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[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)對高職人才需求的數(shù)量越來越多，同時要求也越來越高[4]。企業(yè)對人才的需求，按相關(guān)統(tǒng)計占前三為：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，尤其是針對高職院校裝配式建筑工程技術(shù)專業(yè)教學(xué)、實訓(xùn)與1+X證書融合的研究很少。項目式學(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）實訓(xùn)教師工程實際經(jīng)驗不足，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)還是實訓(xùn)指導(dǎo)，經(jīng)驗都不足，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，對軟件操作要求更高，高職院校教師普遍對建筑信息模型BIM系列軟件、裝配式深化設(shè)計軟件操作不熟練，更是缺少BIM建模的實際工程經(jīng)驗，導(dǎo)致教學(xué)質(zhì)量不高。

（2）實訓(xùn)項目單一，教學(xué)效果不佳。實訓(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、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，實訓(xùn)課時不足，不能真正學(xué)習(xí)到專業(yè)技能知識，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 基于真實裝配式建筑的教學(xué)實踐

3.1 初步設(shè)計階段

初期派遣具有豐富工程實際經(jīng)驗的專職教師到企業(yè)學(xué)習(xí)裝配式建筑專業(yè)知識，掌握裝配式建筑結(jié)構(gòu)與構(gòu)造、施工技術(shù)、深化設(shè)計軟件等專業(yè)知識，為裝配式建筑專業(yè)培養(yǎng)的教師，具備裝配式建筑設(shè)計施工的能力。裝配式建筑實體項目初步方案為建設(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 實施方案設(shè)計階段

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；同時裝配式建筑具有可拆卸、可組裝、可升級的功能，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。

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)計軟件對構(gòu)件進(jìn)行深化設(shè)計，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、預(yù)制梁5個、疊合板5個、預(yù)制樓梯1個、陽臺板1個、空調(diào)板1個，共計23個預(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。初步設(shè)計方案三維模型詳見圖1；實施方案裝配式模型詳見圖2。

圖1 初步設(shè)計方案三維模型

圖2 實施方案裝配式模型

3.3 真實建造階段

選取本學(xué)院20個學(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”項目。項目實施階段包括裝配式建筑深化設(shè)計、構(gòu)件制作與運(yùn)輸、構(gòu)件安裝、節(jié)點(diǎn)連接、質(zhì)量驗收五個環(huán)節(jié)。同時，讓新進(jìn)教師參與學(xué)習(xí)和實訓(xùn)，達(dá)到培養(yǎng)新教師教學(xué)、實訓(xùn)能力。

實訓(xùn)階段選取裝配式建筑施工技術(shù)專業(yè)20個學(xué)生作為一班，項目實施中根據(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)計組、構(gòu)件制作組、安裝組、質(zhì)檢組；先由專業(yè)老師對設(shè)計組進(jìn)行為期2個星期的深化設(shè)計專項訓(xùn)練；隊長和副隊長進(jìn)行識圖、下料專項訓(xùn)練。后期實施時再由隊長、副隊長對所負(fù)責(zé)的組隊進(jìn)行制作、安裝專項訓(xùn)練，全面發(fā)揮學(xué)生的能動性，專業(yè)教師只在過程中進(jìn)行糾正和解決學(xué)生提出實際出現(xiàn)的問題，充分發(fā)揮項目式學(xué)習(xí)的優(yōu)勢，讓學(xué)生全方位參與其中。具體分組如下：

隊長1名（分管設(shè)計組和質(zhì)檢組），副隊長2名（分別分管構(gòu)件制作組和安裝組）。

設(shè)計組（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)計軟件深化設(shè)計、施工圖出圖；并在項目實施時，給予構(gòu)件制作組、安裝組技術(shù)指導(dǎo)；對圖紙中的疑問進(jìn)行答疑，同時在實施時反映的設(shè)計問題進(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；驗收表格填寫。

最終完成裝配式建筑鋼筋實體模型效果圖詳見圖3、圖4。

圖3 裝配式建筑實體模型

圖4 裝配式建筑實體模

4 總結(jié)

4.1 基于項目式學(xué)習(xí)更能發(fā)揮學(xué)習(xí)的能動性

從項目式學(xué)習(xí)模式中，學(xué)生在解決實際問題中能夠獲得真實經(jīng)驗[9]。以學(xué)生為中心，分組分梯隊實施項目。分組由隊長-副隊長-組員，專業(yè)梯隊由設(shè)計組-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)配合完成項目。充分發(fā)揮項目式學(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)生能動性，調(diào)動學(xué)生積極性，培養(yǎng)遇到問題解決問題的能力。讓學(xué)生在實際項目實踐中學(xué)習(xí)裝配式專業(yè)知識。高職院校重點(diǎn)培養(yǎng)技能性人才，而項目式學(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、識圖、施工技術(shù)、實操訓(xùn)練等項目式學(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、施工、驗收等關(guān)鍵工作進(jìn)行分配。與施工企業(yè)崗位設(shè)計員、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)項目打下堅實的基礎(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，從項目式一站式學(xué)習(xí)裝配式深化設(shè)計、施工技術(shù)、預(yù)制構(gòu)造制作與安裝，分批分梯隊達(dá)到裝配式1+X證書初級、中級、高級的要求。

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。項目實施時，三維模型直觀的指導(dǎo)理論學(xué)習(xí)和實操訓(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、裝配式建筑計量與計價。各院校可根據(jù)自身學(xué)院情況，初級階段可開設(shè)裝配式建筑識圖、裝配式構(gòu)件制作與安裝；中級階段可增設(shè)裝配式建筑施工技術(shù)；高級階段再增設(shè)裝配式建筑深化設(shè)計、裝配式建筑計量與計價課程。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、裝配式識圖、裝配式建筑施工技術(shù)、裝配式建筑深化設(shè)計，由簡單到難逐步分批培養(yǎng)；同時必須具備實際操作能力。可讓新進(jìn)教師參與“裝配式建筑”項目式學(xué)習(xí)其中，從理論和實操全面學(xué)習(xí)，培養(yǎng)高職院校高專業(yè)知識、高技能人才的雙師型教師。