基于信息化平臺的裝配式建筑實訓室模型開發與研究

任玲華　杜國平

【摘 要】國家和地方政府正在大力推進綠色建筑發展，促進建筑產業現代化，同時要求提高裝配式建筑覆蓋面，而建筑工業化、信息化人才匱乏，大大制約著建筑行業企業轉型升級的步伐。鑒于此，高校應積極探索和建立建筑工業化人才培養機制，加大力度建設裝配式建筑實訓室，培育建筑工業化實用型技術人才，滿足新形勢下企業對裝配式人才的發展需求。

【關鍵詞】信息化平臺；裝配式建筑；實訓室模型

【中圖分類號】TU741 【文獻標識碼】A 【文章編號】1674-0688（2018）03-0100-03

隨著我國建筑工業化的推進，全國各省相繼推出了各項關于裝配式發展的建筑政策，而裝配式建筑行業人才又存在極大的缺口，尤其是建筑工業化、信息化所需的人才在我國高校培養中還處于研究摸索階段。因此，在建筑業轉型升級大背景下，如何培養合格的裝配式人才是各高職院校面臨的挑戰。

在目前一些高校的裝配式建筑教學中，因受客觀條件影響，校內實踐操作機會少，理實結合授課進程緩慢，理論與實踐教學環節中的開放性、可控性、延展性及信息化應用程度均有待提高[1]。鑒于此，基于信息化平臺的裝配式建筑實訓室模型的開發，通過研發可實操的裝配式輕質構件，再加上配套的虛擬仿真實訓軟件，虛實結合，將傳統建筑知識技能結合建筑工業化，利用信息化手段進行整合，將理論教學與實踐操作緊密結合，從根本上解決了學生實操的難題，使學生未出校門就能了解裝配式工程中可能出現的各類情形，從而大大提升了學生適應工作的能力。

1 裝配式建筑實訓室模型的建設

本模型以一個剪力墻住宅模型樓為例，進行研發。依據剪力墻住宅國家建筑標準圖集中的構件圖紙種類、節點構造種類的不同，通過設計，將典型構件與節點組合形成一個剪力墻住宅模型樓，模型樓按1∶1建設。按國家相關標準展示了剪力墻結構中各類組成構件的標準做法、連接構造處理等。模型中裝配式構件包括有窗與無窗三明治外墻板、有門和無門內墻板、單向板和雙向板疊合板、疊合陽臺板、疊合梁、空調板、裝配式樓梯等構件。圖1為各構件平面布置圖。模型中裝配節點展示包括剪力墻與剪力墻、剪力墻與疊合梁、疊合梁與疊合板、疊合板與剪力墻、疊合梁與樓梯、樓梯與疊合板等各種不同構件之間的連接節點。各類裝配式建筑構件生產的材料、預埋件、構件起吊吊具等設置專門的展示柜。形成一個從材料到構件全方位的展示空間，為學生認識與學習裝配式建筑創造良好的學習環境。

2 裝配式建筑信息化平臺教學資源的融合

校企合作開發一系列信息化教學系統，形成完整的信息化平臺，配合裝配式建筑實訓室模型進行教學，實現實踐教學的開放性、可控性、延展性，培養學生的可持續發展能力。

2.1 二維碼學習系統

為裝配式模型樓中的每個構件設置標牌，標牌上注明構件的名稱，并配上二維碼，學生通過掃描二維碼導出學習資源，邊觀看、檢測實際構件，邊用手機學習構件動態制作過程與靜態教學知識點，理論與現場相結合，提高學生的認知度和教學效果。

2.2 裝配式混凝土建筑施工仿真實訓系統

以一幢裝配率達到60%以上的實際案例工程為原型，采用灌漿套筒剪力墻結構為案例開發一套裝配式混凝土建筑施工仿真實訓系統。該系統軟件具備工具庫、材料庫、視頻庫、圖紙庫、施工詳解任務書等功能。具體內容包括裝配預制件生成車間模擬仿真（PC工廠）、裝配式構件節點識圖、外墻板安裝仿真裝配化仿真工程基地仿真和建筑裝配化仿真資料庫三大板塊。

2.3 裝配式建筑施工崗位訓練VR系統

裝配式混凝土建筑VR實訓系統包括預制構件生產車VR模擬、預制構件運輸與堆垛VR模擬、預制外墻板吊裝VR實訓模擬、外墻接縫處理VR實訓系統、套筒灌漿VR實訓模擬等9個實訓任務模塊。學生可通過虛擬頭盔和交互設備，實現在裝配式建筑虛擬工地中漫游觀察，到達施工場地的任意點，再通過手柄模擬操作構件，進行吊裝和注漿等學習。通過該系統，學生身臨其境，基本可以掌握裝配式建筑主要的施工要點。

2.4 裝配式建筑構件動畫

針對一些細節復雜的環節，在虛擬仿真系統中不能很好地展現的部位，通過制作構件動畫，輔助教學。深入解構構件的生產與吊裝過程，將各個環節中的施工操作細節用動畫進行演示，并在動畫中將施工圖紙、標準圖集及施工現場三合一，將各個知識要點清晰地表達出來，大大地加強學生對技能的掌握程度，加快了學習速度。裝配式建筑構件動畫如圖2所示。

3 基于信息化平臺的裝配式建筑基礎理論系統開發

3.1 建筑項目化教學集成系統

校企合作開發了裝配式建筑項目化教學集成系統，該系統將每個構件的施工深化圖紙、模具圖紙、構件用的材料、施工機具、預埋件、生產工藝流程、構件運輸、構件吊裝、注漿操作、打膠操作、質量驗收、構件信息等與構件相關的教學資源集中到軟件中，學生報名后憑用戶名與密碼登錄軟件，完成理論學習與課后練習及考核。通過該系統，學生不僅能掌握自身工種所需要的理論知識，還能明白各種原理及來龍去脈，能完整地構建起學生的知識體系。

3.2 職業化考核系統

校企合作開發了職業化考核系統，該系統首先通過對各個培訓工種的知識體系和技能體系進行分解與研究，確定出每位學生必須掌握的點，再針對每個點設計題目。題目中設置各類參數，通過參數的變化，每位學生的題目即使一樣，但參數變了，結果也變了，正確答案的位置與數值全都通過系統發生了變化，由此杜絕了作弊發生的可能。學生只有真正掌握了知識點的學習與理解，才能通過系統的考核，并可通過多次考核獲得最佳成績，改變一考定終生的困境。從而杜絕崗位證書類培訓中有證無能的現象。

職業化考核系統如圖3所示，題目是由參數a和b組成，但參數可選擇范是可以自由輸入，并由軟件隨機選取，學生做的題目就是從a和b兩種數值選擇后的結果，答案和混淆的錯誤答案均隨機可變，學生再不能通過背答案、發短消息等形式來作弊，因此可促進學生自身認真學習提升培訓質量。

4 基于信息化平臺的裝配式建筑實操教學研究

4.1 裝配式建筑深化設計

教師和企業專家通過對裝配式建筑常見各類設計問題進行歸納總結后，從設計規劃、建筑圖紙與PC建筑圖紙對比設計、結構圖紙與PC結構圖紙對比設計、裝修設計與PC裝修設計對比、構件拆分、構件深化設計等環節開展研究，設計一個將各類問題集中的典型裝配式建筑項目，該項目中包含了各種PC建筑設計中常見的各類易出現的設計錯誤與困難，通過一個項目歸納總結出各類設計難點并給出解決的方法，這種項目引導的培訓模式能極大地加快學生的學習速度，提升學習效果。再通過安排學生在教師指導下獨立完成一個小型裝配式建筑的設計深化工作，從而讓每個學生真正掌握深化設計的技術。

4.2 裝配式建筑構件生產

通過設置臺模、不同構件的模具、配套的鋼筋、預埋件等實訓材料，對生產環節分組進行實際操作，設計有外墻板、內墻板、陽臺板、疊合板、空調板等不同構件的生產操作。

4.3 裝配式建筑吊裝操作

裝配式建筑的真實構件重量非常大，動則幾噸，這種狀況導致學生在操作培訓時如果壓一下或碰一下容易出現安全問題，甚至出現死亡事故。因此，校企合作開發了外觀跟實際構件一模一樣但實際重量只有真實構件1/20的輕質構件，對裝配式建筑的吊裝培訓帶來極大的便利，再在剪力墻轉角處采用鋁模板進行組裝，有效地提升學生應用新技術新材料的能力。

4.4 注漿工操作

注漿工是裝配式建筑結構安全的關鍵人員，注漿的飽滿度與強度是決定裝配式建筑連接強度的主要因素，但由于裝配式建筑注漿操作中注漿料價格高，每次注完漿后配套的套筒和構件均要作廢，因而導致培訓成本非常高昂。我們開發了有機玻璃制作的透明模擬注漿培訓體系，可在真實模擬操作要點的同時節省大量的成本且可重復利用。現正在開發注漿套筒的模具，通過注塑后形成的塑料套筒，學生可真實注漿并待硬化后拆解，檢測注漿最后達到的真實強度，并可進一步大大降低培訓成本和提升培訓真實性及效果。

4.5 打膠工操作

裝配式建筑構件與構件之間不可避免地會留下縫隙，這些縫隙是引起建筑漏水、保溫效果差等的主要原因，而打膠工人的技能水平與認知水平也是重要因素。因此我們選取典型位置開發了模擬操作打膠的培訓設施，學生可反復訓練以提升打膠水平，并通過多次檢測來滿足打膠的密封要求。

5 基于信息化平臺的裝配式建筑實訓室模型教學創新

建筑裝配式工人需具備裝配式建筑的識圖能力、構件生產能力、吊裝和注漿等系統的理論與實踐操作能力，要想在短時間內掌握這些技能，按傳統的理論教學、大會式授課等形式很難達到培養目標。基于信息化平臺的裝配式建筑實訓室模型教學創新點就是根據互聯網+時代的教育4.0特色，打造基于線下實體培訓基地和線上的互聯網+學習平臺的O2O人才培訓模式。由于生產力與教育媒介的變化與移動互聯網的出現，教育模式也隨著時代的變化從農業時代的教育1.0到工業時代的教育2.0，從電腦時代的教育3.0進入了現在的互聯網+時代的教育4.0。當前這一時代的學生更愿意通過移動終端（手機、IPAD）開展學習。

O2O人才培訓模式是即線上和線下結合的適合互聯網+新形勢的一種新型的培養模式，這種模式能極大地方便學生學習和提升教學效果。雙線指的是線上開展理論教學，線下在裝配式實訓基地模型中開展實踐操作訓練，二者相結合。O2O教學過程如圖4所示。

此種模式下，學生通過報名后下載遠程學習軟件，在軟件內完成學習并獲得理論學習成績分，然后提出到實訓基地開展實踐操作訓練的申請，學校通過申請人數設置開班計劃，開班時通過領導政策宣講后開展實際操作訓練與考核。

O2O人才培養模式通過互聯網+學習平臺的方式充分發揮學生的自主能動性，學生可通過手機或電腦利用業余時間，觀看優質教學資源中的視頻和動畫，快速掌握相關的理論知識，再完成智能化考核系統中的知識點進行自我檢測，進而加強學習的有效性。由于在這種模式下，學生需要線上取得足夠的成績后方能取得線下實際操作的資格，因此可促進學生自身的學習主動性，也可極大地節省培訓的成本和提升培訓的效果。因此，這種模式是互聯網+時代學習培訓的發展趨勢。

6 結語

基于信息化平臺的裝配式建筑實訓室模型開發與研究，契合了浙江省人民政府辦公廳《關于推進綠色建筑和建筑工業化發展的實施意見》，極大地促進了工業化人才培養，為學院、建筑工業化企業和管理部門相關人員的分類培訓，培育建筑工業化實用技術人員，開展地方服務等提供了有力的途徑。

參 考 文 獻

[1]上海市住房和城建設管理委員會.關于批準《裝配整體式混凝土構件圖集》為上海市建筑標準設計的通知（滬建標定〔2016〕52號）[Z]，2016.

[2]郭德坤.裝配式建筑的方案及造價分析[D].鄭州：鄭州大學，2017.

[3]裴予.中小型裝配式建筑體系比較研究[D].長春：吉林建筑大學，2017.

[責任編輯：鐘聲賢]