基于信息化平台的装配式建筑实训室模型开发与研究

任玲华　杜国平

【摘 要】国家和地方政府正在大力推进绿色建筑发展，促进建筑产业现代化，同时要求提高装配式建筑覆盖面，而建筑工业化、信息化人才匮乏，大大制约着建筑行业企业转型升级的步伐。鉴于此，高校应积极探索和建立建筑工业化人才培养机制，加大力度建设装配式建筑实训室，培育建筑工业化实用型技术人才，满足新形势下企业对装配式人才的发展需求。

【关键词】信息化平台；装配式建筑；实训室模型

【中图分类号】TU741 【文献标识码】A 【文章编号】1674-0688（2018）03-0100-03

随着我国建筑工业化的推进，全国各省相继推出了各项关于装配式发展的建筑政策，而装配式建筑行业人才又存在极大的缺口，尤其是建筑工业化、信息化所需的人才在我国高校培养中还处于研究摸索阶段。因此，在建筑业转型升级大背景下，如何培养合格的装配式人才是各高职院校面临的挑战。

在目前一些高校的装配式建筑教学中，因受客观条件影响，校内实践操作机会少，理实结合授课进程缓慢，理论与实践教学环节中的开放性、可控性、延展性及信息化应用程度均有待提高[1]。鉴于此，基于信息化平台的装配式建筑实训室模型的开发，通过研发可实操的装配式轻质构件，再加上配套的虚拟仿真实训软件，虚实结合，将传统建筑知识技能结合建筑工业化，利用信息化手段进行整合，将理论教学与实践操作紧密结合，从根本上解决了学生实操的难题，使学生未出校门就能了解装配式工程中可能出现的各类情形，从而大大提升了学生适应工作的能力。

1 装配式建筑实训室模型的建设

本模型以一个剪力墙住宅模型楼为例，进行研发。依据剪力墙住宅国家建筑标准图集中的构件图纸种类、节点构造种类的不同，通过设计，将典型构件与节点组合形成一个剪力墙住宅模型楼，模型楼按1∶1建设。按国家相关标准展示了剪力墙结构中各类组成构件的标准做法、连接构造处理等。模型中装配式构件包括有窗与无窗三明治外墙板、有门和无门内墙板、单向板和双向板叠合板、叠合阳台板、叠合梁、空调板、装配式楼梯等构件。图1为各构件平面布置图。模型中装配节点展示包括剪力墙与剪力墙、剪力墙与叠合梁、叠合梁与叠合板、叠合板与剪力墙、叠合梁与楼梯、楼梯与叠合板等各种不同构件之间的连接节点。各类装配式建筑构件生产的材料、预埋件、构件起吊吊具等设置专门的展示柜。形成一个从材料到构件全方位的展示空间，为学生认识与学习装配式建筑创造良好的学习环境。

2 装配式建筑信息化平台教学资源的融合

校企合作开发一系列信息化教学系统，形成完整的信息化平台，配合装配式建筑实训室模型进行教学，实现实践教学的开放性、可控性、延展性，培养学生的可持续发展能力。

2.1 二维码学习系统

为装配式模型楼中的每个构件设置标牌，标牌上注明构件的名称，并配上二维码，学生通过扫描二维码导出学习资源，边观看、检测实际构件，边用手机学习构件动态制作过程与静态教学知识点，理论与现场相结合，提高学生的认知度和教学效果。

2.2 装配式混凝土建筑施工仿真实训系统

以一幢装配率达到60%以上的实际案例工程为原型，采用灌浆套筒剪力墙结构为案例开发一套装配式混凝土建筑施工仿真实训系统。该系统软件具备工具库、材料库、视频库、图纸库、施工详解任务书等功能。具体内容包括装配预制件生成车间模拟仿真（PC工厂）、装配式构件节点识图、外墙板安装仿真装配化仿真工程基地仿真和建筑装配化仿真资料库三大板块。

2.3 装配式建筑施工岗位训练VR系统

装配式混凝土建筑VR实训系统包括预制构件生产车VR模拟、预制构件运输与堆垛VR模拟、预制外墙板吊装VR实训模拟、外墙接缝处理VR实训系统、套筒灌浆VR实训模拟等9个实训任务模块。学生可通过虚拟头盔和交互设备，实现在装配式建筑虚拟工地中漫游观察，到达施工场地的任意点，再通过手柄模拟操作构件，进行吊装和注浆等学习。通过该系统，学生身临其境，基本可以掌握装配式建筑主要的施工要点。

2.4 装配式建筑构件动画

针对一些细节复杂的环节，在虚拟仿真系统中不能很好地展现的部位，通过制作构件动画，辅助教学。深入解构构件的生产与吊装过程，将各个环节中的施工操作细节用动画进行演示，并在动画中将施工图纸、标准图集及施工现场三合一，将各个知识要点清晰地表达出来，大大地加强学生对技能的掌握程度，加快了学习速度。装配式建筑构件动画如图2所示。

3 基于信息化平台的装配式建筑基础理论系统开发

3.1 建筑项目化教学集成系统

校企合作开发了装配式建筑项目化教学集成系统，该系统将每个构件的施工深化图纸、模具图纸、构件用的材料、施工机具、预埋件、生产工艺流程、构件运输、构件吊装、注浆操作、打胶操作、质量验收、构件信息等与构件相关的教学资源集中到软件中，学生报名后凭用户名与密码登录软件，完成理论学习与课后练习及考核。通过该系统，学生不仅能掌握自身工种所需要的理论知识，还能明白各种原理及来龙去脉，能完整地构建起学生的知识体系。

3.2 职业化考核系统

校企合作开发了职业化考核系统，该系统首先通过对各个培训工种的知识体系和技能体系进行分解与研究，确定出每位学生必须掌握的点，再针对每个点设计题目。题目中设置各类参数，通过参数的变化，每位学生的题目即使一样，但参数变了，结果也变了，正确答案的位置与数值全都通过系统发生了变化，由此杜绝了作弊发生的可能。学生只有真正掌握了知识点的学习与理解，才能通过系统的考核，并可通过多次考核获得最佳成绩，改变一考定终生的困境。从而杜绝岗位证书类培訓中有证无能的现象。

职业化考核系统如图3所示，题目是由参数a和b组成，但参数可选择范是可以自由输入，并由软件随机选取，学生做的题目就是从a和b两种数值选择后的结果，答案和混淆的错误答案均随机可变，学生再不能通过背答案、发短消息等形式来作弊，因此可促进学生自身认真学习提升培训质量。

4 基于信息化平台的装配式建筑实操教学研究

4.1 装配式建筑深化设计

教师和企业专家通过对装配式建筑常见各类设计问题进行归纳总结后，从设计规划、建筑图纸与PC建筑图纸对比设计、结构图纸与PC结构图纸对比设计、装修设计与PC装修设计对比、构件拆分、构件深化设计等环节开展研究，设计一个将各类问题集中的典型装配式建筑项目，该项目中包含了各种PC建筑设计中常见的各类易出现的设计错误与困难，通过一个项目归纳总结出各类设计难点并给出解决的方法，这种项目引导的培训模式能极大地加快学生的学习速度，提升学习效果。再通过安排学生在教师指导下独立完成一个小型装配式建筑的设计深化工作，从而让每个学生真正掌握深化设计的技术。

4.2 装配式建筑构件生产

通过设置台模、不同构件的模具、配套的钢筋、预埋件等实训材料，对生产环节分组进行实际操作，设计有外墙板、内墙板、阳台板、叠合板、空调板等不同构件的生产操作。

4.3 装配式建筑吊装操作

装配式建筑的真实构件重量非常大，动则几吨，这种状况导致学生在操作培训时如果压一下或碰一下容易出现安全问题，甚至出现死亡事故。因此，校企合作开发了外观跟实际构件一模一样但实际重量只有真实构件1/20的轻质构件，对装配式建筑的吊装培训带来极大的便利，再在剪力墙转角处采用铝模板进行组装，有效地提升学生应用新技术新材料的能力。

4.4 注浆工操作

注浆工是装配式建筑结构安全的关键人员，注浆的饱满度与强度是决定装配式建筑连接强度的主要因素，但由于装配式建筑注浆操作中注浆料价格高，每次注完浆后配套的套筒和构件均要作废，因而导致培训成本非常高昂。我们开发了有机玻璃制作的透明模拟注浆培训体系，可在真实模拟操作要点的同时节省大量的成本且可重复利用。现正在开发注浆套筒的模具，通过注塑后形成的塑料套筒，学生可真实注浆并待硬化后拆解，检测注浆最后达到的真实强度，并可进一步大大降低培训成本和提升培训真实性及效果。

4.5 打胶工操作

装配式建筑构件与构件之间不可避免地会留下缝隙，这些缝隙是引起建筑漏水、保温效果差等的主要原因，而打胶工人的技能水平与认知水平也是重要因素。因此我们选取典型位置开发了模拟操作打胶的培训设施，学生可反复训练以提升打胶水平，并通过多次检测来满足打胶的密封要求。

5 基于信息化平台的装配式建筑实训室模型教学创新

建筑装配式工人需具备装配式建筑的识图能力、构件生产能力、吊装和注浆等系统的理论与实践操作能力，要想在短时间内掌握这些技能，按传统的理论教学、大会式授课等形式很难达到培养目标。基于信息化平台的装配式建筑实训室模型教学创新点就是根据互联网+时代的教育4.0特色，打造基于线下实体培训基地和线上的互联网+学习平台的O2O人才培训模式。由于生产力与教育媒介的变化与移动互联网的出现，教育模式也随着时代的变化从农业时代的教育1.0到工业时代的教育2.0，从电脑时代的教育3.0进入了现在的互联网+时代的教育4.0。当前这一时代的学生更愿意通过移动终端（手机、IPAD）开展学习。

O2O人才培训模式是即线上和线下结合的适合互联网+新形势的一种新型的培养模式，这种模式能极大地方便学生学习和提升教学效果。双线指的是线上开展理论教学，线下在装配式实训基地模型中开展实践操作训练，二者相结合。O2O教学过程如图4所示。

此种模式下，学生通过报名后下载远程学习软件，在软件内完成学习并获得理论学习成绩分，然后提出到实训基地开展实践操作训练的申请，学校通过申请人数设置开班计划，开班时通过领导政策宣讲后开展实际操作训练与考核。

O2O人才培养模式通过互联网+学习平台的方式充分发挥学生的自主能动性，学生可通过手机或电脑利用业余时间，观看优质教学资源中的视频和动画，快速掌握相关的理论知识，再完成智能化考核系统中的知识点进行自我检测，进而加强学习的有效性。由于在这种模式下，学生需要线上取得足够的成绩后方能取得线下实际操作的资格，因此可促进学生自身的学习主动性，也可极大地节省培训的成本和提升培训的效果。因此，这种模式是互联网+时代学习培训的发展趋势。

6 结语

基于信息化平台的装配式建筑实训室模型开发与研究，契合了浙江省人民政府办公厅《关于推进绿色建筑和建筑工业化发展的实施意见》，极大地促进了工业化人才培养，为学院、建筑工业化企业和管理部门相关人员的分类培训，培育建筑工业化实用技术人员，开展地方服务等提供了有力的途径。

参 考 文 献

[1]上海市住房和城建设管理委员会.关于批准《装配整体式混凝土构件图集》为上海市建筑标准设计的通知（沪建标定〔2016〕52號）[Z]，2016.

[2]郭德坤.装配式建筑的方案及造价分析[D].郑州：郑州大学，2017.

[3]裴予.中小型装配式建筑体系比较研究[D].长春：吉林建筑大学，2017.

[责任编辑：钟声贤]