基于裝配式建筑的應(yīng)用型本科院校新工科課程體系改革研究

李 馨 李夢夢

大連理工大學(xué)城市學(xué)院，遼寧 大連 116600

2016 年，國務(wù)院辦公廳印發(fā)《大力發(fā)展裝配式建筑的指導(dǎo)意見》，倡導(dǎo)大力發(fā)展裝配式混凝土建筑和鋼結(jié)構(gòu)建筑，不斷提高裝配式建筑在新建建筑中的比例。2022 年2 月，住建部提出到2025年，新建裝配式建筑占比力爭達(dá)到30%以上。2021年7 月，教育部印發(fā)了《高等學(xué)校碳中和科技創(chuàng)新行動計劃》，指出高等學(xué)校應(yīng)加快構(gòu)建高校碳中和科技創(chuàng)新體系和人才培養(yǎng)體系，鼓勵高校開設(shè)碳中和相關(guān)課程和專業(yè)，將碳中和理念與實踐融入人才培養(yǎng)體系。近幾年，教育部積極推進(jìn)新工科建設(shè)，已有諸如同濟大學(xué)、東南大學(xué)、沈陽建筑大學(xué)、遼寧工程技術(shù)大學(xué)等多所高校，先后成立智能建造等新工科專業(yè)，在土木工程專業(yè)培養(yǎng)計劃中添加裝配式建筑、BIM 等與碳中和理念相關(guān)課程。因此，面對國家戰(zhàn)略需求和建筑業(yè)升級轉(zhuǎn)型需要，應(yīng)用型本科院校亟須在新工科課程建設(shè)方面行動起來，對土木工程專業(yè)課程體系進(jìn)行改革，進(jìn)而培養(yǎng)出智能型、復(fù)合型、應(yīng)用型人才。

一、課程體系改革的目的和意義

住建部在《2016—2020 年建筑業(yè)信息化發(fā)展綱要》提出，從“十三五”開始，我國要在智能建造和建筑工業(yè)化領(lǐng)域著重發(fā)展。因此，中國建筑業(yè)已全面進(jìn)入智能建造的時代，迫切需要有針對性地開展智能建造技術(shù)人才培養(yǎng)工程。近幾年，隨著建筑行業(yè)智能化的不斷發(fā)展，裝配式建筑在我國得到了越來越廣泛的應(yīng)用。和傳統(tǒng)建筑相比，裝配式建筑碳排放優(yōu)勢顯著，采用規(guī)模化的集約式生產(chǎn)，能一定程度上節(jié)約耗材、降低能耗并減少建筑廢棄物，隨著雙碳目標(biāo)的提出，裝配式建筑天然的綠色環(huán)保優(yōu)勢將進(jìn)一步凸顯［1］?！笆奈濉币?guī)劃進(jìn)一步明確了裝配式建筑方法以及相關(guān)的新型工業(yè)化、信息化、綠色等趨勢。2020 年底召開的中央經(jīng)濟工作會議指出，將進(jìn)一步加快裝配式建筑的推廣速度。2021 年，多地出臺裝配式建筑和綠色建筑推廣政策，裝配式的相關(guān)頂層政策持續(xù)添磚加瓦，政策面逐步走向成熟。

2021 年12 月，住房和城鄉(xiāng)建設(shè)部辦公廳發(fā)布第一批智能建造新技術(shù)新產(chǎn)品創(chuàng)新服務(wù)典型案例，遼寧省住房和城鄉(xiāng)建設(shè)廳推薦的3 個項目入選。由此看出，地方企業(yè)已經(jīng)在智能建造領(lǐng)域快速發(fā)展。因此，應(yīng)用型本科院校亟須在智能建造領(lǐng)域培養(yǎng)新工科人才，這對振興當(dāng)?shù)仄髽I(yè)發(fā)展、促進(jìn)東北建筑業(yè)和東北經(jīng)濟的發(fā)展也是大有益處的。本文從智能建造領(lǐng)域中的裝配式建筑出發(fā)，對土木工程專業(yè)課程體系進(jìn)行改進(jìn)研究，積極推進(jìn)應(yīng)用型本科院校新工科課程建設(shè)。

二、基于裝配式的課程體系改革方法

（一）原有課程的教學(xué)改革

1.將碳中和理念引入教學(xué)內(nèi)容，修改教學(xué)大綱

將裝配式建筑相關(guān)知識融入《工程制圖》《房屋建筑學(xué)》《鋼結(jié)構(gòu)原理》《鋼筋混凝土與砌體結(jié)構(gòu)》《建筑施工技術(shù)》《工程項目管理》等專業(yè)課程中，修改教學(xué)大綱，通過多課程聯(lián)合教學(xué)，使學(xué)生了解裝配式的基礎(chǔ)知識和在建筑各領(lǐng)域的應(yīng)用，提升學(xué)生的裝配式建筑綜合應(yīng)用能力。例如，在《房屋建筑學(xué)》課程中，增加裝配式建筑設(shè)計及構(gòu)造的內(nèi)容；在《鋼筋混凝土與砌體結(jié)構(gòu)設(shè)計》和《鋼結(jié)構(gòu)原理》課程中，增加裝配式建筑構(gòu)件和節(jié)點連接的內(nèi)容；在《建筑施工技術(shù)》和《工程項目管理》課程中，增加裝配式建筑構(gòu)件施工工藝的內(nèi)容等［2］。

2.借助BIM 技術(shù)平臺，豐富教學(xué)內(nèi)容，推進(jìn)課程體系改革

教師在理論課堂進(jìn)行知識點講解時，可借助BIM 繪制相應(yīng)構(gòu)件的三維模型，將課本中的二維平面圖形與三維動態(tài)模型展示進(jìn)行有機結(jié)合［3］。例如，在《工程制圖》《房屋建筑學(xué)》課程中利用BIM 進(jìn)行三維建模和動畫展示，將抽象的節(jié)點或構(gòu)造直觀立體化，加深學(xué)生對空間關(guān)系和建筑構(gòu)造的理解；在鋼筋混凝土與砌體結(jié)構(gòu)課上用BIM 展示鋼筋的布置，使學(xué)生對鋼筋的位置、構(gòu)造認(rèn)識得更加直觀深刻；在建筑施工技術(shù)和工程項目管理課堂上，利用BIM 模擬施工過程，并利用模型進(jìn)行質(zhì)量、進(jìn)度、成本綜合管理和場地布置等［4］。該方法可使學(xué)生對知識點的理解更加深刻，對專業(yè)知識的掌握更加扎實，使學(xué)生充分積累理論知識，為實踐課奠定基礎(chǔ)。

（二）增設(shè)裝配式相關(guān)課程

計劃在第六學(xué)期增設(shè)《裝配式結(jié)構(gòu)設(shè)計》《智能建造導(dǎo)論》等理論課程和《裝配式混凝土建筑課程設(shè)計》的實踐課程，讓學(xué)生系統(tǒng)學(xué)習(xí)裝配式和智能建造的基礎(chǔ)知識，了解裝配式建筑的發(fā)展歷史和趨勢，加深對裝配式建筑的了解，理論課與實踐課相結(jié)合，使學(xué)生具備裝配式設(shè)計的專業(yè)核心能力。

（三）設(shè)置裝配式教學(xué)實踐環(huán)節(jié)

1.在理論課的基礎(chǔ)上，設(shè)置裝配式建筑課程設(shè)計和裝配式建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計競賽，鼓勵學(xué)生參加和裝配式、BIM 相關(guān)的專業(yè)學(xué)科競賽，對學(xué)生進(jìn)行綜合訓(xùn)練，培養(yǎng)學(xué)生的創(chuàng)新思維能力、團結(jié)協(xié)作能力和綜合應(yīng)用能力。

2.在傳統(tǒng)的土木工程專業(yè)畢業(yè)設(shè)計即工民建結(jié)構(gòu)設(shè)計的基礎(chǔ)上添加BIM、裝配式建筑設(shè)計等內(nèi)容，畢業(yè)生可根據(jù)自己的實習(xí)方向和就業(yè)方向?qū)Ξ厴I(yè)設(shè)計內(nèi)容進(jìn)行選擇［5］。培養(yǎng)學(xué)生綜合應(yīng)用裝配式結(jié)構(gòu)和BIM 技術(shù)的能力，為今后的實習(xí)就業(yè)打下良好的基礎(chǔ)。

3.組織學(xué)生到采用裝配式施工以及新型智能化、網(wǎng)絡(luò)化進(jìn)行施工、管理的項目工地參觀，使學(xué)生將傳統(tǒng)建筑業(yè)與互聯(lián)網(wǎng)、數(shù)字化聯(lián)系起來，為將來實習(xí)就業(yè)打下基礎(chǔ)。

（四）構(gòu)建基于裝配式和BIM 的“三階段”課程體系

裝配式和BIM 都屬于智能建造領(lǐng)域的范疇，均屬于碳中和相關(guān)課程。因此，在前面三種課程體系改革方法的基礎(chǔ)上，結(jié)合土木工程專業(yè)之前已開設(shè)的《土木工程BIM 技術(shù)應(yīng)用》課程，構(gòu)建基于裝配式和BIM 的“三階段”課程體系［6］。該課程體系涵蓋了土木工程專業(yè)的多門主要核心課程，將多門課程與實踐交叉融合到一起，分階段分層次，逐步培養(yǎng)學(xué)生的專業(yè)核心能力和綜合應(yīng)用能力，能有效推動裝配式新技術(shù)與土木工程傳統(tǒng)技術(shù)、傳統(tǒng)素質(zhì)能力培養(yǎng)要求的深度融合，實現(xiàn)對課程體系的升級改造，為培養(yǎng)新工科智能型復(fù)合型人才打下基礎(chǔ)。（如圖1 所示）

圖1 基于裝配式建筑和BIM 技術(shù)的“三階段”能力體系與課程體系關(guān)系圖

三、學(xué)校與企業(yè)開展基于裝配式的深度合作

（一）組織教師參加有關(guān)裝配式的專題培訓(xùn)

裝配式建筑在高校教育中才剛剛起步發(fā)展，高校教師對裝配式建筑相關(guān)內(nèi)容的了解和研究還不夠深入。因此，亟須企業(yè)對教師進(jìn)行相關(guān)的專題培訓(xùn)。通過企業(yè)的專題培訓(xùn)，增強教師對裝配式、BIM、智能建造等新技術(shù)、新理念的了解，提高教師的專業(yè)能力和課程建設(shè)水平，提升教師教學(xué)應(yīng)用能力及項目實戰(zhàn)能力，并掌握新技術(shù)、新理念在實際工程中應(yīng)用的價值。企業(yè)培訓(xùn)教師，教師指導(dǎo)學(xué)生，培養(yǎng)復(fù)合型實用技能人才，從而服務(wù)當(dāng)?shù)仄髽I(yè)，振興地方經(jīng)濟。

（二）促進(jìn)學(xué)校和企業(yè)間的技術(shù)對接、資源共享

將企業(yè)培訓(xùn)的技術(shù)內(nèi)容納入課程體系中，將企業(yè)的產(chǎn)業(yè)技術(shù)轉(zhuǎn)化為教學(xué)內(nèi)容，優(yōu)質(zhì)教學(xué)資源，打造校企合作融合共享特色教學(xué)資源庫，依托現(xiàn)代教學(xué)在線教學(xué)平臺，豐富線上課程資源。共享企業(yè)的裝配式建筑教學(xué)平臺，通過該教學(xué)平臺可以實現(xiàn)裝配式建筑的設(shè)計、施工、運輸、質(zhì)檢、造價等內(nèi)容，還可設(shè)置教學(xué)、考試、答疑、資源共享、實際工程展示等項目［7］。

（三）以“雙師型”為目標(biāo)開展校企合作模式

通過學(xué)校企業(yè)協(xié)同育人的方式，企業(yè)工程師進(jìn)入院校課堂，為學(xué)生及老師進(jìn)行授課或講座，將企業(yè)工程實踐項目融入課堂；教師在企業(yè)掛職，進(jìn)入企業(yè)的技術(shù)部門參觀學(xué)習(xí)，切實提升教師的工程實踐與行業(yè)應(yīng)用能力，企業(yè)學(xué)校深度合作，建立校企合作關(guān)系，為未來學(xué)校開設(shè)裝配式相關(guān)課程和專業(yè)打下基礎(chǔ)。

四、擬達(dá)到的目標(biāo)

通過制定基于裝配式建筑的課程體系改革方案，建立符合應(yīng)用型本科院校學(xué)生特點的課程教學(xué)模式，對傳統(tǒng)的課程體系進(jìn)行修改調(diào)整，培養(yǎng)學(xué)生的裝配式結(jié)構(gòu)的分析能力和施工能力。修訂基于裝配式建筑技術(shù)的課程教學(xué)大綱，將裝配式、BIM 知識融合到各專業(yè)課程中，實現(xiàn)各課程之間的合理銜接；建立裝配式實驗室，安裝裝配式結(jié)構(gòu)設(shè)計軟件，從而保證學(xué)生學(xué)習(xí)裝配式知識的連續(xù)性和系統(tǒng)性，為后續(xù)裝配式課程設(shè)計、畢業(yè)設(shè)計及學(xué)生參加裝配式設(shè)計競賽打下基礎(chǔ)；與企業(yè)深度開展校企合作，共同培養(yǎng)裝配式方面的智能型復(fù)合型人才，為未來學(xué)生實習(xí)就業(yè)及學(xué)院開設(shè)新工科專業(yè)打下基礎(chǔ)。

五、結(jié)語

我國建筑業(yè)已進(jìn)入全面智能轉(zhuǎn)型、綠色轉(zhuǎn)型的新階段，面向建筑業(yè)現(xiàn)代化轉(zhuǎn)型升級的迫切需求及教育部新工科建設(shè)的戰(zhàn)略需求，通過構(gòu)建基于裝配式建筑技術(shù)的課程體系改革方案，推進(jìn)應(yīng)用型本科院校新工科課程建設(shè)，培養(yǎng)適應(yīng)建筑產(chǎn)業(yè)轉(zhuǎn)型需求的新工科創(chuàng)新人才，助力建筑產(chǎn)業(yè)轉(zhuǎn)型升級高質(zhì)量發(fā)展。