施工現場遠程監控系統在高職課堂教學中的應用初探

周園

摘要：基于認知基本規律，結合“技術工具論”和“工具實在論”，浙江建設職業技術學院與行業、企業合作創新性地將應用于工程施工現場的遠程監控系統引入課堂教學，突破了傳統的教學方式與教學組織，豐富了教學資源制作渠道，真正意義上實現專業課程教學過程的真實情境化，激發了學生的學習興趣，學生能更扎實地掌握專業知識技能。

關鍵詞：實踐性教學；施工現場遠程監控系統；智慧工地；空中課堂

目前，各省重要工程均提出了構建“智慧工地”的舉措，將物聯網技術引入建筑工程管理，以作為建筑施工安全、質量、進度、資源管控的先進技術手段。該舉措主要是通過安裝在建筑施工作業現場的各類監控或傳感裝置，與監控中心綜合應用管理平臺實現信息交互，形成一個建設工程現場與遠程管理用戶交互的遠程監控和防范體系，從而使得參建各方都可通過監控系統對所轄范圍內的所有工程現場前端視（音）頻信息進行實時傳輸和及時交互溝通，變被動“監督”為主動“監控”，實現對人、機、料、法、環的全方位實時監控，真正體現“安全第一、預防為主、綜合治理”的安全生產方針。

土建類高職院校承擔著建筑工程技術等專業技術技能型人才培養的重要使命，近年來各職業院校就如何培養符合施工員崗位群職業能力要求的人才進行了深入探索與研究，以期尋求有效的教學手段使得專業理論與工程現場生產實際緊密結合，更強調教學活動中實踐教學的重要性。“智慧工地”的舉措，為建筑工程技術等專業的實踐性教學提供了契機與平臺。如何有機地將施工現場與課堂輔助教學結合成為浙江建設職業技術學院（以下簡稱“我院”）建筑工程技術專業實踐性教學的改革方向。我院積極與行業、企業合作，將廣泛應用于工程中施工現場的遠程監控系統引入專業課程課堂教學，巧妙的把“智慧工地”轉變為“空中課堂”，探索形成了一種更為科學有效的教學手段，逐步實現專業課程理論教學從以教為主向以學為主轉變、以課堂教學為主向課內外結合轉變。

一、施工現場遠程監控系統在課堂教學中應用的理論基礎

（一）符合基本認知規律

認知心理學研究結果顯示，學習者可通過感知、注意、記憶、語言、思維與推理等心理活動過程，對信息進行加工、轉換而成為知識與經驗，來解決所面臨的問題。瑞士著名教育家斐斯泰洛齊指出：“教學首先應致力于一切從感覺得到的事物的確切知識為基礎。”將施工現場遠程監控系統引入課堂教學，專業知識通過工程實踐視頻呈現，專業知識的學習從感知開始，經過教師的課堂講解使得學習者在探索解決專業知識的問題過程中學到新知識，并和已獲取的知識溝通形成新的知識體系，應證了認知過程中認知的開始、認知的形成、認知的深化三個階段的基本學習規律。

（二）充分體現教學媒體的知識表征作用

為了達到教學目標，提高知識傳遞和接受的效率，人們將教學媒體作為知識及其結構予以呈現的工具或手段。在物聯網滲透到我們生活和學習中的時代，在課堂教學中調入施工現場遠程視頻監控。專業知識通過視頻呈現可以新鮮、直觀、真實地加以反映，呈現出知識間的內在聯系，促進學習的發生與知識的內隱，從而更快、更準確、更高效地傳遞或接受知識。

（三）教學媒體的知識建構作用

另一方面，教學媒體在“工具實在論”的視野中是知識建構所依賴的實際情境中的基礎條件。學習者無法在知識的外部去把握知識，而必須在學習者自身的交往實踐中來把握它。施工遠程視頻監控系統引人課堂教學，實現了學生在實踐中學習專業知識，有力地促成了“預成性”的教學向具有參與性、非線性、創造性和開放性特征的“生成性”的教學進行轉變。從而施工現場遠程視頻監控系統在課堂中的應用將教學媒體的功能從知識表征延伸到知識建構。

二、施工現場遠程監控系統在課堂教學中的創新探索

我院建筑工程系基于引入的施工現場遠程監控系統從課堂教學方式、課堂教學組織形式、課堂成果資源建設等方面進行專業課程的課堂教學創新探索。

（一）革新傳統課堂教學方式

傳統的講授式、灌輸式、多媒體演示等教學方式中，專業理論知識均靠教師課堂講解，即便多媒體教學中圖片的展示和動畫的演示可以從某種程度上將抽象的專業知識具象化，但學生因缺乏工程實踐認知，無法通過書面的、靜態的專業理論知識在頭腦中構建出工程的總體形象。然而，在“空中課堂”教學過程中，根據教學內容適時調用施工現場遠程監控視頻，把項目現場的施工情況在課堂上進行“現場直播”，部分專業知識改由施工現場的兼職教師結合施工現場實時動態進展講授，學生在課堂上便可觀摩書本上的專業知識在工程現場的實際應用。“空中課堂”的建立將課堂教學延伸至工程現場，使得陌生的工程現場實境化，浮于書面的施工工藝具體化，實現學生專業理論知識與專業實踐技能的統一。

（二）轉變傳統課堂教學組織形式

傳統的班級授課制的課堂教學多以教師為主導和支配地位，一般情況下，教師講得多，而學生往往吸收的有限。“空中課堂”將施工現場遠程監控系統引入后，教師可根據事先準備好的授課內容，選取調用施工現場實時視頻，將學生進行角色分組，體會工程項目實施過程中各參與主體的基本立場，分組討論、發現問題并協調解決問題，帶著問題與思考學習，提高學習效率。實現以教師講授為主轉變為以學生自學為主的教學組織形式。

（三）豐富課堂教學資源庫建設渠道

現階段教學資源庫的采集大多由現場的兼職教師提供工程相關資料，往往缺乏教學的視角：或委托視頻錄制單位制作視頻和動畫。專業性一直不盡如人意。利用“空中課堂”引入的施工現場遠程監控視頻，專業教師可根據所教授的專業知識選取存儲合適的所需的視頻或切片，并經過后期制作研究整合，建設成為具有自主知識產權的專業教學資源庫以輔助教學。

三、施工現場遠程監控系統在教學中的應用

（一）施工現場遠程監控系統在教學中的應用方案構架

我院建筑工程系以現場工程或建設公司或項目管理公司的服務器（接收現場視、音頻數據）為信息采集源頭，校內實訓車間、實訓室或教室作為信息傳輸的終端（增設學院服務器端系統與教室端系統），通過互聯網技術將施工現場實時傳輸至終端平臺。教師上課通過教師端系統的教師機訪問管理服務器的軟件平臺，調用現場視頻進行教學，現場視頻可通過客戶端的軟件控制云臺的方向以便觀察施工現場各個方位的情況，并能調節焦距來觀察大范圍情景或工作細節。客戶端軟件主要模塊的功能如表1所示。

（二）施工現場遠程監控系統在教學中的實施機制

1.通過組建空中課堂教學管理團隊，于校內明確工程項目選定標準，是確保空中課堂教學質量的首要條件。眾所周知，國內各工程項目的施工現場管理水平狀況參差不齊，倘若所調用的遠程監控畫面中存在諸多違規操作行為，反而容易誤導學生對專業知識的理解。因此，空中課堂能否有效實施所需要解決的首要問題是選擇盡可能接近教科書要求的工程項目。工程項目選定標準中應明確所選項目的工程進度要求，施工管理規范性要求，施工質量要求，安全文明施工要求等。考慮到工程項目施工的動態性。空中課堂教學管理團隊應定期檢查選定項目是否仍然符合教學要求。

2.建立遠程監控系統引入協議簽訂的長效運行機制。以確保施工現場遠程監控系統所采集的源頭信息源源不斷的引入空中課堂教學系統。依托我院建筑工程系建立的100多家校外實踐基地。從中選擇適合教學的工程項目，與項目所屬單位協商，校企合作簽訂建筑施工現場遠程監控系統引入協議，建立合作關系，形成長效穩定的運行機制，為施工現場遠程監控系統運用于課堂教學提供源頭信息保障。企業提供遠程監控系統賬號與密碼，選派兼職教師：空中課堂教學管理團隊按協議要求調用該項目的監控信息，保護項目的知識產權，承擔對兼職教師的培訓任務。

3.開展空中課堂教學系統與專業課程內容銜接的教學設計。首先空中課堂教學管理團隊明確授課對象與適用的專業課程，并根據不同的專業課程修訂教學目標，編制授課計劃，合理安排教學課時，授課計劃中明確使用遠程監控系統的課時，科學設計教學內容，組織課程教學實施，規范教學手段；與此配套制定考核評價辦法，教學的同時完善教學資源庫。

（三）施工現場遠程監控系統在課堂教學中的實施過程

筆者在建筑類職業院校主要承擔《建筑工程施工組織》的教學任務，故以該門課程的課堂教學為例，初步探索施工現場遠程監控系統在課堂教學中的實施過程。

1.根據多維教學目標選定施工現場遠程監控系統所適用的教學內容。《建筑工程施工組織》以建筑工程技術專業人才培養定位為教學目標，著眼于學生建筑施工組織與管理能力、施工現場平面布置的設計能力等職業崗位能力的培養與職業素養的養成，并充分利用現有教學資源，實現教、學、做的有機統一。因此，課堂教學中主要關注訓練學生思維能力，發展學生學習技能，在課堂中逐步提升發現問題、解決問題的能力。基于此在教授流水施工組織、施工方案選擇、施工現場平面布置圖及施工進度控制相關內容時，將施工現場遠程監控系統作為教學手段，并列入授課計劃中。

2.課前充分備課，了解系統中項目的進展情況，選擇適合于教學內容的遠程監控視頻。每個項目進展情況不一，項目中監控攝像頭安放的位置決定了監控的內容，因此，要求授課教師在課前做好充足的準備，提前觀看監控視頻，了解各項目實際進展，課前選定教學所用的監控內容，記錄下監控攝像頭的編號以備調用，確保授課過程的緊湊。

3.課堂教學過程中適時調用切換相應的監控視頻。實施空中課堂教學適時調用不同工程中具有代表性的與專業知識對應的施工現場視頻輔助教學；并通過遠程控制現場攝像頭的焦距，遠觀整個工程現場的施工情況或近觀各施工工藝流程的實際操作情況。例如：在講解施工現場平面布置的具體內容時，調用遠程監控系統，遠觀工程現場的施工情況，學生可直觀的了解施工現場平面和空間布置的工程實際具體內容；在講解鋼筋施工方案時，近觀鋼筋連接施工的操作步驟。

4.課堂教學過程中實施雙向語音互動式教學。使用遠程監控系統，教學過程中可與工程現場的兼職教師進行雙向視頻語音對話，學生向兼職教師提出專業知識疑問或對監控視頻中的工程現場畫面提出疑問，兼職教師結合工程現場為學生講解或直接現場演示，學生得到形象且直觀的解答。

四、施工現場遠程監控系統在課堂教學中的應用成效

（一）以創新課堂教學方式為重點提高學生專業知識技能

空中課堂系統將工程現場實境引入課堂，學生如同身臨工程現場，突破了傳統的以教師教授為主的教學方式，轉變為以學生學、學生思為主的課堂教學。學生通過課堂上觀看施工遠程監控視頻，將專業知識具體化、立體化，以學習者為中心，可最大程度地構建便于獲得直接專業知識的學習環境。對工程缺乏基本認知的學習者，在課堂中很難將專業理論知識與工程實體對應起來，通過施工現場遠程視頻監控的引入，在教室里就能幫助學生建立起工程實體的構架，加深了學生對施工圖的識讀，建筑結構、建筑材料、建筑機械設備和施工技術等課程專業知識點的理解。例如：在講解鋼筋連接施工技術的相關知識點時，直接將施工現場鋼筋施工的遠程視頻接入課堂，學生非常直觀地看到不同鋼筋的連接方式，“近距離”觀察鋼筋各種連接方式的施工要點以及對應使用的施工機具設備等等與鋼筋相關的專業知識均可直接從施工現場監控視頻獲得。

（二）以空中課堂實訓室建設為切入點提升師資隊伍課程建設能力

為了引入遠程監控系統，我院新建兩間施工遠程監控系統實訓室。以此為契機提升教師對教學軟件的應用與開發能力以及教學資源庫的制作等各方面的綜合素質水平，在借鑒各項目施工過程視頻的基礎上，校企合作共同組建團隊，在不斷擴充、更新、完善擁有自主知識產權的教學資源庫的同時鍛煉教師隊伍課程建設能力。截至筆者整理該文稿時，我院通過遠程監控系統提供的施工現場視頻資源，完成微課教學視頻、施工技術、施工視頻資源等近50個。

（三）以空中課堂實訓為基本點激發學生課程參與興趣

空中課堂上與現場兼職教師的互動式教學。學生完全進入角色直接接觸感性知識來強化形象思維，從感性到理性，從直觀到思維，明顯提升了學生課堂的參與度，增強了課堂的趣味性和實踐性。同時，各專業眾多學生均可共享資源，學以致用激發學生學習的積極性。以施工進度知識點的學習為例，按課程周期，每周學生與兼職教師互動，學生提疑，教師解答，深入觀察了解工程進展，學生可進一步熟悉各分部分項施工工序與技術要求，總結出各分部分項施工過程的工作持續時間。這些學習的成就感僅通過課堂教學是難以實現的。從學生的課堂反饋看來，因為學得懂了，也更愿意學，學習者在學習過程中體會到更多的學習樂趣，學習的積極性大大提高。

五、施工現場遠程監控系統在課堂教學中應用的思考

空中課堂中教師可利用遠程監控系統將課堂教學與施工現場教學有機結合，讓學生能身臨其境地觀摩工程中各分部分項工程的施工工藝及操作流程，加深了學生對專業知識的理解，充分感受施工現場的職業氛圍，突破了工程施工時間空間的限制，真正意義上實現教學過程的真實情境化，激發了學生的學習興趣，從而提高了專業課程的教學效果：施工技術遠程現場教學也可避免學生前往施工現場參觀的潛在危險，以及對現場施工造成的影響，大大降低了教學風險和教學成本。

因我校尚在試點階段，安裝有遠程視頻監控系統軟件的實訓室數量僅有兩間，受益學生非常有限，也制約了其它專業課的推廣使用；此外，目前面對學校開放施工現場遠程監控視頻的工地非常有限，再加之考慮到教學的需求，符合規范操作的工地更是鳳毛麟角，后續也希望從相關行政主管部門支持，讓更多的施工規范的工地遠程視頻對學校的教學開放。由此可見，以期本文所涉及的應用研究能為遠程視頻監控系統實訓室的擴建和教學推廣提供參考與借鑒。