基于云的教育裝備管理模式研究*

殷常鴻 張義兵 高 偉

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基于云的教育裝備管理模式研究*

殷常鴻1,2張義兵1高 偉2

（1．南京師范大學 教育科學學院，江蘇南京 210097； 2．江蘇理工學院 計算機工程學院，江蘇常州 213001）

教育裝備作為教育信息化、現代化的物質基礎，其有效的管理是實現裝備系統建設與效能發揮的關鍵。文章從云的角度出發，對教育裝備的全壽命周期進行綜合考慮，提出了基于RFID技術的教育裝備基礎信息統計策略，重構了教育裝備統計模塊的體系結構，設計了基于云的教育裝備管理模式的平臺架構，將教育裝備的設計規劃、維修管理、使用效能、績效評估、淘汰以及報廢管理等全壽命周期過程納入裝備管理系統，并對其實施策略進行了深入探討。這為提高教育裝備管理績效，充分發揮教育裝備效能以及完善教育裝備管理模式提供了理論參考。

教育裝備；管理模式；云管理

引言

隨著學科知識門類的細化，知識容量呈現“爆炸式”增長的周期逐漸縮短。限于人類生理結構和特點的約束，人們學習知識的速度遠不及知識增長的速度，因此必須有效地提高教育與學習的速度和效率，才能促進社會的進步和文化的傳承。從傳播學的角度來看，教育與學習的過程就是一個信息傳播的過程，如圖1所示。

圖1 信息傳播的過程

在信息傳播的過程中，傳播者（教育者）、受眾（學習者）、信息（教育內容）很難進行實質性的改變，因為這三個要素都具有自身的特點和發展規律，預留給人們進行改造設計的空間較小。而媒介不同，它可以根據教育的需求進行充分的改造。盡管媒介是信息傳播的關鍵環節，卻一直以來被人們輕視和忽略。特別是隨著科技的發展，媒介的作用越發凸顯，它不但可以改變知識的傳輸過程、傳輸效率，還可以改變知識呈現的方式和形式，進而影響人的思維方式，儼然成了人體不可或缺的延伸。正因為如此，媒介理論家McLuhan提出了“媒介即訊息”[1]的觀點。通過文獻分析并深入研究媒介的定義、再將其與教育裝備的定義進行對比之后，可以看出，在一定程度上，教育領域中的媒介就是教育裝備，對媒介的深入研究就是對教育裝備進行系統設計、開發建設、使用維護與管理評價的過程。尤其是目前教育改革大力推進的數字校園、智慧校園、智慧學習環境建設等工程，其本質都是在建設和完善傳播媒介即信息化環境下的教育裝備，以提升教育和學習的效率。為此，國家投入了大量資金進行教育裝備的建設與升級，如表1所示[2]。

表1 全國各級各類學校教學、科研儀器設備資產總值

要發揮如此巨大規模資產的效能，必須提升教育裝備管理部門的信息化水平，從而進行有效管理，這樣才能使得投資、規劃以及使用效率得到極大的提高，而這也是實現教育裝備信息化、現代化的根本。教育裝備系統研究作為一個新興領域，以往的專家、學者、管理部門以及使用主體和受用主體都從應用角度出發，關注裝備的系統建設與開發，而對教育裝備系統管理缺乏深入研究，即使有一些相關的研究也都不夠深入，沒有從根本上論述清楚教育裝備管理的內容、實質和內涵。

一教育裝備管理的內涵及發展現狀

中國教育裝備建設采取國家財政集中投資為主[3]、自籌資金為輔的模式，所有公辦學校的教育裝備均屬國有資產。結合教育裝備管理現狀和多年的研究成果，本研究認為教育裝備管理是指教育裝備的所有者或代理人、代理機構（即使用者、管理者、生產者、研究者以及相關政府規劃部門）為了提高教育教學效率和效益，在其所管轄的范圍內，對教育裝備生命周期內的各個階段、環節——裝備的設計、生產、規劃、建設、使用、維護、淘汰等有計劃地進行組織、協調、監督的一系列活動。受現行體制和理念的影響，當前的教育裝備管理滯后，具體原因如下：

1 教育裝備使用主體眾多、紛雜

教育裝備作為學校教育教學的物質基礎，是學校開展教育教學和科研工作的根本保障，直接隸屬于每一所具體的學校。但由于我國幅員遼闊，人口眾多，高等教育和基礎教育學校眾多，根據2016年全國教育事業發展情況統計數據，各級各類學校數量達49.9396萬所[4]，而每所學校的教育裝備配備數量、水平和管理方式又千差萬別，這使得教育裝備統計困難重重。

2 基礎教育、高等教育統計各自為政

基礎教育的教育裝備規劃、建設以及投資需要當地教育局和當地政府投資審批，而高等教育的教育裝備規劃、建設以及投資大多由學校自行決定，只需在上級部門進行備案即可。這使得兩者的統計標準和口徑完全隔離，即使針對同一統計對象，統計內容也大不相同。盡管基礎教育和高等教育的管理方式不同，但其教育裝備均屬國有財產，必須進行有效的管理和利用，才能保證國家教育投資總效益的發揮。

在基礎教育裝備統計方面，除了教育部信息管理中心的統計，經濟相對發達的省市如上海、北京、江蘇以及浙江等出于自身的發展需要各自開發了一套基于B/S模式的統計系統，基本實現了本地區的裝備建設和報廢數據的動態上傳和更新，但對教育裝備的實時使用情況未曾涉及。在高等教育裝備統計方面，除了教育部指定的系統，各地區、各校均有自己的實驗設備管理平臺，由于統計側重點及管理方式的不同，使得各地區、各高校的管理系統標準各異，很難進行對接，進而形成宏觀數據統計的壁壘，造成資源的嚴重浪費。

3 教育裝備行政管理主體眾多

教育裝備的管理部門在中央和地方各不相同，行政機構設置邏輯不清，管理職責也各不相同。在教育部，基礎教育裝備管理由基礎教育二司中的技術裝備處負責，主要從事中小學教育裝備投資、建設管理等工作；教育裝備的研發及規范由教育裝備研究與發展中心（教育部的直屬單位）負責，從事教育裝備的理論、政策研究和技術開發，承擔教育裝備標準化、質量檢測、咨詢、培訓等工作；教育裝備的配套教學資源建設、軟件開發人員培訓等由中央電化教育館（教育部的直屬單位）負責，主要從事研究和開發多種媒體教材，開發教育教學資源，建設教育教學信息資源以及相關人員培訓；教育裝備生產的規范和產品目錄均由中國教育裝備行業協會進行管理和規范，但高等教育的教育裝備規范由全國高等學校實驗室管理工作研究會進行指導和規劃[5]。

4 教育裝備管理統計不完善

教育裝備建設的最終目的是使用，而且是高效率的使用。只有將教育裝備的規格數量、價值以及使用效率、維修、淘汰、報廢等詳細數據動態地納入系統，才能為教育裝備的投資建設、系統規劃、績效分析、效能利用等提供具體而詳實的數據源。而目前對于大多數教育裝備統計軟件及系統來說，都是基于數量、規格以及價值的統計，數據幾乎都是人工手動輸入，干擾、影響因素較多。即使是目前負責教育裝備統計的教育部信息管理中心，所采用的統計系統也仍然是基于C/S模式，且實施一年（年末）一報制度，只對教育裝備的數量、規格以及價值做簡要統計，各地匯總后上傳至服務器，所統計的均為靜態數據，不能動態地顯示各地區教育裝備實時的投資、建設、更新以及使用現狀。因此，現有的教育裝備管理和統計模式，已經無法適應時代發展，急需進行改革。

二基于云的教育裝備管理模式設計

通過對教育裝備管理現狀的分析，可以看出全國范圍內的教育裝備管理涉及的內容和要素繁雜，管理主體分布范圍廣、情況千差萬別。面對教育裝備這種分散廣、用戶多、管理主體多、統計內容多、專業性強、數據量大的統計需求，傳統單一的統計模式根本無法實現數據的動態統計和更新，必須構建一個系統平臺，讓管理機構、所屬主體、管理者甚至每個使用者都加入裝備的管理，才能真正實現教育裝備的系統管理。而要重新建立這樣一個系統，勢必要花費大量的財力、物力和人力，且后期的維護成本和使用成本也非常高昂，這就是目前教育裝備管理的癥結所在。但隨著計算機技術和網絡技術的發展，這種困局有了有效的解決方案，即采用以云計算為核心架構的管理模式。云計算是指基于網絡通過集中式遠程計算資源池，以按需分配方式，為終端用戶提供強大而廉價的計算服務能力[6]，其核心和目標就是實現海量數據的傳輸、存儲和使用，提供分布式計算、并行計算、易擴展、均衡負載、動態和虛擬化的資源等服務，擁有開放的標準、可伸縮的系統和面向服務的架構，能夠以靈活且經濟實惠的方式向客戶提供可靠的、隨需應變的服務。基于此，本研究認為構建基于云的教育裝備管理模式至少應從如下三個層面進行思考和規劃：

1 構建裝備信息統計的自動化錄入模塊

在基礎教育階段，裝備統計絕大部分是采用人工錄入的手動統計方式，在裝備的存放、維護更新等具體管理過程中費時、費力，導致數據誤差較多；即使有些學校采用條形碼或二維碼進行統計，但由于標簽極易損毀和丟失，也不利于裝備信息的自動化輸入。而無線射頻識別技術（Radio Frequency Identification，RFID）已經在圖書館、門禁系統及食品安全溯源等方面得到了廣泛的應用，且成本低廉[7]。該技術無需識別系統與特定目標之間建立機械或光學接觸，就能通過無線電訊號識別特定目標進行數據讀寫。因此，將RFID標簽內嵌于裝備內部，通過RFID手持機、RFID固定式閱讀器等設備將裝備基本信息讀入RFID管理系統，就基本實現了具有自動統計功能的RFID標簽管理模塊的構建。裝備管理人員通過手持識別終端進行移動式統計，對裝備進行精確定位（包括測距與二維定位、三維定位）及軌跡跟蹤，進而實現裝備基本信息的快速統計與查詢，大幅提高裝備管理效率。

2 重構裝備統計模塊體系結構

如果采用以往所有用戶統一入口的系統開發模式，將教師和學生使用教育裝備過程的記錄，管理者對裝備進行更新、維修、淘汰的記錄，設備自身的狀況以及評價者對裝備統計的標準等數據都實時記錄到系統中，并以菜單層疊的方式進行顯示，那么用戶登錄后勢必要經過選擇并篩選數不清的目錄和菜單才能進入相應的模塊，因此極大地增加了操作的難度和系統的負擔。而借鑒移動通訊中成熟的“蜂窩技術”理念[8]（其核心是解決頻率的復用問題，具體原理較為成熟，筆者不再贅述）進行教育裝備管理的各統計模塊設計，既能滿足不同用戶的需求，又很好地體現了基于云的設計思想。

具體的裝備統計模塊體系結構如圖2所示。其中，每個小六邊形代表具體的某類教育裝備（如課桌椅、實驗臺、計算機等）統計標準模塊（云滴），并不是某個具體學校的所有裝備集合；若干個小模塊組成一個集群統計模塊（Equipment Statistics，EQS）（云塊），若干個EQS模塊附帶服務器（Server）又形成一個大集群模塊（云團），而若干個大集群模塊最終架構成為完整的教育裝備云管理系統。在具體的實踐中，各學校（部門）根據服務器規定的標準進行某類裝備統計的編碼，歸類形成檢索索引，并上傳至云團服務器。一個區縣或者一個地級市的裝備統計形成一個大集群——云團，臨近的幾個省市形成一個超大集群——云層，這種分布式存儲既有利于裝備數據的快速統計，也可減輕中心服務器的壓力，形成真正的協同分布式裝備統計和數據分析運算。采用這種“蜂窩”式開發架構，既是對教育裝備管理體系中各模塊之間關系的形象化概括，又為教育裝備管理的無縫“擴容”提供了支持，其關鍵是要建立統一教育裝備統計的標準和通訊接口，形成標準的教育裝備統計“元數據”。

圖2 裝備統計模塊體系結構設計

3 規劃基于云的教育裝備管理平臺架構

云平臺的系統技術在商業運營中早已實施并逐步走向成熟，如百度云、阿里云、騰訊云、華為云等。為了推動各地電子政務建設實現集中化、共享化，節約政府資源，克服地方電子政務建設中存在的重復投資、網絡分割等問題，工業和信息化部電信研究院于2014年6月11日牽頭制訂了政府采購云服務標準，并從采購指南、白皮書、標準體系框架、認證評估等四個方面進行了詳細規定[9]。教育裝備作為實現教育信息化的基礎物質保障，屬于國家層面的重點統計對象，為保證其投資建設與管理的有效進行，必須進行系統化管理。本研究認為，采用如圖3所示的平臺架構實現了管理應用與硬件建設的分離，既能很好地滿足教育裝備管理的需求，也能減輕學校、管理部門的財政負擔，還能提高教育裝備績效評估的效率。具體表現在，學校只負責終端設施部分的投資建設，基礎設施以及基礎平臺部分的配置和維護完全由服務商提供，裝備管理部門只負責應用層的規劃和設計，這極大的減輕了學校以及裝備部門的投入成本；另一方面，這種體系架構，有利于實現教育裝備管理功能的拓展，只要學校或者裝備管理部門提出要求，便可以在應用層進行擴展，而不涉及具體硬件以及網絡設施的調整與更新；最關鍵的是這種體系架構，能支持大規模裝備統計信息的實時、動態更新以及數據挖掘，消除了原有教育裝備統計模式中由于系統結構不同、統計標準不同而造成的統計信息異步和滯后的問題，這保證了裝備管理部門對教育裝備的均衡化發展和投資建設進行決策的時效性。

圖3 教育裝備云平臺的架構

三基于云的教育裝備管理模式的實施策略

基于云的教育裝備管理模式有效實現了裝備管理系統自身的“管、建”分離，使得學校和裝備管理部門的精力集中在裝備的管理和評價上，而裝備管理系統自身的硬件環境和統計服務由企業負責，這為破解全國各地教育裝備統計的難題提供了解決方案。為了更有效地推動基于云的教育裝備管理模式的實施，本研究提出了以下實施策略：

1 轉變管理觀念

目前，教育裝備管理無論是硬件投資還是軟件開發，大多秉承“小而全”的理念，這使得很多地級市乃至區縣一級的裝備管理部門都開發了自己的管理系統，并紛紛成立專門的數據管理中心，負責裝備數據的統計，這勢必會形成“多中心”的層級關系，引發管理“瓶頸”。同時，不同管理系統之間的數據定義形式、數據傳輸的標準和接口又各不相同，產生了人為設置的“數據鴻溝”，形成了裝備“數據孤島”，這無形中會增加管理成本，降低管理效率。如不建立相應的管理中心，教育裝備統計便難以有效地進行，教育裝備管理也將長期陷于“騎虎難下”的尷尬境地。破解上述裝備管理困局的方法，就是借助“云”管理的理念，將教育裝備管理系統的開發、運行、管理、維護以及大規模數據統計和運算托管在云端，實現去中心化的扁平化管理。這樣，無論是學校的裝備管理者還是地區的裝備管理行政部門，只需租用服務即可；客戶端也只需要一臺普通的PC機甚至一臺平板電腦或手機，即可實現終端的數據錄入和查詢，而不需要配建高端的服務器、復雜的網絡環境與存儲設備，更不需要各種安防投入。如此，存儲在“云”端的裝備管理資源可以按需獲取、隨時獲取，不僅節約了大量的基礎設施硬件和軟件資源的配備費用、管理費用，而且極大地提高了教育裝備的管理效率。

2 確立教育裝備統計標準

構建教育裝備云管理的關鍵是統一管理和統計的標準，形成共享數據流[10]，這樣才能為分析和對比各地教育裝備的配置與使用情況提供元數據，給政府行政部門和裝備管理部門進行裝備配置與規劃提供決策依據。目前的裝備管理系統多數以使用主體為核心進行裝備統計模塊的設計與開發，裝備使用者和管理者擁有相同的入口，這就造成系統界面的復雜化，數據讀取與錄入緩慢。現有的教育裝備分類通常按照學科、管理單位、使用者、存放地點等標準進行分類，因此要隔離不同的裝備使用者和管理者的最好方法就是：首先對裝備進行重新歸類，再抽象出裝備共性統計指標，如名稱、類型、規格、初始價值、購買日期、投入使用日期、使用頻次、維修次數、維修花費、報廢日期、報廢價值等，并保留具體裝備的特性參數。

3 擴充教育裝備管理系統功能

現有教育裝備管理系統的主要功能是統計，缺乏諸如計劃管理和使用、日常事務管理、人員管理、裝備評估等管理功能[11]。通過基于云的教育裝備管理平臺，完全可以將裝備的配備標準、報廢淘汰標準、評估標準、日常使用維護模塊以及RFID標簽管理模塊集成在一起，真正實現教育裝備的“建、配、管、用、研、培、評、效”[12]。

具體來說，配備標準應包含裝備設施安裝的環境要求、安防標準、配備比例，但國家和地方標準對于不同的教育對象、不同學科的具體裝備的性能、規格參數、環保指標以及能耗指標等根本沒有涉及，這就使得教育裝備在進行具體建設和規劃的時候缺乏符合教育需求的規范標準。如用符合公共場所使用設備的環保和性能標準來生產低齡兒童室內教育裝備產品，這明顯違規，但作為具體的裝備使用者和規劃者又缺乏相應的專業知識，對行業標準不熟悉，因此造成了諸多類似“毒橡膠”跑道的教學環境污染事件。報廢淘汰標準是指根據裝備的物理壽命結合具體使用，建立教育裝備使用的經濟壽命標準，為教育裝備的更新、淘汰提供參考依據。評估標準是指建立教育裝備的經濟效益評價指標體系與具體的計算公式。日常使用維護模塊是指對教育裝備的具體使用和維護情況進行過程性記錄，統計裝備的使用效率、維護成本、使用成本等績效指標，為教育裝備的系統評估提供數據支持。

四結束語

由于教育裝備管理體系龐大，指標參數較多，且多數指標的評價參數都是定性與定量的結合，具有很大的隨機性和不確定性，因此采用單一的評價標準很難適應教育裝備管理的需要，而引入教育裝備管理云平臺，能有效地解決目前教育裝備系統管理和綜合評價的難題。當然，本研究只提出了一種解決問題的框架，要真正實現基于云的教育裝備管理模式，尤其是教育裝備管理系統中各模塊的接口標準、統計標準以及評價的參數指標體系，還有待研究者不斷地進行深入研究和實踐。

[1](加拿大)馬歇爾·麥克盧漢著.何道寬譯.理解媒介——論人的延伸[M].北京:商務印書館,2000:33-50.

[2]王富.中國教育裝備行業藍皮書(2017版)[M].北京:中國大百科全書出版社,2017:1-95.

[3]殷常鴻.教育裝備管理體制探悉[J].實驗技術與管理,2012,(10):213-216.

[4]教育部.2016年全國教育事業發展統計公報[OL].

[5]殷常鴻.基礎教育裝備采購績效評估[J].實驗室研究與探索,2014,(12):281-285、294.

[6]金剛.云環境下任務調度關鍵問題研究[D].長春:吉林大學,2015:1-2.

[7]陳永當,武欣竹,鄧珊,等.一種蜂窩式企業知識管理體系構建方法[J].西安工業大學學報,2010,(1):95-99.

[8]宋曉天.高敏感度無源RFID傳感標簽的設計研究[D].合肥:中國科學技術大學,2017:1-2.

[9]陳昂.政府采購云服務標準編寫完成[N].中國政府采購報,2014-05-20(5).

[10]陳星,蘭興土,李隘鵬,等.基于運行時模型的混合云管理方法[J].軟件學報,2017,(7):1881-1897.

[11]謝玳英,殷常鴻,胡京華.教育裝備的管理體制[J].現代教育技術,2006,(3):70-72.

[12]殷常鴻,吳靖,艾倫.教育裝備績效評估研究[J].中國現代教育裝備,2014,(24):1-5.

編輯：小西

Research on the Cloud-based Educational Equipment Management Model

YIN Chang-hong1,2ZHANG Yi-bing1GAO Wei2

Educational equipment is the material basis of education informationization and modernization, and the effective management of educational equipment is the key to realize the system construction and system performance. From the view of the cloud, the paper puts forward the basic information statistics strategy of educational equipment based on RFID technology, reconstructs the system structure of educational equipment statistics module, and designs the educational equipment management platform based on cloud. Considering the whole life cycle process of management, use efficiency, performance evaluation, elimination and scrap management is included in the equipment management system, and the implementation strategy is discussed in depth. This paper provides a theoretical reference for improving the performance of educational equipment management, giving full play to the effectiveness of educational equipment and improving the management mode of educational equipment.

educational equipment; management model; cloud management platform

G40-057

A

1009—8097（2018）04—0081—07

10.3969/j.issn.1009-8097.2018.04.012

本文為江蘇省高校哲學社會科學基金項目“基于云的教育裝備績效評價研究”（項目編號：2016SJB880148）、中國教育裝備行業協會中國教育裝備研究院2017年度課題“大數據背景下教育裝備綜合績效統計評價的理論方法及應用研究”（項目編號：CEFR16005R02）的階段性研究成果。

殷常鴻，江蘇理工學院副教授，南京師范大學在讀博士，研究方向為學習科學、教育裝備，郵箱為81308344@qq.com。

2017年9月10日