張維國 潘敏 張岳軍

摘要：隨著大數(shù)據(jù)技術(shù)在教育行業(yè)的應(yīng)用越來越廣泛，大數(shù)據(jù)技術(shù)應(yīng)用于高職院校實訓室的管理有利于促進學校實訓室管理水平、信息化程度、管理效率、服務(wù)質(zhì)量提升，通過實訓設(shè)備預約網(wǎng)絡(luò)化管理，有效解決了開放管理工作量大、難管理的問題．實訓室管理平臺通過大數(shù)據(jù)技術(shù)分析學生在實訓過程中遇到的問題，與虛擬現(xiàn)實技術(shù)相融合，運用Apriori算法來構(gòu)建學習興趣模型生成相近實訓場景供學生實踐，有效提升了實訓課程的教學質(zhì)量。

關(guān)鍵詞：大數(shù)據(jù)：實訓室管理：虛擬現(xiàn)實：高職院校

中圖分類號：TP393

文獻標志碼：A

0 引言

2021年9月教育部發(fā)布了關(guān)于《職業(yè)教育示范性虛擬仿真實訓基地建設(shè)指南》中要求通過科技引領(lǐng)，虛實結(jié)合的辦法來建設(shè)實訓基地，不斷提升虛擬現(xiàn)實和人工智能等新一代信息技術(shù)在實訓教學中的應(yīng)用水平，將信息技術(shù)和實訓設(shè)施深度融合，構(gòu)建具有感知性、沉浸性、交互性、構(gòu)想性、智能性的虛擬仿真實訓教學場所，搭建以實帶虛、以虛助實、虛實結(jié)合的虛擬仿真實訓系統(tǒng)，配置相應(yīng)的虛擬仿真實訓設(shè)備，有效解決實訓教學過程中的“三高三難”痛點和難點[1]。

1 現(xiàn)狀及存在的問題

隨著國家對高等職業(yè)教育越來越重視，經(jīng)費投入不斷增加，高職院校實驗實訓場所、設(shè)備種類及數(shù)量有了顯著增加，實訓的基礎(chǔ)設(shè)施和設(shè)備條件得到很大提升。在大數(shù)據(jù)技術(shù)快速發(fā)展的時代下，高職院校實訓室信息化管理工作，最重要的T作是如何提升實訓室利用率，合理利用實訓場所的各類設(shè)備。現(xiàn)階段各高職院校的實訓室管理還普遍存在著“管理效率低”“信息化利用率不高”“相互共享不夠”“資源開放缺乏技術(shù)支撐”等問題，原有的管理和運行模式已無法滿足大數(shù)據(jù)背景下實驗實訓室的管理和綜合利用需要。現(xiàn)在5G、大數(shù)據(jù)、物聯(lián)網(wǎng)、人工智能等技術(shù)的飛速發(fā)展，針對高職院校實訓室管理現(xiàn)狀，基于大數(shù)據(jù)技術(shù)的高職院校實驗實訓室智能管理平臺，可以解決實訓室設(shè)備的不便于預約、報修不及時、設(shè)備共享率低等問題，經(jīng)常發(fā)生在實訓室管理中[2]。

2 實訓管理平臺的架構(gòu)

實訓室管理平臺采用SaaS應(yīng)用模式有利于不同職能部門的個性化需求，業(yè)務(wù)功能通過客服端瀏覽器進行信息交互、數(shù)據(jù)處理、統(tǒng)計分析、信息展示，分為數(shù)據(jù)層、業(yè)務(wù)處理層、業(yè)務(wù)應(yīng)用層3層，如圖1所示[3]。實訓室管理平臺業(yè)務(wù)應(yīng)用層包含：系統(tǒng)管理、實訓設(shè)備開放管理、設(shè)備資產(chǎn)管理、實訓室耗材管理、虛擬現(xiàn)實、大數(shù)據(jù)分析、資源管理等功能模塊。業(yè)務(wù)處理層根據(jù)業(yè)務(wù)應(yīng)用層的功能需求調(diào)用數(shù)據(jù)層的數(shù)據(jù)處理后返回至應(yīng)用層，實現(xiàn)應(yīng)用層與數(shù)據(jù)層之間的數(shù)據(jù)交換。數(shù)據(jù)層是通過數(shù)據(jù)接口從其他系統(tǒng)提取需要的數(shù)據(jù)，存儲實訓管理平臺的各類數(shù)據(jù)，用于數(shù)據(jù)的挖掘分析，為實訓虛擬系統(tǒng)提供模擬數(shù)據(jù)[4]。

3 平臺功能設(shè)計

基于大數(shù)據(jù)技術(shù)的實訓室管理平臺為高等職業(yè)教育院校提供智能化實訓室管理服務(wù)，解決實驗實訓中管理流程煩瑣的問題，學校的實訓室資源、實訓項目、對外服務(wù)實行統(tǒng)一管理，切實提高實訓室及設(shè)備的利用率。

實訓基地綜合管理系統(tǒng)由7個主要模塊組成，系統(tǒng)管理模塊功能主要是角色的管理、用戶權(quán)限的分配、基礎(chǔ)數(shù)據(jù)的維護、系統(tǒng)流程審批配置等；實訓設(shè)備開放管理功能主要是對實訓設(shè)備正常用于實訓計劃、教學計劃外學生預約及服務(wù)社會使用情況的管理，進一步實現(xiàn)校內(nèi)實訓設(shè)備的共享：資產(chǎn)管理模塊功能是對各類實訓設(shè)備使用狀況、實訓設(shè)備的定位、設(shè)備維護和維修情況、設(shè)備報廢預警等實行統(tǒng)一管理；耗材管理實現(xiàn)對實訓室所需不同種類的耗材進行分類管理，并對耗材有效期進行到期提醒：虛擬現(xiàn)實技術(shù)解決實訓中難以真實體驗所有崗位操作的問題，可根據(jù)實訓項目的要求虛擬真實的工作場景，讓學生能夠沉浸到真實場景，逼真的實訓環(huán)境可調(diào)動學生學習的積極性，虛擬現(xiàn)實技術(shù)打破時空的限制，教學資源可重復利用，有效防范實訓中的安全風險：大數(shù)據(jù)分析解決學生實訓效果評價，可以合理化預測每個實訓項目的教學效果，同時對實訓室相關(guān)數(shù)據(jù)做可視化分析，為實訓教學管理提供決策支持：資源管理模塊功能是提供各類實訓資料下載、實訓室安全丁作、安全臺賬、實訓室教學情況等方面的管理?；诖髷?shù)據(jù)技術(shù)的實訓室管理平臺的功能模塊如圖2所示[5]。

3.1 實訓設(shè)備開放管理

實訓室設(shè)備開發(fā)管理功能可充分滿足師生的日常使用需求，學生登錄平臺后可在線申請預約實訓室和實訓設(shè)備，實時了解實訓室開放的實訓設(shè)備、實驗儀器、實訓室計劃、實訓室等，在線選擇或在線搜索需要預約的實訓室、實訓設(shè)備和實驗儀器，及時預約實驗實訓室、設(shè)備和儀器的使用。實訓設(shè)備開放管理能夠鼓勵學生積極參與實訓活動，提高了實訓室、實訓設(shè)備的使用率，實訓室使用效益有了更好地提升[6]。

3.2 資產(chǎn)管理

通過RFID技術(shù)實現(xiàn)資產(chǎn)的智能化管理，可以解決實訓室設(shè)備位置發(fā)生變動時資產(chǎn)管理員沒有做及時進行信息更新的問題及查看實訓設(shè)備的實時狀態(tài)，發(fā)揮設(shè)備的最大使用價值，便于教師完成實訓設(shè)備的故障報修，

3.3 耗材管理

為了保障實訓教學的順利進行，實訓室中需要配備相應(yīng)的耗材，同時對各類耗材進行分類管理，并形成按數(shù)量、使用期限等類別形成有效的預警，便于實訓管理人員能夠及時掌握實訓耗材的具體數(shù)量，便于及時補充耗材。領(lǐng)用人員在實訓管理平臺上發(fā)起耗材領(lǐng)用申請，經(jīng)過相關(guān)人員審批同意后就可以進行耗材領(lǐng)取。

3.4 虛擬現(xiàn)實

虛擬現(xiàn)實模塊依據(jù)實訓平臺的功能、教師和學生的需求進行設(shè)計，充分結(jié)合實際崗位要求進行課程教學，實現(xiàn)“教、學、訓、研”的有機融合[7]。

3.4.1 教師模塊

為方便教師的教學管理及課程教學需求，平臺圍繞班級管理、課堂交互、實訓項目管理、實訓測試四大內(nèi)容進行設(shè)計。教師可發(fā)起實訓項目的討論，進入課堂中正在進行的虛擬現(xiàn)實中，作為第三方協(xié)作者進行觀看、發(fā)言；實現(xiàn)對真實案例音頻的修改及發(fā)布；進行實訓項目的測試，針對學生的完成情況進行點評、成績批改。

3.4.2 學生模塊

學生通過虛擬現(xiàn)實平臺以不同于傳統(tǒng)實訓教學方式的全新方式呈現(xiàn)實訓課程，一些無法實訓的真實崗位通過虛擬現(xiàn)實技術(shù)實現(xiàn)具有廣泛實用性。為了讓學生更好體驗參與感和還原實際情況，可通過單人或多人協(xié)作的方式來完成。實訓項目具備多人協(xié)同完成的，通過交互能力的虛擬現(xiàn)實進行實訓教學，最大程度貼近現(xiàn)實崗位。實訓平臺可參照學生實訓項目測試的成績，自動生產(chǎn)相關(guān)實訓項目場景供學生模擬實訓。

3.5 大數(shù)據(jù)分析

實訓管理平臺通過大數(shù)據(jù)技術(shù)跟蹤分析學生的實訓情況，基于學生的顯式、隱式興趣及個性特征等信息，運用關(guān)聯(lián)規(guī)則對其分別進行模型構(gòu)建。顯式興趣的模型通過構(gòu)建標簽特征值庫，運用推薦算法向?qū)W生推送針對個人興趣的實訓項目。學生在實訓管理平臺瀏覽日志的記錄收集，通過Apriori算法來構(gòu)建隱式興趣模型，提升學生實訓效果。通過對不同時期實訓成績、實訓項目掌握情況、教師對學生實訓過程評價等數(shù)據(jù)的分析，生成學生的學習效果評價圖，同時自動推薦后續(xù)實訓項目，體現(xiàn)出個性實訓指導方案，促進實訓教學質(zhì)量的提高[8]。

3.6 資源管理

資源管理功能用于為師生提供各類服務(wù)、實訓室的安全、實訓室的完好率等方面的管理，并通過數(shù)據(jù)分析形成年度實訓室使用率報告、實訓項目開始情況分析、服務(wù)社會情況的統(tǒng)計分析，為學校對實訓室的考核提供參考依據(jù)。資源管理模塊能夠?qū)嵱柺腋黝愘Y料、安全制度、實訓室的信息發(fā)布等實行分類管理，便于資料的查詢。

4 實訓室管理平臺應(yīng)用效果

基于大數(shù)據(jù)技術(shù)的實訓室管理平臺有效對高職院校實訓室數(shù)據(jù)進行融合應(yīng)用，實現(xiàn)了實訓資源、數(shù)據(jù)共享，解決了實訓室實訓項目效果不凸顯、實訓資產(chǎn)核查難、實訓耗材管理亂的問題，與傳統(tǒng)管理效果比較如表1所示。

5 結(jié)語

基于大數(shù)據(jù)技術(shù)實訓室管理平臺的建設(shè)，體現(xiàn)出實訓室管理向數(shù)字化、智能化方向發(fā)展，同時解決了實訓室預約、實訓耗材、實訓室資產(chǎn)管理等問題，實現(xiàn)了實訓設(shè)備有效共享，通過平臺統(tǒng)一調(diào)度，實訓設(shè)備和儀器利用率得到提升；大數(shù)據(jù)技術(shù)對學生實訓效果的分析，結(jié)合虛擬現(xiàn)實技術(shù)，讓實訓項目更有沉浸式體驗感，更好地激發(fā)學生學習興趣，學生的專業(yè)技能更加扎實，實訓教學效果得到很大的提高。

參考文獻

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（編輯傅金睿）