基于云的教育装备管理模式研究*

殷常鸿 张义兵 高 伟



基于云的教育装备管理模式研究*

殷常鸿1,2张义兵1高 伟2

（1．南京师范大学 教育科学学院，江苏南京 210097； 2．江苏理工学院 计算机工程学院，江苏常州 213001）

教育装备作为教育信息化、现代化的物质基础，其有效的管理是实现装备系统建设与效能发挥的关键。文章从云的角度出发，对教育装备的全寿命周期进行综合考虑，提出了基于RFID技术的教育装备基础信息统计策略，重构了教育装备统计模块的体系结构，设计了基于云的教育装备管理模式的平台架构，将教育装备的设计规划、维修管理、使用效能、绩效评估、淘汰以及报废管理等全寿命周期过程纳入装备管理系统，并对其实施策略进行了深入探讨。这为提高教育装备管理绩效，充分发挥教育装备效能以及完善教育装备管理模式提供了理论参考。

教育装备；管理模式；云管理

引言

随着学科知识门类的细化，知识容量呈现“爆炸式”增长的周期逐渐缩短。限于人类生理结构和特点的约束，人们学习知识的速度远不及知识增长的速度，因此必须有效地提高教育与学习的速度和效率，才能促进社会的进步和文化的传承。从传播学的角度来看，教育与学习的过程就是一个信息传播的过程，如图1所示。

图1 信息传播的过程

在信息传播的过程中，传播者（教育者）、受众（学习者）、信息（教育内容）很难进行实质性的改变，因为这三个要素都具有自身的特点和发展规律，预留给人们进行改造设计的空间较小。而媒介不同，它可以根据教育的需求进行充分的改造。尽管媒介是信息传播的关键环节，却一直以来被人们轻视和忽略。特别是随着科技的发展，媒介的作用越发凸显，它不但可以改变知识的传输过程、传输效率，还可以改变知识呈现的方式和形式，进而影响人的思维方式，俨然成了人体不可或缺的延伸。正因为如此，媒介理论家McLuhan提出了“媒介即讯息”[1]的观点。通过文献分析并深入研究媒介的定义、再将其与教育装备的定义进行对比之后，可以看出，在一定程度上，教育领域中的媒介就是教育装备，对媒介的深入研究就是对教育装备进行系统设计、开发建设、使用维护与管理评价的过程。尤其是目前教育改革大力推进的数字校园、智慧校园、智慧学习环境建设等工程，其本质都是在建设和完善传播媒介即信息化环境下的教育装备，以提升教育和学习的效率。为此，国家投入了大量资金进行教育装备的建设与升级，如表1所示[2]。

表1 全国各级各类学校教学、科研仪器设备资产总值

要发挥如此巨大规模资产的效能，必须提升教育装备管理部门的信息化水平，从而进行有效管理，这样才能使得投资、规划以及使用效率得到极大的提高，而这也是实现教育装备信息化、现代化的根本。教育装备系统研究作为一个新兴领域，以往的专家、学者、管理部门以及使用主体和受用主体都从应用角度出发，关注装备的系统建设与开发，而对教育装备系统管理缺乏深入研究，即使有一些相关的研究也都不够深入，没有从根本上论述清楚教育装备管理的内容、实质和内涵。

一教育装备管理的内涵及发展现状

中国教育装备建设采取国家财政集中投资为主[3]、自筹资金为辅的模式，所有公办学校的教育装备均属国有资产。结合教育装备管理现状和多年的研究成果，本研究认为教育装备管理是指教育装备的所有者或代理人、代理机构（即使用者、管理者、生产者、研究者以及相关政府规划部门）为了提高教育教学效率和效益，在其所管辖的范围内，对教育装备生命周期内的各个阶段、环节——装备的设计、生产、规划、建设、使用、维护、淘汰等有计划地进行组织、协调、监督的一系列活动。受现行体制和理念的影响，当前的教育装备管理滞后，具体原因如下：

1 教育装备使用主体众多、纷杂

教育装备作为学校教育教学的物质基础，是学校开展教育教学和科研工作的根本保障，直接隶属于每一所具体的学校。但由于我国幅员辽阔，人口众多，高等教育和基础教育学校众多，根据2016年全国教育事业发展情况统计数据，各级各类学校数量达49.9396万所[4]，而每所学校的教育装备配备数量、水平和管理方式又千差万别，这使得教育装备统计困难重重。

2 基础教育、高等教育统计各自为政

基础教育的教育装备规划、建设以及投资需要当地教育局和当地政府投资审批，而高等教育的教育装备规划、建设以及投资大多由学校自行决定，只需在上级部门进行备案即可。这使得两者的统计标准和口径完全隔离，即使针对同一统计对象，统计内容也大不相同。尽管基础教育和高等教育的管理方式不同，但其教育装备均属国有财产，必须进行有效的管理和利用，才能保证国家教育投资总效益的发挥。

在基础教育装备统计方面，除了教育部信息管理中心的统计，经济相对发达的省市如上海、北京、江苏以及浙江等出于自身的发展需要各自开发了一套基于B/S模式的统计系统，基本实现了本地区的装备建设和报废数据的动态上传和更新，但对教育装备的实时使用情况未曾涉及。在高等教育装备统计方面，除了教育部指定的系统，各地区、各校均有自己的实验设备管理平台，由于统计侧重点及管理方式的不同，使得各地区、各高校的管理系统标准各异，很难进行对接，进而形成宏观数据统计的壁垒，造成资源的严重浪费。

3 教育装备行政管理主体众多

教育装备的管理部门在中央和地方各不相同，行政机构设置逻辑不清，管理职责也各不相同。在教育部，基础教育装备管理由基础教育二司中的技术装备处负责，主要从事中小学教育装备投资、建设管理等工作；教育装备的研发及规范由教育装备研究与发展中心（教育部的直属单位）负责，从事教育装备的理论、政策研究和技术开发，承担教育装备标准化、质量检测、咨询、培训等工作；教育装备的配套教学资源建设、软件开发人员培训等由中央电化教育馆（教育部的直属单位）负责，主要从事研究和开发多种媒体教材，开发教育教学资源，建设教育教学信息资源以及相关人员培训；教育装备生产的规范和产品目录均由中国教育装备行业协会进行管理和规范，但高等教育的教育装备规范由全国高等学校实验室管理工作研究会进行指导和规划[5]。

4 教育装备管理统计不完善

教育装备建设的最终目的是使用，而且是高效率的使用。只有将教育装备的规格数量、价值以及使用效率、维修、淘汰、报废等详细数据动态地纳入系统，才能为教育装备的投资建设、系统规划、绩效分析、效能利用等提供具体而详实的数据源。而目前对于大多数教育装备统计软件及系统来说，都是基于数量、规格以及价值的统计，数据几乎都是人工手动输入，干扰、影响因素较多。即使是目前负责教育装备统计的教育部信息管理中心，所采用的统计系统也仍然是基于C/S模式，且实施一年（年末）一报制度，只对教育装备的数量、规格以及价值做简要统计，各地汇总后上传至服务器，所统计的均为静态数据，不能动态地显示各地区教育装备实时的投资、建设、更新以及使用现状。因此，现有的教育装备管理和统计模式，已经无法适应时代发展，急需进行改革。

二基于云的教育装备管理模式设计

通过对教育装备管理现状的分析，可以看出全国范围内的教育装备管理涉及的内容和要素繁杂，管理主体分布范围广、情况千差万别。面对教育装备这种分散广、用户多、管理主体多、统计内容多、专业性强、数据量大的统计需求，传统单一的统计模式根本无法实现数据的动态统计和更新，必须构建一个系统平台，让管理机构、所属主体、管理者甚至每个使用者都加入装备的管理，才能真正实现教育装备的系统管理。而要重新建立这样一个系统，势必要花费大量的财力、物力和人力，且后期的维护成本和使用成本也非常高昂，这就是目前教育装备管理的症结所在。但随着计算机技术和网络技术的发展，这种困局有了有效的解决方案，即采用以云计算为核心架构的管理模式。云计算是指基于网络通过集中式远程计算资源池，以按需分配方式，为终端用户提供强大而廉价的计算服务能力[6]，其核心和目标就是实现海量数据的传输、存储和使用，提供分布式计算、并行计算、易扩展、均衡负载、动态和虚拟化的资源等服务，拥有开放的标准、可伸缩的系统和面向服务的架构，能够以灵活且经济实惠的方式向客户提供可靠的、随需应变的服务。基于此，本研究认为构建基于云的教育装备管理模式至少应从如下三个层面进行思考和规划：

1 构建装备信息统计的自动化录入模块

在基础教育阶段，装备统计绝大部分是采用人工录入的手动统计方式，在装备的存放、维护更新等具体管理过程中费时、费力，导致数据误差较多；即使有些学校采用条形码或二维码进行统计，但由于标签极易损毁和丢失，也不利于装备信息的自动化输入。而无线射频识别技术（Radio Frequency Identification，RFID）已经在图书馆、门禁系统及食品安全溯源等方面得到了广泛的应用，且成本低廉[7]。该技术无需识别系统与特定目标之间建立机械或光学接触，就能通过无线电讯号识别特定目标进行数据读写。因此，将RFID标签内嵌于装备内部，通过RFID手持机、RFID固定式阅读器等设备将装备基本信息读入RFID管理系统，就基本实现了具有自动统计功能的RFID标签管理模块的构建。装备管理人员通过手持识别终端进行移动式统计，对装备进行精确定位（包括测距与二维定位、三维定位）及轨迹跟踪，进而实现装备基本信息的快速统计与查询，大幅提高装备管理效率。

2 重构装备统计模块体系结构

如果采用以往所有用户统一入口的系统开发模式，将教师和学生使用教育装备过程的记录，管理者对装备进行更新、维修、淘汰的记录，设备自身的状况以及评价者对装备统计的标准等数据都实时记录到系统中，并以菜单层叠的方式进行显示，那么用户登录后势必要经过选择并筛选数不清的目录和菜单才能进入相应的模块，因此极大地增加了操作的难度和系统的负担。而借鉴移动通讯中成熟的“蜂窝技术”理念[8]（其核心是解决频率的复用问题，具体原理较为成熟，笔者不再赘述）进行教育装备管理的各统计模块设计，既能满足不同用户的需求，又很好地体现了基于云的设计思想。

具体的装备统计模块体系结构如图2所示。其中，每个小六边形代表具体的某类教育装备（如课桌椅、实验台、计算机等）统计标准模块（云滴），并不是某个具体学校的所有装备集合；若干个小模块组成一个集群统计模块（Equipment Statistics，EQS）（云块），若干个EQS模块附带服务器（Server）又形成一个大集群模块（云团），而若干个大集群模块最终架构成为完整的教育装备云管理系统。在具体的实践中，各学校（部门）根据服务器规定的标准进行某类装备统计的编码，归类形成检索索引，并上传至云团服务器。一个区县或者一个地级市的装备统计形成一个大集群——云团，临近的几个省市形成一个超大集群——云层，这种分布式存储既有利于装备数据的快速统计，也可减轻中心服务器的压力，形成真正的协同分布式装备统计和数据分析运算。采用这种“蜂窝”式开发架构，既是对教育装备管理体系中各模块之间关系的形象化概括，又为教育装备管理的无缝“扩容”提供了支持，其关键是要建立统一教育装备统计的标准和通讯接口，形成标准的教育装备统计“元数据”。

图2 装备统计模块体系结构设计

3 规划基于云的教育装备管理平台架构

云平台的系统技术在商业运营中早已实施并逐步走向成熟，如百度云、阿里云、腾讯云、华为云等。为了推动各地电子政务建设实现集中化、共享化，节约政府资源，克服地方电子政务建设中存在的重复投资、网络分割等问题，工业和信息化部电信研究院于2014年6月11日牵头制订了政府采购云服务标准，并从采购指南、白皮书、标准体系框架、认证评估等四个方面进行了详细规定[9]。教育装备作为实现教育信息化的基础物质保障，属于国家层面的重点统计对象，为保证其投资建设与管理的有效进行，必须进行系统化管理。本研究认为，采用如图3所示的平台架构实现了管理应用与硬件建设的分离，既能很好地满足教育装备管理的需求，也能减轻学校、管理部门的财政负担，还能提高教育装备绩效评估的效率。具体表现在，学校只负责终端设施部分的投资建设，基础设施以及基础平台部分的配置和维护完全由服务商提供，装备管理部门只负责应用层的规划和设计，这极大的减轻了学校以及装备部门的投入成本；另一方面，这种体系架构，有利于实现教育装备管理功能的拓展，只要学校或者装备管理部门提出要求，便可以在应用层进行扩展，而不涉及具体硬件以及网络设施的调整与更新；最关键的是这种体系架构，能支持大规模装备统计信息的实时、动态更新以及数据挖掘，消除了原有教育装备统计模式中由于系统结构不同、统计标准不同而造成的统计信息异步和滞后的问题，这保证了装备管理部门对教育装备的均衡化发展和投资建设进行决策的时效性。

图3 教育装备云平台的架构

三基于云的教育装备管理模式的实施策略

基于云的教育装备管理模式有效实现了装备管理系统自身的“管、建”分离，使得学校和装备管理部门的精力集中在装备的管理和评价上，而装备管理系统自身的硬件环境和统计服务由企业负责，这为破解全国各地教育装备统计的难题提供了解决方案。为了更有效地推动基于云的教育装备管理模式的实施，本研究提出了以下实施策略：

1 转变管理观念

目前，教育装备管理无论是硬件投资还是软件开发，大多秉承“小而全”的理念，这使得很多地级市乃至区县一级的装备管理部门都开发了自己的管理系统，并纷纷成立专门的数据管理中心，负责装备数据的统计，这势必会形成“多中心”的层级关系，引发管理“瓶颈”。同时，不同管理系统之间的数据定义形式、数据传输的标准和接口又各不相同，产生了人为设置的“数据鸿沟”，形成了装备“数据孤岛”，这无形中会增加管理成本，降低管理效率。如不建立相应的管理中心，教育装备统计便难以有效地进行，教育装备管理也将长期陷于“骑虎难下”的尴尬境地。破解上述装备管理困局的方法，就是借助“云”管理的理念，将教育装备管理系统的开发、运行、管理、维护以及大规模数据统计和运算托管在云端，实现去中心化的扁平化管理。这样，无论是学校的装备管理者还是地区的装备管理行政部门，只需租用服务即可；客户端也只需要一台普通的PC机甚至一台平板电脑或手机，即可实现终端的数据录入和查询，而不需要配建高端的服务器、复杂的网络环境与存储设备，更不需要各种安防投入。如此，存储在“云”端的装备管理资源可以按需获取、随时获取，不仅节约了大量的基础设施硬件和软件资源的配备费用、管理费用，而且极大地提高了教育装备的管理效率。

2 确立教育装备统计标准

构建教育装备云管理的关键是统一管理和统计的标准，形成共享数据流[10]，这样才能为分析和对比各地教育装备的配置与使用情况提供元数据，给政府行政部门和装备管理部门进行装备配置与规划提供决策依据。目前的装备管理系统多数以使用主体为核心进行装备统计模块的设计与开发，装备使用者和管理者拥有相同的入口，这就造成系统界面的复杂化，数据读取与录入缓慢。现有的教育装备分类通常按照学科、管理单位、使用者、存放地点等标准进行分类，因此要隔离不同的装备使用者和管理者的最好方法就是：首先对装备进行重新归类，再抽象出装备共性统计指标，如名称、类型、规格、初始价值、购买日期、投入使用日期、使用频次、维修次数、维修花费、报废日期、报废价值等，并保留具体装备的特性参数。

3 扩充教育装备管理系统功能

现有教育装备管理系统的主要功能是统计，缺乏诸如计划管理和使用、日常事务管理、人员管理、装备评估等管理功能[11]。通过基于云的教育装备管理平台，完全可以将装备的配备标准、报废淘汰标准、评估标准、日常使用维护模块以及RFID标签管理模块集成在一起，真正实现教育装备的“建、配、管、用、研、培、评、效”[12]。

具体来说，配备标准应包含装备设施安装的环境要求、安防标准、配备比例，但国家和地方标准对于不同的教育对象、不同学科的具体装备的性能、规格参数、环保指标以及能耗指标等根本没有涉及，这就使得教育装备在进行具体建设和规划的时候缺乏符合教育需求的规范标准。如用符合公共场所使用设备的环保和性能标准来生产低龄儿童室内教育装备产品，这明显违规，但作为具体的装备使用者和规划者又缺乏相应的专业知识，对行业标准不熟悉，因此造成了诸多类似“毒橡胶”跑道的教学环境污染事件。报废淘汰标准是指根据装备的物理寿命结合具体使用，建立教育装备使用的经济寿命标准，为教育装备的更新、淘汰提供参考依据。评估标准是指建立教育装备的经济效益评价指标体系与具体的计算公式。日常使用维护模块是指对教育装备的具体使用和维护情况进行过程性记录，统计装备的使用效率、维护成本、使用成本等绩效指标，为教育装备的系统评估提供数据支持。

四结束语

由于教育装备管理体系庞大，指标参数较多，且多数指标的评价参数都是定性与定量的结合，具有很大的随机性和不确定性，因此采用单一的评价标准很难适应教育装备管理的需要，而引入教育装备管理云平台，能有效地解决目前教育装备系统管理和综合评价的难题。当然，本研究只提出了一种解决问题的框架，要真正实现基于云的教育装备管理模式，尤其是教育装备管理系统中各模块的接口标准、统计标准以及评价的参数指标体系，还有待研究者不断地进行深入研究和实践。

[1](加拿大)马歇尔·麦克卢汉著.何道宽译.理解媒介——论人的延伸[M].北京:商务印书馆,2000:33-50.

[2]王富.中国教育装备行业蓝皮书(2017版)[M].北京:中国大百科全书出版社,2017:1-95.

[3]殷常鸿.教育装备管理体制探悉[J].实验技术与管理,2012,(10):213-216.

[4]教育部.2016年全国教育事业发展统计公报[OL].

[5]殷常鸿.基础教育装备采购绩效评估[J].实验室研究与探索,2014,(12):281-285、294.

[6]金刚.云环境下任务调度关键问题研究[D].长春:吉林大学,2015:1-2.

[7]陈永当,武欣竹,邓珊,等.一种蜂窝式企业知识管理体系构建方法[J].西安工业大学学报,2010,(1):95-99.

[8]宋晓天.高敏感度无源RFID传感标签的设计研究[D].合肥:中国科学技术大学,2017:1-2.

[9]陈昂.政府采购云服务标准编写完成[N].中国政府采购报,2014-05-20(5).

[10]陈星,兰兴土,李隘鹏,等.基于运行时模型的混合云管理方法[J].软件学报,2017,(7):1881-1897.

[11]谢玳英,殷常鸿,胡京华.教育装备的管理体制[J].现代教育技术,2006,(3):70-72.

[12]殷常鸿,吴靖,艾伦.教育装备绩效评估研究[J].中国现代教育装备,2014,(24):1-5.

编辑：小西

Research on the Cloud-based Educational Equipment Management Model

YIN Chang-hong1,2ZHANG Yi-bing1GAO Wei2

Educational equipment is the material basis of education informationization and modernization, and the effective management of educational equipment is the key to realize the system construction and system performance. From the view of the cloud, the paper puts forward the basic information statistics strategy of educational equipment based on RFID technology, reconstructs the system structure of educational equipment statistics module, and designs the educational equipment management platform based on cloud. Considering the whole life cycle process of management, use efficiency, performance evaluation, elimination and scrap management is included in the equipment management system, and the implementation strategy is discussed in depth. This paper provides a theoretical reference for improving the performance of educational equipment management, giving full play to the effectiveness of educational equipment and improving the management mode of educational equipment.

educational equipment; management model; cloud management platform

G40-057

A

1009—8097（2018）04—0081—07

10.3969/j.issn.1009-8097.2018.04.012

本文为江苏省高校哲学社会科学基金项目“基于云的教育装备绩效评价研究”（项目编号：2016SJB880148）、中国教育装备行业协会中国教育装备研究院2017年度课题“大数据背景下教育装备综合绩效统计评价的理论方法及应用研究”（项目编号：CEFR16005R02）的阶段性研究成果。

殷常鸿，江苏理工学院副教授，南京师范大学在读博士，研究方向为学习科学、教育装备，邮箱为81308344@qq.com。

2017年9月10日