建筑建材行业转型的本科人才培养方案研究

田 甜 吴 蓁 陈 锟 史继超 徐小威

（上海应用技术大学材料科学与工程学院 上海 201418）

建筑行业是我国经济发展的支柱产业，而建筑设计是建筑的灵魂，不仅提供建筑的外形和空间结构，更是塑造人类生存理念和生活方式的有效载体。因此，建筑设计和研发及其延伸行业的发展是推动我国建筑业转型和升级的关键和核心，也是我国建筑业实现资源集约、环境友好的有力推手。近年来，包括装配式建筑设计、BIM、工程总承包、全过程工程咨询、绿色建筑等在内的新型理念和技术已逐渐成为我国建筑行业的发展方向，受到国家和社会大力鼓励和支持，各级政府相继出台了一系列促进行业转型、升级和发展的政策和措施。

在首届中国建筑科学大会上，与会专家作出以下表述，“随着日益增长的建筑需求及科学技术大变革的趋势，建筑产业唯有顺势而为，主动拥抱变革，形成以绿色化为发展理念，以工业化为发展方式，以信息化为发展手段，以标准化为发展保障的核心发展路径，才能实现建筑业的转型升级与高质量发展”。[1]会议还讨论了建筑节能、数字技术对工程建造的变革性影响。

针对建筑建材行业转型的新方向和新理念，作为上海市应用型本科专业的改革试点，建筑材料专业方向的学生培养应适应行业转型的岗位人才需求，需要形成具有应用型特色的人才培养模式和方案。这种模式和方案的核心在于专业理论课程及实践课程的针对性设计：贯彻对于建筑设计的认识，将绿色化、工业化、信息化、标准化的具体理念及其内涵落实于教学设计中。[2-4]

1 建筑建材行业的转型方向

归纳而言，建筑建材行业的转型方向包含建筑节能、绿色建筑、装配式建筑、BIM 技术、建筑部品化、新型建材等理念及技术，虽然这些概念中部分内容相互重叠，但每个概念各有其侧重点。相关人才需求岗位涉及建筑及建材的设计、制造、标准、工程、管理、检测等。在课程设计中搞清并理解这些概念涵盖的内容十分重要。

建筑节能：建筑节能，在发达国家最初为减少建筑中能量的散失，普遍称为“提高建筑中的能源利用率”，在保证提高建筑舒适性的条件下，科学合理使用建筑能源和可再生能源，不断提高总能源利用效率。

建筑节能，具体来说是指在建筑物的规划、设计、安装、改造和使用过程中，按照有关建筑国家、行业以及地方的节能标准，选用节能型的技术、工艺、设备、材料和产品，合理设计建筑维护结构的热工性能，提高保温隔热性能和采暖供热、空调制冷制热系统效率，加强建筑物用能系统的运行管理，在保证建筑使用功能和室内热环境质量前提下，做到合理有效地利用建筑能源以及可再生能源。

绿色建筑：绿色建筑是生态建筑、可持续建筑，其本质是复合多功能的建筑，是将建筑居住功能、建筑美学功能、建筑生态功能高度协调统一的集合体。绿色建筑的内在要求——“五节一环保”节能、节地、节水、节材、节时、保护环境。

目前已形成国际上最为先进的绿色建筑认证评分系统——LEED。

LEED 是一个评价绿色建筑的工具，国内译为“能源与环境设计先导”，由美国绿色建筑委员会U.S Green Building Council 制定并推广。LEED 主要旨在设计中有效地减少对环境和住户的不利的影响，其注重的是行动、利民、共生三者的平衡统一。

中国绿色建筑认证，在2006 年出台绿色建筑评价标准，于2014 年改编，是一种确认绿色建筑等级并进行信息性标识的评价活动。按照《绿色建筑评价标准2014 版》（新版绿标），按满足控制项和评分项的程度，绿色建筑认证划分为三个等级。

中国绿色建筑认证与美国LEED有很多不同点，主要体现在结构体系、评价方式、评分方法和结果三个方面。结构体系包过评估对象与评价指标，新版绿标评估对象为公共建筑和居住建筑，而LEED评估对象为5 册，分别是建筑设计与施工、建筑运营与维护、住宅设计与施工、室内装修设计与施工和社区开发。国内新版绿标的评价方式为设计评价（在建筑工程施工图设计文件审查通过后进行）和运行评价(在是在建筑通过竣工验收并投入使用一年后进行)。国内新版绿标规定绿色建筑总分分别达到50 分、60 分、80 分时，绿色建筑等级分别为一星级、二星级、三星级。美国LEED 共有四个认证等级，分别是：40～49 分为认证级，50～59 分为银级，60～80 分为金级，80 分以上为铂金级。

BIM 技术：BIM（建筑信息模型）技术自2002 年左右诞生以来，经过十多年的发展，已在全球范围内得到广泛认可。2007年斯坦福大学，通过对32 个项目案例的调研总结指出使用BIM可以节省成本10%，节省工期7%。我国于2004 年开始引入BIM 概念，BIM 从2013 年开始，在我国进入了一个快速发展的时期。

BIM 基于建筑工程项目的各项信息数据，建立起三维的建筑模型，通过数字信息仿真模拟建筑物所具有的真实信息。[5]这一模型包括建筑物的信息模型和建筑工程管理行为的模型，可以通过信息的共享和传递将两者结合，能让建筑、工程和施工（AEC）专业人员深入了解项目并使用相关实用工具，从而提高对项目的管控水平和建设工程的效率，降低过程中出现的风险，避免浪费资源，节约成本，有效实现建筑的全生命周期管理。

装配式建筑：装配式建筑区分于传统的建筑方式，是将建筑的部分或全部构件在工厂按标准生产好后，直接运输至现场进行施工装配，实现了从“建造”到“制造”的转变，成为具备使用功能的建筑物的建筑施工方式。与传统建筑模式相比，装配式建筑具有以下优势：提高施工质量和效率、环境友好、缩短工期、提高施工安全等。

装配式建筑和BIM 技术相辅相成。随着装配式建筑的推广，信息化程度低，导致成本降不下来问题随之而来。为了解决建造前统筹考虑各种要求，提前消除实际制造、安装过程中可能产生的问题，实现项目信息在全生命周期的高效共享和流转，可以采取在装配式建筑设计中应用BIM 技术途径，可将设计方案、制造需求、安装需求集成在BIM 模型中。

装配式未来发展趋势：应用体系一体化生产（包括应用系统使用单点登录，数据多应用共享以及多方协同参与），过程一体化（设计-生产施工一体化）；精细化，即管理对象细化到每一个部件和施工细化到工序；智能化，智能系统部分或者全部取代人以及辅助人；最优化，设计方案最优化，生产、运输、施工等等最优化。

建筑部品化：建筑部品就是指预先制作好的构件，建材部品几乎占据了建筑部品体系主体部分。

“部品化”就是将预制构件集成，形成范围更广、层次更高的大构件，如整体卫生间、整体厨房等等，施工时只需要组装即可。

建筑部品体系框架按照建筑部分可分为结构部品、外围护、内装、厨卫、设备、智能化、小区配套等体系。建筑部品体系框架分类见表1。

建筑材料模块化：住宅产业化从本义来讲就是要实现住宅生产、供应等的工业化。住宅产业化将传统的住宅建设过程转变为住宅组装过程，从而大大提高生产效率，节省资源和材料，降低生产成本，降低物耗，减小能耗。其建设理念在很大程度上依靠建筑材料来实现，而实现住宅产业化的首要前提是建筑材料的模块化、标准化。

新型建筑材料：主要包括新型墙体材料，保温隔热材料，防水密封材料，陶瓷材料，新型化学材料，装饰装修材料以及各种工业废渣的综合利用等。

2 专业理论课程及实践课程的设计

2.1 专业课程设计

将上述行业转型发展的方向、技术内容进行合理协调及兼顾设计、材料、工程、检测等各岗位需求，设计了“建筑节能工程材料及其检测”“绿色建筑及其材料”“建筑工程模块化及其设计”“装配式建筑设计”“新型建材与部品”五门校企合作课程。其主要授课内容如下。

“建筑节能工程材料及其检测”：该课程是专业核心课程，教学目的是使学生掌握建筑节能材料的基本知识、基本概念及选用、设计、应用（工程）的科学依据，为后续专业课及就业准备打下一定的专业基础。课程的主要任务是介绍常用建筑节能材料，如建筑墙体节能材料、节能门窗和节能玻璃、无机绝热节能材料、有机绝热节能材料、建筑节能相变材料、再生骨料混凝土材料、节能化学建材等。并介绍将以上材料结合相关标准进行建筑节能工程中的选用、设计、检测及热工计算。

“绿色建筑及其材料”：学生通过该课程的学习，熟知绿色建筑概念；掌握绿色建筑所使用的新材料，新能源；掌握绿色材料概念、类别；了解中国绿色建筑评价标准、技术细则；深入认识绿色节能建筑的概念、评价等级划分和认证方法；掌握在尽可能降低成本的基础上实现最高的节能效果；深入了解行业节能产品的特性并灵活运用于项目。

“建筑工程模块化及其设计”：该课程是建筑材料方向学生的一门专业必修课，具有较强的系统性、创新性、针对性和实用性。学生通过该课程的学习，了解BIM 技术的当前发展现状及前景，BIM 技术在项目建设全程各阶段中的应用理念及方法，基本建模软件的功能和使用方法。会使用BIM 技术进行简单建筑类型的平、立、剖设计的基本方法，并运用到实际设计中，进行基本的构造设计。掌握建筑工程及其模块化技术；以建筑设计与通过数字信息仿真模拟建筑物的结合达到BIM 技术在模块化建筑工程中应用的目的。

“装配式建筑设计”：本课程主要介绍装配式建筑以及其设计原理，通过本课程学习，学生能掌握以下七要点：技术策划、方案设计、初步设计、施工图设计、构件加工图设计、预制构件设计和构造节点设计。技术策划对于预制装配式建筑有着不可替代的重要作用，相关设计单位要仔细了解建筑项目的外部条件、成本限额、产业化目标、建设规模以及项目定位等内容，提高预制构件的规范化、标准化程序，加强和建设单位的沟通交流，最终确定合适的技术实施方案；方案设计在建筑过程中起着重要的作用，在确保预制装配式建筑正常使用性能的基础上，坚持多组合、少规格的预制构件设计原则，从而达到理想结果。立面设计的效果将决定人们对建筑的第一印象，因此立面设计是建筑设计的关键。

“新型建材与部品”：本课程“新型建材与部品”是专业核心课程，教学目的是使学生掌握新型建材（绿色建材）及部品的品种、性能、特点，使学生掌握常用新型建材及部品的性能特点、选用和施工要点；了解新型建材及部品生产的主要原材料、生产工艺对性能的影响关系；了解同一类新型材料及部品不同品种性能异同点及选用应注意问题；了解新型建材发展动向。为后续专业课学习及就业准备打下一定的专业基础。本课程的主要任务是介绍新型建材的品种、性能、特点；介绍建材部品的概念、品种、制作、性能等。

2.2 实践课程设计

实践课程实施是工科专业学生加强专业课程理解、强化技能训练及创新创业孵化的重要教学环节。为加强与上述课程的配套，除基础专业实验及性能检测分析实验外，特开设三周专业综合实验，实验任务及要求介绍如下。

2.2.1 实验任务

专业综合实验是一个独立专业实践环节，综合性强，涉及知识面广。本实践环节的任务是要求学生在掌握建筑材料、建筑节能材料、建筑材料检测技术等原理的基础上，学习和掌握建筑材料功能设计、制备、性能检测的基本原理和技术，主要包括各种建筑节能保温材料、防水保温一体化墙体以及厨卫排气管道材料的制备及性能特点。了解并掌握各种常规检测设备的使用和保养；培养和训练学生具有良好的科研素质、有较强的分析问题和解决问题的能力，为今后独立从事建筑材料及相关研究奠定基础。三周专业实验分别为节能保温墙体（1 周）的多种设计、热工计算、实验室制备、测试；节能玻璃（1 周）的多种设计、热工计算、实验室制备、测试；部品化-防水保温一体化墙体、厨卫排气管道的制作与性能测试（一周）。

2.2.2 实验基本要求

（1）建筑保温材料制备：要求学生按照分组情况，对本实验中的每一步骤和过程进行操作、记录和分析，注意各种保温材料配方参数的合理设定，对不同设计参数下制备的建筑保温材料进行性能检测及比较，熟练掌握常规检测设备的使用方法和测试原理。

（2）玻璃节能涂层的制备工艺：了解不同节能涂层的制备工艺、测试指标以及涂层对玻璃节能性能的影响。

（3）部品化建材设计与制作：掌握防水保温一体化墙体的制备工艺，了解防水保温墙体材料的测试指标及测试方法。

（4）掌握厨房卫生间排气道材料的制备工艺及不同耐温耐介质材料的性能特点，了解不同排气道材料的测试指标及测试方法。

3 结语

建筑建材行业的转型方向包含建筑节能、绿色建筑、装配式建筑、BIM 技术、建筑部品化、新型建材等理念及技术，该行业转型发展的方向、技术内容对建筑材料专业方向人才提出了更高的要求，因此，人才培养方案的制定，必须适应行业转型的岗位人才需求，形成具有应用型特色的人才培养模式和方案。其中尤为重要的是专业课程设计。