研究生作為新時代創(chuàng)新的主體,是推動社會經(jīng)濟發(fā)展的高層次人才,對實施創(chuàng)新驅動發(fā)展戰(zhàn)略有著舉足輕重的作用,其培養(yǎng)質量對提升國家科技文化水平及綜合國力具有重要影響。2018年以來,教育部印發(fā)了《高等學校人工智能創(chuàng)新行動計劃》《關于“雙一流”建設高校促進學科融合加快人工智能領域研究生培養(yǎng)的若干意見》等文件,其旨在引導高校將人工智能與其他學科融合發(fā)展,培養(yǎng)適應時代發(fā)展的“人工智能+X”復合型人才。[1-2]高校作為具有創(chuàng)新能力與合作精神的高層次人才培養(yǎng)基地,應針對國家戰(zhàn)略發(fā)展需求和社會發(fā)展變化實現(xiàn)人工智能對相關學科的賦能改造,形成“人工智能+X”的復合型人才培養(yǎng)模式。[2]由于土木工程專業(yè)傳統(tǒng)的研究生培養(yǎng)與行業(yè)發(fā)展需求逐漸脫節(jié),因此部分高校以教育部文件為導向,開始了課程體系改革、創(chuàng)新創(chuàng)業(yè)教育以及交叉學科人才培養(yǎng)的探索,但是其目前對“人工智能+土木工程”研究生復合型人才培養(yǎng)模式的探索仍處于初步階段。因此,本文基于人工智能與土木行業(yè)發(fā)展背景,對現(xiàn)有人才培養(yǎng)模式進行探索與分析,總結復合型人才培養(yǎng)面臨的問題,提出“人工智能+土木工程”深度融合的復合型人才培養(yǎng)模式,以期為“人工智能+土木工程”研究生復合型人才培養(yǎng)提供借鑒。一、發(fā)展背景目前,人工智能已推進人類社會發(fā)展從信息時代邁向智能時代,而爭奪人工智能技術和“人工智能+X”復合型人才已成為各國搶占新一輪科技革命和產(chǎn)業(yè)變革的制勝關鍵。近年來,各國針對人工智能領域相繼發(fā)布了戰(zhàn)略計劃[3],德國率先發(fā)布了工業(yè)4.0計劃,接著英、法、美、日等國家相繼發(fā)布了《人工智能:未來決策制定的機遇與影響》、《人工智能國家戰(zhàn)略》、人工智能研究與發(fā)展戰(zhàn)略計劃以及超智能社會5.0計劃。為了搶抓人工智能發(fā)展的重大戰(zhàn)略機遇,我國發(fā)布了《新一代人工智能發(fā)展規(guī)劃》,明確指出人工智能是新一輪科技革命和產(chǎn)業(yè)變革核心技術。[3]面對明確的政策導向和發(fā)展目標,土木工程行業(yè)也在加快步伐,將人工智能技術應用于土木工程設計、建造、保養(yǎng)維護的全生命周期中,深刻改革土木工程的發(fā)展,全面提升土木工程行業(yè)的數(shù)字化、自動化、信息化和智能化。當前,人工智能在一定程度上對建筑設計、生產(chǎn)建造及保養(yǎng)維護實現(xiàn)了智能化賦能,但土木工程行業(yè)尚未將深度學習、機器學習算法、計算機視覺、3D打印、BIM、數(shù)字孿生等技術深度融合應用于工程項目中。因此,土木工程行業(yè)急需一大批“人工智能+土木工程”復合型人才,以此加快人工智能技術與土木工程行業(yè)的深度融合。二、高校“人工智能+土木工程”人才培養(yǎng)探索面對國家發(fā)展戰(zhàn)略要求和行業(yè)發(fā)展需求,國內高校紛紛開啟了“人工智能+X”復合型人才培養(yǎng)模式的探索。目前,已有部分高校開始了“人工智能+土木工程”復合型人才培養(yǎng)模式實踐,并結合本校專業(yè)特色優(yōu)勢制定了相應的培養(yǎng)目標,如表1所示。表1國內部分高校“人工智能+土木工程”的復合型人才培養(yǎng)目標由表1可知,目前大部分高校“人工智能+土木工程”復合型人才培養(yǎng)層次以本科和碩士研究生為主。其中,碩士研究生的培養(yǎng)目標更加個性化,以華僑大學為例,其培養(yǎng)目標以實踐項目需求為導向,將土木工程專業(yè)進行細分,在不同的專業(yè)方向領域下開展“人工智能+X”人才培養(yǎng)模式試點。此外,部分高校能夠結合自身所在的傳統(tǒng)土木行業(yè)特色與學科優(yōu)勢,建立個性化的復合型人才培養(yǎng)模式,期望培養(yǎng)出能夠促進傳統(tǒng)土木行業(yè)轉型升級,引領土木工程行業(yè)未來發(fā)展,解決復雜工程問題的復合型高級工程技術人才。本文以碩士研究生為對象開展后續(xù)的人才培養(yǎng)模式研究。三、面臨問題(一)學科交叉融合不足教學內容目標不明確,專業(yè)交叉融合不足。高校針對“人工智能+土木工程”的研究生人才培養(yǎng)模式尚處于初步探索階段,開設的研究生課程內容仍以專業(yè)課知識為主,以人工智能相關課程的基礎性知識為輔,教學目的只是讓土木工程專業(yè)學生對人工智能學科有一定了解,并未將土木工程專業(yè)知識與人工智能學科進行深度融合。對于研究生教學,學科交叉融合不能止步于學科知識的簡單疊加,而應該進行開拓創(chuàng)新,學科交叉融合應體現(xiàn)在多個維度上,如知識展現(xiàn)、教授形式、交流學習層面等,讓研究生從探路者變?yōu)橄刃姓?帶動學科交叉融合發(fā)展。(二)人才培養(yǎng)方案不科學高校在“人工智能+土木工程”復合型人才培養(yǎng)中仍然沿用傳統(tǒng)的研究生人才培養(yǎng)方案,僅在傳統(tǒng)培養(yǎng)方案的某一環(huán)節(jié)添加人工智能培養(yǎng)元素,并沒有達到人才培養(yǎng)模式改革的目的。復合型人才培養(yǎng)應該是在每個環(huán)節(jié)緊扣人工智能與土木工程交叉融合的新模式、新體系。此外,高校在評審課程體系設置時,應緊跟專業(yè)研究前沿和社會發(fā)展趨勢設置教學內容、更新教學手段,而不是沿用傳統(tǒng)課程教學設置。(三)師資隊伍建設緊迫一方面,目前土木工程專業(yè)的研究生導師僅對本專業(yè)知識體系了解比較全面深入,對人工智能學科相關的知識了解較少;另一方面,人工智能專業(yè)教師對土木工程專業(yè)相關知識也了解甚少。指導教師知識體系的不健全造成了“人工智能+土木工程”交叉方向的研究生難以獲得有效指導。此外,受制于教師的知識面,“人工智能+土木工程”交叉課程面臨無人上課的窘境。[4]在培養(yǎng)師資隊伍時,不僅要注重對有知識經(jīng)驗的教師進行交叉學科知識的培養(yǎng),也要注重對年輕教師的復合型知識體系培養(yǎng),這有利于學科交叉融合的長遠發(fā)展。四、“人工智能+土木工程”深度融合培養(yǎng)方式(一)改革教學內容與方法1.基礎課程相較于傳統(tǒng)土木工程專業(yè)的研究生,復合型研究生不僅要具備扎實的土木工程專業(yè)基礎知識,也要學習和掌握人工智能學科基礎知識。其中,土木工程專業(yè)基礎知識涉及彈塑性力學、高等混凝土結構理論、有限元理論與應用等,人工智能學科基礎知識涉及計算機視覺、自然語言處理、機器學習等。鑒于學習時間限制和人才培養(yǎng)的個性化,研究生基礎課程學習應具有針對性,明確學習基礎課程的目的是給復合型課程、實踐課程以及課題研究項目的學習打下堅實的基礎。2.復合型課程復合型課程屬于“人工智能+土木工程”研究生培養(yǎng)模式的特色課程,該類課程通過專業(yè)教師從案例庫調取“人工智能+土木工程”工程實例進行教學。教師根據(jù)實際案例涉及的人工智能學科、土木工程專業(yè)知識以及專業(yè)融合點進行分析與講解,啟發(fā)研究生從案例中發(fā)現(xiàn)問題,思考如何進一步優(yōu)化解決方案,并以小組匯報與課堂討論的形式對案例進行深入分析,提升研究生的創(chuàng)新思維能力。3.實踐課程研究生培養(yǎng)期間應將實踐貫穿始終。研究生一年級以聽學術講座、定期組會匯報和參加專業(yè)競賽的形式進行實踐。研究生二年級以參加學術交流、學術報告的形式進行實踐。研究生三年級則深入課題項目實踐,根據(jù)課題研究內容,整理自己的畢業(yè)成果,參加畢業(yè)答辯。不同年級的研究生從不同形式的實踐中了解專業(yè)前沿與人工智能的融合發(fā)展。另外,學校可提供智能實驗室,便于研究生在培養(yǎng)期間展開創(chuàng)新實踐。具體而言,教師可以結合一些人工智能技術與土木工程中的案例應用,如混凝土3D打印技術試驗、BIM工程實訓等[5],讓研究生實際模擬操作人工智能技術與工程案例應用的流程,加深研究生對BIM、3D打印、建筑機器人等土木行業(yè)領域人工智能技術的理解與應用。(二)構建新的培養(yǎng)模式體系“人工智能+土木工程”應屬于新的專業(yè)方向,需要構建新的培養(yǎng)模式體系。本文根據(jù)以往教學模式及土木工程專業(yè)特點,對研究生培養(yǎng)路徑全過程進行設計,如圖1所示。圖1研究生培養(yǎng)路徑如圖1所示的人才培養(yǎng)路徑分兩條路線同時并進,從研究生一年級到三年級環(huán)環(huán)相扣,循序漸進。研究生一年級的培養(yǎng),一方面讓研究生通過專業(yè)基礎課(包括土木工程和人工智能學科)打牢基礎,參加學術講座開拓視野,參與專業(yè)競賽提升創(chuàng)新思維能力。另一方面,通過導師課題組輪轉,讓研究生選擇有意向的研究方向與導師。在課題組輪轉期間,研究生與導師課題組的雙向選擇有利于充分發(fā)揮研究生科研興趣與導師研究議題間的合作效用。[6]研究生二年級的培養(yǎng),一方面采用案例教學的方法開展復合型課程,提升研究生的實踐能力與創(chuàng)新思維能力。另一方面,在確定課題組與研究方向后,研究生展開課題研究。研究生三年級的培養(yǎng),以研究課題為導向,在設計、分析中培養(yǎng)研究生的創(chuàng)新成果能力。畢業(yè)要求方面,由于“人工智能+土木工程”專業(yè)融合發(fā)展處于探索階段,因此對創(chuàng)新人才培養(yǎng)的畢業(yè)要求應放寬設置,畢業(yè)形式多元化,不應唯成果論、唯論文論。培養(yǎng)的最終目的是提升人才的能力,因此,畢業(yè)時應注重研究生是否在培養(yǎng)期間得到了能力的提升,可以增加對過程性報告成果的考查,從過程性報告中判斷研究生在校期間是否對課題進行了深入探究,能力是否得到了提升。(三)組建多元化導師團隊一對一導師負責制或雙導師制的培養(yǎng)模式難以承擔復合型人才培養(yǎng)的重任,急需組建一個以研究課題為主的導師團隊。另外,由于高校的大多數(shù)導師不具備“人工智能+土木工程”的復合型專業(yè)知識,因此在組建導師團隊時,高校應針對此種情況分兩步走:第一步,導師團隊以研究課題為載體,組建“人工智能+土木工程+研究課題對口企業(yè)”的專業(yè)人才導師團隊,同時讓土木工程專業(yè)的年輕教師對研究方向與人工智能結合的相關知識進行深入學習;第二步,土木工程專業(yè)教師已具有人工智能相關知識儲備,本專業(yè)教師對專業(yè)方向前沿了解更加深入,對研究課題方向把握更為準確,形成以土木專業(yè)導師為主,人工智能專業(yè)和企業(yè)導師為輔的培養(yǎng)模式。(四)搭建共享學習平臺在多元化信息時代,高校、企業(yè)之間應共享資源,搭建區(qū)域共享人才培養(yǎng)學習平臺,這樣才能突破資源限制,更好地培養(yǎng)適合行業(yè)發(fā)展需求的復合型人才。所以,基于復合型課程教學方法,高校和校企可以共同搭建“人工智能+X”案例庫,加快案例庫建設進程[7],這有利于教師從案例庫調取教學案例,然后結合專業(yè)知識快速吸收、整理,以復合型課程的形式進行授課,從而推進“人工智能+X”的復合型人才培養(yǎng)。本文以“人工智能+土木工程”研究生復合型人才培養(yǎng)模式為例,從教學內容與方法、培養(yǎng)體系構建、師資隊伍建設和共享學習平臺搭建方面對復合型人才培養(yǎng)模式進行了深入的探討與分析。在教學內容與方法方面,可以利用高校和校企共同搭建的“人工智能+X”案例庫學習平臺,教師基于案例教學法,同時采用“基礎課程+復合型課程+實踐課程”的教學形式,將人工智能學科與土木工程專業(yè)知識深度融合到教學實踐中。在培養(yǎng)模式體系構建方面,可以結合與時俱進的教學內容與方法以及多元化導師團隊建設(以研究課題為主的“人工智能+土木工程+研究課題對口企業(yè)”的導師團隊),構建基于“人工智能+土木工程”復合型人才培養(yǎng)模式的研究生培養(yǎng)路徑。在復雜多元化的時代背景下,未來土木工程研究生的培養(yǎng)必將朝著復合型人才培養(yǎng)方向發(fā)展。第一,人工智能技術的廣泛應用將要求土木工程研究生具備一定的人工智能基礎知識和技能,并且可以透過人工智能的基本原理和方法,將人工智能技術運用到土木工程的實際問題當中。第二,未來研究生培養(yǎng)過程中需要注重實踐能力的培養(yǎng)。人工智能技術的應用需要結合實際場景進行調試和優(yōu)化,因此,高校應加快智能實驗室的建設,提升與企業(yè)的實踐項目合作力度,讓研究生可以參與到將人工智能技術實際應用在土木工程的過程中,提高其操作技術和解決問題的能力。第三,由于人工智能技術的快速發(fā)展,土