“双碳”目标和数字孪生双驱动下智能建造技术专业人才培养模式构建与研究

［摘           要］  基于建筑产业转型升级及数字化发展需求，以校企合作、产教融合、科教融汇的路径创新智能建造技术专业人才培养，以数字化、智能化、工业化升级为契机，真正融入机器人、大数据、云计算、物联网等新技术新手段，创新突破相关核心课程建设，运用校企共建实训中心开展虚拟仿真实训教学和实操实训教学，使学生能够掌握和运用课堂教学的核心知识，具备核心岗位工作能力，助力建筑行业转型升级实现“双碳”目标。

［关    键   词］  智能建造；产教融合；核心岗位；“双碳”目标

［中图分类号］  G715                    ［文献标志码］  A                  ［文章编号］  2096-0603（2023）31-0093-04

建筑业是我国国民经济的支柱产业之一，但整个建筑行业仍然以粗放型的生产方式为主，生产模式较为落后，生产过程中需要消耗较多的能源资源，是我国碳排放量的“大户”。2020年7月，住建部、工信部等13部委提出“以数字化、智能化升级为动力，创新突破核心技术，加大智能建造在工程建设各环节的应用”。2020年9月，我国政府提出“碳达峰”和“碳中和”的“双碳”目标，旨在通过节能减排，实现全社会的绿色发展。党的二十大报告也指出，加快发展数字经济，促进数字经济和实体经济深度融合。数字化转型已成为中国建筑业增长的新动能，当前大型企业在总承包环境下，对人才的数字化复合型技能需求量较大，国家战略要求2035年迈入智能建造世界强国，对技术技能型人才提出了更高的要求。

目前，我国建筑业在信息技术与先进的建造技术结合方面不够充分，转变传统建筑业的建造方式是实现“双碳”目标的有效途径。因此，加快推动智能建造产业体系建设和智能建造方面人才培养迫在眉睫。

一、智能建造人才培养现状

智能建造人才培养要从社会和高校两个层面进行培养。目前，在社会层面上，一小部分企业依托原有土木工程技术人才拓宽专业交叉其他学科进行培养，使用新型技术如测绘机器人、砌墙机器人、混凝土喷射机器人、3D打印技术等开展施工，运用智慧工地来完成智能信息采集、数据模型分析、管理高效协同及施工过程的智能预测等，是综合管理施工现场的一种新型管理模式，但是大部分企业还没有应用这种先进技术，一方面是相应企业还不具备这样先进的应用场景，另一方面是由于缺乏智能建造技术专业的毕业生，这就需要高校系统性、创新性地培养智能建造技术人才。

2021年，教育部印发的《职业教育专业目录（2021年）》新增智能建造技术专业。虽然有部分高职院校开设了智能建造技术专业，但到目前智能建造创新型人才培养还没有完全可借鉴的完整经验，尤其在智能装备、物联网技术、建筑机器人、智能运维等方面培养的较少，大多数智能建造技术专业是依托土建施工类专业转型升级，根据自身优势和专业特色优势培养智能建造技术人才，而这些正是社会与企业需求量最大的，需要学校、企业、社会等多主体共同探讨研究智能建造技术专业人才培养模式。

二、创新人才培养模式

习近平总书记在中国共产党第二十次全国代表大会上明确指出：“统筹职业教育、高等教育、继续教育协同创新，推进职普融通、产教融合、科教融汇，优化职业教育类型定位。”创新型职业教育人才培养模式需要根据专业转型与定位、人才培养目标来确定。我校智能建造技术专业全面依托职业教育集团资源优势，广纳优秀企业专家探索产教深度融合，充分发挥“产”和“教”的各自优势，构建校企协同育人模式，实施“四化融通”方案，推动“标准化+”行动，推进教育教学全过程标准化。

（一）构建校企协同育人模式

坚持以产业需求引领人才培养方向，智能建造技术专业依托行业企业资源，先后与中国建筑第七工程局有限公司、联达科技股份有限公司、河南建基工程咨询有限公司、展示网科技有限公司等企业建立合作关系，开展建筑机器人虚拟施工交互与设计、建筑机器人现场施工与应用、3D打印建筑部件、物联网技术实时监控和数据分析等前沿技术培训，互联互动、共建共享多专业、跨学科教育资源，学校与企业一体实施“双主体”育人，招生与招工一体突出学生学徒“双身份”，校企双方共选共聘“双导师”队伍，校企联合开展“双考核”互评互认，打造培育与需求一体衔接、教学与生产一体联动、教师与师傅一体协同、毕业与就业一体实现的培养模式，最终培养复合型、应用型、创新型高素质人才。

（二）实施“四融”方案

按照融专业群于产业链，锁定培养目标；融课程链于岗位链，构建课程体系；融竞赛知识于课程体系，优化人才培养模式；融X证书于学历证书，实现“岗—课—赛—证”融通，校企双方将生产链、岗位链与职业教育各要素有机融合，实现基础技能向专业技能迁移，专业技能向专业应用拓展，专业应用与创新创业有机结合，为行业企业发展解决实际问题。

（三）推动“标准化+”行动

在参考国家专业教学标准的基础上，结合学校实际制定专业教学标准，统筹制定特殊类型课程的标准，如理实一体课程标准、校内外实训课程标准、顶岗实习课程标准、创新创业课程标准等，在此基础上全面完成专业人才培养方案所规定的各门课程的课程标准制定。推动建设专业调研标准、人才培养方案制定标准、课堂教学标准、学生学业评价标准、毕业生标准、实训基地建设标准、教学信息化标准等系列标准的制定，推动教育教学全过程“标准化+”行动。

三、构建智能建造技术专业课程体系

随着建筑产业转型升级，相关岗位对人才的需求也在不断变化，要真正做到以就业岗位需求为导向，首先需要明确智能建造技术专业的核心岗位职责，才能为行业、地方经济发展培养“一岗多能”的复合型高素质技术技能型人才。

（一）明确专业岗位职责，提升就业适切度

目前行业急需量最大的是BIM工程师、施工员、智能建造产业技师。BIM工程师主要的工作是完成正向设计，进行多专业的协同，重点是能够运用BIM技术进行施工方案、施工工艺和施工工序的三维可视化模拟，能够编制用于指导施工的虚拟施工动画，进行合理性分析和方案调整。智能建造技术专业的核心岗位还是施工员，但是目前的需求是运用BIM、物联网、大数据等技术组织工程的进度、质量、安全、文明施工工序，并结合BIM平台做好分包单位的施工组织、安全交底、BIM三维可视化技术交底，运用智慧工地的规划应用能力，熟悉智能施工装备原理及操作，具备信息化数据采集与分析能力的施工员。智能建造产业技师是行业中涌现出的新岗位，要求会操作建筑机器人施工作业，安排建筑机器人进行前置工作，能处理建筑机器人无法完成的边角部分工作，简单维保机器人，诊断建筑机器人的故障，运用机器人进行现场协调工作。智能建造技术专业人才培养需要行业、企业协同发展，及时明确专业核心岗位职责，提升学生专业就业适切度。

（二）基于“三化”融合，重构课程体系

我校以建筑工程技术专业课程体系为基础，以学生为本，采用逆向思维构建以工作过程为导向的“模块化、项目化、数字化”的课程体系，在“双碳”目标和数字孪生双驱动下，专业课程中新增行业新技术、新知识、新工艺，重构智能建造技术专业课程体系，把学生培养成为“善建模、懂计算、会编程、精施工”的高素质高技能复合型人才，助力建筑业协同发展，实现“双碳”目标。

1.开展通识教育，建立多学科融合认知

智能建造技术专业所学课程特征是多学科交叉融合，这一特征要求智能建造人才不仅需要较高的科学素养，还需要人文素养。学生在一年级学习高等数学、大学语文、心理健康教育、职业发展与就业指导、创新创业教育等课程培养学生的意识形态、逻辑思维、道德品质等人文精神，这与智能建造人才培养强调知识体系的交叉融合保持一致。基于一定的科学基础知识，通过学业必修课程帮助学生建立学科融合认知体系，辅助深化某个专业领域的专业知识与技能。

2.构建专业理论课程，培养创新能力

以建筑工程技术专业课程体系为参考，在专业基础课中开设智能建造技术、Python程序设计、人工智能与大数据、建筑识图与构造、建筑材料、平法识图、建筑结构等。专业核心课程聚焦数字化、信息化，对标建筑行业目前较为落地的应用为重点，匹配相关课程为学生提供必要的理论方法和专业技能，如BIM应用技术、智能测绘、智能施工技术、智能机器人应用、智能施工组织与智慧管理。学生通过学习专业基础课程，融合计算机科学知识和土木工程专业相关知识，运用人工智能、物联网技术等先进技术手段解决以前难以解决的工程实际问题，培养学生的创新能力。

3.创新专业实践课程，提高应用能力

在教学工程中以建设项目数字化、智能化、工业化为核心培养理念，构建以工作过程为导向的实践课程体系。通过在校内1 ∶ 1真实施工场景内完成装配式建筑构件的运输、吊装、安装、拼装，后浇节点连接及验收等工序，通过装配式虚拟仿真实训练习装配式构件设计、构件生产、运输安装等环节，通过A-IOT教学系统让学生掌握传感器数据采集、传输、存储和分析等方面的物联网技术，并能够应用相应技术进行建筑物内部的环境温度、湿度等的监测。采用数字孪生技术研发的数字化智慧工地，侧重数字化、智能化，让学生能够熟悉施工工序并能运用新的施工技术分析施工问题和解决问题，利用传感器、测量、BIM等技术，采集、管理和处理建筑项目中的数据和信息，为学生后期进行实际工程项目中的技术管理、成本管理、生产管理、质量管理、安全管理等工作做好铺垫，并将所学知识灵活贯通应用于实际工程。

四、“革命”传统课堂，打造高效课堂

要深入推进职业教育教学改革，课堂革命是必经之路。高效实施课堂教学，既是教师业务素质提升的有效途径，也是教师专业发展的过程，推动课堂革命，既可以提高课堂教学质量，又可以增强学生学习的积极性。

（一）全面实施“1+X”制度

全面实施“1+X”建筑信息模型（BIM）职业技能等级证书、“1+X”建筑工程施工工艺实施与管理职业技能等级证书、“1+X”装配式建筑构件制作与安装职业技能等级证书。在智能建筑工程技术、装配式施工技术、平法识图、BIM应用技术等专业核心课程中，以职业技能等级标准引领优化课堂教学内容，建立“强化+补充+拓展”三步骤教学方式，切实推进证书内容培训与专业人才培养相融合，构建专业教育和职业技能培训一体化发展格局。

（二）有效推进课堂革命

以职业能力标准和专业教学标准为依据，推进课堂教学接轨行业企业，推动教师不断根据行业的新发展和新动态，调整更新教学内容及教学方法。建立以学生为学习主体的课堂模式，关注学生的个体差异，实施分组教学、案例教学、任务驱动、翻转课堂等多元教学模式，创新教学方法，通过探索与实践最终形成实用的、可推广的课堂教学模式，打造有用、有趣、有料、有效的“四有”互动课堂。

（三）多角度依托技能竞赛

智能建造技术专业作为新兴专业，需要用职业技能大赛来发挥引领作用，助推技能人才培养。“双师型”教师团队积极研讨金砖国家职业技能大赛建筑信息建模世赛赛项，装配式建筑智能建造、建筑工程识图、建筑信息模型技术（BIM）等国赛赛项以及装配式深化设计、智慧工地数字化建模与应用、建筑机器人技能竞赛等行业竞赛项目，将赛项技术考核点和技术要求融入课程和学习任务，促进岗位要求、课程体系、竞赛体系、评价体系融通，工作过程、学习过程、评价过程一体，发挥技能竞赛对工学一体化教学改革的引领作用。通过课程阶段性比赛，加强学生学习的增值性评价，增强学生学习动力，促使学生间、教师间形成比学赶超态势，通过“以赛促学、以赛促教、学赛结合”良好的学习氛围，实现教学相长，全面提升人才培养质量。