基于“智慧工地”平臺提升建筑施工實(shí)踐課程改革

摘要：伴隨著網(wǎng)絡(luò)技術(shù)的強(qiáng)大支持，建筑施工中引入了“智慧工地”平臺，與此同時，受到互聯(lián)網(wǎng)巨大影響與沖擊的中國傳統(tǒng)建筑行業(yè)，也由上至下進(jìn)行了轉(zhuǎn)型、技術(shù)創(chuàng)新與信息化改革。而在建筑施工實(shí)踐課程中，混合式課堂和翻轉(zhuǎn)教學(xué)等各種教育技術(shù)手段以更高級的形式被許多一線老師掌握并學(xué)會，在高等教育領(lǐng)域也更加切實(shí)地進(jìn)行著全方位的教學(xué)方法變革。作為建筑產(chǎn)業(yè)中科技人才的主要輸送端，建筑類高校必須敏銳了解與應(yīng)對產(chǎn)業(yè)的發(fā)展變化，并適時將產(chǎn)業(yè)的最新要求納入教學(xué)改革之中，以保持教學(xué)的前瞻性，進(jìn)一步拓展建筑類高等教育的格局與眼界，進(jìn)一步增強(qiáng)學(xué)校的綜合實(shí)力。因此本文主要探討基于“智慧工地”平臺提升建筑施工實(shí)踐課程改革。

關(guān)鍵詞：“智慧工地”;建筑施工;課程改革

智慧工地系統(tǒng)在工程管理上將大數(shù)據(jù)分析信息處理技術(shù)與完成了有效的工程監(jiān)理任務(wù)技術(shù)相互聯(lián)系，信息的采集、匯總和大數(shù)據(jù)分析處理的工作效率迅速提升，這些方法既有利于工程項(xiàng)目管理施工期間工作標(biāo)準(zhǔn)率的提高，也有利于對在工程管理工作中發(fā)生的一些重大安全問題、工程質(zhì)量問題等進(jìn)行了有效監(jiān)測，從而使項(xiàng)目工程監(jiān)理工作系統(tǒng)中的信息管理技術(shù)更加精細(xì)化。智能工地系統(tǒng)是將計(jì)算機(jī)技術(shù)與人工智能運(yùn)用到項(xiàng)目中，以網(wǎng)絡(luò)技術(shù)為主要的使用對象，利用項(xiàng)目監(jiān)管系統(tǒng)的創(chuàng)新技術(shù)，使不同工作單元間的溝通工作更加簡單，數(shù)據(jù)共享工作也更加快捷。在建設(shè)“智能工地”的實(shí)際中，建筑施工上將更多人工智能、傳感器科技、虛擬現(xiàn)實(shí)等高新技術(shù)應(yīng)用到建筑物、機(jī)械設(shè)備、工作人員佩戴設(shè)備、現(xiàn)場出入關(guān)口設(shè)備等各種物品中，而且被廣泛互聯(lián)網(wǎng)，成為‘物聯(lián)網(wǎng)，再與‘互聯(lián)網(wǎng)科技集成在一起，從而進(jìn)行了在建筑施工管理中人和建筑物施工現(xiàn)場之間的融合，因此不管對提高建筑施工管理的總體品質(zhì)與效能，還是對提高建筑施工管理人和勞動工作者之間的技能，都具有重要的意義。因此本文基于“智慧工地”平臺，提出對于提升建筑施工實(shí)踐課程改革的措施。

一、智慧工地

“智慧工地”就是把互聯(lián)網(wǎng)+的管理理念與技術(shù)導(dǎo)入施工工地中，從建設(shè)施工現(xiàn)場源頭入手，最大程度地獲取了人力、安全技術(shù)、環(huán)保、材料等關(guān)鍵行業(yè)數(shù)據(jù)，并借助物聯(lián)網(wǎng)、互聯(lián)網(wǎng)，搭建了云端服務(wù)器大數(shù)據(jù)處理平臺，建立了"端+云+大數(shù)據(jù)分析"的經(jīng)營體系與管理創(chuàng)新的模式，打通了從前線運(yùn)營與遠(yuǎn)程管控之間的大數(shù)據(jù)分析鏈線，完成了勞務(wù)、安全技術(shù)、環(huán)保、物料等業(yè)務(wù)環(huán)節(jié)的自動化、互聯(lián)網(wǎng)化管控，從而提高了施工工地的精益化生產(chǎn)水平。實(shí)現(xiàn)"互聯(lián)網(wǎng)+"和與建筑工地的跨界融合，助推產(chǎn)業(yè)轉(zhuǎn)型升級促使產(chǎn)業(yè)轉(zhuǎn)型升級[1]。

建筑業(yè)是中國國民經(jīng)濟(jì)的重要組成部分，在改善城市人居環(huán)境、完善基礎(chǔ)設(shè)施、減輕城市就業(yè)壓力、推動國民經(jīng)濟(jì)發(fā)展等方面都起到了積極作用。但隨著中國城市化進(jìn)程的加速，建筑業(yè)已越來越呈現(xiàn)了規(guī)模體量大型化、建設(shè)功能多元化、生產(chǎn)流程復(fù)雜化、現(xiàn)場管理精細(xì)化等新特征。改變傳統(tǒng)建筑粗放式的發(fā)展模式，但面臨著人才流動密集、現(xiàn)場管理混亂、安全事故多發(fā)、環(huán)境污染嚴(yán)重、土地資源使用率較低等問題，已不再符合城市建設(shè)領(lǐng)域中節(jié)約環(huán)保、安全高效、可持續(xù)性健康發(fā)展的總體需求。所以，在現(xiàn)場建筑施工過程中怎樣科學(xué)、合理、高效地實(shí)施質(zhì)量監(jiān)督管理，從而減少各種違規(guī)操作、提升施工品質(zhì)、提高公司的競爭能力和維護(hù)社會安全穩(wěn)定，就成為了擺在政府部門、建筑行業(yè)人員和專家學(xué)者們眼前的一個重大研究課題。

在如此的大歷史背景下，伴隨高新科技、無線感知、計(jì)算機(jī)科學(xué)等的發(fā)展，“智慧工地”建設(shè)系統(tǒng)應(yīng)運(yùn)而生。它是集合安全、品質(zhì)、時間、設(shè)施、物料和勞務(wù)信息管理于一身的綜合信息網(wǎng)絡(luò)平臺，并運(yùn)用在工程項(xiàng)目整個企業(yè)流程中，使原有的建設(shè)施工長出"智能腦袋"，最終達(dá)到了施工管控智能化、數(shù)據(jù)收集智能化、生產(chǎn)流程管控可視化和行政決策科學(xué)化。智能施工的推行能夠有助于施工企業(yè)節(jié)約人力投資、提高技術(shù)水平、保證工程質(zhì)量進(jìn)度、防止重大安全事故。目前，智能化施工建設(shè)在中國的北京、上海、浙江、深圳等許多省市都產(chǎn)生了相當(dāng)成熟的例子，而且獲得了明顯效果。

大量技術(shù)和多元化理念的引進(jìn)與普及不但給工程的有效實(shí)施帶來了重要動力，使技術(shù)手段煥發(fā)出了實(shí)實(shí)在在的價值，還為智慧施工的構(gòu)建提供了諸多機(jī)會，而數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)及信息化管理的運(yùn)用也為施工效益和服務(wù)質(zhì)量的提高帶來了有利條件。針對施工現(xiàn)場的物資管理，很多項(xiàng)目團(tuán)隊(duì)不但針對時代發(fā)展要求對傳統(tǒng)的管理手段作出了革新，還對影響物資合理配置的阻礙原因做出了深層次研究，并根據(jù)各種原因選擇了適當(dāng)?shù)慕鉀Q對策，以此為物資管理方法的科學(xué)合理地建立提供了基礎(chǔ)，從而助力于施工現(xiàn)場的有序管理。

二、建筑施工課程現(xiàn)狀

裝配式建設(shè)是中國建筑業(yè)新事物，目前正在興起階段。在我國政府引導(dǎo)下，包括地產(chǎn)開發(fā)公司、建筑集團(tuán)、建筑施工公司、科技開發(fā)公司、院校等都在積極探索和研發(fā)建筑工業(yè)化和信息化關(guān)鍵技術(shù)，已建立一些新型工業(yè)化建筑結(jié)構(gòu)體系及技術(shù)。所以，根據(jù)目前在我國普遍提倡的改革建造方法，大力發(fā)展現(xiàn)代化建筑的主要舉措，以及怎樣利用信息化教育技術(shù)手段解決這類問題都是一個學(xué)校不得不面臨的課題，以及學(xué)校課程教學(xué)方法的變革與創(chuàng)新是當(dāng)前課程教學(xué)改革研究中的重點(diǎn)與難點(diǎn)[2]。

2.1傳統(tǒng)建筑施工課程教學(xué)方法落后

課程教學(xué)過程中，受老師學(xué)科素質(zhì)和教育理念等方面的影響，而導(dǎo)致了教學(xué)方式發(fā)展滯后、對先進(jìn)的技術(shù)信息運(yùn)用能力欠缺等問題。同時，部分老師在課堂教育過程中主要以直接灌輸教學(xué)內(nèi)容為基礎(chǔ)，而在實(shí)際運(yùn)用信息時，往往也僅僅利用簡易的PPT對有關(guān)的技術(shù)施工知識點(diǎn)加以總結(jié)。這也使得對高等建筑施工學(xué)科教育產(chǎn)生了"教"與"學(xué)"之間的嚴(yán)重分歧，學(xué)校教師很難對高層建筑的施工教學(xué)受到重視，大大提高了理論課堂教學(xué)的困難，學(xué)生甚至?xí)纬蓞拰W(xué)的心態(tài)。由此可見，重理論、輕實(shí)際的教學(xué)模式，必將導(dǎo)致建筑教育過分依靠理論課堂教學(xué)，而無法通過結(jié)合信息技術(shù)開展更先進(jìn)的教學(xué)模式培訓(xùn)社會所需要人員。

2.2理論知識與工程實(shí)踐結(jié)合較差

建筑施工專業(yè)課的開設(shè)重點(diǎn)，是以培養(yǎng)學(xué)生的實(shí)際能力為主。同時在工程教育專業(yè)認(rèn)定規(guī)范中指出：學(xué)生在學(xué)習(xí)過程中必須具有建筑學(xué)科專業(yè)知識，比如對知識的了解，對工程技術(shù)難題的處理等。不過，因?yàn)閷W(xué)校方面并沒有給學(xué)生創(chuàng)造實(shí)際的工作情景，或者沒有提供"理論+實(shí)踐"的平臺，使得學(xué)生在對施工技能和施工工藝的把握上容易出現(xiàn)理解誤差。在再加上課程的抽象性和復(fù)雜化，導(dǎo)致學(xué)生很難全方位地了解建筑的全部施工流程，或者僅僅是對某一種建筑施工結(jié)構(gòu)的基本工藝進(jìn)行簡單熟悉，因此教學(xué)效果相當(dāng)一般。B374B874-33FC-40EC-B07E-4B2BC71CE31F

三、基于“智慧工地”平臺提升建筑施工實(shí)踐課程改革措施

3.1混合式教學(xué)

3.1.1課前備課

在協(xié)作備課中，許多教師要在教學(xué)中相互配合，充分發(fā)揮各自的專長，通過有機(jī)整合的微課堂、優(yōu)質(zhì)慕課、網(wǎng)絡(luò)資源信息、實(shí)踐資源數(shù)據(jù)庫等，聚集創(chuàng)新，并通過教學(xué)平臺將形成的課前預(yù)習(xí)材料發(fā)送給學(xué)習(xí)者。學(xué)生可以通過自主學(xué)習(xí)并通過學(xué)習(xí)平臺記錄學(xué)習(xí)數(shù)據(jù)，進(jìn)一步完成知識檢測環(huán)節(jié)[3]。同時，他們還可以在網(wǎng)上與同學(xué)和老師交流和互動。教師將檢測學(xué)生的學(xué)習(xí)數(shù)據(jù)和測試結(jié)果，并完成教學(xué)方案設(shè)計(jì)、課件修改工作等。

3.1.2授課教學(xué)

課堂可以以與教師的交互為主，由學(xué)生小組探討，老師集體解答，課堂構(gòu)建一種學(xué)習(xí)型共同體，同時具有多方聯(lián)系，因此課堂的信息傳播既并非單向途徑，也并非單向途徑。為了一定教學(xué)目的，必須圍繞著特定的課程，以促使學(xué)習(xí)者的全面發(fā)展，但并非僅僅局限于認(rèn)識層面上的發(fā)展。

3.1.3課后輔導(dǎo)

傳統(tǒng)教材中，此環(huán)節(jié)被忽視。網(wǎng)絡(luò)便捷的今天，老師們更容易利用網(wǎng)絡(luò)輔導(dǎo)協(xié)助學(xué)生進(jìn)行個性化的深度復(fù)習(xí)。雖然學(xué)生們對知識點(diǎn)的熟悉程度不一，圍繞同一個知識點(diǎn)展開復(fù)習(xí)的廣度與深度也有所不同，但在授課后，課程知識點(diǎn)就已經(jīng)通過思考、積淀、內(nèi)化在學(xué)生個人的意識中。

3.2授課模式改革

問題引導(dǎo)型情境式探究教學(xué)。課程上圍繞知識點(diǎn)，逐步導(dǎo)入工程案例，設(shè)計(jì)教學(xué)目標(biāo)與思考性問題。學(xué)生要充分發(fā)揮主體能力，沖破傳統(tǒng)課本的限制，進(jìn)行課內(nèi)的主動式學(xué)習(xí)。這一活動中，將涉及各種主體之間的知識探索，知識嵌入，以及行業(yè)領(lǐng)域和學(xué)科前沿知識的拓展等，這是跨學(xué)科的探索性學(xué)習(xí)過程，他們的學(xué)術(shù)能力與興趣也將得以發(fā)掘，從而推動了課程的整合。情景的探究性學(xué)習(xí)過程還會被納入學(xué)生日后的學(xué)業(yè)與工作生活中，從而實(shí)現(xiàn)了終生學(xué)習(xí)。

3.3數(shù)字化教學(xué)資源建設(shè)

3.3.1專家遠(yuǎn)程講座

使用云端技術(shù)，進(jìn)行由專家和一線技師、生產(chǎn)技術(shù)人員共同主持的授課。不僅在組織上高效簡單，所花費(fèi)人力、物力、財(cái)力相對較小，而且更是社會資金對教育工作的有力支撐，教學(xué)不受時間場地限制，行之有效。這樣教學(xué)更能觸動廣大學(xué)生，從而有好的教學(xué)效果，是對傳統(tǒng)課程理論教育方法的有力補(bǔ)充。

3.3.2與現(xiàn)場實(shí)踐連接

拍攝并購買施工現(xiàn)場錄像，是對工程理論知識課程的很好補(bǔ)充，也有助于學(xué)習(xí)者更真切地樹立工程影像化認(rèn)識，并作為教學(xué)案例，讓學(xué)習(xí)者展開分析探究，在教學(xué)實(shí)踐中牢記施工正確方式、形成良好的專業(yè)素質(zhì)[4]。

3.3.3增加文件編制能力培養(yǎng)

建筑施工中，特別是技術(shù)管理，人員必須具有編制有關(guān)建筑施工組織設(shè)計(jì)文件的能力。相對于畫圖與統(tǒng)計(jì)，同學(xué)更容易應(yīng)付了事。因此在建設(shè)工程的施工課程分部分項(xiàng)目施工課程中，加強(qiáng)學(xué)校對各部分項(xiàng)目施工方案的編制任務(wù)，逐步培養(yǎng)學(xué)生信息收集、圖文組合、邏輯分析等能力，同時滿足公司對工程管理人才的職業(yè)需求。

3.4將BIM和VR技術(shù)引進(jìn)建筑施工課程中

BIM技術(shù)是指建筑信息系統(tǒng)模式，采用建筑工程的所有有關(guān)信息數(shù)據(jù)為建模的基石，實(shí)現(xiàn)了施工模型的構(gòu)建，并運(yùn)用數(shù)值信息仿真結(jié)果模擬了建筑工程所產(chǎn)生的現(xiàn)實(shí)信息內(nèi)容，其兼具圖像可視化，協(xié)調(diào)度，仿真性，優(yōu)化性和可出圖性等五個特點(diǎn)，而將BIM模式運(yùn)用于教學(xué)課堂中則為工程學(xué)習(xí)者接觸真正的建筑施工現(xiàn)場創(chuàng)造了機(jī)會。VR虛擬現(xiàn)實(shí)科技，是指一個能夠創(chuàng)造并感受電腦建模體系，它運(yùn)用計(jì)算機(jī)技術(shù)構(gòu)成了一個系統(tǒng)仿真學(xué)習(xí)環(huán)境，是一個源信息完全融合的、交互的三維空間動態(tài)視景與實(shí)物的信息系統(tǒng)模型仿真，同時VR科技也給施工、房產(chǎn)營銷等項(xiàng)目帶來了透視相互關(guān)系未來發(fā)展的機(jī)會，也因此在項(xiàng)目施工初期就能夠?qū)ㄔO(shè)項(xiàng)目完工后的結(jié)果作出了預(yù)測與展望。

將BIM技術(shù)引進(jìn)建筑施工課程中，能提高學(xué)生對相關(guān)課程基礎(chǔ)知識的了解、專業(yè)技能的訓(xùn)練以及綜合素質(zhì)的提高，其效果將更加突出，并能夠較好地實(shí)現(xiàn)培養(yǎng)學(xué)生作為在建筑施工中的"懂工藝、重品質(zhì)、會管理"新技能人才培養(yǎng)的課程目標(biāo)。

現(xiàn)階段，在智慧建設(shè)中使用的先進(jìn)信息技術(shù)不但可以提升建筑施工的效益，降低質(zhì)量損失，而且還可以解決居民對房屋的要求。所以，在教學(xué)改革中教師們需要在課堂的教育中加入先進(jìn)的信息技術(shù)，并幫助學(xué)生們在虛擬的生活情境中，對建筑工藝與技術(shù)進(jìn)行掌握。其中VR技術(shù)就是結(jié)合了網(wǎng)絡(luò)信息技術(shù)通過創(chuàng)建三維虛擬空間，在虛擬現(xiàn)實(shí)的工作環(huán)境中掌握相關(guān)技術(shù)的一門技能。而老師通過將其整合在課堂教育中可以幫助學(xué)生確定自己的角色，從而在虛擬現(xiàn)實(shí)的場景中對各施工階段形成了合理的認(rèn)識[5]。

3.5以實(shí)踐教育項(xiàng)目為載體，培養(yǎng)學(xué)生實(shí)踐精神創(chuàng)新能力

針對實(shí)際的施工情況，如某一鋼結(jié)構(gòu)項(xiàng)目中的幕墻施工等，在進(jìn)行了前期的準(zhǔn)備工作后，進(jìn)行了幕墻結(jié)構(gòu)施工項(xiàng)目的實(shí)訓(xùn)課程。先采用仿真過程，將課堂教學(xué)和項(xiàng)目實(shí)施的過程融合。然后，再把學(xué)生們分成小組，輪流進(jìn)行BIM建模、項(xiàng)目實(shí)施階段的仿真結(jié)果模擬等。如：窗戶的裝配流程與注意事項(xiàng)、吊筐的裝配、工程造價的估算、施工計(jì)劃的編制等。同時，也要組織學(xué)生對項(xiàng)目完成的效果進(jìn)行總結(jié)評價，以調(diào)動學(xué)生的工作積極性，從而加深學(xué)生對有關(guān)建筑專業(yè)知識的掌握。

四、結(jié)束語

綜上所述，由于施工技術(shù)的復(fù)雜化、施工現(xiàn)場的不穩(wěn)定性、工程回料成本的巨大代價，使得施工教學(xué)體制改革更加具備了重要性與緊迫感，通過結(jié)合現(xiàn)代技術(shù)，施工學(xué)科的教育內(nèi)容將更加立體直觀、更有實(shí)效，但同時新型的教學(xué)方法也對學(xué)生對課程、對實(shí)訓(xùn)現(xiàn)場的綜合把控能力提出了全新的挑戰(zhàn)。同時現(xiàn)階段，人力資源保障是增強(qiáng)中國中小企業(yè)核心競爭能力的重要關(guān)鍵，也是建設(shè)智慧城市的關(guān)鍵保障依據(jù)。這就需要高校不但需要全面訓(xùn)練學(xué)生的專業(yè)知識、培養(yǎng)學(xué)生的良好職業(yè)操守，還必須全面提高對現(xiàn)代化信息技術(shù)的運(yùn)用能力。

參考文獻(xiàn)：

[1]劉守宇，宋海港，周亮，朱留洋.基于BIM+智慧工地精細(xì)化協(xié)同管理平臺架構(gòu)[J].重慶建筑，2022，21（03）：23-25.

[2]安玉華，王若辰.物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)在智慧工地安全質(zhì)量管理中的應(yīng)用[J].智能建筑與智慧城市，2022，（03）：102-104.

[3]李華.智慧工地本質(zhì)安全管理研究[J].技術(shù)與創(chuàng)新管理，2022，43（02）：132.

[4]周群美，盛昌，張衛(wèi)民.基于BIM技術(shù)的裝配式建筑施工課程教學(xué)改革與實(shí)踐[J].金華職業(yè)技術(shù)學(xué)院學(xué)報(bào)，2021，21（03）：13-18.

[5]胡溶川，楊鎮(zhèn)，付正權(quán).高等學(xué)校建筑施工課程改革的探索與實(shí)踐[J].智能建筑與智慧城市，2020，（04）：76-77.

基金項(xiàng)目：教育部2020年第一批產(chǎn)學(xué)合作協(xié)同育人項(xiàng)目“智慧工地綜合實(shí)訓(xùn)中心建設(shè)”（202002113046）。

作者簡介：黃瑤，女，瑤族，1988-04，廣西桂林人，南寧理工學(xué)院，研究生學(xué)歷，職稱：講師，工學(xué)碩士，研究方向：結(jié)構(gòu)工程。B374B874-33FC-40EC-B07E-4B2BC71CE31F