基于項(xiàng)目式學(xué)習(xí)的建筑材料與檢測課程設(shè)計(jì)探究

摘要：文章系統(tǒng)構(gòu)建建筑材料與檢測課程的實(shí)踐教學(xué)體系，提出以三維評(píng)價(jià)為核心的項(xiàng)目化教學(xué)模式。通過設(shè)計(jì)混凝土強(qiáng)度檢測等典型項(xiàng)目，采用任務(wù)驅(qū)動(dòng)與PDCA循環(huán)管理方法，培養(yǎng)學(xué)生標(biāo)準(zhǔn)化操作與工程決策能力。創(chuàng)新實(shí)施“理論框架—多模態(tài)演示—規(guī)范操作”三位一體教學(xué)法，融合虛實(shí)資源構(gòu)建LIMS實(shí)驗(yàn)室管理系統(tǒng)與BIM材料庫。建立包括課堂表現(xiàn)、實(shí)驗(yàn)技能、項(xiàng)目成果的三維評(píng)價(jià)體系，運(yùn)用三角互證法提升評(píng)估效度，形成“監(jiān)測—反饋—優(yōu)化”的動(dòng)態(tài)調(diào)整機(jī)制。研究顯示，該模式通過結(jié)構(gòu)化團(tuán)隊(duì)協(xié)作、質(zhì)量工具應(yīng)用及數(shù)字化檔案管理，有效提升了學(xué)生的檢測數(shù)據(jù)可信度分析與創(chuàng)新能力。校企協(xié)同建設(shè)的虛實(shí)融合資源生態(tài)，配合“雙師型”指導(dǎo)團(tuán)隊(duì)，顯著提升了學(xué)生的工程實(shí)踐素養(yǎng)。評(píng)價(jià)反饋閉環(huán)系統(tǒng)通過可視化分析報(bào)告，助力學(xué)生精準(zhǔn)定位能力坐標(biāo)，實(shí)現(xiàn)職業(yè)能力的階梯式發(fā)展，為土建類專業(yè)實(shí)踐教學(xué)改革提供了可借鑒范式。

關(guān)鍵詞：項(xiàng)目式學(xué)習(xí)；建筑材料與檢測；課程設(shè)計(jì)；評(píng)價(jià)

中圖分類號(hào)：G642 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A 文章編號(hào)：1004-9436（2024）21-0-03

0 引言

當(dāng)前，職業(yè)教育面臨理論與實(shí)踐脫節(jié)、評(píng)價(jià)維度單一等突出問題。建筑材料與檢測作為土建類專業(yè)核心課程，傳統(tǒng)教學(xué)存在檢測項(xiàng)目離散化、過程管控粗放化、評(píng)價(jià)反饋滯后等缺陷，難以滿足智慧建造時(shí)代對(duì)檢測工程師復(fù)合能力的需求。現(xiàn)有研究雖關(guān)注項(xiàng)目化教學(xué)改革，但在檢測標(biāo)準(zhǔn)銜接、數(shù)據(jù)追溯管理、多維評(píng)價(jià)體系構(gòu)建等方面仍需深化。本研究基于工程教育認(rèn)證標(biāo)準(zhǔn)，聚焦建筑材料與檢測課程，構(gòu)建“項(xiàng)目設(shè)計(jì)—教學(xué)實(shí)施—資源支撐—評(píng)價(jià)反饋”四維聯(lián)動(dòng)改革模型。研究數(shù)據(jù)來源于3屆學(xué)生實(shí)踐反饋與8家合作企業(yè)評(píng)估，證實(shí)該模式能顯著提升學(xué)生規(guī)范操作、數(shù)據(jù)分析和工程創(chuàng)新能力，為同類課程改革提供理論依據(jù)和實(shí)踐路徑。

1 項(xiàng)目式學(xué)習(xí)任務(wù)設(shè)計(jì)

1.1 構(gòu)建多維聯(lián)動(dòng)的項(xiàng)目選題體系

項(xiàng)目式學(xué)習(xí)任務(wù)設(shè)計(jì)依托建筑檢測行業(yè)調(diào)研報(bào)告，篩選具有工程代表性與教學(xué)適配性的典型項(xiàng)目：在無機(jī)材料維度，設(shè)置混凝土抗壓強(qiáng)度檢測與碳化深度評(píng)估；金屬材料方向設(shè)計(jì)鋼材銹蝕速率電化學(xué)測定與殘余應(yīng)力檢測；有機(jī)材料領(lǐng)域開發(fā)防水卷材拉伸性能測試與木材含水率梯度分析［1］。每個(gè)項(xiàng)目均對(duì)應(yīng)《混凝土物理力學(xué)性能試驗(yàn)方法標(biāo)準(zhǔn)》（GB/T 50081—2019），并嵌入BIM模型展示材料服役環(huán)境。通過搭建包括基礎(chǔ)驗(yàn)證、綜合應(yīng)用、創(chuàng)新研究的三級(jí)項(xiàng)目群，形成覆蓋材料全生命周期檢測的知識(shí)矩陣，同步提升學(xué)生的標(biāo)準(zhǔn)化操作能力與工程問題解決能力［2］。

1.2 開發(fā)全流程數(shù)字化實(shí)施方案

項(xiàng)目實(shí)施方案需構(gòu)建虛實(shí)結(jié)合、數(shù)據(jù)驅(qū)動(dòng)的智能化實(shí)施路徑。采用數(shù)字化雙胞胎技術(shù)，在虛擬仿真平臺(tái)預(yù)演檢測流程，自動(dòng)生成包含設(shè)備參數(shù)配置、環(huán)境條件控制、安全防護(hù)要點(diǎn)的三維操作指引。實(shí)體實(shí)驗(yàn)室部署智能物聯(lián)系統(tǒng)，通過RFID識(shí)別自動(dòng)調(diào)取檢測標(biāo)準(zhǔn)文件，利用傳感器網(wǎng)絡(luò)實(shí)時(shí)監(jiān)測試驗(yàn)機(jī)載荷曲線與溫濕度波動(dòng)。建立異常數(shù)據(jù)庫，當(dāng)檢測數(shù)據(jù)偏離《公路工程水泥及水泥混凝土試驗(yàn)規(guī)程》（JTG/T 3420—2020）允許范圍時(shí)，觸發(fā)AR輔助診斷系統(tǒng)定位操作失誤環(huán)節(jié)［3］。項(xiàng)目實(shí)施過程引入敏捷開發(fā)理念，將檢測任務(wù)拆解為需求分析、方案設(shè)計(jì)、數(shù)據(jù)采集、報(bào)告編制等迭代周期，通過釘釘協(xié)作平臺(tái)實(shí)現(xiàn)任務(wù)看板管理，培養(yǎng)學(xué)生工程管理的數(shù)字化思維。

1.3 打造產(chǎn)學(xué)研協(xié)同的創(chuàng)新培養(yǎng)模式

項(xiàng)目實(shí)施過程需構(gòu)建校企研協(xié)同的開放式創(chuàng)新生態(tài)。聯(lián)合檢測機(jī)構(gòu)開發(fā)真實(shí)工程案例資源包，如橋梁混凝土強(qiáng)度衰減診斷、裝配式建筑連接件無損檢測等實(shí)戰(zhàn)項(xiàng)目。組建跨專業(yè)項(xiàng)目團(tuán)隊(duì)，設(shè)置檢測工程師、質(zhì)量管理員、數(shù)據(jù)分析師等角色，通過角色扮演理解產(chǎn)業(yè)鏈協(xié)作邏輯。引入TRIZ創(chuàng)新方法，指導(dǎo)學(xué)生運(yùn)用矛盾矩陣優(yōu)化檢測方案，如開發(fā)多傳感器融合的智能檢測裝置［4］。建立“過程性數(shù)據(jù)+成果評(píng)價(jià)+行業(yè)認(rèn)證”的三維考核體系，將檢測報(bào)告質(zhì)量、標(biāo)準(zhǔn)符合度、創(chuàng)新性等指標(biāo)納入考核，優(yōu)秀成果可對(duì)接CMA認(rèn)證檢測項(xiàng)目。定期舉辦校企聯(lián)合技術(shù)答辯，邀請(qǐng)行業(yè)專家參與項(xiàng)目評(píng)審，促進(jìn)學(xué)生技術(shù)方案與產(chǎn)業(yè)需求精準(zhǔn)對(duì)接［2］。

2 教學(xué)方法與手段

2.1 知識(shí)體系構(gòu)建與標(biāo)準(zhǔn)化示范

教師需采用“理論框架—多模態(tài)演示—規(guī)范操作”三位一體的教學(xué)模式，系統(tǒng)構(gòu)建學(xué)生的材料檢測知識(shí)體系。首先，通過模塊化講解梳理建筑材料分類、性能指標(biāo)及檢測原理，結(jié)合材料生命周期示意圖闡明性能與工程應(yīng)用的關(guān)聯(lián)。其次，運(yùn)用虛實(shí)融合的演示策略，利用三維動(dòng)畫解析材料微觀結(jié)構(gòu)對(duì)宏觀性能的影響，通過對(duì)比實(shí)驗(yàn)展示不同標(biāo)號(hào)混凝土的抗壓差異，借助虛擬仿真平臺(tái)預(yù)演檢測設(shè)備操作流程。最后，依據(jù)ISO/IEC 17025標(biāo)準(zhǔn)開展標(biāo)準(zhǔn)化操作示范，重點(diǎn)演示萬能試驗(yàn)機(jī)校準(zhǔn)、樣品制備、數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)操作等關(guān)鍵環(huán)節(jié)，同步強(qiáng)調(diào)PPE穿戴規(guī)范、緊急停機(jī)程序等安全要素，形成從原理認(rèn)知到技術(shù)觀摩再到規(guī)范內(nèi)化的遞進(jìn)學(xué)習(xí)路徑［5］。

2.2 任務(wù)驅(qū)動(dòng)式實(shí)訓(xùn)與過程化指導(dǎo)

實(shí)踐環(huán)節(jié)采用“任務(wù)分解—過程監(jiān)控—深度分析”的閉環(huán)管理模式，加強(qiáng)工程實(shí)踐能力培養(yǎng)。教師發(fā)布包含明確技術(shù)參數(shù)的檢測工單，指導(dǎo)學(xué)生完成從設(shè)備點(diǎn)檢、環(huán)境調(diào)控到數(shù)據(jù)采集的全流程標(biāo)準(zhǔn)化作業(yè)。通過操作視頻回放分析學(xué)生夾具裝夾偏差，利用SPC（Statistical Process Control）控制圖實(shí)時(shí)監(jiān)控抗壓強(qiáng)度測試數(shù)據(jù)的穩(wěn)定性，組織異常數(shù)據(jù)溯源研討會(huì)，如鋼材屈服平臺(tái)異常與夾持滑移的關(guān)聯(lián)分析。數(shù)據(jù)解析階段引入QFD（Quality Function Deployment）質(zhì)量工具，引導(dǎo)學(xué)生將檢測結(jié)果映射至工程驗(yàn)收標(biāo)準(zhǔn)，通過正交試驗(yàn)設(shè)計(jì)優(yōu)化材料配比方案，最終形成包含不確定度分析的檢測報(bào)告，以此培養(yǎng)學(xué)生規(guī)范操作、科學(xué)分析和工程決策的復(fù)合能力。

2.3 項(xiàng)目式學(xué)習(xí)實(shí)施策略

學(xué)生需以自主驅(qū)動(dòng)模式完成檢測任務(wù)全流程，按照計(jì)劃、執(zhí)行、分析三階段構(gòu)建閉環(huán)管理機(jī)制。任務(wù)啟動(dòng)階段，基于項(xiàng)目方案明確技術(shù)目標(biāo)，制定包含檢測參數(shù)設(shè)定、設(shè)備選型、環(huán)境控制的標(biāo)準(zhǔn)化操作流程［6］。執(zhí)行階段采用PDCA循環(huán)：通過預(yù)實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證方案的可行性，運(yùn)用雙人復(fù)核制確保數(shù)據(jù)采集的規(guī)范性，利用實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)看板監(jiān)控實(shí)驗(yàn)進(jìn)程偏差。成果分析階段引入QFD質(zhì)量屋工具，將檢測數(shù)據(jù)與工程標(biāo)準(zhǔn)對(duì)比，通過方差分析識(shí)別關(guān)鍵影響因素，最終形成包含誤差來源追溯的技術(shù)報(bào)告。

教師實(shí)施“動(dòng)態(tài)監(jiān)控—分層指導(dǎo)—精準(zhǔn)干預(yù)”的全過程管理模式。建立周進(jìn)度匯報(bào)機(jī)制，采用雷達(dá)圖量化評(píng)估任務(wù)完成度，通過操作錄像回放定位技術(shù)疏漏。針對(duì)共性問題開展專題研討，對(duì)個(gè)性難點(diǎn)提供定制化資源包。引入敏捷管理工具，根據(jù)階段性成果動(dòng)態(tài)調(diào)整實(shí)驗(yàn)方案，采用“1名教師+2名高年級(jí)助教”的協(xié)同指導(dǎo)模式，構(gòu)建多維度支持網(wǎng)絡(luò)。

項(xiàng)目收尾階段推行“技術(shù)答辯—成果展覽—多維評(píng)價(jià)”的立體化評(píng)估體系。學(xué)生需完成四類成果輸出：技術(shù)檔案、分析報(bào)告、工程建議書、反思日志。答辯環(huán)節(jié)設(shè)置“5分鐘匯報(bào)+10分鐘質(zhì)詢”流程，采用TRIZ矛盾矩陣評(píng)估解決方案的創(chuàng)新性。成果展覽通過實(shí)物展臺(tái)、數(shù)字看板、VR漫游等多媒介呈現(xiàn)，最終由教師、企業(yè)工程師、學(xué)生代表按權(quán)重30%、40%、30%進(jìn)行綜合評(píng)價(jià)，形成能力發(fā)展圖譜。

3 構(gòu)建教學(xué)資源體系與動(dòng)態(tài)調(diào)整機(jī)制

構(gòu)建三位一體教學(xué)資源體系與動(dòng)態(tài)調(diào)整機(jī)制，需注重系統(tǒng)性設(shè)計(jì)與持續(xù)優(yōu)化。在教材建設(shè)方面，采取“基礎(chǔ)模塊+工程案例+創(chuàng)新專題”的立體化架構(gòu)，基于材料科學(xué)、檢測技術(shù)、工程應(yīng)用三大學(xué)科交叉點(diǎn)，開發(fā)具有自主知識(shí)產(chǎn)權(quán)的活頁式教材［7］。例如，在金屬材料檢測模塊中嵌入高鐵輪軸探傷、航天合金失效分析等典型工程場景，通過二維碼關(guān)聯(lián)ASTM標(biāo)準(zhǔn)解讀視頻及X射線衍射儀虛擬操作程序。實(shí)驗(yàn)室建設(shè)推行基礎(chǔ)、專項(xiàng)、創(chuàng)新三級(jí)遞進(jìn)模式，基礎(chǔ)層配備金相顯微鏡、萬能試驗(yàn)機(jī)等常規(guī)設(shè)備集群；專項(xiàng)層設(shè)置符合ISO/IEC 17025標(biāo)準(zhǔn)的無損檢測、失效分析等主題工作站；創(chuàng)新層打造開放共享的智能檢測研發(fā)平臺(tái)，集成工業(yè)CT、原位測試系統(tǒng)等前沿裝備。

在校企協(xié)同維度，聯(lián)合第三方檢測機(jī)構(gòu)建立云端檢測數(shù)據(jù)中心，實(shí)時(shí)接入建筑工程、軌道交通等領(lǐng)域的材料檢測大數(shù)據(jù)，開發(fā)基于機(jī)器學(xué)習(xí)的數(shù)據(jù)分析沙盤。針對(duì)行業(yè)技術(shù)迭代特點(diǎn)，創(chuàng)建“1+N”動(dòng)態(tài)資源聯(lián)盟，由1家龍頭企業(yè)牽頭組建新材料檢測技術(shù)協(xié)同創(chuàng)新中心，聯(lián)合N家中小企業(yè)提供特色工藝案例庫。實(shí)施“雙師”能力提升計(jì)劃，通過校企人員互聘、聯(lián)合技術(shù)攻關(guān)等方式，培育既掌握檢測技術(shù)前沿又熟悉工程實(shí)踐標(biāo)準(zhǔn)的復(fù)合型師資隊(duì)伍。

動(dòng)態(tài)調(diào)整機(jī)制采用PDCA循環(huán)管理模式，通過嵌入式傳感器采集實(shí)驗(yàn)室設(shè)備運(yùn)行數(shù)據(jù)，運(yùn)用Power BI構(gòu)建資源使用動(dòng)態(tài)看板，結(jié)合學(xué)習(xí)行為分析系統(tǒng)追蹤知識(shí)掌握軌跡。建立由學(xué)生代表、企業(yè)導(dǎo)師、教育專家組成的資源評(píng)價(jià)委員會(huì)，實(shí)施季度診斷與年度評(píng)估相結(jié)合的復(fù)合評(píng)價(jià)制度。針對(duì)檢測技術(shù)快速演進(jìn)特點(diǎn)，設(shè)置資源更新預(yù)警閾值，當(dāng)行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)更新率超過15%或設(shè)備技術(shù)代差超過5年時(shí)自動(dòng)觸發(fā)升級(jí)程序，形成“需求識(shí)別—資源重構(gòu)—效果驗(yàn)證”的質(zhì)量螺旋提升閉環(huán)。

4 課程評(píng)價(jià)與考核體系構(gòu)建

課程評(píng)價(jià)體系采用三維綜合評(píng)價(jià)模式，構(gòu)建覆蓋全過程的動(dòng)態(tài)考核體系。在課堂表現(xiàn)評(píng)估維度，通過專注度、提問質(zhì)量、討論參與度等量化指標(biāo)實(shí)施觀測，融合小組協(xié)作學(xué)習(xí)、情景模擬等教學(xué)策略搭建互動(dòng)平臺(tái)。為提升參與深度，建立星級(jí)積分制與學(xué)術(shù)勛章體系雙重激勵(lì)機(jī)制，同步建立課堂行為數(shù)據(jù)儀表盤，為教師實(shí)施差異化教學(xué)干預(yù)提供實(shí)證依據(jù)。該模塊通過高頻次數(shù)據(jù)采集與分析，實(shí)現(xiàn)教學(xué)策略的實(shí)時(shí)優(yōu)化迭代。

實(shí)驗(yàn)技能評(píng)估維度聚焦科研素養(yǎng)培育，構(gòu)建從過程到結(jié)果的雙軌評(píng)價(jià)模型。依據(jù)國家標(biāo)準(zhǔn)開發(fā)實(shí)驗(yàn)操作規(guī)范評(píng)估量表，重點(diǎn)監(jiān)測儀器操作規(guī)范性、流程執(zhí)行準(zhǔn)確度及安全規(guī)程落實(shí)率。通過實(shí)驗(yàn)日志追蹤數(shù)據(jù)采集的嚴(yán)謹(jǐn)性與結(jié)果分析的邏輯性，采用AR輔助技術(shù)實(shí)現(xiàn)操作過程的數(shù)字化留痕。

項(xiàng)目化學(xué)習(xí)評(píng)估維度創(chuàng)新性構(gòu)建“三維九項(xiàng)”考核框架，設(shè)置進(jìn)度管理、成果質(zhì)量、創(chuàng)新指數(shù)三大核心指標(biāo)。在建筑材料與檢測等實(shí)踐課程中，開發(fā)包含數(shù)據(jù)偏差率、方法科學(xué)性等要素的可信度評(píng)估矩陣，并引入團(tuán)隊(duì)角色貢獻(xiàn)度分析模型。評(píng)價(jià)過程實(shí)施多元化主體參與機(jī)制，采用教師評(píng)價(jià)（占比60%）、同伴互評(píng)（30%）、自我反思（10%）的加權(quán)計(jì)分方式，依托學(xué)習(xí)檔案云平臺(tái)實(shí)現(xiàn)過程數(shù)據(jù)的可視化呈現(xiàn)。建立“24小時(shí)反饋—72小時(shí)改進(jìn)計(jì)劃—周度成長報(bào)告”的時(shí)效性改進(jìn)機(jī)制，通過能力雷達(dá)圖定位學(xué)生發(fā)展坐標(biāo)，激發(fā)其元認(rèn)知調(diào)控能力與可持續(xù)發(fā)展動(dòng)力。

5 結(jié)語

本研究針對(duì)職業(yè)教育中建筑材料與檢測課程存在的理論與實(shí)踐割裂、評(píng)價(jià)維度固化等問題，系統(tǒng)構(gòu)建了四維聯(lián)動(dòng)的課程改革框架，整合項(xiàng)目設(shè)計(jì)、教學(xué)實(shí)施、資源支撐與評(píng)價(jià)反饋機(jī)制。通過開發(fā)覆蓋材料全生命周期的多層次實(shí)踐項(xiàng)目群，融合虛實(shí)結(jié)合的LIMS實(shí)驗(yàn)室管理系統(tǒng)與BIM數(shù)字化資源，創(chuàng)新形成“理論認(rèn)知—多模態(tài)演示—規(guī)范實(shí)踐”三位一體教學(xué)模式。研究結(jié)果表明，基于PDCA循環(huán)的任務(wù)驅(qū)動(dòng)教學(xué)與三維動(dòng)態(tài)評(píng)價(jià)體系有效提升了學(xué)生的標(biāo)準(zhǔn)化操作能力、檢測數(shù)據(jù)分析能力及工程創(chuàng)新能力，校企協(xié)同構(gòu)建的多元化考核機(jī)制顯著提升了人才培養(yǎng)與行業(yè)需求的契合度。研究的創(chuàng)新性體現(xiàn)在多維度檢測項(xiàng)目矩陣的構(gòu)建、智能化實(shí)驗(yàn)平臺(tái)的開發(fā)以及資源動(dòng)態(tài)管理閉環(huán)的形成。然而，項(xiàng)目化教學(xué)對(duì)教師工程實(shí)踐經(jīng)驗(yàn)的要求、資源聯(lián)盟的可持續(xù)運(yùn)維壓力及評(píng)價(jià)體系數(shù)據(jù)處理效率等問題仍需突破。未來應(yīng)著力深化產(chǎn)教融合路徑，優(yōu)化輕量化評(píng)價(jià)工具與智能診斷技術(shù)應(yīng)用，構(gòu)建更具適應(yīng)性的職業(yè)教育生態(tài)體系，為土建類專業(yè)實(shí)踐教學(xué)改革提供理論范式與實(shí)踐路徑。

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作者簡介：王錦 （1982—） ，男，副教授，研究方向：建筑施工技術(shù)、建筑材料；胡軍 （1987—） ，男，高級(jí)工程師，研究方向：建筑市場管理；李頔 （1987—） ，男，工程師，研究方向：高等職業(yè)教育教學(xué)；楊懷 （1996—） ，男，講師，研究方向：建筑工程技術(shù)；徐航 （1991—） ，男，助教，研究方向：土木工程道路與橋梁工程。