基于新工科視角的裝配式混凝土結構設計課程改革研究

摘 要 文章以人才高效支撐產業發展需求為導向，以實景平臺為人才培養載體，提出“四化三性三對接”課程教學改革實踐。在“資源整合、時空拓展、內涵強化”大工程理念指引下，研發信息智能化、理實一體化、實踐多元化、成果個性化的裝配式混凝土結構設計課程教學模式，保證教學的先進性、工程性、社會性。對接崗位職業能力，最終建成一套高質量、可共享的課程改革實踐方案，實現專業與職業對接、課程與技能對接、教學過程與生產過程對接，本項目的實施可為地方高校特色專業的裝配式建筑類課程建設提供借鑒。

關鍵詞 產業需求；實景平臺；新工科；理實一體

中圖分類號：G642 " " " " " " " " " " " " " " 文獻標識碼：A " " DOI：10.16400/j.cnki.kjdk.2024.36.037

Research on the Curriculum Reform of Prefabricated Concrete Structure Design from the Perspective of New Engineering

——Taking civil engineering as an example

DENG Lijiao， HUANG Lilin， ZHANG Jindan

（School of Architecture and Electrical Engineering （Modern Industry School of Prefabricated Architecture），

Hezhou University， Hezhou， Guangxi 542899）

Abstract The article is guided by the demand for efficient support of industrial development by talents， and uses real-life platforms as carriers for talent cultivation， proposing the teaching reform practice of the \"Four Modernizations， Three Qualities， and Three Connections\" course. Under the guidance of the big project concept of \"resource integration， space and time expansion， and connotation strengthening\"， research and develop the teaching mode of prefabricated concrete structure design course with intelligent information， integrated theory and practice， diversified practice， and personalized results， to ensure the progressiveness， engineering， and sociality of teaching. To connect job professional abilities and ultimately establish a high-quality and shareable curriculum reform practice plan， achieving professional and vocational integration， curriculum and skill integration， and teaching process and production process integration. The implementation of this project can provide reference for the construction of prefabricated building courses in local universities' characteristic majors.

Keywords industrial demand; realistic platform; new engineering; integration of theory and practice

本科高校人才培養模式主要涉及人才培養目標、課程體系和評價體系、教學內容和方法等方面的內容。為提高土木工程專業人才培養質量，相關院校作了大量改革研究與實踐。如倪紅梅等人[1]認為，為適應時代要求，高校應加強大學生應用技術及創新能力的培養。劉文祥等人[2]認為，課程考核是評價學生是否達到教學目標的主要手段，然而現階段課程考核形式單一、內容固化，無法理性考評學生的應用能力和職業素養。此外，其他學者[3-9]基于OBE理念開展新工科、工程教育認證背景下的土木工程專業評估，評估了整個教學活動中出現的學生個體差異、課后檢測問題、課堂效率等問題，并采取重構課程內容、改革教學模式、融入課程思政，建設校企合作實訓基地、改革評價方式等措施。

目前，裝配式混凝土結構設計課程設計教學方式存在學生實踐客體化、教學平臺單一化、設計成果大眾化、教學理念孤島化等問題。因此，當前社會對土木專業人才的需求已逐漸趨向于技術型、應用型和創新型的復合人才。本文基于新工科視角，從不同角度來探討該課程的改革實踐，以提高土木工程專業課程實踐教學質量，提高學生的綜合實踐能力，培養以市場為導向的新工科人才，對于土木工程專業培養裝配式建筑應用型人才大有裨益。

1" 改革的內容和目標

1.1" 改革的內容

針對目前裝配式混凝土結構課程設計教學中存在的問題，應及時改變傳統教學模式，以裝配式建筑技術應用型人才培養為目標，以協同育人平臺為學生培養載體，構建現澆式建筑和裝配式建筑應用型人才培養模式。以“課程為基，產需為要，平臺支撐，四化三性三對接”的教學模式，發揮學院的特色和亮點，提高學生的積極性、主動性與參與性，提升學生的實踐能力、設計能力與創新能力，從而實現改革閉環。

1.2" 改革的目標

土木工程專業的特色主要體現在找準定位、錯位發展，結合地方和區域經濟的需求，圍繞行業重點打造的裝配式建筑為主線，按照“立足賀州、服務區域、面向基層、強化應用、開放合作、突出特色”的辦學指導思想，強化協同育人平臺。通過改革、調整優化課程體系和改革教學方法和考核方式，提升學生的實踐能力與創新能力。然而由于學生的理論基礎和動手實踐能力差異較大，我們還需要為學生提供全方位的指導，為學生實踐能力、創新能力的培養提供新的路徑。

此外，以裝配式建筑產業發展和學生個性發展的土木工程專業群打造為主線，按照專業建設的思路，結合行業發展需求一體化推進本課程改革，優化教學實施，加大課程改革建設，建成滿足土木工程專業教學、科研和社會服務功能于一體的裝配式課程，進一步凝練和凸顯課程特色，為裝配式建筑的后續課程夯實基礎。

2" 改革理論依據及實施思路

教學改革研究聚焦課程教學改革模式，目的是通過產業需求，實景平臺，基于新工科理念，提高教學質量，根本的出發點有兩個方面：一是服務課程教學目標。裝配式混凝土結構設計課程是土木工程專業的一門專業必修課，需要學生在學習工程識圖、材料力學、結構力學、混凝土結構基本原理等相關課程的基礎上，進一步學習常用混凝土民用與工業建筑結構的方案選擇，構件布置，設計模型選取，內力分析，并能按有關專業規范圖集正確進行構件設計和構造處理，掌握整個建筑的結構設計。并嚴格按照國家建筑標準來制圖出圖，通過本課程的學習，在掌握混凝土結構設計的基礎上掌握裝配式建筑類課程和裝配式軟件。課程的理論性和實操性都很強，在土建類專業本科培養體系中具有不可替代的重要地位。二是服務產業的需要。根據地方產業發展需求，明確建筑行業未來的裝配式、新型工業化、綠色等大方向，突出發展綠色建筑，以“學生中心，產需導向，持續改進”為核心理念對課堂教學進行改革。強化學生知識、能力和素質等方面的培養效果，特別是學生的裝配式建筑深化設計能力和三維模型軟件實操能力等方面的培養效果。

明確服務的課程類型、基本教學目標需求以及產業需要后，進一步對不同課程類型的教學模式、課程特點以及課程交叉融合性進行分析，提出課程教學改革模式，做好課程教學改革布局，滿足課程改革需要。依托學院已有的平臺支撐，圍繞課程教學這個中心，面向教師和學生兩個群體，加強平臺學習使用。同時，加強對學生專業能力和素質的訓練，通過平臺支撐，提高學生對教學改革的參與熱情，激發學生應用所學知識處理實際問題的積極性。基于上述分析，本項目提出“課程為基，產需為要，平臺支撐，四化三性三對接”課程改革研究實施路徑，深化課程教學改革，服務產業需求，促進課程教學質量的提升，如圖1（p112）所示。

3" 課程教學改革研究舉措

根據“課程為基，產需為要，平臺支撐，四化三性三對接”課程改革研究總體實施路徑規劃，本項目從研究人才培養方案出發，詳細分析人才培養方案的課程體系特點，結合產出導向需求，研究課程評價方法，進而分析基于產業需求的常用教學模式，以此提出課程教學改革模式，以平臺為支撐，供教師與學生等群體在課程教與學、軟件實操工作中使用，最后從課堂改革預期所實現的效果和評價，根據質量反饋反向持續改進課程教學改革模式，進而發揮學院特色和亮點，提高學生學習的積極性與主動性，提升學生的實踐能力、設計能力與創新能力，從而實現改革閉環。具體建設舉措如下。

3.1" 學生實踐多元化—保證教學社會性—實現專業與職業的對接

在以學生為主體，教師為引導的理論教學過程中，通過實際工程和三維模型圖片穿插講解現澆結構和裝配式結構的異同，結合不同的設計理念及形式分析裝配式預制構件的設計、生產制作、施工，以及關鍵連接節點構造等各個環節。改革后要從學生自身發展和卓越工程人才培養的需要出發，充分調動學生參與實操的積極性和主動性，充分激發學生實操學習的興趣和潛能，尤其是實操能力的培養，滿足學生個性化需求，使更多的學生在實操教學中受益。

3.2" 教學信息智能化—保證教學先進性—實現課程與技能的對接

隨著互聯網大數據和云計算、人工技能技術、虛擬仿真技術、人機交互技術等數據化、網絡化、智能化技術的發展，讓學生以多樣化的形式觀看學習裝配式構件的設計、生產制作、施工、裝配等全過程視頻。

通過互聯網大數據，可以對裝配式混凝土結構設計領域的大量數據進行分析，深入挖掘教學資源，呈現更多樣化的學習內容。從海量的裝配式建筑實際工程中提取有代表性的案例，供學生參考和學習，研發基于裝配式結構設計的軟件，使得“一人一工程”成為可能。利用大數據分析工具對學生的教育數據進行分析，為教師提供更為客觀的評估結果，更好地反映學生的學習情況和進步。

3.3" 設計成果個性化—保證教學工程性—實現教學過程與生產過程的對接

課程改革前的設計作品單一，千篇一律，雷同率極高，無法判斷學生學習質量的優劣。因此，作品的多樣化和創新性成果，在很大程度上彰顯出學生的多樣化和個性化思維，充分激發學生的想象力、創造力，以促進學生將所學的理論知識用于工程設計與實踐，為工程實際設計奠定基礎。

3.4" 教學理實一體化：三性三對接

裝配式建筑的出現是傳統現澆建筑的一個延伸，首先，需要教師從根本上轉變教育教學理念，將課程改革和人才培養定位緊扣一起。其次，課程講授以理論及實際工程授課為主，虛擬仿真視頻學習為輔。最后，轉變傳統課設方式，以組為單位，兩人隨機組合，一名學生用YJK、BIM等軟件完成建模并生成計算書和圖紙，另一名學生完成手算和圖紙，并與同組同學的電算結果進行比對，實現“自迭代增量式”模式，從而保證教學的先進性、工程性、社會性，實現裝配式混凝土結構設計的三個對接。

4" 課程改革實踐與成效

4.1" 教學模式實踐過程

第一批教學改革實踐工作已經成功應用在2020級土木工程專業學生的教學中，學生按構件傳力路徑依次完成板、次梁、主梁和柱子等主體構件承載力的分析和計算，利用實景平臺，完成結構深化設計（圖2）。

圖2" " 三維模型組合圖

4.2" 實踐教學成效

根據土木工程專業特色創新人才培養機制，該課程已建立良好的實習實訓模式，多層次地培養企業所需要的應用型人才。打破傳統的單一教學模式，采用“四化三性三對接”模式，不僅要求學生能看懂圖紙，還要求學生具有軟件實踐操作能力，教與學的過程也潛移默化增強師生之間的互動溝通，給學生提供了一個良好的實操體驗，讓學生充分了解梁、板和柱的基本內部構造、受力性能、關鍵節點連接技術等。

5" 結語

基于目前的改革實踐初探可知，對于涉及施工圖紙和內部構造要求的課程，應該考慮轉變傳統的純理論教學理念，從學生層面出發，以學生為主體，以產出為導向。針對學生沒有工程實踐經歷，空間想象能力存在差異，理解不足等問題，應適當引入實踐操作環節。此外，學生通過在虛擬仿真平臺上的學習，對施工過程有了更直觀的了解，并通過在線開放課程對裝配式混凝土結構設計課程知識點進行鞏固，之后結合YJK、BIM等相關課程資源完成相應的課程設計。通過一系列教學改革，提升教學質量。

基金項目：2024年度廣西高等教育本科教學改革工程項目“產業需求導向，實景平臺支撐——基于新工科視角的裝配式混凝土結構設計課程改革研究”（2024JGB381）；2022年度校級本科教學改革工程項目“基于裝配式建筑現代產業學院的《裝配式混凝土結構設計》課程教學改革和實踐”（HZXYZCJG202205）；2022年度廣西高等教育本科教學改革工程項目“基于四鏈融合的地方本科高校‘科-教-產’協同育人模式的探索與實踐”（2022JGB365）；2024年自治區級新工科、新醫科、新農科、新文科研究與實踐項目（XGK202407）。

參考文獻

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