裝配式建筑在高職院校建筑工程技術(shù)專業(yè)教育教學(xué)實(shí)踐探索與研究

黃丙利

摘要：近年來，隨著興起的裝配式建筑，不僅促進(jìn)轉(zhuǎn)變傳統(tǒng)建筑生產(chǎn)方式，也推進(jìn)了建筑業(yè)轉(zhuǎn)型優(yōu)化，這對高職院校建筑類專業(yè)人才培提出新的要求，裝配式建筑的人才需求如何融入到教育教學(xué)中，是現(xiàn)在建筑工程技術(shù)專業(yè)急需解決的問題。文章通過對裝配式建筑對職業(yè)教育的現(xiàn)狀分析，結(jié)合裝配式建筑發(fā)展的需要，構(gòu)建出裝配式建筑在建筑工程技術(shù)專業(yè)實(shí)踐教學(xué)和教育教學(xué)中的實(shí)現(xiàn)創(chuàng)新應(yīng)用，不斷完善建筑工程技術(shù)專業(yè)人才培養(yǎng)體系。

關(guān)鍵詞：裝配式施工;建筑工程技術(shù);教育教學(xué)

目前國內(nèi)裝配式建筑融入教學(xué)處于初期探索階段，韓晶晶等人就裝配式建筑的地方高校人才培養(yǎng)目標(biāo)體系的建立、構(gòu)建課程體系以及構(gòu)筑多層次實(shí)踐教學(xué)體系三方而提出了針對性建議[1]。趙莉等人以職業(yè)院校為研究對象，剖析職業(yè)院校裝配式建筑人才培養(yǎng)的可行性，并從師資培養(yǎng)、課程設(shè)置、校企介作以及實(shí)訓(xùn)基地四方而提出思路，以期推進(jìn)職業(yè)院校對裝配式建筑人才的培養(yǎng)[2].本文從裝配式建筑研背景及現(xiàn)狀闡述，分析裝配式建筑在建筑工程技術(shù)專業(yè)教育教學(xué)創(chuàng)新研究、實(shí)踐教學(xué)探索和虛擬仿真實(shí)訓(xùn)應(yīng)用。

1.裝配式建筑研究背景及現(xiàn)狀

1.1裝配式建筑的內(nèi)涵

我們所說的裝配式建筑是指其中一部分或者全部構(gòu)建都是在工長預(yù)先定制生產(chǎn)的，然后運(yùn)送到施工現(xiàn)場并且根據(jù)設(shè)計(jì)方案在現(xiàn)場進(jìn)行吊裝、拼接，完成裝配的房屋建筑[3]。裝配式建筑與傳統(tǒng)現(xiàn)澆建筑不同，傳統(tǒng)現(xiàn)澆建筑在設(shè)計(jì)時(shí)只考慮建筑物假設(shè)結(jié)構(gòu)，并不考慮施工方法是否具有可操作性;在施工時(shí)采用露天現(xiàn)場濕作業(yè)的方法，有很高的危險(xiǎn)性。而裝配式建筑則采用的是更加標(biāo)準(zhǔn)化的設(shè)計(jì)、工廠化的生產(chǎn)、裝配化施工的建筑模式，具有安全性高、建設(shè)周期短的有點(diǎn)。裝配式建筑由于采取不同的建筑此材料，大致可劃分為裝配式混凝土結(jié)構(gòu)、鋼結(jié)構(gòu)和木結(jié)構(gòu)三種結(jié)構(gòu)體系。因?yàn)槲覈纳仲Y源不豐富，并且濫砍濫伐的現(xiàn)象又十分嚴(yán)重，我國并不適用木結(jié)構(gòu)體系，所以在裝配式建筑結(jié)構(gòu)體系的選擇上主要選擇凝土結(jié)構(gòu)和鋼結(jié)構(gòu)。

所謂裝配式框架結(jié)構(gòu)是指建筑物的梁、板、柱、樓梯以及陽臺(tái)等通過工廠預(yù)先定制，然后運(yùn)送到現(xiàn)場進(jìn)行裝配，節(jié)點(diǎn)區(qū)用后澆混凝土澆筑而成的一個(gè)整體受力的混凝土框架結(jié)構(gòu)[4]。結(jié)構(gòu)整體性好，發(fā)展前景廣闊，室內(nèi)空間大，布局靈活是這種框架結(jié)構(gòu)最大的特點(diǎn)，但它具有側(cè)向剛度小，易產(chǎn)生較大的水平位移的缺點(diǎn)，只能在中低層建筑上使用[5]。

1.2我國裝配式建筑的發(fā)展

進(jìn)入 21 世紀(jì)后，國內(nèi)面臨著各行業(yè)結(jié)構(gòu)調(diào)整和經(jīng)濟(jì)轉(zhuǎn)型升級的困境，建筑行業(yè)也不例外。從 2013 年發(fā)改委和住建部聯(lián)合制定《綠色建筑行動(dòng)方案》，國家就頻繁頒布了一系列推行裝配式建筑的方案以促進(jìn)建筑業(yè)升級轉(zhuǎn)型，并在規(guī)劃發(fā)展、體系標(biāo)準(zhǔn)、產(chǎn)業(yè)鏈管理以及工程質(zhì)量等方面對裝配式建筑作出明確規(guī)定（如圖1所示）。

1.3裝配式建筑行業(yè)人才需求

2015年底，《普通高等學(xué)校高等職業(yè)教育（專科）專業(yè)目錄（2015年）》的建筑工程技術(shù)專業(yè)增加了“裝配化施工”方向，部分高等職業(yè)院校順勢增開裝配式建筑課程，裝配式建筑人才培養(yǎng)開始起步。新型產(chǎn)業(yè)的人才培養(yǎng)與傳統(tǒng)建筑不同，裝配式建筑給予新的產(chǎn)業(yè)理念。而新興展業(yè)對人才的培養(yǎng)提出比較高的要求，目前師資、實(shí)訓(xùn)、教材等尚無法滿足施工企業(yè)和行業(yè)發(fā)展的需求。同時(shí)現(xiàn)有預(yù)制構(gòu)件廠、裝配式建筑施工工地等資源在全國范圍內(nèi)屈指可數(shù)。面對全國近千所土木建筑類職業(yè)院校，無論從數(shù)量、安全還是企業(yè)成本角度來講，都無法滿足教師的培訓(xùn)需求，更不能滿足學(xué)生的認(rèn)知、認(rèn)識(shí)、實(shí)訓(xùn)和實(shí)習(xí)需求。因此，職業(yè)院校裝配式建筑在建筑工程技術(shù)專業(yè)人才培養(yǎng)創(chuàng)新與研究，這一問題值得我們深入探究。

2.裝配式建筑在建筑工程技術(shù)專業(yè)“裝配化施工方向”人才培養(yǎng)模式研究

2.1建筑工程技術(shù)專業(yè)“裝配化施工方向”人才培養(yǎng)目標(biāo)與規(guī)格

根據(jù)裝配式建筑人才需求，制定裝配式建筑在職業(yè)院校建筑工程技術(shù)人才培養(yǎng)目標(biāo)和規(guī)格，專業(yè)人才培養(yǎng)目標(biāo)：善讀圖—能設(shè)計(jì)—精施工—懂管理，人才培養(yǎng)規(guī)格：三大環(huán)節(jié)（深化設(shè)計(jì)環(huán)節(jié)、工廠構(gòu)件生產(chǎn)與檢測環(huán)節(jié)、施工現(xiàn)場構(gòu)建環(huán)節(jié)）和四項(xiàng)能力（裝配式結(jié)構(gòu)施工圖識(shí)圖能力、深化設(shè)計(jì)能力、工廠構(gòu)件生產(chǎn)與檢測等管理能力、施工現(xiàn)場構(gòu)件安裝技術(shù)與管理能力）

2.2構(gòu)建“裝配化施工方向”課程體系

通過培養(yǎng)目標(biāo)能力分解，確定裝配化施工方向幾門核心課程，即裝配式混凝土結(jié)構(gòu)識(shí)圖與深化設(shè)計(jì)、裝配式混凝土結(jié)構(gòu)構(gòu)件生產(chǎn)、裝配式混凝土結(jié)構(gòu)工程施工、BIM技術(shù)應(yīng)用等，重構(gòu)融入建筑產(chǎn)業(yè)化核心能力、基于工作過程導(dǎo)向的新課程體系。

2.3教學(xué)設(shè)計(jì)

教學(xué)設(shè)計(jì)基于教學(xué)與裝配式建筑構(gòu)件生產(chǎn)廠和裝配施工工地的崗位，通過“教”、“學(xué)”、“訓(xùn)”、“考”四環(huán)節(jié)，配套裝配式建筑虛擬仿真實(shí)訓(xùn)系統(tǒng)，實(shí)現(xiàn)一體化教學(xué)設(shè)計(jì)，滿足教學(xué)需求。

教學(xué)內(nèi)容設(shè)計(jì)要求：針對構(gòu)件廠和裝配施工現(xiàn)場的典型工作流程和項(xiàng)目任務(wù)，分析崗位所需要的技能和素質(zhì)，以崗位真實(shí)工作任務(wù)為載體，依據(jù)崗位規(guī)范、行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)，按照生產(chǎn)工藝流程，設(shè)計(jì)典型學(xué)習(xí)單元。每個(gè)學(xué)習(xí)單元由一個(gè)或多個(gè)完整和相對獨(dú)立的工作任務(wù)為載體，學(xué)習(xí)單元及任務(wù)之間遵循“認(rèn)知——實(shí)訓(xùn)——實(shí)習(xí)”的低級到高級、單一到綜合的，符合學(xué)生認(rèn)知的規(guī)律和職業(yè)成長的規(guī)律。

2.4創(chuàng)新教學(xué)模式

在建筑產(chǎn)業(yè)現(xiàn)代化生產(chǎn)條件下，技術(shù)、管理人員應(yīng)具備獨(dú)立解決復(fù)雜問題的能力和一定的實(shí)踐經(jīng)驗(yàn)，這就需要培養(yǎng)學(xué)生知識(shí)和操作技能以外的獨(dú)立解決新的、未知問題的能力，培養(yǎng)以適應(yīng)快速變化的市場所必須的技術(shù)更新、產(chǎn)品更新的創(chuàng)新能力。對于就業(yè)導(dǎo)向的職業(yè)教育來講，培養(yǎng)的一線操作技能性人才、解決一線就業(yè)需求，最為關(guān)注的是“怎么做“和怎么做的更具有操作性和適用性。

第一階段“教”：教師在機(jī)房講解本次教學(xué)項(xiàng)目所用到的基本原理和具體操作方法，并登錄實(shí)訓(xùn)系統(tǒng)的“教師端“，為學(xué)生下達(dá)生產(chǎn)計(jì)劃，設(shè)定工作任務(wù)。

第二階段“學(xué)”：學(xué)生登錄實(shí)訓(xùn)系統(tǒng)的“學(xué)生端”，接收教師下達(dá)的工作任務(wù)，操作仿真軟件的控制界面，或者操作工程案例實(shí)訓(xùn)操作臺(tái)，根據(jù)軟件界面的提示，掌握基本原理，熟悉操作流程和操作標(biāo)準(zhǔn)，實(shí)現(xiàn)對企業(yè)環(huán)境、崗位及崗位能力的認(rèn)知，達(dá)到學(xué)習(xí)目的。

第三階段“訓(xùn)”：學(xué)生在軟件控制界面或者實(shí)訓(xùn)操作臺(tái)上進(jìn)行實(shí)操訓(xùn)練，檢驗(yàn)第二階段學(xué)習(xí)任務(wù)的有效性，并結(jié)合真實(shí)的指令操作臺(tái)來實(shí)現(xiàn)完整的操作過程，使學(xué)生能夠體驗(yàn)到一線操作人員的生產(chǎn)裝配過程，完成操作任務(wù)，掌握操作技能。

輔助功能“考”：教學(xué)訓(xùn)考一體化教學(xué)模式把工廠搬進(jìn)教室，評價(jià)方式必須重新構(gòu)建。

通過“教學(xué)訓(xùn)考”一體化教學(xué)模式，把理論課堂、實(shí)驗(yàn)實(shí)訓(xùn)、企業(yè)車間等教學(xué)環(huán)節(jié)打通，解決到工地、企業(yè)現(xiàn)場實(shí)訓(xùn)實(shí)習(xí)的矛盾，使學(xué)生和企業(yè)零距離接觸，實(shí)現(xiàn)由理論課堂、實(shí)驗(yàn)實(shí)訓(xùn)室、企業(yè)行業(yè)的融合，真正的培養(yǎng)和提高學(xué)生的職業(yè)能力，是專業(yè)提高教學(xué)質(zhì)量，彰顯職業(yè)教育特色的有效途徑，也是裝配化施工方向培養(yǎng)和提高學(xué)生職業(yè)能力的首選教學(xué)模式。

2.5評價(jià)考核

“裝配式建筑虛擬仿真實(shí)訓(xùn)系統(tǒng)”自帶的評價(jià)功能，其考核分為團(tuán)隊(duì)成績和個(gè)人成績，團(tuán)隊(duì)成績主要圍繞：工期、成本、質(zhì)量、安全四個(gè)方面展開，個(gè)人成績在團(tuán)隊(duì)成績基礎(chǔ)上結(jié)合人的工作量形成個(gè)人考核成績;每個(gè)團(tuán)隊(duì)的綜合成績在網(wǎng)上排名，形成校與校之間的PK，將裝配式實(shí)訓(xùn)大賽常態(tài)化，大賽置于日常教學(xué)實(shí)訓(xùn)之中。

3.裝配式建筑+VR技術(shù)在建筑工程技術(shù)專業(yè)實(shí)踐教學(xué)探索

3.1裝配式建筑+VR技術(shù)實(shí)踐教學(xué)功能

通過虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)（VR），將裝配式建筑無法真實(shí)實(shí)訓(xùn)的困難予以解決，學(xué)生可通過VR設(shè)備真實(shí)模擬裝配式施工現(xiàn)場，包括預(yù)制車間漫游、裝配式構(gòu)件碼放運(yùn)輸情景教學(xué)、預(yù)制構(gòu)件吊裝、施工工地安 全檢測與建筑維護(hù)、墻板臨時(shí)支撐、套筒灌漿、現(xiàn)澆連接等各個(gè)崗 位與環(huán)節(jié)的實(shí)訓(xùn)。功能集觀摩、互動(dòng)PK、結(jié) 果智能考核、實(shí)訓(xùn)體驗(yàn)為 一體的綜合實(shí)訓(xùn)體驗(yàn)廳。 利用虛擬仿真技術(shù)和軟硬的虛實(shí)結(jié)合技術(shù)，實(shí)現(xiàn)動(dòng) 態(tài)演示、交互式操作實(shí)訓(xùn)， 軟硬件結(jié)合的一體化教學(xué)模式。

虛擬仿真構(gòu)件施工過程現(xiàn)澆連接操作，訓(xùn)練考核學(xué)生根據(jù)施工目標(biāo)構(gòu)件進(jìn)行現(xiàn)澆點(diǎn)支設(shè)模板、鋼筋綁 扎，混凝土現(xiàn)澆等操作。訓(xùn)練構(gòu)件基于國家建筑標(biāo)準(zhǔn)設(shè)計(jì)圖集中的標(biāo)準(zhǔn)構(gòu)件，教師下達(dá)構(gòu)件現(xiàn)澆連接實(shí)訓(xùn)任務(wù)，學(xué)生即可登錄本模塊轉(zhuǎn)變?yōu)楝F(xiàn)澆連接崗位角色參與構(gòu)件現(xiàn)澆連接的工程仿真生產(chǎn)。虛擬仿真構(gòu)件生產(chǎn)、施工過程質(zhì)檢操作，訓(xùn)練考核學(xué)生合理評判生產(chǎn)、施工各模塊崗位操 作結(jié)果是否符合生產(chǎn)標(biāo)準(zhǔn)并對不合理的操作結(jié)果進(jìn)行處置的操作。

3.2裝配式建筑+VR技術(shù)實(shí)踐教學(xué)體驗(yàn)訓(xùn)練

VR虛擬軟件系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)課程的項(xiàng)目化教學(xué)、任務(wù)型教學(xué)、智能化教學(xué)、模塊化教學(xué)，從而達(dá)到一 體化教學(xué)標(biāo)準(zhǔn)，實(shí)現(xiàn)課堂反轉(zhuǎn)。根據(jù)建筑產(chǎn)業(yè)現(xiàn)代化裝配式建筑 流程特點(diǎn)，分別從構(gòu)件生產(chǎn)、運(yùn)輸和 裝配化施工流程進(jìn)行設(shè)計(jì)，按照構(gòu)件 廠實(shí)際生產(chǎn)流程與企業(yè)崗位需求，進(jìn)行模塊化劃分，構(gòu)件內(nèi)容依據(jù)標(biāo)準(zhǔn)圖集典型構(gòu)件進(jìn)行設(shè)計(jì)。軟件能夠?qū)崿F(xiàn)裝配式建筑過程的仿真模擬、動(dòng)態(tài)演示、交互式操 作實(shí)訓(xùn)、結(jié)果智能考核等多項(xiàng)功能。實(shí)現(xiàn)以崗位為模塊的獨(dú)立學(xué)習(xí)、訓(xùn)練、考核和評價(jià)。

結(jié)語

裝配式建筑在建筑工程技術(shù)專業(yè)教育教學(xué)研究，滿足學(xué)生認(rèn)知滿足學(xué)生的認(rèn)知學(xué)習(xí)，直觀感受生產(chǎn)施工流程及預(yù)制構(gòu) 件的拼裝節(jié)點(diǎn)，滿足基礎(chǔ)教 育與理論學(xué)習(xí)。滿足學(xué)院教師對教學(xué)過程、 教學(xué)課題、教學(xué)手段及關(guān)鍵 技術(shù)的研究與探討。實(shí)現(xiàn)學(xué)生對裝配式建筑生產(chǎn)施 工、安裝等關(guān)鍵技術(shù)與重點(diǎn)環(huán) 節(jié)的實(shí)踐操作和實(shí)訓(xùn)體驗(yàn)。通過改革教育教學(xué)模式，創(chuàng)新教學(xué)手段，能夠提升教師的教學(xué)水平，進(jìn)而提升專業(yè)建設(shè)與院校發(fā)展的步伐。人才的培養(yǎng)為根本，院校發(fā)展為載體，促進(jìn)產(chǎn)業(yè)的轉(zhuǎn)型升級必將推動(dòng)區(qū)域經(jīng)濟(jì)的快速發(fā)展。

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基金：湖北省教育廳人文社會(huì)科學(xué)研究指導(dǎo)性項(xiàng)目（課題編號：19G172）武漢市教育局課題（課題編號：2019138）