面向裝配式建筑技術的土木工程專業改革與實踐

劉運林，丁克偉，馬 巍，陳 東，朱士濤

(安徽建筑大學 土木工程學院，安徽 合肥 230601)

經濟、社會的快速發展對傳統土木工程專業人才培養提出了挑戰，需要高校能夠與時俱進，培養出能夠培養掌握新技術，具有較強的實踐能力和創新能力的高素質“新工科”人才。具體到建筑業中，隨著我國人口紅利的淡出及經濟的快速增長，建筑業急需轉型升級，當前，新型裝配式建筑(我國20世紀80年代推廣過裝配式建筑，由于技術、經濟等方面原因，逐漸被淘汰)、BIM及大數據等技術的出現和應用加速了傳統建筑業的轉型升級，國務院辦公廳于2016年發文指出，“力爭用10年左右的時間，使裝配式建筑占新建建筑面積的比例達到30%”，又于2017年要求“加快推進建筑信息模型(BIM)技術在規劃、勘察、設計、施工和運營維護全過程的集成應用”，住房和城鄉建設部要求到2020年末，以國有資金投資為主的大中型建筑和申報綠色建筑的公共建筑和綠色生態示范小區新立項項目勘察設計、施工、運營維護中，集成應用BIM的項目比率達到90%。裝配式建筑和BIM技術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技術教育方面仍停留在20世紀水平，已嚴重不適應于科技、社會發展的需求。安徽省是建筑大省，在建筑業的轉型升級中起到重要的作用，尤其是合肥市引領著這一場變革。2006年，全國第一個“政府引導型”的國家住宅產業化基地落戶于合肥市經濟技術開發區，2014年，合肥市成為國家住宅產業現代化綜合試點城市；2017年，合肥市和合肥市經開區雙雙獲得國家裝配式建筑示范城市殊榮。安徽建筑大學作為以土建類學科專業為特色的地方高校，緊緊結合社會發展的需要，致力于培養適應新經濟發展需要的專業人才。

一、裝配式建筑條件下高校人才培養所面臨的問題

裝配式建筑的發展需要強有力的人才支持。安徽建筑大學土木工程專業是創辦時期的第一個本科專業，自1958年創辦至今，已有近60年歷史。2003年為省級教改示范專業，2008年為國家級特色專業建設點，2012年為教育部第二批卓越工程師教育培養計劃試點專業。為安徽省乃至全國培養了大量優秀的專業人才。應地方建筑企業的需要，受企業和合肥市經經濟技術開發區委托，該校從2006年開始開展裝配式結構關鍵技術的研究，至今取得了豐碩的成果(見表1)。也正是在研究和應用過程中，同時也發現了人才培養的缺失，因而，在研究的同時，該校也積極開展探索土木工程專業的改造升級，著重解決以下四個方面問題：

(一)專業內容(方向)缺失問題

裝配式建筑需要對傳統的建造方式進行變革，體現在裝配式建筑(建造)技術的發展，而已有的土木工程專業對這方面沒有介紹，畢業的學生不能夠勝任這一工作崗位。

表1 裝配式建筑關鍵技術研究成果(節選)

(二)創新能力培養問題

要想實現裝配式建筑，現有的技術必須要進行全面創新，當前建筑企業普遍認為加快技術創新和企業轉型升級是重中之重，這就需要高校輸出更多的創新型人才[2]。

(三)人才培養“最后一學里”問題

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

(四)建筑信息化技術應用問題

實現裝配式建筑的一體化設計、信息化建造、信息化管理及智能應用需要有建筑信息化模型(BIM)作為支撐，但是當前能熟練掌握這方面技能的人才還比較匱乏，同時BIM也影響著裝配式建筑的發展[3]。

針對上述四個方面問題，在老師、學院和學校共同努力下，經過近5年的研究，相關成果獲得了認可(表2所示)，形成了面向裝配式建筑的土木工程專業培養新模式(如圖1所示)。

表2 相關教研成果

圖1 面向裝配式建筑的土木工程專業改造升級內容

二、土木工程專業改造升級探索與實踐的新模式

(一)以產業需求建專業，構建土木工程專業新結構

為滿足傳統建筑產業和培養壯大裝配式建筑及BIM等新產業、新技術需要，安徽建筑大學成立了“土木工程專業改造升級”領導小組，研究分析了傳統土木工程專業人才培養存在不足，將裝配式結構新技術所需的本專業理論、知識、能力及素質要求高度融合，將BIM等信息化新技術融入傳統土木工程專業，實現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，要培養出適用于裝配式建筑的人才，脫離傳統的土木工程專業課程教育是不可取的，所以，本校土木工程專業開設了新的專業方向——裝配式建筑方向，以培養裝配式建筑行業急需的專業型人才。具體的專業課程設置見圖2。

(二)學生志趣變方法，構建創新人才培養新模式

落實以學生為中心的理念，讓學生志趣變方法，通過“創意—創新—創業”，從而激發學生的潛能，同時可以搭建創新創業平臺，積極鼓勵學生參加“大學生創新創業訓練計劃”、參與創新創業賽事活動，建設創業孵化基地，推動產學研用緊密結合和科技成果轉化應用。積極引導大學生參加創新創業大賽，努力培養大學生的創新、創業意識，造就出符合未來需要的高素質人才[4]。

正是采用了上述的培養模式，近年來，土木工程專業學生在大學生創新創業項目與各類競賽中表現突出(表3所示)。

圖2 裝配式建筑方向的專業課程設置

序號獲獎時間獲獎種類獲獎等級授獎部門12017年國際大學生數學建模競賽一等獎(2項)二等獎(7項)三等獎(9項)美國國家科學基金會等22017年第十一屆全國周培源大學生力學競賽安徽賽區一等獎(9項)二等獎(37項)三等獎(20項)省教育廳安徽省力學協會32014年第八屆全國大學生結構設計競賽一等獎教育部、住房和城鄉建設部、中國土木工程學會

續表

(三)適應裝配式建筑特點，構建產學研用協同育人新模式

安徽建筑大學作為地方高校，與安徽省、合肥市的社會經濟發展關系緊密，為充分利用這一地方資源，裝配式建筑工程方向的專業建設以合肥市建筑產業為基礎，與當地裝配式建筑鏈上的建筑企業開展了開展廣泛合作，形成產學研合作協同育人新模式：

1、采用訂單式學生培養模式

為了解決當前畢業生就業難的問題，土木工程學院挑選了一批本專業的學生采用訂單式培養。學生在大三或大四時與裝配式建筑企業簽訂定向協議，畢業后可直接到需求單位工作。已連續3年為遠大集團、宇輝集團、安徽海龍、寶業集團和安徽建工等企業輸送裝配式建筑人才。

2、實現全方位的資源共享

安徽建筑大學土木工程學院目前擁有一支以中青年博士為主導的師資隊伍，具備較強的研發水平及創新能力。合肥本土的各建筑企業進行科技創新、轉型升級所缺乏的正是高學歷的專業人才，通過校企合作的良好途徑，剛好可以彌補建筑企業在創新轉型方面的不足之處。科研教師通過申請與企業合作的橫向課題，既能借助企業提供的科研經費緩解經費不足的問題，又能幫企業解決其發展過程中遭遇的技術難題，最終實現企業和高校之間的雙贏。

3、定期進行人才互派和交流

當前，土木工程學院與遠大集團、宇輝集團、安徽海龍、寶業集團和安徽建工等裝配式設計、施工企業建立了良好的校企合作關系，并建立了教學和供學生實習的基地，使得學生能夠直接參與設計、施工等生產實踐。部分學生先后參與了土木工程學院程樺、張偉林、丁克偉、孫強、沈小璞等教授主持的裝配式結構方面科研項目工作，學生在真實的學習生產環境中得到了很好的鍛煉與升華，綜合知識及創新能力得到了顯著提高，有效地提升了育人質量。

(四)以BIM三維模型為載體，創新畢業設計新模式

裝配式建筑重要的內容就是建筑全生命周期的信息化，土木工程學院準確把握科技發展趨勢，于2010年開展了BIM技術方面的研究，2012年成立了“BIM技術研究及應用研究所”、2014年被中國建設教育協會授予了“BIM應用技能教學示范基地”，是中國建設教育協會BIM專委會會員單位、全國建筑信息化教育論壇理事會成員單位、中國建筑學會建筑施工分會BIM應用專業委員會會員單位。

土木工程學院挑選部分同學做基于BIM的畢業設計。在學生做畢業設計同時，指導老師積極引導帶領學生參加各類學術科技競賽，通過組織和參與各類大賽，指導老師與參賽學生能更加深入地了解和體驗BIM 系列軟件建模技術的精髓，從而可以更好地在高等院校教學與實踐中推廣BIM 這一前沿的信息化技術，同時也可以促進各高等院校之間專業的相互交流[1]。至今本校土木工程學院師生已成功參賽四屆，并取得了優異的成績，多次獲得一、二、三等獎項(如圖3、表4)。

圖3 BIM相關競賽獲獎證書(節選)

序號獲獎時間獲獎種類獲獎等級授獎部門12017年全國高等院校BIM應用技能比賽一等獎(3人)團體全能三等獎中國建筑教育協會22017年首屆安徽省建筑信息模型(BIM)技術應用大賽二等獎安徽省工程勘察設計協會32017年第三屆全國高校畢業設計作品大賽二等獎優秀指導老師獎中國建筑學會施工管理分會42016年第七屆BIM施工管理沙盤及軟件應用大賽總決賽一等獎中國建設教育協會52016年第九屆BIM算量大賽總決賽三等獎(2項)中國建設教育協會62016年第二屆全國高校畢業設計作品大賽二等獎(5項)優秀指導老師獎3人最佳組織獎中國建筑學會施工管理分會

三、應用情況

教改不能停留在設想和構思階段上，關鍵在于實踐。在相關企業、土木工程學院和教務處的大力支持下，已在土木工程專業2016、2017屆部分學生培養進行試點：

1) 在現有的土木工程專業課程中加入裝配式建筑和BIM新技術，形成多課程的聯合教學。其結果是學生學習積極性增加，教學質量得到明顯提高。

2) 學生通過在各裝配式項目的深入實習，對所學的裝配式建筑有了感性認識，了解裝配式建筑的主要特點以及與傳統建筑的異同，對將來自己所從事的專業有一定的了解。把專業知識與實踐聯系起來，啟發同學們掌握識讀施工圖的方法、設計的基本方法和基本的業內處理知識。

3) 在安徽省級建筑結構與地下工程實驗室,通過參與裝配式結構的抗震性能試驗研究，讓學生對裝配式結構的關鍵技術有了深刻和充分的認識，從而使教學更加貼切行業和社會，使得學生解決實際問題的能力明顯提高，為以后成為業內的優秀人才打下了堅實的基礎。

4) 啟動并實踐產學研用合作雙贏平臺，廣泛獲得合作企業的認可，這是產學研用合作可持續發展的模式之一。多家單位先后與安徽建筑大學簽訂了聯合培養協議，為學生提供更為廣泛的實踐培養平臺，并圓滿地完成了兩屆學生的培養。

四、結語

為適應新經濟發展的需要，結合裝配式建筑發展對土木工程專業的需求，安徽建筑大學抓住新技術創新和新產業發展的機遇，在科研積累的基礎上，結合地域優勢，對土木工程專業學生培養模式進行了改造升級，構建了新時期工程人才培養的新模式，既滿足企業需求，又具有地方高校特色，具有科學性、先進性、前瞻性和可行性，在人才培養、產學合作、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，安徽建筑大學申報的“基于裝配式建筑技術土木工程專業改造升級探索與實踐”項目被教育部認定為國家級新工科研究與實踐項目。安徽建筑大學將以當前專業改造升級探索的成果為基礎，進一步深入研究，推進土木工程專業的全面改革，以適應時代對土木工程專業人才培養的需求。

參考文獻：

[1]丁克偉，夏珊，陳東，等.基于BIM技術平臺的土木工程專業生產實習改革探討[J].高等建筑教育，2015，24(6)：133-136.

[2]何余良，吳旭東，高越青，等.建筑現代化背景下地方高校土木工程專業建設——以紹興文理學院為例[J].紹興文理學院學報，2016，36(11)：9-13.

[3]崔建華，夏珊，丁克偉，等.將BIM技術應用于土木工程專業實踐教學的探索[J].安徽建筑，2015，22(3)：45-46.

[4]劉安中，張速.基于全國周培源大學生力學競賽創新思維培養能力的實踐[J].淮北師范大學學報(自然科學版)，2013，34(2)：71-73.