基于信息技術的“1+X”裝配式建筑構件制作與安裝職業技能等級證書教學實踐研究

鐘燾，熊啟東，張銀會，武新杰

（1重慶建筑工程職業學院，重慶 400072；2重慶市高等職業技術院校裝配式建筑應用技術推廣中心，重慶 400072）

0 引言

近年來，黨中央陸續頒布了一系列促進裝配式建筑發展的相關規范性文件，如《關于進一步加強城市規劃建設管理工作的若干意見》《關于大力發展裝配式建筑的指導意見》等，將裝配式建筑配套技術發展及專業化人才建設作為重要指標。裝配式建筑是建造方式的重大變革，將成為建設領域減少用工、節能減排、降低成本，提升住房質量、品質和綜合效益的有效途徑[1]。依據《國家職業教育改革實施方案》《“1+X”證書制度試點方案》等，要求把學歷證書與職業技能等級證書結合起來，探索實施1+X證書制度。

重慶建筑工程職業學院結合行業、企業形勢及自身發展情況，校企聯合啟動建設“裝配式建筑構件制作與安裝”的“1+X”證書。統籌設計建設裝配式關鍵技術實訓區，輔以先進信息技術，滿足“1+X”證書制度下的實訓教學、技能競賽、教研科研、社會服務等需求，著力解決當前“1+X”裝配式建筑構件制作與安裝職業技能等級證書考評普遍存在的功能不完備、硬件不完善、實操不能追溯、實訓不安全等系列突出問題，彌補實踐教學信息化程度低、自主學習性差等缺陷。秉承“以實帶虛、以虛助實、虛實結合”的原則，運用信息化手段，結合靈活有效的學習方式，打造“虛實”一體化教學模式。

1 裝配式關鍵技術實訓區平面及安全設計

裝配式關鍵技術實訓區的設計充分借鑒了國內外先進的新技術、新工藝，與行業、專業、市場緊密結合，并統籌實訓教學、技能競賽、《“1+X”裝配式建筑構件制作與安裝職業技能等級標準》《“1+X”裝配式建筑構件制作與安裝考點建設標準》各方面內容，經過前期充分調研和數次會議探討，形成設計方案。

1.1 平面設計

關鍵技術實訓區通過合理的教學動線，以裝配式建筑生產過程中的關鍵生產環節為依據，結合住房和城鄉建設部近期發布的《裝配式建筑職業技能標準（征求意見稿）》與重慶市工程建設地方標準《裝配式混凝土建筑技術工人職業技能標準》（DBJ50/T-298-2018），設計科學合理的教學實操內容，分別為：件制作工、預埋工、構件裝配工、灌漿工、打膠工（接縫防水）、內裝部品組裝工（圖1）。

圖1 平面布置

實訓區域為鋼框架結構形式，采用大空間大跨度設計，矩形布置，跨度約23.4m，長約53.5m，寬約23.4m，凈面積約1236m2，凈高約10m。實訓區域采用真實構件建設，直觀真實呈現生產及施工現場場景。各實訓工種設置了龍門吊及配套設施、機具、材料等，可開展裝配式建筑關鍵技術分組實訓教學（圖2—圖4）。在傳統實踐教學基礎上，配套人臉識別、無人值守、智能監控、教學資源共享等智能化硬件設施，實現教學與實操的融合。

圖2 構件裝配、內裝部品組裝工位

圖4 關鍵工種工位展示

1.2 安全設計

鑒于安全在實訓教學中的重要性，系統進行了安全設計（圖5）。一方面，在關鍵技術實訓區入口處配備安全提醒顯示屏，在實訓人員進入場地的第一時間對其進行佩戴安全防護器具的提醒；另一方面，在每一個實訓工位上，配備高清攝像頭，通過色彩識別及節點動作捕捉的技術，對實訓人員是否完成勞保用品的穿戴進行判斷，并且將判斷結果通過后臺算法與實訓工位的電力供應相關聯；同時，還設計了安全帽智能識別系統，通過設置帶語音指令的高清監控設備，在管理區域及教學場所可隨時調用該監控，實時系統查看區域全景（或工位近景）及實訓教學情況，做到全景教學（或實景教學），也可以作安全巡視，一旦發現有工作人員或學生未佩戴安全帽，則發出安全指令提醒，還能兼顧該區域的安全監控，保障實訓教學全過程安全，使其具有可追溯性。真正意義上在沒有現場安全員的情況下，也可以確保實訓人員進行安全防范。

圖3 構件制作、預埋、灌漿、打膠工位

圖5 安全設計

2 信息技術應用

在信息化的大背景下，高校土建類專業的人才培養迎來了新的機遇和挑戰，現代信息技術融入教學實訓勢在必行[2]。

實訓區域運用互聯網、物聯網、大數據、云計算等技術，以各應用服務系統為載體，將建筑與教育的相關設施設備接入云平臺，建立基于BIM的可視化三維運維管理平臺；并將人工智能技術與教學環境、學習過程、教育評價、管理服務充分融合，以虛實結合的教學理念，實現無處不在的網絡學習、智能綠色的智慧實訓，以及具備環境全感知、網絡互通、大數據支撐、開放學習環境、師生個性服務等特征的教育智能化與教育全過程的無縫連接；開展基于BIM技術的貫穿裝配式建筑工程全產業鏈的實訓教學，實現裝配式建筑構件制作與安裝實訓教學及職業技能培訓的無人化教學，促進學生自主學習；配合虛擬仿真技術，構建完善的、可視化的教學和學習場景。

2.1 智能物聯管理

智能物聯管理是基于云計算的物聯網云+端一體化管理平臺，可實現CMP（連接管理）、DMP（設備管理平臺）、AEP（應用使能平臺）、BAP（業務分析平臺）等平臺管理功能，支持各種智能硬件、電子班牌、智能門禁、納米智慧黑板、AI監控、智能家居與設備的接入管理，提供故障感知、設備定位、人機交互和智能控制服務功能（圖6）。

圖6 智能物聯管理系統架構

2.2 教學云平臺搭建

搭建教學云平臺是針對教學活動組織的管理，如課程設計、在線學習、在線考試、課程直播、進度管理等。教學資源庫對教學活動相關的教學資源，如課程課件、構件/節點模型、試題、圖紙、工藝數據、課程視頻、知識點等，進行存儲和管理。

教學云平臺包括在線課程服務系統、考試題庫平臺、資源庫數據管理、數據統計分析系統，以MinIO儲存服務器為基礎支撐層，同時包含對用戶數據、資源數據、學習行為數據等數據進行采集和監控的系統。將實訓區域的建筑設備、教學設備、教學軟件及資源等與云平臺融合，可實現基于建筑三維模型的教學運維管理[3]。

教學云平臺系統架構如圖7所示。

圖7 教學云平臺系統

3 智慧教學

通過搭建合理可靠的智慧實訓教學平臺，融入智能考勤、智能中控系統、教學資源云系統、教學資源數據共享服務、無人值守教學與考評等平臺功能，展現裝配式建筑全過程的工藝及關鍵技術，實現教學資源的智慧化應用，構建無人值守的信息化智慧教學模式。

3.1 信息化教學

以關鍵工種實操崗位作為媒介，輔助工位教學一體機及手機端APP，構建集教學、實訓、培訓、科研、產教融合于一體的建筑產業現代化教育平臺系統[4]，實現無人值守教學、實訓和考核（圖8）。實操過程涉及的生產過程、施工工藝已配置完善的教學資源（包含教學視頻、試題庫等），教師在后臺設置實訓任務書、考核分組與考核時間等基本信息，學生通過教學一體機配置的人臉識別智能簽到系統進行身份認證（學生考核成績與身份ID進行有效連接綁定），簽到后即可在工位一體機（或手機端）進行教學資源的深度學習，然后進行實操演練與考核。

圖8 信息化教學

3.2 無人值守教學

無人值守與考核依托于裝配式建筑教學資源數據共享服務平臺、教學資源云系統、智慧課堂質量監測評分系統、智能考勤管理系統等平臺或系統，將配套的裝配式建筑教學中的建筑構件、構件安裝、防水施工、裝飾施工等工法節點的相關學習知識模型化、數據化，為建筑類專業學生提供完善的教學、學習場景，幫助學生更好地學習到所需的專業知識，達到最佳的學習效果。

實現過程：提前錄入學生個人檔案，配置人臉識別攝像頭對學生進行身份采集、識別，各工位均設有教學一體機及攝像頭（可全程無死角進行錄制及回放）。教師提前進行教學任務的發布及資源的配置，學生簽到后即可進行分組學習與實操，教師無需到現場，即可通過智能化系統平臺后端，清晰查看學生對知識點的學習掌握情況及實操過程，還可進行在線解答與發布通知，實現無人值守模式下的自主學習/實訓/考核等（圖9）。

圖9 無人值守教學方式

通過無人值守教學模式，還可有效進行學情分析，對學生職業能力進行精準畫像，查找相對薄弱環節，便于教師及時調整教學重點，優化教學環節，不斷提升教學質量，通過針對性短板補足及個性化培養，不斷提高學生職業能力，實現學生精準高質量就業，達成培養目標。

3.3 課程實施

構建基于裝配式建筑生產、設計、施工及運維管理的全流程職業工作過程的“平臺+模塊”課程體系，校企共同研制人才培養方案，完善課程標準，優化課程內容，使實訓教學與實操考核融合，及時將新技術、新工藝、新規范納入課程標準和教學內容；同時，將“1+X”證書與學分銀行相結合，全面推進“1+X”證書制度，促進“課證融通”[5]；另外，把“1+X”證書考核項目進一步拆解，根據教學規律以及知識技能系統性原則進行重新組合，形成由一些考核內容群集而成的課程內容，由課程內容的群集形成課程，這樣就實現了真實意義上的“課證融通”[6]（圖10）。

同時學校還通過積極承辦市級裝配式建筑施工員行業技能競賽等活動，以賽促教、以賽促學、賽教融合，推進“課賽融通”；堅持“產教融合、育訓一體”的發展理念，通過堅持不懈的努力推進，持續培養產業急需、德技并修的高素質技術技能人才。

圖10 考核項目與課程融通圖

4 結語

裝配式關鍵技術實訓區以“1+X”證書制度為依據、真實構件為藍本、關鍵工種為媒介進行系統設計，輔以工位教學一體機及手機端APP和系統平臺，實現無人值守教學、實訓和考核。同時，形成了完整的基于工作過程的系統化“平臺+模塊”課程體系，在產教融合基礎上實現了“課證融通”與“課賽融通”。下一步，如何行之有效地開展裝配式建筑關鍵技術、質量檢測、節點連接和工法標準等研究與應用，是課題重點擴展與深化的方向。