智能建造专业培养方案解读

一、培养方案制定原则

1、以土木工程专业为主干，兼顾多学科融合

智能建造专业脱胎于土木工程专业，广义上可以认为是适应未来国家与社会发展需求的土木工程升级版，因此土木工程专业所需的自然科学、工程科学相关知识/技能，应作为课程体系的主干。另一方面，为适应建筑工业化、数字化与智能化的转型升级需求，课程体系中适当融合了信息学、建筑学、管理学、机械工程、电气工程等相关学科知识：其中计算机学科导论、建筑设备、工程机械、电工与电子技术、工程经济与项目管理等课程为必修；运筹学、地理信息系统、房屋建筑学、数据库技术、机器学习算法基础等课程为选修。

2、土木工程学科基础内容的整合升级，土木工程具体对象的引导选修

对土木工程专业的部分学科基础必修课进行整合升级（合并相近内容，压缩部分学时）：如将画法几何、工程制图整合为土木工程制图与识图；将理论力学、材料力学、结构力学整合为工程力学；将混凝土结构设计原理、钢结构设计原理整合为工程结构设计原理；将土力学、基础工程整合为土力学与基础工程；将土木工程材料升级为智能建造工程材料。同时在高年级阶段，引导学生根据自身兴趣选修建筑工程方向（房屋建筑学、装配式建筑结构）、桥梁工程方向（桥梁工程、钢桥）、地下工程方向（地铁与轻轨、隧道工程）的相关课程，并与毕业设计内容挂钩。

3、突出智能化技术手段的共性特征，并在毕业设计中落地应用

不同于传统土木工程专业以具体工程对象（如房建、桥梁、地下）为区分，智能建造专业课程体系则重点强调各类土木工程对象在设计、施工、运维全寿命周期中的智能化技术手段及其背后的共性特征，集中体现在土木工程智能设计、土木工程智能施工、土木工程智能运维等3门核心课程及其相应的课程设计中。毕业设计/论文则聚焦于某具体工程对象（学生根据自身兴趣选择装配式建筑、装配式桥梁或盾构隧道），完成该工程对象在全寿命周期某个阶段（设计、施工、运维）上的落地应用。

二、毕业学分要求

（一）必修课程（须修满106学分）

1、通识教育必修课（须修满34学分）

通识教育必修课包括：政治理论类课程（马克思主义基本原理、毛泽东思想和中国特色社会主义理论体系概论），历史社会类课程（中国近现代史纲要、大学生职业生涯规划、形势与政策），语言沟通类课程（大学英语、大学生心理健康、大学应用写作）和军事体育类课程（军事理论、体育）。

2、学科基础必修课（须修满53学分）

学科基础必修课指各类技术科学或工程技术所共通的，具有相似应用背景但不涉及具体工程对象的基础性课程，为后续专业课程学习及毕业后相关领域继续深造打下坚实的基础。包括数学和自然科学类课程（高等数学、大学物理、普通化学、线性代数、概率论与数理统计）；土木工程类课程（智能建造导论、土木工程制图与识图、建筑信息模型、工程力学、工程结构设计原理、流体力学、土力学与基础工程）；交叉融合类课程（计算机学科导论、电工与电子技术、Python）。

3、专业必修课（须修满19学分）

以土木工程专业知识为基础，专业必修课融合信息学、建筑学、机械工程、电气工程等专业知识模块，侧重培养学生应用计算机等交叉学科相关技术，解决土木工程全寿命期中的各类复杂问题。包括土木工程类课程（工程测量与数字测绘、有限元基础与数值仿真、土木工程智能设计、土木工程智能施工、土木工程智能运维）；交叉融合类课程（建筑设备、工程机械、传感器与检测监测技术、工程经济与项目管理）。

（二）选修课程（须修满20学分）

1、专业选修课（须修满4学分）

高年级阶段，引导学生根据自身兴趣选修建筑工程方向（房屋建筑学、装配式建筑结构）、桥梁工程方向（桥梁工程、钢桥）、地下工程方向（地铁与轻轨、隧道工程）的相关课程，并与毕业设计内容挂钩。同时鼓励学生多修读其他方向的相关课程，以期对各类土木工程对象都有较为深入的了解。

2、通识教育选修课（须修满6学分）

在校期间应修满6学分的通识教育选修课，其中人文社会科学类2学分、文学与艺术类2学分，劳动教育类2学分，可从每学期面向全校开设的选修课中选择。

3、个性培养课程（须修满10学分）

在校期间应最少修满2学分的创新创业实践与素质拓展课，有以下2种渠道获得相应学分：①学生可按照《必赢76net线路本科生创新创业实践与素质拓展学分认定管理实施办法》中的有关规定获得学分；②学生修读由专业专门开设的创新创业类实践课。

在校期间还应修满8学分的跨学科课程，并鼓励学生多修读包括信息学、管理学、机械与自动化在内的诸多跨学科课程。

（三）集中性实践环节（须修满41分）

配合主干课程设置集中性实践环节，通过理论教学过程中的深度广度拓展，构建由基础、综合、创新三层次逐层递进的实验、实习、设计（论文）组成的实践教学体系。包括实验类环节（大学物理实验、普通化学实验、智能建造工程材料实验、土力学实验、电工与电子技术实验、结构试验、数字测绘实验）；实习类环节（认识实习、工程地质实习、工程测量实习、生产实习、毕业实习）；设计类环节（工程结构课程设计、土木工程智能设计/施工/运维的课程设计、毕业设计）。

智能建造专业核心课程介绍

一、土木工程类核心课程

1、土木工程制图与识图（学分：3 总学时：48）

1）课程性质：

画法几何与工程制图是研究工程与产品信息的表达、交流与传递的一门科学，是一门既有系统理论又有较强实践性的学科基础必修课。

2）课程内容：

本课程共包含两篇内容。第一篇研究空间几何的抽象问题，着重培养学生的空间想象与阅读工程图样的能力；第二篇研究绘制工程图样的理论和方法，着重培养学生的制图技能。

3）修读价值：

通过第一篇的学习，使学生掌握投影的基本知识及其应用，能够用作图方法解决空间度量问题和定位问题，即为工程制图提供理论基础。通过第二篇的学习，可以为学生学习后继课程和完成课程设计和毕业设计奠定基础。

2、工程力学（学分：9 总学时：144）

1）课程性质：

工程力学是研究物体机械运动的基本规律以及对构件进行的强度、刚度和稳定性设计的课程，是高等工科专业的重要的学科基础必修课。

2）课程内容：

工程力学课程包括理论力学和材料力学两部分。理论力学研究质点系和刚体系统机械运动（包括平衡）的基本规律，主要讲述物体的受力分析、力系简化和物体及物体系统的平衡，点和刚体的运动学分析，质点与质点系的动力学分析的研究方法。材料力学的主要任务是在满足强度、刚度、稳定性的要求下，为构件工程设计提供必要的理论基础和计算方法。

3）选修价值：

本课程是后续其它各门力学课程和相关专业课程的基础，同时在许多工程技术领域中有着广泛的直接应用。通过学习工程力学可以有效培养学生逻辑思维能力，促进学生综合素质的全面提高。

3、智能建造工程材料（学分：2 总学时：32）

1）课程性质：

工程材料是土木相关专业的一门学科基础必修课，并兼有专业课的性质。本课程提供建筑材料基础知识，同时也为今后从事工程实践和科学研究打下良好的基础。

2）课程内容：

建筑材料基本知识，介绍材料的物理、力学性质及与水有关的性质；气硬性胶凝材料及制品，介绍石灰、石膏等气硬性胶凝材料制品的性质与应用；水硬性胶凝材料及制品，介绍水泥的矿物组成、凝结硬化机理是及技术性质，介绍砼与砂浆的组成、技术性质及配合比设计；有机胶凝材料及制品，介绍石油沥青的组成与技术性质，介绍沥青基防水材料的性质、混合料组成及配合比设计；砌体材料，介绍砌墙砖的性质与应用；建筑钢材，介绍建筑钢材的品种、性质与应用。

3）修读价值：

培养学生具有常用建筑材料的主要品种、规格、选择与应用、贮存和检验等方面的知识，为今后从事土木工程设计、施工和监理等工程实践创造条件。

4、土力学与基础工程（学分：2.5 总学时：40）

1）课程性质：

土力学与基础工程是土木工程专业的学科基础必修课，本课程不仅为专业课提供必要的基础知识，也为从事专业技术工作，获取新知识和进行科学研究打下基础；也是阐述建筑物在设计和施工中有关地基和基础问题的学科，是做好建筑基础设计、深入了解建筑结构上下部关系的必修课程。

2）课程内容：

土的物理性质和工程分类、土的渗透性和渗流问题、土体中的应力计算、土的压缩性和地基沉降计算、土的抗剪强度、土压力与挡土墙设计、边坡稳定、地基承载力、工程勘察、天然地基浅基础的设计、柱下条形基础、筏形基础和箱形基础、桩基础与深基础。

3）修读价值：

培养学生掌握土力学的基本概念和理论，学会对土工问题进行分析和计算的基本方法和一般原理，为今后土木工程实践中所涉及到的土工设计、施工、监理和咨询等方面的工作打下较扎实的理论基础；将土力学理论应用于基础工程设计的能力，特别是具备科学合理地进行各类浅基础以及桩基础的各项计算和设计能力。

5、工程结构设计原理（学分：8 总学时：80）

1）课程性质：

工程结构设计原理是土木工程专业的学科基础必修课，将钢结构、混凝土结构基本构件设计原理有机结合，实现通用化和综合化。

2）课程内容：

主要内容包括以概率为基础的结构可靠性设计方法，工程结构材料的物理力学性质，构建的连接，梁、柱、板、墙等构建的设计，预应力构件的设计等。

3）修读价值：

有机地整合了混凝土结构、钢结构的知识点，以材料力学为基础，加强了不同材料特性之间的横向联系和比较，凸显课程的原理性、基础性和实用性，力图通过分析结构的破坏形态，了解结构破坏的原因，建立防止结构破坏的设计方法。

6、土木工程智能设计（学分：2 总学时：32）

1）课程性质：

以满足用户友好和特质需求为目标的土木工程智能设计，可以更好的定义三维设计作业流程，驱动模型几何参数和数据库，是挑战参数化异形造型、创建自动设计重要的技术支撑。是智能建造专业的一门专业必修课。

2）课程内容：

本课程是BIM各类课程的延伸与应用，同时在许多BIM方面有广泛的直接应用。通过学习该课程可以有效培养学生的计算机逻辑思维能力，促进学生综合素质的全面提高。主要通过二次开发工作界面与编程平台基础，实现二次开发后模型自动创建以及实际工程的演练。通过大量方案数据样本进行算法训练后，对方案进行优化设计，之后通过二次开发后对模型进行作图或修改，进而依据快速的数据计算分析能力及敏锐的计算机视觉系统，完善施工图的细节标注，最后利用大数据快速列出施工要求，或通过人工智能、语音识别进行额外需求的补充。

3）修读价值：

深入研究BIM二次开发及人工智能在土木工程中的应用，对实现土木工程的智能设计具有深远意义。

7、土木工程智能施工（学分：2 总学时：32）

1）课程性质：

本课程是基于物联网、机器人、人工智能、BIM技术等信息化平台和先进技术，融合土木工程专业施工技术，介绍土木工程智能施工概念、技术、工程应用和发展趋势，是高等土木工程专业重要的学科专业必修课。

2）课程内容：

土木工程智能施工课程包括智能施工技术和智能施工管理两部分。智能施工技术以人工智能、物联网、BIM技术、机器人为基础，融合各类施工技术，介绍智能建造技术在项目全生命周期中的应用和工程实践。智能施工管理应用大数据、云计算、区块链等信息技术，搭建施工管理云服务平台，结合大数据分析、传感器监测及物联网搭建项目管理系统，实现建筑物与部品构件、人与物、物与物之间的信息交互和智能化管理。

3）修读价值：

本课程是后续其他专业课程和相关课程设计的基础，同时在实际工程项目中具有广泛而直接的应用。通过学习土木工程智能施工可以使学生了解土木工程智能施工技术，学会运用人工智能、物联网、大数据、机器人等新平台和新技术，提高学生的智能施工实践能力和水平。

8、土木工程智能运维管理（学分：2 总学时：32）

1）课程性质：

本课程是智能建造专业的一门专业必修课，它研究土木工程中各主要工程建筑及其内部设备的智能运营、维护和应急管理技术。

2）课程内容：

本课程主要包括土木工程基础设施和设施内设备的智能运维与应急管理技术两部分。土木工程基础设施的智能运维主要讲述桥梁、房屋建筑等基础设施在正常工作状态下的传感器布设，荷载作用、环境与结构响应监/检测，响应与数据的采集、传输与处理，数据与信息的智能处理与结构状态/损伤评估，应急管理与维修、加固方案；设施内设备的智能运维与应急管理讲授电梯、空调、网络等的维护、管理、检测与检修与应急预案。通过该课程的学习，了解和掌握土木工程基础设施及其内部设备全寿命周期内维护、检查、检修和应急管理技术。

3）修读价值：

习近平总书记在2020年湖北疫情考察期间，提出对超大城市管/治理要树立“全周期管理意识”，它为土木工程基础设施及其内部设备全寿命周期内的智能运维与应急管理指出了今后发展方向。本课程的开设很好地契合了该发展方向，同时也为传统的土木工程学科插上了数字化

二、交叉融合类课程

1、计算机学科导论（学分：1.5 总学时：24）

1）课程性质：

高等学校计算机相关专业的学科基础必修课，也是智能建造专业的学科基础必修课。

2）课程内容：

主要内容包括：计算机的基本知识，数制、编码、数字逻辑基础以及计算机硬件组成；计算机的操作系统、软件、算法等；数据库相关知识；网络相关基本知识；计算机相关高级主题，如高性能计算、人工智能和计算理论等；信息社会相关问题，如法律、版权、环境、健康、安全、病毒、黑客等。

3）修读价值：

旨在让读者系统、全面地了解计算机究竟是什么，它不能做什么、能做什么及是如何做到的，试图让读者领略计算机科学的魅力，理解作为科学的计算机和作为工具的计算机的特点，为今后更好地运用计算机这个科学工具服务智能建造奠定基础。

2、电工与电子技术（学分：2.5 总学时：40）

1）课程性质：

本课程智能建造专业的一门学科基础必修课，为土木学科与电气学科的交叉融合奠定基础。

2）课程内容：

课程内容主要包括3部分：电路原理、电工基础、模拟与数字电子技术。掌握电气、电子电路的基本原理和分析方法；能够识别、分析和解决土木工程中的一般性电气和电路问题并设计解决方案；熟悉变压器和电动机等电工设备、继电接触器等低压电器的功能和应用；掌握二极管、晶体管、门电路和触发器等基本元器件的工作原理和使用方法；具备分析和设计基本放大电路、集成运算放大电路、直流稳压电源、加法器等基本模拟电路、计数器等基本数字电路的能力；了解用电安全规范；熟练使用各类电路测量仪器仪表和工具；能够独立完成综合电路的设计、制作和调试。

3）修读价值：

本课程是后续各相关专业课程的基础，同时在许多工程技术领域中有着广泛的直接应用；通过本门课程的学习，使学生了解我国电工电子领域的技术发展历程，并能运用科学思维和方法分析和解决具体问题，为今后学习和从事智能建造或相关专业工作打下基础。

3、地理信息系统（学分：1 总学时：16）

1）课程性质：

地理信息系统广泛应用于工程项目规划、测绘、设计、施工和运维各个阶段，是智能建造专业的一门实用性很强的专业选修课。

2）课程内容：

课程内容包括：空间数据模型与数据结构，空间数据获取，空间数据处理，空间数据组织与管理，空间分析的基本方法，空间建模与空间决策支持，地理信息系统基础产品输出及可视化，地理信息系统在智能规划、智能测绘、智能设计、智能施工和智能运维中的应用等。

3）修读价值：

本课程与后续土木工程智能规划、智能测绘、智能设计、智能施工和智能运维等密切关联，通过本门课程的学习，使学生了解和掌握以地理信息系统为基础的管理和空间分析技术，具有解决基础设施智能建造的综合能力，为今后从事智能建造相关专业工作打下基础。

4、数据库技术（学分：2 总学时：32）

1）课程性质：

数据库技术是实现智能测绘、智能设计、智能施工和智能运维的必要技术手段，是智能建造专业的一门实用性很强的专业选修课。

2）课程内容：

针对数据库技术的工程性和应用性，在教学中加强实验环节的训练。主要内容包括：数据库系统的原理、关系数据库、数据库设计、MySQL应用教程、Pyhon/MySQL开发实例，数据库系统在智能测绘、智能设计、智能施工和智能运维中的应用等。

3）修读价值：

通过本门课程的学习，使学生能够综合运用数据库的基本原理和基本方法，完成智能建造专业相关应用系统的设计，掌握处理数据的手段和方法，为今后学习和从事智能建造或相关专业工作打下基础。

5、机器学习算法基础（学分：2 总学时：32）

1）课程性质：

机器学习算法是研究从数据中自动分析获得规律（模型），并利用规律对未知数据进行预测的课程，是智能建造专业重要的跨学科选修课。

2）课程内容：

机器学习算法基础课程需要掌握机器学习的基础理论和基本技术，包括监督学习和非监督学习，机器学习建模流程，模型训练，模型评估，模型决策。并对机器学习的监督学习和非监督学习算法加以编程及应用。

3）修读价值：

在前续课程Python的基础上，为解决智能设计、智能施工、智能运维方面的问题提供新的思路。通过学习机器学习算法基础可以有效培养学生跨学科发展与创新能力，促进学生综合素质的全面提高。

6、建筑设备（学分：2 总学时：32）

1）课程性质：

建筑设备是典型的多学科交叉融合课程，是智能建造专业的一门专业必修课，为后续设计类和运维类课程提供基础支撑。

2）课程内容：

建筑设备是现代建筑工程的三大组成部分之一，是多学科融合、综合性和实践性很强的课程。课程内容包括基础知识、建筑给水排水、暖通空调和建筑电气四部分；主要介绍室外给排水工程，建筑给水工程，建筑排水工程，建筑热水及饮水供应，建筑给排水施工图，采暖、燃气、通风及空气调节，建筑消防给水系统工程，建筑防烟排烟系统，建筑电气及建筑设备自动化，建筑供电及配电，建筑电气照明系统，智能建筑与建筑设备自动化等内容。

3）选修价值：

本课程与后续土木工程智能设计、智能运维等课程有密切关联，同时在许多工程技术领域中有着广泛的直接应用；通过本门课程的学习，使学生对三大类建筑设备有充分了解，为今后学习和从事智能建造或相关专业工作打下基础。

7、工程机械（学分：2 总学时：32）

1）课程性质：

工程机械是典型的多学科交叉融合课程，可为施工类课程提供基础支撑，是智能建造专业的一门专业必修课程。

2）课程内容：

工程机械是实现建筑工业化、现代化和智能化的一个重要环节，是一门理论与实践环节紧密结合、知识与技能并重的课程。课程内容包括土木工程机械基础、通用工程机械和专用工程机械三部分；主要介绍土木工程机械基础知识、内燃机与工程机械底盘、土石方工程机械、桩工机械、混凝土机械、钢筋与预应力机械、起重机械、路面工程机械、桥梁工程机械、隧道工程机械等内容。

3）选修价值

本课程与后续土木工程智能施工等课程密切相关，通过本课程的学习，使学生掌握各种现代工程机械的基本构造、工作原理、主要性能、应用范围和选用方法，培养分析和解决工程机械问题的能力、自主学习能力以及未来从事智能建造的专业素养。

8、传感器与检测监测技术（学分：2 总学时：32）

1）课程性质：

本课程介绍如何采用常规传感器对各类工程结构基础设施的安全状况进行检测/监测，是智能建造专业的一门重要专业必修课。

2）课程内容：

主要内容包括以下四个部分：传感与检测监测的基本知识，结构检测监测中的常用传感器，常规工程结构的应变、变形、频率/模态、力/应力检测；检测监测数据处理的一般方法

3）修读价值：

采用合适的传感器实现对诸如应变、位移等一系列结构关键安全指标的准确检测，可以为后续的智慧运维提供必要的数据支撑。修读本课程，将有效丰富现代大学生的知识基础，拓宽其专业视野，引导其未来就业，助力实现中央提出的“新基建”战略。

智能建造专业课程安排表

第一学年第1学期

第一学年第2学期

第二学年第1学期

第二学年第2学期

第三学年第1学期

第三学年第2学期

第四学年第1学期

第四学年第2学期

备注：课程表仅作参考，具体安排见系统学期课程表。

专业参读书目推荐

1. 杜修力, 刘占省, 赵研. 智能建造概论[M]. 北京：中国建筑工业出版社, 2020

2. 尹晶, 杜丽英. 土木工程制图与识图（含习题集）[M]. 北京：北京理工大学出版社, 2018

3. 李晓芳, 付师星, 刘温聚. 工程力学[M]. 北京：北京理工大学出版社, 2019

4. 刘照球. 建筑信息模型BIM概论[M]. 北京：机械工业出版社, 2017

5. 俞家欢, 杨千葶. 土木工程材料[M]. 北京：清华大学出版社, 2021

6. 曹双寅, 吴京. 工程结构设计原理[M]. 南京：东南大学出版社, 2018

7. 石振明, 黄雨. 工程地质学[M]. 北京：中国建筑工业出版社, 2018

8. 冯志焱, 郅彬, 罗少锋. 土力学与基础工程[M]. 武汉：武汉理工大学出版社, 2018

9. 张兆顺, 崔桂香. 流体力学[M]. 北京：清华大学出版社, 2015

10. 付仁俊, 张超. 工程测量[M]. 武汉：武汉理工大学出版社, 2019

11. 王克河, 焦营营, 张猛. 建筑设备[M]. 北京：机械工业出版社, 2021

12. 李川, 张美霞. 土木工程机械[M]. 武汉：中国地质大学出版社有限责任公司, 2019

13. 范大鹏. 制造过程的智能传感器技术[M]. 武汉：华中科学技术大学出版社, 2020

14. 齐红军, 夏芳. 工程建设法规[M]. 北京：北京理工大学出版社, 2020

15. 都沁军. 工程经济与项目管理[M]. 天津：天津科学技术出版社, 2019

16. 胡继华. 地理信息系统实验教程[M]. 广州：中山大学出版社, 2020

17. 《运筹学》教材编写组编. 运筹学[M]. 北京：清华大学出版社, 2021

18. 杨金民, 荣辉桂, 蒋洪波. 数据库技术与应用[M]. 北京：机械工业出版社, 2021

19. 姚舜才, 孙传猛. 机器学习基础教程[M]. 西安：西安电子科学技术大学出版社, 2020

20. 伊廷华. 结构健康监测教程[M]. 北京：高等教育出版社, 2021