智能建造背景下工程管理研究生培養(yǎng)模式創(chuàng)新與實踐

廖龍輝，溫宇航，甘翠萍，莫文婷

（深圳大學(xué) 土木與交通工程學(xué)院，廣東 深圳 518060，E-mail：liao.longhui@szu.edu.cn）

隨著數(shù)字建造、大數(shù)據(jù)分析、腦科學(xué)和人工智能等信息化、智能化技術(shù)的發(fā)展，全球掀起了以智能制造、智能建造為核心的產(chǎn)業(yè)革命，它可以大幅提升工程項目的資源整合和管理效率，對建筑業(yè)的轉(zhuǎn)型升級具有重要意義[1]。因此，將智能建造相關(guān)技術(shù)與傳統(tǒng)工程管理學(xué)科相融合，培養(yǎng)出高素質(zhì)的復(fù)合型人才已成為高等教育的新使命。

關(guān)于工程管理人才培養(yǎng)問題，于濤等[2]識別了數(shù)字化轉(zhuǎn)型階段建筑業(yè)對工程管理人才的理論、知識需求清單，探索了高校工程管理人才培養(yǎng)體系中數(shù)字化理論知識的核心內(nèi)容。宮培松等[3]將基于學(xué)習(xí)產(chǎn)出的教育理念與貼合實際項目的工程教學(xué)理念相結(jié)合，并引入BIM 實踐教學(xué)改革，以培養(yǎng)學(xué)生與行業(yè)需求相匹配的能力。張鷙鸞[4]研究了“互聯(lián)網(wǎng)+”背景下項目教學(xué)法在建筑工程管理教學(xué)中的應(yīng)用。劉春來等[5]提出了“數(shù)字化工程管理”應(yīng)用創(chuàng)新型復(fù)合人才培養(yǎng)的主要舉措，構(gòu)建了與培養(yǎng)目標(biāo)相適應(yīng)的核心課程體系。張恒等[6]通過將智能建造理念融入工程管理BIM 實踐教學(xué)改革，重構(gòu)了工程管理專業(yè)BIM 實踐教學(xué)的路徑，促使工程管理專業(yè)人才培養(yǎng)更具有信息化時代特征，更賦有創(chuàng)新思維，更擁有工程建造能力。

本文將智能建造相關(guān)技術(shù)知識有機融入到工程管理研究生培養(yǎng)中，通過教學(xué)內(nèi)容和教學(xué)模式的優(yōu)化、有效的協(xié)同式教學(xué)-實踐-科研模式，激發(fā)學(xué)生在行業(yè)背景下主動學(xué)習(xí)和運用信息化、智能化技術(shù)并將其結(jié)合于科研實踐中的積極性，可為建筑業(yè)高質(zhì)量發(fā)展儲備人才。

1 智能建造背景下工程管理研究生培養(yǎng)模式創(chuàng)新需求分析

1.1 建筑業(yè)高質(zhì)量發(fā)展的人才培養(yǎng)需求

智能建造不僅是建造方式的變革，還包括思維模式、人才培養(yǎng)、管理理念等方面的創(chuàng)新，它通過建造要素數(shù)字化、認(rèn)知可視化、決策智能化，實現(xiàn)數(shù)字鏈驅(qū)動下的工程項目全壽命周期一體化集成與高效協(xié)同。隨著創(chuàng)新驅(qū)動發(fā)展戰(zhàn)略的深入實施，工科類創(chuàng)新型人才與產(chǎn)業(yè)發(fā)展需全面對接，教育部將創(chuàng)新型人才的培養(yǎng)任務(wù)視為重中之重[7]。工程管理專業(yè)旨在培養(yǎng)具備較高智能建造與管理素質(zhì)、合理的知識結(jié)構(gòu)、較強分析問題和解決問題能力的復(fù)合型人才。然而，工程管理專業(yè)研究生普遍接受的仍是基于傳統(tǒng)建造工藝的工程管理方法及管理理念，課程體系不夠完善，培養(yǎng)的人才缺少信息化和智能化技術(shù)的教育背景、認(rèn)知和興趣，難以將其與科研、實踐相結(jié)合。

因此，如何在智能建造背景下開展工程管理研究生教育研究，創(chuàng)新教學(xué)內(nèi)容、教學(xué)模式和科研能力培養(yǎng)方式，提升學(xué)生學(xué)習(xí)、掌握、運用信息化、智能化技術(shù)的能力，是當(dāng)前工程管理人才培養(yǎng)要解決的核心問題。

1.2 當(dāng)前研究生培養(yǎng)模式存在的問題

信息化、智能化技術(shù)的發(fā)展使得智能建造與管理類專業(yè)（以工程管理專業(yè)為例）的傳統(tǒng)教學(xué)模式和方法已不再完全適應(yīng)智能建造背景下的研究生人才培養(yǎng)目標(biāo)[8]。通過相關(guān)文獻(xiàn)研究和自身教學(xué)實踐發(fā)現(xiàn)，工程管理專業(yè)研究生培養(yǎng)面臨的主要問題是課程體系不完善、教學(xué)考核形式單一、產(chǎn)學(xué)研結(jié)合不密切[9]。

（1）課程體系不完善。主要原因在于缺少專業(yè)師資力量、教學(xué)硬件設(shè)備不足、課程學(xué)分設(shè)計較少等[10]。目前，我國工程管理專業(yè)開設(shè)的大多是管理科學(xué)、房地產(chǎn)相關(guān)的課程，與信息化、智能化技術(shù)相關(guān)的課程較少，且主要以BIM 原理和技術(shù)為主[11]，尚缺少涵蓋數(shù)字建造、大數(shù)據(jù)分析[12]、人因工程等相關(guān)內(nèi)容的課程。

（2）課程教學(xué)形式單一。目前，工程管理專業(yè)研究生教學(xué)模式仍以填鴨式課堂授課為主，教師展示PPT 配合板書講授、學(xué)生被動聽課。研究生普遍認(rèn)為工程管理領(lǐng)域的課程相對簡單易懂，但是若讓其自行分析、研究、解決問題，常常心有余而力不足[13]。而且，這種填鴨式教學(xué)不利于培養(yǎng)學(xué)生自主思考、研究及實踐的能力。傳統(tǒng)的工科教學(xué)模式注重理論知識傳授，導(dǎo)致畢業(yè)生普遍缺乏實踐能力，難以利用所學(xué)理論知識解決工程實際問題[14]。

（3）產(chǎn)學(xué)研結(jié)合不夠密切。如何有效打通產(chǎn)學(xué)研壁壘、實現(xiàn)研究和實踐的有機結(jié)合，是亟待解決的教育問題[15]。傳統(tǒng)的基于研究空白的選題方式并不能完全準(zhǔn)確評估學(xué)生對智能建造工程實踐問題的理解和掌握程度。為了全面深化學(xué)生對信息化、智能化相關(guān)技術(shù)的理解，應(yīng)設(shè)立特定的培養(yǎng)和考核形式，通過工程實踐中的具體科研問題提升學(xué)生的綜合素質(zhì)。

2 智能建造背景下工程管理研究生培養(yǎng)新模式

為了解決上述問題，需要進(jìn)行工程管理專業(yè)研究生培養(yǎng)模式創(chuàng)新。

2.1 教學(xué)方法制定

本文基于如下關(guān)鍵點制定新的教學(xué)方法：一是將智能建造相關(guān)技術(shù)知識與傳統(tǒng)工程管理知識相結(jié)合，加強研究生的信息化、智能化教育背景，培養(yǎng)研究生利用智能化技術(shù)分析、研究及解決工程實踐問題的能力；二是通過創(chuàng)新教學(xué)模式，提升研究生的研究整合能力與表達(dá)能力；三是實現(xiàn)教學(xué)、實踐、科研的協(xié)同式培養(yǎng)，建立基于實際工程問題選擇研究課題、基于分享和討論進(jìn)行研究能力考核與提升的教學(xué)任務(wù)，提升研究生的學(xué)習(xí)、實踐、科研及創(chuàng)新能力。

2.2 教學(xué)設(shè)計

本文旨在從教學(xué)和實踐兩方面開展智能建造與管理人才（以工程管理專業(yè)研究生為例）培養(yǎng)模式創(chuàng)新，包括梳理智能建造背景下工程管理專業(yè)研究生培養(yǎng)面臨的主要挑戰(zhàn)，并提出具體解決方案及主要內(nèi)容。通過優(yōu)化課程設(shè)置，整合智能建造技術(shù)和傳統(tǒng)工程管理理論的學(xué)科內(nèi)容，重構(gòu)研究生培養(yǎng)體系。同時，采用多元化的教學(xué)方法，使學(xué)生能夠深入了解智能建造與管理的實際應(yīng)用，培養(yǎng)其解決實際問題的能力。具體教學(xué)改革研究思路如圖1 所示。

圖1 智能建造背景下工程管理研究生培養(yǎng)模式創(chuàng)新

2.2.1 教學(xué)內(nèi)容創(chuàng)新

本文依托深圳大學(xué)土木與交通工程學(xué)院工程管理專業(yè)的《工程管理前沿》等研究生課程，新增開設(shè)智能建造相關(guān)技術(shù)知識，如數(shù)字建造、大數(shù)據(jù)分析、人因工程等方面的內(nèi)容，并采用專題式教學(xué)和討論的形式進(jìn)行知識傳授。

針對數(shù)字建造技術(shù)，深化基于BIM 與自然語言處理技術(shù)的智能審圖、基于BIM 的重大突發(fā)事件下人員疏散模擬與路徑優(yōu)化、基于物聯(lián)網(wǎng)的裝配式建筑智能管理、基于地理信息系統(tǒng)的建筑廢棄物智能管理、基于三維激光掃描的城市老舊建筑更新與路面裂縫檢測、基于機器視覺的高層建筑外墻智能巡檢等方面的內(nèi)容。

針對大數(shù)據(jù)分析技術(shù)，深化有關(guān)數(shù)據(jù)挖掘算法、機器學(xué)習(xí)算法、數(shù)據(jù)可視化等方面的內(nèi)容。通過實際工程案例、國內(nèi)外慕課、數(shù)據(jù)科學(xué)論壇、數(shù)據(jù)范例分析等方式幫助研究生了解大數(shù)據(jù)分析技術(shù)的應(yīng)用潛力，如公共建筑的能耗異常診斷、不完備數(shù)據(jù)下的能耗預(yù)測及柔性管理、基于知識圖譜的深基坑施工風(fēng)險監(jiān)測及智能決策支持。

針對人因工程技術(shù)，新增開設(shè)不同類型人員（如建筑工人、住宅用戶）在不同場景下，使用近年來迅速發(fā)展的可穿戴設(shè)備（如腦電信號收集與分析系統(tǒng)、眼動追蹤儀、近紅外腦成像分析系統(tǒng)、無線生理儀、行為觀察系統(tǒng)、足底壓力測試系統(tǒng)）進(jìn)行不安全行為監(jiān)控，總結(jié)不安全行為的發(fā)生規(guī)律，并制定事故預(yù)防措施等方面的教學(xué)內(nèi)容。

2.2.2 教學(xué)模式創(chuàng)新

在研究生課程的專題式教學(xué)和討論外，定期舉辦工程管理專業(yè)研究生學(xué)術(shù)沙龍（每周一期，每期由兩位研究生主講，由專任教師主持并點評）。該模式將部分講課“權(quán)利”交給學(xué)生，要求不同研究專題的研究生分享其如何理解智能建造技術(shù)給建筑業(yè)帶來的變革、如何將這些技術(shù)與自己的研究方向相結(jié)合、如何開展針對性研究，并展示其研究成果及學(xué)術(shù)發(fā)展方向，同時邀請主講人的導(dǎo)師和感興趣的其他師生做針對性的點評，并進(jìn)行互動討論。

2.2.3 協(xié)同式教學(xué)-實踐-科研

研究生應(yīng)根據(jù)智能建造實際過程中的不同工程實踐問題進(jìn)行選題，并在導(dǎo)師的指導(dǎo)下展開課題研究。選題過程中應(yīng)充分考慮當(dāng)前智能建造領(lǐng)域的熱點問題和工程實際需求，如基于激光雷達(dá)的大規(guī)模預(yù)制構(gòu)件一體化檢測、塔吊負(fù)載危險區(qū)域動態(tài)識別、基于計算機視覺的工地安全監(jiān)督、基于強化學(xué)習(xí)的中央空調(diào)系統(tǒng)節(jié)能優(yōu)化、基于腦電和眼動實驗的施工安全標(biāo)志認(rèn)知、災(zāi)害情況下的人員疏散路徑優(yōu)化、建筑廢棄物的資源化處置與監(jiān)管等問題，確保研究的實踐意義和學(xué)術(shù)價值。在進(jìn)行課題研究時，研究生應(yīng)結(jié)合已有的理論框架和研究方法，對選定的問題進(jìn)行深入探索和分析。

此外，研究生需在基于專題的學(xué)術(shù)沙龍上分享其課題研究成果。學(xué)術(shù)沙龍為研究生提供了一個學(xué)術(shù)交流和討論的平臺，通過與老師及不同研究方向的同學(xué)進(jìn)行學(xué)術(shù)交流，可以獲得反饋和建議，進(jìn)一步提升研究質(zhì)量。同時，學(xué)術(shù)沙龍還可以促進(jìn)不同課題研究之間的交叉與融合。

為了確保學(xué)生在課題研究中能夠有所突破和提升，需明確考核及改進(jìn)機制。如在沙龍中組織和引導(dǎo)學(xué)生進(jìn)行討論，從創(chuàng)新性、貢獻(xiàn)度等方面評估研究的優(yōu)缺點，并制定針對性的改進(jìn)方案；在研究生實施改進(jìn)方案后進(jìn)行效果評估，實現(xiàn)動態(tài)跟蹤和持續(xù)改進(jìn)。

3 實踐效果評價與分析

3.1 問卷調(diào)查

上述新模式從2018 年開始實施，目前已經(jīng)完整培養(yǎng)了2021 屆和2022 屆工程管理專業(yè)研究生。為了評估該模式的實踐效果，本文設(shè)計了工程管理專業(yè)研究生學(xué)術(shù)沙龍回訪問卷，向已完成學(xué)術(shù)沙龍的80 位學(xué)生（2021、2022 屆各40 名）發(fā)放，回收完整問卷80 份，回收率達(dá)100%。問卷中涵蓋了12項問題，旨在評估上述專題式教學(xué)及學(xué)術(shù)沙龍對研究生多方面能力的培養(yǎng)效果。表1 總結(jié)了前11 項的反饋結(jié)果。

表1 實踐效果問卷調(diào)查結(jié)果（%）

3.2 反饋結(jié)果與分析

3.2.1 定量分析

在問卷調(diào)查中，上述11 項問題采用了李克特量表（5 級）進(jìn)行打分，數(shù)字1~5 分別代表“非常不同意”“不同意”“不確定”“比較同意”“非常同意”。對問卷調(diào)查數(shù)據(jù)進(jìn)行t檢驗，結(jié)果如表2 所示。各題項的顯著性p值均小于0.05，在統(tǒng)計學(xué)上具有顯著意義。

表2 t 檢驗結(jié)果

具體而言，工程管理專業(yè)研究生普遍表示，專題式教學(xué)與學(xué)術(shù)沙龍有助于他們保證研究進(jìn)度、培養(yǎng)在復(fù)雜工程管理中深入思考和解決問題的能力，加強了他們在學(xué)術(shù)研究中的競爭力。主要體現(xiàn)在以下幾個方面：

（1）顯著提高了自主學(xué)習(xí)和研究能力。在學(xué)習(xí)過程中，他們更加注重主動學(xué)習(xí)、獨立探索，提高了他們在學(xué)術(shù)領(lǐng)域中的獨立思考和學(xué)習(xí)能力，有助于他們更好地適應(yīng)知識不斷更新發(fā)展的形勢。

（2）有效提高了學(xué)科交叉與創(chuàng)新能力。通過專題式教學(xué)中的學(xué)習(xí)環(huán)節(jié)、學(xué)術(shù)沙龍中的互動討論環(huán)節(jié)，研究生們接觸到了不同主講人的研究發(fā)現(xiàn)和觀點，從中學(xué)到了豐富的知識和經(jīng)驗，能夠?qū)⒉煌瑢W(xué)科領(lǐng)域的知識和觀點進(jìn)行融合，形成更加嚴(yán)謹(jǐn)、綜合的研究思路。這種能力的提升有助于研究生在學(xué)術(shù)領(lǐng)域更具有創(chuàng)新性和影響力，形成更全面、深入的研究成果。

（3）顯著提高了研究質(zhì)量和整合能力。相比于往屆未經(jīng)歷該培養(yǎng)模式的研究生，2021、2022 屆工程管理專業(yè)研究生在完成專題式教學(xué)和學(xué)術(shù)沙龍后的研究質(zhì)量有明顯的提高，表明學(xué)術(shù)沙龍的實施使得他們得到了更多的學(xué)術(shù)指導(dǎo)，研究水平和成果產(chǎn)出增長較快。另外，研究生們通過學(xué)術(shù)沙龍得到了寶貴的實踐經(jīng)驗，提高了他們在答辯環(huán)節(jié)中的準(zhǔn)備和報告能力，進(jìn)而提升了他們在畢業(yè)論文（預(yù)）答辯中的表現(xiàn)，進(jìn)一步證實了學(xué)術(shù)沙龍作為一種有效的教學(xué)方式對工程管理專業(yè)研究生培養(yǎng)創(chuàng)新具有重要的推動作用。

3.2.2 定性分析

問卷第12 題被設(shè)置為開放性問題，希望學(xué)生們反饋學(xué)術(shù)沙龍實施過程中存在的問題，提出對學(xué)術(shù)沙龍的期望或改進(jìn)意見，結(jié)果如表3 所示。

表3 開放性問卷調(diào)查結(jié)果

從反饋結(jié)果可知，工程管理專業(yè)研究生普遍認(rèn)為學(xué)術(shù)沙龍對他們研究水平和綜合能力的提升具有積極的作用，并且希望學(xué)術(shù)沙龍能夠持續(xù)舉辦。另外，他們也提出了富有建設(shè)性的改進(jìn)建議：

（1）在組織形式上，應(yīng)增加師生之間、學(xué)生與學(xué)生之間進(jìn)行討論的便利性和時間保證。

（2）在參與度和效果上，應(yīng)建立更完善的激勵制度，并關(guān)注學(xué)生在每期學(xué)術(shù)沙龍之后的意見反饋。

（3）在內(nèi)容分享上，應(yīng)邀請更多相關(guān)領(lǐng)域的老師和行業(yè)專家參與進(jìn)來，從而帶來更多元的研究內(nèi)容、方法和工程實踐分享，并給出更充分的學(xué)術(shù)指導(dǎo)，進(jìn)而增加學(xué)術(shù)沙龍的吸引力。

4 智能建造背景下工程管理研究生培養(yǎng)啟示

（1）針對課程體系不完善的問題，建議結(jié)合行業(yè)需求和前沿技術(shù)調(diào)整課程設(shè)置，加大信息化、智能化技術(shù)相關(guān)課程的比例。這些課程應(yīng)以實際應(yīng)用為導(dǎo)向，涵蓋數(shù)字建造、大數(shù)據(jù)分析、人因工程等領(lǐng)域，以滿足學(xué)生對先進(jìn)技術(shù)知識的需求。此外，還應(yīng)加強大數(shù)據(jù)分析等工具方法的教學(xué)，提升學(xué)生的數(shù)理邏輯和研究能力，使其能在智能建造背景下進(jìn)行復(fù)雜工程與管理問題的分析和解決。

（2）針對教學(xué)形式單一的問題，建議采用多樣化的教學(xué)形式，如專題式教學(xué)和學(xué)術(shù)沙龍，以激發(fā)學(xué)生的自主思考和研究能力，培養(yǎng)他們的科研意識和實踐能力。教師應(yīng)扮演指導(dǎo)者和引導(dǎo)者的角色，促進(jìn)交叉學(xué)科知識之間及其與實踐經(jīng)驗的融合。此外，應(yīng)注重培養(yǎng)學(xué)生的創(chuàng)新思維和研究整合能力，使其能夠面對復(fù)雜問題提出創(chuàng)新性的解決方案。因此，建議在培養(yǎng)模式中加強相關(guān)培養(yǎng)環(huán)節(jié)，如科研訓(xùn)練、學(xué)術(shù)寫作和報告等，以提高學(xué)生的創(chuàng)新思維和溝通表達(dá)能力。

（3）針對產(chǎn)學(xué)研結(jié)合不夠密切的問題，建議采用教學(xué)-實踐-科研協(xié)同的培養(yǎng)模式，加強研究和實踐的有機結(jié)合。設(shè)立特定的培養(yǎng)和考核形式，引入工程實踐中的具體科研問題，以評估學(xué)生對實際工程智能建造與管理實踐問題的理解程度與解決能力。同時，建議與相關(guān)企業(yè)建立穩(wěn)定、密切的合作培養(yǎng)機制，使學(xué)生能在更多的實踐項目中培養(yǎng)綜合素質(zhì)和解決問題的能力。

5 結(jié)語

本文通過剖析當(dāng)前課程體系不完善、教學(xué)形式單一、產(chǎn)學(xué)研結(jié)合不夠密切等主要問題，在智能建造發(fā)展背景下提出了基于教學(xué)內(nèi)容改革、教學(xué)模式創(chuàng)新、教學(xué)-實踐-科研協(xié)同的培養(yǎng)模式創(chuàng)新。該新模式能將研究生培養(yǎng)與實際工程智能建造與管理進(jìn)行緊密聯(lián)系，及時跟蹤其研究進(jìn)展，同時注重綜合能力培養(yǎng)。從深圳大學(xué)土木與交通工程學(xué)院的實踐與學(xué)生反饋可知，該模式充分調(diào)動了研究生的自主學(xué)習(xí)和研究積極性，提升了其在信息化、智能化技術(shù)方面的學(xué)習(xí)、掌握和應(yīng)用能力，加強了他們的學(xué)科交叉能力、分析與解決工程實際問題的能力、自主學(xué)習(xí)與科研能力、創(chuàng)新思維、研究整合能力。本文的成果可以為其他高校工程管理相關(guān)專業(yè)的研究生培養(yǎng)提供有益的借鑒，有助于我國培養(yǎng)更多掌握先進(jìn)工程建造技術(shù)知識和管理理論的復(fù)合型人才，進(jìn)一步推動建筑業(yè)的智慧化轉(zhuǎn)型升級。