实际问题的能力和实际工程中的沟通协作能力等。

“新工科”背景下应用型人才培养要求的基本面是全过程寿命周期考虑问题，不再是传统单一解决问题的能力，伴随着互联网+各类新技术的涌现，应对传统知识进行摒弃和综合，打破传统设计施工方法的思维，采用现代化的教学手段，提升学生以学为中心的学习参与度，创新创建实践基地和平台，使学生能够参与、提升、领悟和创新，以满足新型人才的社会需求。

国家高等学校土木工程专业指导委员会指出：土木工程专业就是培养适应社会主义现代化建设需要，德智体全面发展，掌握土木工程专业学科的基本理论和基本知识，获得工程师基本训练并具有创新精神的高级专门人才。各高校可以根据自己学校的实际情况在保证土木核心知识单元的前提下，建设符合学校定位的特色培养计划[2]。

地方土木工程应用型人才培养方案制定过程中，常常有两个误区，一个是侧重研究型，紧靠“双一流”大学标准，重基础轻视实践，另一个侧重是重技能轻理论，重视专门人才的培养，实际过程中工程师所需要的素养绝不仅仅是理论+实践的简单1+1的问题，因此上述兼顾型模式是行不通的。地方应用型本科教育必须解决的首要问题要教会学生设计方法和管理理论的方法怎么得来的，二是要解决这些方法又怎么反哺在工程实践中的。在以设计施工管理为核心的教学体系中，要掌握如图1所示的一个核心，两个过程和三个环节的问题。

图1 土木工程专业三层次课程关系图Fig.1 Three-level course relations of civil engineering major

在应用型本科人才培养目标实现的途径中要重新审视学生成果导向和过程教学要素的问题，其一是把握应用型人才培养的基础问题，主要是方法论的学习，凝练工程师设计素质和工具知识，符合应用型人才目标的公共课程和素质课程，其二要整合专业基础知识和专业核心课程知识体系，把人才目标中的能力设计为模块知识单元，减少理论的推倒过程，以工程实践“用”为导向精简理论，同时兼顾为毕业生毕业后持续学习和创新所需的基本知识。其三“教”的方式，地方应用型高校尤其要加大实践教学，多开设课内实习实践环节，如在土木工程施工中增加现场施工视频和预应力操作实验，在钢筋混凝土结构基本原理课程中增设预制梁破坏机理实验，在钢结构设计课程中增加厂房实习等，这样就把“学”什么，怎么“教”就很好的界定了。

2 传统“高等学校土木工程本科指导性专业规范”与新工科背景下土木工程人才知识体系矛盾解析

2.1 传统课程体系基本构成

传统土木工程专业的办学都是在高等学校土木工程本科指导性专业规范下开设的知识体系和课程体系，如表1所示，规范推荐核心课程42门，实践体系中推荐62个最少实验学时和35个最少实践周数。专业知识体系按2500学时统计，专业实践体系按40周统计，详见表1。

表1 土木工程专业指导规范推荐的课程体系学时Tab.1 Course lesson time recommended by guidance standards for civil engineering major

表1的体系标准无论是“双一流”院校还是地方本科院校的土木工程专业都遵循规范标准，工具、人文和自然科学知识体系推荐了1 110学时，专业知识体系推荐了712课时，表2是确定的专业核心知识领域知识，该体系中知识单元基本是确定的，如果再加上264课时方向课程（建筑工程、道路与桥梁工程等），各个高校能够开设的课程就捉襟见肘，制定人才培养方案的自主权限非常狭窄，因此在人才培养过程中很难体现差异化，办学定位和特色不明显。

表2 土木工程专业指导规范推荐的主干学科课时Tab.2 Main lesson time recommended by guidance standards for civil engineering major

表1培养的人才基本上是按照传统施工方法推演的，但随着人工智能和设计施工工具的改变，设计方法和施工方法必须改变。比如从二维到三维设计的转变，改变了人们看图识图的习惯；再如装配式结构体系的推广，让建筑变成工业化的产品，要求工程技术人员使用新的工具等，这都迫切要求解决传统作业的工艺。

2.2 建筑信息化背景下的土木工程信息技术应用现状

BIM+GIS的工程测量应用：施工前，利用REVIT软件对整个标段进行三维建模，建模完成后导入谷歌地球，可应用于施工调查、施工空间模拟和征地拆迁等配合工作，节省了大量人力、物力，能完成困难条件下的施工调查工作，融合BIM技术与空间定位技术，变得轻松、快捷、高效。

BIM4D/5D的应用：在三维数据集成的基础上，通过BIM协同作业平台，把时间、工程量、资源和施工组织信息进行集成，可以形成虚拟仿真进度计划，通过对施工过程的监控，可以有效对工程的进度、质量、工程成本控制和物质消耗等进行管控，同时可以实现实时和远程控制，通过数字化提高工程管理效率。

三维数字化正向设计：在三维软件环境下进行设计，利用三维模型和其中数字化信息,自动生成所需要的文图，这个过程，也是我们现在提到的BIM正向设计。

BIM+建筑施工信息化平台：通过BIM深化模型与建筑信息化平台的联合应用，解决施工过程中的设计方案预演、构件加工、场地规划、质量检测和检查等。

BIM+装配式结构体系应用：新型装配式建筑是国家产业结构调整和环保节能的新战略，对设计、生产和施工要求都很高，只有通过融合建筑信息自动化技术才能提高生产效率。因此必须创新实际施工生产模式，实行“标准化设计、工厂化生产、装配式施工、一体化装修和信息化管理”。装配式建筑核心是“集成”，BIM技术是集成的主线。

在传统土木工程专业人才培养实践课程体系下要经过系统改造，对原有的课程层次和内容进行重新设计构建，以符合现代土木工程行业的需要[3]，如图2为房屋建筑工程基于BIM技术的实践课程体系架构，按照这个课程体系设计要求学生的学习范围不再是单一考虑狭小范围的专业，要改变思维方式，把二维思维改为基于三维的数据模型进行协同工作。

图2 基于BIM技术的三层次协同实践课程体系Fig.2 Three-level cooperative practice course system based on BIM technology

3 基于新工科背景下的土木工程专业数字化课程改革

通过信息化时代背景下土木工程专业的层次分析可知，传统的专业知识领域和课程必须经过课程改造才能满足新工科背景下的工程人才需求，针对应用型本科人才的培养，在总结学校前期的BIM课程实践上，建立了如表3所示的传统课程体系改造建议，在传统土木工程专业课程体系上增加了形式多样的讲座和现代新技术的应用课程，把由教师传统课堂讲授的方式逐步结合BIM技术的案例应用方式。

在课程课时设计上，采用校内教师主要讲解理论，企业行业专家参与实践教学的方式，通过校内校外的师资互动，弥补专业教师工程实践经验的不足。同时把难以理解的不具象的图纸用三维建筑设计模型展示，逐步转变学生的思考方式，增加学习兴趣，进而实现包括BIM建筑模型的建立、工程施工模拟、日照节能分析、三维碰撞检测、数字化的现场建模、工程量计算和施工性审查等工作[4-6]。

表3 土木工程专业房屋建筑工程方向主要课程改革目标一览表Tab.3 List of the main curriculum reform objectives in the direction of housing construction engineering for civil engineering major

4 新工科实践教学体系改革成效和应用思考

对于土木工程专业来说，新工科主要是主动适应互联网时代的新技术引发的技术改革，传统工程劳动力作业大的方式也在悄然改变，基于建筑信息化的技术改革在不同专业领域在逐步探索与推广，为在地方应用型人才培养中占得先机，皖西学院土木工程专业主动适应市场，在满足“土木类教学质量国家标准”和“高等学校土木工程本科指导性专业规范”的基础上，积极探索课程特别是实践课程体系的改革，增设建筑信息化课程体系，让学生在掌握基本理论的同时，懂得运用BIM相关软件完成具体的工程实践，实现与企业的人才需求无缝对接，在近几年的人才培养中，课程体系的改革取得了较好的成效，近三年的毕业生先后被央企和地方建工设计施工企业的BIM中心录用从事BIM设计施工管理工作，同时“基于BIM技术的土木类应用型人才培养改革与实践”获得省级教学成果二等奖，学生也在各类BIM技术应用的创新赛事中获得了较好成绩，如表4。

表4 土木工程专业学生近三年在各类创新赛事获奖一览表Table 4 List of civil engineering students winning prizes in various innovative competitions in the past three years

新时代必将引领新的变化，在“复旦共识”之后，传统工科的人才培养与现行的人才需求矛盾加大，各大设计院和施工单位人才告急，人才培养与市场出现了脱节断层，在同济大学推出“智能建造”新工科专业后，相信其它高校也必将整合专业资源，重新梳理设计适合本学校的专业发展规划，在探索应用型人才培养的过程中，虽然取得了一些成绩，但也面临着重要挑战需要解决：

（1）新工科背景下的人才培养不是简单的职业技能软件应用，而是贯穿全过程寿命周期的协同设计管理能力，这就需要在人才培养过程中规划好师资队伍并在教学保障上要重新设计实验室和实训条件，这就需要在学校层面上做好顶层设计。

（2）信息化带动建筑行业技术快速更新，而高校传授的技术知识相对陈旧，这极大造成师资技术水平倒挂，因此在人才培养过程中迫切需要改变教师传统思维，适应新技术更新知识并做出新的教学方法。