研究生“现代装配式建筑”课程教学初探

［摘 要］ 现代装配式建筑具有低碳环保、绿色节能、装配化程度高等显著优势，不仅符合国家的“双碳”目标要求，而且对于破解当前资源和能源限制难题维护我国生态文明建设也意义重大。为推进我国城镇化建设、提高城市土地利用率，现代装配式建筑正向高层、超高层领域快速发展。这就要求高校毕业生不仅具备基本的结构理论知识，对于当前建筑新技术和新研究的发展也要有清晰的认知。为此，南京林业大学特开设“现代装配式建筑”课程，旨在提高硕士研究生的最新装配式结构建造工艺、技术以及相关理论知识水平，为建筑业转型和高质量发展提供重要的人才支撑。

［关键词］ 现代装配式建筑；“双碳”目标；研究生教育；教学改革

［基金项目］ 2021年度南京林业大学大学生创新创业训练计划项目“火灾下重组竹钢填板螺栓节点失效机理研究”（2021NFUSPITP0596）

［作者简介］ 崔兆彦（1989—），男，山东东平人，博士，南京林业大学生物质材料国家地方联合工程研究中心助理研究员，主要从事现代竹木结构设计与理论研究。

［中图分类号］ G643.0 ［文献标识码］ A ［文章编号］ 1674-9324（2023）24-0149-04 ［收稿日期］ 2022-11-12

引言

高质量发展是“十四五”规划乃至更长时期我国经济社会发展的主题。党的二十大报告提出，要“统筹产业结构调整、污染治理、生态保护、应对气候变化，协同推进降碳、减污、扩绿、增长，推进生态优先、节约集约、绿色低碳发展。”［1］为新时代下高质量发展指明了方向。第75届联合国大会上，我国提出“二氧化碳排放力争于2030年前达到峰值，努力争取2060年前实现碳中和”的目标，展现了应对气候变化的坚定决心，我国经济结构和经济社会运转方式也将产生深刻变革［2］。

根据《2021中国建筑能耗与碳排放研究报告》，我国建筑全过程碳排放量占到全国总碳排放量的50.6%（建筑材料生产阶段占28.0%，建筑施工阶段占1.0%，建筑运行阶段占21.6%）。建筑业减少碳排放已成为我国实现碳达峰、碳中和目标关键的一环，对全方位迈向低碳社会、实现高质量发展具有重要意义。发展绿色建筑与绿色建材是我国社会经济绿色低碳转型的必然要求［3］。

现代装配式建筑具有低碳环保、绿色节能、装配化程度高等显著优势，符合我国建筑高质量发展和“双碳”发展的目标要求。现代装配式建筑主要包括预制装配式混凝土结构、钢结构、现代木结构建筑等，因为采用标准化设计、工厂化生产、装配化施工、信息化管理、智能化应用，是现代工业化生产方式的代表［4-5］。因此，鉴于当前我国在引领建筑产业化的发展方向及重点布局方面做出的调整，建筑业对于装配式建筑人才的需求空前猛增，缺口较大。为高质量培养装配式建筑行业人才，我校特开设“现代装配式建筑”这门课程。目前，装配式建筑相关的基础理论知识的学习主要集中在大专院校及普通本科阶段，研究生阶段开设此类课程的相对较少，这就导致可供参考的教材及教学大纲相对不足［6-7］。经过我校教师多方调研、咨询及思考，最终采用课题式教学法，课程内容主要包括装配式竹木结构、装配式混凝土结构、装配式钢结构建筑以及现代装配式建筑中几种主要结构形式的研究方向和最新研究成果等，旨在教授硕士研究生装配式结构建造工艺、技术以及相关理论知识，为我国建筑业转型和高质量发展提供重要的人才支撑。

一、课程开设的重点和难点

研究生教育不同于本科生教育，属于专业教育的范畴，需要引导学生自主学习，有目的、有方向地进行研究学习［8］。力争卓越，争创一流，是时代赋予我国高等教育院校的历史使命，也是其促进社会发展的内在动力。研究生教育的目的是培养具有创新能力和创新精神的高素质人才，其核心在于创新。基于此，“现代装配式建筑”这门课程开设的重点和难点在于：一方面，要让学生理解和掌握当前装配式建筑基本的建造方法和理论知识；另一方面，通过讲座报告的形式对最新国内研究现状进行普及教育，充分调动学生的研究兴趣，激发学生主动探索和创新积极性。本课程主要以授课和探索为基础，以专业知识和前沿领域研究为重点。因授课对象主要为专业型硕士，其目的是培养具有扎实理论基础，并适应土木行业需要的应用型高层次人才，所以授课的内容既要保证研究领域的前沿性，又要具有科普性，使得相关专业方向的研究生都能够吃透，即平衡好难度、广度和深度，处理好专业教育与通识教育的关系，互相兼顾［9］。同时，本课程应该与普通的专业课程有所区别，考核内容包括出勤率、中期汇报和课程论文。其中，中期汇报以小组讨论的形式展开，授课教师分配小组，对不同小组分配不同的研究课题。分组汇报有利于培养学生的团队协作能力，帮助学生领悟团队合作的精神内涵。

二、课程内容探究

“现代装配式建筑”不同于土木专业开设的“弹塑性力学”“结构动力学”等理论性较强的课程，学习方法更加注重探索性和研究性。在掌握了解国内外装配式建筑发展的现状后，学生通过课程学习、文献查阅以及网站检索等方式，学习现代装配式建筑概念、分类，并对发展现状进行分析；掌握现代装配式建筑基本的理论知识和专业名词；有针对性地讨论现代装配式建筑及关键部分抗震、抗火及耐久性领域的未来发展方向。本课程主要的教学内容可以分为四个部分。

1.概述。首先，给学生讲明“现代装配式建筑”课程总体规划，包括每周授课内容主题、考核依据以及课程要求。其次，明确给出现代装配式建筑的概念、分类和发展现状分析，让学生对课程内容有个初步的了解。最后，通过模拟建设工程场景以及展示建筑背后的理论知识，学生要知其然、知其所以然，产生主动探究学习的兴趣。

2.现代装配式竹木结构概述及进展，以工程竹螺栓节点抗火性能研究为例。首先，该部分将系统地从现代装配式竹木结构概念、结构用材、结构抗震设计及构造措施、施工工艺以及结构防火防腐措施等5方面介绍装配式竹木结构体系，讨论现代装配式竹木结构与我校特色学科的有机结合和未来发展。其次，以工程竹螺栓节点抗火性能研究为例，聚焦关键科学问题研究的背景和国内外研究现状，提出切实可行的研究内容和试验方案。此外，详细阐述了科学研究的主要思路：材料性能试验、螺栓节点力学和抗火性能试验、有限元分析以及设计方法集成。最后，讨论现代装配式竹结构及关键部分防火领域未来发展方向。

3.现代装配式钢筋混凝土结构概述及进展，以装配式混凝土框架节点基本性能研究为例。该部分主要讲解现代装配式钢筋混凝土概况、分类和发展现状分析。首先，介绍现代装配式框架结构体系发展历程、技术体系、关键构件的生产工艺和安装操作流程，以及现代装配式框架结构节点连接形式，以视频形式让学生切实了解装配式梁、柱等构件具体的生产和现场安装过程。其次，以装配式混凝土框架节点基本性能研究进展为例，展示装配式混凝土框架节点基本性能试验研究，包括装配式湿连接混凝土框架节点和装配式干连接混凝土框架节点发展现状、装配式混凝土框架节点数值模拟方法，即基于梁柱杆系单元的分析方法和基于三维实体单元的分析方法。最后，讲解装配式混凝土框架节点设计方法。

4.现代装配式钢结构概述及进展，以高强高热阻发泡混凝土轻钢结构体系的开发及其应用为例。首先，简单讲解现代装配式钢结构发展的历史、代表性人物以及发展的背景和现状，了解现代装配式钢结构的发展优势、技术研发和主要装配式形式，讨论其未来发展方向和技术体系、被动房的概念和发展趋势。其次，以高强高热阻发泡混凝土轻钢结构体系的开发及其应用为例，分类讲解高强高热阻发泡混凝土、装配整体式秸秆板轻钢高强发泡混凝土剪力墙结构体系、预制轻质高强发泡混凝土剪力墙结构被动房体系、预制高强发泡混凝土填充墙板等。最后，总结概括装配轻钢结构发展和应用的方向，致力于产学研协同攻关，以视频形式切实了解现代装配式钢结构梁、柱等构件具体的生产和现场安装过程。

在教学过程中，笔者首次尝试采用课题式教学法，将“现代装配式建筑”这门课程分为3个主要课题进行讲解。后期学生汇报和论文也要围绕这3个课题进行撰写和汇报。考虑到“现代装配式建筑”课程特点，辅以探究式和研究型相结合的教学方法，授课过程采用视频动画、实地参观、形象生动的画面、查阅文献资料等方法。最后，根据研究报告、多媒体汇报、答辩情况、方案讨论情况等，对学生分层次进行综合评定。

三、课题式教学方法的应用

所谓课题式教学法，就是将学习、设计和研究相结合，将其始终贯穿课程之中的一种教学方法。它不同于传统的“满堂灌”和“填鸭式”的教学模式，而是充分调动学生的主观能动性。在教师的指导和帮助下，学生通过团队合作、自主探究，积极高效地完成课程任务。课题式教学法可以有效提高学生的学习能力、设计能力、科研能力、团队协作能力以及组织汇报能力。它不仅是一种具体的教学方式，也是蕴含现代教学理念的教学思想。因此，在大学课程教学，尤其是研究生教学中推广使用，具有重要的意义和价值。

如前文所述，“现代装配式建筑”有别于其他理论性较强的研究生课程，更加注重探索性和研究性，因此对于课程背景的讲解尤为重要，即课程的现实意义和科学价值到底是什么？为什么要开设这门课程？这是任课教师要回答的重要问题。这就好比课题申报时立项的背景和意义。为什么要选择这一课题进行研究？只有回答好这个问题，项目评审的专家才明白项目研究的关键科学问题和工程使用价值。对于课堂授课同样如此，授课教师在开课之初就要从宏观上对课程产生的背景和意义、学习的必要性和重要性解释清楚，这样学生才能有的放矢，真正明白这门课程的价值在哪里，从而调动起学习的积极性。

在掌握了课程开设的意义和价值之后，就开始了后续章节的学习。对于“现代装配式建筑”这门课程，笔者主要分3个主要课题进行讲解。每个课题既相互独立又具有很强的相关性，共同构建了“现代装配式建筑”课程体系，内容层层递进，每个课题都设有一个具体的研究方向，直至完成整个课程的授课工作。对于课题式教学法而言，核心是问题，对教师提出了较高的要求，这就要求任课教师清晰把握课程相关课题的研究背景和发展现状，同时能够讲解清楚相关理论和重要概念。课题式教学不是简单地传递研究者的观点和成果，而是教师对于具体问题进行策划、重构、再创造的过程。在这一过程中，教师要发挥主导作用。这不仅仅要求教师和学生做到传统的“教、学、做”的有机结合，还要有发现问题和分析问题的能力、思维能力和团队协作能力。而要做到这一点，教师必须在每个子课题的开始就引导学生主动发现问题，学会独立思考问题，并做好反思。

课题式教学法改变了传统的教师“填鸭式”的授课模式，大大增加了课堂教学的空间尺度和弹性。无论这门课程的课时安排多少，教师都可以按照既定的模式有序开展。当课时安排比较少时，教师可以采用粗线条方式，但需要学生课后花费更多的时间和精力。课时安排比较多时，教师则可以围绕具体的研究课题深入剖析，细节化展示概念、定理的推导过程，这才是真正意义上的教学的再创造。南京林业大学为“现代装配式建筑”这门课程安排了48学时，时长合适，既可以完成三大研究课题，又能让学生有足够的课余时间准备课程论文和汇报，教学成效显著。

结语

将“现代装配式建筑”这门课程纳入研究生培养方案，通过该课程训练学生的思维方式、进行研究体验和探索、初步领会探索性学习方式，从而让学生领悟团队合作的精神内涵，掌握现代装配式建筑基本学科知识，了解学科前沿问题，培养崇尚科学、勇于探索的创新精神和创新能力，这是南京林业大学设置这门课程的初衷和目标任务。

将课题式教学法融入“现代装配式建筑”这门课程，可以有效增加课堂教学的弹性，充分调动学生的主观能动性。在教师的指导和帮助下，学生通过团队合作、自主探究，学习效果显著，掌握了最新装配式结构建造工艺、技术以及相关理论知识水平，为我国建筑业转型和高质量发展提供重要的人才支撑。

参考文献

［1］习近平：高举中国特色社会主义伟大旗帜为全面建设社会主义现代化国家而团结奋斗：在中国共产党第二十次全国代表大会上的报告［EB/OL］.（2022-10-25）［2022-10-30］.https：//www.ccdi.gov.cn/specialn/esdzt/esdztyw/202210/t20221026_226994.html.