基于装配式建筑的应用型本科院校新工科课程体系改革研究

2023-06-25李梦梦

山西青年 2023年11期

李馨李梦梦

大连理工大学城市学院，辽宁大连 116600

2016 年，国务院办公厅印发《大力发展装配式建筑的指导意见》，倡导大力发展装配式混凝土建筑和钢结构建筑，不断提高装配式建筑在新建建筑中的比例。2022 年2 月，住建部提出到2025年，新建装配式建筑占比力争达到30%以上。2021年7 月，教育部印发了《高等学校碳中和科技创新行动计划》，指出高等学校应加快构建高校碳中和科技创新体系和人才培养体系，鼓励高校开设碳中和相关课程和专业，将碳中和理念与实践融入人才培养体系。近几年，教育部积极推进新工科建设，已有诸如同济大学、东南大学、沈阳建筑大学、辽宁工程技术大学等多所高校，先后成立智能建造等新工科专业，在土木工程专业培养计划中添加装配式建筑、BIM 等与碳中和理念相关课程。因此，面对国家战略需求和建筑业升级转型需要，应用型本科院校亟须在新工科课程建设方面行动起来，对土木工程专业课程体系进行改革，进而培养出智能型、复合型、应用型人才。

一、课程体系改革的目的和意义

住建部在《2016—2020 年建筑业信息化发展纲要》提出，从“十三五”开始，我国要在智能建造和建筑工业化领域着重发展。因此，中国建筑业已全面进入智能建造的时代，迫切需要有针对性地开展智能建造技术人才培养工程。近几年，随着建筑行业智能化的不断发展，装配式建筑在我国得到了越来越广泛的应用。和传统建筑相比，装配式建筑碳排放优势显著，采用规模化的集约式生产，能一定程度上节约耗材、降低能耗并减少建筑废弃物，随着双碳目标的提出，装配式建筑天然的绿色环保优势将进一步凸显［1］。“十四五”规划进一步明确了装配式建筑方法以及相关的新型工业化、信息化、绿色等趋势。2020 年底召开的中央经济工作会议指出，将进一步加快装配式建筑的推广速度。2021 年，多地出台装配式建筑和绿色建筑推广政策，装配式的相关顶层政策持续添砖加瓦，政策面逐步走向成熟。

2021 年12 月，住房和城乡建设部办公厅发布第一批智能建造新技术新产品创新服务典型案例，辽宁省住房和城乡建设厅推荐的3 个项目入选。由此看出，地方企业已经在智能建造领域快速发展。因此，应用型本科院校亟须在智能建造领域培养新工科人才，这对振兴当地企业发展、促进东北建筑业和东北经济的发展也是大有益处的。本文从智能建造领域中的装配式建筑出发，对土木工程专业课程体系进行改进研究，积极推进应用型本科院校新工科课程建设。

二、基于装配式的课程体系改革方法

（一）原有课程的教学改革

1.将碳中和理念引入教学内容，修改教学大纲

将装配式建筑相关知识融入《工程制图》《房屋建筑学》《钢结构原理》《钢筋混凝土与砌体结构》《建筑施工技术》《工程项目管理》等专业课程中，修改教学大纲，通过多课程联合教学，使学生了解装配式的基础知识和在建筑各领域的应用，提升学生的装配式建筑综合应用能力。例如，在《房屋建筑学》课程中，增加装配式建筑设计及构造的内容；在《钢筋混凝土与砌体结构设计》和《钢结构原理》课程中，增加装配式建筑构件和节点连接的内容；在《建筑施工技术》和《工程项目管理》课程中，增加装配式建筑构件施工工艺的内容等［2］。

2.借助BIM 技术平台，丰富教学内容，推进课程体系改革

教师在理论课堂进行知识点讲解时，可借助BIM 绘制相应构件的三维模型，将课本中的二维平面图形与三维动态模型展示进行有机结合［3］。例如，在《工程制图》《房屋建筑学》课程中利用BIM 进行三维建模和动画展示，将抽象的节点或构造直观立体化，加深学生对空间关系和建筑构造的理解；在钢筋混凝土与砌体结构课上用BIM 展示钢筋的布置，使学生对钢筋的位置、构造认识得更加直观深刻；在建筑施工技术和工程项目管理课堂上，利用BIM 模拟施工过程，并利用模型进行质量、进度、成本综合管理和场地布置等［4］。该方法可使学生对知识点的理解更加深刻，对专业知识的掌握更加扎实，使学生充分积累理论知识，为实践课奠定基础。

（二）增设装配式相关课程

计划在第六学期增设《装配式结构设计》《智能建造导论》等理论课程和《装配式混凝土建筑课程设计》的实践课程，让学生系统学习装配式和智能建造的基础知识，了解装配式建筑的发展历史和趋势，加深对装配式建筑的了解，理论课与实践课相结合，使学生具备装配式设计的专业核心能力。

（三）设置装配式教学实践环节

1.在理论课的基础上，设置装配式建筑课程设计和装配式建筑结构设计竞赛，鼓励学生参加和装配式、BIM 相关的专业学科竞赛，对学生进行综合训练，培养学生的创新思维能力、团结协作能力和综合应用能力。

2.在传统的土木工程专业毕业设计即工民建结构设计的基础上添加BIM、装配式建筑设计等内容，毕业生可根据自己的实习方向和就业方向对毕业设计内容进行选择［5］。培养学生综合应用装配式结构和BIM 技术的能力，为今后的实习就业打下良好的基础。

3.组织学生到采用装配式施工以及新型智能化、网络化进行施工、管理的项目工地参观，使学生将传统建筑业与互联网、数字化联系起来，为将来实习就业打下基础。

（四）构建基于装配式和BIM 的“三阶段”课程体系

装配式和BIM 都属于智能建造领域的范畴，均属于碳中和相关课程。因此，在前面三种课程体系改革方法的基础上，结合土木工程专业之前已开设的《土木工程BIM 技术应用》课程，构建基于装配式和BIM 的“三阶段”课程体系［6］。该课程体系涵盖了土木工程专业的多门主要核心课程，将多门课程与实践交叉融合到一起，分阶段分层次，逐步培养学生的专业核心能力和综合应用能力，能有效推动装配式新技术与土木工程传统技术、传统素质能力培养要求的深度融合，实现对课程体系的升级改造，为培养新工科智能型复合型人才打下基础。（如图1 所示）

图1 基于装配式建筑和BIM 技术的“三阶段”能力体系与课程体系关系图

三、学校与企业开展基于装配式的深度合作

（一）组织教师参加有关装配式的专题培训

装配式建筑在高校教育中才刚刚起步发展，高校教师对装配式建筑相关内容的了解和研究还不够深入。因此，亟须企业对教师进行相关的专题培训。通过企业的专题培训，增强教师对装配式、BIM、智能建造等新技术、新理念的了解，提高教师的专业能力和课程建设水平，提升教师教学应用能力及项目实战能力，并掌握新技术、新理念在实际工程中应用的价值。企业培训教师，教师指导学生，培养复合型实用技能人才，从而服务当地企业，振兴地方经济。

（二）促进学校和企业间的技术对接、资源共享

将企业培训的技术内容纳入课程体系中，将企业的产业技术转化为教学内容，优质教学资源，打造校企合作融合共享特色教学资源库，依托现代教学在线教学平台，丰富线上课程资源。共享企业的装配式建筑教学平台，通过该教学平台可以实现装配式建筑的设计、施工、运输、质检、造价等内容，还可设置教学、考试、答疑、资源共享、实际工程展示等项目［7］。

（三）以“双师型”为目标开展校企合作模式

通过学校企业协同育人的方式，企业工程师进入院校课堂，为学生及老师进行授课或讲座，将企业工程实践项目融入课堂；教师在企业挂职，进入企业的技术部门参观学习，切实提升教师的工程实践与行业应用能力，企业学校深度合作，建立校企合作关系，为未来学校开设装配式相关课程和专业打下基础。

四、拟达到的目标

通过制定基于装配式建筑的课程体系改革方案，建立符合应用型本科院校学生特点的课程教学模式，对传统的课程体系进行修改调整，培养学生的装配式结构的分析能力和施工能力。修订基于装配式建筑技术的课程教学大纲，将装配式、BIM 知识融合到各专业课程中，实现各课程之间的合理衔接；建立装配式实验室，安装装配式结构设计软件，从而保证学生学习装配式知识的连续性和系统性，为后续装配式课程设计、毕业设计及学生参加装配式设计竞赛打下基础；与企业深度开展校企合作，共同培养装配式方面的智能型复合型人才，为未来学生实习就业及学院开设新工科专业打下基础。