基于大數(shù)據(jù)技術(shù)的高職院校實訓(xùn)室管理平臺設(shè)計與應(yīng)用

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(xùn)室的管理有利于促進(jìn)學(xué)校實訓(xùn)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(xùn)設(shè)備預(yù)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(xùn)室管理平臺通過大數(shù)據(jù)技術(shù)分析學(xué)生在實訓(xùn)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(xué)習(xí)興趣模型生成相近實訓(xùn)場景供學(xué)生實踐，有效提升了實訓(xùn)課程的教學(xué)質(zhì)量。

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

中圖分類號：TP393

文獻(xiàn)標(biāo)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(xùn)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(xùn)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(xùn)教學(xué)中的應(yīng)用水平，將信息技術(shù)和實訓(xùn)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(xùn)教學(xué)場所，搭建以實帶虛、以虛助實、虛實結(jié)合的虛擬仿真實訓(xùn)系統(tǒng)，配置相應(yīng)的虛擬仿真實訓(xùn)設(shè)備，有效解決實訓(xùn)教學(xué)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(xùn)場所、設(shè)備種類及數(shù)量有了顯著增加，實訓(xùn)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(xùn)室信息化管理工作，最重要的T作是如何提升實訓(xùn)室利用率，合理利用實訓(xùn)場所的各類設(shè)備?，F(xiàn)階段各高職院校的實訓(xùn)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(xùn)室的管理和綜合利用需要?，F(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(xùn)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(xùn)室智能管理平臺，可以解決實訓(xùn)室設(shè)備的不便于預(yù)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(xùn)室管理中[2]。

2 實訓(xùn)管理平臺的架構(gòu)

實訓(xùn)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(jìn)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(xùn)室管理平臺業(yè)務(wù)應(yīng)用層包含：系統(tǒng)管理、實訓(xùn)設(shè)備開放管理、設(shè)備資產(chǎn)管理、實訓(xùn)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(xùn)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(xùn)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(xùn)室管理平臺為高等職業(yè)教育院校提供智能化實訓(xùn)室管理服務(wù)，解決實驗實訓(xùn)中管理流程煩瑣的問題，學(xué)校的實訓(xùn)室資源、實訓(xùn)項目、對外服務(wù)實行統(tǒng)一管理，切實提高實訓(xùn)室及設(shè)備的利用率。

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

3.1 實訓(xùn)設(shè)備開放管理

實訓(xùn)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(xué)生登錄平臺后可在線申請預(yù)約實訓(xùn)室和實訓(xùn)設(shè)備，實時了解實訓(xùn)室開放的實訓(xùn)設(shè)備、實驗儀器、實訓(xùn)室計劃、實訓(xùn)室等，在線選擇或在線搜索需要預(yù)約的實訓(xùn)室、實訓(xùn)設(shè)備和實驗儀器，及時預(yù)約實驗實訓(xùn)室、設(shè)備和儀器的使用。實訓(xùn)設(shè)備開放管理能夠鼓勵學(xué)生積極參與實訓(xùn)活動，提高了實訓(xùn)室、實訓(xùn)設(shè)備的使用率，實訓(xùn)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(xùn)室設(shè)備位置發(fā)生變動時資產(chǎn)管理員沒有做及時進(jìn)行信息更新的問題及查看實訓(xùn)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(xùn)設(shè)備的故障報修，

3.3 耗材管理

為了保障實訓(xùn)教學(xué)的順利進(jìn)行，實訓(xùn)室中需要配備相應(yīng)的耗材，同時對各類耗材進(jìn)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(yù)警，便于實訓(xùn)管理人員能夠及時掌握實訓(xùn)耗材的具體數(shù)量，便于及時補充耗材。領(lǐng)用人員在實訓(xùn)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(jìn)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(xùn)平臺的功能、教師和學(xué)生的需求進(jìn)行設(shè)計，充分結(jié)合實際崗位要求進(jìn)行課程教學(xué)，實現(xiàn)“教、學(xué)、訓(xùn)、研”的有機(jī)融合[7]。

3.4.1 教師模塊

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

3.4.2 學(xué)生模塊

學(xué)生通過虛擬現(xiàn)實平臺以不同于傳統(tǒng)實訓(xùn)教學(xué)方式的全新方式呈現(xiàn)實訓(xùn)課程，一些無法實訓(xùn)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(xué)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(xùn)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(jìn)行實訓(xùn)教學(xué)，最大程度貼近現(xiàn)實崗位。實訓(xùn)平臺可參照學(xué)生實訓(xùn)項目測試的成績，自動生產(chǎn)相關(guān)實訓(xùn)項目場景供學(xué)生模擬實訓(xùn)。

3.5 大數(shù)據(jù)分析

實訓(xùn)管理平臺通過大數(shù)據(jù)技術(shù)跟蹤分析學(xué)生的實訓(xùn)情況，基于學(xué)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(jìn)行模型構(gòu)建。顯式興趣的模型通過構(gòu)建標(biāo)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(xùn)項目。學(xué)生在實訓(xùn)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(xué)生實訓(xùn)效果。通過對不同時期實訓(xùn)成績、實訓(xùn)項目掌握情況、教師對學(xué)生實訓(xùn)過程評價等數(shù)據(jù)的分析，生成學(xué)生的學(xué)習(xí)效果評價圖，同時自動推薦后續(xù)實訓(xùn)項目，體現(xiàn)出個性實訓(xùn)指導(dǎo)方案，促進(jìn)實訓(xùn)教學(xué)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(xùn)室的安全、實訓(xùn)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(xùn)室使用率報告、實訓(xùn)項目開始情況分析、服務(wù)社會情況的統(tǒng)計分析，為學(xué)校對實訓(xùn)室的考核提供參考依據(jù)。資源管理模塊能夠?qū)嵱?xùn)室各類資料、安全制度、實訓(xùn)室的信息發(fā)布等實行分類管理，便于資料的查詢。

4 實訓(xùn)室管理平臺應(yīng)用效果

基于大數(shù)據(jù)技術(shù)的實訓(xùn)室管理平臺有效對高職院校實訓(xùn)室數(shù)據(jù)進(jìn)行融合應(yīng)用，實現(xiàn)了實訓(xùn)資源、數(shù)據(jù)共享，解決了實訓(xùn)室實訓(xùn)項目效果不凸顯、實訓(xùn)資產(chǎn)核查難、實訓(xùn)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(xùn)室管理平臺的建設(shè)，體現(xiàn)出實訓(xùn)室管理向數(shù)字化、智能化方向發(fā)展，同時解決了實訓(xùn)室預(yù)約、實訓(xùn)耗材、實訓(xùn)室資產(chǎn)管理等問題，實現(xiàn)了實訓(xùn)設(shè)備有效共享，通過平臺統(tǒng)一調(diào)度，實訓(xùn)設(shè)備和儀器利用率得到提升；大數(shù)據(jù)技術(shù)對學(xué)生實訓(xùn)效果的分析，結(jié)合虛擬現(xiàn)實技術(shù)，讓實訓(xùn)項目更有沉浸式體驗感，更好地激發(fā)學(xué)生學(xué)習(xí)興趣，學(xué)生的專業(yè)技能更加扎實，實訓(xùn)教學(xué)效果得到很大的提高。

參考文獻(xiàn)

[1]王雪峰，魯磊，劉成，等．基于物聯(lián)網(wǎng)的智慧化實訓(xùn)室管理平臺設(shè)計[J]．現(xiàn)代信息科技，2022（5）：175-179．

[2]顧建芳．虛擬現(xiàn)實技術(shù)在高職實訓(xùn)教學(xué)中的應(yīng)用思考[J]．農(nóng)村經(jīng)濟(jì)與科技，2021（24）：331-333．

[3]黃思萍．大數(shù)據(jù)背景下移動互聯(lián)應(yīng)用開發(fā)實訓(xùn)室建設(shè)研究[J]．科技經(jīng)濟(jì)市場，2021（ 11）：43-44．

[4]李軍松．大數(shù)據(jù)時代高職實訓(xùn)室優(yōu)化管理研究[J]．無線互聯(lián)科技．2021（18）：167-168.

[5]張春生，秦趣．3D導(dǎo)游模擬實訓(xùn)室在旅游管理類專業(yè)實踐教學(xué)中的應(yīng)用評價[J]．河北旅游職業(yè)學(xué)院學(xué)報，2021（3）：71-75．

[6]趙靂．基于大數(shù)據(jù)技術(shù)的實訓(xùn)室管理與效能評估探究[J]．輕工科技．2021（9）：117-118．

[7]張翠．三維虛擬仿真技術(shù)在高職院校實訓(xùn)室建設(shè)中的應(yīng)用[J]．南方農(nóng)機(jī)，2018（ 10）：149-150．

[8]張連峰，王棟．基于虛擬現(xiàn)實技術(shù)的高職院校實踐教學(xué)基地構(gòu)建[J]．教育與職業(yè)，2012（24）：164-165．

（編輯傅金睿）