面向智慧建筑領域的人工智能專業人才培養

［摘 要］ 在新工科建設和建筑行業轉型升級背景下，立足國家發展戰略和建筑行業發展需求，發揮建設類高校學科優勢與特色，探索“人工智能+建筑”復合專業人才培養新模式，對為全面建成社會主義現代化強國培養儲備智慧建筑領域緊缺人才具有重要的研究價值和實踐意義。以沈陽建筑大學人工智能專業為例，從人才培養目標與定位、專業課程體系優化、人才培養評價體系改革、新工科人才實踐能力培養等多個方面進行了探討，初步形成了“人工智能+建筑”專業建設和人才培養改革實踐經驗，取得了良好的人才培養成效。

［關鍵詞］ 智慧建筑；人工智能；新工科；建設類高校；人才培養

［基金項目］ 2020年度遼寧省社會科學規劃基金教育學項目“面向智慧建筑領域的人工智能專業創新人才培養模式研究”（L20BED009）；2022年度沈陽建筑大學第十二批教育科學研究立項課題“新發展階段下地方高校計算機類高質量人才培養創新與實踐”（沈建教字〔2022〕225號）；2023年度中國建設教育協會教育教學科研課題“數智新時代人工智能復合型新工科人才培養模式創新與實踐”（2023188）

［作者簡介］ 陳智麗（1981—），女，遼寧臺安人，博士，沈陽建筑大學計算機科學與工程學院副院長，教授，主要從事計算機視覺、機器學習研究；高治軍（1978—），男，遼寧沈陽人，博士，沈陽建筑大學電氣與控制工程學院院長，教授，主要從事信號檢測與信號處理研究；任 義（1973—），男，河北張家口人，碩士，沈陽建筑大學計算機科學與工程學院人工智能系主任，副教授，主要從事大數據及人工智能算法研究。

引言

2018年4月，教育部印發《高等學校人工智能創新行動計劃》，重點提出了“引導高校通過增量支持和存量調整，加大人工智能領域人才培養力度”“對照國家和區域產業需求布點人工智能相關專業”等任務。2018年，人工智能專業被列入新增審批本科專業名單，目前，我國已有近500所高校增設人工智能本科專業。AI人才培養的需求和地位正隨著AI技術的不斷發展與廣泛應用得到迅速提升，呈現出在全國普及AI教育的發展勢頭。

盡管人工智能專業發展勢頭強勁，但受傳統教育模式的影響，人工智能人才培養仍然面臨培養模式單一、實踐能力培養薄弱等現實瓶頸，人才質量與產業需求之間存在鴻溝［1-2］。同時，人工智能專業面臨如何打造特色專業，避免專業同質化的問題［3］。因此，對專業準確定位，依托學校優勢特色學科，面向行業和地方需求，制定符合國情和高校實際、適應未來經濟社會發展需求的人工智能人才培養目標，打造專業特色，創新人才培養模式是目前亟待解決的問題［4］。

一、面向智慧建筑領域的人才培養目標

（一）“人工智能+建筑”復合型人才培養定位

為應對新一輪科技革命和產業變革，教育部大力推進新工科建設，倡導“人工智能+X”復合專業培養新模式。一些高校結合自身學科特點和優勢，開展了人工智能與優勢學科的交叉融合，并根據當前人工智能的發展趨勢進行專業應用延伸，形成“人工智能+X”復合型專業特色和優勢［5］。2020年2月，教育部正式批準沈陽建筑大學新增人工智能本科專業，這是對沈陽建筑大學在國內率先開展“人工智能+建筑”特色人才培養的充分認可。

建筑產業是我國的支柱產業，隨著新一代信息技術的飛速發展，傳統建筑產業轉型升級已成為必然要求。習近平總書記在黨的二十大報告中強調，“加強城市基礎設施建設，打造宜居、韌性、智慧城市”［6］。人工智能與建筑產業的深度融合，對培育智慧建筑新業態、新模式，推動建筑產業轉型升級與提質增效、促進高質量發展具有重要意義，為人工智能技術提供了廣闊的應用場景和創新空間。培養儲備智慧建筑、智慧城市、智能建造等領域的復合專業人才具有重要的戰略意義。

（二）人工智能專業人才培養目標

設定兼具“國際視野”和“中國特色”的人才培養目標，著力塑造學生的價值觀，堅定學生的理想信念，在人才培養的全過程中培育學生的家國情懷，培養擔當民族復興大任的時代新人。面向國家新一代人工智能發展和智慧建筑未來戰略必爭領域緊缺人才培養的重大需求，培養思想品德優良，扎實掌握人工智能基礎理論、基本方法、應用工程技術，熟悉人工智能相關交叉學科知識，具備科學素養、可持續發展潛質、適應能力、實踐能力、創新能力、系統思維能力、智慧建筑產業視野，未來有潛力成長為國內一流工程師、科學家和企業家，能在我國人工智能學科與智慧建筑領域技術發展中發揮重要作用的優秀人才。

二、“人工智能+建筑”專業課程體系和評價體系

（一）人工智能專業課程知識體系

針對“人工智能+建筑”復合型專業人才培養目標，參考借鑒國內外一流大學課程設置與培養理念，充分把握人工智能學科發展、滲透性與學科交叉性強的特點，立足當前、面向未來，并將課程思政落實其中，設置基礎課程、核心課程和交叉課程三大專業課程體系，以及數學自然科學課程群、人文社會科學課程群、學科基礎課程群、科學與工程課程群、人工智能核心課程群、專業方向課程群、開發工具與平臺課程群、實踐課程群等八大課程群。

在課程群設置中，注重科學、技術與工程的相輔相成、多學科的交叉融合。數學自然科學課程群除了包含“數學物理”與“概率統計”等通識課程外，還設置了“離散數學”“博弈論”等課程。科學與工程課程群包含“電路與電子技術”“控制系統與信號分析”等課程。學科基礎課程群設置了“計算機學科的數據結構”“計算機體系結構”“數據庫原理”等課程。以上三個課程群作為人工智能專業的基礎課程群。

人工智能核心課程群由“人工智能原理”“機器人學基礎”“計算機視覺與模式識別”“機器學習”“神經網絡與深度學習”“強化學習與自然計算”“自然語言處理”“知識圖譜”等課程組成，引導學生從多個層面、系統學習人工智能的基礎理論和核心技術方法。專業方向課程群主要包括智慧建筑方向的專業課程，突出“人工智能+建筑”專業特色。開發工具與平臺課程群涵蓋“程序設計基礎”“Python編程與數據分析”“人工智能平臺”等課程，培養學生運用現代化開發工具和平臺解決人工智能系統設計與開發、算法架構、技術應用等復雜工程問題的能力。上述三個課程群構成人工智能專業的主干課程群，為學生打下堅實的專業核心技術根基。

人文社會科學課程群包含思政類、軍事體育類、英語類、健康教育類、創新創業、人工智能的哲學基礎與倫理、社會風險與法律等內容，旨在將學生培養成為身心素質健康、人文科學素養深厚、熟悉和遵守法律倫理、具有高職業操守和社會責任心的科學家與工程師。實踐課程群包括通識教育實踐課程和專業教育實踐課程，其中特別包含了人工智能綜合實習和企業實訓，旨在強化和培養學生的實踐動手能力與創新能力，為高質量就業打下基礎。

（二）人工智能專業人才培養評價體系

以問題為導向，改進結果評價，強化過程評價。以學生為中心，以成果產出為導向，研究制定貫穿人才培養全過程的評價體系，重視能力產出，建立畢業要求對培養目標的支撐矩陣，進而建立課程體系對畢業要求的支撐矩陣，將培養目標輻射到課程教學目標，將畢業要求落實到具體的教學內容，注重不同課程間知識的融通和有機銜接，確保學生有扎實的基礎和科學的知識結構。客觀評價每門課程的課程目標達成情況，通過評價結果引導教師不斷進行教學反思，調整課程設計及教學方法等，提高課程教學質量。

具體評價過程包括以下幾方面：（1）開課前對教學大綱和考試大綱進行評價，重點評價課程目標與所支撐的畢業要求指標點的對應關系是否合理；課程內容和教學方法是否能夠有效支持課程目標的達成；課程考核方式是否能夠反映課程目標的達成情況。（2）課程執行中對課程考核的合理性進行評價。在期末考試前，由命題組依據課程考試大綱細化考試內容，填寫《命題雙向細目表》和《課程考試出題說明》，具體說明考試題目的類型、分值、難易程度、所支撐的課程目標，將試卷中每道試題與課程目標相對應，說明考核內容是否完整體現了對課程目標的考核。最后，由專業教授或專家委員會填寫《課程考核合理性確認表》，從課程目標的達成途徑、考核依據、考核方式等方面判定課程考核的合理性。（3）課程結束后進行課程目標達成度計算及評價，由課程組根據課程目標各考核項，匯總計算各項課程目標達成情況，填寫《課程考核分析表》，并根據課程目標達成度的情況分析問題及原因，提出有效可行的持續改進措施。

三、人工智能新工科人才實踐能力培養

（一）加強“雙師型”教師隊伍建設

加強師資培訓，組織教師到企業、科研院所、培訓機構進行學習，不斷積累工程實踐教學經驗。選聘具有成功經驗的企業家、有項目經驗、高層次的企業研發人員或校友作為兼職教師，開設專題報告，講授創新創業課程，讓學生得到“第一手”成功的創業指導。參考行業標準，基于個體綜合能力分層培養師資人才，建立層級遞進式認定機制，構建一支具備理論基礎和實際項目能力的“雙師型”教師隊伍。

（二）形成“以賽促學、以賽促育”機制

通過創新創業競賽滿足學生內在的價值追求、激發學生內在的驅動力。構建三級遞進競賽體系，以校級競賽選拔為基礎，以省級競賽鍛煉為主體，以國家級以上競賽為標桿，讓所有學生都有參與創新創業競賽的機會，營造全員參與創新創業競賽的氛圍。形成教師指導、隊友幫扶、需求牽引、項目驅動的競賽機制，使學生在創新創業競賽中主動了解社會需求，實現知識多元化，培養職業素養，實現厚基礎、寬口徑、強實踐、重能力的育人效果。

（三）深入開展產教融合協同育人

圍繞人工智能專業高質量人才培養這一協同目標，遵循互惠互利、資源共享的基本原則，以合作主體深度協同為切入點，堅持以學生為中心，在育人過程中充分發揮高校、企業、科研機構、政府等產教融合各方優勢，利用現代信息技術手段和平臺，積極探索高度開放、深度協同、多元融合的產教融合協同育人模式。通過產教融合為學生提供就業指導和資源支持，幫助學生更好地規劃職業生涯。邀請企業合作伙伴，在就業市場信息和崗位需求等方面為學生提供就業指導、職業規劃咨詢等支持。通過校企合作，為學生爭取更多的實習機會，增加學生的實踐經驗和就業競爭力。

四、人工智能專業人才培養取得階段性成效

沈陽建筑大學人工智能專業于2020年開始招生，每屆招收一個班。針對小班型特點，實行導師制，著力引導學生在理想信念、愛國情懷、品德修養、知識見識、奮斗精神、綜合素質等六個方面下功夫、求發展。每學期對每名學生進行學業和綜合素質測評，既包括對學生學業成績的評價，也包括對學習過程、進步發展、綜合素質的評價，記錄學生成長成才的軌跡，幫助學生實現德智體美勞全面發展。

強化實踐培養環節，構建從課內實驗、課程設計、專業綜合實習到企業實訓的貫通式實踐培養體系。與多家行業龍頭企業建立合作關系，共建學生實習實踐和聯合培養基地。開展“引企入教”活動，邀請企業教師走進校園、課堂參與教學。企業實訓采用校內外“雙導師”制，校外導師按照企業標準對學生的實踐能力進行考核。畢業設計選題結合工程實際，側重利用人工智能技術解決智慧建筑、智能建造等領域的復雜工程問題。另外，學生可外出到企業進行畢業設計，直接參與企業的工程設計和技術開發。人工智能專業成立至今，學生實踐能力持續提升，至今已獲得省級以上學科競賽獎勵20余項，其中國家級獎勵5項。

五、下一步推進專業建設和改革的主要思路及舉措

（一）提升教學管理科學化水平

樹立以人為本的管理理念，改革教學質量評價機制，完善教學獎勵資助辦法，激發教師的內在動力與創造力。提高基層教學組織的自主權、積極性，對表現優秀的個人和集體給予獎勵，增強教師的自豪感和成就感。

（二）開展虛擬教研室平臺建設

建設虛擬教研室平臺，創新教研室教學研討形態，推動教師對專業建設、課程實施、教學內容、教學方法、教學手段、教學評價等方面的研究創新。運用信息技術，突破時空限制，開展校際校企合作，實現優質教學資源庫的共建共享。

（三）構建“互聯網+”“智能+”教學新模式

發揮人工智能專業教師專長，運用先進的數字化教學工具，改革現有的課程教學模式，構建“互聯網+”“智能+”教學線上線下混合教學新模式。通過線上線下混合教學、翻轉課堂等新型教學模式，滿足學生的個性化培養需求。

結語

人工智能技術蓬勃發展，對全球經濟發展、社會進步、人民生活帶來重大而深遠的影響，也對高等教育人才培養帶來了前所未有的挑戰。深刻領會黨的二十大精神，立足科教興國、教育強國戰略，全面落實立德樹人根本任務，為全面建成社會主義現代化強國提供人才支撐，是高校必須擔負的歷史使命。以建設類高校人工智能專業為例，面向建筑行業數智轉型升級需求，筆者探索了“人工智能+建筑”復合專業人才培養新模式，積極推動信息建筑學科交叉融合，在人才培養目標與定位、課程體系與評價體系構建、實踐能力培養等多個方面形成了實踐經驗，并對下一步專業建設與改革思路進行了探討，可供同類院校人工智能專業建設參考借鑒。

參考文獻

［1］武鶴，孫緒杰，楊揚，等.面向“新工科”的智慧建筑學院土木工程專業人才培養研究與實踐［J］.高等建筑教育，2021，30（1）：10-16.

［2］陳軍，鄭瀚.新工科背景下建筑電氣與智能化專業人才培養模式探討［J］.裝備制造技術，2022（3）：240-242+252.

［3］聶秀山，袁藝，劉新鋒，等.強化學科特色的省屬高校人工智能課程體系建設研究［J］.大學教育，2022（9）：204-206.

［4］王津，周小兵，普園媛，等.面向能力產出的人工智能專業人才培養模式探索與實踐［J］.計算機教育，2021（4）：164-168.

［5］安偉，黃文軍.人工智能技術應用與復合型人才培養融合路徑［J］.中國科技信息，2023（4）：126-127.

［6］習近平：高舉中國特色社會主義偉大旗幟 為全面建設社會主義現代化國家而團結奮斗：在中國共產黨第二十次全國代表大會上的報告［EB/OL］.（2022-10-25）［2023-08-21］.http：//www.moe.gov.cn/jyb_xwfb/xw_zt/moe_357/jjyzt_2022/2022_zt17/bg/bg_bgzy/202210/t20221028_672948.html.

The Cultivation of Artificial Intelligence Talents Oriented to the Field of Intelligent Architecture

CHEN Zhi-lia， GAO Zhi-junb， REN Yia

（a. School of Computer Science and Engineering， b. School of Electrical and Control Engineering， Shenyang Jianzhu University， Shenyang， Liaoning 110168，China）

Abstract： Under the background of Emerging Engineering Education and the transformation and upgrading of the construction industry， based on the national development strategy and the development needs of the construction industry， leveraging the advantages and characteristics of the disciplines in construction universities， this paper explores a new model of “artificial intelligence + architecture” composite professional talent cultivation， which has important research value and practical significance for cultivating and reserving scarce talents in the field of smart buildings for China’s socialist modernization drive. Taking the artificial intelligence major of Shenyang Jianzhu University as an example， this paper explores various aspects， such as talent cultivation goals and positioning， optimization of professional curriculum system， reformation of talent cultivation evaluation system， and cultivation of practical abilities for new engineering talents. The practical experience of “artificial intelligence + architecture” major construction and talent cultivation reform has been preliminarily formed， and good talent cultivation results have been achieved.

Key words： intelligent architecture; artificial intelligence; emerging engineering education; construction universities; talent cultivation