智能建造專業課程建設與實踐探索
——以“裝配式結構課程設計”課程為例

近年來,我國建筑業以蓬勃之勢持續快速發展,綜合實力顯著躍升,為經濟社會發展作出了卓越貢獻。但隨著我國經濟由高速增長階段轉向高質量發展階段,建筑業發展面臨諸多挑戰:一是行業整體信息化水平、工業化程度、研發創新能力仍待提升;二是勞動密集型特征顯著,存在勞動強度高、資源消耗大、作業環境復雜、環境污染與安全風險突出等問題,疊加勞動者老齡化加劇,行業就業吸引力不足;三是與信息技術、先進制造、節能環保等領域的深度融合尚未充分實現,智能裝備應用規模與技術能級有待突破。
裝配式結構憑借節約資源、施工周期短、機械化程度高等優勢,已成為我國建筑行業結構調整與轉型升級的必然路徑。當前,國內裝配式建筑產業尚處起步階段,裝配式建筑設計、管理、生產技術、裝配技能及科研創新等領域的專業人才稀缺,極大制約了建筑行業現代化轉型的進程。因此,培養適應行業需求、熟悉“立項—設計—生產—裝配”全流程的高素質技能型人才迫在眉睫。在此背景下,開展裝配式結構課程設計的教學探索與實踐具有現實意義。
西華大學響應國家戰略,在土木工程專業下設立“智慧工程與建造”方向,將“裝配式結構課程設計”列為核心實踐課程,旨在通過課程改革培養適應產業升級的復合型人才。
裝配式結構課程設計為土木工程專業(智慧工程與建造方向)的實踐環節,要求學生在掌握建筑結構體系基本原理的基礎上,通過系統查閱現行規范、技術指南、標準圖集及工程手冊,結合結構受力特性分析,運用裝配式結構“化整為零—化零為整”的模塊化設計方法,完成特定裝配式結構的設計與施工方案編制。通過實踐教學,培養學生基于工程規范的結構分析與設計能力、對國家及建筑行業政策的理解與應用能力、專業理論知識與工程實踐的系統化融合能力,以及初步解決裝配式建筑領域實際工程問題的綜合能力。
課堂教學以裝配式結構設計的核心理論與工程實踐為主線,聚焦“基礎理論—規范應用—實踐創新”三位一體的教學目標,遵循“夯實基礎、把握主線、強化實踐”的原則,著力培養學生的工程思維與創新能力。具體教學內容涵蓋:
1.前期準備與基礎認知:明確課程設計任務,系統學習裝配式建筑相關規范、標準圖集及工程文獻,掌握施工圖識讀要點;
2.結構體系設計:基于結構受力特性分析,完成裝配式結構體系的深化設計,運用“化整為零—化零為整”的模塊化方法制定整體設計方案;
3.構件全流程設計:擬定裝配式構件連接方式,明確節點構造與力學性能要求;依據構件受力特征,選擇預制構件生產設備、模具及工具,制定標準化生產工藝流程;規劃裝配式構件存儲、運輸方案,優化物流路徑與成品保護措施;
4.施工與管理方案編制:設計裝配式構件吊裝工藝,結合現場條件制定安全高效的施工組織方案;編制裝配式結構現場施工全流程方案,涵蓋工序銜接、質量控制標準及安全風險防控措施。
課程設計采用“全流程引導—階段性突破—成果導向”的教學模式,以集中動員為起點,通過“理論講解—自主設計—精準指導—成果輸出”的閉環流程,強化學生對裝配式結構設計全周期的實踐能力。具體實施路徑如下:
1.集中動員:課程設計開始前,采用集中動員的方式,講授課程設計任務、目標和要求以及總體進度安排,結合典型工程案例解析“化整為零—化零為整”的設計邏輯,幫助學生建立整體認知框架。
2.自主設計:教師聚焦設計要點(如結構體系選型、構件拆分原則、連接節點設計)進行理論講解,提供施工圖范例、規范手冊及數字化工具(如 BIM 軟件)使用指南。學生基于所學理論,自主開展結構體系深化設計,完成從整體結構拆解(化整為零)到預制構件集成(化零為整)的正向與逆向設計推演。
3.集中指導:針對設計過程中的共性問題(如復雜節點構造、施工工藝優化),采用“多媒體演示+板書推演+分組研討”組合教學的方式,引導學生結合構件受力特性分析施工方案的可行性。
4.小組討論:以小組方式采用啟發式教學。針對設計要點和難點,通過提出問題、分析問題,啟發學生思維,引導學生獨立思考和自主學習,并獲得合理的解決方案。通過小組討論,培養學生組織、協作和清晰表達能力和批判思維。
5.分散答疑:依托微信群、QQ 群、騰訊會議等多元網絡工具,構建靈活高效的分散答疑機制,作為集中指導的重要補充。該模式突破時空限制,通過實時在線互動,第一時間解答學生在設計過程中遇到的技術疑問,避免因問題滯留導致的進度延誤。
裝配式建筑是推動建筑產業轉型升級的戰略方向,而專業人才匱乏已成為制約產業現代化進程的關鍵瓶頸。本文旨在聚焦“裝配式結構課程設計”教學改革,探索預制構件課程設計教學方式,形成《裝配式結構課程設計》課程大綱,為智能建造專業中理論與實踐高度融合的課程教學提供可借鑒的范式,也為破解裝配式建筑人才結構性矛盾、推動產業技術升級提供教育層面的解決方案。
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