基于物联网的计算机实验室管理模式研究

　　硅谷网8月3日消息 《硅谷》杂志2012年第12期刊文称,当前注重实验教学、培养学生创新思维的高校教学理念，使传统的人工管理计算机实验室的模式显示出羸弱的特征，主要表现为设备维修周期长与教学需求之间的矛盾。从教学管理、设备维护、环境管理、安全管理方面探讨基于物联网的计算机实验室管理模式。
　　高校计算机实验室承担着计算机实验教学的重任，是考核计算机教学水平、培养学生动手操作能力和创造性思维的重要场所。因此，计算机实验室的建设管理是高校赖以生存和发展的重要筹码。
　　由于高校计算机实验室承担着繁重的教学任务，用机主体不固定，用机习惯不统一，用机操作不规范。加之传统的实验室管理采用人工管理模式，使得计算机故障频发，难以保证计算机实验教学的顺利进行。而物联网技术的提出，使得计算机实验室管理问题迎刃而解。
　　1物联网含义
　　1999年在美国召开的移动计算和网络国际会议首次提出物联网（TheInternetofthings）这个概念并提出“传感网是下一个世纪人类面临的又一个发展机遇”。
　　物联网是通过射频识别（RFID）、红外感应器、全球定位系统、激光扫描器等信息传感设备，按约定的协议，把任何物品与互联网相连接，进行信息交换和通信，以实现对物品的智能化识别、定位、跟踪、监控和管理的一种网络。“物联网就是物物相连的互联网”。可见物联网是在互联网的基础上延伸和发展起来的网络，物联网的核心和基础仍然是互联网，物联网将其用户端延伸和扩展到了任何物品与物品之间，进行信息交换和通信。
　　2传统计算机实验室管理
　　教学管理方面，教师上课时需要利用教学软件对学生进行电子点名，然后需手动统计缺席学生。在进行实验教学时，一个实验室六十名学生配备一名实验教师，学生如对所学知识存在疑问或者不会的情况下，需要教师对学生进行指导答疑，课堂时间有限，不能满足学生的解答需要。
　　计算机的基本信息管理方面，利用纸质的记录本记录每批软、硬件的购入时间和损坏时间，每台计算机的维修时间，以及每次课每台计算机的用机记录，由于部分学生不填写导致记录不完整，实验室管理人员无法根据用机记录情况排查计算机运行情况，给实验室管理员的工作带来了极大的不便。而且纸质的资料容易丢失，不易保管。
　　计算机的定期检测方面，实验室管理员需要维护众多的计算机，然而计算机的频繁使用，必然导致不同类型的故障，例如，计算机硬件损坏，计算机无法正常启动，计算机遭到病毒破坏等。实验室管理员维修计算机只能利用实验室的空闲时间，打开每一台计算机进行检测，查找故障原因、修理、记录维修情况等，既浪费时间，又影响教学。
　　实验室环境管理方面，由于实验室的使用频率较高，实验室的湿度、温度控制和除尘工作得不到及时的处理，导致实验室的硬件设备故障频发，如电源、主板损坏，主机蓝屏等。不能保障教学的顺利进行。
　　实验室的安全方面，实验室每天都会有许多学生上机，不可避免的涉及到实验室物品和学生物品的安全管理问题，主要预防电源的不规范使用导致的火灾隐患和实验室物品的丢失现象。
　　3基于物联网的计算机实验室管理
　　物联网对实验室的管理可以实现人与人，物与物，人与物的相互通信，有效的整合系统内的人、事、物实现信息采集和信息控制。实时的识别、定位和跟踪系统内的行为。利用物联网技术管理计算机实验室代替传统的人工管理计算机实验室提高了计算机实验室的管理的自动化和智能化程度。
　　3.1教学管理
　　确保日常教学的顺利进行是实验室管理的重中之重，利用物联网技术对计算机实验室进行管理使实验室的管理更加智能化，网络化。
　　3.1.1学生签到
　　在每个实验室的门口安装门禁（RFID读取器），同时每名学生带有RFID标签，没有RFID标签的学生无法进入实验室，教师可以通过系统获取每名学生的出勤情况和学习内容等监控信息。
　　3.1.2教学质量监控
　　利用物联网技术，通过各种数据采集终端获取数据，监控教师上课的全部信息，包括教学内容、教学方法、教姿、教态等，并根据获取的数据系统进行全方位分析和检测，评定其教学质量及优缺点，以求改进不足。有效的教学质量监控是教学过程的重要组成部分，亦是所有有效教学与成功教学的基础。
　　3.1.3学习过程跟踪
　　学生课堂学习的过程可以被物联网全程记录。如果学生在上机操作过程中，学生对某个知识点掌握的不好或者遗忘了，可以通过记录的学习过程再次学习，弥补学习中的漏洞，并且可以复习已学知识，达到查缺补漏的目的。强化学习中的重难点。
　　3.2计算机的维护
　　利用物联网技术对计算机实验室的设备进行维护实现了计算机管理方式的跨越式发展。
　　3.2.1计算机的基本信息
　　在每一台计算机上安装一个RFID标签，记录计算机购买日期、使用说明、硬件配置、维修记录等基本信息。这样在对计算机更换硬件，变更软件的时候，可以通过手持式读写设备将变更信息录入计算机的RFID标签中，同时更新后的标签信息通过手持式设备自动发送到设备管理服务器更新数据，永久保存起来。还可以利用手持式读写设备盘查实验室的各种物品，防止漏查、错查等，大大减少了用于统计各种信息的时间。
　　3.2.2计算机的使用过程跟踪
　　计算机实验室承担着繁重的教学任务，每天用机实验人数多且来自不同年级不同班级，计算机一旦出现故障，管理员无法第一时间得知故障原因及故障制造者，计算机无法得到及时的维修和采取有效的惩罚措施，影响教学的顺利进行。有了RFID技术，可以根据每台计算机射频芯片里记录的信息实时监控每台计算机的使用情况，维修、维护、软硬件更改等情况，使计算机故障原因有据可查。
　　3.2.3计算机的日常检测
　　计算机的日常检测是实验室管理的重中之重，在物联网环境下，在每台计算机中嵌入传感器，实时对计算机的运行状态进行监测，一旦计算机的关键参数发生改变，物联网接收来自传感器的信号，将其送入设备运行状态评估系统进行判断，管理员根据评估结果可以快速的决策，确定设备的维修方案。除了利用状态评估系统对计算机进行日常监测，管理员还要定期的对计算机进行巡检，将每次维护、维修和巡检的结果录入手持式读写器，同时存储在设备的电子标签上，这样不仅节省了人力物力，同时也提高了实验设备使用效率。
　　3.3环境管理
　　在计算机实验室进行的教学多数为多媒体演示教学和学生上机操作练习，两种教学方式对实验室的环境要求不同，在物联网环境下可以安装感知光线的传感器，管理员通过传感器的反馈信息，根据不同需要调节光线明暗程度，满足教学需要。
　　通过在计算机实验室安装各种传感器，管理员按照实验室的课时安排在计算机中设定投影仪、教师机、学生机、空调等的开启和关闭时间，传感器执行计算机的命令，完成各种操作。根据传感器的反馈信息对实验室进行不定期的除尘，
　　3.4安全管理
　　实验室的安全包括实验室设备安全和消防安全。
　　为了确保实验室的设备安全和消防安全，在每个实验室安装红外线报警器、视频监控和门禁系统。红外线报警器在无光线条件下感应室内温度变化和物体移动，当发现可疑人员或由于火灾发生导致实验室温度升高或有烟雾时，发出警报。视频监控系统通过局域网连接到实验室管理系统，视频监控录像周期性地保存。门禁系统通过射频识别电子标签识别设备的出库权限，如果管理系统中没有赋予该设备出库权限，则无线感应装置警报[2]。
　　4总结
　　伴随着高等教育改革的不断深化，实验教学备受重视。高等教育的培养目标是具有综合职业能力和创新思维的服务于社会一线的实用型人才，而计算机实验室恰恰是培养这种能力的沃土。所以对于实验室的管理是当前高校进行教学评估的重要观测点。而传统的人工管理实验室的方式远远不能满足现阶段教学的需要，利用物联网对计算机实验室进行管理，真正实现了网络化、智能化的管理理念，大大提高了管理效率，节省了人力、物力和财力。同时这种全新的管理模式，也给实验室的管理工作带来了新的机遇和挑战。希望基于物联网的实验室管理模式能给教学，科研搭建一个技术支撑平台，更好的为教学、科研服务。
　　作者简介：
　　李莹（1982-），女，吉林省吉林人，讲师，硕士，研究方向：软件开发。（原文载于《硅谷》杂志2012年第12期，硅谷网及《硅谷》杂志版权所有，未经允许禁止转载）