基于層次分析法的裝配式建筑施工課程教學(xué)探究

鄧建新 左海平

【摘要】本文闡明層次分析法構(gòu)建層次模型、構(gòu)造判斷矩陣的方法、裝配式建筑施工以及層次分析法與裝配式建筑施工課程各項內(nèi)容的結(jié)合點，闡述基于層次分析法的教學(xué)實踐：獲取及整理數(shù)據(jù)、計算各項任務(wù)的組合權(quán)重并以任務(wù)重要性排序、基于課程內(nèi)容重要程度重構(gòu)內(nèi)容及優(yōu)化課時分配，運用理實一體、虛實結(jié)合的方式進(jìn)行教學(xué)，以滿足行業(yè)對裝配式施工技能人才的需求。

【關(guān)鍵詞】層次分析法（AHP） 裝配式建筑施工 教學(xué)改革

【中圖分類號】G64 【文獻(xiàn)標(biāo)識碼】A

【文章編號】0450-9889（2023）27-0149-05

近年來，國務(wù)院出臺多個文件支持裝配式建筑發(fā)展，指出到2025年全國裝配式建筑占新建建筑比例達(dá)30%。裝配式建筑在縮短工期、提高生產(chǎn)率、節(jié)能環(huán)保上具有較為明顯的優(yōu)勢，參建各方對裝配式建筑愈發(fā)重視，建工專業(yè)學(xué)生畢業(yè)后必會進(jìn)行裝配式建筑相關(guān)培訓(xùn)及考核。裝配式建筑的出現(xiàn)改變了現(xiàn)有的傳統(tǒng)建筑方式，對建筑施工管理人才也提出了新的要求。原有裝配式建筑施工教學(xué)偏向于理論，重難點部分與現(xiàn)場崗位需求不盡匹配。作為培養(yǎng)專門技能人才的職業(yè)院校，需對裝配式建筑施工課程教學(xué)進(jìn)行相應(yīng)的改革。本文基于收集到的調(diào)查訪談數(shù)據(jù)，運用層次分析法（AHP）對裝配式建筑施工教學(xué)內(nèi)容的重要程度進(jìn)行排序，按重要性進(jìn)行教學(xué)時間分配，采用理實一體、虛實結(jié)合的教學(xué)方式，以培養(yǎng)適應(yīng)企業(yè)崗位需求的人才，滿足企業(yè)對裝配式建筑技能人才的需求。

一、層次分析法（AHP）及裝配式建筑施工概述

（一）層次分析法

層次分析法（AHP）是一種定性和定量相結(jié)合、系統(tǒng)的、層次化的分析方法，可方便地分析不同因子對目標(biāo)產(chǎn)生的影響，確定哪些因子更重要，從而制訂有針對性的解決措施。其具體步驟如下。

1.構(gòu)建層次模型

針對研究目標(biāo)，分析各因子與目標(biāo)的因果關(guān)系，構(gòu)建遞階層次模型，從而分析各因子對目標(biāo)的影響程度，為決策提供依據(jù)。筆者將研究層級分為三層：第一層為目標(biāo)層，僅一個元素，表示待分析的預(yù)定目標(biāo)；第二層是準(zhǔn)則層，為實現(xiàn)目標(biāo)所要涉及的一些中間因子；第三層為方案層，包括為實現(xiàn)目標(biāo)可供選擇的各項因子。

2.構(gòu)造判斷矩陣

構(gòu)建層次結(jié)構(gòu)模型之后，使用者可以清楚地知道同一層級之間的相互關(guān)系以及不同層間的邏輯關(guān)系。通過依托該層次結(jié)構(gòu)模型，可以計算得出相互間的權(quán)重比例。例如第一層為目標(biāo)層AK，其下有N個因子，則將第二層準(zhǔn)則層設(shè)為B1，B2…Bn，第三層方案層中各因子可設(shè)為bn1，bn2…bnn，不同層級間的各因子列入判斷矩陣，相互關(guān)系如表1所示。

表中下腳標(biāo)含義相同，例如Ak與bij=Bi/Bj，分子與分母相互一一對應(yīng)。腳標(biāo)用阿拉伯?dāng)?shù)字表示，有時也會以倒數(shù)來表示。各因子相對重要性比值詳見表2。

3.計算及一致性檢驗

層次分析法的計算主要是進(jìn)行特征向量的計算，通過計算可得到最大特征值。實踐中通過運用yaahp軟件進(jìn)行計算及一致性檢驗。yaahp是一款層次分析法輔助軟件，為層次分析法的決策過程提供模型構(gòu)造、計算和分析，可以便捷求出各因子的重要性系數(shù)，判斷出各個因子對目標(biāo)影響的大小程度。

（二）裝配式建筑施工

我國在20世紀(jì)進(jìn)行了裝配式建筑的嘗試，但大多局限于鋼筋砼預(yù)制空心樓板及工業(yè)廠房預(yù)制梁柱。近年來，國家大力推廣裝配式建筑，企業(yè)也相應(yīng)提升了對裝配式建筑技能人才的需求，對裝配式建筑專業(yè)技能提出了相應(yīng)要求，如需掌握裝配式建筑認(rèn)知、PC構(gòu)件生產(chǎn)及運輸、PC構(gòu)件安裝、鋼結(jié)構(gòu)施工等方面的專業(yè)知識與技能。因此，全國大部分涉及建筑工程的院校均開設(shè)了裝配式相關(guān)課程，部分學(xué)校開設(shè)了裝配式建筑專業(yè)。

裝配式建筑的施工技術(shù)大多來源于建筑施工技術(shù)，在構(gòu)造理論上與建筑施工技術(shù)一脈相承。對于裝配式建筑施工課程的教學(xué)，一些院校進(jìn)行了相關(guān)的理論探索與教學(xué)實踐，包括翻轉(zhuǎn)課堂、構(gòu)建網(wǎng)絡(luò)學(xué)習(xí)平臺、聘請行業(yè)企業(yè)專家擔(dān)任兼職教師、以賽促教、基于BIM技術(shù)進(jìn)行課程教學(xué)改革等，各職業(yè)院校對裝配式建筑施工課程的課時設(shè)置不盡相同，課程內(nèi)容的設(shè)置也各有側(cè)重，有的側(cè)重裝配式概論，有的側(cè)重識圖，有的偏向于混凝土構(gòu)件，有的偏向于鋼結(jié)構(gòu)。對課時緊張的非裝配式建筑專業(yè)而言，內(nèi)容如何取舍是一個難題。

（三）層次分析法（AHP）與裝配式建筑施工課程的結(jié)合點

結(jié)合裝配式建筑的知識體系以及現(xiàn)場對裝配式建筑施工人員所需具備的能力要求，按層次分析法原理以裝配式建筑施工課程為目標(biāo)層，以裝配式建筑認(rèn)知、PC構(gòu)件生產(chǎn)及運輸、PC構(gòu)件安裝、鋼結(jié)構(gòu)施工為準(zhǔn)則層。裝配式建筑認(rèn)知部分包括裝配式基本概念、國內(nèi)裝配式建筑現(xiàn)狀、國外裝配式建筑現(xiàn)狀，PC構(gòu)件生產(chǎn)及運輸包括PC構(gòu)件識圖、構(gòu)件深化設(shè)計、構(gòu)件制作、構(gòu)件運輸，PC構(gòu)件安裝部分包含吊裝、灌漿、現(xiàn)澆部分施工，鋼結(jié)構(gòu)安裝包含鋼結(jié)構(gòu)識圖、鋼構(gòu)件制作、鋼構(gòu)件吊裝、鋼構(gòu)件焊接。在明確上述具體任務(wù)后即可運用層次分析法（AHP）構(gòu)建層次模型，為后續(xù)各任務(wù)重要性分析奠定基礎(chǔ)。

二、裝配式建筑施工課程教學(xué)改革探究

依據(jù)層次分析的結(jié)果確定課程各項任務(wù)的重要程度，對各任務(wù)的重要程度進(jìn)行排序，針對重要程度高的任務(wù)分配更多教學(xué)資源，以使學(xué)生能通過課程的學(xué)習(xí)掌握裝配式建筑施工技能，對接企業(yè)崗位要求。本文的研究思路為：訪談、調(diào)研及收集歷史資料和數(shù)據(jù)，構(gòu)建裝配式建筑施工課程層次分析模型，運用yaahp軟件進(jìn)行計算及檢驗，得出影響課程的各因子重要程度，根據(jù)重要性排序制定相應(yīng)措施。

（一）數(shù)據(jù)獲取及整理

課程團(tuán)隊成員進(jìn)行研討后，確定課程所包含的內(nèi)容，到施工企業(yè)進(jìn)行專業(yè)訪談，從企業(yè)的視角明確現(xiàn)場管理人員應(yīng)掌握的裝配式建筑施工技能；整合課程任務(wù)，設(shè)計調(diào)查問卷；對施工管理人員及歷屆畢業(yè)生進(jìn)行問卷調(diào)查，得出課程內(nèi)容中各項任務(wù)的相對重要性比照數(shù)據(jù)，經(jīng)統(tǒng)計平均后四舍五入取整；按層次分析法中的1—9標(biāo)度法進(jìn)行標(biāo)度，構(gòu)建判斷矩陣。

（1）根據(jù)調(diào)查結(jié)果得出一級指標(biāo)裝配式建筑認(rèn)知、PC構(gòu)件生產(chǎn)及運輸、PC構(gòu)件安裝、鋼結(jié)構(gòu)施工之間的兩兩重要性對比情況：PC構(gòu)件生產(chǎn)及運輸相對裝配式建筑認(rèn)知而言很重要，PC構(gòu)件安裝相對裝配式建筑認(rèn)知而言極其重要，鋼結(jié)構(gòu)施工相對裝配式建筑認(rèn)知而言介于非常重要與很重要之間；PC構(gòu)件安裝相對PC構(gòu)件生產(chǎn)及運輸而言很重要，鋼結(jié)構(gòu)施工相對PC構(gòu)件生產(chǎn)及運輸而言介于很重要與稍重要之間，PC構(gòu)件安裝相對鋼結(jié)構(gòu)施工而言介于稍重要與一樣重要之間。按上述一級指標(biāo)重要性對比情況，構(gòu)建判斷矩陣如下。

（2）根據(jù)調(diào)查數(shù)據(jù)得出裝配式建筑認(rèn)知準(zhǔn)則層中裝配式基本概念、國內(nèi)裝配式現(xiàn)狀、國外裝配式現(xiàn)狀之間的兩兩重要性對比情況：國內(nèi)裝配式現(xiàn)狀相對裝配式基本概念而言稍重要，國外裝配式現(xiàn)狀相對裝配式基本概念而言稍重要，國內(nèi)裝配式現(xiàn)狀相對國外裝配式現(xiàn)狀而言一樣重要。按裝配式建筑認(rèn)知準(zhǔn)則層中各因子重要性對比情況，構(gòu)建判斷矩陣如下。

（3）根據(jù)調(diào)查數(shù)據(jù)得出PC構(gòu)件生產(chǎn)及運輸準(zhǔn)則層下PC構(gòu)件識圖、構(gòu)件深化設(shè)計、PC構(gòu)件制作、PC構(gòu)件運輸之間的兩兩重要性對比情況：PC構(gòu)件識圖相對構(gòu)件深化設(shè)計而言介于非常重要與很重要之間，PC構(gòu)件識圖相對PC構(gòu)件制作而言稍重要，PC構(gòu)件識圖相對PC構(gòu)件運輸而言介于極其重要與非常重要之間，PC構(gòu)件制作相對構(gòu)件深化設(shè)計而言稍重要，構(gòu)件深化設(shè)計相對PC構(gòu)件運輸而言介于稍重要與一樣重要之間，PC構(gòu)件制作相對PC構(gòu)件運輸而言介于很重要與稍重要之間。按PC構(gòu)件生產(chǎn)及運輸準(zhǔn)則層中各因子重要性對比情況，構(gòu)建判斷矩陣如下。

（4）根據(jù)調(diào)查數(shù)據(jù)得出PC構(gòu)件安裝準(zhǔn)則層下PC構(gòu)件吊裝、PC構(gòu)件灌漿、現(xiàn)澆部分施工之間的兩兩重要性對比情況：PC構(gòu)件灌漿相對PC構(gòu)件吊裝而言稍重要，構(gòu)件吊裝相對現(xiàn)澆部分施工而言介于很重要與稍重要之間，PC構(gòu)件灌漿相對現(xiàn)澆部分施工而言介于非常重要與很重要之間。按PC構(gòu)件安裝準(zhǔn)則層中各因子重要性對比情況，構(gòu)建判斷矩陣如下。

（5）根據(jù)調(diào)查數(shù)據(jù)得出鋼結(jié)構(gòu)施工準(zhǔn)則層下鋼結(jié)構(gòu)識圖、鋼構(gòu)件制作、鋼構(gòu)件吊裝、鋼構(gòu)件焊接之間的兩兩重要性對比情況：鋼結(jié)構(gòu)識圖相對鋼構(gòu)件制作而言介于非常重要與很重要之間，鋼結(jié)構(gòu)識圖相對鋼構(gòu)件吊裝而言介于稍重要與一樣重要之間，鋼結(jié)構(gòu)識圖相對鋼構(gòu)件焊接而言稍重要，鋼構(gòu)件吊裝相對鋼構(gòu)件制作而言介于很重要與稍重要之間，鋼構(gòu)件焊接相對鋼構(gòu)件制作而言稍重要，鋼構(gòu)件焊接相對鋼構(gòu)件吊裝而言稍重要。按鋼結(jié)構(gòu)施工準(zhǔn)則層中各因子重要性對比情況，構(gòu)建判斷矩陣如下。

（二）計算各項任務(wù)的組合權(quán)重并以任務(wù)重要性排序

將上述五個判斷矩陣的數(shù)值輸入yaahp計算軟件中，查驗并判斷是否滿足一致性要求（CR＜0.1則滿足要求），計算得出一級權(quán)重、二級權(quán)重以及各因子的組合權(quán)重如圖1所示。

筆者對課程中各因子權(quán)重按從大到小進(jìn)行排序，如表3所示。從排序結(jié)果得知裝配式建筑施工課程中PC構(gòu)件灌漿、鋼結(jié)構(gòu)識圖、PC構(gòu)件吊裝、鋼構(gòu)件吊裝、PC構(gòu)件識圖、鋼構(gòu)件焊接、現(xiàn)澆部分施工、PC構(gòu)件制作等任務(wù)的權(quán)重相對更大，需重點解決好排序靠前的課程教學(xué)任務(wù)。

（三）基于課程內(nèi)容重要程度的教學(xué)改革

課程團(tuán)隊明確了裝配式建筑施工課程各項任務(wù)的重要性程度后，在對裝配式建筑施工課程進(jìn)行教學(xué)改革時，主要依據(jù)課程中各項任務(wù)的課時進(jìn)行重新調(diào)整、分配教學(xué)內(nèi)容，使之更貼近工程實踐及企業(yè)崗位需求，然后采用更有利于學(xué)生獲取知識、提升技能的教學(xué)方式開展教學(xué)。

1.重新分配教學(xué)課時

教學(xué)中側(cè)重基于層次分析法（AHP）得出的權(quán)重系數(shù)大的任務(wù)項目，重點傳授施工現(xiàn)場對裝配式建筑施工要求相關(guān)技能。課程團(tuán)隊在總課時為48課時的前提下重新分配課程內(nèi)容、各任務(wù)課時，對權(quán)重系數(shù)大的任務(wù)，課時分配相對多一些，對權(quán)重系數(shù)小的任務(wù)，在課時分配上進(jìn)行相應(yīng)的壓縮，最終確定裝配式建筑施工課程的各項任務(wù)課時為：PC構(gòu)件灌漿10課時，PC構(gòu)件吊裝8課時，鋼結(jié)構(gòu)識圖6課時，鋼構(gòu)件吊裝6課時，PC構(gòu)件識圖6課時，鋼構(gòu)件焊接、現(xiàn)澆部分施工、PC構(gòu)件制作均為2課時，其他各項任務(wù)均為1課時。這樣，教學(xué)上更側(cè)重于灌漿、吊裝、識圖，貼近現(xiàn)場實際工作崗位對裝配式建筑施工技能人才的需求。

2.教學(xué)內(nèi)容緊貼實際需求

課程團(tuán)隊結(jié)合施工現(xiàn)場崗位實際需求，在教學(xué)內(nèi)容中融入“1+X”裝配式建筑技能等級證書相關(guān)內(nèi)容，根據(jù)學(xué)生實際情況，對裝配式建筑施工知識點進(jìn)行選擇、整理、完善。團(tuán)隊成員調(diào)研裝配式建筑生產(chǎn)及施工企業(yè)，結(jié)合學(xué)校實際情況，開發(fā)符合該行業(yè)需求的實訓(xùn)項目，編寫和完善實訓(xùn)指導(dǎo)書，及時收集裝配式建筑施工相關(guān)的規(guī)范、圖集、現(xiàn)場圖片、視頻及虛擬仿真等信息化資源，制作微課供學(xué)生學(xué)習(xí)。教學(xué)內(nèi)容從教師教什么學(xué)生就學(xué)什么向現(xiàn)場實際工作崗位需求什么就進(jìn)行相應(yīng)內(nèi)容教學(xué)的方向轉(zhuǎn)變，提高教學(xué)內(nèi)容的實用性，提升學(xué)生學(xué)習(xí)的主動性與自覺性。

3.運用知行合一的教學(xué)模式

課程團(tuán)隊針對不便于到校外進(jìn)行參觀、學(xué)生沒有真實體驗的課程內(nèi)容，如PC預(yù)制構(gòu)件的生產(chǎn)、疊合板疊合梁的吊裝、裝配式外墻板的吊裝灌漿等，運用理實一體、虛實結(jié)合的教學(xué)方式，即“實踐—理論—實踐”的模式，結(jié)合理論知識、實體模型及虛擬仿真軟件，在一個知識點上做到知行合一，先行動再學(xué)習(xí)。教學(xué)過程中充分利用學(xué)校已有的裝配式實訓(xùn)樓、裝配式建筑實體模型、虛擬仿真軟件，將虛擬仿真與理論及實操實訓(xùn)有機(jī)結(jié)合，同時結(jié)合虛擬現(xiàn)實（VR）技術(shù)，讓沒有現(xiàn)場施工經(jīng)驗的學(xué)生對裝配式建筑施工有更為直觀的感受，讓課程通俗易懂，從而有效激發(fā)學(xué)生學(xué)習(xí)興趣。

三、課程教學(xué)改革反思

基于層次分析法的裝配式建筑施工課程教學(xué)改革，提升實現(xiàn)了重心向企業(yè)崗位需求傾斜，提升了教學(xué)有效性和高效率，為同類課程的教學(xué)改革提供了一定的借鑒。由于受數(shù)據(jù)來源的局限性和準(zhǔn)確性的影響，課程團(tuán)隊后續(xù)需對課程教學(xué)進(jìn)行更進(jìn)一步的研究。

一是課程教學(xué)內(nèi)容實用。課程的教學(xué)改革，由從事裝配式建筑施工的企業(yè)施工人員對裝配式建筑施工課程提出知識和技能的需求，課程團(tuán)隊從企業(yè)的視角厘清現(xiàn)場裝配式建筑施工管理人員應(yīng)具備裝配式建筑施工的知識、技能和素養(yǎng)，運用層次分析法對課程內(nèi)容中的各項任務(wù)進(jìn)行重構(gòu)及排序，使課程的內(nèi)容最大限度地契合現(xiàn)場實際崗位對裝配式建筑施工課程的要求，更貼近于工程實際和企業(yè)崗位需求。課程團(tuán)隊成員通過到施工企業(yè)進(jìn)行專業(yè)調(diào)研，并回訪已參加工作的建筑工程專業(yè)歷屆學(xué)生，了解到改革后的教學(xué)內(nèi)容較改革前的教學(xué)內(nèi)容與施工現(xiàn)場需求更為匹配，進(jìn)入企業(yè)進(jìn)行施工管理的學(xué)生能更快適應(yīng)裝配式建筑施工管理工作，能有效對接崗位需求，更好地服務(wù)于工作崗位。

二是課堂教學(xué)效果有所改善。課程團(tuán)隊通過對課程內(nèi)容的重構(gòu)，明確重要程度排前的任務(wù)，提煉能提高學(xué)生專業(yè)行動能力培養(yǎng)的教學(xué)內(nèi)容，結(jié)合工程實際設(shè)計課堂教學(xué)情境，改變以往理論課枯燥的教學(xué)方式，引入虛擬仿真、虛擬現(xiàn)實（VR）技術(shù)開展實踐操作及相應(yīng)練習(xí)；結(jié)合職業(yè)院校學(xué)生動手能力強學(xué)習(xí)理論難的特點，以任務(wù)為導(dǎo)向，讓課堂成為學(xué)生主動學(xué)習(xí)的課堂，促成富有成效的師生、生生面對面交流。理實一體、虛實結(jié)合，讓學(xué)生對所學(xué)內(nèi)容覺得有用有趣，減少學(xué)生消極學(xué)習(xí)現(xiàn)象，使教學(xué)內(nèi)容更為有效、教學(xué)效率有所提升。

三是同類課程可借鑒應(yīng)用?；趯哟畏治龇ǖ难b配式建筑施工課程教學(xué)改革，可為施工技術(shù)類的相關(guān)課程教學(xué)改革提供一種思路。相關(guān)課程團(tuán)隊成員通過專業(yè)調(diào)研及訪談，對接現(xiàn)場實際工作崗位需求，厘清現(xiàn)場施工管理人員應(yīng)具備的知識、技能和素養(yǎng)，明確施工現(xiàn)場對施工技術(shù)類課程教學(xué)的具體要求；運用層次分析法（AHP），基于專業(yè)調(diào)研及數(shù)據(jù)調(diào)查，重構(gòu)課程教學(xué)內(nèi)容；對各因子進(jìn)行兩兩重要性對比，構(gòu)建判斷矩陣，計算得出教學(xué)內(nèi)容中各項任務(wù)的重要性排序，確定需重點掌握的教學(xué)內(nèi)容；采用合適的教學(xué)策略進(jìn)行針對性教學(xué)，促進(jìn)教學(xué)內(nèi)容跟施工現(xiàn)場實際更好地結(jié)合，增強課程教學(xué)的適用性和趣味性。

四是教學(xué)改革研究仍存在改進(jìn)空間。由于課程任務(wù)構(gòu)成與問卷調(diào)查的數(shù)據(jù)受限于調(diào)研對象覆蓋的范圍，數(shù)據(jù)的獲得有一定的局限性。各任務(wù)間相對重要性對比的判斷打分受到調(diào)查對象崗位及施工經(jīng)驗的限制，可能影響結(jié)果的準(zhǔn)確性，調(diào)研的對象及調(diào)研數(shù)據(jù)的全面性需在后續(xù)的研究中進(jìn)一步挖掘，以獲得更多研究客體的基礎(chǔ)數(shù)據(jù)，使結(jié)論更加科學(xué)全面，促進(jìn)裝配式建筑施工課程的教學(xué)改革。

綜上所述，課程團(tuán)隊在進(jìn)行調(diào)研訪談的基礎(chǔ)上收集數(shù)據(jù)，運用層次分析法得出裝配式建筑施工課程各項內(nèi)容的重要性指標(biāo)并從大到小進(jìn)行排序，重構(gòu)教學(xué)內(nèi)容，優(yōu)化課時分配，運用理實一體、虛實結(jié)合的方式進(jìn)行教學(xué)改革，促進(jìn)裝配式建筑施工課程教學(xué)內(nèi)容有用、教學(xué)過程有趣、教學(xué)效果改善，從而滿足了行業(yè)對裝配式施工技能人才的需求。

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