1.项目名称

智能建造土木工程创新实验室建设与应用推进

2.项目本年度总预算（万元）

其中：申请教委本级财政预算金额（万元）

3.   项目上一年度预算（万元）

无

上一年度预算执行率（%）

无

4.项目单位  信息

名称

上海市晋元高级中学

地址

上海市普陀区新村路2169号

项目负责人

季洪旭

电话

联系部门

教育教学指导与服务中心

联 系 人

陈理纳

职  务

副主任

电    话

移动电话

电子邮箱

5.市教委责任处室信息

 处  室

基教处

联 系 人

职  务

电    话

移动电话

电子邮箱

1.项目概况

21世纪科技飞速发展的今天，人工智能对我们的生产生活产生了巨大的影响，新技术、新材料和人工智能的结合，甚至在教育领域人工智能也起到了非常大的辅助作用，在21世纪的今天，智能化与各学科的共同结合与相互渗透，为我们的科技发展方向与研究路径都带来了巨大变革。顺应科技的发展变化，更多的智能化学科领域也应运而生。智能建造作为土木工程领域科学和技术不断发展的重要方向，得到了巨大的关注。在高校，土木工程相关院系也逐步开始开设智能建造的交叉专业学科。2018年，同济大学土木工程学院在全国高校中第一所开设了智能建造专业。依托同济百年土木历史积淀，汲取国外著名大学办学经验，以科学研究和工程实践成果为基础，以学术精湛、育人有方的名师和教学团队为保障，土木工程专业不断深化“卓越工程师教育培养计划”，并提出“基于思维培养和知识本质把握的自我学习与自我完善、基于创新素养和多文化融合的发现问题与综合解决问题能力”的未来人才属性。在此基础上，构建了“共性基础＋个性发展”的土木工程卓越人才培养体系，以课堂教学、实践创新、交流合作三个链条为横向培养轴，以本硕博一体化为纵向培养轴，夯实每一位同学在知识、能力和素质方面的共性发展基础；同时增强院内导师、校企导师、国际导师与学生间的近距离接触和指导，提升学生个性发展空间，为国家培养具有面向未来特质的精英人才。自2012年以来，学院探索并实施了数理强化班、土木+法学等“土木+”培养模式，这些交叉人才培养模式的探索为“智能建造”专业的建设奠定了坚实的基础。

智能建造专业是2018年由国家教育部正式批准新设的“新工科”专业，以土木工程为基础，以信息技术为纽带，以机械工程和控制工程等技术为工具，融合建筑学、材料工程、工程管理等学科知识，涵盖建筑与基础设施的设计、制造、运输、装配、运营、维护等生命周期完整链条，构筑人类绿色、环保、智慧的理想家园，体现了智能时代建筑业的发展新动态。智能建造专业将延续土木工程专业的人才培养理念，结合其他相关专业的人才培养特色，围绕着智能建造的核心理念，培养智能规划与设计、智能装备与施工、智能设施与防灾、智能运维与管理的复合人才。

同济大学在智能建造这个交叉学科开设三年过程中，在不断研究探索拓展该学科的领域和发展方向的同时，还针对该学科进行了下延，使之可以成为高中的前置学科。同时晋元也注重结合社会发展热点，激励学生从真实情景下解决问题开展学习也成为素质教育理念中很重要的方面。为了更好的落实素质教育的理念，全面践行我校“选择教育”办学理念，建设智能建造土木工程创新实验室，可以让学生更好地体验和学习前沿的科学技术，关注国计民生的相关问题，有利于挖掘学生潜质，让有前沿科技视野和具有科学素养、科学潜能的人才脱颖而出，为上海建设科创产业高地培养创新型人才。此外，建设智能建造土木工程创新实验室，还有利于教师的专业成长和能力提升提供广阔的发展空间，全面提升师资队伍的整体水平。同时，借助于智能建造土木工程创新实验室项目的开展，还有利于引导和培育关注社会、关注科技、关注未来的学校文化。

基于智能建造的跨学科性、应用广泛性的特点，基于已有的土木结构创新实验室和未来整合建设的智能建造创新实验室相关实验平台，既可以在传统土木工程结构方面开展具有本校特色的研究性创新课程与项目，还可以开展例如机械臂柔性建造研究、BIM智能化建筑设计施工管理、相关土建建筑软件开发等多主题研究性课程。

目前，我校需要购置建造智能土木工程创新实验室的硬件、软件设备，同时相应的设施、设备的正常运行均需要加强经费保障。此外，智能土木工程创新实验室是需要依托相关的课程来实现其功能和价值的。依学校发展的要求和创新实验室的功能定位，引进和自主开发体现综合性、探究性和操作性等特征的相关配套课程体系，确保课程建设和实施的质量，也需要相应经费的保障。

基于以上需求，上海市晋元高级中学特申请《智能建造土木工程创新实验室建设与应用推进》项目建设资金。

2.项目单位概况

上海市晋元高级中学是首批上海市实验性示范性高中，普陀区科技教育特色学校，是一所具有国际水准和国内一流水平的现代化高级中学。晋元高级中学坚持以学生发展为本，激发和培养学生的创新意识和继续发展的能力；坚持“学会选择、主动学习、卓越发展”的办学理念。学校重视教师队伍的建设。目前，学校现有特、高级教师40余人，博士、硕士研究生20余名。学校完善教学管理，以现代教育技术为基本特征的课堂教学，促进了教育改革的全面进行，学校与大学、科研机构和现代企业建立合作发展的共同体，实现高中教育和大学教育的衔接。同时，学校积极开展与国外教育机构的交流合作，为使学生成为面向世界的新型人才创造了良好条件。

对于创新型实验室的建设，学校具有丰富的经验。近年来，为了满足高水平大学自主招生和综合素质评价的要求，学校依托科研院所与高校，先后创建了“结构设计创新实验室”、“金融创新实验室”、“天文地球科学创新实验室”、“艺术结构创新实验室”、“人文科技创新实验室”，开设了相应的创新素养培育课程，满足了学生个性化发展的需求，提升了学生思维品质和创新能力。2018年，学校为进一步丰富创新素养培育课程体系，适应人工智能时代对人才培养的需求，从同济大学引进了人工智能课程，并配备了20台高配置的学生用电脑。

3.项目基础条件及前期工作

（1）基础条件

2010年4月，上海市教委启动了“普通高中学生创新素养培育实验项目”，意在探索拔尖创新人才早期培养的途径与方法。作为该项目的试点学校，上海市晋元高级中学多年来一直致力于培养学生的创新素养。先后与同济大学、上海财经大学共建了“结构设计创新实验室”、“金融创新实验室”、“天文地球科学创新实验室”、“艺术结构创新实验室”等创新实验室。针对学校和学生的特点，开发了相应的创新实验课程。

    对于高中而言，创新素养的培养关键在于学校课程。作为上海市首批实验性示范性高中，晋元高级中学一直围绕“多元化选择”“套餐式课程”“走班制运作”、“学分制管理”“信息化整合”等主题，大力开展课程改革，促进学生的个性化发展。在发展的过程中，学校基于创新兴趣和爱好、创新意志和毅力、创新方法和技能等三个维度的培养，开设了创新实验课程。在“创新兴趣和爱好”方面，学校形成了“倾听大师”“走进博物馆”等相关课程；在“创新意志与毅力”方面，形成了“演讲与辩论”“创新实验”和“艺体专项”等课程；在“创新方法与技能”方面，形成了“创新技法”“创新设计”“人工智能”等课程。

（2）前期工作

从2010年起，我校以王海鹏老师为领衔的创新教师团队与同济大学土木工程学院相关教师进行实验室相关兴趣体验性课程和专业深化型探究课程以及延伸拓展赛事等方向的教研与相关开发。在2018年开始，团队的研究方向也拓展了相关的机械臂应用研发和智能建造系统的应用等领域，逐步确立了智能建造领域的下延探究方向。

今年开学初，我校也逐步在相关课程中拓展了《智能建造》相关创新前置课程，为学生开拓视野对接前沿，让学生了解智能建造技术工具在科学研究中的意义。

学校也与同济大学土木工程学院高校相关院系对接，在土木、机械电子、电信自动化等专业方面引进资源，为更好地开展此项目学习奠定了基础。

4.项目计划实施进度

第一阶段：2021.1-2021.2

撰写项目建设方案，举行专家论证会，确定项目实施方案；

第二阶段：2021.3-2021.4

（1）实验室硬件设备招标

（2）研讨并制定智能建造土木创新课程计划和人才培养计划

（3）开发和引进相关智能建造土木创新课程

第三阶段：2021.5-2021.8

（1）智能建造实验室建设与设备调试等

（2）智能建造创新系列课程校本化实施方案编写

（3）课程师资队伍培训

第四阶段：2021.8-2021.9

（1）编制竣工文档，组织项目验收

（2）启动项目二期建设方案编制

第五阶段：2021.9-2022.6

（1）开展智能建造土木工程创新的校本课程开发与实施

（2）完成智能建造土木工程创新校本课程教与学资源（微视频、课件、案例）建设

5.资金筹集和使用计划

2021.3-2021.8

智能建造土木工程创新实验室设备：74.7万元

2020.8-2020.9

课程资源包：9.38万元

2020.9-2021.6

业务费（专家咨询论证、专家指导、师资培训、课程建设）：16.04万

6.项目绩效目标

（1）项目总目标

全面践行“学会选择、主动学习、卓越发展”选择教育办学理念，建设智能建造创新实验室，让学生积极参与相关高科技企业、知名大学的相关项目研发，让学生自主开展相关的研究性学习项目，在项目实践中培养学生的科学思维能力、创新能力，培养和提升学生的学术素养，探索基于先进技术的真实情景下的研究性学习教学模式。经过与专家沟通研讨，我们创新实验室的绩效目标如下：

①建设一间实验室。建设智能建造创新实验室，配备与课程及创新活动紧密结合的实验设备、实验材料、虚拟仿真软件和信息技术设备。

②建设一门课程。开设“未来土木工程师”创新实践课程。课程包含土木工程概论、智能建造、土木工程材料、虚拟仿真、模型制作方法等。

③举办一个创新竞赛活动。为新高考改革的综合素质评价提供过程性评价依据。完成阶段性课程学习和创新实验实践后，对学生研究性学习成效做出评价。同时为高中获得优秀的初中生源提供平台。

④总结、凝练相关成果，交流、展示，经验辐射。

（2）年度绩效目标

    建设完成智能建造土木结构创新实验室。开设“未来土木工程师”创新实践课程，并形成校本特色资源。

7.项目实施内容及预算

（1）智能建造实验室硬件基础设施（74.7万元）

机械臂、多功能实验加载台、测试软件等相关软硬件设备配置；

相关未来工程师课程物料和相关实验材料耗材，还可以拓展进行多种主题的课程开发与项目学习。

（2）教学资源包（9.38万元）

完成校本课程“未来土木工程师”的系统设计，定期开课，运用智能建造实验室和智能虚拟仿真实验室这一载体，支撑课程改革，促进学生课堂知识与专业兴趣的融会贯通，进一步提升教学质量，中学和大学联合编写完成校本讲义。

（3）业务费（16.04万元）

专家咨询指导、师资培训、课程建设

8.项目运行管理

（1）项目实施由校务委员会统一管理审核。

（2）项目执行负责部门是校教育教学指导与服务中心。

（3）经费执行由校行政服务中心负责。

（4）设备采购招标、商务谈判由校教育教学指导与服务中心负责。

（5）教学安排与实施由校教育教学指导与服务中心管理。

（6）师资培训由校教师发展研究中心和教育教学指导与服务中心协调安排。

（7）项目设备购置方案由专家论证会确认。

（8）项目结项由专家组和校相关部门联合验收确认。

9.附件

附件1：《智能建造土木工程创新实验室》设备清单

附件2：课程实验包列表  

附件3：专家咨询指导、师资培训、课程建设清单

1.自我分析

（1）    项目重要性分析

晋元高级中学作为上海市首批实验性示范性高中，在数字化校园建设、信息技术应用、创新素养培养等方面取得了丰硕的成果。同时，同济大学土木工程学院协助建设的土木结构创新实验室多年的尝试，以及同济大学近几年紧跟时代脉搏，在优势学科上勇于探索交叉领域率先成立智能建造的新工科交叉学科专业。基于此，我校提出了建设智能建造土木工程创新实验室的设想，旨在通过践行“学会选择，主动学习、卓越发展”选择教育办学理念，建立智能建造土木工程创新实验室，让学生积极参与相关知名大学的相关项目研发，在项目实践中培养学生创新能力，探索基于智能建造交叉领域的研究性教学模式。

通过智能建造土木工程创新实验室，丰富学校的创新实验课程，增强学生学术素养的培养，让学生真实体验科研的全过程，进行大学先修课学习。

（2）项目必要性分析

在2010年与同济大学土木工程学院共同建立了土木结构创新实验室，配置了相关的软硬件设备、大学与高中联合开发了相关的创新实验课程，培养了大批学生的专业兴趣和专业知识，在设计与制作测试中不断创新，形成了大量创新课题和创新试验，在中学生结构设计大赛和青少年创新大赛中都取得了优异的成绩，同时为同济大学等高校输送了大量的人才。

    科技和教育在不断的发展进步，土木工程与技术也日新月异，虽然在这些年实验室也逐步调整和更新了部分配件，但是从整体看来，实验室稍显落后，尤其是人工智能和智能制造的兴起，实验室更加有升级的必要，在和同济大学的专家团队沟通后，形成了智能建造创新实验室的初步建设方案以及学生培养的相关目标和方案。

本项目将通过学生的科学学习，激励和培养学生关注自然、关注社会、关注科技、关注未来，能够提高学生发现科学问题、解决实际问题的能力。同时能够培养学生的学术素养，开阔学生的眼界，丰富学生的学术与职业体验。

（3）项目建成后产生的教学效益分析

项目建成后，将使我校超过1200名在校学生受益，同时由于赛事项目的推动，会惠及更多的兄弟学校乃至全国的高中。同时相关赛事体验活动对初中生的辐射效应也会很强。《智能建造土木工程创新实验室》将成为全校学生创新实践的又一重要载体。

①点燃学生的科学思想

建立《智能建造土木工程创新实验室》这一举措和构建创新实验室的物理环境，能有效激发学生的科学研究意识；同时也有利于转变只以学生的学习成绩来评价学生的观念，从而推进多元化评价驱动的素质教育的实施。在项目实施中，学生可以自主的开展各类课题的研究性学习，从而培养学生的科学思维，激发学生的科学兴趣，点亮学生心中的科学之火。

②增强学生的学术素养

通过开发《智能建造土木工程创新实验室》相关的课程内容以及项目学习，学生能够真实的体验科学研究的全过程，提出设想、设计实验方案、动手实验、数据分析与论文编写，以及交流与报告。通过这一过程，能够让学生有学术体验，培养和增强学生的研究性学习能力，提升了学生的学术能力。

③提高学生的科学研究技能

创新实验室为学生创新活动提供了最佳的实践场所，通过项目驱动的教学方式实现了对传统课堂教学方式的根本转变，学生在教师的引导下，使用先进技术自己动手进行科学实验，并且对实验数据进行解读和分析，增强了学生的动手能力，提高了学生的科学研究技能。激励学生关注自然、关注社会、关注科技、关注未来的人文情怀。

④提升教师的创新素养

《智能建造土木工程创新实验室》建成后，在培养学生的创新意识、创新思维和创新技能中都需要具有创新能力素养的教师作为支持。只有具有创新素养的教师，才能对学生进行启发式和引导式教育，鼓励学生探索，真正引领学生进行创新。

⑤丰富学校的研究性学习课程

丰富校本课程资源，能够弥补学生在传统课堂教学非认知学习中的不足。同时，校本课程资源可以增加创新思维训练，强化学生思维，提高学生利用创新思维分析问题的能力，为创新技能的提高提供了有力条件。

2.项目单位责任

项目单位及其负责人对报告和所提供的相关材料的准确性、真实性负责；配合做好项目的评审工作。

项目单位

财务部门盖章：

项目单位盖章：

负责人签字：

3.市教委项目责任处室意见

                     处室盖章：   

附表1《智能建造土木工程创新实验室建设与应用推进》

项目绩效目标分解表

分解目标

指标内容

指标目标值

目标值来源

投入和管理目标

项目采购

项目方案、采购流程

政府采购法

项目实施

实施管理方案

管理责任制、绩效考评机制

资金管理

监督项目资金使用，专款专用

项目合同

项目监理

项目监理制度

监理合同

产出目标

未来土木工程师校本课程系列

校本课程、课程评价体系

课程开发

未来土木工程师校本课程资源

微视频、课件、案例

资源开发

相关课题参加“全国青少年科技创新大赛”、“明日科技之星”、“明天小小科学家”

高一、高二共18人参赛

与土木结构、智能建造相关的课题项目相关人数

学生科学论文

24篇

与土木结构、智能建造相关的课程选修人数

效果目标

区域共享课程

普陀区其他高中

普陀区教育学院

社区辐射

向社区群众开放　

万里街道

支撑少数民族工作

西藏学生和区域内少数民族学生

学校教学工作安排

赛事等支撑

辐射全市乃至全国，在初高中学生中产生积极影响

市教委教研室

影响力目标

利用智能建造土木工程创新实验室项目加快推动人才培养模式、教学方法改革

进行真实情境下的问题解决式的科学研究性项目教学模式

学校发展规划

社区与国内

社区联动工作与少数民族工作

学校工作安排

培养新一代科研人才

奠定学生生涯规划

展示等活动成效

需要说明的其他问题