基于信息技术的“1+X”装配式建筑构件制作与安装职业技能等级证书教学实践研究

钟焘，熊启东，张银会，武新杰

（1重庆建筑工程职业学院，重庆 400072；2重庆市高等职业技术院校装配式建筑应用技术推广中心，重庆 400072）

0 引言

近年来，党中央陆续颁布了一系列促进装配式建筑发展的相关规范性文件，如《关于进一步加强城市规划建设管理工作的若干意见》《关于大力发展装配式建筑的指导意见》等，将装配式建筑配套技术发展及专业化人才建设作为重要指标。装配式建筑是建造方式的重大变革，将成为建设领域减少用工、节能减排、降低成本，提升住房质量、品质和综合效益的有效途径[1]。依据《国家职业教育改革实施方案》《“1+X”证书制度试点方案》等，要求把学历证书与职业技能等级证书结合起来，探索实施1+X证书制度。

重庆建筑工程职业学院结合行业、企业形势及自身发展情况，校企联合启动建设“装配式建筑构件制作与安装”的“1+X”证书。统筹设计建设装配式关键技术实训区，辅以先进信息技术，满足“1+X”证书制度下的实训教学、技能竞赛、教研科研、社会服务等需求，着力解决当前“1+X”装配式建筑构件制作与安装职业技能等级证书考评普遍存在的功能不完备、硬件不完善、实操不能追溯、实训不安全等系列突出问题，弥补实践教学信息化程度低、自主学习性差等缺陷。秉承“以实带虚、以虚助实、虚实结合”的原则，运用信息化手段，结合灵活有效的学习方式，打造“虚实”一体化教学模式。

1 装配式关键技术实训区平面及安全设计

装配式关键技术实训区的设计充分借鉴了国内外先进的新技术、新工艺，与行业、专业、市场紧密结合，并统筹实训教学、技能竞赛、《“1+X”装配式建筑构件制作与安装职业技能等级标准》《“1+X”装配式建筑构件制作与安装考点建设标准》各方面内容，经过前期充分调研和数次会议探讨，形成设计方案。

1.1 平面设计

关键技术实训区通过合理的教学动线，以装配式建筑生产过程中的关键生产环节为依据，结合住房和城乡建设部近期发布的《装配式建筑职业技能标准（征求意见稿）》与重庆市工程建设地方标准《装配式混凝土建筑技术工人职业技能标准》（DBJ50/T-298-2018），设计科学合理的教学实操内容，分别为：件制作工、预埋工、构件装配工、灌浆工、打胶工（接缝防水）、内装部品组装工（图1）。

图1 平面布置

实训区域为钢框架结构形式，采用大空间大跨度设计，矩形布置，跨度约23.4m，长约53.5m，宽约23.4m，净面积约1236m2，净高约10m。实训区域采用真实构件建设，直观真实呈现生产及施工现场场景。各实训工种设置了龙门吊及配套设施、机具、材料等，可开展装配式建筑关键技术分组实训教学（图2—图4）。在传统实践教学基础上，配套人脸识别、无人值守、智能监控、教学资源共享等智能化硬件设施，实现教学与实操的融合。

图2 构件装配、内装部品组装工位

图4 关键工种工位展示

1.2 安全设计

鉴于安全在实训教学中的重要性，系统进行了安全设计（图5）。一方面，在关键技术实训区入口处配备安全提醒显示屏，在实训人员进入场地的第一时间对其进行佩戴安全防护器具的提醒；另一方面，在每一个实训工位上，配备高清摄像头，通过色彩识别及节点动作捕捉的技术，对实训人员是否完成劳保用品的穿戴进行判断，并且将判断结果通过后台算法与实训工位的电力供应相关联；同时，还设计了安全帽智能识别系统，通过设置带语音指令的高清监控设备，在管理区域及教学场所可随时调用该监控，实时系统查看区域全景（或工位近景）及实训教学情况，做到全景教学（或实景教学），也可以作安全巡视，一旦发现有工作人员或学生未佩戴安全帽，则发出安全指令提醒，还能兼顾该区域的安全监控，保障实训教学全过程安全，使其具有可追溯性。真正意义上在没有现场安全员的情况下，也可以确保实训人员进行安全防范。

图3 构件制作、预埋、灌浆、打胶工位

图5 安全设计

2 信息技术应用

在信息化的大背景下，高校土建类专业的人才培养迎来了新的机遇和挑战，现代信息技术融入教学实训势在必行[2]。

实训区域运用互联网、物联网、大数据、云计算等技术，以各应用服务系统为载体，将建筑与教育的相关设施设备接入云平台，建立基于BIM的可视化三维运维管理平台；并将人工智能技术与教学环境、学习过程、教育评价、管理服务充分融合，以虚实结合的教学理念，实现无处不在的网络学习、智能绿色的智慧实训，以及具备环境全感知、网络互通、大数据支撑、开放学习环境、师生个性服务等特征的教育智能化与教育全过程的无缝连接；开展基于BIM技术的贯穿装配式建筑工程全产业链的实训教学，实现装配式建筑构件制作与安装实训教学及职业技能培训的无人化教学，促进学生自主学习；配合虚拟仿真技术，构建完善的、可视化的教学和学习场景。

2.1 智能物联管理

智能物联管理是基于云计算的物联网云+端一体化管理平台，可实现CMP（连接管理）、DMP（设备管理平台）、AEP（应用使能平台）、BAP（业务分析平台）等平台管理功能，支持各种智能硬件、电子班牌、智能门禁、纳米智慧黑板、AI监控、智能家居与设备的接入管理，提供故障感知、设备定位、人机交互和智能控制服务功能（图6）。

图6 智能物联管理系统架构

2.2 教学云平台搭建

搭建教学云平台是针对教学活动组织的管理，如课程设计、在线学习、在线考试、课程直播、进度管理等。教学资源库对教学活动相关的教学资源，如课程课件、构件/节点模型、试题、图纸、工艺数据、课程视频、知识点等，进行存储和管理。

教学云平台包括在线课程服务系统、考试题库平台、资源库数据管理、数据统计分析系统，以MinIO储存服务器为基础支撑层，同时包含对用户数据、资源数据、学习行为数据等数据进行采集和监控的系统。将实训区域的建筑设备、教学设备、教学软件及资源等与云平台融合，可实现基于建筑三维模型的教学运维管理[3]。

教学云平台系统架构如图7所示。

图7 教学云平台系统

3 智慧教学

通过搭建合理可靠的智慧实训教学平台，融入智能考勤、智能中控系统、教学资源云系统、教学资源数据共享服务、无人值守教学与考评等平台功能，展现装配式建筑全过程的工艺及关键技术，实现教学资源的智慧化应用，构建无人值守的信息化智慧教学模式。

3.1 信息化教学

以关键工种实操岗位作为媒介，辅助工位教学一体机及手机端APP，构建集教学、实训、培训、科研、产教融合于一体的建筑产业现代化教育平台系统[4]，实现无人值守教学、实训和考核（图8）。实操过程涉及的生产过程、施工工艺已配置完善的教学资源（包含教学视频、试题库等），教师在后台设置实训任务书、考核分组与考核时间等基本信息，学生通过教学一体机配置的人脸识别智能签到系统进行身份认证（学生考核成绩与身份ID进行有效连接绑定），签到后即可在工位一体机（或手机端）进行教学资源的深度学习，然后进行实操演练与考核。

图8 信息化教学

3.2 无人值守教学

无人值守与考核依托于装配式建筑教学资源数据共享服务平台、教学资源云系统、智慧课堂质量监测评分系统、智能考勤管理系统等平台或系统，将配套的装配式建筑教学中的建筑构件、构件安装、防水施工、装饰施工等工法节点的相关学习知识模型化、数据化，为建筑类专业学生提供完善的教学、学习场景，帮助学生更好地学习到所需的专业知识，达到最佳的学习效果。

实现过程：提前录入学生个人档案，配置人脸识别摄像头对学生进行身份采集、识别，各工位均设有教学一体机及摄像头（可全程无死角进行录制及回放）。教师提前进行教学任务的发布及资源的配置，学生签到后即可进行分组学习与实操，教师无需到现场，即可通过智能化系统平台后端，清晰查看学生对知识点的学习掌握情况及实操过程，还可进行在线解答与发布通知，实现无人值守模式下的自主学习/实训/考核等（图9）。

图9 无人值守教学方式

通过无人值守教学模式，还可有效进行学情分析，对学生职业能力进行精准画像，查找相对薄弱环节，便于教师及时调整教学重点，优化教学环节，不断提升教学质量，通过针对性短板补足及个性化培养，不断提高学生职业能力，实现学生精准高质量就业，达成培养目标。

3.3 课程实施

构建基于装配式建筑生产、设计、施工及运维管理的全流程职业工作过程的“平台+模块”课程体系，校企共同研制人才培养方案，完善课程标准，优化课程内容，使实训教学与实操考核融合，及时将新技术、新工艺、新规范纳入课程标准和教学内容；同时，将“1+X”证书与学分银行相结合，全面推进“1+X”证书制度，促进“课证融通”[5]；另外，把“1+X”证书考核项目进一步拆解，根据教学规律以及知识技能系统性原则进行重新组合，形成由一些考核内容群集而成的课程内容，由课程内容的群集形成课程，这样就实现了真实意义上的“课证融通”[6]（图10）。

同时学校还通过积极承办市级装配式建筑施工员行业技能竞赛等活动，以赛促教、以赛促学、赛教融合，推进“课赛融通”；坚持“产教融合、育训一体”的发展理念，通过坚持不懈的努力推进，持续培养产业急需、德技并修的高素质技术技能人才。

图10 考核项目与课程融通图

4 结语

装配式关键技术实训区以“1+X”证书制度为依据、真实构件为蓝本、关键工种为媒介进行系统设计，辅以工位教学一体机及手机端APP和系统平台，实现无人值守教学、实训和考核。同时，形成了完整的基于工作过程的系统化“平台+模块”课程体系，在产教融合基础上实现了“课证融通”与“课赛融通”。下一步，如何行之有效地开展装配式建筑关键技术、质量检测、节点连接和工法标准等研究与应用，是课题重点扩展与深化的方向。