基于裝配式建筑的應用型本科院校新工科課程體系改革研究

李 馨 李夢夢

大連理工大學城市學院，遼寧 大連 116600

2016 年，國務院辦公廳印發《大力發展裝配式建筑的指導意見》，倡導大力發展裝配式混凝土建筑和鋼結構建筑，不斷提高裝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，新建裝配式建筑占比力爭達到30%以上。2021年7 月，教育部印發了《高等學校碳中和科技創新行動計劃》，指出高等學校應加快構建高校碳中和科技創新體系和人才培養體系，鼓勵高校開設碳中和相關課程和專業，將碳中和理念與實踐融入人才培養體系。近幾年，教育部積極推進新工科建設，已有諸如同濟大學、東南大學、沈陽建筑大學、遼寧工程技術大學等多所高校，先后成立智能建造等新工科專業，在土木工程專業培養計劃中添加裝配式建筑、BIM 等與碳中和理念相關課程。因此，面對國家戰略需求和建筑業升級轉型需要，應用型本科院校亟須在新工科課程建設方面行動起來，對土木工程專業課程體系進行改革，進而培養出智能型、復合型、應用型人才。

一、課程體系改革的目的和意義

住建部在《2016—2020 年建筑業信息化發展綱要》提出，從“十三五”開始，我國要在智能建造和建筑工業化領域著重發展。因此，中國建筑業已全面進入智能建造的時代，迫切需要有針對性地開展智能建造技術人才培養工程。近幾年，隨著建筑行業智能化的不斷發展，裝配式建筑在我國得到了越來越廣泛的應用。和傳統建筑相比，裝配式建筑碳排放優勢顯著，采用規模化的集約式生產，能一定程度上節約耗材、降低能耗并減少建筑廢棄物，隨著雙碳目標的提出，裝配式建筑天然的綠色環保優勢將進一步凸顯［1］。“十四五”規劃進一步明確了裝配式建筑方法以及相關的新型工業化、信息化、綠色等趨勢。2020 年底召開的中央經濟工作會議指出，將進一步加快裝配式建筑的推廣速度。2021 年，多地出臺裝配式建筑和綠色建筑推廣政策，裝配式的相關頂層政策持續添磚加瓦，政策面逐步走向成熟。

2021 年12 月，住房和城鄉建設部辦公廳發布第一批智能建造新技術新產品創新服務典型案例，遼寧省住房和城鄉建設廳推薦的3 個項目入選。由此看出，地方企業已經在智能建造領域快速發展。因此，應用型本科院校亟須在智能建造領域培養新工科人才，這對振興當地企業發展、促進東北建筑業和東北經濟的發展也是大有益處的。本文從智能建造領域中的裝配式建筑出發，對土木工程專業課程體系進行改進研究，積極推進應用型本科院校新工科課程建設。

二、基于裝配式的課程體系改革方法

（一）原有課程的教學改革

1.將碳中和理念引入教學內容，修改教學大綱

將裝配式建筑相關知識融入《工程制圖》《房屋建筑學》《鋼結構原理》《鋼筋混凝土與砌體結構》《建筑施工技術》《工程項目管理》等專業課程中，修改教學大綱，通過多課程聯合教學，使學生了解裝配式的基礎知識和在建筑各領域的應用，提升學生的裝配式建筑綜合應用能力。例如，在《房屋建筑學》課程中，增加裝配式建筑設計及構造的內容；在《鋼筋混凝土與砌體結構設計》和《鋼結構原理》課程中，增加裝配式建筑構件和節點連接的內容；在《建筑施工技術》和《工程項目管理》課程中，增加裝配式建筑構件施工工藝的內容等［2］。

2.借助BIM 技術平臺，豐富教學內容，推進課程體系改革

教師在理論課堂進行知識點講解時，可借助BIM 繪制相應構件的三維模型，將課本中的二維平面圖形與三維動態模型展示進行有機結合［3］。例如，在《工程制圖》《房屋建筑學》課程中利用BIM 進行三維建模和動畫展示，將抽象的節點或構造直觀立體化，加深學生對空間關系和建筑構造的理解；在鋼筋混凝土與砌體結構課上用BIM 展示鋼筋的布置，使學生對鋼筋的位置、構造認識得更加直觀深刻；在建筑施工技術和工程項目管理課堂上，利用BIM 模擬施工過程，并利用模型進行質量、進度、成本綜合管理和場地布置等［4］。該方法可使學生對知識點的理解更加深刻，對專業知識的掌握更加扎實，使學生充分積累理論知識，為實踐課奠定基礎。

（二）增設裝配式相關課程

計劃在第六學期增設《裝配式結構設計》《智能建造導論》等理論課程和《裝配式混凝土建筑課程設計》的實踐課程，讓學生系統學習裝配式和智能建造的基礎知識，了解裝配式建筑的發展歷史和趨勢，加深對裝配式建筑的了解，理論課與實踐課相結合，使學生具備裝配式設計的專業核心能力。

（三）設置裝配式教學實踐環節

1.在理論課的基礎上，設置裝配式建筑課程設計和裝配式建筑結構設計競賽，鼓勵學生參加和裝配式、BIM 相關的專業學科競賽，對學生進行綜合訓練，培養學生的創新思維能力、團結協作能力和綜合應用能力。

2.在傳統的土木工程專業畢業設計即工民建結構設計的基礎上添加BIM、裝配式建筑設計等內容，畢業生可根據自己的實習方向和就業方向對畢業設計內容進行選擇［5］。培養學生綜合應用裝配式結構和BIM 技術的能力，為今后的實習就業打下良好的基礎。

3.組織學生到采用裝配式施工以及新型智能化、網絡化進行施工、管理的項目工地參觀，使學生將傳統建筑業與互聯網、數字化聯系起來，為將來實習就業打下基礎。

（四）構建基于裝配式和BIM 的“三階段”課程體系

裝配式和BIM 都屬于智能建造領域的范疇，均屬于碳中和相關課程。因此，在前面三種課程體系改革方法的基礎上，結合土木工程專業之前已開設的《土木工程BIM 技術應用》課程，構建基于裝配式和BIM 的“三階段”課程體系［6］。該課程體系涵蓋了土木工程專業的多門主要核心課程，將多門課程與實踐交叉融合到一起，分階段分層次，逐步培養學生的專業核心能力和綜合應用能力，能有效推動裝配式新技術與土木工程傳統技術、傳統素質能力培養要求的深度融合，實現對課程體系的升級改造，為培養新工科智能型復合型人才打下基礎。（如圖1 所示）

圖1 基于裝配式建筑和BIM 技術的“三階段”能力體系與課程體系關系圖

三、學校與企業開展基于裝配式的深度合作

（一）組織教師參加有關裝配式的專題培訓

裝配式建筑在高校教育中才剛剛起步發展，高校教師對裝配式建筑相關內容的了解和研究還不夠深入。因此，亟須企業對教師進行相關的專題培訓。通過企業的專題培訓，增強教師對裝配式、BIM、智能建造等新技術、新理念的了解，提高教師的專業能力和課程建設水平，提升教師教學應用能力及項目實戰能力，并掌握新技術、新理念在實際工程中應用的價值。企業培訓教師，教師指導學生，培養復合型實用技能人才，從而服務當地企業，振興地方經濟。

（二）促進學校和企業間的技術對接、資源共享

將企業培訓的技術內容納入課程體系中，將企業的產業技術轉化為教學內容，優質教學資源，打造校企合作融合共享特色教學資源庫，依托現代教學在線教學平臺，豐富線上課程資源。共享企業的裝配式建筑教學平臺，通過該教學平臺可以實現裝配式建筑的設計、施工、運輸、質檢、造價等內容，還可設置教學、考試、答疑、資源共享、實際工程展示等項目［7］。

（三）以“雙師型”為目標開展校企合作模式

通過學校企業協同育人的方式，企業工程師進入院校課堂，為學生及老師進行授課或講座，將企業工程實踐項目融入課堂；教師在企業掛職，進入企業的技術部門參觀學習，切實提升教師的工程實踐與行業應用能力，企業學校深度合作，建立校企合作關系，為未來學校開設裝配式相關課程和專業打下基礎。

四、擬達到的目標

通過制定基于裝配式建筑的課程體系改革方案，建立符合應用型本科院校學生特點的課程教學模式，對傳統的課程體系進行修改調整，培養學生的裝配式結構的分析能力和施工能力。修訂基于裝配式建筑技術的課程教學大綱，將裝配式、BIM 知識融合到各專業課程中，實現各課程之間的合理銜接；建立裝配式實驗室，安裝裝配式結構設計軟件，從而保證學生學習裝配式知識的連續性和系統性，為后續裝配式課程設計、畢業設計及學生參加裝配式設計競賽打下基礎；與企業深度開展校企合作，共同培養裝配式方面的智能型復合型人才，為未來學生實習就業及學院開設新工科專業打下基礎。

五、結語

我國建筑業已進入全面智能轉型、綠色轉型的新階段，面向建筑業現代化轉型升級的迫切需求及教育部新工科建設的戰略需求，通過構建基于裝配式建筑技術的課程體系改革方案，推進應用型本科院校新工科課程建設，培養適應建筑產業轉型需求的新工科創新人才，助力建筑產業轉型升級高質量發展。