面向新工科人才培養的智能城市地下空間工程教學改革與探索

劉斌 蔣鵬 聶利超 劉征宇 李勇

摘? 要：近年來，物聯網、大數據、人工智能等新一代信息技術已在眾多學科取得了成功，在城市地下空間工程領域也開始展現巨大的應用前景。這些新技術的引入，對城市地下空間工程專業人才的知識體系、工程實踐能力和創新能力培養提出了更高的要求，城市地下空間工程專業新工科建設勢在必行。圍繞新工科背景下城市地下空間工程專業需求人才的變化，文章分析了本專業學生培養的改革方向，提出了總體教學改革思路，并從專業綜合改革、育人平臺建設、國際化建設和師資團隊建設四個方面進行了探討與實踐。通過以上城市地下空間工程專業的教學改革舉措，畢業生質量顯著增強，專業在業內口碑顯提高。

關鍵詞：新工科;城市地下空間工程;教學改革

中圖分類號：G642? ? ? ?文獻標志碼：A? ? ? ? ? 文章編號：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

伴隨著城鎮化的進程，環境污染、人口膨脹、交通擁堵等“城市病”日益嚴重，如何高效開發和利用城市地下空間是解決“城市病”帶來的資源、交通、環境、安全等問題的關鍵[1]。城市地下空間開發是一個復雜的工程，涉及空間規劃、設計、施工、安全、防災、管理、運行維護等多種專業知識，因此培養此類復合型人才是解決以上問題的基礎。基于此背景，國內多所院校陸續開設城市地下空間工作專業[2]，例如2004年開辦的山東大學城市與地下空間工程專業，旨在為我國培養城市地下空間工程開發和利用的應用型和研究型人才。

近年來，以物聯網、大數據、人工智能等為核心驅動力的新一輪科技和產業革命，催生各個行業的變革與創新，城市地下空間基礎設施建設及運行也邁進“智能化建造、智慧化服務”的新時代，城市地下空間開發涉及的空間規劃、設計、施工、安全、防災、管理、運行維護等知識也逐漸向信息化、智能化發展。城市地下空間工程專業的人才需求也發生了轉變，原本學科邊界明顯、專業知識架構固化、專業劃分過細的培養模式并不能滿足當前城市地下空間開發的需要。因此，急需對城市地下空間工程進行教學改革。

一、智能城市地下空間工程教學改革總體思路

針對城市地下空間工程行業的需求，響應“復旦共識”“天大行動”和“北京指南”[3]，山東大學城市地下空間工程專業面向國際新型基礎設施發展前沿，以學科交叉、知識融合為基礎，以“大平臺、大人才、大項目、大成果”為支撐，按照“寬口徑、厚基礎、重智能、強實踐”思路，建設一流現代化城市地下空間工程專業。確定了一個中心、兩條主線、三個體系、四種保障的改革總體思路（如圖1），即以培養面向重大基礎設施建設領軍人才的目標為中心，貫徹創新能力與實踐能力的培養和綜合素質的全面提升為主線，構建通識知識體系、專業知識體系、交叉知識體系三大知識體系，將課程體系改革、教育質量保障、育人平臺建設和高水平師資隊伍建設作為四種保障措施，多效并舉進行城市地下空間工程專業建設及改革。

二、智能城市地下空間工程教學改革舉措

針對城市地下工程，目前工程大數據已成為最重要、最有價值的資源，城市地下工程的創新發展依賴大數據的智能分析已成為國際共識。尤其我國經歷了數十年建筑工程的高速發展，在各種工程中已積累了海量數據。但是，目前城市地下工程學科課程內容嚴重滯后，先進的大數據分析處理手段，如機器學習、深度學習等還未引入課本，或者只是作為獨立的內容供學生學習，未能做到前沿方法與課程的有效結合。此外，前置課程的缺失，也影響了學生對于前沿知識的理解。這些不足嚴重制約了學生用新思想新方法來利用工程大數據，創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學生培養的全過程是專業教學改革的關鍵。