从课堂到“云端” ——西南交通大学桥梁工程教育绿智转型的探索与实践

随着社会经济快速发展和科技创新不断推进，桥梁工程行业面临深刻的变革与挑战。在行业发展方面，全球基础设施建设的步伐依旧强劲，尤其是在新兴经济体中，对桥梁工程专业人才的需求日益增长，然而以人工智能、大数据、物联网为代表的智能技术正在工程建造过程中快速渗透，数字化、智能化正成为工程领域的新标配。此外，全球气候变化和资源紧缺问题日益突出，推动绿色低碳发展成为行业共识；环保法规的加强、人们对自然环境保护意识的提升，以及绿色建筑理念的普及，都要求未来的桥梁工程师必须在项目规划和实施中融入更多的生态考量。

为适应社会经济发展需要，在工程人才培养层面，国家提出并倡导建设新工科专业，针对传统的、现有的工科专业“存量”，面向产业未来发展需要，通过信息化、智能化或其他学科的渗透而转型、改造和升级从而实现“更新”。

这些时代发展大趋势，对传统桥梁工程专业教育带来了新的挑战，即：如何在筑牢学生传统理论基础、培养专业技能的同时，植入绿色化、智能化工程意识并提高创新实践能力。

桥梁工程教育绿色、智能转型的挑战

西南交通大学桥梁工程学科具有近130年的办学积淀，在人才培养中传承茅以升先生“先习后学、边习边学”的工程教育理念，注重实践环节、注重回归工程，聚焦于培养“想创新、会创新”的时代新人。近年来，在产业升级转型的新形势下，桥梁工程学科积极向绿色、智能建造转型，并重视学生创新实践能力的培养，以期培养出满足产业转型升级需要的新一代创新型人才，但实践过程中仍存在不少挑战。

“绿色与智能”能力目标不清晰

培养体系不完善

在土木工程、道路桥梁与渡河工程等国家一流专业建设的支持与推动下，桥梁工程专业教育改革取得较为显著的成果，解决了创新能力培养路径不畅通的问题，但既有人才培养方案、课程体系、实践平台无法全面支撑“新质生产力”建设背景下新工科人才培养要求。

课程体系“绿色与智能”理念融入浅层化

教学团队转型迟滞

传统课程体系中智能与绿色建造技术、理念的融入度不足，缺乏系统化的知识图谱支撑和智能化教学工具赋能，教学内容更新滞后、教学方法创新不足。教学人才梯队有待完善，具备智能与绿色建造专业背景、实践经验的青年教师储备不足，在智能化教学资源开发与应用方面有待加强。

学生“绿色与智能”创新实践能力不足

辐射面与受益面有限

面对知识与能力培养的更高要求，原有的实践训练方式难以全面覆盖所有学生；实践教学项目缺乏真实工程场景的深度介入，学生缺乏对工程设计、施工和管理全流程的深入理解；实践教学资源与行业发展脱节，难以适应智能化、绿色化新技术发展需求。

对此，近年来西南交通大学土木工程学院以“十四五”规划建设目标为导向，以省级、校级教改项目为依托，通过人才培养方案调整、课程内容重构、实践教学平台与资源建设、学生科创竞赛活动等系列工作，开展了大量探索与实践，以期为桥梁工程教育绿智转型提供一些思路。

桥梁工程教育绿智转型的探索与实践

人才培养方案调整

人才培养方案是实施人才培养和开展质量评价的基本依据。围绕绿智转型要求，西南交通大学适时针对人才培养方案中培养目标、课程设置、实践要求等进行调整。以土木工程类的“道路桥梁与渡河工程专业”为例，在顶层设计（图1）中解析知识、能力、素养层面绿智元素，按照“基本理论+工程实践+工程设计+创新应用”的课程组建设构架，重新规划课群组课程体系、课程结构和课程内容，强化对实践创新核心能力的培养，形成了专业基础课和专业课相互渗透、理论教学和实践教学相结合、工程设计和社会实践相融合的专业课程新体系。

图1 道路桥梁与渡河工程专业人才培养目标解构

在通识与多元化课程、学科与专业基础课程、专业教育课程及实践教学环节中均设置了绿色、智能相关课程或在课程中融入相关内容，相关课程学分合计60.5，总学分占比36.9%。升级调整后的绿色智能化课程体系参见图2。为加强和完善桥梁工程专业人才的绿色化、智能化的知识体系和创新实践能力，打造了数门“绿色+智能”融汇课程，增设智慧公路技术、桥梁智能技术、道路桥梁信息模型与应用等智能建造课程；在实践教学中融入智能施工设备、绿色施工工艺的培养环节，进一步强化学生的绿色智能综合应用能力。

图2 道路桥梁与渡河工程专业中绿色智能相关课程

课程内容重构

在专业核心课程体系中全面推进课程智能化与绿色化转型，将数字孪生等前沿技术融入教学内容，开发基于知识图谱的智能化教学工具，持续建设基于大语言模型的虚拟仿真教学资源。教学设计与方法上，采用案例研究、项目驱动学习和互动讨论的方式，增强学生的主动学习和问题解决能力。开发桥梁工程定制化的GPT-Agent，学生可实时访问并答疑；结合在线教学资源、实体课堂互动及实验室操作，形成理论与实践相结合的教学模式，提升教学效率和学生参与度。以《道桥工程导论》课程为例，其桥梁智能设计相关的教学内容、教学方法如图3所示，通过AI算法、AI艺术设计、智能工程设计三个层面学习与实践，学生能够理解和应用现代智能技术来设计、分析和优化桥梁结构，增强其工程设计能力和创新思维。

图3 《道桥工程导论》桥梁智能设计教学内容与方法

资源建设方面，进一步完善桥梁工程虚拟仿真实验项目，如简支钢桁架静载非破坏性虚拟仿真实验、钢筋混凝土简支梁静载破坏虚拟仿真实验等，增强学生的实验操作和数据分析技能。开发了丰富的在线资源库，包括视频讲座、互动模拟和AI工具，使学生能够随时随地开展学习。评价机制方面，利用知识图谱工具开发全面的评价体系，包括持续性评估（如在线测验、项目报告）和综合性评估（如课程设计），确保评价方法能全面反映学生的学习成果；根据学生的反馈和学习成果，适时调整课程难度和深度，确保课程挑战性与学生能力相匹配。

教学团队建设方面，通过引进具备智能与绿色建造研究背景的优秀教师、选拔培养教学骨干、打造教学梯队、建立教学激励机制等手段，有效提升了教师智能化教学能力与水平，实现课程建设与团队建设的良性互动、协同发展。此外，邀请桥梁设计、建造领域具有丰富绿色与智能建造经验的大师、专家担任课程团队咨询专家、实习指导老师，进一步提升了教师团队的实践教学水平。

实践教学平台打造

在人才培养方案调整的基础上，进一步细化和重构桥梁工程实践教学体系，形成以“创新知识、创新能力、创新素养”为导向，以“课堂-实验室-实习基地-创新基地-网络空间”多场景融合为载体的实践体系。依托“桥梁智能与绿色建造全国重点实验室”打造桥梁方向实践育人平台，平台注重多学科交叉和国际化视野的引入，对接行业需求将绿色和智能建造技术贯穿于实践教学过程。

采用“虚拟+现实”“远程+现场”“模型+原型”三结合方式开展实践教学活动。“虚拟+现实”是指在现场实践环节中融合虚拟建造、在室内实践环节中采用虚拟仿真试验；在现场实践中注重贴近实际工程，在室内实践中注重培养学生动手能力。“远程+现场”是指在实验室接入施工现场信息流，足不出户就可了解施工现场全貌；在远程了解建造过程后，再深入现场将理论知识转化为实践经验。“模型+原型”是指通过数值仿真、3D打印等智能化手段，构建原型结构的数字孪生模型与精细化试验模型，并进行扩展分析。部分实践教学项目如表1。

表1 绿色与智能化实践教学内容

在各类实践创新活动中融入新技术、植入新理念，承载新工程人才“知”的更新、体现创新教育中“趣”的引导。通过土木科技月（图4）、大学生创新创业训练计划项目（图5)、个性化实验项目及重点实验室开放项目（图6）等实践创新活动，为学生提供的基于材料、信息、数学、机械等多学科交叉融合的科创项目，近年来各类实践创新活动中绿色与智能化相关项目占比已突破50%。

图4 土木科技月-UHPC弹性球模型设计制作竞赛

图5 SRTP项目-基于扩散模型与云设计技术

的景观桥梁概念设计方法研究

图6 重点实验室开放项目-FRP网格水泥基材料

受剪加固RC梁力学性能试验研究

以绿色低碳、智能建造为突破口指导本科生参加了世界大学生桥梁设计大赛（图7）、中国国际大学生创新大赛（图8）等，并取得了较为优异的成绩。通过创新的“以赛促教、以教促创”实践模式，平台不仅提升了教学质量，还激发了学生的创新潜力。

图7 世界大学生桥梁设计大赛一等奖作品

图8 中国国际大学生创新大赛国家级银奖作品

在“双碳”目标与数字化技术蓬勃发展的背景下，行业对具有绿色建造、智能建造背景的桥梁工程专业工程师需求愈发强烈，桥梁工程专业教育需要传统的技术传授向“绿色化”与“智能化”深度融合的方向转型。西南交通大学桥梁学科结合“桥梁智能与绿色建造全国重点实验室”的人才与技术优势，从培养方案调整、课程内容重构、实践教学平台打造等方面开展的探索和实践，努力为培养学生绿色化、智能化实践创新能力打下基础，推动从“学习革命”向“质量革命”的纵深发展。

在绿色、智能化转型中，桥梁工程专业教育需要构建“理念更新-技术赋能-生态重构”的三位一体新模式：在理念更新方面，强化全生命周期碳中和意识，树立数字化思维；在技术赋能方面，以AI等工具链为抓手，打造“虚实结合”的教学场景；在生态重构方面，打通高校、企业、政府数据链，形成“教育-研发-产业”闭环。

本文刊载 / 《桥梁》杂志

2025年 第2期 总第124期

作者 / 肖林 何畏 李永乐

作者单位 / 西南交通大学

编辑 / 陈晨

美编 / 杨敬倩

审校 / 李天颖 王硕 廖玲

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