裝配式建筑教學(xué)的研究與應(yīng)用

◇內(nèi)江職業(yè)技術(shù)學(xué)院 陳 彬 姚錫偉 何玉鳳

目前高職院校裝配式建筑存在教學(xué)資源不足、實(shí)訓(xùn)條件不足、資金有限、學(xué)生學(xué)習(xí)積極性不高等問題，探索一種裝配式建筑教學(xué)體系，解決裝配式建筑教學(xué)資源不足，真正達(dá)到產(chǎn)教融合、培養(yǎng)裝配式技能人才的目的。

1 裝配式建筑現(xiàn)狀

隨著行業(yè)轉(zhuǎn)型，建筑工程由粗放式管理逐漸往工業(yè)化生產(chǎn)發(fā)展，導(dǎo)致國家對(duì)裝配式建筑大力推廣。新建工程中裝配式建筑占比越來越大，裝配率也越來越高。作為裝配式建筑人才培養(yǎng)基地的高校，2021年教育部關(guān)于印發(fā)《職業(yè)教育專業(yè)目錄（2021年）》提到：中職新增裝配式建筑施工專業(yè)，高職新增裝配式建筑工程技術(shù)專業(yè)，高職本科新增智能建造工程專業(yè)[1]，目的在于為裝配式建筑培養(yǎng)人才。隨著建筑產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)不斷轉(zhuǎn)型升級(jí)[2]，尤其是裝配式建筑與BIM技術(shù)的結(jié)合[3]，更是體現(xiàn)了高技能人才的緊張。企業(yè)對(duì)高職人才需求的數(shù)量越來越多，同時(shí)要求也越來越高[4]。企業(yè)對(duì)人才的需求，按相關(guān)統(tǒng)計(jì)占前三為：具有學(xué)習(xí)與創(chuàng)新能力、解決問題的能力和專業(yè)技能與崗位相符的能力[5]。裝配式建筑人才需求是很大的，但是高職院校培養(yǎng)出高綜合素質(zhì)的學(xué)生難度不小。

2 裝配式建筑教學(xué)現(xiàn)狀

作為我國目前正在大力推廣和新興的一門新專業(yè)，相關(guān)課題研究有：羅佳寧等[6]進(jìn)行了建筑工業(yè)化背景下的新型建筑學(xué)教育探討；吳反反等[7]研究了BIM技術(shù)在裝配式建筑中的應(yīng)用研究，吳國雄等[8]提出對(duì)接裝配式建筑產(chǎn)業(yè)鏈的專業(yè)集群人才培養(yǎng)體系創(chuàng)新與實(shí)踐。裝配式建筑還是集中在裝配式結(jié)構(gòu)技術(shù)等方面的研究。裝配式建筑教學(xué)研究課題甚少，尤其是針對(duì)高職院校裝配式建筑工程技術(shù)專業(yè)教學(xué)、實(shí)訓(xùn)與1+X證書融合的研究很少。項(xiàng)目式學(xué)習(xí)在高職院校裝配式建筑專業(yè)如何開展還未進(jìn)行深入的研究。目前裝配式建筑教學(xué)主要存在以下問題。

（1）實(shí)訓(xùn)教師工程實(shí)際經(jīng)驗(yàn)不足，教學(xué)資源不全。目前裝配式教師師資不足。不管理論教學(xué)還是實(shí)訓(xùn)指導(dǎo)，經(jīng)驗(yàn)都不足，缺少雙師型教師，教學(xué)內(nèi)容不全。尤其是裝配式建筑和BIM結(jié)合，對(duì)軟件操作要求更高，高職院校教師普遍對(duì)建筑信息模型BIM系列軟件、裝配式深化設(shè)計(jì)軟件操作不熟練，更是缺少BIM建模的實(shí)際工程經(jīng)驗(yàn)，導(dǎo)致教學(xué)質(zhì)量不高。

（2）實(shí)訓(xùn)項(xiàng)目單一，教學(xué)效果不佳。實(shí)訓(xùn)教學(xué)資源不足，目前高職院校開展裝配式專業(yè)多集中參觀模型，建立裝配式PC工法樓供參觀學(xué)習(xí)用，不能展現(xiàn)裝配式建筑更多細(xì)節(jié)；構(gòu)件吊裝只是模擬構(gòu)件吊裝，教學(xué)模式?jīng)]能把裝配式建筑從設(shè)計(jì)、施工、構(gòu)件制作統(tǒng)一協(xié)調(diào)。

（3）校企合作困難。盡管國家積極推薦高職院校校企合作改革，但是在實(shí)際操作中遇到較大困難。企業(yè)無利可圖，高職院校資金不足，推動(dòng)起來非常困難。多種原因?qū)е赂呗氃盒Ｔ谂囵B(yǎng)真正裝配式建筑技能型人才方面，實(shí)訓(xùn)課時(shí)不足，不能真正學(xué)習(xí)到專業(yè)技能知識(shí)，更與企業(yè)崗位需求相差甚遠(yuǎn)。

培養(yǎng)裝配式建筑專業(yè)技能型人才，需要長時(shí)間的研究和探索。如何創(chuàng)建一種自主、適用、經(jīng)濟(jì)、安全又能滿足市場崗位需求的裝配式建筑教學(xué)模式是高職院校急需解決的問題。

3 基于真實(shí)裝配式建筑的教學(xué)實(shí)踐

3.1 初步設(shè)計(jì)階段

初期派遣具有豐富工程實(shí)際經(jīng)驗(yàn)的專職教師到企業(yè)學(xué)習(xí)裝配式建筑專業(yè)知識(shí)，掌握裝配式建筑結(jié)構(gòu)與構(gòu)造、施工技術(shù)、深化設(shè)計(jì)軟件等專業(yè)知識(shí)，為裝配式建筑專業(yè)培養(yǎng)的教師，具備裝配式建筑設(shè)計(jì)施工的能力。裝配式建筑實(shí)體項(xiàng)目初步方案為建設(shè)長12.6m，寬7.1m，高6.0m，層高3.0m，二層實(shí)體裝配式PC工法樓。經(jīng)測算，最重的預(yù)制外墻重達(dá)5T。對(duì)于教學(xué)來說，構(gòu)件制作過大，預(yù)制構(gòu)件過重，吊裝存在重大安全隱患，不利于教學(xué)。

3.2 實(shí)施方案設(shè)計(jì)階段

第二輪經(jīng)過系部專家討論后決定：采用輕量化、可重復(fù)使用為原則進(jìn)行設(shè)計(jì)；同時(shí)裝配式建筑具有可拆卸、可組裝、可升級(jí)的功能，既經(jīng)濟(jì)又安全，更能充分展示裝配式建筑的施工節(jié)點(diǎn)的原則進(jìn)行設(shè)計(jì)。

定稿方案為：長5.8m，寬3.3m，高1.2m，建筑面積約20m2的鋼筋裝配式建筑，構(gòu)件不澆筑混凝土，盡量展示裝配式構(gòu)件內(nèi)部鋼筋構(gòu)造以及后澆連接構(gòu)造節(jié)點(diǎn)。運(yùn)用BIM技術(shù)進(jìn)行三維建模，再采用裝配式深化設(shè)計(jì)軟件對(duì)構(gòu)件進(jìn)行深化設(shè)計(jì)，達(dá)到施工圖出圖精度要求。裝配式建筑模型包括剪力墻結(jié)構(gòu)、框架結(jié)構(gòu)；預(yù)制構(gòu)件包括預(yù)制外墻板6塊、預(yù)制內(nèi)墻板2塊、預(yù)制柱2個(gè)、預(yù)制梁5個(gè)、疊合板5個(gè)、預(yù)制樓梯1個(gè)、陽臺(tái)板1個(gè)、空調(diào)板1個(gè)，共計(jì)23個(gè)預(yù)制構(gòu)件，剪力墻L型、T型、一字型、端柱等后澆節(jié)點(diǎn)8個(gè)。初步設(shè)計(jì)方案三維模型詳見圖1；實(shí)施方案裝配式模型詳見圖2。

圖1 初步設(shè)計(jì)方案三維模型

圖2 實(shí)施方案裝配式模型

3.3 真實(shí)建造階段

選取本學(xué)院20個(gè)學(xué)生作為一班，在專業(yè)教師帶領(lǐng)下，建造“裝配式建筑鋼筋工法樓”項(xiàng)目。項(xiàng)目實(shí)施階段包括裝配式建筑深化設(shè)計(jì)、構(gòu)件制作與運(yùn)輸、構(gòu)件安裝、節(jié)點(diǎn)連接、質(zhì)量驗(yàn)收五個(gè)環(huán)節(jié)。同時(shí)，讓新進(jìn)教師參與學(xué)習(xí)和實(shí)訓(xùn)，達(dá)到培養(yǎng)新教師教學(xué)、實(shí)訓(xùn)能力。

實(shí)訓(xùn)階段選取裝配式建筑施工技術(shù)專業(yè)20個(gè)學(xué)生作為一班，項(xiàng)目實(shí)施中根據(jù)學(xué)生特點(diǎn)、以及產(chǎn)教融合施工單位工種進(jìn)行分類分組：設(shè)計(jì)組、構(gòu)件制作組、安裝組、質(zhì)檢組；先由專業(yè)老師對(duì)設(shè)計(jì)組進(jìn)行為期2個(gè)星期的深化設(shè)計(jì)專項(xiàng)訓(xùn)練；隊(duì)長和副隊(duì)長進(jìn)行識(shí)圖、下料專項(xiàng)訓(xùn)練。后期實(shí)施時(shí)再由隊(duì)長、副隊(duì)長對(duì)所負(fù)責(zé)的組隊(duì)進(jìn)行制作、安裝專項(xiàng)訓(xùn)練，全面發(fā)揮學(xué)生的能動(dòng)性，專業(yè)教師只在過程中進(jìn)行糾正和解決學(xué)生提出實(shí)際出現(xiàn)的問題，充分發(fā)揮項(xiàng)目式學(xué)習(xí)的優(yōu)勢，讓學(xué)生全方位參與其中。具體分組如下：

隊(duì)長1名（分管設(shè)計(jì)組和質(zhì)檢組），副隊(duì)長2名（分別分管構(gòu)件制作組和安裝組）。

設(shè)計(jì)組（3人）工作任務(wù)：按既定“裝配式建筑鋼筋工法樓”模型采用Autodest Revit進(jìn)行三維建模、建模大師裝配式深化設(shè)計(jì)軟件深化設(shè)計(jì)、施工圖出圖；并在項(xiàng)目實(shí)施時(shí)，給予構(gòu)件制作組、安裝組技術(shù)指導(dǎo)；對(duì)圖紙中的疑問進(jìn)行答疑，同時(shí)在實(shí)施時(shí)反映的設(shè)計(jì)問題進(jìn)行修改和優(yōu)化。

構(gòu)件制作組（6人）工作任務(wù)：根據(jù)施工圖編制材料計(jì)劃、編制鋼筋料表、鋼筋加工；

安裝組（6人）工作任務(wù)：測量放線、構(gòu)件鋼筋綁扎、構(gòu)件安裝、后澆節(jié)點(diǎn)鋼筋安裝、腳手架搭設(shè)、模板支設(shè)；質(zhì)檢組（2人）工作任務(wù)：檢查測量放線、鋼筋加工質(zhì)量、鋼筋綁扎質(zhì)量、構(gòu)件安裝質(zhì)量、腳手架模板質(zhì)量；驗(yàn)收表格填寫。

最終完成裝配式建筑鋼筋實(shí)體模型效果圖詳見圖3、圖4。

圖3 裝配式建筑實(shí)體模型

圖4 裝配式建筑實(shí)體模

4 總結(jié)

4.1 基于項(xiàng)目式學(xué)習(xí)更能發(fā)揮學(xué)習(xí)的能動(dòng)性

從項(xiàng)目式學(xué)習(xí)模式中，學(xué)生在解決實(shí)際問題中能夠獲得真實(shí)經(jīng)驗(yàn)[9]。以學(xué)生為中心，分組分梯隊(duì)實(shí)施項(xiàng)目。分組由隊(duì)長-副隊(duì)長-組員，專業(yè)梯隊(duì)由設(shè)計(jì)組-構(gòu)件制作組-構(gòu)件安裝組-質(zhì)量組的組成，各組之間協(xié)調(diào)配合完成項(xiàng)目。充分發(fā)揮項(xiàng)目式學(xué)習(xí)的靈活性，結(jié)合學(xué)生自身興趣及能力，有效發(fā)揮學(xué)生能動(dòng)性，調(diào)動(dòng)學(xué)生積極性，培養(yǎng)遇到問題解決問題的能力。讓學(xué)生在實(shí)際項(xiàng)目實(shí)踐中學(xué)習(xí)裝配式專業(yè)知識(shí)。高職院校重點(diǎn)培養(yǎng)技能性人才，而項(xiàng)目式學(xué)習(xí)在培養(yǎng)技能方面有著得天獨(dú)厚的優(yōu)勢，此方式非常適合高職院校在裝配式建筑專業(yè)乃至其他專業(yè)人才技能培養(yǎng)。從裝配式建筑深化設(shè)計(jì)、識(shí)圖、施工技術(shù)、實(shí)操訓(xùn)練等項(xiàng)目式學(xué)習(xí)，全面培養(yǎng)裝配式技能人才。

4.2 與產(chǎn)教融合高度融合

崗位設(shè)置與建筑工程施工工作崗位完全匹配，從設(shè)計(jì)、施工、驗(yàn)收等關(guān)鍵工作進(jìn)行分配。與施工企業(yè)崗位設(shè)計(jì)員、施工員、材料員、質(zhì)檢員、資料員等專業(yè)崗位需求從發(fā)，培養(yǎng)學(xué)生的專業(yè)能力，培養(yǎng)能做、會(huì)做、符合企業(yè)崗位要求的技能人才，具有一定的工匠精神和吃苦耐勞的品質(zhì)，畢業(yè)后能快速適用崗位的能力，為更快的獨(dú)立承擔(dān)項(xiàng)目打下堅(jiān)實(shí)的基礎(chǔ)。

4.3 與1+X證書制度融合

深度融合“1+X裝配式建筑構(gòu)件制作與安裝”證書，從項(xiàng)目式一站式學(xué)習(xí)裝配式深化設(shè)計(jì)、施工技術(shù)、預(yù)制構(gòu)造制作與安裝，分批分梯隊(duì)達(dá)到裝配式1+X證書初級(jí)、中級(jí)、高級(jí)的要求。

4.4 與BIM技術(shù)結(jié)合

裝配式+BIM技術(shù)可為最佳搭配，BIM技術(shù)三維建模[10]，能更直觀形象的反映構(gòu)造內(nèi)部、節(jié)點(diǎn)連接、構(gòu)件沖突等情況。有效提前根據(jù)三維模型反映的問題進(jìn)行修改優(yōu)化。項(xiàng)目實(shí)施時(shí)，三維模型直觀的指導(dǎo)理論學(xué)習(xí)和實(shí)操訓(xùn)練。

4.5 課程開設(shè)

高職裝配式建筑工程技術(shù)專業(yè)涉及專業(yè)核心課程包括：裝配式建筑識(shí)圖、裝配式建筑構(gòu)件制作與安裝、裝配式建筑施工技術(shù)、裝配式建筑深化設(shè)計(jì)、裝配式建筑計(jì)量與計(jì)價(jià)。各院?？筛鶕?jù)自身學(xué)院情況，初級(jí)階段可開設(shè)裝配式建筑識(shí)圖、裝配式構(gòu)件制作與安裝；中級(jí)階段可增設(shè)裝配式建筑施工技術(shù)；高級(jí)階段再增設(shè)裝配式建筑深化設(shè)計(jì)、裝配式建筑計(jì)量與計(jì)價(jià)課程。當(dāng)然建筑工程結(jié)構(gòu)與構(gòu)造、CAD、BIM建模技術(shù)等課程可提前開設(shè)，為裝配式專業(yè)作為專業(yè)基礎(chǔ)課程。

4.6 教師培養(yǎng)

預(yù)制構(gòu)件制作與安裝、裝配式識(shí)圖、裝配式建筑施工技術(shù)、裝配式建筑深化設(shè)計(jì)，由簡單到難逐步分批培養(yǎng)；同時(shí)必須具備實(shí)際操作能力。可讓新進(jìn)教師參與“裝配式建筑”項(xiàng)目式學(xué)習(xí)其中，從理論和實(shí)操全面學(xué)習(xí)，培養(yǎng)高職院校高專業(yè)知識(shí)、高技能人才的雙師型教師。