面向人工智能技術的建筑電氣與智能化專業升級改造探索與實踐

中圖分類號：G640 文獻標志碼：A 文章編號：2096-000X（2025）26-0038-05

Abstract：Thispaperconductsadetailedanalysisoftheupgradingand transformationofthemajorofbuilding electricaland intellgentiziounderteackgroundofartfalintellgenetecholgies.akingthenaioalfistassmajocostruction pointofbuildingelectricalandintellgentizationinJilinUniversityofArchitetureasanexample，itdiscusesthecostruction foundationconditionsandachievementsofthismajor，aswellasthemainideasandproblemstobesolvedinitsupgradingand transformation.Itproposescorrspondingmeasuresforupgradingandtransformationfromsixaspects：optimizationandadjustment ofthetrainingprogram，reformofthepracticalteachingsystem，newmodeofpracticalteaching，diversifiedandmixedteaching methods，consructionoftheteachingstaffandtextbookconstruction，layingasolidfoundationfortheconstructionoftheajor of building electrical and intelligentization in Jilin University of Architecture.

Keywords：artificalintellgence；themajorofbuildingelectricalandintelligentization；professionalupgradingand transformation;main ideas;solution measures

2006年3月教育部批準設立了建筑電氣與智能化試辦本科新專業（代碼：080712S），于2012年9月正式列人國家工學/土木類（代碼：081004）專業自錄，它是我國智能建筑專門人才培養從無到有的“里程碑”，緩解了市場對該類專業人才的需求壓力，全國迄今已有近百所高校開辦了此專業。當前，人工智能技術的發展正在推動傳統經濟向新技術新業態轉型升級。建筑電氣與智能化傳統工科專業必須面向人工智能技術的新應用進行全面、深刻的改革與創新，以提升人才培養質量及專業建設水平，滿足智慧城市建設領域對新技術創新需求。本文以國家一流專業建設點—建筑電氣與智能化專業的升級改造實踐為例進行全面的闡述。

建筑電氣與智能化專業建設基礎和成效

是最早參與創建建筑電氣與智能化專業的主要高校之一，也是最早成為本專業教學指導委員會的成員單位；2002年率先在電子信息工程專業設置樓宇智能化方向；2009年開設建筑與電氣智能化本科專業；2012年開始招收建筑技術科學（建筑電氣與智能化方向）研究生，所在學科智慧城市科學與工程2018年獲批吉林省特色高水平新興交叉學科；2019年入選吉林省一流專業建設點，2021年入選國家一流專業建設點。該專業建設中獲得吉林省教學成果三等獎1項；獲批吉林省一流課程1門；獲批吉林省普通本科教育課程思政示范課程2門；獲批吉林省“四新\"教育改革實踐優秀案例1項；獲批吉林省普通本科高校省級重點教材立項建設項目1項；獲批教育部產學合作協同育人項目3項。獲批校級本科教學實驗中心1個，獲批校級實習實踐基地2個。

二建筑電氣與智能化專業升級改造主要思路和需要解決主要問題

（一） 主要思路

以“人工智能 + 專業\"模式，從“人工智能+”新產業、新技術三個維度，進行專業適應新工科建設的改造升級。在人才培養的全過程中貫穿人工智能、智慧城市、BIM技術等行業新需求，從而調整培養自標、優化培養方案，更新課程體系等使畢業生在知識能力、就業能力、綜合素質等方面得到顯著提高，培養具有家國情懷，能夠符合新產業、新技術要求應用研究型人才。探索出一條以“人工智能 + ”為牽引，“新工科、新產業、新技術\"為驅動的建筑電氣與智能化專業升級改造之路。建筑電氣與智能化專業的升級改造思路如圖1所示。

圖1建筑電氣與智能化專業升級改造主要思路

隨著BIM、人工智能、大數據和物聯網等新技術的涌現，以建筑物為載體，結合新技術的建筑智能化呈現出新趨勢。例如基于BIM的三維可視化和協同的工程交互設計，項目全生命周期的BIM協同工作，有助于提高工程設計質量乃至項目整體質量；智能運維管理系統引入人工智能實現自動化巡檢并對系統參數實現大數據挖掘及自動預警；智慧節能控制系統通過智能傳感器數據深度挖掘分析，建立用能設備運行全景圖，依托人工智能技術優化設備運行策略降低能耗，延長設備壽命。因此，利用BIM、物聯網、人工智能等新技術實現與建筑電氣工程設計交互化、運維管理智能化、建筑應用智慧化。建筑電氣與智能化專業改造升級總體實施途徑如圖2所示。

（二） 解決主要問題

解決人工智能技術下基于智慧城市的建筑電氣與智能化專業改造升級培養方案優化問題和人才培養模式創新問題。結合BIM、物聯網、大數據和人工智能等新技術、新經濟發展需求，以智能建筑為切入點，明確專業建設的新內涵，探索建筑電氣與智能化專業改造升級的實施途徑，制定以建筑電氣與智能化專業為交點，多學科、多領域交叉為特征的新工科專業培養方案，創新人才培養模式。

解決人工智能技術需求下專業課程體系不完善，學生知識結構單一，不能滿足智慧城市要求的問題。課程體系和課程內容是專業改造升級的落腳點。根據“新技術、新產業、新要求\"對建筑電氣與智能化專業技術人才的需要，結合學校人才培養定位，以培養人才的能力要求為目標，構建能力-知識-課程目標-課程內容的關聯關系，優化和重構課程體系，把BIM、物聯網、人工智能等新技術融入課程內容中，探索基于典型工程案例教學方法。

圖2建筑電氣與智能化專業改造升級總體實施途徑

解決學生工程實踐能力不足，獨立思維能力和創新能力不強的問題。針對傳統實踐教學模式和資源的不足問題，以智慧城市 ^?+ 人工智能的人才培養要求，優化實踐教學體系和內容，構建自主、開放、實踐和創新相結合、課內課外與校內校外相結合的實踐教學模式。結合物聯網、大數據、BIM和人工智能新技術，在改革實踐教學模式的基礎上，依托企業人工智能 + 典型工程項目，研究基于大數據共享的實驗平臺開展協同實踐的教學方法。

三建筑電氣與智能化專業升級改造的具體措施

（一）面向人工智能技術進行培養方案優化與調整，基于三維度更新課程體系與教學內容

為了在本科人才培養的全過程中體現出滿足人工智能技術、智慧城市新要求的教學理念，進行系統式、貫通式人才培養，進行專業升級和改造。從圖1所示三個維度，“ AI+ ”表示人工智能從技術單元智能發展轉向群體智能發展、新產業發展表示智能建筑發展到智慧城市發展、新技術表示從傳統的CAD到新型的BIM技術發展。從上面的三個維度教學可以看出，智慧城市、BIM技術均是以人工智能為核心的信息化技術的體現，因此在建筑電氣與智能化專業升級改造中需要將人工智能元素全方位地融人課程體系和教學內容中，因此在培養方案調整優化中新增人工智能概論、建筑物聯網技術、BIM技術與建筑施工、智慧建筑和建筑數字孿生技術等新的課程以體現人工智能元素。在原有的建筑智能環境學中摒棄過時的課程內容，增添可持續建筑環境的智能信息技術。在民用建筑電氣設計計算與應用課程中增加相關建筑設計、建筑規劃、建筑施工、建筑運維和建筑管理等全壽命周期內相關數據信息內容，在建筑設備及其自動化、建筑物信息設施系統兩門課程中以國家行業聚焦的重點內容，例如“人工智能+”大數據等“新型建筑設施”需求進而更新教學內容等。

（二）結合建筑電氣與智能化專業特點，探索面向人工智能技術的專業實踐教學體系

對于學生實踐創新能力的培養是一個由量變到質變的積累過程，呈現的趨勢為明顯的漸進階梯性，因此其實踐課程設置也必須遵循該規律。目前，（以下簡稱“我校”）建筑電氣與智能化專業實踐教學環節安排較為集中，部分實踐教學體系未遵循學生認知規律，與工程實踐能力培養不匹配。此外實踐教學過程是一個多主體協同育人過程，多主體包括學校、教師、學生和企業等，本專業盡管開展了一定程度的校企合作，并且建立了一定數量的實踐教學基地，但是大多數實踐教學基地還處于協作而不協同狀態，實踐教學資源不足現象仍然存在，因此，需要對傳統實踐教學模式進行改革以滿足新工科人才培養要求。本文構建了面向智慧城市的建筑電氣與智能化專業實踐教學改造升級方案，該方案如圖3所示。該方案以實踐多主體協同為核心，遵循漸進階梯式實踐能力培養基本規律，通過具體實踐階段，實現綜合育人目標

圖3面向智慧城市的專業實踐教學改造升級方案

（三）基于能力形成的特點和規律，探索提高學生自主學習能力和實踐能力的教學新模式

根據不同階段的學生形成能力的特點和學生不同階段認識發展規律，把“實際場景一過程探究一教學反思一教學創新”貫穿于“實驗一課程設計一實習一畢業設計等\"實踐教學環節中，同時也貫穿于“學科競賽一創新訓練項目一科研項目\"課內外實踐環節中，通過構建典型工程項目案例，企業工程師參與實踐教學，激發學生學習實踐的熱情，培養其工程實踐能力。通過科教融匯與產教融合，保持工程案例持續積累和優化，建立工程實踐案例資源庫，為實踐教學奠定豐富資源基礎。基于典型工程場景案例實踐教學模式如圖4所示。

圖4基于典型工程場景案例的實踐教學新模式

（四）探索基于企業項目資源與課堂教學、課下實驗、課外實踐相結合多元混合教學方法

目前，實踐教學資源及實驗條件并不能完全滿足智慧化建筑人才培養的需求，然而行業企業以及科研院所的工程項目中包含大量的基于人工智能、BIM、大數據、云計算和物聯網方面新技術的典型應用案例，因此就要求學校與企業建立產學研的緊密聯系，通過分享企業的典型工程項目案例，實現校企產學研深度結合，將學校中的實踐教學部分的實驗資源延伸到現場，使學校的理論教學與實踐教學深入到企業的典型工程案例中，滿足學生對實踐學習的需求，同時滿足企業對專業人才的需求。依托企業典型工程項目，教師可以遠程訪問項目各個子系統，了解系統功能、作用以及運行狀態，企業工程師可以遠程進入課堂開展教學活動，結合工程項目功能需求來闡述項目的工作原理，實現理論與實踐的緊密結合。學校師生可以通過數據共享，利用學校網絡中心的大數據模型應用平臺進行數據分析和實踐研究。圖5為我校建筑節能技術課程的多元教學手段的混合教學方法示意圖，該課程涉及建筑學、土木工程、給排水工程、建筑環境與能源應用工程、電子信息工程、建筑電氣與智能化、自動化等多個領域和專業，通過“人工智能 + ”的企業典型工程項自案例資源為師生提供一個基于智慧建筑的課程資源實驗平臺。混合教學方法包括以下方案：典型工程案例教學、工程師遠程線上教學或工程師現場深入課堂教學、虛擬仿真的實驗教學、實驗室操作型實驗教學。通過上述多元化混合教學方法，學生對課程的學習興趣有了明顯提高，學生學習效果有了明顯提升，對于課程的教學效果起到了很好的推動作用。

圖5建筑節能技術（校企合作）課程的多元化混合教學方法示意圖

（五） 構建面向\"人工智能 +^， 的專業升級改造的復合型師資隊伍

針對人工智能、智慧城市、建筑信息化BIM等新產業、新技術的專業需求，將具有交叉學科專業背景的從事相近方向的教學、科研、設計和研發等工作的來自高校、企業、科研院所的校內外專兼職人員整合成一支復合型專業教學團隊的師資隊伍，發揮高校、企業、科研院所師資團隊的各自優勢，形成兼具針對建筑電氣與智能化專業升級改造后新需求的方向的教學團隊。通過開展青年教師進入企業進行實踐鍛煉、校企聯合畢業設計、校企聯合研發科研項目和校企聯合進行人才培養等師資培訓措施，提高青年教師實踐能力，更新教師的教學信息化教育理念，充分發揮理論教學與企業實踐指導相結合優勢，聯合進行應用研究型人才培養。將行業企業中新技術、新產品、新需求反饋到本科人才培養中，促進本專業教師的理論與實踐教學能力更加緊密結合，塑造一支教學水平高、實踐能力強、全面熟悉產業發展新需求的復合型師資隊伍。

（六）打造面向\"人工智能 .+^， ”的建筑電氣與智能化專業新工科立體化教材

教材在本科人才培養中具有非常重要的作用和地位，由于自前建筑電氣與智能化專業面向人工智能、智慧城市、BIM技術等新技術，市面上很難找到融合上述學科知識、專門用于該方面人才培養的專業課教材，而一般產品樣本、產品技術資料、調研報告、科研報告等均不適合用于教材，需要將上述學科知識、新技術、新產品進行科學提煉，進行重組和優化后材料進行整理編寫成教材來支撐該本專業升級改造后的主干課程新教材。基于此方面的需求，本專業教學團隊教師將編寫融入智慧城市、人工智能、BIM等新知識、新技術于建筑電氣與智能化理論知識點的特色教材。目前本專業教學團隊進行編寫的教材有5本，其中獲批吉林省首批普通本科高校省級重點1本，中國建筑工業出版社“十四五\"規劃2本。所編寫的教材同時開展立體化教學資源建設，包括PPT、課程習題資源庫、課程素材庫和課程工程案例庫等，通過建設教學資源的立體化教材建設，將極大地滿足建筑電氣與智能化專業升級改造后的教材需求，同時也提高了學生學習的主動性和積極性，為教師的授課提供大量的素材，提高教師授課的效率和授課質量。

五 結束語

本文針對基于人工智能新技術背景下的建筑電氣與智能化專業升級改造問題進行了詳細的分析和討論，以建筑電氣與智能化國家一流專業建設點為例，從專業建設基礎、專業建設成效、專業升級與改造主要思路以及專業升級改造的措施四個方面進行了詳細闡述。本文明確了專業建設新內涵，構建了基于需求導向的人才培養自標和產出導向的人才培養模式，根據知識、能力和素質的培養要求，遵從認知規律，構建多階段的實踐教學新體系，從工程實際出發，建立“場景一探究一反思一創新”的典型場景工程案例教學方法。探索和實踐了校企聯合，產學研融合，以學生為中心的多元混合教學方法。

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