面向新工科人才培养的智能城市地下空间工程教学改革与探索

刘斌 蒋鹏 聂利超 刘征宇 李勇

摘  要：近年来，物联网、大数据、人工智能等新一代信息技术已在众多学科取得了成功，在城市地下空间工程领域也开始展现巨大的应用前景。这些新技术的引入，对城市地下空间工程专业人才的知识体系、工程实践能力和创新能力培养提出了更高的要求，城市地下空间工程专业新工科建设势在必行。围绕新工科背景下城市地下空间工程专业需求人才的变化，文章分析了本专业学生培养的改革方向，提出了总体教学改革思路，并从专业综合改革、育人平台建设、国际化建设和师资团队建设四个方面进行了探讨与实践。通过以上城市地下空间工程专业的教学改革举措，毕业生质量显著增强，专业在业内口碑显提高。

关键词：新工科;城市地下空间工程;教学改革

中图分类号：G642       文献标志码：A          文章编号：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

伴随着城镇化的进程，环境污染、人口膨胀、交通拥堵等“城市病”日益严重，如何高效开发和利用城市地下空间是解决“城市病”带来的资源、交通、环境、安全等问题的关键[1]。城市地下空间开发是一个复杂的工程，涉及空间规划、设计、施工、安全、防灾、管理、运行维护等多种专业知识，因此培养此类复合型人才是解决以上问题的基础。基于此背景，国内多所院校陆续开设城市地下空间工作专业[2]，例如2004年开办的山东大学城市与地下空间工程专业，旨在为我国培养城市地下空间工程开发和利用的应用型和研究型人才。

近年来，以物联网、大数据、人工智能等为核心驱动力的新一轮科技和产业革命，催生各个行业的变革与创新，城市地下空间基础设施建设及运行也迈进“智能化建造、智慧化服務”的新时代，城市地下空间开发涉及的空间规划、设计、施工、安全、防灾、管理、运行维护等知识也逐渐向信息化、智能化发展。城市地下空间工程专业的人才需求也发生了转变，原本学科边界明显、专业知识架构固化、专业划分过细的培养模式并不能满足当前城市地下空间开发的需要。因此，急需对城市地下空间工程进行教学改革。

一、智能城市地下空间工程教学改革总体思路

针对城市地下空间工程行业的需求，响应“复旦共识”“天大行动”和“北京指南”[3]，山东大学城市地下空间工程专业面向国际新型基础设施发展前沿，以学科交叉、知识融合为基础，以“大平台、大人才、大项目、大成果”为支撑，按照“宽口径、厚基础、重智能、强实践”思路，建设一流现代化城市地下空间工程专业。确定了一个中心、两条主线、三个体系、四种保障的改革总体思路（如图1），即以培养面向重大基础设施建设领军人才的目标为中心，贯彻创新能力与实践能力的培养和综合素质的全面提升为主线，构建通识知识体系、专业知识体系、交叉知识体系三大知识体系，将课程体系改革、教育质量保障、育人平台建设和高水平师资队伍建设作为四种保障措施，多效并举进行城市地下空间工程专业建设及改革。

二、智能城市地下空间工程教学改革举措

针对城市地下工程，目前工程大数据已成为最重要、最有价值的资源，城市地下工程的创新发展依赖大数据的智能分析已成为国际共识。尤其我国经历了数十年建筑工程的高速发展，在各种工程中已积累了海量数据。但是，目前城市地下工程学科课程内容严重滞后，先进的大数据分析处理手段，如机器学习、深度学习等还未引入课本，或者只是作为独立的内容供学生学习，未能做到前沿方法与课程的有效结合。此外，前置课程的缺失，也影响了学生对于前沿知识的理解。这些不足严重制约了学生用新思想新方法来利用工程大数据，创新解决城市地下工程中的问题。因此，如何将智能化工程思想融入城市地下空间工程专业学生培养的全过程是专业教学改革的关键。