基于数据中心的高校智慧教室管理系统研究

李路　张波

摘要：随着高校数字化校园的建设，教学场所也在不断地革新。教学场所的管理是教学环节中的重要组成部分，面临的问题越来越突出。针对现状，提出了智慧教室管理系统，结合管理部门及教学活动参与者的需求，运用现代化的信息管理技术，构建智能化管理平台，提高教学场所管理水平，达到自动化、科学化、规范化、一体化的管理。

关键词：高校;教学;考勤;智慧教室;实训室管理

中图分类号：G642        文献标识码：A

文章编号：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，随着计算机技术的高速发展，计算机已经成为一种重要的信息化获取和处理工具。目前，各高校都在推进数字校园建设，提高学校信息化水平。在数字校园建设的过程实践中，主要的问题不是技术问题，而是“协调与合作”。课堂教学是学生系统教育中最重要的部分，是一项琐碎，复杂，细致的工作。[1] 目前，多媒体教室，计算机仿真实验室，仪器实验室，网络教室，车间，工坊等一系列教学场所的建设已成为高校建设的重要组成部分。 从传统教室到电子教室，计算机仿真实验室和网络教室，教学场所不仅仅是一个三尺讲台和黑板的简单模式。从21世纪初多媒体教室的建设开始，一些高校开始以多媒体教学和控制为核心控制设备。 连接固化设备，实现音视频，电脑，教室设备，投影，音响，灯光，电子设备等的控制和操作。它大大简化了教学人员的操作，丰富了课堂教学形式和媒体，增强了学生参与教学的经验和效果。

2 背景需求

《国家中长期教育改革和发展规划纲要（2010-2020年）》第十九章 加快教育信息化进程中明确提出了，充分利用优质资源和先进技术，创新运行机制和管理模式，整合现有资源，构建先进、高效、实用的数字化教育基础设施。加快终端设施普及，推进数字化校园建设，实现多种方式接入互联网。

学校的教学依托教学场地，学校教学场地服务的对象是学生，主要承担着公共课、专业课、实践课等课程的教学任务，以及在业余时间段内在教学场地中安排的非教学任务，如选课、评教、自学、考试等。对于现阶段的教学场地基本上是全天候的开放，设备的运转率较高，需要保持良好的状态。目前的设备故障都是在各管理员巡检的过程中发现并维修，高校中教学场地较多，而且教学场所的空闲时间相对集中，在较短的时间内，管理员无法全面细致的检查到所有的设备，难以发现一些隐性的故障，如计算机键盘的按键不灵、计算机中毒、间歇性故障、投影仪模糊等。

在教学场地的入口处部分已安装了教室课表门贴，这些课表门贴多由管理员从教务系统里导出课表核对并打印安放，但在教学的过程中会因课程的调整、教学场地的不满足等多种原因，调整教学任务的教学场地，在这个过程中，如果没有一个较好的沟通及信息的传递，对于管理员来说，无法及时的掌握这些信息，可能会导致无人房、无人灯、无人机等现象。为了保证信息的准确性和时效性，管理员必须每天都导出课表，核对信息，打印有变动的课表门贴并替换。而且在非正常教学环节，教室门贴也要做相对应的变动，在这个过程中， 它占用了大量的时间，浪费了大量的纸张资源，不利于节约能源和保护环境。

在课堂教学中，任课教师所要完成的不仅仅是课堂的教学内容，同时也要保证课堂的教学质量，这中间包含了学生的到课情况、学生不听课的行为的管理等方面，在每节课的45分钟中，任务教师需要花费较多的时间进行考勤，占用了过多的课堂时间，在上课过程中，学生的迟到早退等现象也影响到老师的授课安排，会导致课堂的教学质量不高。对于考勤数据的提交，由班级至系部再到管理部门，在这数据提交的过程中，由于存在一定的周期，难免会出现数据的变化及遗失，而且管理部门也需要花部分时间来汇总，不能实时地掌握到学生的考勤数据。在课堂中，学生的行为任课教师无法掌握，特别是在计算机机房内，如吃食品、看电影、打游戏和与学习无关的行为等，而这些行为也关乎着老师的教学质量。

为了便于学生查找学习资料，强化学生实践动手能力，提高学生职业技能水平，学校利用业余时间段面向学生开放部分实训室供學生进行学习。对于业余时间段开放的教室与计算机机房，不像正常的上课有专门的老师在教室里面看管，一些登记的表格靠前来学习的学生自觉的填写。 在开放时间段内，学生的学习行为状态和设备使用情况不能很好地记录下来。

学校每年填报的状态数据中，包含了设备数、计算机数量、设备使用率等一系列的信息，这些数据的采集往往是由管理员提供，而这些数据非一日所能完成，在日积月累的统计中，因各种原因，难免会出现信息的不准确。

3 系统功能模块

智慧教室管理系统的研究是基于大学教学场所的多种需求，以学校实训室管理流程和基本事务管理为核心。以规范实训室管理信息化为准则，在深入分析、研究实训室管理规律、实训教学特点[2]，根据实训室全面开放运行体系，结合数字化校园建设内容，构建智能化管理平台。通过平台数字化校园内各管理环节对接，完成快速化、简单化、智能化的数据提取与分析。主要内容有以下几点：

1）智能化管理平台的设计，管理平台在整个环节中，是所有数据的汇集与提供之地。在超融合数据中心内搭建智能化管理平台，平台内搭建多个管理模块，构建基础数据库，完成数据的收集与下发，并对已有数据进行汇总、分析、挖掘。

2）实训室统一认证平台设计，主要包括权限管理、用户管理、枚举管理、功能模块、自定义表单、通知公告、统一身份认证等功能。通过以上功能模块可以分角色和权限进行管理，对接学校现有用户数据，无缝对接，完成统一身份认证。

3）实训室设备管理平台设计，包括实训室信息管理、教学设备管理、实训设备报废管理等。实现实训室信息的添加，编辑和查询等功能。系统可根据设定的相关参数，收集电脑配置信息， 自动提交设备的运行状态和参数，提醒设备异常，并自动启动和关闭设备。实训设备报废管理，实现实训室的设备报废线上管理，并形成设备报废电子清单。

4）实训室设备报修管理平台设计，系统提供报修二维码通道，系统可按实训室对其设备基本信息进行管理，包括实训室编号、实训室名称、实训设备、实训设备统一编号，生成电子标签。对于系统中不同设备可以自定义流程上报，便于维修人员维护設备。实现师生快速的报修遇到的设备故障。通过指定的流程设定，可以送到相应人员手中。支持设备维修过程动态过程监控，实时查询报修处理结果及维修进度。数据中心对报修数据统计，包括报修次数、维修耗材等。

5）教室门牌多功能多样化的设计，抛除传统的以纸质单一样式的教室门牌，设计以LED液晶显示屏为窗口，内嵌智能终端的教室门牌，时时显示多样数据，并可根据需求快速更换定制显示界面的内容。

6）环境控制系统的设计，系统可根据实际运行状态，智能的管理控制教学场地中的声、光、电、门、窗、空调及其他设备的开关与参数的调整，并对非正常工作期间内的手动调整参数的异常情况进行报警并视频记录。

7）考勤系统的设计，多样化的考勤信息采集手段，实现无停留、无差错考勤。对识别到的学生信息与管理平台内校内学生花名册比对，完成考勤 ，对识别到的未在花名册中的学生进行特征记录，并预警。

8）实训室耗材管理平台设计，包括耗材类型管理、耗材基本信息管理、耗材入库、耗材出库、耗材预警、耗材追踪溯源、耗材报表统计等功能[3]。

9）实训室资源共享平台设计， 集中管理各种实训教学资源，按用户权限进行分级浏览使用。在线资源，获取并显示各种资源信息，通过连接地址，供学生下载，并统计下载信息。系统给每个授课教师提供云盘功能，供教师上传资料和学生上传作业。

10）实训室准入管理平台设计，支持Word、PPT、视频学习资料管理和上传，公共开放视频，供用户浏览观看学习。题库管理，提供通用的安全知识、条例、规范的标准题库建设，支持是非题，单选题，多选题，系统随机生成试卷进行考核。学生可在线进行查询、学习，模拟测试，系统要支持自动阅卷功能，根据系统测试结果，控制学生是否能预约、报修等。

11）实训室开放管理平台设计，预约实训室管理，可以对学校实训室进行管理设置，设置教室可以用于公共时间段开放给学生实训使用。学生通过移动端实时预约实训教室，系统自动检测学生预约的时间跟自己教务系统课表是否冲突提醒，预约流程实现自定义管理。管理员可实时按时间段等高级查询条件统计学生预约情况[4]。

12）行为数据分析系统的设计，采用分布式视频监控设备，全方位地对教学场地进行记录，对实训室设备、耗材、学生预约、学生出勤等等按要求和业务规划进行数据抽取，形成元数据库。深入挖掘与分析，报表统计、使用率统计、使用学时统计、出勤率统计等，可对学生学习情况分析提供数据支持。运用大数据分析技术，对数据进行分析，并通过BI可视化技术，形成大数据报告。

4 研究意义

近年来各高校的招生规模不断地在扩大，教学场地也在不断地增多，传统的管理模式无法应对大规模、开放式、多功能的发展方向。通过本课题的研究，对计算机硬件、软件和网络等设备的综合利用，在各环节中利用各类信息管理系统采集、传递、存储、加工、整理和挖掘相关数据，从而提高工作效率和管理水平。主要体现在以下几个方面：

1）使用范围多样化，系统服务的范围不仅仅是多媒体教室、计算机机房、实验室、工坊等教学场地，也可以扩展至图书馆、体育馆、宿舍、自习室等。

2）考勤管理智能化，提高学生参与度和认可度，解决点名过多占用课堂的时间，满足各类教学场所的需求，减少对教学参与者的干扰，提高课堂教学效果与质量。

3）教学设备状态信息化，提高教学设备的信息化管理水平，及时掌握教学设备的运行状态，保障教学的正常开展。

4）可用资源使用便捷化，对于业余时间段开放的教学场地，替代传统的人工记录，做到自动化、无人化，统一的资源获取方式，简化认证操作，节省时间提高学生学习的效率。

5）教学过程管理一体化，对学生的考勤数据及学生在课堂中行为数据进行分析，可以在一定程度上实现学生对课程的欢迎程度及班级的学风、学生的学习方式、学生的兴趣关注的判定，能够起到行为方向的导向作用，可以有针对性地开展相对应的课程资源，满足个性化的学习需求。

5 结语

研究的创新主要在于通过智慧教室系统，融合至数字化校园信息系统内，完善了教学管理体系。多样化的数据交互，加强了设备的自动化管理，降低了管理人员的工作量，合理调节设备的运行状态，降低能耗，提高教学保障能力。深入教学过程管理，减少任课老师的任务，对教学过程中产生的数据进行分析并预警，提升教学质量，实现教学过程中的自动化一体化管理。以过程管理为核心，健全状态信息智能化、自动化、安全化管理体系。开放系统接口，与数字化校园对接，完成多种信息化服务的统一认证管理，使管理进入一个良性循环。

参考文献：

[1] 安宁， 牛爱芳， 齐瑞红， 贾亚刚. 高校智慧教室建设的探索与思考[J].实验技术与管理，2017（5）：247-251.

[2]李红军.高职院校实训室管理问题分析及对策[J].现代计算机，2016（10）：64-66.

[3]田廷刚.高职院校实训耗材管理信息化改造的探索与实践[J].才智， 2016（30）：1.

[4]胡志刚.高职实训室开放管理系统的研究与设计[J].价值工程， 2018（9）：28-30.

【通联编辑：王力】