基于數(shù)據(jù)中心的高校智慧教室管理系統(tǒng)研究

李路　張波

摘要：隨著高校數(shù)字化校園的建設，教學場所也在不斷地革新。教學場所的管理是教學環(huán)節(jié)中的重要組成部分，面臨的問題越來越突出。針對現(xiàn)狀，提出了智慧教室管理系統(tǒng)，結(jié)合管理部門及教學活動參與者的需求，運用現(xiàn)代化的信息管理技術，構(gòu)建智能化管理平臺，提高教學場所管理水平，達到自動化、科學化、規(guī)范化、一體化的管理。

關鍵詞：高校;教學;考勤;智慧教室;實訓室管理

中圖分類號：G642? ? ? ? 文獻標識碼：A

文章編號：1009-3044（2019）25-0173-03

1 引言

信息化管理在日常工作中的重要性不言而喻，隨著計算機技術的高速發(fā)展，計算機已經(jīng)成為一種重要的信息化獲取和處理工具。目前，各高校都在推進數(shù)字校園建設，提高學校信息化水平。在數(shù)字校園建設的過程實踐中，主要的問題不是技術問題，而是“協(xié)調(diào)與合作”。課堂教學是學生系統(tǒng)教育中最重要的部分，是一項瑣碎，復雜，細致的工作。[1] 目前，多媒體教室，計算機仿真實驗室，儀器實驗室，網(wǎng)絡教室，車間，工坊等一系列教學場所的建設已成為高校建設的重要組成部分。 從傳統(tǒng)教室到電子教室，計算機仿真實驗室和網(wǎng)絡教室，教學場所不僅僅是一個三尺講臺和黑板的簡單模式。從21世紀初多媒體教室的建設開始，一些高校開始以多媒體教學和控制為核心控制設備。 連接固化設備，實現(xiàn)音視頻，電腦，教室設備，投影，音響，燈光，電子設備等的控制和操作。它大大簡化了教學人員的操作，豐富了課堂教學形式和媒體，增強了學生參與教學的經(jīng)驗和效果。

2 背景需求

《國家中長期教育改革和發(fā)展規(guī)劃綱要（2010-2020年）》第十九章 加快教育信息化進程中明確提出了，充分利用優(yōu)質(zhì)資源和先進技術，創(chuàng)新運行機制和管理模式，整合現(xiàn)有資源，構(gòu)建先進、高效、實用的數(shù)字化教育基礎設施。加快終端設施普及，推進數(shù)字化校園建設，實現(xiàn)多種方式接入互聯(lián)網(wǎng)。

學校的教學依托教學場地，學校教學場地服務的對象是學生，主要承擔著公共課、專業(yè)課、實踐課等課程的教學任務，以及在業(yè)余時間段內(nèi)在教學場地中安排的非教學任務，如選課、評教、自學、考試等。對于現(xiàn)階段的教學場地基本上是全天候的開放，設備的運轉(zhuǎn)率較高，需要保持良好的狀態(tài)。目前的設備故障都是在各管理員巡檢的過程中發(fā)現(xiàn)并維修，高校中教學場地較多，而且教學場所的空閑時間相對集中，在較短的時間內(nèi)，管理員無法全面細致的檢查到所有的設備，難以發(fā)現(xiàn)一些隱性的故障，如計算機鍵盤的按鍵不靈、計算機中毒、間歇性故障、投影儀模糊等。

在教學場地的入口處部分已安裝了教室課表門貼，這些課表門貼多由管理員從教務系統(tǒng)里導出課表核對并打印安放，但在教學的過程中會因課程的調(diào)整、教學場地的不滿足等多種原因，調(diào)整教學任務的教學場地，在這個過程中，如果沒有一個較好的溝通及信息的傳遞，對于管理員來說，無法及時的掌握這些信息，可能會導致無人房、無人燈、無人機等現(xiàn)象。為了保證信息的準確性和時效性，管理員必須每天都導出課表，核對信息，打印有變動的課表門貼并替換。而且在非正常教學環(huán)節(jié)，教室門貼也要做相對應的變動，在這個過程中， 它占用了大量的時間，浪費了大量的紙張資源，不利于節(jié)約能源和保護環(huán)境。

在課堂教學中，任課教師所要完成的不僅僅是課堂的教學內(nèi)容，同時也要保證課堂的教學質(zhì)量，這中間包含了學生的到課情況、學生不聽課的行為的管理等方面，在每節(jié)課的45分鐘中，任務教師需要花費較多的時間進行考勤，占用了過多的課堂時間，在上課過程中，學生的遲到早退等現(xiàn)象也影響到老師的授課安排，會導致課堂的教學質(zhì)量不高。對于考勤數(shù)據(jù)的提交，由班級至系部再到管理部門，在這數(shù)據(jù)提交的過程中，由于存在一定的周期，難免會出現(xiàn)數(shù)據(jù)的變化及遺失，而且管理部門也需要花部分時間來匯總，不能實時地掌握到學生的考勤數(shù)據(jù)。在課堂中，學生的行為任課教師無法掌握，特別是在計算機機房內(nèi)，如吃食品、看電影、打游戲和與學習無關的行為等，而這些行為也關乎著老師的教學質(zhì)量。

為了便于學生查找學習資料，強化學生實踐動手能力，提高學生職業(yè)技能水平，學校利用業(yè)余時間段面向?qū)W生開放部分實訓室供學生進行學習。對于業(yè)余時間段開放的教室與計算機機房，不像正常的上課有專門的老師在教室里面看管，一些登記的表格靠前來學習的學生自覺的填寫。 在開放時間段內(nèi)，學生的學習行為狀態(tài)和設備使用情況不能很好地記錄下來。

學校每年填報的狀態(tài)數(shù)據(jù)中，包含了設備數(shù)、計算機數(shù)量、設備使用率等一系列的信息，這些數(shù)據(jù)的采集往往是由管理員提供，而這些數(shù)據(jù)非一日所能完成，在日積月累的統(tǒng)計中，因各種原因，難免會出現(xiàn)信息的不準確。

3 系統(tǒng)功能模塊

智慧教室管理系統(tǒng)的研究是基于大學教學場所的多種需求，以學校實訓室管理流程和基本事務管理為核心。以規(guī)范實訓室管理信息化為準則，在深入分析、研究實訓室管理規(guī)律、實訓教學特點[2]，根據(jù)實訓室全面開放運行體系，結(jié)合數(shù)字化校園建設內(nèi)容，構(gòu)建智能化管理平臺。通過平臺數(shù)字化校園內(nèi)各管理環(huán)節(jié)對接，完成快速化、簡單化、智能化的數(shù)據(jù)提取與分析。主要內(nèi)容有以下幾點：

1）智能化管理平臺的設計，管理平臺在整個環(huán)節(jié)中，是所有數(shù)據(jù)的匯集與提供之地。在超融合數(shù)據(jù)中心內(nèi)搭建智能化管理平臺，平臺內(nèi)搭建多個管理模塊，構(gòu)建基礎數(shù)據(jù)庫，完成數(shù)據(jù)的收集與下發(fā)，并對已有數(shù)據(jù)進行匯總、分析、挖掘。

2）實訓室統(tǒng)一認證平臺設計，主要包括權限管理、用戶管理、枚舉管理、功能模塊、自定義表單、通知公告、統(tǒng)一身份認證等功能。通過以上功能模塊可以分角色和權限進行管理，對接學校現(xiàn)有用戶數(shù)據(jù)，無縫對接，完成統(tǒng)一身份認證。

3）實訓室設備管理平臺設計，包括實訓室信息管理、教學設備管理、實訓設備報廢管理等。實現(xiàn)實訓室信息的添加，編輯和查詢等功能。系統(tǒng)可根據(jù)設定的相關參數(shù)，收集電腦配置信息， 自動提交設備的運行狀態(tài)和參數(shù)，提醒設備異常，并自動啟動和關閉設備。實訓設備報廢管理，實現(xiàn)實訓室的設備報廢線上管理，并形成設備報廢電子清單。

4）實訓室設備報修管理平臺設計，系統(tǒng)提供報修二維碼通道，系統(tǒng)可按實訓室對其設備基本信息進行管理，包括實訓室編號、實訓室名稱、實訓設備、實訓設備統(tǒng)一編號，生成電子標簽。對于系統(tǒng)中不同設備可以自定義流程上報，便于維修人員維護設備。實現(xiàn)師生快速的報修遇到的設備故障。通過指定的流程設定，可以送到相應人員手中。支持設備維修過程動態(tài)過程監(jiān)控，實時查詢報修處理結(jié)果及維修進度。數(shù)據(jù)中心對報修數(shù)據(jù)統(tǒng)計，包括報修次數(shù)、維修耗材等。

5）教室門牌多功能多樣化的設計，拋除傳統(tǒng)的以紙質(zhì)單一樣式的教室門牌，設計以LED液晶顯示屏為窗口，內(nèi)嵌智能終端的教室門牌，時時顯示多樣數(shù)據(jù)，并可根據(jù)需求快速更換定制顯示界面的內(nèi)容。

6）環(huán)境控制系統(tǒng)的設計，系統(tǒng)可根據(jù)實際運行狀態(tài)，智能的管理控制教學場地中的聲、光、電、門、窗、空調(diào)及其他設備的開關與參數(shù)的調(diào)整，并對非正常工作期間內(nèi)的手動調(diào)整參數(shù)的異常情況進行報警并視頻記錄。

7）考勤系統(tǒng)的設計，多樣化的考勤信息采集手段，實現(xiàn)無停留、無差錯考勤。對識別到的學生信息與管理平臺內(nèi)校內(nèi)學生花名冊比對，完成考勤 ，對識別到的未在花名冊中的學生進行特征記錄，并預警。

8）實訓室耗材管理平臺設計，包括耗材類型管理、耗材基本信息管理、耗材入庫、耗材出庫、耗材預警、耗材追蹤溯源、耗材報表統(tǒng)計等功能[3]。

9）實訓室資源共享平臺設計， 集中管理各種實訓教學資源，按用戶權限進行分級瀏覽使用。在線資源，獲取并顯示各種資源信息，通過連接地址，供學生下載，并統(tǒng)計下載信息。系統(tǒng)給每個授課教師提供云盤功能，供教師上傳資料和學生上傳作業(yè)。

10）實訓室準入管理平臺設計，支持Word、PPT、視頻學習資料管理和上傳，公共開放視頻，供用戶瀏覽觀看學習。題庫管理，提供通用的安全知識、條例、規(guī)范的標準題庫建設，支持是非題，單選題，多選題，系統(tǒng)隨機生成試卷進行考核。學生可在線進行查詢、學習，模擬測試，系統(tǒng)要支持自動閱卷功能，根據(jù)系統(tǒng)測試結(jié)果，控制學生是否能預約、報修等。

11）實訓室開放管理平臺設計，預約實訓室管理，可以對學校實訓室進行管理設置，設置教室可以用于公共時間段開放給學生實訓使用。學生通過移動端實時預約實訓教室，系統(tǒng)自動檢測學生預約的時間跟自己教務系統(tǒng)課表是否沖突提醒，預約流程實現(xiàn)自定義管理。管理員可實時按時間段等高級查詢條件統(tǒng)計學生預約情況[4]。

12）行為數(shù)據(jù)分析系統(tǒng)的設計，采用分布式視頻監(jiān)控設備，全方位地對教學場地進行記錄，對實訓室設備、耗材、學生預約、學生出勤等等按要求和業(yè)務規(guī)劃進行數(shù)據(jù)抽取，形成元數(shù)據(jù)庫。深入挖掘與分析，報表統(tǒng)計、使用率統(tǒng)計、使用學時統(tǒng)計、出勤率統(tǒng)計等，可對學生學習情況分析提供數(shù)據(jù)支持。運用大數(shù)據(jù)分析技術，對數(shù)據(jù)進行分析，并通過BI可視化技術，形成大數(shù)據(jù)報告。

4 研究意義

近年來各高校的招生規(guī)模不斷地在擴大，教學場地也在不斷地增多，傳統(tǒng)的管理模式無法應對大規(guī)模、開放式、多功能的發(fā)展方向。通過本課題的研究，對計算機硬件、軟件和網(wǎng)絡等設備的綜合利用，在各環(huán)節(jié)中利用各類信息管理系統(tǒng)采集、傳遞、存儲、加工、整理和挖掘相關數(shù)據(jù)，從而提高工作效率和管理水平。主要體現(xiàn)在以下幾個方面：

1）使用范圍多樣化，系統(tǒng)服務的范圍不僅僅是多媒體教室、計算機機房、實驗室、工坊等教學場地，也可以擴展至圖書館、體育館、宿舍、自習室等。

2）考勤管理智能化，提高學生參與度和認可度，解決點名過多占用課堂的時間，滿足各類教學場所的需求，減少對教學參與者的干擾，提高課堂教學效果與質(zhì)量。

3）教學設備狀態(tài)信息化，提高教學設備的信息化管理水平，及時掌握教學設備的運行狀態(tài)，保障教學的正常開展。

4）可用資源使用便捷化，對于業(yè)余時間段開放的教學場地，替代傳統(tǒng)的人工記錄，做到自動化、無人化，統(tǒng)一的資源獲取方式，簡化認證操作，節(jié)省時間提高學生學習的效率。

5）教學過程管理一體化，對學生的考勤數(shù)據(jù)及學生在課堂中行為數(shù)據(jù)進行分析，可以在一定程度上實現(xiàn)學生對課程的歡迎程度及班級的學風、學生的學習方式、學生的興趣關注的判定，能夠起到行為方向的導向作用，可以有針對性地開展相對應的課程資源，滿足個性化的學習需求。

5 結(jié)語

研究的創(chuàng)新主要在于通過智慧教室系統(tǒng)，融合至數(shù)字化校園信息系統(tǒng)內(nèi)，完善了教學管理體系。多樣化的數(shù)據(jù)交互，加強了設備的自動化管理，降低了管理人員的工作量，合理調(diào)節(jié)設備的運行狀態(tài)，降低能耗，提高教學保障能力。深入教學過程管理，減少任課老師的任務，對教學過程中產(chǎn)生的數(shù)據(jù)進行分析并預警，提升教學質(zhì)量，實現(xiàn)教學過程中的自動化一體化管理。以過程管理為核心，健全狀態(tài)信息智能化、自動化、安全化管理體系。開放系統(tǒng)接口，與數(shù)字化校園對接，完成多種信息化服務的統(tǒng)一認證管理，使管理進入一個良性循環(huán)。

參考文獻：

[1] 安寧， 牛愛芳， 齊瑞紅， 賈亞剛. 高校智慧教室建設的探索與思考[J].實驗技術與管理，2017（5）：247-251.

[2]李紅軍.高職院校實訓室管理問題分析及對策[J].現(xiàn)代計算機，2016（10）：64-66.

[3]田廷剛.高職院校實訓耗材管理信息化改造的探索與實踐[J].才智， 2016（30）：1.

[4]胡志剛.高職實訓室開放管理系統(tǒng)的研究與設計[J].價值工程， 2018（9）：28-30.

【通聯(lián)編輯：王力】