施工现场远程监控系统在高职课堂教学中的应用初探

周园

摘要：基于认知基本规律，结合“技术工具论”和“工具实在论”，浙江建设职业技术学院与行业、企业合作创新性地将应用于工程施工现场的远程监控系统引入课堂教学，突破了传统的教学方式与教学组织，丰富了教学资源制作渠道，真正意义上实现专业课程教学过程的真实情境化，激发了学生的学习兴趣，学生能更扎实地掌握专业知识技能。

关键词：实践性教学；施工现场远程监控系统；智慧工地；空中课堂

目前，各省重要工程均提出了构建“智慧工地”的举措，将物联网技术引入建筑工程管理，以作为建筑施工安全、质量、进度、资源管控的先进技术手段。该举措主要是通过安装在建筑施工作业现场的各类监控或传感装置，与监控中心综合应用管理平台实现信息交互，形成一个建设工程现场与远程管理用户交互的远程监控和防范体系，从而使得参建各方都可通过监控系统对所辖范围内的所有工程现场前端视（音）频信息进行实时传输和及时交互沟通，变被动“监督”为主动“监控”，实现对人、机、料、法、环的全方位实时监控，真正体现“安全第一、预防为主、综合治理”的安全生产方针。

土建类高职院校承担着建筑工程技术等专业技术技能型人才培养的重要使命，近年来各职业院校就如何培养符合施工员岗位群职业能力要求的人才进行了深入探索与研究，以期寻求有效的教学手段使得专业理论与工程现场生产实际紧密结合，更强调教学活动中实践教学的重要性。“智慧工地”的举措，为建筑工程技术等专业的实践性教学提供了契机与平台。如何有机地将施工现场与课堂辅助教学结合成为浙江建设职业技术学院（以下简称“我院”）建筑工程技术专业实践性教学的改革方向。我院积极与行业、企业合作，将广泛应用于工程中施工现场的远程监控系统引入专业课程课堂教学，巧妙的把“智慧工地”转变为“空中课堂”，探索形成了一种更为科学有效的教学手段，逐步实现专业课程理论教学从以教为主向以学为主转变、以课堂教学为主向课内外结合转变。

一、施工现场远程监控系统在课堂教学中应用的理论基础

（一）符合基本认知规律

认知心理学研究结果显示，学习者可通过感知、注意、记忆、语言、思维与推理等心理活动过程，对信息进行加工、转换而成为知识与经验，来解决所面临的问题。瑞士著名教育家斐斯泰洛齐指出：“教学首先应致力于一切从感觉得到的事物的确切知识为基础。”将施工现场远程监控系统引入课堂教学，专业知识通过工程实践视频呈现，专业知识的学习从感知开始，经过教师的课堂讲解使得学习者在探索解决专业知识的问题过程中学到新知识，并和已获取的知识沟通形成新的知识体系，应证了认知过程中认知的开始、认知的形成、认知的深化三个阶段的基本学习规律。

（二）充分体现教学媒体的知识表征作用

为了达到教学目标，提高知识传递和接受的效率，人们将教学媒体作为知识及其结构予以呈现的工具或手段。在物联网渗透到我们生活和学习中的时代，在课堂教学中调入施工现场远程视频监控。专业知识通过视频呈现可以新鲜、直观、真实地加以反映，呈现出知识间的内在联系，促进学习的发生与知识的内隐，从而更快、更准确、更高效地传递或接受知识。

（三）教学媒体的知识建构作用

另一方面，教学媒体在“工具实在论”的视野中是知识建构所依赖的实际情境中的基础条件。學习者无法在知识的外部去把握知识，而必须在学习者自身的交往实践中来把握它。施工远程视频监控系统引人课堂教学，实现了学生在实践中学习专业知识，有力地促成了“预成性”的教学向具有参与性、非线性、创造性和开放性特征的“生成性”的教学进行转变。从而施工现场远程视频监控系统在课堂中的应用将教学媒体的功能从知识表征延伸到知识建构。

二、施工现场远程监控系统在课堂教学中的创新探索

我院建筑工程系基于引入的施工现场远程监控系统从课堂教学方式、课堂教学组织形式、课堂成果资源建设等方面进行专业课程的课堂教学创新探索。

（一）革新传统课堂教学方式

传统的讲授式、灌输式、多媒体演示等教学方式中，专业理论知识均靠教师课堂讲解，即便多媒体教学中图片的展示和动画的演示可以从某种程度上将抽象的专业知识具象化，但学生因缺乏工程实践认知，无法通过书面的、静态的专业理论知识在头脑中构建出工程的总体形象。然而，在“空中课堂”教学过程中，根据教学内容适时调用施工现场远程监控视频，把项目现场的施工情况在课堂上进行“现场直播”，部分专业知识改由施工现场的兼职教师结合施工现场实时动态进展讲授，学生在课堂上便可观摩书本上的专业知识在工程现场的实际应用。“空中课堂”的建立将课堂教学延伸至工程现场，使得陌生的工程现场实境化，浮于书面的施工工艺具体化，实现学生专业理论知识与专业实践技能的统一。

（二）转变传统课堂教学组织形式

传统的班级授课制的课堂教学多以教师为主导和支配地位，一般情况下，教师讲得多，而学生往往吸收的有限。“空中课堂”将施工现场远程监控系统引入后，教师可根据事先准备好的授课内容，选取调用施工现场实时视频，将学生进行角色分组，体会工程项目实施过程中各参与主体的基本立场，分组讨论、发现问题并协调解决问题，带着问题与思考学习，提高学习效率。实现以教师讲授为主转变为以学生自学为主的教学组织形式。

（三）丰富课堂教学资源库建设渠道

现阶段教学资源库的采集大多由现场的兼职教师提供工程相关资料，往往缺乏教学的视角：或委托视频录制单位制作视频和动画。专业性一直不尽如人意。利用“空中课堂”引入的施工现场远程监控视频，专业教师可根据所教授的专业知识选取存储合适的所需的视频或切片，并经过后期制作研究整合，建设成为具有自主知识产权的专业教学资源库以辅助教学。

三、施工现场远程监控系统在教学中的应用

（一）施工现场远程监控系统在教学中的应用方案构架

我院建筑工程系以现场工程或建设公司或项目管理公司的服务器（接收现场视、音频数据）为信息采集源头，校内实训车间、实训室或教室作为信息传输的终端（增设学院服务器端系统与教室端系统），通过互联网技术将施工现场实时传输至终端平台。教师上课通过教师端系统的教师机访问管理服务器的软件平台，调用现场视频进行教学，现场视频可通过客户端的软件控制云台的方向以便观察施工现场各个方位的情况，并能调节焦距来观察大范围情景或工作细节。客户端软件主要模块的功能如表1所示。

（二）施工现场远程监控系统在教学中的实施机制

1.通过组建空中课堂教学管理团队，于校内明确工程项目选定标准，是确保空中课堂教学质量的首要条件。众所周知，国内各工程项目的施工现场管理水平状况参差不齐，倘若所调用的远程监控画面中存在诸多违规操作行为，反而容易误导学生对专业知识的理解。因此，空中课堂能否有效实施所需要解决的首要问题是选择尽可能接近教科书要求的工程项目。工程项目选定标准中应明确所选项目的工程进度要求，施工管理规范性要求，施工质量要求，安全文明施工要求等。考虑到工程项目施工的动态性。空中课堂教学管理团队应定期检查选定项目是否仍然符合教学要求。

2.建立远程监控系统引入协议签订的长效运行机制。以确保施工现场远程监控系统所采集的源头信息源源不断的引入空中课堂教学系统。依托我院建筑工程系建立的100多家校外实践基地。从中选择适合教学的工程项目，与项目所属单位协商，校企合作签订建筑施工现场远程监控系统引入协议，建立合作关系，形成长效稳定的运行机制，为施工现场远程监控系统运用于课堂教学提供源头信息保障。企业提供远程监控系统账号与密码，选派兼职教师：空中课堂教学管理团队按协议要求调用该项目的监控信息，保护项目的知识产权，承担对兼职教师的培训任务。

3.开展空中课堂教学系统与专业课程内容衔接的教学设计。首先空中课堂教学管理团队明确授课对象与适用的专业课程，并根据不同的专业课程修订教学目标，编制授课计划，合理安排教学课时，授课计划中明确使用远程监控系统的课时，科学设计教学内容，组织课程教学实施，规范教学手段；与此配套制定考核评价办法，教学的同时完善教学资源库。

（三）施工现场远程监控系统在课堂教学中的实施过程

笔者在建筑类职业院校主要承担《建筑工程施工组织》的教学任务，故以该门课程的课堂教学为例，初步探索施工现场远程监控系统在课堂教学中的实施过程。

1.根据多维教学目标选定施工现场远程监控系统所适用的教学内容。《建筑工程施工组织》以建筑工程技术专业人才培养定位为教学目标，着眼于学生建筑施工组织与管理能力、施工现场平面布置的设计能力等职业岗位能力的培养与职业素养的养成，并充分利用现有教学资源，实现教、学、做的有机统一。因此，课堂教学中主要关注训练学生思维能力，发展学生学习技能，在课堂中逐步提升发现问题、解决问题的能力。基于此在教授流水施工组织、施工方案选择、施工现场平面布置图及施工进度控制相关内容时，将施工现场远程监控系统作为教学手段，并列入授课计划中。

2.课前充分备课，了解系统中项目的进展情况，选择适合于教学内容的远程监控视频。每个项目进展情况不一，项目中监控摄像头安放的位置决定了监控的内容，因此，要求授课教师在课前做好充足的准备，提前观看监控视频，了解各项目实际进展，课前选定教学所用的监控内容，记录下监控摄像头的编号以备调用，确保授课过程的紧凑。

3.课堂教学过程中适时调用切换相应的监控视频。实施空中课堂教学适时调用不同工程中具有代表性的与专业知识对应的施工现场视频辅助教学；并通过远程控制现场摄像头的焦距，远观整个工程现场的施工情况或近观各施工工艺流程的实际操作情况。例如：在讲解施工现场平面布置的具体内容时，调用远程监控系统，远观工程现场的施工情况，学生可直观的了解施工现场平面和空间布置的工程实际具体内容；在讲解钢筋施工方案时，近观钢筋连接施工的操作步骤。

4.课堂教学过程中实施双向语音互动式教学。使用远程监控系统，教学过程中可与工程现场的兼职教师进行双向视频语音对话，学生向兼职教师提出专业知识疑问或对监控视频中的工程现场画面提出疑问，兼职教师结合工程现场为学生讲解或直接现场演示，学生得到形象且直观的解答。

四、施工现场远程监控系统在课堂教学中的应用成效

（一）以创新课堂教学方式为重点提高学生专业知识技能

空中课堂系统将工程现场实境引入课堂，学生如同身临工程现场，突破了传统的以教师教授为主的教学方式，转变为以学生学、学生思为主的课堂教学。学生通过课堂上观看施工远程监控视频，将专业知识具体化、立体化，以学习者为中心，可最大程度地构建便于获得直接专业知识的学习环境。对工程缺乏基本认知的学习者，在课堂中很难将专业理论知识与工程实体对应起来，通过施工现场远程视频监控的引入，在教室里就能帮助学生建立起工程实体的构架，加深了学生对施工图的识读，建筑结构、建筑材料、建筑机械设备和施工技术等课程专业知识点的理解。例如：在讲解钢筋连接施工技术的相关知识点时，直接将施工现场钢筋施工的远程视频接入课堂，学生非常直观地看到不同钢筋的连接方式，“近距离”观察钢筋各种连接方式的施工要点以及对应使用的施工机具设备等等与钢筋相关的专业知识均可直接从施工现场监控视频获得。

（二）以空中课堂实训室建设为切入点提升师资队伍课程建设能力

为了引入遠程监控系统，我院新建两间施工远程监控系统实训室。以此为契机提升教师对教学软件的应用与开发能力以及教学资源库的制作等各方面的综合素质水平，在借鉴各项目施工过程视频的基础上，校企合作共同组建团队，在不断扩充、更新、完善拥有自主知识产权的教学资源库的同时锻炼教师队伍课程建设能力。截至笔者整理该文稿时，我院通过远程监控系统提供的施工现场视频资源，完成微课教学视频、施工技术、施工视频资源等近50个。

（三）以空中课堂实训为基本点激发学生课程参与兴趣

空中课堂上与现场兼职教师的互动式教学。学生完全进入角色直接接触感性知识来强化形象思维，从感性到理性，从直观到思维，明显提升了学生课堂的参与度，增强了课堂的趣味性和实践性。同时，各专业众多学生均可共享资源，学以致用激发学生学习的积极性。以施工进度知识点的学习为例，按课程周期，每周学生与兼职教师互动，学生提疑，教师解答，深入观察了解工程进展，学生可进一步熟悉各分部分项施工工序与技术要求，总结出各分部分项施工过程的工作持续时间。这些学习的成就感仅通过课堂教学是难以实现的。从学生的课堂反馈看来，因为学得懂了，也更愿意学，学习者在学习过程中体会到更多的学习乐趣，学习的积极性大大提高。

五、施工现场远程监控系统在课堂教学中应用的思考

空中课堂中教师可利用远程监控系统将课堂教学与施工现场教学有机结合，让学生能身临其境地观摩工程中各分部分项工程的施工工艺及操作流程，加深了学生对专业知识的理解，充分感受施工现场的职业氛围，突破了工程施工时间空间的限制，真正意义上实现教学过程的真实情境化，激发了学生的学习兴趣，从而提高了专业课程的教学效果：施工技术远程现场教学也可避免学生前往施工现场参观的潜在危险，以及对现场施工造成的影响，大大降低了教学风险和教学成本。

因我校尚在试点阶段，安装有远程视频监控系统软件的实训室数量仅有两间，受益学生非常有限，也制约了其它专业课的推广使用；此外，目前面对学校开放施工现场远程监控视频的工地非常有限，再加之考虑到教学的需求，符合规范操作的工地更是凤毛麟角，后续也希望从相关行政主管部门支持，让更多的施工规范的工地远程视频对学校的教学开放。由此可见，以期本文所涉及的应用研究能为远程视频监控系统实训室的扩建和教学推广提供参考与借鉴。