付銳

摘要：隨著高職教育產(chǎn)教融合的不斷深化，工科實(shí)訓(xùn)室在培養(yǎng)學(xué)生動(dòng)手能力、創(chuàng)新思維等方面的作用日益凸顯。針對(duì)高職院校工科實(shí)訓(xùn)室管理模式與繁雜的現(xiàn)代教育需求不相適應(yīng)的問題，文章設(shè)計(jì)了一種應(yīng)用于開放式工科實(shí)訓(xùn)室的智能化管理系統(tǒng)。該系統(tǒng)包括智能門禁系統(tǒng)、安防系統(tǒng)、在線預(yù)約系統(tǒng)、視頻監(jiān)控系統(tǒng)、數(shù)據(jù)統(tǒng)計(jì)系統(tǒng)和設(shè)備異常報(bào)告系統(tǒng)。該系統(tǒng)能夠高效精準(zhǔn)地管理實(shí)訓(xùn)室，對(duì)推動(dòng)工科實(shí)訓(xùn)室智慧化管理水平具有重要的理論價(jià)值和實(shí)踐意義。

關(guān)鍵詞：開放型；工科實(shí)訓(xùn)室；智慧化管理

中圖分類號(hào)： TP391.1? 文獻(xiàn)標(biāo)志碼： A

0 引言

開放型工科實(shí)訓(xùn)室在高等職業(yè)教育中發(fā)揮著至關(guān)重要的作用，尤其在培養(yǎng)學(xué)生實(shí)踐能力和創(chuàng)新思維能力方面扮演著舉足輕重的角色。然而，傳統(tǒng)的實(shí)訓(xùn)室管理模式存在諸多問題，如設(shè)備管理混亂、人員管理松散、環(huán)境管理失當(dāng)?shù)?，?yán)重影響實(shí)訓(xùn)室的使用效果和學(xué)員的學(xué)習(xí)效果。為解決這些問題，本文引入了智慧管理的概念，利用先進(jìn)的技術(shù)手段對(duì)實(shí)訓(xùn)室進(jìn)行高效、精準(zhǔn)的管理。智慧化管理指的是利用物聯(lián)網(wǎng)、大數(shù)據(jù)、人工智能等技術(shù)的深度融合［1］，對(duì)管理目標(biāo)進(jìn)行實(shí)時(shí)感知、評(píng)估、預(yù)測(cè)和優(yōu)化的一種先進(jìn)管理模式。在教育領(lǐng)域，應(yīng)用智慧化管理系統(tǒng)可以提高教育資源的利用效率，提升學(xué)生的學(xué)習(xí)體驗(yàn)，降低管理成本，受到了廣泛的關(guān)注。在工科實(shí)訓(xùn)室引入智慧化管理理念，可以有效提升實(shí)訓(xùn)室的管理效率、設(shè)備使用效率以及學(xué)習(xí)環(huán)境的舒適度和安全性。同時(shí)，實(shí)訓(xùn)室智慧化管理還有助于促進(jìn)學(xué)生差異化學(xué)習(xí)和綜合能力培養(yǎng)，這對(duì)于提高整體教學(xué)質(zhì)量和培養(yǎng)優(yōu)秀工程技術(shù)人才具有深遠(yuǎn)的意義。

1 開放型工科實(shí)訓(xùn)室的現(xiàn)狀

隨著科技的快速發(fā)展，開放型工科實(shí)訓(xùn)室的管理已逐漸成為備受關(guān)注的研究領(lǐng)域。近年來，眾多高校和企業(yè)紛紛采用信息化和智能化技術(shù)，以實(shí)現(xiàn)實(shí)訓(xùn)室的智慧化管理。例如，徐志剛［2］提出了一個(gè)針對(duì)電工電子實(shí)訓(xùn)室的開放管理方案，由學(xué)校進(jìn)行統(tǒng)一管理，安排實(shí)訓(xùn)老師進(jìn)行指導(dǎo)，并選擇品學(xué)兼優(yōu)的學(xué)生參與協(xié)助。周忠友等［3］針對(duì)高職院校工科實(shí)訓(xùn)室的管理和建設(shè)，提出了“五位一體”的實(shí)訓(xùn)管理體系，包括門禁管理、實(shí)時(shí)監(jiān)控、遠(yuǎn)程控制、信息交互以及感應(yīng)預(yù)警等多個(gè)方面，并結(jié)合“四維協(xié)同”實(shí)訓(xùn)運(yùn)行機(jī)制，構(gòu)建了“三層遞進(jìn)”的實(shí)訓(xùn)室。此外，李滿［4］以武漢交通職業(yè)學(xué)院為例研究了通過實(shí)訓(xùn)室的數(shù)據(jù)采集來建立信息化系統(tǒng)的必要性。郭俊亮等［5］設(shè)計(jì)了基于大數(shù)據(jù)技術(shù)的實(shí)訓(xùn)室預(yù)約管理系統(tǒng)，并對(duì)實(shí)訓(xùn)室管理中用到的關(guān)鍵技術(shù)進(jìn)行了深入探討，包括 RFID 技術(shù)、Web 技術(shù)、大數(shù)據(jù)技術(shù)以及無線視頻監(jiān)控技術(shù)等。黃麗芬等［6］結(jié)合組網(wǎng)技術(shù)、云計(jì)算技術(shù)，以共享、協(xié)同的理念，全面闡述了智慧實(shí)訓(xùn)室管理中心構(gòu)建和管理的總體思路和戰(zhàn)略。這一創(chuàng)新性的結(jié)合，為實(shí)訓(xùn)室管理提供了新的視角和解決方案。張宏瑞等［7］通過使用單片機(jī)，設(shè)計(jì)了一個(gè)獨(dú)特的門禁系統(tǒng)。這個(gè)系統(tǒng)能夠有效地對(duì)進(jìn)出實(shí)訓(xùn)室的人員進(jìn)行監(jiān)控和管理，通過程序設(shè)定提高其安全性和管理效率。施立群［8］探討了實(shí)訓(xùn)室管理系統(tǒng)App的研究和設(shè)計(jì)，該App主要用于輔助教學(xué)，幫助學(xué)生管理實(shí)訓(xùn)室，同時(shí)也能幫助教師監(jiān)控和指導(dǎo)學(xué)生學(xué)習(xí)。就如何利用物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)，形成完善的信息化管理系統(tǒng)，打造實(shí)訓(xùn)室管理平臺(tái)等問題，季敏霞等［9］進(jìn)行了深入探討，闡述了物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)如何提高設(shè)備利用率和教學(xué)質(zhì)量，討論了物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)如何改善實(shí)驗(yàn)過程中的人機(jī)交互，從而保證實(shí)驗(yàn)的順利進(jìn)行以及實(shí)驗(yàn)結(jié)果的有效性。

以上關(guān)于實(shí)訓(xùn)室管理技術(shù)和方案的討論，大多是為了解決信息化的問題，即通過這些信息獲取學(xué)生的信息、設(shè)備的使用情況、監(jiān)控錄像等，從而優(yōu)化實(shí)訓(xùn)室的管理，但有些問題還沒有很好的解決方案，例如：如何確保學(xué)生的安全；如何管理存在操作隱患的設(shè)備；在設(shè)備出現(xiàn)問題時(shí)如何立即處理等。

2 開放型工科實(shí)訓(xùn)室智慧化管理系統(tǒng)研究的必要性

開放型工科實(shí)訓(xùn)室智慧化管理的發(fā)展前景廣闊，但由于工科實(shí)訓(xùn)室的實(shí)訓(xùn)設(shè)備大都是強(qiáng)電設(shè)施，相較于文科、理科實(shí)訓(xùn)室，其實(shí)踐教學(xué)環(huán)境更加復(fù)雜多樣，需要實(shí)訓(xùn)室管理人員投入更多的精力時(shí)刻關(guān)注實(shí)訓(xùn)室安全問題。由于工科實(shí)訓(xùn)室資源、設(shè)備和環(huán)境等信息數(shù)量龐大且不斷更新，需要管理人員實(shí)時(shí)、準(zhǔn)確和有效地進(jìn)行信息管理，無形中增加了實(shí)訓(xùn)管理人員的工作量。開放型實(shí)訓(xùn)室具有人員流動(dòng)性大的特點(diǎn)，只有通過智能化管理，才能有效提升效率。由于實(shí)踐教學(xué)活動(dòng)的多因素特性，使得有效的協(xié)調(diào)和管理成為一種挑戰(zhàn)。

該系統(tǒng)的研究應(yīng)用一方面能夠有效提高實(shí)訓(xùn)設(shè)施的利用率，給學(xué)生提供更多實(shí)踐機(jī)會(huì)，培養(yǎng)創(chuàng)新能力和實(shí)際應(yīng)用能力，從而提升教學(xué)效果；另一方面可以為教師管理提供全面的信息，降低工作負(fù)擔(dān)。最重要的是，實(shí)時(shí)監(jiān)控學(xué)生的實(shí)訓(xùn)操作，為學(xué)生提供了一個(gè)安全的實(shí)訓(xùn)環(huán)境，這極大提升了開放型實(shí)訓(xùn)室的智慧化管理水平。

3 開放型工科實(shí)訓(xùn)室智慧化管理系統(tǒng)的設(shè)計(jì)

針對(duì)傳統(tǒng)實(shí)訓(xùn)室管理模式的局限性，本文設(shè)計(jì)了一種新型的開放型工科實(shí)訓(xùn)室智慧化管理系統(tǒng)。整個(gè)系統(tǒng)由 7 個(gè)子系統(tǒng)組成，分別是智能門禁系統(tǒng)、預(yù)約系統(tǒng)、視頻監(jiān)控系統(tǒng)、數(shù)據(jù)統(tǒng)計(jì)分析系統(tǒng)、安全保障系統(tǒng)、環(huán)境監(jiān)控系統(tǒng)、異常上報(bào)系統(tǒng)。本系統(tǒng)主要采用 MySQL數(shù)據(jù)庫，利用WebService技術(shù)，通過云平臺(tái)獲取環(huán)境數(shù)據(jù)，并根據(jù)環(huán)境數(shù)據(jù)做出相應(yīng)的處理策略，以此實(shí)現(xiàn)實(shí)訓(xùn)室智慧化管理。系統(tǒng)框架如圖1所示。

（1）智能門禁系統(tǒng)。智能門禁系統(tǒng)是一種管理人員進(jìn)出門的智能化管理系統(tǒng)，能夠?qū)崿F(xiàn)通道進(jìn)出權(quán)限高效管理，在開放型實(shí)訓(xùn)室智慧化管理過程中發(fā)揮著重要作用。本系統(tǒng)設(shè)計(jì)的門禁系統(tǒng)主要通過RFID技術(shù)，對(duì)需要進(jìn)入實(shí)訓(xùn)室的人員進(jìn)行身份識(shí)別，只有授權(quán)通過的師生才能進(jìn)入。

（2）網(wǎng)上預(yù)約系統(tǒng)。實(shí)訓(xùn)室的使用要通過實(shí)訓(xùn)室管理平臺(tái)進(jìn)行預(yù)約。為了保證安全，首次預(yù)約實(shí)訓(xùn)室的師生必須通過安全保障系統(tǒng)中的安全測(cè)試，獲得預(yù)約資格后才能夠使用實(shí)訓(xùn)室。

（3）安全保障系統(tǒng)。安全知識(shí)考試是智慧化實(shí)訓(xùn)室安全管理的最重要一步。需要教務(wù)處提前設(shè)計(jì)安全方面的題庫，并能隨機(jī)生成測(cè)試試卷，讓學(xué)生參與答題。同時(shí)，實(shí)訓(xùn)室要配置一名熟悉實(shí)訓(xùn)設(shè)備的學(xué)生，負(fù)責(zé)講解安全注意事項(xiàng)，并對(duì)重要設(shè)備的操作進(jìn)行示范，避免師生在操作設(shè)備過程中出現(xiàn)安全問題，損壞設(shè)備，危及人身安全。

（4）視頻監(jiān)控系統(tǒng)。視屏監(jiān)控系統(tǒng)能夠?qū)崟r(shí)監(jiān)控實(shí)訓(xùn)室的畫面，并記錄相應(yīng)的視頻信息，在學(xué)生進(jìn)入和離開實(shí)訓(xùn)室時(shí)會(huì)做出相應(yīng)提示，便于實(shí)訓(xùn)室管理人員及時(shí)了解狀況。同時(shí)，實(shí)訓(xùn)管理人員可以通過視頻監(jiān)控，遠(yuǎn)程觀察學(xué)生實(shí)訓(xùn)操作，及時(shí)提醒，防范違規(guī)操作行為的發(fā)生，也可以對(duì)實(shí)訓(xùn)設(shè)備進(jìn)行安全監(jiān)管和實(shí)訓(xùn)室衛(wèi)生監(jiān)督。

（5）數(shù)據(jù)統(tǒng)計(jì)分析系統(tǒng)。數(shù)據(jù)統(tǒng)計(jì)分析系統(tǒng)對(duì)實(shí)訓(xùn)室設(shè)備的使用情況和學(xué)生使用實(shí)訓(xùn)室的信息進(jìn)行統(tǒng)計(jì)匯總，以圖表的形式展示出來，逐步優(yōu)化管理。同時(shí)，對(duì)于一些安全隱患，注意事項(xiàng)也通過大屏幕展示出來，讓學(xué)生積極參與的同時(shí)也注意安全問題，減少安全隱患。

（6）環(huán)境監(jiān)測(cè)系統(tǒng)。環(huán)境監(jiān)測(cè)系統(tǒng)實(shí)時(shí)采集實(shí)訓(xùn)室的煙霧、紅外、溫濕度、水浸和電壓監(jiān)測(cè)等數(shù)據(jù)，通過RS485總線，將數(shù)據(jù)上傳到云平臺(tái)。如果環(huán)境有異常，比如實(shí)驗(yàn)室進(jìn)水或者著火等，系統(tǒng)立即自動(dòng)斷電，隨后進(jìn)行報(bào)警，后續(xù)由實(shí)訓(xùn)指導(dǎo)老師跟蹤處理。

（7）設(shè)備異常上報(bào)系統(tǒng)。學(xué)生在使用設(shè)備的過程中，一旦發(fā)現(xiàn)設(shè)備異常，及時(shí)通過系統(tǒng)進(jìn)行上報(bào)，第一時(shí)間反饋情況給實(shí)訓(xùn)管理人員。實(shí)訓(xùn)管理人員根據(jù)上報(bào)情況，查看視頻或者去現(xiàn)場(chǎng)，找到設(shè)備出問題的原因，并安排人員進(jìn)行維修，提高應(yīng)急處理和快速響應(yīng)能力。

根據(jù)物聯(lián)網(wǎng)的體系架構(gòu)和開放型實(shí)訓(xùn)室智慧化管理的實(shí)際需要，整個(gè)系統(tǒng)可以分為3層，分別為數(shù)據(jù)層、網(wǎng)絡(luò)層及應(yīng)用層。最底層的數(shù)據(jù)層，主要用于數(shù)據(jù)采集，通過采集煙霧、溫濕度、水浸、紅外、門禁、電壓監(jiān)測(cè)模塊等數(shù)據(jù)，獲取實(shí)訓(xùn)室的環(huán)境數(shù)據(jù)。中間層的網(wǎng)絡(luò)層，主要通過智能監(jiān)控單元把數(shù)據(jù)層采集的數(shù)據(jù)信息上傳到云平臺(tái)。最頂層為應(yīng)用層，實(shí)現(xiàn)對(duì)采集數(shù)據(jù)的分析、匯總、顯示以及融合其他子系統(tǒng)，最終實(shí)現(xiàn)實(shí)訓(xùn)室智慧化管理系統(tǒng)的構(gòu)建。整個(gè)系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)拓?fù)淙鐖D2所示。

上述各子系統(tǒng)的功能運(yùn)用在實(shí)訓(xùn)室中，獲得了一些顯著的成果。（1）實(shí)訓(xùn)室管理效率明顯提升。通過該系統(tǒng)，管理人員可以實(shí)時(shí)了解實(shí)訓(xùn)室的使用情況。設(shè)備故障和安全隱患得以迅速處理。這大大節(jié)省了管理時(shí)間，提高了管理效率。（2）設(shè)備使用效率得到了有效提升。網(wǎng)絡(luò)預(yù)約系統(tǒng)和視頻監(jiān)控系統(tǒng)的使用，使設(shè)備的使用更加科學(xué)合理，從而有效避免了設(shè)備的閑置和浪費(fèi)。（3）師生的學(xué)習(xí)環(huán)境也變得更加舒適。安全保障系統(tǒng)和設(shè)備異常上報(bào)系統(tǒng)為師生打造了一個(gè)更加安全、適宜的教學(xué)環(huán)境，降低了安全事故發(fā)生的概率。通過智慧化管理系統(tǒng)，教師可以根據(jù)每名學(xué)生的學(xué)習(xí)情況和需求，提供個(gè)性化的學(xué)習(xí)資源和學(xué)習(xí)路徑，有助于每名學(xué)生都能夠在自身已有的基礎(chǔ)上得到全面的發(fā)展，同時(shí)也能滿足個(gè)性化需求。（4）智慧化管理系統(tǒng)在開放型工科實(shí)訓(xùn)室中的運(yùn)用，實(shí)現(xiàn)實(shí)訓(xùn)室的實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)、突發(fā)事件的快速處理、科學(xué)管理和個(gè)性化學(xué)習(xí)等多方面的目標(biāo)，為提高實(shí)訓(xùn)室的管理效率和設(shè)備使用效率、增強(qiáng)學(xué)習(xí)環(huán)境舒適性和安全性、促進(jìn)學(xué)生的全面發(fā)展與個(gè)性化學(xué)習(xí)提供了重要保障。

4 結(jié)語

本文所設(shè)計(jì)的開放型工科實(shí)訓(xùn)室智慧化管理系統(tǒng)不僅適用于各高校工科實(shí)訓(xùn)室，也適用于相關(guān)科研機(jī)構(gòu)。該系統(tǒng)的應(yīng)用能夠顯著提升實(shí)訓(xùn)設(shè)施的利用率，并從多方面提高教學(xué)效果。學(xué)校提供實(shí)踐機(jī)會(huì)，可以增強(qiáng)學(xué)生的實(shí)際動(dòng)手能力，激發(fā)他們的創(chuàng)新能力，促進(jìn)團(tuán)隊(duì)合作，并進(jìn)一步推動(dòng)學(xué)科間的交叉融合。此外，該系統(tǒng)可以為管理型教師提供全面的信息，降低工作負(fù)擔(dān)，提升開放型實(shí)訓(xùn)室的管理水平。通過智慧型開放式實(shí)訓(xùn)管理系統(tǒng)，學(xué)生獲得更加實(shí)用、全面的學(xué)習(xí)環(huán)境，從而培養(yǎng)實(shí)際操作能力和創(chuàng)新精神，以更好地適應(yīng)未來的職業(yè)發(fā)展。然而，盡管該系統(tǒng)具有諸多優(yōu)勢(shì)，但開放型工科智慧化實(shí)訓(xùn)室仍面臨著諸多挑戰(zhàn)和機(jī)遇。為了推動(dòng)智慧實(shí)驗(yàn)室的健康發(fā)展和應(yīng)用推廣，需要高校、技術(shù)廠商、專業(yè)教師和學(xué)生等各方的共同努力和探索，充分挖掘智慧化實(shí)訓(xùn)室的潛力，使教學(xué)質(zhì)量和教學(xué)效益得到明顯提高。

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（編輯 王永超編輯）

Research on the intelligent management system of open engineering training room

Fu? Rui

（Zhejiang Technical Institute of Economics， Hangzhou 310018， China）

Abstract：? With the deepening of the integration of industry and education in higher vocational education， the engineering training room plays an increasingly prominent role in cultivating students practical ability and innovative thinking. This article mainly targets at the management mode of engineering training room in higher vocational colleges that does not adapt to the complex modern education needs. The paper designs an intelligent management system applied to the open engineering training rooms，which includes intelligent access control systems， security assurance systems， online appointment systems， video surveillance systems， data statistics systems and equipment anomaly reporting systems. Through the use of the system， the training room can be managed efficiently， accurately and efficiently， which has important theoretical value and practical significance for promoting the intelligent management level of the engineering training room.

Key words： open type; engineering training room; intelligent management