面向裝配式建筑技術(shù)的土木工程專業(yè)改革與實(shí)踐

劉運(yùn)林，丁克偉，馬 巍，陳 東，朱士濤

(安徽建筑大學(xué) 土木工程學(xué)院，安徽 合肥 230601)

經(jīng)濟(jì)、社會(huì)的快速發(fā)展對(duì)傳統(tǒng)土木工程專業(yè)人才培養(yǎng)提出了挑戰(zhàn)，需要高校能夠與時(shí)俱進(jìn)，培養(yǎng)出能夠培養(yǎng)掌握新技術(shù)，具有較強(qiáng)的實(shí)踐能力和創(chuàng)新能力的高素質(zhì)“新工科”人才。具體到建筑業(yè)中，隨著我國人口紅利的淡出及經(jīng)濟(jì)的快速增長，建筑業(yè)急需轉(zhuǎn)型升級(jí)，當(dāng)前，新型裝配式建筑(我國20世紀(jì)80年代推廣過裝配式建筑，由于技術(shù)、經(jīng)濟(jì)等方面原因，逐漸被淘汰)、BIM及大數(shù)據(jù)等技術(shù)的出現(xiàn)和應(yīng)用加速了傳統(tǒng)建筑業(yè)的轉(zhuǎn)型升級(jí)，國務(wù)院辦公廳于2016年發(fā)文指出，“力爭用10年左右的時(shí)間，使裝配式建筑占新建建筑面積的比例達(dá)到30%”，又于2017年要求“加快推進(jìn)建筑信息模型(BIM)技術(shù)在規(guī)劃、勘察、設(shè)計(jì)、施工和運(yùn)營維護(hù)全過程的集成應(yīng)用”，住房和城鄉(xiāng)建設(shè)部要求到2020年末，以國有資金投資為主的大中型建筑和申報(bào)綠色建筑的公共建筑和綠色生態(tài)示范小區(qū)新立項(xiàng)項(xiàng)目勘察設(shè)計(jì)、施工、運(yùn)營維護(hù)中，集成應(yīng)用BIM的項(xiàng)目比率達(dá)到90%。裝配式建筑和BIM技術(shù)方面的人才需求量巨大[1]，而高校的教育尤其是土木工程專業(yè)技術(shù)教育方面仍停留在20世紀(jì)水平，已嚴(yán)重不適應(yīng)于科技、社會(huì)發(fā)展的需求。安徽省是建筑大省，在建筑業(yè)的轉(zhuǎn)型升級(jí)中起到重要的作用，尤其是合肥市引領(lǐng)著這一場變革。2006年，全國第一個(gè)“政府引導(dǎo)型”的國家住宅產(chǎn)業(yè)化基地落戶于合肥市經(jīng)濟(jì)技術(shù)開發(fā)區(qū)，2014年，合肥市成為國家住宅產(chǎn)業(yè)現(xiàn)代化綜合試點(diǎn)城市；2017年，合肥市和合肥市經(jīng)開區(qū)雙雙獲得國家裝配式建筑示范城市殊榮。安徽建筑大學(xué)作為以土建類學(xué)科專業(yè)為特色的地方高校，緊緊結(jié)合社會(huì)發(fā)展的需要，致力于培養(yǎng)適應(yīng)新經(jīng)濟(jì)發(fā)展需要的專業(yè)人才。

一、裝配式建筑條件下高校人才培養(yǎng)所面臨的問題

裝配式建筑的發(fā)展需要強(qiáng)有力的人才支持。安徽建筑大學(xué)土木工程專業(yè)是創(chuàng)辦時(shí)期的第一個(gè)本科專業(yè)，自1958年創(chuàng)辦至今，已有近60年歷史。2003年為省級(jí)教改示范專業(yè)，2008年為國家級(jí)特色專業(yè)建設(shè)點(diǎn)，2012年為教育部第二批卓越工程師教育培養(yǎng)計(jì)劃試點(diǎn)專業(yè)。為安徽省乃至全國培養(yǎng)了大量優(yōu)秀的專業(yè)人才。應(yīng)地方建筑企業(yè)的需要，受企業(yè)和合肥市經(jīng)經(jīng)濟(jì)技術(shù)開發(fā)區(qū)委托，該校從2006年開始開展裝配式結(jié)構(gòu)關(guān)鍵技術(shù)的研究，至今取得了豐碩的成果(見表1)。也正是在研究和應(yīng)用過程中，同時(shí)也發(fā)現(xiàn)了人才培養(yǎng)的缺失，因而，在研究的同時(shí)，該校也積極開展探索土木工程專業(yè)的改造升級(jí)，著重解決以下四個(gè)方面問題：

(一)專業(yè)內(nèi)容(方向)缺失問題

裝配式建筑需要對(duì)傳統(tǒng)的建造方式進(jìn)行變革，體現(xiàn)在裝配式建筑(建造)技術(shù)的發(fā)展，而已有的土木工程專業(yè)對(duì)這方面沒有介紹，畢業(yè)的學(xué)生不能夠勝任這一工作崗位。

表1 裝配式建筑關(guān)鍵技術(shù)研究成果(節(jié)選)

(二)創(chuàng)新能力培養(yǎng)問題

要想實(shí)現(xiàn)裝配式建筑，現(xiàn)有的技術(shù)必須要進(jìn)行全面創(chuàng)新，當(dāng)前建筑企業(yè)普遍認(rèn)為加快技術(shù)創(chuàng)新和企業(yè)轉(zhuǎn)型升級(jí)是重中之重，這就需要高校輸出更多的創(chuàng)新型人才[2]。

(三)人才培養(yǎng)“最后一學(xué)里”問題

當(dāng)前普遍存在“企業(yè)找不到滿意的人才”的問題，尤其是能夠掌握裝配式建筑相關(guān)技術(shù)的人才更加缺乏，這就需要校企共同努力，攜手合作，打通學(xué)校到企業(yè)的快速通道。

(四)建筑信息化技術(shù)應(yīng)用問題

實(shí)現(xiàn)裝配式建筑的一體化設(shè)計(jì)、信息化建造、信息化管理及智能應(yīng)用需要有建筑信息化模型(BIM)作為支撐，但是當(dāng)前能熟練掌握這方面技能的人才還比較匱乏，同時(shí)BIM也影響著裝配式建筑的發(fā)展[3]。

針對(duì)上述四個(gè)方面問題，在老師、學(xué)院和學(xué)校共同努力下，經(jīng)過近5年的研究，相關(guān)成果獲得了認(rèn)可(表2所示)，形成了面向裝配式建筑的土木工程專業(yè)培養(yǎng)新模式(如圖1所示)。

表2 相關(guān)教研成果

圖1 面向裝配式建筑的土木工程專業(yè)改造升級(jí)內(nèi)容

二、土木工程專業(yè)改造升級(jí)探索與實(shí)踐的新模式

(一)以產(chǎn)業(yè)需求建專業(yè)，構(gòu)建土木工程專業(yè)新結(jié)構(gòu)

為滿足傳統(tǒng)建筑產(chǎn)業(yè)和培養(yǎng)壯大裝配式建筑及BIM等新產(chǎn)業(yè)、新技術(shù)需要，安徽建筑大學(xué)成立了“土木工程專業(yè)改造升級(jí)”領(lǐng)導(dǎo)小組，研究分析了傳統(tǒng)土木工程專業(yè)人才培養(yǎng)存在不足，將裝配式結(jié)構(gòu)新技術(shù)所需的本專業(yè)理論、知識(shí)、能力及素質(zhì)要求高度融合，將BIM等信息化新技術(shù)融入傳統(tǒng)土木工程專業(yè)，實(shí)現(xiàn)智能建筑的新方法及新途徑。

土木工程方面的基本理論和方法依舊是裝配式建筑所依賴的理論基礎(chǔ)，要培養(yǎng)出適用于裝配式建筑的人才，脫離傳統(tǒng)的土木工程專業(yè)課程教育是不可取的，所以，本校土木工程專業(yè)開設(shè)了新的專業(yè)方向——裝配式建筑方向，以培養(yǎng)裝配式建筑行業(yè)急需的專業(yè)型人才。具體的專業(yè)課程設(shè)置見圖2。

(二)學(xué)生志趣變方法，構(gòu)建創(chuàng)新人才培養(yǎng)新模式

落實(shí)以學(xué)生為中心的理念，讓學(xué)生志趣變方法，通過“創(chuàng)意—?jiǎng)?chuàng)新—?jiǎng)?chuàng)業(yè)”，從而激發(fā)學(xué)生的潛能，同時(shí)可以搭建創(chuàng)新創(chuàng)業(yè)平臺(tái)，積極鼓勵(lì)學(xué)生參加“大學(xué)生創(chuàng)新創(chuàng)業(yè)訓(xùn)練計(jì)劃”、參與創(chuàng)新創(chuàng)業(yè)賽事活動(dòng)，建設(shè)創(chuàng)業(yè)孵化基地，推動(dòng)產(chǎn)學(xué)研用緊密結(jié)合和科技成果轉(zhuǎn)化應(yīng)用。積極引導(dǎo)大學(xué)生參加創(chuàng)新創(chuàng)業(yè)大賽，努力培養(yǎng)大學(xué)生的創(chuàng)新、創(chuàng)業(yè)意識(shí)，造就出符合未來需要的高素質(zhì)人才[4]。

正是采用了上述的培養(yǎng)模式，近年來，土木工程專業(yè)學(xué)生在大學(xué)生創(chuàng)新創(chuàng)業(yè)項(xiàng)目與各類競賽中表現(xiàn)突出(表3所示)。

圖2 裝配式建筑方向的專業(yè)課程設(shè)置

序號(hào)獲獎(jiǎng)時(shí)間獲獎(jiǎng)種類獲獎(jiǎng)等級(jí)授獎(jiǎng)部門12017年國際大學(xué)生數(shù)學(xué)建模競賽一等獎(jiǎng)(2項(xiàng))二等獎(jiǎng)(7項(xiàng))三等獎(jiǎng)(9項(xiàng))美國國家科學(xué)基金會(huì)等22017年第十一屆全國周培源大學(xué)生力學(xué)競賽安徽賽區(qū)一等獎(jiǎng)(9項(xiàng))二等獎(jiǎng)(37項(xiàng))三等獎(jiǎng)(20項(xiàng))省教育廳安徽省力學(xué)協(xié)會(huì)32014年第八屆全國大學(xué)生結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)競賽一等獎(jiǎng)教育部、住房和城鄉(xiāng)建設(shè)部、中國土木工程學(xué)會(huì)

續(xù)表

(三)適應(yīng)裝配式建筑特點(diǎn)，構(gòu)建產(chǎn)學(xué)研用協(xié)同育人新模式

安徽建筑大學(xué)作為地方高校，與安徽省、合肥市的社會(huì)經(jīng)濟(jì)發(fā)展關(guān)系緊密，為充分利用這一地方資源，裝配式建筑工程方向的專業(yè)建設(shè)以合肥市建筑產(chǎn)業(yè)為基礎(chǔ)，與當(dāng)?shù)匮b配式建筑鏈上的建筑企業(yè)開展了開展廣泛合作，形成產(chǎn)學(xué)研合作協(xié)同育人新模式：

1、采用訂單式學(xué)生培養(yǎng)模式

為了解決當(dāng)前畢業(yè)生就業(yè)難的問題，土木工程學(xué)院挑選了一批本專業(yè)的學(xué)生采用訂單式培養(yǎng)。學(xué)生在大三或大四時(shí)與裝配式建筑企業(yè)簽訂定向協(xié)議，畢業(yè)后可直接到需求單位工作。已連續(xù)3年為遠(yuǎn)大集團(tuán)、宇輝集團(tuán)、安徽海龍、寶業(yè)集團(tuán)和安徽建工等企業(yè)輸送裝配式建筑人才。

2、實(shí)現(xiàn)全方位的資源共享

安徽建筑大學(xué)土木工程學(xué)院目前擁有一支以中青年博士為主導(dǎo)的師資隊(duì)伍，具備較強(qiáng)的研發(fā)水平及創(chuàng)新能力。合肥本土的各建筑企業(yè)進(jìn)行科技創(chuàng)新、轉(zhuǎn)型升級(jí)所缺乏的正是高學(xué)歷的專業(yè)人才，通過校企合作的良好途徑，剛好可以彌補(bǔ)建筑企業(yè)在創(chuàng)新轉(zhuǎn)型方面的不足之處?？蒲薪處熗ㄟ^申請與企業(yè)合作的橫向課題，既能借助企業(yè)提供的科研經(jīng)費(fèi)緩解經(jīng)費(fèi)不足的問題，又能幫企業(yè)解決其發(fā)展過程中遭遇的技術(shù)難題，最終實(shí)現(xiàn)企業(yè)和高校之間的雙贏。

3、定期進(jìn)行人才互派和交流

當(dāng)前，土木工程學(xué)院與遠(yuǎn)大集團(tuán)、宇輝集團(tuán)、安徽海龍、寶業(yè)集團(tuán)和安徽建工等裝配式設(shè)計(jì)、施工企業(yè)建立了良好的校企合作關(guān)系，并建立了教學(xué)和供學(xué)生實(shí)習(xí)的基地，使得學(xué)生能夠直接參與設(shè)計(jì)、施工等生產(chǎn)實(shí)踐。部分學(xué)生先后參與了土木工程學(xué)院程樺、張偉林、丁克偉、孫強(qiáng)、沈小璞等教授主持的裝配式結(jié)構(gòu)方面科研項(xiàng)目工作，學(xué)生在真實(shí)的學(xué)習(xí)生產(chǎn)環(huán)境中得到了很好的鍛煉與升華，綜合知識(shí)及創(chuàng)新能力得到了顯著提高，有效地提升了育人質(zhì)量。

(四)以BIM三維模型為載體，創(chuàng)新畢業(yè)設(shè)計(jì)新模式

裝配式建筑重要的內(nèi)容就是建筑全生命周期的信息化，土木工程學(xué)院準(zhǔn)確把握科技發(fā)展趨勢，于2010年開展了BIM技術(shù)方面的研究，2012年成立了“BIM技術(shù)研究及應(yīng)用研究所”、2014年被中國建設(shè)教育協(xié)會(huì)授予了“BIM應(yīng)用技能教學(xué)示范基地”，是中國建設(shè)教育協(xié)會(huì)BIM專委會(huì)會(huì)員單位、全國建筑信息化教育論壇理事會(huì)成員單位、中國建筑學(xué)會(huì)建筑施工分會(huì)BIM應(yīng)用專業(yè)委員會(huì)會(huì)員單位。

土木工程學(xué)院挑選部分同學(xué)做基于BIM的畢業(yè)設(shè)計(jì)。在學(xué)生做畢業(yè)設(shè)計(jì)同時(shí)，指導(dǎo)老師積極引導(dǎo)帶領(lǐng)學(xué)生參加各類學(xué)術(shù)科技競賽，通過組織和參與各類大賽，指導(dǎo)老師與參賽學(xué)生能更加深入地了解和體驗(yàn)BIM 系列軟件建模技術(shù)的精髓，從而可以更好地在高等院校教學(xué)與實(shí)踐中推廣BIM 這一前沿的信息化技術(shù)，同時(shí)也可以促進(jìn)各高等院校之間專業(yè)的相互交流[1]。至今本校土木工程學(xué)院師生已成功參賽四屆，并取得了優(yōu)異的成績，多次獲得一、二、三等獎(jiǎng)項(xiàng)(如圖3、表4)。

圖3 BIM相關(guān)競賽獲獎(jiǎng)證書(節(jié)選)

序號(hào)獲獎(jiǎng)時(shí)間獲獎(jiǎng)種類獲獎(jiǎng)等級(jí)授獎(jiǎng)部門12017年全國高等院校BIM應(yīng)用技能比賽一等獎(jiǎng)(3人)團(tuán)體全能三等獎(jiǎng)中國建筑教育協(xié)會(huì)22017年首屆安徽省建筑信息模型(BIM)技術(shù)應(yīng)用大賽二等獎(jiǎng)安徽省工程勘察設(shè)計(jì)協(xié)會(huì)32017年第三屆全國高校畢業(yè)設(shè)計(jì)作品大賽二等獎(jiǎng)優(yōu)秀指導(dǎo)老師獎(jiǎng)中國建筑學(xué)會(huì)施工管理分會(huì)42016年第七屆BIM施工管理沙盤及軟件應(yīng)用大賽總決賽一等獎(jiǎng)中國建設(shè)教育協(xié)會(huì)52016年第九屆BIM算量大賽總決賽三等獎(jiǎng)(2項(xiàng))中國建設(shè)教育協(xié)會(huì)62016年第二屆全國高校畢業(yè)設(shè)計(jì)作品大賽二等獎(jiǎng)(5項(xiàng))優(yōu)秀指導(dǎo)老師獎(jiǎng)3人最佳組織獎(jiǎng)中國建筑學(xué)會(huì)施工管理分會(huì)

三、應(yīng)用情況

教改不能停留在設(shè)想和構(gòu)思階段上，關(guān)鍵在于實(shí)踐。在相關(guān)企業(yè)、土木工程學(xué)院和教務(wù)處的大力支持下，已在土木工程專業(yè)2016、2017屆部分學(xué)生培養(yǎng)進(jìn)行試點(diǎn)：

1) 在現(xiàn)有的土木工程專業(yè)課程中加入裝配式建筑和BIM新技術(shù)，形成多課程的聯(lián)合教學(xué)。其結(jié)果是學(xué)生學(xué)習(xí)積極性增加，教學(xué)質(zhì)量得到明顯提高。

2) 學(xué)生通過在各裝配式項(xiàng)目的深入實(shí)習(xí)，對(duì)所學(xué)的裝配式建筑有了感性認(rèn)識(shí)，了解裝配式建筑的主要特點(diǎn)以及與傳統(tǒng)建筑的異同，對(duì)將來自己所從事的專業(yè)有一定的了解。把專業(yè)知識(shí)與實(shí)踐聯(lián)系起來，啟發(fā)同學(xué)們掌握識(shí)讀施工圖的方法、設(shè)計(jì)的基本方法和基本的業(yè)內(nèi)處理知識(shí)。

3) 在安徽省級(jí)建筑結(jié)構(gòu)與地下工程實(shí)驗(yàn)室,通過參與裝配式結(jié)構(gòu)的抗震性能試驗(yàn)研究，讓學(xué)生對(duì)裝配式結(jié)構(gòu)的關(guān)鍵技術(shù)有了深刻和充分的認(rèn)識(shí)，從而使教學(xué)更加貼切行業(yè)和社會(huì)，使得學(xué)生解決實(shí)際問題的能力明顯提高，為以后成為業(yè)內(nèi)的優(yōu)秀人才打下了堅(jiān)實(shí)的基礎(chǔ)。

4) 啟動(dòng)并實(shí)踐產(chǎn)學(xué)研用合作雙贏平臺(tái)，廣泛獲得合作企業(yè)的認(rèn)可，這是產(chǎn)學(xué)研用合作可持續(xù)發(fā)展的模式之一。多家單位先后與安徽建筑大學(xué)簽訂了聯(lián)合培養(yǎng)協(xié)議，為學(xué)生提供更為廣泛的實(shí)踐培養(yǎng)平臺(tái)，并圓滿地完成了兩屆學(xué)生的培養(yǎng)。

四、結(jié)語

為適應(yīng)新經(jīng)濟(jì)發(fā)展的需要，結(jié)合裝配式建筑發(fā)展對(duì)土木工程專業(yè)的需求，安徽建筑大學(xué)抓住新技術(shù)創(chuàng)新和新產(chǎn)業(yè)發(fā)展的機(jī)遇，在科研積累的基礎(chǔ)上，結(jié)合地域優(yōu)勢，對(duì)土木工程專業(yè)學(xué)生培養(yǎng)模式進(jìn)行了改造升級(jí)，構(gòu)建了新時(shí)期工程人才培養(yǎng)的新模式，既滿足企業(yè)需求，又具有地方高校特色，具有科學(xué)性、先進(jìn)性、前瞻性和可行性，在人才培養(yǎng)、產(chǎn)學(xué)合作、能力多元化等方面做出了積極探索，在新一輪工程教育改革中排在前列，安徽建筑大學(xué)申報(bào)的“基于裝配式建筑技術(shù)土木工程專業(yè)改造升級(jí)探索與實(shí)踐”項(xiàng)目被教育部認(rèn)定為國家級(jí)新工科研究與實(shí)踐項(xiàng)目。安徽建筑大學(xué)將以當(dāng)前專業(yè)改造升級(jí)探索的成果為基礎(chǔ)，進(jìn)一步深入研究，推進(jìn)土木工程專業(yè)的全面改革，以適應(yīng)時(shí)代對(duì)土木工程專業(yè)人才培養(yǎng)的需求。

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