高职建筑工程技术专业三年级《现代混凝土结构加固技术》项目化教学设计

高职建筑工程技术专业三年级《现代混凝土结构加固技术》项目化教学设计

一、课程基本信息与设计理念

（一）课程定位与目标

本课程属于高职建筑工程技术专业三年级核心专业技能课程，开设于第五学期，共计64学时，4学分。其前导课程为《建筑力学》、《混凝土结构构造》、《建筑结构检测与鉴定》，后续支撑《顶岗实习》与《毕业设计》【重要】。课程依据高职教育“岗课赛证”融通理念设计，旨在培养学生在既有建筑加固改造领域的职业能力。课程总目标为：学生能识读加固施工图，能根据鉴定报告选择合理加固方法，能进行常规加固施工与质量检查，具备加固工程安全意识与工匠精神。其中知识目标包括掌握常用加固方法（增大截面法、粘贴碳纤维法、粘贴钢板法、外包型钢法等）的适用范围、加固原理、构造要求与施工工艺流程；能力目标包括能够依据规范复核加固设计基本构造，能够编制简单加固施工方案，能够进行加固施工现场质量检查与验收；素质目标则侧重培养学生敬畏规范的安全意识、精益求精的工程质量观念以及既有建筑改造中的历史保护与可持续发展观念。

（二）设计理念与思路

本教学设计深度贯彻《国家职业教育改革实施方案》精神，对标“双高计划”建设要求，以“项目引领、任务驱动、理实一体、虚实结合”为核心设计理念【非常重要】。具体设计思路体现为：第一，重构教学内容，对接职业标准。将课程内容整合为三大模块，即“加固材料与构造原理”、“构件加固技术应用”、“结构体系加固实务”，打破传统学科体系，以加固施工过程为导向。第二，创设真实情境，实施项目教学。引入一栋20世纪80年代建造的钢筋混凝土框架结构教学楼（缩尺模型或BIM模型）作为贯穿全课的真实项目，围绕其抗震鉴定后的加固需求，设置系列学习性工作任务。第三，数智赋能教学，虚实深度融合。依托虚拟仿真软件模拟钢筋开凿、界面处理等隐蔽工程，利用AR技术展示加固完成后内部受力状态，利用智能检测设备实时采集数据，破解传统教学“进不去、看不见、动不了”的难题【热点】。第四，强化思政浸润，培育工匠精神。结合重大工程安全事故案例和加固改造经典工程，引导学生理解“建筑医生”的职业责任，将规范意识、质量意识内化于心【高频考点】。

二、教学准备与学情分析

（一）授课对象分析

授课对象为高职建筑工程技术专业三年级学生。知识基础上，学生已修完建筑力学、混凝土结构构造等课程，掌握了基本受力特点，但对结构失效模式认知不足；技能基础上，具备一定的识图能力，但缺乏将图纸与现场实际病害关联的能力，动手操作规范性较差；学习特点上，学生对真实工程问题兴趣浓厚，但对枯燥的规范条文存在畏难情绪，偏好直观体验和动手操作【难点】。

（二）教材与资源整合

选用“十二五”职业教育国家规划教材《土木工程检测与加固技术》作为主要参考，同时整合《混凝土结构加固设计规范》GB50367等国家规范标准图集。依托校级结构实训场和虚拟仿真中心，开发“加固工程案例库”和“典型病害照片库”。建设“加固技术微课群”，涵盖碳纤维粘贴工艺、植筋拉拔试验等关键技能点微视频，供学生课前预习与课后复习。

三、教学实施过程（核心环节，约占全文70%篇幅）

本课程的教学实施严格遵循“资讯、计划、决策、实施、检查、评价”六步法，围绕真实项目“某教学楼抗震加固工程”展开【非常重要】。全过程共计64学时，以下分项目详细阐述实施过程。

（一）项目导入与基础准备（共计8学时）

第一，创设情境，发布任务。播放一段80年代老旧教学楼在地震模拟作用下的振动视频，展示梁柱节点开裂、砌体填充墙破坏等画面，引出“既有建筑不满足现行抗震规范”的痛点。发布项目任务书：某建于1985年的三层框架结构教学楼，经检测鉴定，框架柱轴压比超限，梁抗弯承载力不足，需进行加固设计施工图会审与施工方案编制【基础】。学生以4-5人为一组组建“加固工程项目部”，选举项目经理、技术负责人、质检员、安全员等角色，明确岗位职责。第二，加固基本原理与材料认知。教师讲授混凝土结构加固的基本原则，强调“加固方案应便于施工、减少对原结构损伤、受力明确”的核心思想。重点讲解加固界面处理的核心机理——新旧混凝土能否协同工作的关键在于界面粘结强度【重要】【难点】。实训环节：每组领取一套混凝土试块（旧）和界面剂、植筋胶、碳纤维布等材料样品。学生通过触摸、称重、阅读说明书，初步建立材料认知。利用显微镜观察碳纤维丝细度，理解其“高强度、轻质量”的特性来源。第三，加固构造与规范初探。引导学生阅读《混凝土结构加固设计规范》GB50367目录，了解规范基本框架。教师提炼核心构造规定，如“植筋锚固深度不得小于15d”、“新增混凝土层最小厚度”等【高频考点】。采用“找茬”游戏方式，展示几张错误的加固节点图（如植筋间距过小、U型箍间距过大），让学生对照规范条文找出错误，强化规范意识。

（二）项目核心：典型构件加固技术实施（共计36学时）

本模块是课程核心，按照“由简到繁、由传统到现代”的逻辑，分四个子任务进行，每个子任务均遵循完整的“六步法”。

子任务一：混凝土梁的增大截面法加固（10学时）

第一，资讯与计划。技术负责人（教师）提出任务：教学楼一层框架梁（截面300x600）因荷载增加，正截面抗弯承载力不足，需采用加大截面法加固，增大截面尺寸至400x700。学生项目部查阅规范与图集，明确工艺流程：界面凿毛→植筋→钢筋绑扎→支模→浇筑→养护。小组讨论编制初步施工方案，列出所需材料、机具清单。第二，决策与实施。教师引导学生重点决策两个关键参数：新增钢筋的直径与数量、植筋钻孔深度与孔径。利用结构设计软件现场验算，比对规范表格，确定配筋方案【难点】。进入实训场实操：第一步，界面处理。学生在旧混凝土梁试件上进行凿毛作业，体验不同凿毛工具（电镐、手工剁斧）的效果，使用粗糙度仪检测处理后的表面粗糙度，理解“均匀露出粗骨料”的工艺要求【重要】。第二步，植筋。学习植筋胶的配比与注射方法，使用专用钻孔设备钻孔，清孔（强调“三刷三吹”工艺），注胶，植入钢筋。进行拉拔试验，验证植筋质量，读取破坏荷载值，分析破坏形态（胶体破坏、混凝土锥体破坏、钢筋屈服）。第三步，钢筋绑扎与模板支设。按照图集要求绑扎箍筋，重点检查新增钢筋与旧箍筋的连接方式。支设模板，检查截面尺寸。第四步，混凝土浇筑。采用自密实微膨胀混凝土模拟浇筑，振捣棒模拟振捣，强调节点区振捣密实技巧。第三，检查与评价。拆模后，对加固梁进行外观质量检查，记录有无蜂窝麻面。利用回弹仪检测新增混凝土强度。每组提交一份“加大截面法施工记录表”，内容包括实测数据、过程照片、问题分析。师生共同评价施工过程的规范性与团队协作能力。

子任务二：混凝土梁、板的粘贴碳纤维布加固（8学时）

第一，资讯与计划。项目新任务：该教学楼局部楼板负弯矩区开裂严重，考虑到增加截面会影响净空，拟采用粘贴碳纤维布加固。学生通过观看微课视频和查阅产品说明书，自主学习碳纤维材料特性、配套树脂性能，编制粘贴碳纤维布工艺流程：基层处理→底涂涂刷→找平→浸渍胶涂刷→粘贴碳纤维布→固化养护。第二，决策与实施。关键决策点：碳纤维布的层数、粘贴方向（主受力方向）、搭接长度【高频考点】。教师展示不同层数碳纤维布加固梁的受力破坏动画，让学生理解“适筋破坏”与“超筋破坏”的概念。实操环节：每组发放一块预制裂缝的混凝土板试件。第一步，基层处理。学生使用角磨机打磨混凝土表面，去除浮浆，直至露出坚实基层，用气压泵吹净浮尘。第二步，涂刷底涂与找平。按比例配制底涂胶，均匀涂刷。对凹陷处使用找平胶修补，要求棱角打磨成圆弧状（半径不小于20mm）。第三步，粘贴碳纤维布。裁剪碳纤维布，配制浸渍胶，用滚筒在基层和碳纤维布上分别涂刷，将碳纤维布粘贴于板底，用专用刮板沿纤维方向多次滚压，排出气泡。特别注意阴阳角部位的加强处理【重要】。第四步，固化与防护。粘贴完成后，留置固化试块。在固化期间，设置警示标识，严禁触碰。第三，检查与评价。固化后，进行外观检查（空鼓、搭接长度、顺直度），使用小木槌敲击检查空鼓面积，记录空鼓率。进行破坏性抽测（取试样做拉拔试验），验证粘结强度是否满足设计要求。小组汇报粘贴过程中遇到的空鼓气泡问题及解决措施。

子任务三：混凝土柱的外包型钢加固法（8学时）

第一，资讯与计划。任务背景：底层框架柱轴压比超限，需大幅度提高承载力，且施工空间受限，工期紧张。学生查阅资料，比较加大截面法与外包钢法的优劣，决定采用外粘型钢法（湿式外包钢）。学习工艺流程：混凝土表面处理→型钢制作安装→环氧树脂灌浆→防锈防火处理。第二，决策与实施。核心决策：角钢型号的选择、缀板间距的确定、注浆孔的布置【难点】。教师演示型钢骨架受力分析简化模型。实操环节：在混凝土柱模型上操作。第一步，表面处理。彻底打磨柱四角，直至露出新鲜混凝土，四角磨出圆角。第二步，型钢安装。将预制好的角钢和缀板（扁钢）进行焊接组装，通过支撑杆件临时固定。重点检查角钢与混凝土的贴合度，缝隙过大处需进行封缝处理【基础】。第三步，注浆。配制专用环氧树脂灌浆料，从低处注浆孔注入，高处排气孔出浆直至流出，封堵孔口。学习真空辅助灌浆原理。第三，检查与评价。注浆固化后，采用超声波法检测密实度。学生提交“型钢安装质量自检表”，包含垂直度、截面尺寸、缀板间距等实测数据。组织小组讨论“湿式外包钢”与“干式外包钢”的受力性能差异。

子任务四：植筋技术与裂缝修补技术专项（10学时）

第一，植筋技术深化。此部分为加固工程中最常见的连接技术，需专项训练【高频考点】。除了子任务一中涉及的植筋内容，本环节侧重不同工况下的植筋应用，如悬挑构件、节点区的植筋。教师讲解植筋深度、边距、间距的严格限制，展示因植筋不当导致混凝土崩裂的事故案例。实操增设：在斜面、仰面进行植筋模拟训练，体验不同角度下的注胶技巧。引入抗拔承载力计算公式，要求学生根据现场拉拔数据反推混凝土强度等级，实现理论与实践的结合。第二，裂缝修补技术。针对教学楼梁板出现的各种裂缝（温度裂缝、荷载裂缝），学习修补方法。学生分组对不同类型的模拟裂缝（表面裂缝、深层裂缝、贯穿裂缝）进行“会诊”。对于表面裂缝（宽度<0.2mm），采用表面封闭法：清理裂缝表面，涂刷渗透性封闭胶，粘贴玻璃纤维布增强。对于贯穿裂缝（宽度>0.3mm），采用压力注浆法：钻孔埋设注浆嘴，用封缝胶封闭裂缝表面，从底部注浆嘴开始依次注浆，直至相邻注浆嘴出浆，最后封堵【难点】。观察注浆饱满度检测试块切片，理解压力注浆的机理。

（三）项目进阶：结构体系加固与综合应用（共计12学时）

第一，改变受力体系加固法。讲授增设支点法（刚性支点、弹性支点）和预应力加固法的原理。通过BIM模型动画，演示如何在梁跨中增设钢柱，改变弯矩分布，降低原梁内力【热点】。引入某大跨度空间网格结构加固案例，展示通过增设斜撑改变结构整体刚度的方法。此部分以虚拟仿真和案例分析为主，结合现场参观学校体育馆的加固改造工程，实地认知增设支点构造。第二，地基基础与砌体结构加固简介。介绍基础加固常见方法：加大基础底面积法、基础注浆加固法、树根桩托换法等【基础】。播放某湿陷性黄土地区地基注浆加固的施工录像。介绍砌体结构加固方法：钢筋网水泥砂浆面层加固（夹板墙）、增设圈梁构造柱等。学生使用小型砌体模型，模拟钢筋网片的绑扎与墙面锚固。第三，综合实训：教学楼加固方案优选。回到初始项目，各项目部综合教学楼检测鉴定报告（含裂缝分布图、强度实测值、钢筋扫描图），从技术可行性、经济性、工期、对使用功能影响等多个维度，为该教学楼的梁、板、柱制定一套完整的加固方案。使用Excel编制简单的工程量清单和预算表。在课堂上进行方案汇报答辩，由教师和其他组同学扮演业主、监理，提问质询。此环节旨在培养学生系统思维和决策能力【非常重要】。

（四）项目验收与总结提升（共计8学时）

第一，质量验收与检测。学习加固工程质量验收规范GB50550。教师讲解验收流程、检验批划分、主控项目和一般项目内容。实训环节：模拟第三方检测机构，对各组前期加固的构件进行现场检测。使用钢筋扫描仪检测新增钢筋保护层厚度和位置偏差；使用拉拔仪抽检植筋质量；使用红外热成像仪检测碳纤维布粘贴空鼓情况【热点】。学生填写验收记录表，对不合格项提出整改意见。第二，安全管理与文明施工。结合加固工程特点，专门讲解有限空间作业（注浆、涂刷）、高处作业（梁底粘贴碳纤维）、动火作业（型钢焊接）的安全要点。观看安全教育警示片，分析加固工程典型事故案例。在实训过程中严格执行安全帽、反光背心穿戴规范，强化安全意识【基础】。第三，项目总结与答辩。各项目部提交完整的加固施工技术资料（包括施工方案、过程照片、检测报告、质量验收记录）。项目经理进行5分钟PPT汇报，总结项目实施过程中的经验教训、创新点和遇到的困难。开展小组互评和教师点评。教师特别表彰在规范执行、细节处理、团队协作方面表现突出的小组，树立工匠精神典型。

四、教学评价与考核设计

本课程采用全过程、多维度的考核评价体系，彻底改变“一卷定终身”的模式【重要】。总评成绩由过程性考核（60%）和终结性考核（40%）构成。

（一）过程性考核（60%）

过程性考核贯穿于六个项目任务中，细分为以下维度：第一，专业能力维度（30%）。包括各项目实操任务的完成质量，如植筋拉拔力值是否合格、碳纤维粘贴空鼓率是否达标、加固方案的科学性与可行性。依据行业标准和实训指导书中的评分细则进行量化打分。第二，规范意识维度（10%）。重点考察学生在方案编制和施工操作中是否严格遵守规范，如钻孔深度是否满足要求、界面处理是否到位、安全防护措施是否落实。一旦发现严重违规操作，该任务项成绩为零。第三，团队协作维度（10%）。通过观察学生在项目部中的角色履职情况、分工合作效率、讨论发言参与度进行评价。采用组内互评与教师评价相结合的方式。第四，工匠精神维度（10%）。考察工作态度是否严谨认真、工具摆放是否整齐、工位是否清洁、材料是否节约、遇到问题是否具有钻研精神。

（二）终结性考核（40%）

终结性考核不再采用传统闭卷考试，而是采用“综合答辩+作品评审”的形式。学生以小组为单位，抽取一套完整的加固工程施工图（包含设计说明、节点详图），在规定时间内完成：第一，图纸会审纪要撰写（10%）。找出图纸中若干预设的构造错误或不明确之处，形成书面问题清单。第二，关键节点施工技术交底（10%）。针对图中某一核心节点（如梁柱节点外包钢），向“工人”（由教师扮演）进行现场技术交底，讲解施