建筑建材行業(yè)轉(zhuǎn)型的本科人才培養(yǎng)方案研究

田 甜 吳 蓁 陳 錕 史繼超 徐小威

（上海應(yīng)用技術(shù)大學(xué)材料科學(xué)與工程學(xué)院 上海 201418）

建筑行業(yè)是我國經(jīng)濟(jì)發(fā)展的支柱產(chǎn)業(yè)，而建筑設(shè)計(jì)是建筑的靈魂，不僅提供建筑的外形和空間結(jié)構(gòu)，更是塑造人類生存理念和生活方式的有效載體。因此，建筑設(shè)計(jì)和研發(fā)及其延伸行業(yè)的發(fā)展是推動(dòng)我國建筑業(yè)轉(zhuǎn)型和升級的關(guān)鍵和核心，也是我國建筑業(yè)實(shí)現(xiàn)資源集約、環(huán)境友好的有力推手。近年來，包括裝配式建筑設(shè)計(jì)、BIM、工程總承包、全過程工程咨詢、綠色建筑等在內(nèi)的新型理念和技術(shù)已逐漸成為我國建筑行業(yè)的發(fā)展方向，受到國家和社會大力鼓勵(lì)和支持，各級政府相繼出臺了一系列促進(jìn)行業(yè)轉(zhuǎn)型、升級和發(fā)展的政策和措施。

在首屆中國建筑科學(xué)大會上，與會專家作出以下表述，“隨著日益增長的建筑需求及科學(xué)技術(shù)大變革的趨勢，建筑產(chǎn)業(yè)唯有順勢而為，主動(dòng)擁抱變革，形成以綠色化為發(fā)展理念，以工業(yè)化為發(fā)展方式，以信息化為發(fā)展手段，以標(biāo)準(zhǔn)化為發(fā)展保障的核心發(fā)展路徑，才能實(shí)現(xiàn)建筑業(yè)的轉(zhuǎn)型升級與高質(zhì)量發(fā)展”。[1]會議還討論了建筑節(jié)能、數(shù)字技術(shù)對工程建造的變革性影響。

針對建筑建材行業(yè)轉(zhuǎn)型的新方向和新理念，作為上海市應(yīng)用型本科專業(yè)的改革試點(diǎn)，建筑材料專業(yè)方向的學(xué)生培養(yǎng)應(yīng)適應(yīng)行業(yè)轉(zhuǎn)型的崗位人才需求，需要形成具有應(yīng)用型特色的人才培養(yǎng)模式和方案。這種模式和方案的核心在于專業(yè)理論課程及實(shí)踐課程的針對性設(shè)計(jì)：貫徹對于建筑設(shè)計(jì)的認(rèn)識，將綠色化、工業(yè)化、信息化、標(biāo)準(zhǔn)化的具體理念及其內(nèi)涵落實(shí)于教學(xué)設(shè)計(jì)中。[2-4]

1 建筑建材行業(yè)的轉(zhuǎn)型方向

歸納而言，建筑建材行業(yè)的轉(zhuǎn)型方向包含建筑節(jié)能、綠色建筑、裝配式建筑、BIM 技術(shù)、建筑部品化、新型建材等理念及技術(shù)，雖然這些概念中部分內(nèi)容相互重疊，但每個(gè)概念各有其側(cè)重點(diǎn)。相關(guān)人才需求崗位涉及建筑及建材的設(shè)計(jì)、制造、標(biāo)準(zhǔn)、工程、管理、檢測等。在課程設(shè)計(jì)中搞清并理解這些概念涵蓋的內(nèi)容十分重要。

建筑節(jié)能：建筑節(jié)能，在發(fā)達(dá)國家最初為減少建筑中能量的散失，普遍稱為“提高建筑中的能源利用率”，在保證提高建筑舒適性的條件下，科學(xué)合理使用建筑能源和可再生能源，不斷提高總能源利用效率。

建筑節(jié)能，具體來說是指在建筑物的規(guī)劃、設(shè)計(jì)、安裝、改造和使用過程中，按照有關(guān)建筑國家、行業(yè)以及地方的節(jié)能標(biāo)準(zhǔn)，選用節(jié)能型的技術(shù)、工藝、設(shè)備、材料和產(chǎn)品，合理設(shè)計(jì)建筑維護(hù)結(jié)構(gòu)的熱工性能，提高保溫隔熱性能和采暖供熱、空調(diào)制冷制熱系統(tǒng)效率，加強(qiáng)建筑物用能系統(tǒng)的運(yùn)行管理，在保證建筑使用功能和室內(nèi)熱環(huán)境質(zhì)量前提下，做到合理有效地利用建筑能源以及可再生能源。

綠色建筑：綠色建筑是生態(tài)建筑、可持續(xù)建筑，其本質(zhì)是復(fù)合多功能的建筑，是將建筑居住功能、建筑美學(xué)功能、建筑生態(tài)功能高度協(xié)調(diào)統(tǒng)一的集合體。綠色建筑的內(nèi)在要求——“五節(jié)一環(huán)?！惫?jié)能、節(jié)地、節(jié)水、節(jié)材、節(jié)時(shí)、保護(hù)環(huán)境。

目前已形成國際上最為先進(jìn)的綠色建筑認(rèn)證評分系統(tǒng)——LEED。

LEED 是一個(gè)評價(jià)綠色建筑的工具，國內(nèi)譯為“能源與環(huán)境設(shè)計(jì)先導(dǎo)”，由美國綠色建筑委員會U.S Green Building Council 制定并推廣。LEED 主要旨在設(shè)計(jì)中有效地減少對環(huán)境和住戶的不利的影響，其注重的是行動(dòng)、利民、共生三者的平衡統(tǒng)一。

中國綠色建筑認(rèn)證，在2006 年出臺綠色建筑評價(jià)標(biāo)準(zhǔn)，于2014 年改編，是一種確認(rèn)綠色建筑等級并進(jìn)行信息性標(biāo)識的評價(jià)活動(dòng)。按照《綠色建筑評價(jià)標(biāo)準(zhǔn)2014 版》（新版綠標(biāo)），按滿足控制項(xiàng)和評分項(xiàng)的程度，綠色建筑認(rèn)證劃分為三個(gè)等級。

中國綠色建筑認(rèn)證與美國LEED有很多不同點(diǎn)，主要體現(xiàn)在結(jié)構(gòu)體系、評價(jià)方式、評分方法和結(jié)果三個(gè)方面。結(jié)構(gòu)體系包過評估對象與評價(jià)指標(biāo)，新版綠標(biāo)評估對象為公共建筑和居住建筑，而LEED評估對象為5 冊，分別是建筑設(shè)計(jì)與施工、建筑運(yùn)營與維護(hù)、住宅設(shè)計(jì)與施工、室內(nèi)裝修設(shè)計(jì)與施工和社區(qū)開發(fā)。國內(nèi)新版綠標(biāo)的評價(jià)方式為設(shè)計(jì)評價(jià)（在建筑工程施工圖設(shè)計(jì)文件審查通過后進(jìn)行）和運(yùn)行評價(jià)(在是在建筑通過竣工驗(yàn)收并投入使用一年后進(jìn)行)。國內(nèi)新版綠標(biāo)規(guī)定綠色建筑總分分別達(dá)到50 分、60 分、80 分時(shí)，綠色建筑等級分別為一星級、二星級、三星級。美國LEED 共有四個(gè)認(rèn)證等級，分別是：40～49 分為認(rèn)證級，50～59 分為銀級，60～80 分為金級，80 分以上為鉑金級。

BIM 技術(shù)：BIM（建筑信息模型）技術(shù)自2002 年左右誕生以來，經(jīng)過十多年的發(fā)展，已在全球范圍內(nèi)得到廣泛認(rèn)可。2007年斯坦福大學(xué)，通過對32 個(gè)項(xiàng)目案例的調(diào)研總結(jié)指出使用BIM可以節(jié)省成本10%，節(jié)省工期7%。我國于2004 年開始引入BIM 概念，BIM 從2013 年開始，在我國進(jìn)入了一個(gè)快速發(fā)展的時(shí)期。

BIM 基于建筑工程項(xiàng)目的各項(xiàng)信息數(shù)據(jù)，建立起三維的建筑模型，通過數(shù)字信息仿真模擬建筑物所具有的真實(shí)信息。[5]這一模型包括建筑物的信息模型和建筑工程管理行為的模型，可以通過信息的共享和傳遞將兩者結(jié)合，能讓建筑、工程和施工（AEC）專業(yè)人員深入了解項(xiàng)目并使用相關(guān)實(shí)用工具，從而提高對項(xiàng)目的管控水平和建設(shè)工程的效率，降低過程中出現(xiàn)的風(fēng)險(xiǎn)，避免浪費(fèi)資源，節(jié)約成本，有效實(shí)現(xiàn)建筑的全生命周期管理。

裝配式建筑：裝配式建筑區(qū)分于傳統(tǒng)的建筑方式，是將建筑的部分或全部構(gòu)件在工廠按標(biāo)準(zhǔn)生產(chǎn)好后，直接運(yùn)輸至現(xiàn)場進(jìn)行施工裝配，實(shí)現(xiàn)了從“建造”到“制造”的轉(zhuǎn)變，成為具備使用功能的建筑物的建筑施工方式。與傳統(tǒng)建筑模式相比，裝配式建筑具有以下優(yōu)勢：提高施工質(zhì)量和效率、環(huán)境友好、縮短工期、提高施工安全等。

裝配式建筑和BIM 技術(shù)相輔相成。隨著裝配式建筑的推廣，信息化程度低，導(dǎo)致成本降不下來問題隨之而來。為了解決建造前統(tǒng)籌考慮各種要求，提前消除實(shí)際制造、安裝過程中可能產(chǎn)生的問題，實(shí)現(xiàn)項(xiàng)目信息在全生命周期的高效共享和流轉(zhuǎn)，可以采取在裝配式建筑設(shè)計(jì)中應(yīng)用BIM 技術(shù)途徑，可將設(shè)計(jì)方案、制造需求、安裝需求集成在BIM 模型中。

裝配式未來發(fā)展趨勢：應(yīng)用體系一體化生產(chǎn)（包括應(yīng)用系統(tǒng)使用單點(diǎn)登錄，數(shù)據(jù)多應(yīng)用共享以及多方協(xié)同參與），過程一體化（設(shè)計(jì)-生產(chǎn)施工一體化）；精細(xì)化，即管理對象細(xì)化到每一個(gè)部件和施工細(xì)化到工序；智能化，智能系統(tǒng)部分或者全部取代人以及輔助人；最優(yōu)化，設(shè)計(jì)方案最優(yōu)化，生產(chǎn)、運(yùn)輸、施工等等最優(yōu)化。

建筑部品化：建筑部品就是指預(yù)先制作好的構(gòu)件，建材部品幾乎占據(jù)了建筑部品體系主體部分。

“部品化”就是將預(yù)制構(gòu)件集成，形成范圍更廣、層次更高的大構(gòu)件，如整體衛(wèi)生間、整體廚房等等，施工時(shí)只需要組裝即可。

建筑部品體系框架按照建筑部分可分為結(jié)構(gòu)部品、外圍護(hù)、內(nèi)裝、廚衛(wèi)、設(shè)備、智能化、小區(qū)配套等體系。建筑部品體系框架分類見表1。

建筑材料模塊化：住宅產(chǎn)業(yè)化從本義來講就是要實(shí)現(xiàn)住宅生產(chǎn)、供應(yīng)等的工業(yè)化。住宅產(chǎn)業(yè)化將傳統(tǒng)的住宅建設(shè)過程轉(zhuǎn)變?yōu)樽≌M裝過程，從而大大提高生產(chǎn)效率，節(jié)省資源和材料，降低生產(chǎn)成本，降低物耗，減小能耗。其建設(shè)理念在很大程度上依靠建筑材料來實(shí)現(xiàn)，而實(shí)現(xiàn)住宅產(chǎn)業(yè)化的首要前提是建筑材料的模塊化、標(biāo)準(zhǔn)化。

新型建筑材料：主要包括新型墻體材料，保溫隔熱材料，防水密封材料，陶瓷材料，新型化學(xué)材料，裝飾裝修材料以及各種工業(yè)廢渣的綜合利用等。

2 專業(yè)理論課程及實(shí)踐課程的設(shè)計(jì)

2.1 專業(yè)課程設(shè)計(jì)

將上述行業(yè)轉(zhuǎn)型發(fā)展的方向、技術(shù)內(nèi)容進(jìn)行合理協(xié)調(diào)及兼顧設(shè)計(jì)、材料、工程、檢測等各崗位需求，設(shè)計(jì)了“建筑節(jié)能工程材料及其檢測”“綠色建筑及其材料”“建筑工程模塊化及其設(shè)計(jì)”“裝配式建筑設(shè)計(jì)”“新型建材與部品”五門校企合作課程。其主要授課內(nèi)容如下。

“建筑節(jié)能工程材料及其檢測”：該課程是專業(yè)核心課程，教學(xué)目的是使學(xué)生掌握建筑節(jié)能材料的基本知識、基本概念及選用、設(shè)計(jì)、應(yīng)用（工程）的科學(xué)依據(jù)，為后續(xù)專業(yè)課及就業(yè)準(zhǔn)備打下一定的專業(yè)基礎(chǔ)。課程的主要任務(wù)是介紹常用建筑節(jié)能材料，如建筑墻體節(jié)能材料、節(jié)能門窗和節(jié)能玻璃、無機(jī)絕熱節(jié)能材料、有機(jī)絕熱節(jié)能材料、建筑節(jié)能相變材料、再生骨料混凝土材料、節(jié)能化學(xué)建材等。并介紹將以上材料結(jié)合相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)進(jìn)行建筑節(jié)能工程中的選用、設(shè)計(jì)、檢測及熱工計(jì)算。

“綠色建筑及其材料”：學(xué)生通過該課程的學(xué)習(xí)，熟知綠色建筑概念；掌握綠色建筑所使用的新材料，新能源；掌握綠色材料概念、類別；了解中國綠色建筑評價(jià)標(biāo)準(zhǔn)、技術(shù)細(xì)則；深入認(rèn)識綠色節(jié)能建筑的概念、評價(jià)等級劃分和認(rèn)證方法；掌握在盡可能降低成本的基礎(chǔ)上實(shí)現(xiàn)最高的節(jié)能效果；深入了解行業(yè)節(jié)能產(chǎn)品的特性并靈活運(yùn)用于項(xiàng)目。

“建筑工程模塊化及其設(shè)計(jì)”：該課程是建筑材料方向?qū)W生的一門專業(yè)必修課，具有較強(qiáng)的系統(tǒng)性、創(chuàng)新性、針對性和實(shí)用性。學(xué)生通過該課程的學(xué)習(xí)，了解BIM 技術(shù)的當(dāng)前發(fā)展現(xiàn)狀及前景，BIM 技術(shù)在項(xiàng)目建設(shè)全程各階段中的應(yīng)用理念及方法，基本建模軟件的功能和使用方法。會使用BIM 技術(shù)進(jìn)行簡單建筑類型的平、立、剖設(shè)計(jì)的基本方法，并運(yùn)用到實(shí)際設(shè)計(jì)中，進(jìn)行基本的構(gòu)造設(shè)計(jì)。掌握建筑工程及其模塊化技術(shù)；以建筑設(shè)計(jì)與通過數(shù)字信息仿真模擬建筑物的結(jié)合達(dá)到BIM 技術(shù)在模塊化建筑工程中應(yīng)用的目的。

“裝配式建筑設(shè)計(jì)”：本課程主要介紹裝配式建筑以及其設(shè)計(jì)原理，通過本課程學(xué)習(xí)，學(xué)生能掌握以下七要點(diǎn)：技術(shù)策劃、方案設(shè)計(jì)、初步設(shè)計(jì)、施工圖設(shè)計(jì)、構(gòu)件加工圖設(shè)計(jì)、預(yù)制構(gòu)件設(shè)計(jì)和構(gòu)造節(jié)點(diǎn)設(shè)計(jì)。技術(shù)策劃對于預(yù)制裝配式建筑有著不可替代的重要作用，相關(guān)設(shè)計(jì)單位要仔細(xì)了解建筑項(xiàng)目的外部條件、成本限額、產(chǎn)業(yè)化目標(biāo)、建設(shè)規(guī)模以及項(xiàng)目定位等內(nèi)容，提高預(yù)制構(gòu)件的規(guī)范化、標(biāo)準(zhǔn)化程序，加強(qiáng)和建設(shè)單位的溝通交流，最終確定合適的技術(shù)實(shí)施方案；方案設(shè)計(jì)在建筑過程中起著重要的作用，在確保預(yù)制裝配式建筑正常使用性能的基礎(chǔ)上，堅(jiān)持多組合、少規(guī)格的預(yù)制構(gòu)件設(shè)計(jì)原則，從而達(dá)到理想結(jié)果。立面設(shè)計(jì)的效果將決定人們對建筑的第一印象，因此立面設(shè)計(jì)是建筑設(shè)計(jì)的關(guān)鍵。

“新型建材與部品”：本課程“新型建材與部品”是專業(yè)核心課程，教學(xué)目的是使學(xué)生掌握新型建材（綠色建材）及部品的品種、性能、特點(diǎn)，使學(xué)生掌握常用新型建材及部品的性能特點(diǎn)、選用和施工要點(diǎn)；了解新型建材及部品生產(chǎn)的主要原材料、生產(chǎn)工藝對性能的影響關(guān)系；了解同一類新型材料及部品不同品種性能異同點(diǎn)及選用應(yīng)注意問題；了解新型建材發(fā)展動(dòng)向。為后續(xù)專業(yè)課學(xué)習(xí)及就業(yè)準(zhǔn)備打下一定的專業(yè)基礎(chǔ)。本課程的主要任務(wù)是介紹新型建材的品種、性能、特點(diǎn)；介紹建材部品的概念、品種、制作、性能等。

2.2 實(shí)踐課程設(shè)計(jì)

實(shí)踐課程實(shí)施是工科專業(yè)學(xué)生加強(qiáng)專業(yè)課程理解、強(qiáng)化技能訓(xùn)練及創(chuàng)新創(chuàng)業(yè)孵化的重要教學(xué)環(huán)節(jié)。為加強(qiáng)與上述課程的配套，除基礎(chǔ)專業(yè)實(shí)驗(yàn)及性能檢測分析實(shí)驗(yàn)外，特開設(shè)三周專業(yè)綜合實(shí)驗(yàn)，實(shí)驗(yàn)任務(wù)及要求介紹如下。

2.2.1 實(shí)驗(yàn)任務(wù)

專業(yè)綜合實(shí)驗(yàn)是一個(gè)獨(dú)立專業(yè)實(shí)踐環(huán)節(jié)，綜合性強(qiáng)，涉及知識面廣。本實(shí)踐環(huán)節(jié)的任務(wù)是要求學(xué)生在掌握建筑材料、建筑節(jié)能材料、建筑材料檢測技術(shù)等原理的基礎(chǔ)上，學(xué)習(xí)和掌握建筑材料功能設(shè)計(jì)、制備、性能檢測的基本原理和技術(shù)，主要包括各種建筑節(jié)能保溫材料、防水保溫一體化墻體以及廚衛(wèi)排氣管道材料的制備及性能特點(diǎn)。了解并掌握各種常規(guī)檢測設(shè)備的使用和保養(yǎng)；培養(yǎng)和訓(xùn)練學(xué)生具有良好的科研素質(zhì)、有較強(qiáng)的分析問題和解決問題的能力，為今后獨(dú)立從事建筑材料及相關(guān)研究奠定基礎(chǔ)。三周專業(yè)實(shí)驗(yàn)分別為節(jié)能保溫墻體（1 周）的多種設(shè)計(jì)、熱工計(jì)算、實(shí)驗(yàn)室制備、測試；節(jié)能玻璃（1 周）的多種設(shè)計(jì)、熱工計(jì)算、實(shí)驗(yàn)室制備、測試；部品化-防水保溫一體化墻體、廚衛(wèi)排氣管道的制作與性能測試（一周）。

2.2.2 實(shí)驗(yàn)基本要求

（1）建筑保溫材料制備：要求學(xué)生按照分組情況，對本實(shí)驗(yàn)中的每一步驟和過程進(jìn)行操作、記錄和分析，注意各種保溫材料配方參數(shù)的合理設(shè)定，對不同設(shè)計(jì)參數(shù)下制備的建筑保溫材料進(jìn)行性能檢測及比較，熟練掌握常規(guī)檢測設(shè)備的使用方法和測試原理。

（2）玻璃節(jié)能涂層的制備工藝：了解不同節(jié)能涂層的制備工藝、測試指標(biāo)以及涂層對玻璃節(jié)能性能的影響。

（3）部品化建材設(shè)計(jì)與制作：掌握防水保溫一體化墻體的制備工藝，了解防水保溫墻體材料的測試指標(biāo)及測試方法。

（4）掌握廚房衛(wèi)生間排氣道材料的制備工藝及不同耐溫耐介質(zhì)材料的性能特點(diǎn)，了解不同排氣道材料的測試指標(biāo)及測試方法。

3 結(jié)語

建筑建材行業(yè)的轉(zhuǎn)型方向包含建筑節(jié)能、綠色建筑、裝配式建筑、BIM 技術(shù)、建筑部品化、新型建材等理念及技術(shù)，該行業(yè)轉(zhuǎn)型發(fā)展的方向、技術(shù)內(nèi)容對建筑材料專業(yè)方向人才提出了更高的要求，因此，人才培養(yǎng)方案的制定，必須適應(yīng)行業(yè)轉(zhuǎn)型的崗位人才需求，形成具有應(yīng)用型特色的人才培養(yǎng)模式和方案。其中尤為重要的是專業(yè)課程設(shè)計(jì)。