《土木工程智能施工》 教案大纲

《土木工程智能施工》课程教学大纲一、基本信息课程编号20221116课程中文名称土木工程智能施工课程英文名称IntelligentConstructionofCivilEngineering课程类别通识教育（）大类基础（）专业核心（√）专业方向（）自主特色课（）课程性质必修（√）任选（）适用专业智能建造总学时48学分3先修课程数字测量、结构力学、土木工程材料、房屋建筑学、土力学与基础工程、混凝土结构设计原理、大数据与云计算并修课程钢结构设计原理、建筑钢结构设计、装配式结构设计、结构试验与检测、建筑基础设计、工程结构抗震开课单位土木与交通工程学院智能建造系本课程对毕业要求的贡献支撑毕业要求：1.4、2.3、3.1、5.2二、教学目标与任务培养学生解决土木工程智能施工关键问题的能力，以及运用国家现行施工规范、规程、标准的能力。掌握建筑工程中主要工种工程的施工工艺、施工方法和要求以及智能化的一般规律，熟悉有关施工技术的计算原则和方法，初步掌握拟定施工方案及智能化技术的基本方法；具有分析处理智能施工技术问题的基本能力。通过本课程学习将实现以下课程目标：课程目标1:掌握智能施工基本知识，能够运用专业知识认知、表达、描述工程施工中的基本问题，并给出一定的智能化解决方案。（对应毕业要求1.4）课程目标2:能通过文献研究和基本原理运用，剖析智能施工涉及的复杂工程问题，并运用数学，自然科学和工程科学知识对工程施工问题进行推理和验证，得到有效结论。（对应毕业要求2.3）课程目标3:掌握智能施工的基本方法和技术，能理解影响施工技术方案的各因素，并能根据现场既有条件，进行分析判断、总结归纳，提出科学合理、系统完整的智能施工解决方案。（对应毕业要求3.1）课程目标4:能够对智能施工中的工程问题，通过使用BIM相关工程软件、3D打印机、三维激光扫描仪等现代工具进行施工工艺模拟、流程优化，工程结构检测监测等，并理解现代工具的适用范围与局限性。（对应毕业要求5.2）课程目标与毕业要求的对应关系如下表毕业要求对应课程目标备注1.工程知识1.4掌握智能建造专业知识，通过知识融合，能够将专业知识应用于解决复杂工程的协同化设计、智能化施工和智慧化管理等问题。课程目标12．问题分析2.3能通过文献研究和基本原理运用，剖析复杂智能建造问题，并给出工程问题的运用数学，自然科学和工程科学知识进行推理和验证，得到有效结论。课程目标23．设计/开发解决方案3.1掌握建设工程项目全周期、全流程的工程设计和智能建造的基本方法和技术，了解影响工程设计、施工技术方案的影响因素，并进行分析和提出系统的解决方案。课程目标35.使用现代工具5.2能够对智能建造复杂工程问题，通过组合、选配、改进、二次开发等方式创造性地使用现代工具进行模拟和预测，并理解模型的适用范围与局限性。课程目标4三、教学内容、教与学要求、教与学方法及学时分配知识单元教与学方法知识点教与学要求支撑课程目标建议学时知识单元一：智能施工的内涵及发展状况等本知识单元为土木工程智能施工综述，宜采用图片、视频等资料进行多媒体教学，结合工程施工案例知识点1：智能建造的内涵掌握智能建造概念提出的背景、内涵和特征课程目标12知识点2：智能施工的内涵掌握智能施工的内涵和特征课程目标1知识点3：智能施工的发展状况了解智能施工的历史、现状及未来趋势课程目标1知识单元二：智能施工框架体系本知识单元采用课堂讲授为主的方法，辅以课堂讨论。知识点1：智能施工核心技术掌握智能施工核心技术课程目标14知识点2：智能施工关键技术掌握土木工程智能施工关键技术课程目标1知识点3：建造方式智能化掌握土木工程装配式、模块化建造等智能化建造模式课程目标1知识点4：智能施工管理集成平台掌握智能施工管理集成平台的架构及特征课程目标1知识单元三：土方工程本知识单元采用课堂讲授为主的方法，辅以课堂讨论。知识点1：土的工程分类与工程性质了解土的工程分类与工程性质课程目标18知识点2：土方计算与调配掌握土方计算方法，了解土方调配方案；场地数字测绘及土方计算智能化课程目标1知识点3：地下水控制熟悉地下水控制方案及选择课程目标2课程目标4知识点4：土壁支护熟悉土壁支护方案及选择；智能化的支护方案选择与决策课程目标2课程目标4知识点5：土方开挖与填筑掌握开挖方案确定及机械选择；掌握土方填筑方法与压实要求课程目标3知识单元四：基础工程本知识单元采用课堂讲授为主的方法，辅以课堂讨论。知识点1：浅基础的常用施工方法掌握浅基础的类型及常用施工方法课程目标14知识点2：预制桩的施工掌握钢筋混凝土预制打入桩的施工方法与质量要求课程目标1课程目标2知识点3：灌注桩的施工掌握灌注桩的施工（泥浆护壁法、干作业法、套管法）与质量要求课程目标1课程目标2知识点4：其它深基础施工简介了解其它深基础施工方法课程目标1课程目标2知识点5：基础工程施工智能应用点掌握基础工程施工智能化的应用点课程目标1课程目标2知识单元五：钢筋混凝土工程本知识单元采用课堂讲授为主的方法，辅以课堂讨论。知识点1：模板工程熟悉模板的类型、组成、构造要求及适用方位；掌握模板侧压力计算课程目标2课程目标3课程目标412知识点2：钢筋工程掌握钢筋连接方法、适用范围及质量要求；熟悉钢筋的配料计算课程目标2课程目标3课程目标4知识点3：混凝土工程掌握混凝土的配料、搅拌、运输、浇筑捣实和养护方法与要求；熟悉混凝土施工配合比计算、泵送方案、大体积浇筑方案课程目标2课程目标3课程目标4知识点4：先张法施工工艺熟悉锚具、夹具、张拉机具、台座的选择；了解施工工艺过程及要求课程目标1课程目标3知识点5：后张法施工工艺熟悉锚具、夹具、张拉机具的选择，掌握预应力筋制作、孔道留设、张拉、灌浆；了解施工工艺过程及要求课程目标1课程目标3知识点6：装配式混凝土结构施工掌握装配式混凝土结构体系及相应的施工方法课程目标1课程目标3知识单元六：钢结构工程本知识单元采用课堂讲授为主的方法，辅以课堂讨论。知识点1：钢框架结构施工掌握起重机械类型、原理及使用要求；掌握钢框架结构施工工艺及要求；了解钢框架智能施工工艺课程目标1课程目标2课程目标38知识点2：预应力钢结构施工了解预应力钢结构结构形式及主要施工工艺要求；掌握装配式钢结构体系及相应的施工方法课程目标1课程目标3知识点3：大跨度结构施工了解大跨度结构的主要施工方法课程目标1课程目标3知识单元七：砌筑工程本知识单元采用课堂讲授为主的方法，辅以课堂讨论。知识点1：施工特点、材料准备了解砌筑材料的性能课程目标14知识点2：砌体结构的施工方法掌握砌体施工工艺、质量要求以及保证质量和安全的技术措施课程目标1课程目标3知识点3：砌体填充墙的施工方法掌握砌体填充墙施工工艺、质量要求以及保证质量和安全的技术措施课程目标1课程目标3知识点4：砌筑工程的智能施工方案了解砌筑工程的智能施工方案课程目标1知识单元八：防水工程本知识单元采用课堂讲授为主的方法，辅以课堂讨论。知识点1：地下防水工程了解防水材料、构造及防水原理；掌握地下防水砼及卷材防水施工方法与要求课程目标1课程目标32知识点2：屋面防水工程了解防水材料、构造及防水原理；掌握屋面卷材防水的施工条件与方法、要求。课程目标1课程目标3知识单元九：装饰工程本知识单元采用课堂讲授为主的方法，辅以课堂讨论。知识点1：抹灰工程了解抹灰的组成、作用和做法，掌握常见一般抹灰和装饰抹灰的主要工艺和质量要求课程目标1课程目标32知识点2：饰面工程掌握常见饰面板块安装的主要构造与工艺要点课程目标1课程目标3知识点3：门窗及吊顶工程了解装饰的作用与特点；了解不同材料门窗安装的构造差异和主要方法课程目标1课程目标3知识点4：涂料与裱糊工程了解一般涂料及裱糊施工的要点课程目标1课程目标3知识单元十：建筑、道路、桥梁、隧道及地下工程本知识单元采用课堂讲授为主的方法，辅以课堂讨论。知识点1：建筑工程智能化施工解决方案掌握建筑工程智能化施工解决方案编制方法课程目标12知识点2：桥梁工程智能化施工解决方案掌握桥梁工程智能化施工解决方案编制方法课程目标1课程目标3知识点3：隧道工程智能化施工解决方案掌握隧道工程智能化施工解决方案编制方法课程目标1课程目标3知识点4：地下工程智能化施工解决方案掌握地下工程智能化施工解决方案编制方法课程目标1课程目标3四、学时分配表知识单元讲授实验上机延续课外学时小计知识单元一：绪论22知识单元二：智能施工框架体系44知识单元三：土方工程88知识单元四：基础工程44知识单元五：钢筋混凝土工程1212知识单元六：钢结构工程88知识单元七：砌筑工程44知识单元八：防水工程22知识单元九：装饰装修工程22知识单元十：智能施工综合应用案例22总计4848五、主要教学方法本课程是智能建造专业的一门专业核心课程，与各类建设工程实际的结合十分紧密。本课程采用线上线下混合教学方法，充分发挥现代信息化教育教学、仿真教学手段的优势，以帮助学生理解和掌握各类工程施工、智能施工的原理与方法，通过复杂实际工程智能建造案例分析与讨论，以提高学生解决复杂智能施工问题的能力，结合土木工程智能施工教学内容增加课程思政元素，以增强学生的职业素养、专业自信、科技创新和爱国情怀。（一）线上教学本课程线上教学采用泛雅学习通网络教学平台、虚拟仿真实训平台。1、教师应做的线上教学工作（1）教师在课前制作教案、PPT课件、教学视频、复杂实际工程智能施工案例和作业等学习资源并上传到网络教学平台，在学习资源中要明确知识要点和关键问题，在教学视频中设计一些练习作业题，以促使学生带着问题预习，可激发学生的学习积极性和提高线上教学效果。（2）利用大语言模型分析学生的学习历史、兴趣偏好和知识掌握程度，在学习通中搭建土木工程智能施工课程资料库、知识图谱，为每个学生提供更加灵活、个性化的学习体验。（3）和校外合同单位一起建设虚拟智能建造仿真实训平台。（4）教师应随时关注学生线上学习状况和学生的反馈信息，以便对课堂教学内容和方式进行调整。（5）根据学生的作业完成情况和学习中存在的问题安排好线上答疑。2、学生自主线上学习学生自主安排课外时间进行课前和课后线上学习，需要完成以下工作：（1）通过PPT课件、教学视频、复杂工程施工案例和作业等，安排时间自主学习和研究解决PPT课件、教学视频、复杂工程智能施工案例和作业中的问题。（2）针对学生自己无法解决的问题，利用大语言模型快速准确地回答学生专业问题。（3）根据学生的学习进度，提醒学生完成作业、参加讨论和复习考试内容。（4）通过虚拟仿真实训平台学习施工工艺、技术要求和智能技术，并提交施工工艺模拟及智能技术应用成果。3、学情监测与分析决策通过学习通等智能辅助教学工具，实时收集学生的学习数据，如学习时间、答题准确率、参与讨论的次数等。利用大数据分析技术和大语言模型，对这些数据进行深入分析，挖掘学生的学习行为模式和知识掌握情况。（二）线下教学1、知识传授重点讲解土木工程智能施工基本原理、基本概念与基本方法，构建土木工程智能施工的基本理论知识架构。教师要根据线上教学的反馈信息及作业完成质量及时调整课堂教学内容和方式，对于重点、难点知识和综合性强的知识可采用分组讨论方式教学。2、能力培养结合典型工程智能建造案例库，深入剖析工程案例中所涉及的施工工艺及要求和智能技术应用点，使学生深入了解土木工程施工方案选择等方面的技术要求和工作内容，培养学生运土木工程施工基本理论与方法分析和解决土木工程智能建造复杂问题的能力。3、素质提升根据本课程的任务和特点，挖掘思政元素，按照学校“全覆盖、有亮点”的课程思政总体方案，创新课程思政教学模式，培养学生德、智、体、美、劳全面发展，培养学生拥有爱国情怀，树立高尚社会主义核心价值观，具备团队协作、吃苦耐劳、执行规范、严谨求实、为工程质量负责等职业道德。（三）课程思政教学环节设计序号章节思政教学内容思政教学环节设计时间分配1第1章绪论激励学生树立爱国情怀和专业自信、行业自信通过讲解智能建造专业设置背景、我国土木工程领域建造发展历史、现状、前沿，结合我国“大国工程”、“超级工程”等智能建造案例和代表性人物，激励学生树立爱国情怀和专业自信、行业自信。10min2第2章智能施工框架体系培养学生精益求精的工匠精神、科技创新意识通过讲解智能建造核心技术、关键技术、建造方式、集成平台等，分析国内外在核心技术方面的差距，多学科交叉的生动案例引导学生牢固树立精益求精的工匠精神和用于突破核心技术的科技创新意识10min3第3章土方工程培养学生精益求精、吃苦耐劳的工匠精神、科技创新意识通过讲解土方工程工程特点、现场作业复杂程度，培养学生吃苦耐劳、爱岗敬业的职业素养，通过典型土方事故，培养学生牢固树立精益求精的工匠精神、通过引入自动驾驶机械、土方作业现代测绘技术等先进技术培养学生的科技创新意识10min4第4章基础工程培养学生强化基础能力训练意识通过讲述深基础的基本构造，让学生了解基础不牢，地动山摇的基本规律，培养学生一定要强化自身基础能力训练，为祖国建设事业打牢基础。10min5第5章钢筋混凝土工程培养学生精益求精、科技创新的科学精神在讲述钢筋混凝土工程施工中的模板工程、钢筋工程、混凝土工程施工工艺及要求，以及装配式等新技术的应用，通过典型案例分享，以及学生的分组讨论，培养学生精益求精的态度，科技创新的精神。20min6第6章钢结构工程培养学生的爱国情怀、精益求精与科技创新意识在讲述钢结构工程时，通过国内奥运工程、机场工程、FAST等重点重大案例分享，介绍我国钢结构的最新成果、典型的大跨度钢结构的具体实践，展现国内建造技术，为自己作为一个中国人而自豪；通过钢结构安装、装配式结构安装高精度要求特点，培养学生精益求精、科技创新的意识。10min7第7章砌筑工程培养学生实践创新的工匠精神在讲述施工砌筑工程时，通过引入自动砌砖机器人砌筑案例，激发学生创新意识；通过砌体结构的工程震害案例分析，培养学生的工程质量意识。10min8第9章装饰装修工程培养学生精益求精与科技创新意识通过装修工程的工艺流程及必要间歇，常见的装修质量问题讨论，装修机器人等新技术，培养学生的精益求精与科技创新意识。10min9第10章智能施工综合应用案例培养学生爱国情怀、精益求精与科技创新意识通过对建筑、道路、桥梁、隧道及地下工程中智能建造技术的应用案例分析，培养学生的精益求精与科技创新意识。10min六、实践教学内容与要求本课程结束后，安排了一门独立的3周“智能建造实训”，详见《智能建造实训教学大纲》；4周的生产与管理实习，详见《生产与管理实习教学大纲》七、课程的考核与成绩评定（一）课程考核方法课程的考核以考核学生能力培养目标的达成为主要目的，以检查学生对各知识点的掌握情况和应用能力为重点内容，包括平时考核、期中考核和期末考核三部分。平时考核包括课堂表现、作业成绩和实验成绩，期中、期末考核方式采取闭卷考试。各部分在课程总评成绩中的占比：平时成绩占总评成绩的30％，其中课堂表现占平时成绩的40％、作业占平时成绩的60％；期中考试成绩占总评成绩的30％；期末考试成绩占总评成绩的40％。（二）课程考核评分标准1、平时考核评分标准（1）课堂表现：考查学生出勤情况、回答问题状况及课堂讨论效果。评价细则如下：支撑课程目标课堂表现评价细则及得分优(36-40)良(32-35)中(28-31)及格(24-27)不及格(＜24)课程目标1、2、3、4课前能认真预习，听讲认真，回答问题流利、正确，讨论时认真思考，表现积极等。课前能认真预习，听讲较认真，回答问题正确，讨论时认真思考，表现比较积极等。课前预习，听讲较认真，回答问题基本正确，讨论时认真思考，表现比较积极等。课前预习，听讲一般，回答问题不佳，讨论时呈被动姿态，表现一般等。课前不进行预习，听讲不认真，回答问题不佳，不参与讨论，或表现比较消极等。（2）作业：主要考核学生对每章节知识点的复习、理解和掌握程度。每次作业的评价细则如下：支撑课程目标作业评价细则及得分优(54-60)良(48-53)中(42-47)及格(36-41)不及格(＜36)课程目标1、2、3、4按时交作业；概念解释清晰，分析问题条理清楚，计算过程层次清晰，方案设计依据合理、充分，结果正确率高于90%；表述合理，书写规范等。按时交作业；概念解释、分析问题、计算过程等比较清晰，方案设计依据比较合理，结果正确率不低于80%；表述比较合理，书写比较规范等。按时交作业；概念解释、分析问题、计算过程等基本清晰，方案设计依据基本合理，结果正确率不