人工智能时代土木工程本科生教育培养的机遇

教育作为国家发展的基石，在培养高素质人才、推动科技进步中发挥着至关重要的作用。自 2017 年《新一代人工智能发展规划》发布以来，人工智能（AI）技术迅速发展，广泛应用于深度学习、自然语言处理、计算机视觉等领域，推动了教育与科研模式的深刻变革。为响应这一趋势，教育部于2018 年推出《高等学校人工智能创新行动计划》，明确了以 AI 提升高等教育质量、创新人才培养模式的战略方向。

在此背景下，传统土木工程教育面临新的挑战与机遇。AI 技术正逐步融入教学辅助、科研分析与个性化学习等环节，为土木工程注入现代化元素，提升了教育的效率与质量 [1]。习近平总书记指出，要积极推动人工智能与教育深度融合，促进教育改革创新，为高等教育的智能转型提供了明确指引。

本文立足人工智能与土木工程融合发展的背景，探讨 AI 技术在本科人才培养中的应用前景与教育机遇，旨在为土木工程专业教育改革提供理论支持和实践参考，助力高质量人才培养，服务国家发展大局[2]。

一、土木教学的非智能现状带来的问题

1. 教育理念陈旧，教学内容单一

传统土木工程教育重理论、轻实践，侧重传授经典知识，忽视学生创新思维、逻辑分析和综合解决问题能力的培养。课程体系集中于结构力学、材料力学等核心科目，缺乏对计算机科学、环境工程等相关学科的融合，限制了学生的跨学科视野与综合应用能力，难以满足现代工程实践的需求。

2. 教学模式滞后，教学设备陈旧

当前教学仍以课堂灌输和有限实地调研为主，难以激发学生兴趣与主动学习热情。教学设备更新缓慢，功能单一，难以支撑多样化、现代化的实验教学，导致学生缺乏对先进技术的实际操作经验和理解深度，在未来职场中难以快速适应新技术和新设备。

3. 聚焦国内，缺乏全球视野

传统土木教育聚焦国内工程需求，忽略国际标准与技术更新，学生对全球土木工程发展趋势了解不足，国际竞争力有限。在行业日益全球化的背景下，缺乏国际视野不仅制约了学生的就业拓展，也削弱了他们参与跨国项目与国际交流的能力。

二、人工智能用于土木教学的优势特征

1. 提升教学理念，丰富教学内容

在提升土木教学理念与丰富教学内容的过程中，人工智能凭借机器学习、深度学习等技术，快速获取并整合土木工程领域内最前沿的研究成果与技术进展。这促使教学内容挣脱了传统教材和经典案例的束缚，实现了实时更新，涵盖了最新的理论、技术、标准及规范。同时，人工智能作为桥梁，促进了土木工程与其他学科的深度融合，使土木工程教学不再孤立，而是构建了一个更加综合、全面的知识体系。

2. 改善教学模式，优化教学设备

在土木教学领域，知识的传授模式正经历着深刻变革，由传统的单一课堂授课拓展为多元化学习方式，涵盖在线视频教程、即时问答教学等，这些创新手段实现了个性化教学的精准定制，极大地提升了学生的学习兴趣与积极性 [3]。人工智能的融入更是让教学体验焕然一新，它能够实时追踪并反馈学生的学习进展，量化评估班级内学生对关键知识点的掌握情况，为教学调整提供科学依据。同时，借助虚拟现实（VR）与增强现实（AR）前沿技术，我们构建了高度仿真的土木工程实践环境，让学生在虚拟世界中自由探索、模拟实验与操作，有效锻炼了其实践能力和创新思维。这些智能设备还具备实时监测功能，能即时捕捉学生的操作细节，提供精准指导和即时反馈，助力学生精准掌握实践技能，显著提升实训成效。

3. 开拓全球视野，兼容并包

借助人工智能技术，AI 可以打破时空限制，助力构建国际化教学平台。学生可通过虚拟课堂、在线研讨与国际专家互动，了解全球土木工程最新趋势与标准，提升国际理解力与跨文化沟通能力，为参与全球工程项目奠定基础。

三、人工智能为土木教学变革带来的机遇

1. 改革教学内容及方法

在土木工程教育领域，教师要积极探索创新路径，以应对行业发展对学生的新需求。除了巩固传统土木课程的基础，学院需要开设复合型课程，旨在实现多学科交叉教学，让学生不仅掌握扎实的专业知识，还能融合计算机科学、数据科学、大数据等多领域的知识，培养其成为具备综合能力和创新思维的复合型人才。同时，教师应借助智能化、定量化的教学软件，通过大数据分析和机器学习技术，精准评估学生的学习情况，为教学评价提供科学的依据，也帮助学生自我诊断，及时调整学习策略。

2. 构建新的培养模式

土木工程领域的未来发展离不开计算机技术因此，相较于传统教学体系，学院需要显著增加了计算机与英语教学的比重。计算机课程不仅涵盖了编程基础、数据分析等专业技能，还融入了与土木工程密切相关的软件应用与模拟技术，旨在提升学生的信息技术素养。同时，强化英语教学，旨在培养学生的国际视野和跨文化交流能力，为他们在全球舞台上展现才华打下坚实基础。

3. 搭建国际间交流平台

学校之间要构建了一个全方位的学习交流平台。这个平台不仅要连接了国内各大院校的优秀学子，还需要跨越国界，与国际知名院校的学生建立了紧密的沟通桥梁。在这个平台上，学生们可以自由分享学习心得、研究成果与经验，激发彼此创新思维，共同探索土木工程领域的前沿问题。此外，还需要定期举办学生交流合作活动，包括但不限于线上研讨会、主题论坛、以及实地考察等，为学生提供丰富的交流机会。这些活动旨在打破地域限制，让学生们在互动中增进了解，相互学习，共同成长。

参考文献：

[1] 林沛元 ， 黄林冲 ， 马保松 ， 等 .“土木工程 +AI^* ”本科人才培养现状分析 [J]. 高教学刊 ，2024，10（35）.

[2] 赵全胜 ， 梁小勇 ， 赵媛媛 ， 等 . 新工科背景下智能建造人才培养模式研究 [J]. 教育教学论坛 ，2023，（20）：82-85.

[3] 陈颖平 . 人工智能在土木工程专业教学中的应用 [J]. 智库时代 ，2018，（45）：242-243.