前言：尋找寫作靈感？中文期刊網(wǎng)用心挑選的新媒體和物聯(lián)網(wǎng)開放實(shí)驗(yàn)室管理新機(jī)制及管理系統(tǒng)設(shè)計(jì)，希望能為您的閱讀和創(chuàng)作帶來靈感，歡迎大家閱讀并分享。
摘要:
為了提高實(shí)驗(yàn)室的開放水平、管理的精細(xì)化水平和有效利用實(shí)驗(yàn)室空間、設(shè)備以及支持的能源、網(wǎng)絡(luò)等資源，提出了采用微信、微博等學(xué)生喜聞樂見且使用方便的網(wǎng)絡(luò)新媒體來實(shí)現(xiàn)學(xué)生的實(shí)驗(yàn)室簽到和使用預(yù)約;設(shè)計(jì)了基于智能能耗傳感器等物聯(lián)網(wǎng)設(shè)備對(duì)計(jì)算機(jī)系統(tǒng)、空調(diào)系統(tǒng)和其他實(shí)驗(yàn)室支持環(huán)境的能耗進(jìn)行采集與優(yōu)化控制的新型監(jiān)測和管理方式;基于新媒體和物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)的新型智能化、精細(xì)化的開放平臺(tái)實(shí)驗(yàn)室管理機(jī)制使得實(shí)驗(yàn)室的開放管理機(jī)制更適應(yīng)雙/多校區(qū)的教學(xué)及科研活動(dòng)管理，并且實(shí)現(xiàn)資源高效利用和節(jié)能減排。
關(guān)鍵詞:
微信;物聯(lián)網(wǎng);精細(xì)化管理;雙校區(qū);綠色校園
近年來隨著高校教學(xué)改革的深化，各高校不斷地探究新的實(shí)驗(yàn)教學(xué)方法，高校實(shí)驗(yàn)室管理和運(yùn)作模式從傳統(tǒng)的課程教學(xué)型實(shí)驗(yàn)室逐漸轉(zhuǎn)變成開放型實(shí)驗(yàn)室。開放型實(shí)驗(yàn)室不僅能滿足不同水平和能力的學(xué)生需求，而且提供了一個(gè)發(fā)揮個(gè)人潛能的實(shí)驗(yàn)環(huán)境，從而使學(xué)生可以自主地到實(shí)驗(yàn)室進(jìn)行實(shí)驗(yàn)研究和探索性學(xué)習(xí)，這不僅有利于發(fā)揮學(xué)生做實(shí)驗(yàn)的積極性、主動(dòng)性，也有利于培養(yǎng)學(xué)生的個(gè)性，激發(fā)學(xué)生的思維，引發(fā)他們創(chuàng)造的欲望，點(diǎn)燃他們創(chuàng)新火花［1］。開放型實(shí)驗(yàn)室能更好地適應(yīng)當(dāng)前新的實(shí)驗(yàn)教學(xué)模式，例如課題研究實(shí)驗(yàn)教學(xué)模式，項(xiàng)目化實(shí)驗(yàn)教學(xué)模式，競賽培養(yǎng)實(shí)驗(yàn)教學(xué)，為學(xué)生搭建一個(gè)多元化的創(chuàng)新平臺(tái)，培養(yǎng)了學(xué)生的科研精神和團(tuán)結(jié)合作精神，從而提升學(xué)生的綜合素質(zhì)［2－4］。開放型實(shí)驗(yàn)室建設(shè)是一個(gè)系統(tǒng)工程，它需要多方面的建設(shè)。實(shí)驗(yàn)室開放不是時(shí)間、空間的簡單開放，也不是教學(xué)內(nèi)容和儀器設(shè)備的簡單開放，實(shí)驗(yàn)室開放必須有先進(jìn)的管理理念和管理制度作保障［5］。在為實(shí)驗(yàn)室開放提供必備經(jīng)費(fèi)、設(shè)備和人員保障的前提下，探索基于新媒體和物聯(lián)網(wǎng)的開放實(shí)驗(yàn)室管理新機(jī)制，設(shè)計(jì)開放實(shí)驗(yàn)室管理系統(tǒng)是至關(guān)重要的［6］。它可以進(jìn)一步提高教學(xué)資源和設(shè)備的利用率，更能夠保障高校實(shí)驗(yàn)室開放管理的順利運(yùn)行，使開放型實(shí)驗(yàn)室真正成為培養(yǎng)創(chuàng)新型人才的搖籃。
1當(dāng)前實(shí)驗(yàn)室開放和管理中的突出問題
1．1學(xué)生無法及時(shí)獲得實(shí)驗(yàn)室詳細(xì)的開放信息
目前高校實(shí)驗(yàn)室一般采用課程實(shí)驗(yàn)預(yù)約開放時(shí)間，開放自主使用的網(wǎng)上預(yù)約管理方式［7］。由于網(wǎng)上系統(tǒng)信息需要及時(shí)更新和實(shí)時(shí)錄入，尤其是課程實(shí)驗(yàn)時(shí)間的臨時(shí)調(diào)整變化無法及時(shí)上傳，學(xué)生無法方便地獲得實(shí)驗(yàn)室的實(shí)時(shí)開放狀態(tài)和具體的空余(設(shè)備)資源情況。以天津大學(xué)為例，2015年進(jìn)入雙校區(qū)運(yùn)行狀態(tài)后此問題將會(huì)變得更加突出。例如，學(xué)生從實(shí)驗(yàn)安排表查詢，發(fā)現(xiàn)某實(shí)驗(yàn)室無實(shí)驗(yàn)教學(xué)課程，當(dāng)他從衛(wèi)津路校區(qū)到津南校區(qū)，需要的設(shè)備已經(jīng)被其他自主使用的同學(xué)占用了。這樣導(dǎo)致一方面學(xué)生白跑冤枉路，另一方面沒有預(yù)約的其他實(shí)驗(yàn)室空間以及設(shè)備白白閑置。因此，需要精確的個(gè)體化的設(shè)備和資源使用情況，以及提前進(jìn)行預(yù)約個(gè)體的實(shí)驗(yàn)設(shè)備的信息管理和服務(wù)平臺(tái)［8］。
1．2管理者無法準(zhǔn)確掌握具體使用情況
值班人員和實(shí)驗(yàn)室管理人員僅僅能看到學(xué)生在或者不在，大致了解學(xué)生人數(shù)。但是他們?nèi)狈?duì)具體每個(gè)學(xué)生使用具體設(shè)備情況的信息化統(tǒng)計(jì)手段，缺乏對(duì)于學(xué)生的上網(wǎng)、使用實(shí)驗(yàn)設(shè)備等情況的有效管理和統(tǒng)計(jì)。指導(dǎo)教師也無法時(shí)時(shí)獲知在開放時(shí)間段內(nèi)來實(shí)驗(yàn)室作實(shí)驗(yàn)的學(xué)生情況。學(xué)院基本上只是按照實(shí)驗(yàn)學(xué)生人數(shù)、經(jīng)費(fèi)情況來配置實(shí)驗(yàn)室面積、設(shè)備數(shù)量和支持資源等。統(tǒng)計(jì)的實(shí)驗(yàn)時(shí)數(shù)等是實(shí)驗(yàn)室人員手工填寫的，缺乏客觀依據(jù)。通過對(duì)設(shè)備資源使用的監(jiān)測和信息化統(tǒng)計(jì)，將大大提高實(shí)驗(yàn)室管理的精細(xì)化水平，為實(shí)驗(yàn)室規(guī)劃、投資效益分析等提供客觀、翔實(shí)的數(shù)據(jù)基礎(chǔ)。
1．3實(shí)驗(yàn)室相關(guān)資源浪費(fèi)嚴(yán)重，管理粗放
實(shí)驗(yàn)室開放必然會(huì)加大實(shí)驗(yàn)室的人員、電力、能源和設(shè)備開支。但是僅僅是粗放型開放，就會(huì)導(dǎo)致成本大量提升，導(dǎo)致資源浪費(fèi)，而沒有取得相應(yīng)的學(xué)生實(shí)踐能力的培養(yǎng)效果。以當(dāng)前周一至周日全開放的某大學(xué)計(jì)算機(jī)實(shí)驗(yàn)教學(xué)中心平臺(tái)實(shí)驗(yàn)室為例，該實(shí)驗(yàn)室有2層，使用面積300余平方米，采用了集中空調(diào)系統(tǒng)。從近幾年的具體使用情況看，周末或者晚上來實(shí)驗(yàn)室做實(shí)驗(yàn)的學(xué)生很少。但是仍然需要實(shí)驗(yàn)室同時(shí)開啟幾十個(gè)無線網(wǎng)絡(luò)接入點(diǎn)等網(wǎng)絡(luò)設(shè)備、大量的中央空調(diào)和視頻監(jiān)控等輔助設(shè)備，并且增加聘用員工，安排實(shí)驗(yàn)人員長期值班，這帶來了不必要的大量能源消耗和人員經(jīng)費(fèi)開支。這樣的粗放型實(shí)驗(yàn)室資源開放情況對(duì)于建設(shè)綠色校園、實(shí)現(xiàn)節(jié)能減排是非常不利的。
2物聯(lián)網(wǎng)和新媒體的精細(xì)化管理新機(jī)制
針對(duì)以上問題，我們提出精細(xì)化管理實(shí)驗(yàn)資源，合理配置實(shí)驗(yàn)設(shè)備，及時(shí)對(duì)信息收集和的新的開放實(shí)驗(yàn)室管理機(jī)制［9］。研發(fā)基于能耗和其他物聯(lián)網(wǎng)裝置的實(shí)驗(yàn)室環(huán)境能耗和設(shè)備使用管理軟件;研發(fā)及時(shí)實(shí)驗(yàn)室精細(xì)化使用情況的新媒體交互系統(tǒng);研發(fā)通過微博等新媒體簽到來獲得實(shí)驗(yàn)室實(shí)驗(yàn)設(shè)備及網(wǎng)絡(luò)等資源使用許可的認(rèn)證和管理軟件。
2．1學(xué)生需求的精細(xì)化和實(shí)驗(yàn)預(yù)約機(jī)制
目前的學(xué)生需要的信息比較單一化，往往只是簡單使用實(shí)驗(yàn)室的時(shí)間信息，而且沒有對(duì)學(xué)生是否按時(shí)來使用實(shí)驗(yàn)室資源進(jìn)行確認(rèn)和管理。新機(jī)制將學(xué)生的實(shí)驗(yàn)室使用需求細(xì)化為:使用時(shí)間、使用的設(shè)備、使用的實(shí)驗(yàn)室支撐資源(網(wǎng)絡(luò)、空調(diào)、其他輔助設(shè)備等)、需要指導(dǎo)人員、使用的優(yōu)先級(jí)等。其中使用時(shí)間就是計(jì)劃開始使用實(shí)驗(yàn)室的時(shí)刻和計(jì)劃的時(shí)間長度;使用的設(shè)備是指進(jìn)行實(shí)驗(yàn)的主要設(shè)備;支撐資源是為了進(jìn)行該實(shí)驗(yàn)需要的輔助設(shè)備和支撐環(huán)境;指導(dǎo)人員指是否需要特定的教師指導(dǎo)實(shí)驗(yàn)過程;使用的優(yōu)先級(jí)由新機(jī)制自動(dòng)生成。學(xué)生使用的優(yōu)先級(jí)主要依據(jù)的因素包括:學(xué)生的預(yù)約信譽(yù)(即以往預(yù)約的正確性、按時(shí)使用實(shí)驗(yàn)室的概率);實(shí)驗(yàn)室空閑設(shè)備的匹配率;實(shí)驗(yàn)室支撐資源的利用率等。如果某同學(xué)預(yù)約信譽(yù)高、空閑設(shè)備和他的需要匹配，并且對(duì)實(shí)驗(yàn)室輔助資源的占用少，他的使用優(yōu)先級(jí)就比較高，可以有效預(yù)約到實(shí)驗(yàn)室開放時(shí)間段。反之，預(yù)約信譽(yù)低、使用的設(shè)備不空閑、占用的輔助資源多的預(yù)約的優(yōu)先級(jí)低。
2．2實(shí)驗(yàn)室使用監(jiān)測和精細(xì)化管理機(jī)制
以往實(shí)驗(yàn)室只是通過門禁系統(tǒng)來對(duì)學(xué)生進(jìn)行基本的是否進(jìn)入實(shí)驗(yàn)室進(jìn)行管理;通過視頻監(jiān)控系統(tǒng)來粗略地觀察實(shí)驗(yàn)室是否有學(xué)生和是否安全。新機(jī)制將精細(xì)化管理學(xué)生的預(yù)約、預(yù)約的到位率、設(shè)備的具體使用情況，生成設(shè)備和實(shí)驗(yàn)室的精細(xì)化監(jiān)測信息。將新媒體預(yù)約與實(shí)驗(yàn)室簽到系統(tǒng)和門禁系統(tǒng)結(jié)合，實(shí)現(xiàn)對(duì)學(xué)生是否按時(shí)使用預(yù)約資源的監(jiān)測和統(tǒng)計(jì)，并且為上面的學(xué)生信譽(yù)機(jī)制提供簽到數(shù)據(jù)。將計(jì)算機(jī)類設(shè)備的登錄系統(tǒng)增加二維碼，學(xué)生即可在具體設(shè)備上簽到，和下面的能耗等傳感器配合，可以獲得準(zhǔn)確的使用狀態(tài)信息和進(jìn)行精細(xì)化設(shè)備使用率、完好率等統(tǒng)計(jì)，避免了后期的人工操作，提高了統(tǒng)計(jì)監(jiān)測的實(shí)時(shí)性。
2．3實(shí)驗(yàn)室支撐環(huán)境的物聯(lián)網(wǎng)監(jiān)測和開放機(jī)制
將空調(diào)、網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)、視頻監(jiān)控系統(tǒng)和高耗能的實(shí)驗(yàn)設(shè)備分別增加具有網(wǎng)絡(luò)接口的能耗傳感器，即可實(shí)時(shí)獲得設(shè)備的能耗信息。通過非侵入式負(fù)荷分解與識(shí)別技術(shù)還可以進(jìn)一步分析設(shè)備的工作狀況(空閑、低負(fù)荷、高負(fù)荷)。將實(shí)時(shí)獲得的設(shè)備能耗等信息進(jìn)行分析，并且和學(xué)生簽到以及設(shè)備利用率管理系統(tǒng)配合，就得到了實(shí)時(shí)的開放效益評(píng)價(jià)。根據(jù)實(shí)驗(yàn)室開放規(guī)則，依據(jù)設(shè)備、輔助資源的利用率和能耗等情況，來確定是否接收學(xué)生的個(gè)性化實(shí)驗(yàn)室預(yù)約。這樣就可以避免為了極少數(shù)的學(xué)生，實(shí)驗(yàn)室大量資源全部開放導(dǎo)致的浪費(fèi)情況的發(fā)生。從而引導(dǎo)學(xué)生自主實(shí)驗(yàn)預(yù)約時(shí)間集中，提高實(shí)驗(yàn)室運(yùn)行效率。通過學(xué)生實(shí)驗(yàn)需求的精細(xì)化預(yù)約，加上門禁和新媒體簽到系統(tǒng)對(duì)設(shè)備和預(yù)約情況的確認(rèn)與精細(xì)化管理，配合實(shí)驗(yàn)室支撐環(huán)境的監(jiān)測系統(tǒng)，就形成了靈活、高效的開放實(shí)驗(yàn)室基于物聯(lián)網(wǎng)和新媒體的管理新機(jī)制。該機(jī)制可以有效地響應(yīng)學(xué)生需求，高效利用實(shí)驗(yàn)室資源，減少實(shí)驗(yàn)室支撐環(huán)境和人力的浪費(fèi)，促進(jìn)節(jié)能減排，并且提高管理的效率和實(shí)時(shí)性。
為了實(shí)現(xiàn)上述管理機(jī)制，將計(jì)劃預(yù)約、及時(shí)和申請(qǐng)結(jié)合的新機(jī)制，并且需要考慮設(shè)備和實(shí)驗(yàn)室環(huán)境的能耗、人員開銷等，建立及時(shí)收集設(shè)備、支持環(huán)境、學(xué)生使用情況的制度、方法;提出優(yōu)化的開放目標(biāo)，以學(xué)生使用和能耗為綜合約束條件，引導(dǎo)學(xué)生利用開放實(shí)驗(yàn)室平臺(tái)［10］。我們?cè)O(shè)計(jì)了下面的主要管理系統(tǒng)。
3．1基于微信等新媒體的學(xué)生預(yù)約和簽到系統(tǒng)
分析微信、微博等新媒體的開發(fā)平臺(tái)、進(jìn)行移動(dòng)應(yīng)用的學(xué)生簽到、信息交互等軟件需求分析、模型設(shè)計(jì)和快速原型開發(fā)。考慮到學(xué)生的使用習(xí)慣，并且針對(duì)學(xué)生到其他校區(qū)不方便使用電腦進(jìn)行實(shí)驗(yàn)預(yù)約和簽到的實(shí)際問題，開發(fā)了基于微信等新媒體的實(shí)驗(yàn)室預(yù)約和簽到軟件。
3．2基于能耗傳感器的設(shè)備使用情況監(jiān)測系統(tǒng)
對(duì)于典型設(shè)備和支持環(huán)境，增加具有網(wǎng)絡(luò)數(shù)據(jù)傳輸功能的能耗傳感器。對(duì)實(shí)驗(yàn)室的電腦、視頻監(jiān)控設(shè)備、空調(diào)、實(shí)驗(yàn)臺(tái)等進(jìn)行分類監(jiān)測統(tǒng)計(jì)。通過及時(shí)的網(wǎng)絡(luò)監(jiān)測和負(fù)荷分析模型，可以獲取設(shè)備使用情況和能耗的關(guān)系。得到不同設(shè)備的工作狀態(tài)(正常工作、待機(jī)、低功率等狀態(tài))。為管理人員判斷開放實(shí)驗(yàn)室的范圍提供基于能耗的設(shè)備有效使用率的客觀依據(jù)。
3．3實(shí)驗(yàn)室資源使用授權(quán)和設(shè)備利用率統(tǒng)計(jì)系統(tǒng)
研發(fā)基于簽到的實(shí)驗(yàn)室網(wǎng)絡(luò)等資源的授權(quán)系統(tǒng)，只有通過預(yù)約和有效簽到的學(xué)生才可以在指定時(shí)間內(nèi)使用實(shí)驗(yàn)室資源，避免學(xué)生濫用和相關(guān)人員私自對(duì)外開放。綜合簽到數(shù)據(jù)、結(jié)合分析相關(guān)類型的設(shè)備能耗數(shù)據(jù)，可以精細(xì)化地對(duì)設(shè)備的利用率進(jìn)行及時(shí)統(tǒng)計(jì)，并且可以對(duì)實(shí)驗(yàn)室整體開放效益進(jìn)行及時(shí)分析。
4結(jié)語
分析了物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)和新媒體技術(shù)條件下的高校實(shí)驗(yàn)室開放管理機(jī)制，針對(duì)學(xué)生預(yù)約實(shí)驗(yàn)和教師與管理機(jī)構(gòu)管理實(shí)驗(yàn)室開放過程中的突出問題，提出了基于新媒體的實(shí)驗(yàn)室開放新機(jī)制。開放型實(shí)驗(yàn)室采用適應(yīng)雙校區(qū)的基于新媒體和物聯(lián)網(wǎng)的開放實(shí)驗(yàn)室管理機(jī)制是實(shí)驗(yàn)室開放建設(shè)的需要，更是深化高校教育改革、促進(jìn)實(shí)驗(yàn)教學(xué)模式改革的需要。開放實(shí)驗(yàn)室管理新機(jī)制可以進(jìn)一步提升實(shí)驗(yàn)室的內(nèi)涵式開放性，使實(shí)驗(yàn)室成為創(chuàng)新型人才成長的沃土。
作者：羅詠梅 單位：天津大學(xué)計(jì)算機(jī)科學(xué)與技術(shù)學(xué)院
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