新工科背景下土木工程專業(yè)畢業(yè)設(shè)計(jì)教學(xué)模式改革與實(shí)踐

張海燕 季靜 潘建榮 王帆 艾顯書

doi：10.11835/j.issn.1005-2909.2024.03.012

歡迎按以下格式引用：張海燕，季靜，潘建榮，等.新工科背景下土木工程專業(yè)畢業(yè)設(shè)計(jì)教學(xué)模式改革與實(shí)踐［J］.高等建筑教育，2024，33（3）：98-105.

修回日期：2023-02-23

基金項(xiàng)目：廣東省高等教育教學(xué)研究和改革項(xiàng)目（綜合類）“基于數(shù)字化平臺的土木工程專業(yè)內(nèi)涵建設(shè)和發(fā)展”（20190034）；2020年華南理工大學(xué)校級教研教改項(xiàng)目“新工科背景下的土木工程專業(yè)畢業(yè)設(shè)計(jì)改革”

作者簡介：張海燕（1978—），女，華南理工大學(xué)土木與交通學(xué)院教授，博士生導(dǎo)師，主要從事綠色混凝土材料、混凝土結(jié)構(gòu)研究，（E-mail）zhanghy@scut.ed.cn；（通信作者）季靜（1963—），女，華南理工大學(xué)土木與交通學(xué)院副院長，教授，主要從事鋼-混凝土組合結(jié)構(gòu)、高層建筑結(jié)構(gòu)研究，（E-mail）cvjingji@scut.edu.cn。

摘要：近年來，為適應(yīng)建筑工業(yè)化發(fā)展需求，華南理工大學(xué)對土木工程專業(yè)房建方向的畢業(yè)設(shè)計(jì)進(jìn)行了一系列改革，包括調(diào)整畢業(yè)設(shè)計(jì)目標(biāo)、選題、設(shè)計(jì)內(nèi)容、實(shí)施手段、進(jìn)度安排、成果提交等。為保障畢業(yè)設(shè)計(jì)改革的順利進(jìn)行，采取了一些卓有成效的措施，如采用PDCA循環(huán)制定了畢業(yè)設(shè)計(jì)改革的實(shí)施路徑，使得畢業(yè)設(shè)計(jì)工作能逐年持續(xù)改進(jìn)；引入裝配式混凝土結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)、基于BIM的預(yù)制構(gòu)件深化設(shè)計(jì)、碰撞分析、施工過程模擬和計(jì)量計(jì)價等內(nèi)容，改變了傳統(tǒng)的以現(xiàn)澆混凝土框架結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)為單一設(shè)計(jì)內(nèi)容的狀態(tài)；通過多維校企合作、線上和線下相結(jié)合的指導(dǎo)模式以及優(yōu)秀學(xué)生助教，解決了裝配式結(jié)構(gòu)領(lǐng)域師資不足和軟件使用方面的問題；通過賽教結(jié)合，提升了教師指導(dǎo)水平，測算了學(xué)生的實(shí)踐能力。論文還探討了傳統(tǒng)手算內(nèi)容與電算內(nèi)容的取舍、現(xiàn)澆構(gòu)件與預(yù)制構(gòu)件設(shè)計(jì)內(nèi)容的設(shè)定、設(shè)計(jì)難度和工作量的把握等問題，提出對于任務(wù)設(shè)置和進(jìn)度安排必須基于預(yù)測結(jié)果， 對于不同能力層次的學(xué)生可設(shè)置必做和選做內(nèi)容適應(yīng)其發(fā)展階段。改革后，畢業(yè)設(shè)計(jì)總體工作量和難度有所增大，設(shè)計(jì)內(nèi)容更符合工程實(shí)際，學(xué)生的軟件應(yīng)用技能有較大提高，學(xué)生對預(yù)制構(gòu)件的細(xì)部構(gòu)造、生產(chǎn)和施工過程等有了更深的理解。上述改革取得了良好的效果，為智能建造專業(yè)建設(shè)提供了良好的基礎(chǔ)和借鑒。

關(guān)鍵詞：智能建造；土木工程；畢業(yè)設(shè)計(jì)；PDCA循環(huán)；裝配式；BIM

中圖分類號：G642.477? ? ? 文獻(xiàn)標(biāo)志碼：A? ? ? 文章編號：1005-2909（2024）03-0098-08

隨著人工智能、物聯(lián)網(wǎng)、大數(shù)據(jù)、云計(jì)算、信息技術(shù)等新興技術(shù)的快速發(fā)展，傳統(tǒng)產(chǎn)業(yè)面臨著轉(zhuǎn)型升級的巨大壓力。建筑業(yè)作為我國國民經(jīng)濟(jì)的支柱產(chǎn)業(yè)之一，迎來了全面進(jìn)入智能建造的時代。智能建造即數(shù)字化設(shè)計(jì)、工廠化生產(chǎn)、裝配化施工、信息化管理和智能化應(yīng)用，是土木工程行業(yè)未來發(fā)展的方向，但目前我國在智能建造方面的技術(shù)和管理人員極度缺乏，嚴(yán)重阻礙了建筑業(yè)的轉(zhuǎn)型升級。

為加快培養(yǎng)面向建筑業(yè)轉(zhuǎn)型升級需求的新型人才，以土木工程專業(yè)為基礎(chǔ)，融合計(jì)算機(jī)及信息技術(shù)、控制機(jī)械原理、物聯(lián)網(wǎng)、大數(shù)據(jù)和工程管理等專業(yè)發(fā)展而成的新工科專業(yè)——智能建造應(yīng)運(yùn)而生。自2018年同濟(jì)大學(xué)率先獲批智能建造專業(yè)以來，每年獲批智能建造專業(yè)的高校數(shù)量持續(xù)增長，智能建造專業(yè)的教學(xué)體系和教學(xué)模式也逐漸完善，但是目前關(guān)于智能建造專業(yè)實(shí)踐教學(xué)環(huán)節(jié)，尤其是畢業(yè)設(shè)計(jì)環(huán)節(jié)的教學(xué)研究較少［1］。部分高校雖然尚未開設(shè)智能建造專業(yè)，但是為順應(yīng)新工科專業(yè)發(fā)展形勢和建筑行業(yè)發(fā)展需求，對土木工程專業(yè)的畢業(yè)設(shè)計(jì)進(jìn)行了一系列改革和實(shí)踐，可為智能建造專業(yè)的畢業(yè)設(shè)計(jì)提供借鑒。目前已有高校在畢業(yè)設(shè)計(jì)時融入了BIM技術(shù)的應(yīng)用［2］，例如，在工程管理和施工組織設(shè)計(jì)兩個方向應(yīng)用了BIM技術(shù)［3-4］；重慶大學(xué)進(jìn)行了基于BIM的工程管理專業(yè)畢業(yè)設(shè)計(jì)改革，組織學(xué)生完成了工程算量和施工組織的跨方向畢業(yè)設(shè)計(jì)［5］；也有學(xué)校依托BIM大賽進(jìn)行畢業(yè)設(shè)計(jì)改革［6］；同濟(jì)大學(xué)通過校企聯(lián)合指導(dǎo)畢業(yè)設(shè)計(jì)，針對設(shè)計(jì)案例采用BIM技術(shù)進(jìn)行了管線碰撞檢測和深化設(shè)計(jì)，也有基于RFID（無線射頻識別技術(shù)）和BIM技術(shù)進(jìn)行預(yù)制構(gòu)件智能化管理的案例［7］；東南大學(xué)則基于CDIOF（構(gòu)想-設(shè)計(jì)-實(shí)施-運(yùn)行）理念和BIM技術(shù)開展了結(jié)構(gòu)、巖土、地下和工程管理專業(yè)的聯(lián)合畢業(yè)設(shè)計(jì)［8］。對于土木工程專業(yè)房建方向的畢業(yè)設(shè)計(jì)，目前國內(nèi)高校基本都是以現(xiàn)澆框架或框剪結(jié)構(gòu)為設(shè)計(jì)對象，針對裝配式建筑結(jié)構(gòu)的選題尚未有相關(guān)文獻(xiàn)報(bào)道。

在新工科背景下，華南理工大學(xué)土木工程專業(yè)近年來對房建方向的畢業(yè)設(shè)計(jì)進(jìn)行了一系列改革和實(shí)踐，以滿足建筑工業(yè)化對人才的需求，同時也為智能建造專業(yè)的畢業(yè)設(shè)計(jì)做一些前期探索和經(jīng)驗(yàn)積累。首先，分析我國土木工程專業(yè)畢業(yè)設(shè)計(jì)現(xiàn)狀，其次，總結(jié)華南理工大學(xué)土木工程專業(yè)房建方向畢業(yè)設(shè)計(jì)改革的經(jīng)驗(yàn)，最后，給出作者對新工科背景下土木工程專業(yè)畢業(yè)設(shè)計(jì)改革的一些思考，以期為土木工程專業(yè)、智能建造專業(yè)畢業(yè)設(shè)計(jì)提供借鑒。

一、我國土木工程專業(yè)畢業(yè)設(shè)計(jì)現(xiàn)狀分析

經(jīng)電話訪談以及對近五年的文獻(xiàn)進(jìn)行分析后發(fā)現(xiàn)，目前國內(nèi)高校土木工程專業(yè)的畢業(yè)設(shè)計(jì)普遍存在以下問題［9-12］。

（1）畢業(yè)設(shè)計(jì)選題只重視某一方面專業(yè)知識的應(yīng)用，忽視相關(guān)專業(yè)知識的拓展和融合。目前國內(nèi)高校土木工程專業(yè)的畢業(yè)設(shè)計(jì)選題主要包括結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)、施工組織設(shè)計(jì)、基坑支護(hù)設(shè)計(jì)等［13］，學(xué)生對項(xiàng)目的整個設(shè)計(jì)及建造過程缺乏概念，使得畢業(yè)生工作后普遍存在專業(yè)面窄、上手慢等問題。

（2）畢業(yè)設(shè)計(jì)內(nèi)容及形式陳舊，不能反映當(dāng)代工程技術(shù)發(fā)展水平，與工程實(shí)際脫節(jié)。從近幾年土木工程專業(yè)畢業(yè)設(shè)計(jì)的題目來看，大多數(shù)學(xué)校的畢業(yè)設(shè)計(jì)題目以工程設(shè)計(jì)居多，畢業(yè)設(shè)計(jì)通常是教師自擬若干題目，要求學(xué)生完成結(jié)構(gòu)計(jì)算和施工圖繪制等基本任務(wù)。設(shè)計(jì)對象多為鋼筋混凝土框架結(jié)構(gòu)，結(jié)構(gòu)形式過于單一。近年來我國裝配式建筑和BIM技術(shù)發(fā)展迅速，企業(yè)對相關(guān)人才的需求量極大，但目前的畢業(yè)設(shè)計(jì)基本針對傳統(tǒng)現(xiàn)澆結(jié)構(gòu)，導(dǎo)致畢業(yè)設(shè)計(jì)與工程實(shí)際不能有機(jī)結(jié)合，學(xué)生難以完成實(shí)際工程任務(wù)。

（3）畢業(yè)設(shè)計(jì)的實(shí)施方法和實(shí)施手段與企業(yè)的實(shí)際工作情況差距較大。土木工程專業(yè)具有較強(qiáng)的實(shí)踐性和綜合性，但目前開展畢業(yè)設(shè)計(jì)的方法和手段與企業(yè)的實(shí)際情況差距較大，不利于提升學(xué)生的實(shí)踐能力。一是對行業(yè)內(nèi)的主流工程軟件了解不夠，比如PKPM、YJK、廣聯(lián)達(dá)等系列軟件以及近些年快速發(fā)展的BIM建模軟件Revit等；二是軟件應(yīng)用在整個畢業(yè)設(shè)計(jì)中占比較低，比如框架結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)仍采用手算為主、電算為輔的方法［14］，手算設(shè)計(jì)效率較低，而設(shè)計(jì)單位均采用軟件設(shè)計(jì)出圖。上述兩方面的問題影響了學(xué)生實(shí)踐能力的提高，以致學(xué)生在面對實(shí)際工程問題或具體工作時往往經(jīng)驗(yàn)不足。

二、畢業(yè)設(shè)計(jì)改革的目標(biāo)和難點(diǎn)

華南理工大學(xué)土木工程專業(yè)房建方向的畢業(yè)設(shè)計(jì)分為鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)和鋼結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)，本次畢業(yè)設(shè)計(jì)改革主要針對以鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)為對象的畢業(yè)設(shè)計(jì)。改革前畢業(yè)設(shè)計(jì)的目標(biāo)為通過畢業(yè)設(shè)計(jì)訓(xùn)練，使學(xué)生掌握整棟建筑物結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)的基本流程、基本原理和具體方法，熟悉主流結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)軟件，能正確運(yùn)用相關(guān)規(guī)范和理論方法，解決結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)中常見問題，完成結(jié)構(gòu)手算、電算和施工圖的繪制。針對目前土木工程專業(yè)畢業(yè)設(shè)計(jì)存在的問題，并結(jié)合建筑工業(yè)化的市場需求及其對人才培養(yǎng)的要求，改革后畢業(yè)設(shè)計(jì)目標(biāo)設(shè)定為提高學(xué)生對裝配式建筑的設(shè)計(jì)、生產(chǎn)、施工及運(yùn)維管理全過程的認(rèn)識，提升學(xué)生應(yīng)用BIM技術(shù)進(jìn)行裝配式建筑設(shè)計(jì)、施工管理、計(jì)量與計(jì)價的水平，使學(xué)生具備對裝配式建筑進(jìn)行結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)、深化設(shè)計(jì)、施工組織設(shè)計(jì)以及項(xiàng)目管理的能力，畢業(yè)后能勝任裝配式建筑的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)、深化設(shè)計(jì)、生產(chǎn)管理和現(xiàn)場管理等崗位工作。

由于首次將裝配式建筑作為畢業(yè)設(shè)計(jì)對象，沒有現(xiàn)成經(jīng)驗(yàn)可供參考，在進(jìn)行畢業(yè)設(shè)計(jì)改革的過程中，有以下難點(diǎn)。

（1）師資問題。BIM技術(shù)以及裝配式建筑為新興技術(shù)，目前熟悉裝配式建筑的深化設(shè)計(jì)、施工組織設(shè)計(jì)、計(jì)量計(jì)價的人員較少，土木工程專業(yè)現(xiàn)有的專任教師缺乏相關(guān)教學(xué)及工程經(jīng)驗(yàn)。

（2）畢業(yè)設(shè)計(jì)的具體任務(wù)和進(jìn)度安排問題。畢業(yè)設(shè)計(jì)的具體任務(wù)和進(jìn)度安排是否合理，直接影響畢業(yè)設(shè)計(jì)的效果以及學(xué)生能否如期畢業(yè)，因此需提前確定畢業(yè)設(shè)計(jì)的具體內(nèi)容，預(yù)估每項(xiàng)工作的難度，預(yù)測完成每項(xiàng)工作所需時間。例如，采用軟件設(shè)計(jì)或模擬的內(nèi)容與手算內(nèi)容具體包括哪些，不僅要考慮設(shè)計(jì)內(nèi)容的難易程度、學(xué)生的能力、畢業(yè)設(shè)計(jì)的時間限制等，還要考慮知識點(diǎn)的重要性和覆蓋性以及行業(yè)發(fā)展需求等。

（3）軟件問題。目前能進(jìn)行裝配式結(jié)構(gòu)深化設(shè)計(jì)的軟件較少，且版本更新快、價格昂貴，部分學(xué)校購買相關(guān)軟件或相關(guān)端口供學(xué)生使用的經(jīng)費(fèi)不足。

三、畢業(yè)設(shè)計(jì)改革的內(nèi)容

由于畢業(yè)設(shè)計(jì)目標(biāo)調(diào)整，畢業(yè)設(shè)計(jì)選題、內(nèi)容、實(shí)施手段、進(jìn)度安排、提交成果等都需要相應(yīng)調(diào)整。例如，畢業(yè)設(shè)計(jì)的對象由傳統(tǒng)的現(xiàn)澆框架結(jié)構(gòu)變?yōu)檠b配式鋼筋混凝土框架結(jié)構(gòu)、框剪或剪力墻結(jié)構(gòu)；設(shè)計(jì)內(nèi)容由傳統(tǒng)的上部結(jié)構(gòu)整體分析、單榀框架結(jié)構(gòu)計(jì)算、構(gòu)件配筋計(jì)算、基礎(chǔ)設(shè)計(jì)、施工圖繪制變?yōu)轭A(yù)制構(gòu)件拆分及裝配率計(jì)算、上部結(jié)構(gòu)及基礎(chǔ)設(shè)計(jì)、預(yù)制構(gòu)件深化設(shè)計(jì)、裝配率計(jì)算、施工組織設(shè)計(jì)、基于BIM的生產(chǎn)和施工過程模擬、基于BIM的工程計(jì)量與計(jì)價、施工圖繪制等；實(shí)施手段除了應(yīng)用傳統(tǒng)的手算、結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)軟件、辦公軟件、繪圖軟件等，還增加了BIM建模軟件、施工過程模擬軟件、造價分析軟件等的應(yīng)用；總的畢業(yè)設(shè)計(jì)學(xué)時不變，但手算工作量減少，軟件應(yīng)用工作量增多；最終提交的成果除了傳統(tǒng)的計(jì)算書、施工圖，還有三維動畫視頻、工程量清單、PPT等資料。表1為畢業(yè)設(shè)計(jì)改革前后的變化。

四、畢業(yè)設(shè)計(jì)改革的具體措施

為實(shí)現(xiàn)上述畢業(yè)設(shè)計(jì)改革，并解決改革中的難點(diǎn)問題，主要采取了以下措施。

（一） 基于PDCA循環(huán)的畢業(yè)設(shè)計(jì)改革實(shí)施路徑

PDCA循環(huán)的含義是將質(zhì)量管理分為四個階段，即Plan（計(jì)劃）、Do（執(zhí)行）、Check（檢查）和Act（處理）。華南理工大學(xué)基于PDCA循環(huán)制定畢業(yè)設(shè)計(jì)改革的實(shí)施路徑，如圖1所示，以保障畢業(yè)設(shè)計(jì)工作能逐年持續(xù)改進(jìn)。在“P”階段，收集裝配式建筑的設(shè)計(jì)案例及圖紙等相關(guān)資料，并優(yōu)選出難度適中，適合于畢業(yè)設(shè)計(jì)的工程項(xiàng)目，擬定畢業(yè)設(shè)計(jì)選題；收集裝配式建筑的設(shè)計(jì)規(guī)范、標(biāo)準(zhǔn)圖集、書籍和視頻資料等；與企業(yè)合作，組建指導(dǎo)教師隊(duì)伍，取得相關(guān)軟件使用授權(quán)；確定畢業(yè)設(shè)計(jì)的具體任務(wù)、提交的成果及要求、進(jìn)度安排，編寫畢業(yè)設(shè)計(jì)任務(wù)書。在“D”階段，編寫畢業(yè)設(shè)計(jì)指導(dǎo)書及授課課件，指導(dǎo)學(xué)生按照進(jìn)度計(jì)劃逐步完成設(shè)計(jì)任務(wù)，記錄學(xué)生在完成結(jié)構(gòu)整體建模、構(gòu)件拆分、深化設(shè)計(jì)、碰撞分析、施工組織設(shè)計(jì)、施工過程模擬、計(jì)量與計(jì)價、施工圖出圖等各項(xiàng)工作時花費(fèi)的時間及遇到或存在的問題。在“C”階段，定期檢查學(xué)生完成畢業(yè)設(shè)計(jì)的情況，尤其注重開題報(bào)告檢查、中期檢查和畢業(yè)設(shè)計(jì)答辯環(huán)節(jié)，對比改革前和改革后的畢業(yè)設(shè)計(jì)質(zhì)量，評價畢業(yè)設(shè)計(jì)改革效果。在“A”階段，針對畢業(yè)設(shè)計(jì)改革中出現(xiàn)的問題進(jìn)行總結(jié)和調(diào)整，修訂畢業(yè)設(shè)計(jì)任務(wù)書、指導(dǎo)書及課件等，然后開展下一輪循環(huán)。

（二） 基于多維校企合作的指導(dǎo)教師隊(duì)伍建設(shè)和資源整合

較多高校在畢業(yè)設(shè)計(jì)環(huán)節(jié)與企業(yè)合作，邀請經(jīng)驗(yàn)豐富的工程師作為校外合作導(dǎo)師。對于結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)，通常與設(shè)計(jì)院合作較多。但對于裝配式結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)，僅和設(shè)計(jì)院進(jìn)行合作遠(yuǎn)不能滿足要求，一是設(shè)計(jì)院現(xiàn)在具有裝配式結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)經(jīng)驗(yàn)的人員不多；二是裝配式建筑設(shè)計(jì)軟件上市時間短、更新快，熟悉軟件操作的人不多；三是學(xué)生對裝配式構(gòu)件形式、構(gòu)件生產(chǎn)和安裝過程等缺乏直觀了解，影響其對裝配式結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)過程的理解。為此，我校在畢業(yè)設(shè)計(jì)改革前就與裝配式建筑設(shè)計(jì)軟件商、設(shè)計(jì)院、有預(yù)制構(gòu)件加工廠的施工企業(yè)合作，組建了來自軟件公司、設(shè)計(jì)院、預(yù)制構(gòu)件廠、施工單位等不同企業(yè)的指導(dǎo)教師團(tuán)隊(duì)，并充分利用和整合了這些企業(yè)的資源。

（1）畢業(yè)設(shè)計(jì)中，軟件公司提供免費(fèi)的裝配式建筑設(shè)計(jì)軟件（PKPM-PC、PKPM-BIM等）和施工管理軟件使用授權(quán)碼，提供軟件使用培訓(xùn)視頻資料，并專門建立畢業(yè)設(shè)計(jì)答疑群，開展軟件使用咨詢和答疑服務(wù)。

（2）預(yù)制構(gòu)件廠和施工單位提供預(yù)制構(gòu)件生產(chǎn)和現(xiàn)場安裝施工的參觀機(jī)會，并派專人講解裝配式建筑的施工過程和技術(shù)要點(diǎn)。

（3）設(shè)計(jì)院提供多個裝配式建筑的設(shè)計(jì)案例及基礎(chǔ)資料，全程參與畢業(yè)設(shè)計(jì)指導(dǎo)，為學(xué)生講授預(yù)制構(gòu)件拆分、預(yù)制裝配率計(jì)算、預(yù)制構(gòu)件施工和使用階段的受力驗(yàn)算及配筋計(jì)算、裝配式構(gòu)件節(jié)點(diǎn)設(shè)計(jì)與驗(yàn)算等內(nèi)容。

（三） 基于線上和線下結(jié)合的畢業(yè)設(shè)計(jì)指導(dǎo)模式

2020年春季的畢業(yè)設(shè)計(jì)，華南理工大學(xué)采用了線上教學(xué)的模式，在此過程中發(fā)現(xiàn)線上教學(xué)有較多優(yōu)點(diǎn)，如受眾多、不受地點(diǎn)限制、可回放等，但也存在對學(xué)生缺乏有效管控等問題，因此，2021年和2022年的畢業(yè)設(shè)計(jì)我校采取了線上和線下教學(xué)相結(jié)合的畢業(yè)設(shè)計(jì)指導(dǎo)模式。軟件的使用和操作采用軟件公司提供的教學(xué)視頻，由學(xué)生在畢業(yè)設(shè)計(jì)開始前的寒假自行學(xué)習(xí)。企業(yè)導(dǎo)師的授課，例如裝配式建筑施工、預(yù)制構(gòu)件和裝配式節(jié)點(diǎn)設(shè)計(jì)等內(nèi)容，采用線上教學(xué)的方式，而校內(nèi)導(dǎo)師則組織線下教學(xué)和指導(dǎo)，每位校內(nèi)導(dǎo)師指導(dǎo)的學(xué)生控制在6人以內(nèi)。

通過線上和線下結(jié)合的模式，解決了裝配式結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)指導(dǎo)師資不足的問題，同時也對學(xué)生畢業(yè)設(shè)計(jì)的進(jìn)度和質(zhì)量形成了有效管控，對學(xué)生遇到的問題能及時了解和解決。

（四） 基于“傳幫帶”的優(yōu)質(zhì)學(xué)生資源利用

在畢業(yè)設(shè)計(jì)過程中，需要運(yùn)用專業(yè)軟件，例如，結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)軟件、繪圖軟件、BIM建模軟件、施工過程模擬軟件、造價分析軟件等，以及結(jié)構(gòu)分析和配筋計(jì)算的小工具箱等。由于這些軟件更新?lián)Q代快，而一些教師在平時的教學(xué)和科研中對它們應(yīng)用較少，因此軟件操作方面不太熟練。為解決學(xué)生在軟件使用過程中遇到的問題，我校采取了“傳幫帶”的方式，每年都有優(yōu)秀畢業(yè)生留在本校讀研，選擇研一的若干學(xué)生做助教，講解軟件的操作，并負(fù)責(zé)軟件操作方面的答疑。長此以往，形成了“傳幫帶”的良好風(fēng)氣，保研的學(xué)生在做畢業(yè)設(shè)計(jì)的過程中，主動鉆研軟件的使用技巧，為下屆的助教工作做準(zhǔn)備，而研究生助教也可以借此提高自己的實(shí)踐能力。

（五） 賽教結(jié)合，以賽促教，以賽測能

為促進(jìn)我國建筑工業(yè)化和智慧建造的發(fā)展與交流，推動建筑工業(yè)化和智慧建造等相關(guān)領(lǐng)域的人才培養(yǎng)，相關(guān)部門和單位組織了全國大學(xué)生工業(yè)化建筑與智慧建造競賽、全國大學(xué)生結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)信息技術(shù)大賽、全國高校BIM畢業(yè)設(shè)計(jì)創(chuàng)新大賽等全國性的賽事。通過組織和指導(dǎo)學(xué)生參加競賽，將畢業(yè)設(shè)計(jì)與競賽內(nèi)容結(jié)合起來，不僅可以獲得來自大賽組織方的資源（例如賽題設(shè)置、各類培訓(xùn)等），提升指導(dǎo)教師自身的水平以及學(xué)生的學(xué)習(xí)和實(shí)踐能力，還可以通過在指導(dǎo)學(xué)生參賽的過程中，了解學(xué)生學(xué)習(xí)各類軟件以及完成各項(xiàng)工作所需的時間、各項(xiàng)工作的難易程度、能達(dá)到的水平等，從而為畢業(yè)設(shè)計(jì)選題、內(nèi)容設(shè)置以及進(jìn)度安排提供參考。

五、畢業(yè)設(shè)計(jì)改革成效及思考

華南理工大學(xué)土木工程專業(yè)從2016年開始進(jìn)行畢業(yè)設(shè)計(jì)改革。首先，房建方向的改革融入了基于BIM的工程計(jì)量和造價分析、施工過程模擬等內(nèi)容，隨后，安排部分學(xué)生開展裝配式建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)，圖2-圖3為學(xué)生畢業(yè)設(shè)計(jì)的代表性作品。通過改革，華南理工大學(xué)土木工程專業(yè)的畢業(yè)設(shè)計(jì)質(zhì)量有較大程度的提升，以往房建方向畢業(yè)設(shè)計(jì)內(nèi)容（以手算為主的現(xiàn)澆框架結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)）較為單一、與實(shí)際工程有所脫節(jié)的問題有較大改觀，學(xué)生的學(xué)習(xí)和實(shí)踐能力大大增強(qiáng)，各類軟件的操作和應(yīng)用水平大幅提升，畢業(yè)設(shè)計(jì)改革也由一組學(xué)生試點(diǎn)推廣到混凝土結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)方向的多組學(xué)生。

在畢業(yè)設(shè)計(jì)過程中，學(xué)生也參加了比賽，并取得了較好的成績，例如，在2021年首屆全國大學(xué)生工業(yè)化建筑與智慧建造競賽中，獲得一等獎1項(xiàng)，二等獎3項(xiàng)；在2022年全國高校BIM畢業(yè)設(shè)計(jì)大賽中獲得二等獎1項(xiàng)，三等獎1項(xiàng)。

畢業(yè)設(shè)計(jì)改革后，對相關(guān)學(xué)生進(jìn)行了調(diào)查，學(xué)生反映以裝配式建筑為對象進(jìn)行結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)，并引入BIM技術(shù)進(jìn)行深化設(shè)計(jì)、碰撞分析、施工過程模擬等之后，畢業(yè)設(shè)計(jì)的工作量和難度有所增大，軟件應(yīng)用技能有很大提高，對預(yù)制構(gòu)件的細(xì)部構(gòu)造、生產(chǎn)和施工過程理解得更深入了，畢業(yè)設(shè)計(jì)內(nèi)容相比于改革前的更實(shí)用。在畢業(yè)設(shè)計(jì)改革過程中，也出現(xiàn)了一些問題，引發(fā)了一些思考。

（1）傳統(tǒng)手算內(nèi)容與電算內(nèi)容的取舍問題。在傳統(tǒng)的畢業(yè)設(shè)計(jì)中，較多內(nèi)容采用手算方法完成，例如，荷載計(jì)算、水平和豎向荷載作用下的內(nèi)力分析和變形驗(yàn)算、荷載組合、配筋計(jì)算等，雖然手算時采用的簡化方法在實(shí)際工程中較少用到，但是手算的過程可以幫助學(xué)生梳理大學(xué)四年所學(xué)的專業(yè)基礎(chǔ)知識，同時增強(qiáng)學(xué)生對結(jié)構(gòu)力學(xué)行為的把握和判斷，因此在電算盛行的當(dāng)下，必要的手算仍不可或缺，例如，結(jié)構(gòu)在水平和豎向荷載作用下的內(nèi)力分析和變形驗(yàn)算這部分手算工作量不能減少，但重復(fù)性的手算（如構(gòu)件配筋率計(jì)算）任務(wù)量可以減少。電算以及施工圖繪制的要求及流程與實(shí)際工程的做法一致，因此學(xué)生畢業(yè)后能馬上勝任設(shè)計(jì)崗位的工作。改革后的畢業(yè)設(shè)計(jì)要求學(xué)生能靈活應(yīng)用多種軟件，但由于學(xué)時有限，不能都靠指導(dǎo)老師來教授，因此可以要求學(xué)生大四寒假自學(xué)BIM建模、裝配式結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)、施工過程模擬等相關(guān)軟件的操作。

（2）現(xiàn)澆構(gòu)件與預(yù)制構(gòu)件設(shè)計(jì)內(nèi)容的均衡問題?，F(xiàn)澆混凝土結(jié)構(gòu)還是目前建筑結(jié)構(gòu)的主流形式，而且裝配式建筑中也有部分現(xiàn)澆結(jié)構(gòu)，因此畢業(yè)設(shè)計(jì)內(nèi)容不能只有預(yù)制構(gòu)件的設(shè)計(jì)及連接節(jié)點(diǎn)驗(yàn)算，還要包括部分現(xiàn)澆構(gòu)件的設(shè)計(jì)。但是，由于畢業(yè)設(shè)計(jì)時間有限，面面俱到是不可能的，因此可以考慮選取典型現(xiàn)澆構(gòu)件（如1塊現(xiàn)澆板、1根現(xiàn)澆梁）和預(yù)制構(gòu)件（如1塊疊合板、1根疊合梁）進(jìn)行手算。

（3）難度和工作量的把握。實(shí)際工程中，裝配式混凝土結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)的工作量遠(yuǎn)大于現(xiàn)澆混凝土結(jié)構(gòu)，它不僅包含了傳統(tǒng)現(xiàn)澆混凝土結(jié)構(gòu)（裝配式結(jié)構(gòu)“等同現(xiàn)澆”）的整體受力分析、構(gòu)件配筋計(jì)算、結(jié)構(gòu)施工圖等內(nèi)容，還增加了預(yù)制構(gòu)件拆分、施工階段受力驗(yàn)算、節(jié)點(diǎn)驗(yàn)算、碰撞分析、預(yù)制構(gòu)件深化設(shè)計(jì)和施工圖繪制等內(nèi)容，因此將裝配式混凝土建筑作為畢業(yè)設(shè)計(jì)的對象，工作量相比于以往的現(xiàn)澆結(jié)構(gòu)畢業(yè)設(shè)計(jì)無疑是增大的。為保證學(xué)生能順利完成畢業(yè)設(shè)計(jì)，必須“先預(yù)測后實(shí)操”，提前安排能力水平不同的學(xué)生進(jìn)行部分設(shè)計(jì)工作，記錄學(xué)生完成結(jié)構(gòu)整體建模、構(gòu)件拆分、深化設(shè)計(jì)、碰撞分析、基礎(chǔ)設(shè)計(jì)、施工組織設(shè)計(jì)、施工過程模擬、計(jì)量與計(jì)價、施工圖繪制等工作所需時間及遇到的問題，評估各項(xiàng)任務(wù)的難度，結(jié)合學(xué)生參賽情況、知識點(diǎn)的重要性及覆蓋面等，確定畢業(yè)設(shè)計(jì)的具體任務(wù)和進(jìn)度安排。由于學(xué)生的基礎(chǔ)知識掌握程度以及學(xué)習(xí)能力不同，畢業(yè)設(shè)計(jì)的難度和工作量應(yīng)有所差異，可以通過設(shè)置必做和選做內(nèi)容來適應(yīng)不同層次的學(xué)生。對于某些關(guān)鍵性內(nèi)容，例如，預(yù)制構(gòu)件拆分、整體受力分析、預(yù)制構(gòu)件施工階段和使用階段的受力分析及配筋計(jì)算、結(jié)構(gòu)施工圖繪制等內(nèi)容確定為必做內(nèi)容，而預(yù)制構(gòu)件深化設(shè)計(jì)、碰撞分析、基礎(chǔ)設(shè)計(jì)、施工組織設(shè)計(jì)、施工過程模擬、計(jì)量與計(jì)價等內(nèi)容作為選做內(nèi)容。

六、結(jié)語

在建筑工業(yè)化大力發(fā)展的時代背景下，新工科專業(yè)——智能建造應(yīng)運(yùn)而生，傳統(tǒng)的土木工程專業(yè)面臨著向智能建造專業(yè)轉(zhuǎn)變，或融入部分智能建造相關(guān)內(nèi)容，以適應(yīng)建筑業(yè)轉(zhuǎn)型升級需求。畢業(yè)設(shè)計(jì)作為本科生培養(yǎng)的最后環(huán)節(jié)以及最重要的環(huán)節(jié)，相應(yīng)也需進(jìn)行調(diào)整。華南理工大學(xué)近年來對土木工程專業(yè)房建方向的畢業(yè)設(shè)計(jì)進(jìn)行了一系列改革，如采用PDCA循環(huán)來制定畢業(yè)設(shè)計(jì)改革實(shí)施路徑，引入了BIM技術(shù)應(yīng)用、裝配式混凝土結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)等內(nèi)容，改變了傳統(tǒng)的以現(xiàn)澆混凝土框架結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)為單一設(shè)計(jì)內(nèi)容的狀態(tài)；通過多維校企合作、線上和線下結(jié)合的指導(dǎo)模式以及優(yōu)秀學(xué)生助教，解決了師資不足和軟件使用方面的問題；通過賽教結(jié)合，提升了教師水平，了解了學(xué)生的能力以及各項(xiàng)任務(wù)耗時。此外，還對傳統(tǒng)手算內(nèi)容與電算內(nèi)容的取舍問題、現(xiàn)澆構(gòu)件與預(yù)制構(gòu)件設(shè)計(jì)內(nèi)容的均衡問題、難度和工作量的把握等問題進(jìn)行了思考和解決。通過6年持續(xù)不斷的改革和實(shí)踐，華南理工大學(xué)的畢業(yè)設(shè)計(jì)改革取得了良好的效果，為智能建造專業(yè)的畢業(yè)設(shè)計(jì)提供了良好的基礎(chǔ)和借鑒。

參考文獻(xiàn)：

［1］ 劉世平，駱漢賓，孫峻，等.關(guān)于智能建造本科專業(yè)實(shí)踐教學(xué)方案設(shè)計(jì)的思考［J］.高等工程教育研究，2020（1）：20-24.

［2］ 劉方成，何杰，鄭輝，等.基于BIM應(yīng)用的土木工程小組協(xié)同畢業(yè)設(shè)計(jì)實(shí)踐［J］.當(dāng)代教育理論與實(shí)踐，2019，11（1）：80-84.

［3］ 何夕平，陳冉，陳燕.基于BIM技術(shù)土木工程專業(yè)施工類畢業(yè)設(shè)計(jì)的探索與實(shí)踐［J］.安徽工業(yè)大學(xué)學(xué)報(bào)（社會科學(xué)版），2017，34（1）：68-70，85.

［4］ 錢萍萍.BIM在土建類畢業(yè)設(shè)計(jì)中的應(yīng)用現(xiàn)狀分析［J］. 科教導(dǎo)刊， 2018（11）： 65-66.

［5］ 李世蓉，吳承科，李驍.基于BIM的工程管理專業(yè)畢業(yè)設(shè)計(jì)改革——以重慶大學(xué)為例［J］.工程經(jīng)濟(jì)，2016，26（8）：57-61.

［6］ 吳小強(qiáng)，劉雅君.BIM大賽下的土木畢業(yè)設(shè)計(jì)教學(xué)改革與實(shí)踐［J］.山西建筑，2014，40（10）：271-273.

［7］ 王婉，李懷健，劉勻.BIM技術(shù)在校企聯(lián)合畢業(yè)設(shè)計(jì)中的應(yīng)用和實(shí)踐［J］.高等建筑教育，2018，27（6）：161-166.

［8］ 秦衛(wèi)紅，姚一鳴，張志強(qiáng)，等.基于CDIOF-BIM的土木工程聯(lián)合畢業(yè)設(shè)計(jì)教學(xué)實(shí)踐與思考［J］.高等建筑教育，2022，31（5）：63-70.

［9］ 佘艷華，曾磊，黃文雄，等.工程教育認(rèn)證標(biāo)準(zhǔn)下土建類專業(yè)畢業(yè)設(shè)計(jì)改革與實(shí)踐［J］.教育教學(xué)論壇，2018（18）：153-154.

［10］ 艾心熒，鄭愚，孫璨， 等.新工科建設(shè)背景下土木工程專業(yè)畢業(yè)設(shè)計(jì)改革與實(shí)踐［J］.高教學(xué)刊，2022，8（2）：131-136.

［11］ 李雪平，楊林青，余思平.土木工程專業(yè)混凝土多層框架結(jié)構(gòu)畢業(yè)設(shè)計(jì)常見問題總結(jié)與建議［J］.河南建材，2018（5）：401-402.

［12］ 李彥龍.應(yīng)用型本科土木工程專業(yè)畢業(yè)設(shè)計(jì)改革與實(shí)踐——以許昌學(xué)院為例［J］.高等建筑教育，2019，28（4）：109-114.

［13］ 馮志焱， 韋鋒， 羅少鋒. 在畢業(yè)設(shè)計(jì)環(huán)節(jié)培養(yǎng)工科學(xué)生創(chuàng)新能力的思考與實(shí)踐——以巖土工程方向?yàn)槔跩］. 榆林學(xué)院學(xué)報(bào)， 2017， 27（4）： 106-109.

［14］ 張普，李趁趁，王新玲，等.土木工程專業(yè)畢業(yè)設(shè)計(jì)教學(xué)改革實(shí)踐與探索［J］.教育現(xiàn)代化，2019，6（18）：53-55.

Reform and practice of graduation design teaching mode of civil engineering under the background of new engineering

ZHANG Haiyan1， JI Jing1， PAN Jianrong1， WANG Fan2， AI Xianshu3

（1.School of Civil Engineering and Transportation， South China University of Technology， Guangzhou 510640， P.R.China；2.Architectural Design and Research Institute of SCUT Co.， Ltd.， Guangzhou 510640， P.R.China；3.Beijing Glory PKPM Technology Co.， Ltd.， Beijing 100013， P.R.China）

Abstract： To meet the demand of the development of building industrialization， a series of reforms in the graduation design of building construction orientation for civil engineering specialty are carried out in South China University of Technology， which includes the adjustment on the graduation design objectives， topics， design content， implementation means， schedule， results submitted， etc. To ensure the smooth implementation of the reform， some effective measures are taken. For example， the implementation path of the reform is formulated by using PDCA cycle， so that the graduation design practice can be continuously improved year by year. The design of prefabricated concrete structure， BIM-based deepening design of prefabricated components， collision analysis， construction process simulation， measurement and pricing are introduced， making the traditional state of taking the structural design of cast-in-place concrete frame as a single design content changed. Through multi-dimensional university-enterprise cooperation， online and offline guidance mode and excellent student teaching assistants， the problems of lack of teachers and software application in the field of prefabricated structure design are solved. Facilitated by the combination of competition and teaching， the teaching quality is promoted， and students ability is measured. Issues such as the choice between the traditional manual calculation content and the computer calculation content， the setting of the design content of the cast-in-place components and prefabricated components， the balance on design difficulty and workload， are discussed. The design task and schedule are suggested to be arranged based on the measurement results， and for students with different ability levels， the required and optional content can be set to meet their development needs. After the reform， the overall workload and difficulty of the graduation design are increased， and the design content is more in line with the engineering practice. Students software application skills are greatly improved， and their understanding in detailed structure， production and construction process of prefabricated components is deepened. The reform has achieved good effect， providing a good basis and reference for the development of intelligent construction specialty.

Key words： intelligent construction; civil engineering; graduation design; PDCA cycle; assembled; BIM

（責(zé)任編輯? 鄧? 云）