潘泱波，苗磊剛，周慧芳

（江蘇建筑職業(yè)技術(shù)學(xué)院 建筑管理學(xué)院，江蘇徐州 221116）

建筑施工作業(yè)具有過程復(fù)雜、安全隱患多、危險(xiǎn)性大等特點(diǎn)。隨著我國基礎(chǔ)設(shè)施建設(shè)和房地產(chǎn)市場(chǎng)的興起，建筑業(yè)快速發(fā)展，然而大幅增加的施工作業(yè)活動(dòng)也帶來了更大的安全管理壓力。

近年來，全社會(huì)對(duì)安全生產(chǎn)重視程度不斷提高，對(duì)建筑行業(yè)施工作業(yè)人員的安全意識(shí)與技能也提出了更高要求[1]。這就要求建筑類職業(yè)教育提高人才培養(yǎng)質(zhì)量，把好建筑行業(yè)入口關(guān)。建筑施工安全課程在職業(yè)院校建筑類專業(yè)群特別是建設(shè)工程管理類專業(yè)的人才培養(yǎng)中具有重要作用，因此，探索研究更加科學(xué)實(shí)用的建筑施工安全課程教學(xué)方法，將學(xué)生培養(yǎng)成為高素質(zhì)、高技能、懂安全、重視安全的專業(yè)人才，成為合格的建設(shè)者和接班人，對(duì)建筑業(yè)的發(fā)展十分重要[2-3]。

本文通過分析高職院校建筑施工安全課程實(shí)踐教學(xué)中存在的問題，創(chuàng)新性地提出了將相似模擬理論引入課程實(shí)踐教學(xué)建設(shè)，結(jié)合數(shù)字化教學(xué)手段，探索課程新型實(shí)踐教學(xué)體系，構(gòu)建理虛實(shí)一體化教學(xué)新模式[4-5]，進(jìn)一步提升項(xiàng)目化教學(xué)的質(zhì)量和學(xué)習(xí)效果，使學(xué)生切實(shí)增強(qiáng)職業(yè)技能，畢業(yè)即可直接勝任工作。

1 現(xiàn)階段建筑施工安全課程存在的問題

目前，很多高職院校的建筑施工安全課程采用傳統(tǒng)的教學(xué)模式，尚未形成良好的項(xiàng)目化實(shí)踐教學(xué)模式，存在重理論、輕實(shí)踐的現(xiàn)象，對(duì)課程項(xiàng)目化實(shí)踐教學(xué)的課程標(biāo)準(zhǔn)、內(nèi)容設(shè)置、培養(yǎng)方案等方面還缺乏系統(tǒng)的研究[6-7]?，F(xiàn)階段，在已經(jīng)認(rèn)識(shí)到建筑施工安全課程理論教學(xué)中存在的理論脫離實(shí)踐、課堂枯燥沉悶、交流互動(dòng)缺乏等問題的基礎(chǔ)上，教育工作者通過不斷探索推動(dòng)課程向?qū)嵺`性和項(xiàng)目化的方向發(fā)展，然而，在實(shí)施過程中依然存在諸多問題，有待解決[8-9]。

1.1 學(xué)情研究中發(fā)現(xiàn)的問題

在與眾多高職院校教師和學(xué)生交流的基礎(chǔ)上，通過對(duì)學(xué)生學(xué)習(xí)興趣的分析能夠發(fā)現(xiàn)，學(xué)生通常會(huì)因教學(xué)方式的不同而對(duì)課程產(chǎn)生差異性的學(xué)習(xí)興趣，具有以下特點(diǎn)：對(duì)動(dòng)手實(shí)操的興趣最高，對(duì)計(jì)算機(jī)軟件即數(shù)字化教學(xué)的興趣次之，對(duì)理論學(xué)習(xí)的興趣最低。在以傳統(tǒng)多媒體方式開展的理論學(xué)習(xí)過程中，學(xué)生對(duì)視頻學(xué)習(xí)的興趣又要高于對(duì)圖片和文字的學(xué)習(xí)。因此，教師在教學(xué)過程中要充分考慮當(dāng)今學(xué)生的學(xué)習(xí)特點(diǎn)，將多種教學(xué)方法、教學(xué)資源進(jìn)一步有機(jī)結(jié)合，與時(shí)俱進(jìn)，不斷開拓創(chuàng)新。

1.2 建筑施工安全實(shí)踐課程存在的問題

基于理論與實(shí)踐相結(jié)合的教學(xué)理念，職業(yè)教育更加注重對(duì)學(xué)生實(shí)踐能力的培養(yǎng)，在課程開展實(shí)踐教學(xué)的過程中主要存在以下問題。

（1）實(shí)踐與理論脫節(jié)。傳統(tǒng)的實(shí)踐教學(xué)內(nèi)容與實(shí)際施工現(xiàn)場(chǎng)操作存在較大差距，教師在授課中通常側(cè)重傳授理論知識(shí)和現(xiàn)場(chǎng)常見安全問題的一般解決方法，而忽視了實(shí)際施工現(xiàn)場(chǎng)中的復(fù)雜安全問題和實(shí)際應(yīng)對(duì)方法。學(xué)生實(shí)踐學(xué)習(xí)后依然難以直接應(yīng)用所學(xué)知識(shí)解決實(shí)際問題。

（2）教學(xué)內(nèi)容與實(shí)際情況不符。傳統(tǒng)的實(shí)踐教學(xué)通常在固定的時(shí)間和空間內(nèi)進(jìn)行，與實(shí)際工地操作存在很大的差距，無法較為真實(shí)地還原建筑施工現(xiàn)場(chǎng)的場(chǎng)景。

（3）對(duì)安全風(fēng)險(xiǎn)的判斷與認(rèn)知不足。在傳統(tǒng)的實(shí)踐課程中，學(xué)生對(duì)安全風(fēng)險(xiǎn)的感受和判斷認(rèn)知程度相對(duì)較低，無法體驗(yàn)到建筑施工現(xiàn)場(chǎng)的真實(shí)情況，不利于學(xué)生風(fēng)險(xiǎn)隱患意識(shí)的樹立。

（4）教師缺乏現(xiàn)場(chǎng)實(shí)踐經(jīng)驗(yàn)。教師由于缺乏實(shí)踐經(jīng)驗(yàn)，只能通過教材內(nèi)容指導(dǎo)學(xué)生實(shí)踐，無法提供真實(shí)的案例和經(jīng)驗(yàn)分享，以至于學(xué)生在實(shí)踐操作中遇到困難和問題時(shí)，教師不能給予及時(shí)有效的指導(dǎo)和建議，使得學(xué)生無法解決問題。

（5）學(xué)生參與度不高。傳統(tǒng)的實(shí)踐課程缺乏互動(dòng)性和趣味性，學(xué)生往往只是被動(dòng)地接受教師的指導(dǎo)和培訓(xùn)，學(xué)生動(dòng)手操作的機(jī)會(huì)很少，經(jīng)常出現(xiàn)少數(shù)學(xué)生做、多數(shù)學(xué)生看的情景，學(xué)生實(shí)踐參與度較低，教師沒有將學(xué)生的主觀能動(dòng)性調(diào)動(dòng)起來。

1.3 建筑施工安全項(xiàng)目化課程改革存在的問題

為了激發(fā)學(xué)生的學(xué)習(xí)動(dòng)力，提高學(xué)生的綜合素養(yǎng)，培養(yǎng)學(xué)生自主學(xué)習(xí)能力和團(tuán)隊(duì)合作意識(shí)，項(xiàng)目化教學(xué)已然成為現(xiàn)代教育中被廣泛采用的教學(xué)方法。課程在近年的項(xiàng)目化教學(xué)改革和應(yīng)用過程中遇到了如下問題。

（1）缺乏實(shí)踐環(huán)節(jié)。傳統(tǒng)的項(xiàng)目化課程往往以安全理論為基礎(chǔ)展開，缺乏實(shí)際案例數(shù)據(jù)支持和現(xiàn)場(chǎng)操作的實(shí)踐環(huán)節(jié)，同時(shí)，項(xiàng)目任務(wù)實(shí)施需要實(shí)物模型、專業(yè)軟件、安全裝備等教學(xué)資源，而一些高職院校缺乏這些資源，影響項(xiàng)目實(shí)施的質(zhì)量，使學(xué)生很難將理論知識(shí)應(yīng)用于實(shí)際項(xiàng)目中。

（2）項(xiàng)目選擇不合理。傳統(tǒng)的項(xiàng)目化課程往往只有幾個(gè)標(biāo)準(zhǔn)化項(xiàng)目可選擇，發(fā)布的任務(wù)也以編撰安全技術(shù)和管理相關(guān)文字資料為主。然而實(shí)際建筑施工項(xiàng)目的規(guī)模、特點(diǎn)和風(fēng)險(xiǎn)程度各不相同，僅靠幾個(gè)標(biāo)準(zhǔn)化項(xiàng)目難以滿足學(xué)生學(xué)習(xí)需求。因此，通過傳統(tǒng)的項(xiàng)目化教學(xué)任務(wù)，學(xué)生無法接觸到真實(shí)的工程施工情況，也無法有效應(yīng)對(duì)各種安全問題。

（3）綜合性和系統(tǒng)性不強(qiáng)。建筑施工安全涉及多個(gè)環(huán)節(jié)，包括設(shè)計(jì)計(jì)算、施工技術(shù)與管理等方面，傳統(tǒng)的項(xiàng)目化課程往往只注重對(duì)特定環(huán)節(jié)或問題的講解，缺乏整體性和系統(tǒng)性。

（4）教學(xué)評(píng)估與反饋不完善。不是所有的學(xué)生都能迅速適應(yīng)項(xiàng)目化學(xué)習(xí)，一些學(xué)生可能習(xí)慣了傳統(tǒng)的學(xué)習(xí)模式，能夠在考試中取得好成績(jī)，但面對(duì)需要團(tuán)隊(duì)協(xié)作、創(chuàng)新思考的項(xiàng)目時(shí)感到無所適從。因此，教師需要開發(fā)更為合理高效的評(píng)估體系進(jìn)行教學(xué)評(píng)分，并及時(shí)給予有效的反饋來考查學(xué)生的實(shí)際操作和解決問題的能力。

2 建筑施工安全課程教學(xué)改革與探索

根據(jù)對(duì)江蘇建筑職業(yè)技術(shù)學(xué)院建設(shè)工程管理專業(yè)開展的學(xué)生座談、畢業(yè)生訪問和企業(yè)調(diào)研等結(jié)果的分析，在施工現(xiàn)場(chǎng)從事安全管理工作的畢業(yè)生，相對(duì)比較薄弱的職業(yè)能力是安全設(shè)計(jì)與計(jì)算、隱患排查治理等[10]。基于上文分析，此類能力的不足與建筑施工安全課程教學(xué)中存在的問題息息相關(guān)。因此，研究科學(xué)、合理、多樣化的教學(xué)方法，切實(shí)解決學(xué)生“理論學(xué)習(xí)不扎實(shí)、現(xiàn)場(chǎng)實(shí)物不認(rèn)識(shí)、動(dòng)手實(shí)操不了解”等問題尤為關(guān)鍵。

2.1 基于相似模擬理論建立實(shí)踐教學(xué)新體系

為了彌補(bǔ)上述實(shí)踐教學(xué)和項(xiàng)目化教學(xué)中存在的不足，在已有研究的基礎(chǔ)上，提出將相似模擬理論引入實(shí)踐平臺(tái)的構(gòu)建，打造新型建筑施工安全課程實(shí)踐教學(xué)內(nèi)容，進(jìn)一步完善課程實(shí)踐教學(xué)體系。

相似模擬理論是力學(xué)實(shí)驗(yàn)的重要理論基礎(chǔ)[11]，被廣泛應(yīng)用于由相似材料構(gòu)建的模型試驗(yàn)，是指在量綱分析的基礎(chǔ)上，按照設(shè)計(jì)的相似比例系數(shù)將實(shí)物原型與模型在幾何、運(yùn)動(dòng)、動(dòng)力等物理量上形成相應(yīng)比例，從而利用模型實(shí)驗(yàn)反向推演對(duì)應(yīng)原型的相應(yīng)規(guī)律。在建筑施工安全課程中，有較多的教學(xué)內(nèi)容為危險(xiǎn)性較大的分部分項(xiàng)工程（下稱“危大工程”）安全技術(shù)，需要針對(duì)各類“危大工程”開展項(xiàng)目化實(shí)踐教學(xué)?；谙嗨颇M理論，嘗試將施工現(xiàn)場(chǎng)“危大工程”的結(jié)構(gòu)和相關(guān)設(shè)施按照設(shè)計(jì)的相似比例系數(shù)進(jìn)行縮小，并在校內(nèi)實(shí)訓(xùn)場(chǎng)地構(gòu)建相似模型實(shí)踐教學(xué)平臺(tái)，從而最大限度實(shí)現(xiàn)將施工現(xiàn)場(chǎng)“搬”到校內(nèi)實(shí)訓(xùn)場(chǎng)，使學(xué)生通過分組合作的方式對(duì)“危大工程”展開設(shè)計(jì)計(jì)算研究、相似模擬材料選型、動(dòng)手實(shí)操搭建、驗(yàn)算優(yōu)化改進(jìn)、討論匯報(bào)總結(jié)等步驟，在實(shí)踐過程中不斷夯實(shí)理論基礎(chǔ)，激發(fā)自主創(chuàng)新能力，提升團(tuán)隊(duì)協(xié)作和個(gè)人實(shí)操能力，對(duì)安全風(fēng)險(xiǎn)和隱患的沉浸式體驗(yàn)感十足，真正達(dá)到懂設(shè)計(jì)、懂計(jì)算、懂材料、懂工藝。

2.2 虛擬現(xiàn)實(shí)與真實(shí)現(xiàn)實(shí)耦合教學(xué)

在過去的建筑施工安全虛擬現(xiàn)實(shí)（VR）體驗(yàn)教學(xué)中，學(xué)生往往只是在軟件設(shè)定的情景中體驗(yàn)，教學(xué)資源更新慢，限制了教學(xué)內(nèi)容的設(shè)計(jì)，難以使學(xué)生實(shí)現(xiàn)對(duì)建筑施工安全更深入學(xué)習(xí)[12-13]?，F(xiàn)嘗試通過將虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)與真實(shí)現(xiàn)實(shí)耦合教學(xué)，即結(jié)合虛擬現(xiàn)實(shí)和具體的施工現(xiàn)場(chǎng)真實(shí)場(chǎng)景，提供更具沉浸式、交互式和個(gè)性化的教學(xué)體驗(yàn)。首先，根據(jù)施工現(xiàn)場(chǎng)真實(shí)環(huán)境，使用3D 掃描、無人機(jī)測(cè)繪、制圖與建模軟件等技術(shù)創(chuàng)建一個(gè)與真實(shí)環(huán)境一致的虛擬環(huán)境。其次，將真實(shí)施工現(xiàn)場(chǎng)數(shù)據(jù)與虛擬環(huán)境相結(jié)合，讓學(xué)生能夠應(yīng)用互動(dòng)和控制系統(tǒng)在虛擬環(huán)境中進(jìn)行安全設(shè)計(jì)和施工模擬。最后，通過耦合教學(xué)可以利用軟件程序即時(shí)獲取反饋、評(píng)估和建議，幫助學(xué)生增強(qiáng)安全知識(shí)和技能；同時(shí)，教師通過收集學(xué)生在虛擬現(xiàn)實(shí)中的表現(xiàn)數(shù)據(jù)，可以進(jìn)行后期分析并改進(jìn)教學(xué)方法，從而進(jìn)一步優(yōu)化教學(xué)內(nèi)容和交互設(shè)計(jì)，并提供個(gè)性化的學(xué)習(xí)支持，更好地滿足了項(xiàng)目化教學(xué)的需要。

2.3 數(shù)字化技術(shù)與相似模擬技術(shù)相協(xié)同

在構(gòu)建相似模型實(shí)踐教學(xué)平臺(tái)的同時(shí)，探索線上線下混合式教學(xué)模式，利用數(shù)字化、信息化技術(shù)，大幅提升“危大工程”安全設(shè)計(jì)和計(jì)算的準(zhǔn)確性、效率和可靠性。首先，針對(duì)施工現(xiàn)場(chǎng)各類“危大工程”，使用BIM 或類似的工具創(chuàng)建工程項(xiàng)目的數(shù)字孿生模型[14]，學(xué)生輸入初步設(shè)計(jì)的結(jié)構(gòu)材料參數(shù)、地質(zhì)數(shù)據(jù)、施工方法和環(huán)境條件等詳細(xì)信息，并施加風(fēng)險(xiǎn)因素，仿真模擬工程項(xiàng)目對(duì)不同風(fēng)險(xiǎn)因素的響應(yīng)情況，完成模型參數(shù)設(shè)置。其次，基于模型計(jì)算結(jié)果，學(xué)生評(píng)估結(jié)構(gòu)在該參數(shù)設(shè)置下的安全性能，如果分析結(jié)果不滿足安全要求，則重新調(diào)整設(shè)計(jì)參數(shù)或施工方案，直至滿足安全要求后將設(shè)計(jì)計(jì)算和分析結(jié)果匯總成報(bào)告。再次，根據(jù)匯總報(bào)告，通過設(shè)置合理的相似比例系數(shù)，將設(shè)計(jì)完成的數(shù)字模型模擬的現(xiàn)實(shí)工程材料尺寸、力學(xué)屬性等參數(shù)進(jìn)行縮小。最后，利用3D 打印技術(shù)[15]，制造出具有縮小后的外形尺寸和力學(xué)屬性的相似材料，最終完成相似模型的搭建。

將數(shù)字化技術(shù)與相似模擬技術(shù)結(jié)合，可以為學(xué)生提供更具互動(dòng)性的實(shí)踐平臺(tái)，在實(shí)訓(xùn)場(chǎng)地實(shí)現(xiàn)“危大工程”從安全設(shè)計(jì)計(jì)算到數(shù)字模型建立、動(dòng)手實(shí)操搭建的全過程，幫助學(xué)生更好地理解和檢測(cè)“危大工程”的施工運(yùn)行情況，提供更加真實(shí)豐富、綜合全面的教學(xué)體驗(yàn)。

3 結(jié)束語

建筑施工安全是一門對(duì)實(shí)踐教學(xué)需求高、對(duì)學(xué)生動(dòng)手實(shí)操能力要求高，且十分適用項(xiàng)目化教學(xué)方式的課程。本文從課程學(xué)情研究以及在實(shí)踐課程、項(xiàng)目化課程改革中發(fā)現(xiàn)的問題出發(fā)，對(duì)建筑施工安全課程的實(shí)踐教學(xué)改革進(jìn)行了探索。針對(duì)建筑施工“危大工程”，首先，通過嘗試?yán)孟嗨颇M的方法，構(gòu)建相似模型實(shí)踐教學(xué)平臺(tái)，可以將施工現(xiàn)場(chǎng)“搬”到校內(nèi)實(shí)訓(xùn)場(chǎng)。其次，結(jié)合虛擬現(xiàn)實(shí)與真實(shí)現(xiàn)實(shí)耦合教學(xué)以及數(shù)字化技術(shù)與相似模擬技術(shù)相協(xié)同的教學(xué)方式，一方面，將真實(shí)施工現(xiàn)場(chǎng)與虛擬環(huán)境相結(jié)合，讓學(xué)生能夠應(yīng)用互動(dòng)和控制系統(tǒng)在虛擬環(huán)境中進(jìn)行安全設(shè)計(jì)和施工模擬，另一方面，學(xué)生借助數(shù)字化技術(shù)對(duì)“危大工程”展開設(shè)計(jì)計(jì)算研究、數(shù)字孿生模型構(gòu)建、驗(yàn)算優(yōu)化、相似模擬材料選型與制作、動(dòng)手實(shí)操搭建、匯報(bào)討論與總結(jié)等過程，完成項(xiàng)目化學(xué)習(xí)任務(wù)。教學(xué)改革的實(shí)施構(gòu)建了理虛實(shí)一體化教學(xué)新模式，進(jìn)一步提升了項(xiàng)目化實(shí)踐教學(xué)質(zhì)量和學(xué)習(xí)效果，為培養(yǎng)復(fù)合型技術(shù)技能型人才提供了新思路。