面向新工科人才培養(yǎng)的智能城市地下空間工程教學(xué)改革與探索

劉斌 蔣鵬 聶利超 劉征宇 李勇

摘? 要：近年來，物聯(lián)網(wǎng)、大數(shù)據(jù)、人工智能等新一代信息技術(shù)已在眾多學(xué)科取得了成功，在城市地下空間工程領(lǐng)域也開始展現(xiàn)巨大的應(yīng)用前景。這些新技術(shù)的引入，對(duì)城市地下空間工程專業(yè)人才的知識(shí)體系、工程實(shí)踐能力和創(chuàng)新能力培養(yǎng)提出了更高的要求，城市地下空間工程專業(yè)新工科建設(shè)勢(shì)在必行。圍繞新工科背景下城市地下空間工程專業(yè)需求人才的變化，文章分析了本專業(yè)學(xué)生培養(yǎng)的改革方向，提出了總體教學(xué)改革思路，并從專業(yè)綜合改革、育人平臺(tái)建設(shè)、國際化建設(shè)和師資團(tuán)隊(duì)建設(shè)四個(gè)方面進(jìn)行了探討與實(shí)踐。通過以上城市地下空間工程專業(yè)的教學(xué)改革舉措，畢業(yè)生質(zhì)量顯著增強(qiáng)，專業(yè)在業(yè)內(nèi)口碑顯提高。

關(guān)鍵詞：新工科;城市地下空間工程;教學(xué)改革

中圖分類號(hào)：G642? ? ? ?文獻(xiàn)標(biāo)志碼：A? ? ? ? ? 文章編號(hào)：2096-000X（2021）27-0149-05

Abstract： Recently， new-generation information technologies， such as the Internet of Things， big data， and artificial intelligence， have achieved success in many subjects and have shown great application potential in developing and utilizing urban underground space. The introduction of these new technologies will lead to high standards to build the knowledge system， engineering practice， and innovation ability for professionals in urban underground space. In general， transforming the urban underground space major following New Engineering Disciplines has to be made. To meet the talent demand requirements under the new engineering background， we propose a holistic education reform roadmap that discusses and practices course reform， platform construction， internationalized， and teaching staff training. From these measures， the graduate quality and public praise have been confirmed and show significant progress.

Keywords： new engineering disciplines; Urban Space Engineering; educational reform

伴隨著城鎮(zhèn)化的進(jìn)程，環(huán)境污染、人口膨脹、交通擁堵等“城市病”日益嚴(yán)重，如何高效開發(fā)和利用城市地下空間是解決“城市病”帶來的資源、交通、環(huán)境、安全等問題的關(guān)鍵[1]。城市地下空間開發(fā)是一個(gè)復(fù)雜的工程，涉及空間規(guī)劃、設(shè)計(jì)、施工、安全、防災(zāi)、管理、運(yùn)行維護(hù)等多種專業(yè)知識(shí)，因此培養(yǎng)此類復(fù)合型人才是解決以上問題的基礎(chǔ)?；诖吮尘埃瑖鴥?nèi)多所院校陸續(xù)開設(shè)城市地下空間工作專業(yè)[2]，例如2004年開辦的山東大學(xué)城市與地下空間工程專業(yè)，旨在為我國培養(yǎng)城市地下空間工程開發(fā)和利用的應(yīng)用型和研究型人才。

近年來，以物聯(lián)網(wǎng)、大數(shù)據(jù)、人工智能等為核心驅(qū)動(dòng)力的新一輪科技和產(chǎn)業(yè)革命，催生各個(gè)行業(yè)的變革與創(chuàng)新，城市地下空間基礎(chǔ)設(shè)施建設(shè)及運(yùn)行也邁進(jìn)“智能化建造、智慧化服務(wù)”的新時(shí)代，城市地下空間開發(fā)涉及的空間規(guī)劃、設(shè)計(jì)、施工、安全、防災(zāi)、管理、運(yùn)行維護(hù)等知識(shí)也逐漸向信息化、智能化發(fā)展。城市地下空間工程專業(yè)的人才需求也發(fā)生了轉(zhuǎn)變，原本學(xué)科邊界明顯、專業(yè)知識(shí)架構(gòu)固化、專業(yè)劃分過細(xì)的培養(yǎng)模式并不能滿足當(dāng)前城市地下空間開發(fā)的需要。因此，急需對(duì)城市地下空間工程進(jìn)行教學(xué)改革。

一、智能城市地下空間工程教學(xué)改革總體思路

針對(duì)城市地下空間工程行業(yè)的需求，響應(yīng)“復(fù)旦共識(shí)”“天大行動(dòng)”和“北京指南”[3]，山東大學(xué)城市地下空間工程專業(yè)面向國際新型基礎(chǔ)設(shè)施發(fā)展前沿，以學(xué)科交叉、知識(shí)融合為基礎(chǔ)，以“大平臺(tái)、大人才、大項(xiàng)目、大成果”為支撐，按照“寬口徑、厚基礎(chǔ)、重智能、強(qiáng)實(shí)踐”思路，建設(shè)一流現(xiàn)代化城市地下空間工程專業(yè)。確定了一個(gè)中心、兩條主線、三個(gè)體系、四種保障的改革總體思路（如圖1），即以培養(yǎng)面向重大基礎(chǔ)設(shè)施建設(shè)領(lǐng)軍人才的目標(biāo)為中心，貫徹創(chuàng)新能力與實(shí)踐能力的培養(yǎng)和綜合素質(zhì)的全面提升為主線，構(gòu)建通識(shí)知識(shí)體系、專業(yè)知識(shí)體系、交叉知識(shí)體系三大知識(shí)體系，將課程體系改革、教育質(zhì)量保障、育人平臺(tái)建設(shè)和高水平師資隊(duì)伍建設(shè)作為四種保障措施，多效并舉進(jìn)行城市地下空間工程專業(yè)建設(shè)及改革。

二、智能城市地下空間工程教學(xué)改革舉措

針對(duì)城市地下工程，目前工程大數(shù)據(jù)已成為最重要、最有價(jià)值的資源，城市地下工程的創(chuàng)新發(fā)展依賴大數(shù)據(jù)的智能分析已成為國際共識(shí)。尤其我國經(jīng)歷了數(shù)十年建筑工程的高速發(fā)展，在各種工程中已積累了海量數(shù)據(jù)。但是，目前城市地下工程學(xué)科課程內(nèi)容嚴(yán)重滯后，先進(jìn)的大數(shù)據(jù)分析處理手段，如機(jī)器學(xué)習(xí)、深度學(xué)習(xí)等還未引入課本，或者只是作為獨(dú)立的內(nèi)容供學(xué)生學(xué)習(xí)，未能做到前沿方法與課程的有效結(jié)合。此外，前置課程的缺失，也影響了學(xué)生對(duì)于前沿知識(shí)的理解。這些不足嚴(yán)重制約了學(xué)生用新思想新方法來利用工程大數(shù)據(jù)，創(chuàng)新解決城市地下工程中的問題。因此，如何將智能化工程思想融入城市地下空間工程專業(yè)學(xué)生培養(yǎng)的全過程是專業(yè)教學(xué)改革的關(guān)鍵。