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工学院2026新工科教学前沿(2)| 广东省一流课程《基础工程》:“AI学伴”沉浸式教学与科产教 融合育人实践

编者的话:

新一轮以人工智能为代表的科技革命和产业变革,正深刻重塑全球创新版图与产业生态,对高校人才培养的内涵、模式与目标提出了前所未有的系统性挑战。大学教育必须主动适应这一变革,不仅传授知识,更要着力锻造学生的创新精神、批判性思维、高阶问题解决能力及终身学习素养。工学院依托新工科建设,推出“教学前沿”专题。

本期推广的是广东省一流本科课程的《基础工程》及其相关课程《隧道工程》。这两门由工学院土木与智慧建设工程系王延宁教授领衔,获批广东省地下空间智能建造科产教融合实践教学基地、基础设施智能运维联合实验室和融合AI素养的新版隧道工程开发等一系列教学类项目。近年来,团队将人工智能(AI)技术深度融入课程基因,打通了本、硕贯通式的人才培养链路,在AI赋能、学科交叉与解决复杂工程问题方面取得了令人瞩目的丰硕成果。

1. 顺应数智大潮:从“知识传授”到“AI赋能”的课程重塑

面对土木工程行业智能化转型的新形势,王延宁教授团队敏锐地将育人理念全面升级,大力推进“人工智能+”高等教育教学改革,构建了“AI+岩土”专业课程群矩阵。

定制化“AI学伴”沉浸式教学: 团队在国内率先创新搭建了矩阵式AI智能学伴。在《基础工程》及相关课程中引入“土力大师兄-小刚”,在《隧道工程》中引入“隧道大师兄-小明”。通过推行“议题式教学法”与角色沉浸式交互,学生在“两位大师兄”的辅助下进行方案比选与数据推演,大幅提升了工程决策与自主学习能力。

重构课程知识体系: 剥离传统课堂中纯粹的“信息传递”功能,将课程改造为融入AI素养提升的挑战性任务。学生不仅掌握扎实的传统理论,更具备了利用智能工具解决岩土工程痛点的新工科素养。

创新教学方法:以兴趣为引导,以PBL项目式学习为手段,倡导边做边学,边学边做的方式,极大激发同学们的主动性和产出效果。两门核心课程的课堂活动数合计近3万次,访问量达16万次。

2. 聚焦挑战性项目:真题真做,破解工程实战难题

课程彻底打破了传统被动讲授模式,以实际重大工程为切入点,构建了“目标共定—过程共管—成果共评”的科产教融合闭环体系。王延宁教授团队将多项已成功实施的前沿科研项目转化为课堂上的“探究式学习任务”,让学生真题真做:

依托重大工程,直击行业痛点: 课程将“汕头站既有站房扩建工程的数字孪生关键技术开发”“富水岩溶地层盾构隧道智能掘进关键技术开发”等真实落地项目引入课堂,指导学生开展复杂环境下的基础与地下工程设计。

科研反哺教学,淬炼高阶思维: 结合团队在“滨海极端气候下花岗岩残积土边坡稳定劣化机制与微生物(MICP)加固技术”以及“富水岩溶地层盾构隧道管片上浮的多场耦合致灾机制与智能调控方法”等领域的深厚积累,引导学生探究特殊土质处理与多场耦合灾变机制,极大激发了学生的创新思维与解决复杂工程问题的实战能力。

3. 贯通式人才培养:本硕博协同创新的“育人矩阵”

依托广东省滨海城市设施智慧建设与运维工程技术研究中心等平台,团队构建了“导师—研究生—本科生”三级研究梯队,形成了“低年级打基础、高年级挑大梁”的良性循环。

高水平学术与专利产出: 近年来,团队在教研与科研双轮驱动下,斩获了大量高价值知识产权,获批授权了多项国家发明专利。指导学生共发表SCI/EI等高水平论文数十篇(其中多篇由本科生参与或主导)。

本科生创新硕果累累: 充分利用研究性教学拓展学生兴趣,本科生不仅深度参与多项国家级和省级大创项目,更在学科竞赛中屡创佳绩,斩获全国大学生BIM-CIM创新大赛一等奖等重量级荣誉。

跨学科教研深度融合: 团队注重引导研究生参与工程AI素养的交叉前沿研究,开展工科AI素养评价体系的跨学科探索,形成了极具前瞻性的导学互动产出。

4. 多元评价与自驱成长:生成式引导的OBE闭环

在教学质量监控方面,课程构建了基于OBE理念的持续改进闭环,实施“三维度九指标”评价模型。

关注过程与动态反馈: 通过智能平台实施包含日常电子日志、模块节点考核及三方答辩会在内的“三阶四评”机制。借助AI学伴的交互数据,系统能实时调整章节难度,实现个性化引导。

重塑考核体系: 彻底打破传统笔试的单一模式,引入包括AI辅助设计、综合案例分析、数据思维训练与伦理反思在内的多元评价体系,促使学生不断修正、整体提升,在课程学习中实现完美的PDCA循环。

结语:

《基础工程》课程以其前瞻的“AI+”教改设计、硬核的工程实践内容和本硕博贯通的培养模式,赋予了传统工科专业崭新的生命力。乘着教育数字化的东风,这门课程不仅培养了一大批懂工程、会用AI的新时代复合型拔尖人才,也为高校新工科课程改革与高质量发展提供了极具参考价值的“汕大样板”。


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