基于信息化平臺的裝配式建筑實(shí)訓(xùn)室模型開發(fā)與研究

隨著我國建筑工業(yè)化的推進(jìn)，全國各省相繼推出了各項(xiàng)關(guān)于裝配式發(fā)展的建筑政策，而裝配式建筑行業(yè)人才又存在極大的缺口，尤其建筑工業(yè)化、信息化所需的人才在我國高校培養(yǎng)中還處于其處于研究摸索階段，因此，在建筑業(yè)轉(zhuǎn)型升級大背景下如何培養(yǎng)合格的裝配式人才，是各高職院校面臨的又一挑戰(zhàn)。

在目前一些高校的裝配式建筑教學(xué)中，因受客觀條件影響，校內(nèi)實(shí)踐操作機(jī)會少，理實(shí)結(jié)合授課進(jìn)程緩慢，理論與實(shí)踐教學(xué)環(huán)節(jié)中的開放性、可控性、延展性以及信息化應(yīng)用程度均有待提高，鑒于此，基于信息化平臺的裝配式建筑實(shí)訓(xùn)室模型的開發(fā)，通過研發(fā)可實(shí)操的裝配式輕質(zhì)構(gòu)件，再加上配套的虛擬仿真實(shí)訓(xùn)軟件，虛實(shí)結(jié)合，將傳統(tǒng)建筑知識技能結(jié)合建筑工業(yè)化，利用信息化手段進(jìn)行整合，將理論教學(xué)與實(shí)踐操作緊密結(jié)合，從根本上解決了學(xué)生實(shí)操的難題，使學(xué)生未出校門就能了解裝配式工程中可能出現(xiàn)的各類情形，從而大大提升學(xué)生適應(yīng)工作的能力。

1 裝配式建筑實(shí)訓(xùn)室模型的建設(shè)

本模型以一個(gè)剪力墻住宅模型樓為例，進(jìn)行研發(fā)。依據(jù)剪力墻住宅國家建筑標(biāo)準(zhǔn)圖集中的構(gòu)件圖紙種類、節(jié)點(diǎn)構(gòu)造種類的不同，通過設(shè)計(jì)，將典型構(gòu)件與節(jié)點(diǎn)組合形成一個(gè)剪力墻住宅模型樓，模型樓按1:1建設(shè)。按國家相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)展示了剪力墻結(jié)構(gòu)中各類組成構(gòu)件的標(biāo)準(zhǔn)做法，連接構(gòu)造處理等。模型中裝配式構(gòu)件包括：有窗與無窗三明治外墻板、有門和無門內(nèi)墻板、單向板和雙向板疊合板、疊合陽臺板、疊合梁、空調(diào)板、裝配式樓梯等構(gòu)件。如圖1各構(gòu)件平面布置圖所示。模型中裝配節(jié)點(diǎn)展示包括：剪力墻與剪力墻、剪力墻與疊合梁、疊合梁與疊合板、疊合板與剪力墻、疊合梁與樓梯、樓梯與疊合板等各種不同構(gòu)件之間的連接接點(diǎn)。各類裝配式建筑構(gòu)件生產(chǎn)的材料、預(yù)埋件、構(gòu)件起吊吊具等設(shè)置專門的展示柜。形成一個(gè)從材料到構(gòu)件全方位的展示空間，為學(xué)生認(rèn)識與學(xué)習(xí)裝配式建筑創(chuàng)造良好的學(xué)習(xí)環(huán)境。             

2 裝配式建筑信息化平臺教學(xué)資源的融合

校企合作開發(fā)一系列信息化教學(xué)系統(tǒng)，形成完整的信息化平臺，配合裝配式建筑實(shí)訓(xùn)室模型進(jìn)行教學(xué)，實(shí)現(xiàn)實(shí)踐教學(xué)的開放性、可控性、延展性，培養(yǎng)學(xué)生的可持續(xù)發(fā)展能力。

2.1 二維碼學(xué)習(xí)系統(tǒng)

在裝配式模型樓中的每個(gè)構(gòu)件中設(shè)置標(biāo)牌，標(biāo)牌上注明構(gòu)件的名稱，并配上二維碼，學(xué)生通過掃描二維碼導(dǎo)出學(xué)習(xí)資源，邊觀看與檢測實(shí)際構(gòu)件，邊用手機(jī)學(xué)習(xí)構(gòu)件動態(tài)制作過程與靜態(tài)教學(xué)知識點(diǎn)，理論與現(xiàn)場相結(jié)合，提高學(xué)生的認(rèn)知度和教學(xué)效果。

2.2 裝配式混凝土建筑施工仿真實(shí)訓(xùn)系統(tǒng)

以一幢裝配率達(dá)到60%以上的實(shí)際案例工程為原型，采用灌漿套筒剪力墻結(jié)構(gòu)為案例開發(fā)一套裝配式混凝土建筑施工仿真實(shí)訓(xùn)系統(tǒng)。該系統(tǒng)軟件具備工具庫、材料庫、視頻庫、圖紙庫、施工詳解任務(wù)書等功能。具體內(nèi)容包括裝配預(yù)制件生成車間模擬仿真（PC工廠）、裝配式構(gòu)件節(jié)點(diǎn)識圖、外墻板安裝仿真裝配化仿真工程基地仿真和建筑裝配化仿真資料庫三大板塊。

2.3 裝配式建筑施工崗位訓(xùn)練VR系統(tǒng)

裝配式混凝土建筑VR實(shí)訓(xùn)系統(tǒng)包括預(yù)制構(gòu)件生產(chǎn)車VR模擬、預(yù)制構(gòu)件運(yùn)輸與堆垛VR模擬、預(yù)制外墻板吊裝VR實(shí)訓(xùn)模擬、外墻接縫處理VR實(shí)訓(xùn)系統(tǒng)、套筒灌漿VR實(shí)訓(xùn)模擬等9大實(shí)訓(xùn)任務(wù)模塊。學(xué)生可通過虛擬頭盔和交互設(shè)備，實(shí)現(xiàn)在裝配式建筑虛擬工地中漫游觀察，到達(dá)施工場地的任意點(diǎn)，再通過手柄模擬操作構(gòu)件，進(jìn)行吊裝和注漿等學(xué)習(xí)，通過該系統(tǒng)，學(xué)生身臨其境，基本可以掌握裝配式建筑主要的施工要點(diǎn)。

2.4 裝配式建筑構(gòu)件動畫

針對一些復(fù)雜的細(xì)節(jié)的環(huán)節(jié)，在虛擬仿真系統(tǒng)中不能很好的展現(xiàn)的部位，通過制作構(gòu)件動畫，輔助教學(xué)。深入解構(gòu)構(gòu)件的生產(chǎn)與吊裝過程，將各個(gè)環(huán)節(jié)中的施工操作細(xì)節(jié)用動畫進(jìn)行演示，并在動畫中將施工圖紙、標(biāo)準(zhǔn)圖集及施工現(xiàn)場三合一，將各個(gè)知識要點(diǎn)清晰的表達(dá)出來，大大的加強(qiáng)學(xué)生對技能的掌握程度，加快了學(xué)習(xí)速度。如圖2 裝配式建筑構(gòu)件動畫。

3 基于信息化平臺的裝配式建筑基礎(chǔ)理論系統(tǒng)開發(fā)

3.1 建筑項(xiàng)目化教學(xué)集成系統(tǒng)

校企合作開發(fā)了裝配式建筑項(xiàng)目化教學(xué)集成系統(tǒng)，該系統(tǒng)將每個(gè)構(gòu)件的施工深化圖紙、模具圖紙、構(gòu)件用的材料、施工機(jī)具、預(yù)埋件、生產(chǎn)工藝流程、構(gòu)件運(yùn)輸、構(gòu)件吊裝、注漿操作、打膠操作、質(zhì)量驗(yàn)收、構(gòu)件信息等與構(gòu)件相關(guān)的教學(xué)資源集中到軟件中，學(xué)生報(bào)名后賃用戶名與密碼登錄軟件，完成理論學(xué)習(xí)與課后練習(xí)及考核。通過該系統(tǒng)，學(xué)生不僅能掌握自身工種所需要的理論知識，還能明白各種原理及來龍去脈，能完整的構(gòu)建起學(xué)生的知識體系。

3.2 職業(yè)化考核系統(tǒng)

校企合作開發(fā)了職業(yè)化考核系統(tǒng)，該系統(tǒng)首先通過對各個(gè)培訓(xùn)工種的知識體系和技能體系進(jìn)行分解與研究，確定出每位學(xué)生必須掌握的點(diǎn)，再針對每個(gè)點(diǎn)設(shè)計(jì)題目，題目中設(shè)置各類參數(shù)，通過參數(shù)的變化，使每個(gè)學(xué)生的題目即使一樣，但參數(shù)變了，結(jié)果也變了，正確答案的位置與數(shù)值全都通過系統(tǒng)發(fā)生了變化，由此杜絕了作弊發(fā)生的可能 ，學(xué)生只有真正掌握了知識點(diǎn)的學(xué)習(xí)與理解，才能通過系統(tǒng)的考核，并可通過多次考核獲得最佳成績，改變一考定終生的困境。從而解決崗位證書類培訓(xùn)中有證無能的現(xiàn)象。

如圖3職業(yè)化考核系統(tǒng)所示，題目是由參數(shù)a和b組成，但參數(shù)可選擇范圍是可以自由輸入，并由軟件隨機(jī)選取，學(xué)生做的題目就是從a和b兩種數(shù)值選擇后的結(jié)果，答案和混淆的錯(cuò)誤答案均隨機(jī)可變，學(xué)生再不能通過背答案、發(fā)短消息等形式來作弊，可促進(jìn)其認(rèn)真學(xué)習(xí)提升培訓(xùn)質(zhì)量。

4 基于信息化平臺的裝配式建筑實(shí)操教學(xué)研究

4.1 裝配式建筑深化設(shè)計(jì)

教師和企業(yè)專家通過對裝配式建筑常見各類設(shè)計(jì)問題進(jìn)行歸納總結(jié)后，從設(shè)計(jì)規(guī)劃、建筑圖紙與PC建筑圖紙對比設(shè)計(jì)、結(jié)構(gòu)圖紙與PC結(jié)構(gòu)圖紙對比設(shè)計(jì)、裝修設(shè)計(jì)與PC裝修設(shè)計(jì)對比、構(gòu)件拆分、構(gòu)件深化設(shè)計(jì)五個(gè)環(huán)節(jié)開展研究，設(shè)計(jì)一個(gè)將各類問題集中的典型裝配式建筑項(xiàng)目，該項(xiàng)目中包含了各種PC建筑設(shè)計(jì)中常見的各類易出現(xiàn)的設(shè)計(jì)錯(cuò)誤與困難，通過一個(gè)項(xiàng)目歸納總結(jié)出各類設(shè)計(jì)難點(diǎn)并給出解決的方法，這種項(xiàng)目引導(dǎo)的培訓(xùn)模式能極大的加快學(xué)生的學(xué)習(xí)速度，提升學(xué)習(xí)效果。再通過安排學(xué)生在教師指導(dǎo)下獨(dú)立完成一個(gè)小型裝配式建筑的設(shè)計(jì)深化工作，從而讓每個(gè)學(xué)生真正掌握深化設(shè)計(jì)的技術(shù)。

4.2 裝配式建筑構(gòu)件生產(chǎn)

通過設(shè)置臺模、不同構(gòu)件的模具、配套的鋼筋、預(yù)埋件等實(shí)訓(xùn)材料，對生產(chǎn)環(huán)節(jié)分組進(jìn)行實(shí)際操作，設(shè)計(jì)有外墻板、內(nèi)墻板、陽臺板、疊合板、空調(diào)板等不同構(gòu)件的生產(chǎn)操作。

4.3 裝配式建筑吊裝操作

由于裝配式建筑的真實(shí)構(gòu)件重量非常大，動則幾噸，學(xué)生在操作培訓(xùn)時(shí)如果壓一下或碰一下容易出現(xiàn)安全問題，甚至出現(xiàn)死亡事故，因此，校企合作開發(fā)了外觀跟實(shí)際構(gòu)件一模一樣但實(shí)際重量只有真實(shí)構(gòu)件1/20的輕質(zhì)構(gòu)件，對裝配式建筑的吊裝培訓(xùn)帶來極大的便利，再在剪力墻轉(zhuǎn)角處采用鋁模板進(jìn)行組裝，有效的提升學(xué)生應(yīng)用新技術(shù)新材料的能力。

4.4 注漿工操作

注漿工是裝配式建筑結(jié)構(gòu)安全的關(guān)鍵人員，注漿的飽滿度與強(qiáng)度是決定裝配式建筑連接強(qiáng)度的主要因素，但由于裝配式建筑注漿操作中注漿料價(jià)格高，每次注完漿后配套的套筒和構(gòu)件均要作廢，導(dǎo)致培訓(xùn)成本非常高昂。我們開發(fā)了有機(jī)玻璃制作的透明模擬注漿培訓(xùn)體系，可在真實(shí)模擬操作要點(diǎn)的同時(shí)節(jié)省大量的成本，且可重復(fù)利用。現(xiàn)正在開發(fā)注漿套筒的模具，通過注塑后形成的塑料套筒，學(xué)生可真實(shí)注漿并待硬化后拆解，檢測注漿最后達(dá)到的真實(shí)強(qiáng)度，并可進(jìn)一步大大降低培訓(xùn)成本和提升培訓(xùn)真實(shí)性及效果。   

4.5 打膠工操作

裝配式建筑構(gòu)件與構(gòu)件之間不可避免的會留下縫隙，這些縫隙是引起建筑漏水、保溫效果差等的主要因素，而打膠工人的技能水平與認(rèn)知水平是重要因素，因此我們選取典型位置開發(fā)了模擬操作打膠的培訓(xùn)設(shè)施，學(xué)生可反復(fù)訓(xùn)練以提升打膠水平，并通過多次檢測來滿足打膠的密封要求。

5. 基于信息化平臺的裝配式建筑實(shí)訓(xùn)室模型教學(xué)創(chuàng)新

建筑裝配式工人需具備裝配式建筑的識圖能力、構(gòu)件生產(chǎn)能力、吊裝和注漿等系統(tǒng)的理論與實(shí)踐操作能力， 在短時(shí)間內(nèi)掌握這些技能按傳統(tǒng)的理論教學(xué)、大會式授課等形式很難達(dá)到培養(yǎng)目標(biāo)。基于信息化平臺的裝配式建筑實(shí)訓(xùn)室模型教學(xué)創(chuàng)新點(diǎn)就是：根據(jù)互聯(lián)網(wǎng)+時(shí)代的教育4.0特色打造基于線下實(shí)體培訓(xùn)基地和線上的互聯(lián)網(wǎng)+學(xué)習(xí)平臺的O2O人才培訓(xùn)模式。隨著生產(chǎn)力與教育媒介的變化，移動互聯(lián)網(wǎng)的出現(xiàn)，我們的教育模式也應(yīng)該隨著時(shí)代的變化，從農(nóng)業(yè)時(shí)代的教育1.0到工業(yè)時(shí)代的教育2.0，從電腦時(shí)代的教育3.0進(jìn)入了現(xiàn)在的互聯(lián)網(wǎng)+時(shí)代的教育4.0，這一時(shí)代學(xué)生更愿意通過移動終端（手機(jī)、IPAD）開展學(xué)習(xí)。

O2O人才培訓(xùn)模式是即線上和線下結(jié)合的適合基于互聯(lián)網(wǎng)+新形勢下的一種新型的培養(yǎng)模式，這種模式能極大的方便學(xué)生學(xué)習(xí)和提升教學(xué)效果。

雙線指的是線上開展理論教學(xué)，線下在裝配式實(shí)訓(xùn)基地模型中開展實(shí)踐操作訓(xùn)練相結(jié)合。

此種模式學(xué)生通過報(bào)名后下載遠(yuǎn)程學(xué)習(xí)軟件，在軟件內(nèi)完成學(xué)習(xí)并獲得理論學(xué)習(xí)成績分，然后提出到實(shí)訓(xùn)基地開展實(shí)踐操作訓(xùn)練的申請，通過申請人數(shù)設(shè)置開班計(jì)劃，開班時(shí)通過領(lǐng)導(dǎo)政策宣講后開展實(shí)際操作訓(xùn)練與考核。

O2O人才培養(yǎng)模式通過互聯(lián)網(wǎng)+學(xué)習(xí)平臺的方式充分發(fā)揮學(xué)生的自主能動性，學(xué)生可通過手機(jī)或電腦利用業(yè)余時(shí)間，觀看優(yōu)質(zhì)教學(xué)資源中的視頻和動畫，快速掌握相關(guān)的理論知識，再完成智能化考核系統(tǒng)中的知識點(diǎn)進(jìn)行自我檢測，可加強(qiáng)學(xué)習(xí)的有效性。由于要線上取得足夠的成績后方能取得線下實(shí)際操作的資格，可促進(jìn)學(xué)生的學(xué)習(xí)主動性，也可極大的節(jié)省培訓(xùn)的成本和提升培訓(xùn)的效果，是互聯(lián)網(wǎng)+時(shí)代學(xué)習(xí)培訓(xùn)的發(fā)展趨勢。

6 結(jié)束語

基于信息化平臺的裝配式建筑實(shí)訓(xùn)室模型開發(fā)與研究,契合了浙江省人民政府辦公廳《關(guān)于推進(jìn)綠色建筑和建筑工業(yè)化發(fā)展的實(shí)施意見》，極大地促進(jìn)了工業(yè)化人才培養(yǎng)，為學(xué)院為建筑工業(yè)化企業(yè)和管理部門相關(guān)人員的分類培訓(xùn)，培育建筑工業(yè)化實(shí)用技術(shù)人員,開展地方服務(wù)提供有力途徑。

本文來源：《企業(yè)科技與發(fā)展》：http://m.00559.cn/w/qk/21223.html