智能建造背景下工程管理研究生培養模式創新與實踐

廖龍輝，溫宇航，甘翠萍，莫文婷

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

隨著數字建造、大數據分析、腦科學和人工智能等信息化、智能化技術的發展，全球掀起了以智能制造、智能建造為核心的產業革命，它可以大幅提升工程項目的資源整合和管理效率，對建筑業的轉型升級具有重要意義[1]。因此，將智能建造相關技術與傳統工程管理學科相融合，培養出高素質的復合型人才已成為高等教育的新使命。

關于工程管理人才培養問題，于濤等[2]識別了數字化轉型階段建筑業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體系中數字化理論知識的核心內容。宮培松等[3]將基于學習產出的教育理念與貼合實際項目的工程教學理念相結合，并引入BIM 實踐教學改革，以培養學生與行業需求相匹配的能力。張鷙鸞[4]研究了“互聯網+”背景下項目教學法在建筑工程管理教學中的應用。劉春來等[5]提出了“數字化工程管理”應用創新型復合人才培養的主要舉措，構建了與培養目標相適應的核心課程體系。張恒等[6]通過將智能建造理念融入工程管理BIM 實踐教學改革，重構了工程管理專業BIM 實踐教學的路徑，促使工程管理專業人才培養更具有信息化時代特征，更賦有創新思維，更擁有工程建造能力。

本文將智能建造相關技術知識有機融入到工程管理研究生培養中，通過教學內容和教學模式的優化、有效的協同式教學-實踐-科研模式，激發學生在行業背景下主動學習和運用信息化、智能化技術并將其結合于科研實踐中的積極性，可為建筑業高質量發展儲備人才。

1 智能建造背景下工程管理研究生培養模式創新需求分析

1.1 建筑業高質量發展的人才培養需求

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、管理理念等方面的創新，它通過建造要素數字化、認知可視化、決策智能化，實現數字鏈驅動下的工程項目全壽命周期一體化集成與高效協同。隨著創新驅動發展戰略的深入實施，工科類創新型人才與產業發展需全面對接，教育部將創新型人才的培養任務視為重中之重[7]。工程管理專業旨在培養具備較高智能建造與管理素質、合理的知識結構、較強分析問題和解決問題能力的復合型人才。然而，工程管理專業研究生普遍接受的仍是基于傳統建造工藝的工程管理方法及管理理念，課程體系不夠完善，培養的人才缺少信息化和智能化技術的教育背景、認知和興趣，難以將其與科研、實踐相結合。

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，創新教學內容、教學模式和科研能力培養方式，提升學生學習、掌握、運用信息化、智能化技術的能力，是當前工程管理人才培養要解決的核心問題。

1.2 當前研究生培養模式存在的問題

信息化、智能化技術的發展使得智能建造與管理類專業（以工程管理專業為例）的傳統教學模式和方法已不再完全適應智能建造背景下的研究生人才培養目標[8]。通過相關文獻研究和自身教學實踐發現，工程管理專業研究生培養面臨的主要問題是課程體系不完善、教學考核形式單一、產學研結合不密切[9]。

（1）課程體系不完善。主要原因在于缺少專業師資力量、教學硬件設備不足、課程學分設計較少等[10]。目前，我國工程管理專業開設的大多是管理科學、房地產相關的課程，與信息化、智能化技術相關的課程較少，且主要以BIM 原理和技術為主[11]，尚缺少涵蓋數字建造、大數據分析[12]、人因工程等相關內容的課程。

（2）課程教學形式單一。目前，工程管理專業研究生教學模式仍以填鴨式課堂授課為主，教師展示PPT 配合板書講授、學生被動聽課。研究生普遍認為工程管理領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，這種填鴨式教學不利于培養學生自主思考、研究及實踐的能力。傳統的工科教學模式注重理論知識傳授，導致畢業生普遍缺乏實踐能力，難以利用所學理論知識解決工程實際問題[14]。

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

2 智能建造背景下工程管理研究生培養新模式

為了解決上述問題，需要進行工程管理專業研究生培養模式創新。

2.1 教學方法制定

本文基于如下關鍵點制定新的教學方法：一是將智能建造相關技術知識與傳統工程管理知識相結合，加強研究生的信息化、智能化教育背景，培養研究生利用智能化技術分析、研究及解決工程實踐問題的能力；二是通過創新教學模式，提升研究生的研究整合能力與表達能力；三是實現教學、實踐、科研的協同式培養，建立基于實際工程問題選擇研究課題、基于分享和討論進行研究能力考核與提升的教學任務，提升研究生的學習、實踐、科研及創新能力。

2.2 教學設計

本文旨在從教學和實踐兩方面開展智能建造與管理人才（以工程管理專業研究生為例）培養模式創新，包括梳理智能建造背景下工程管理專業研究生培養面臨的主要挑戰，并提出具體解決方案及主要內容。通過優化課程設置，整合智能建造技術和傳統工程管理理論的學科內容，重構研究生培養體系。同時，采用多元化的教學方法，使學生能夠深入了解智能建造與管理的實際應用，培養其解決實際問題的能力。具體教學改革研究思路如圖1 所示。

圖1 智能建造背景下工程管理研究生培養模式創新

2.2.1 教學內容創新

本文依托深圳大學土木與交通工程學院工程管理專業的《工程管理前沿》等研究生課程，新增開設智能建造相關技術知識，如數字建造、大數據分析、人因工程等方面的內容，并采用專題式教學和討論的形式進行知識傳授。

針對數字建造技術，深化基于BIM 與自然語言處理技術的智能審圖、基于BIM 的重大突發事件下人員疏散模擬與路徑優化、基于物聯網的裝配式建筑智能管理、基于地理信息系統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容。

針對大數據分析技術，深化有關數據挖掘算法、機器學習算法、數據可視化等方面的內容。通過實際工程案例、國內外慕課、數據科學論壇、數據范例分析等方式幫助研究生了解大數據分析技術的應用潛力，如公共建筑的能耗異常診斷、不完備數據下的能耗預測及柔性管理、基于知識圖譜的深基坑施工風險監測及智能決策支持。

針對人因工程技術，新增開設不同類型人員（如建筑工人、住宅用戶）在不同場景下，使用近年來迅速發展的可穿戴設備（如腦電信號收集與分析系統、眼動追蹤儀、近紅外腦成像分析系統、無線生理儀、行為觀察系統、足底壓力測試系統）進行不安全行為監控，總結不安全行為的發生規律，并制定事故預防措施等方面的教學內容。

2.2.2 教學模式創新

在研究生課程的專題式教學和討論外，定期舉辦工程管理專業研究生學術沙龍（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“權利”交給學生，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給建筑業帶來的變革、如何將這些技術與自己的研究方向相結合、如何開展針對性研究，并展示其研究成果及學術發展方向，同時邀請主講人的導師和感興趣的其他師生做針對性的點評，并進行互動討論。

2.2.3 協同式教學-實踐-科研

研究生應根據智能建造實際過程中的不同工程實踐問題進行選題，并在導師的指導下展開課題研究。選題過程中應充分考慮當前智能建造領域的熱點問題和工程實際需求，如基于激光雷達的大規模預制構件一體化檢測、塔吊負載危險區域動態識別、基于計算機視覺的工地安全監督、基于強化學習的中央空調系統節能優化、基于腦電和眼動實驗的施工安全標志認知、災害情況下的人員疏散路徑優化、建筑廢棄物的資源化處置與監管等問題，確保研究的實踐意義和學術價值。在進行課題研究時，研究生應結合已有的理論框架和研究方法，對選定的問題進行深入探索和分析。

此外，研究生需在基于專題的學術沙龍上分享其課題研究成果。學術沙龍為研究生提供了一個學術交流和討論的平臺，通過與老師及不同研究方向的同學進行學術交流，可以獲得反饋和建議，進一步提升研究質量。同時，學術沙龍還可以促進不同課題研究之間的交叉與融合。

為了確保學生在課題研究中能夠有所突破和提升，需明確考核及改進機制。如在沙龍中組織和引導學生進行討論，從創新性、貢獻度等方面評估研究的優缺點，并制定針對性的改進方案；在研究生實施改進方案后進行效果評估，實現動態跟蹤和持續改進。

3 實踐效果評價與分析

3.1 問卷調查

上述新模式從2018 年開始實施，目前已經完整培養了2021 屆和2022 屆工程管理專業研究生。為了評估該模式的實踐效果，本文設計了工程管理專業研究生學術沙龍回訪問卷，向已完成學術沙龍的80 位學生（2021、2022 屆各40 名）發放，回收完整問卷80 份，回收率達100%。問卷中涵蓋了12項問題，旨在評估上述專題式教學及學術沙龍對研究生多方面能力的培養效果。表1 總結了前11 項的反饋結果。

表1 實踐效果問卷調查結果（%）

3.2 反饋結果與分析

3.2.1 定量分析

在問卷調查中，上述11 項問題采用了李克特量表（5 級）進行打分，數字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”。對問卷調查數據進行t檢驗，結果如表2 所示。各題項的顯著性p值均小于0.05，在統計學上具有顯著意義。

表2 t 檢驗結果

具體而言，工程管理專業研究生普遍表示，專題式教學與學術沙龍有助于他們保證研究進度、培養在復雜工程管理中深入思考和解決問題的能力，加強了他們在學術研究中的競爭力。主要體現在以下幾個方面：

（1）顯著提高了自主學習和研究能力。在學習過程中，他們更加注重主動學習、獨立探索，提高了他們在學術領域中的獨立思考和學習能力，有助于他們更好地適應知識不斷更新發展的形勢。

（2）有效提高了學科交叉與創新能力。通過專題式教學中的學習環節、學術沙龍中的互動討論環節，研究生們接觸到了不同主講人的研究發現和觀點，從中學到了豐富的知識和經驗，能夠將不同學科領域的知識和觀點進行融合，形成更加嚴謹、綜合的研究思路。這種能力的提升有助于研究生在學術領域更具有創新性和影響力，形成更全面、深入的研究成果。

（3）顯著提高了研究質量和整合能力。相比于往屆未經歷該培養模式的研究生，2021、2022 屆工程管理專業研究生在完成專題式教學和學術沙龍后的研究質量有明顯的提高，表明學術沙龍的實施使得他們得到了更多的學術指導，研究水平和成果產出增長較快。另外，研究生們通過學術沙龍得到了寶貴的實踐經驗，提高了他們在答辯環節中的準備和報告能力，進而提升了他們在畢業論文（預）答辯中的表現，進一步證實了學術沙龍作為一種有效的教學方式對工程管理專業研究生培養創新具有重要的推動作用。

3.2.2 定性分析

問卷第12 題被設置為開放性問題，希望學生們反饋學術沙龍實施過程中存在的問題，提出對學術沙龍的期望或改進意見，結果如表3 所示。

表3 開放性問卷調查結果

從反饋結果可知，工程管理專業研究生普遍認為學術沙龍對他們研究水平和綜合能力的提升具有積極的作用，并且希望學術沙龍能夠持續舉辦。另外，他們也提出了富有建設性的改進建議：

（1）在組織形式上，應增加師生之間、學生與學生之間進行討論的便利性和時間保證。

（2）在參與度和效果上，應建立更完善的激勵制度，并關注學生在每期學術沙龍之后的意見反饋。

（3）在內容分享上，應邀請更多相關領域的老師和行業專家參與進來，從而帶來更多元的研究內容、方法和工程實踐分享，并給出更充分的學術指導，進而增加學術沙龍的吸引力。

4 智能建造背景下工程管理研究生培養啟示

（1）針對課程體系不完善的問題，建議結合行業需求和前沿技術調整課程設置，加大信息化、智能化技術相關課程的比例。這些課程應以實際應用為導向，涵蓋數字建造、大數據分析、人因工程等領域，以滿足學生對先進技術知識的需求。此外，還應加強大數據分析等工具方法的教學，提升學生的數理邏輯和研究能力，使其能在智能建造背景下進行復雜工程與管理問題的分析和解決。

（2）針對教學形式單一的問題，建議采用多樣化的教學形式，如專題式教學和學術沙龍，以激發學生的自主思考和研究能力，培養他們的科研意識和實踐能力。教師應扮演指導者和引導者的角色，促進交叉學科知識之間及其與實踐經驗的融合。此外，應注重培養學生的創新思維和研究整合能力，使其能夠面對復雜問題提出創新性的解決方案。因此，建議在培養模式中加強相關培養環節，如科研訓練、學術寫作和報告等，以提高學生的創新思維和溝通表達能力。

（3）針對產學研結合不夠密切的問題，建議采用教學-實踐-科研協同的培養模式，加強研究和實踐的有機結合。設立特定的培養和考核形式，引入工程實踐中的具體科研問題，以評估學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，建議與相關企業建立穩定、密切的合作培養機制，使學生能在更多的實踐項目中培養綜合素質和解決問題的能力。

5 結語

本文通過剖析當前課程體系不完善、教學形式單一、產學研結合不夠密切等主要問題，在智能建造發展背景下提出了基于教學內容改革、教學模式創新、教學-實踐-科研協同的培養模式創新。該新模式能將研究生培養與實際工程智能建造與管理進行緊密聯系，及時跟蹤其研究進展，同時注重綜合能力培養。從深圳大學土木與交通工程學院的實踐與學生反饋可知，該模式充分調動了研究生的自主學習和研究積極性，提升了其在信息化、智能化技術方面的學習、掌握和應用能力，加強了他們的學科交叉能力、分析與解決工程實際問題的能力、自主學習與科研能力、創新思維、研究整合能力。本文的成果可以為其他高校工程管理相關專業的研究生培養提供有益的借鑒，有助于我國培養更多掌握先進工程建造技術知識和管理理論的復合型人才，進一步推動建筑業的智慧化轉型升級。