雷 雯，李增芳

(浙江水利水電學(xué)院 工程實(shí)驗(yàn)實(shí)訓(xùn)中心，浙江 杭州 310018)

實(shí)驗(yàn)室是高等院校實(shí)踐創(chuàng)新的場(chǎng)所和科技人才培養(yǎng)的基地，是高等教育理論指導(dǎo)的練兵場(chǎng)，在高等教育教學(xué)中起到了舉足輕重的作用.隨著教學(xué)、科研需求的不斷發(fā)展，高校的學(xué)科種類持續(xù)增多，專業(yè)交叉特性也越來(lái)越顯著.而部署在各個(gè)二級(jí)學(xué)院分站點(diǎn)上的有線網(wǎng)的實(shí)驗(yàn)管理信息化模式，所帶來(lái)的實(shí)驗(yàn)資源重復(fù)配置和低利用率的問(wèn)題尤為顯著，已無(wú)法滿足“大數(shù)據(jù)時(shí)代”飛速膨脹的實(shí)驗(yàn)設(shè)備及實(shí)驗(yàn)資源的統(tǒng)一管理，統(tǒng)一展示，統(tǒng)籌開(kāi)放的需求.同時(shí)，根據(jù)《國(guó)家中長(zhǎng)期科學(xué)和技術(shù)發(fā)展規(guī)劃綱要(2006—2020年)》[1]，對(duì)我國(guó)科技基礎(chǔ)設(shè)施的建設(shè)做出了明確部署，要求加強(qiáng)科技基礎(chǔ)條件平臺(tái)建設(shè)，建立共享機(jī)制，將實(shí)現(xiàn)科技資源共享列入國(guó)家科技創(chuàng)新體系基礎(chǔ)建設(shè)的重要內(nèi)容[2].因此，建立高等院校實(shí)驗(yàn)室開(kāi)放共享機(jī)制成為必然的趨勢(shì).

同時(shí)，隨著移動(dòng)互聯(lián)網(wǎng)的發(fā)展和移動(dòng)設(shè)備的普及，“互聯(lián)網(wǎng)+”影響了各個(gè)行業(yè)，基于移動(dòng)設(shè)備的應(yīng)用也在各個(gè)領(lǐng)域中廣泛使用，移動(dòng)互聯(lián)網(wǎng)技術(shù)改變了人們的購(gòu)物、出行等生活方式，同時(shí)給人們的工作方式帶來(lái)了翻天覆地的變化.在此趨勢(shì)下，基于有線網(wǎng)的實(shí)驗(yàn)室管理信息平臺(tái)的便利性，信息發(fā)布的及時(shí)性都受到了極大地挑戰(zhàn).因此，引入移動(dòng)互聯(lián)網(wǎng)技術(shù)改善有線網(wǎng)實(shí)驗(yàn)室管理信息平臺(tái)的弊端也成為一種必然的趨勢(shì).

截至2017年6月，我國(guó)互聯(lián)網(wǎng)用戶數(shù)達(dá)到7.51億，其中移動(dòng)互聯(lián)網(wǎng)用戶數(shù)為7.24億，占比達(dá)96.3%[3].根據(jù)騰訊公司《2017微信用戶&生態(tài)研究報(bào)告》[4]數(shù)據(jù)顯示，截止到2016年12月微信全球共計(jì)8.89億月活躍用戶，而新興的公眾號(hào)平臺(tái)擁有1000萬(wàn)個(gè).微信公眾平臺(tái)作為信息服務(wù)的新型媒體，在信息需求的各個(gè)行業(yè)都有著廣泛的應(yīng)用.微信公眾號(hào)平臺(tái)在高校的教學(xué)管理中得到廣泛的普及和應(yīng)用，北京大學(xué)、北京航天航空大學(xué)等利用微信公眾號(hào)來(lái)提高圖書(shū)館的用戶服務(wù)水平[5]；華南理工大學(xué)利用微信公眾號(hào)來(lái)實(shí)現(xiàn)教務(wù)服務(wù)和校園服務(wù)[6]；中山大學(xué)利用微信公眾號(hào)來(lái)實(shí)現(xiàn)化學(xué)實(shí)驗(yàn)室管理[7]等.由此可見(jiàn)基于移動(dòng)互聯(lián)網(wǎng)的微信公眾號(hào)平臺(tái)上的開(kāi)發(fā)已經(jīng)成為高校實(shí)驗(yàn)室資源的開(kāi)放共享和移動(dòng)信息化新策略.

本文將通過(guò)調(diào)研浙江水利水電學(xué)院師生的實(shí)驗(yàn)室需求，探討現(xiàn)有校內(nèi)實(shí)驗(yàn)資源共享存在的問(wèn)題，提出了實(shí)驗(yàn)室資源的學(xué)科式分類方法和新的實(shí)驗(yàn)室資源開(kāi)放共享策略.最后通過(guò)運(yùn)用微信公眾號(hào)開(kāi)發(fā)技術(shù)、移動(dòng)互聯(lián)網(wǎng)技術(shù)，搭建基于微信公眾號(hào)平臺(tái)的高校實(shí)驗(yàn)室公眾平臺(tái)，實(shí)現(xiàn)高校實(shí)驗(yàn)室開(kāi)放共享和移動(dòng)信息化的目的，提升高校實(shí)驗(yàn)室信息平臺(tái)的便利性和及時(shí)性，提高實(shí)驗(yàn)室資源的利用率，降低實(shí)驗(yàn)資源的重復(fù)配置率.

1 實(shí)驗(yàn)室資源使用現(xiàn)狀

對(duì)浙江水利水電學(xué)院現(xiàn)有校內(nèi)實(shí)驗(yàn)資源進(jìn)行摸底調(diào)研，發(fā)現(xiàn)校內(nèi)實(shí)驗(yàn)資源分散，實(shí)驗(yàn)管理分布在二級(jí)學(xué)院及工程實(shí)驗(yàn)實(shí)訓(xùn)中心等不同部門(mén)，沒(méi)有統(tǒng)一的平臺(tái)提供校內(nèi)實(shí)驗(yàn)資源的整體展示和統(tǒng)一管理[7-11]，出現(xiàn)平行的各學(xué)院不能有效共享實(shí)驗(yàn)室，資源利用程度不均衡等問(wèn)題：

1.1 實(shí)驗(yàn)資源分散問(wèn)題

實(shí)驗(yàn)室資源分散造成教師和學(xué)生對(duì)校內(nèi)實(shí)驗(yàn)室資源狀況了解有限，在進(jìn)行實(shí)驗(yàn)室查詢和申請(qǐng)使用時(shí)，需要分別在各個(gè)二級(jí)學(xué)院及工程實(shí)驗(yàn)實(shí)訓(xùn)中心網(wǎng)站上進(jìn)行查找.當(dāng)課程③需要使用實(shí)驗(yàn)室①時(shí)，需要進(jìn)行全校內(nèi)的實(shí)驗(yàn)室資源查找，由于缺乏全校內(nèi)實(shí)驗(yàn)資源統(tǒng)一顯示平臺(tái)，進(jìn)行二級(jí)站點(diǎn)的查找是相當(dāng)繁瑣和不方便，這就造成了實(shí)驗(yàn)室信息公開(kāi)的局限性(見(jiàn)圖1).

圖1 實(shí)驗(yàn)室資源使用現(xiàn)狀

1.2 學(xué)科交叉帶來(lái)的實(shí)驗(yàn)資源重用問(wèn)題

隨著新工科的持續(xù)推廣，學(xué)科交叉成為高校教學(xué)中顯著的特征，交叉學(xué)科在教學(xué)實(shí)踐活動(dòng)中進(jìn)行相同實(shí)驗(yàn)室的使用情況也越來(lái)越多，而這種按照實(shí)驗(yàn)室歸屬部門(mén)劃分和管理狀況，給實(shí)驗(yàn)室資源的統(tǒng)一規(guī)劃和統(tǒng)一使用帶來(lái)極大的不方便.在交叉學(xué)科情況下的實(shí)驗(yàn)資源現(xiàn)狀圖中(見(jiàn)圖1)可以看到，當(dāng)課程③尋找到資源匹配的實(shí)驗(yàn)室①而不能使用時(shí)，學(xué)院②就會(huì)重配資源實(shí)驗(yàn)室①’，這就造成了一定程度的實(shí)驗(yàn)資源浪費(fèi).

1.3 平臺(tái)移動(dòng)性問(wèn)題

有線網(wǎng)帶來(lái)的訪問(wèn)區(qū)域受限，信息反饋不及時(shí)，操作不便捷等問(wèn)題，使得教師和學(xué)生對(duì)基于無(wú)線網(wǎng)的實(shí)驗(yàn)信息平臺(tái)的訴求也越來(lái)越高.

2 基于學(xué)科式的實(shí)驗(yàn)資源共享策略

針對(duì)上一部分提到的校內(nèi)現(xiàn)有實(shí)驗(yàn)信息管理的問(wèn)題，結(jié)合校內(nèi)實(shí)驗(yàn)室信息管理平臺(tái)的主要使用者，包括授課教師、學(xué)生和實(shí)驗(yàn)室管理員的需求，分別進(jìn)行分析，提出基于學(xué)科式的實(shí)驗(yàn)室資源共享策略.

2.1 實(shí)驗(yàn)資源整合

針對(duì)校內(nèi)實(shí)驗(yàn)資源分散問(wèn)題，為了提供統(tǒng)一的實(shí)驗(yàn)管理平臺(tái)，方便教師進(jìn)行查詢和使用，實(shí)驗(yàn)信息平臺(tái)首先應(yīng)該滿足實(shí)驗(yàn)信息整合功能.本文將全校的實(shí)驗(yàn)室資源統(tǒng)一規(guī)劃為實(shí)驗(yàn)室資源池(見(jiàn)圖2).

圖2 學(xué)科交叉下實(shí)驗(yàn)室共享策略

2.2 實(shí)驗(yàn)室資源交叉使用

為了滿足學(xué)科交叉帶來(lái)的實(shí)驗(yàn)室使用需求，進(jìn)行跨部門(mén)的實(shí)驗(yàn)室資源查詢和使用申請(qǐng)，就要求校內(nèi)實(shí)驗(yàn)資源的顯示和管理不依托于歸屬部門(mén)，因此本文提供將校內(nèi)全部實(shí)驗(yàn)資源統(tǒng)一在實(shí)驗(yàn)室資源池，再按照學(xué)科進(jìn)行跨部門(mén)整合，實(shí)現(xiàn)相同或相似學(xué)科的實(shí)驗(yàn)室分類展示功能.基于學(xué)科式實(shí)驗(yàn)室分類方法見(jiàn)下文.在課程③需要使用實(shí)驗(yàn)室①時(shí)，可以直接從實(shí)驗(yàn)資源池中進(jìn)行查找，并申請(qǐng)使用(見(jiàn)圖2).基于學(xué)科式的實(shí)驗(yàn)室整合方式，降低了因?yàn)樾畔⒉黄胶舛斐傻膶?shí)驗(yàn)室資源重建的可能，同時(shí)為實(shí)驗(yàn)室的重用提供了有效途徑.

2.3 平臺(tái)移動(dòng)性

改善有線網(wǎng)訪問(wèn)不便，信息發(fā)布不及時(shí)，訪問(wèn)受限等問(wèn)題，本文提出基于移動(dòng)網(wǎng)的實(shí)驗(yàn)室資源信息平臺(tái)，管理員進(jìn)行排課信息的發(fā)布，實(shí)驗(yàn)室狀態(tài)更新等信息及時(shí)通知到任課老師，教師對(duì)校內(nèi)資源的訪問(wèn)不再受限于VPN，可以及時(shí)進(jìn)行實(shí)驗(yàn)資源的查詢.移動(dòng)性更好地支撐和推動(dòng)了學(xué)科式實(shí)驗(yàn)資源共享的應(yīng)用.

3 基于學(xué)科式的實(shí)驗(yàn)資源分類模型

我國(guó)高校中普遍采用的實(shí)驗(yàn)室分類方法主要有以下幾種：根據(jù)實(shí)驗(yàn)室的歸屬層次可以分為國(guó)家級(jí)實(shí)驗(yàn)室、省級(jí)實(shí)驗(yàn)室、校級(jí)實(shí)驗(yàn)室；根據(jù)實(shí)驗(yàn)室的服務(wù)面向可以分為教學(xué)型實(shí)驗(yàn)室、科研型實(shí)驗(yàn)室、綜合服務(wù)型實(shí)驗(yàn)室；根據(jù)學(xué)科性質(zhì)可以分為基礎(chǔ)實(shí)驗(yàn)室、專業(yè)基礎(chǔ)實(shí)驗(yàn)室、專業(yè)實(shí)驗(yàn)室等[12].不同的分類方法有著不同的適用范圍和管理方式.

本文針對(duì)共享策略中關(guān)于實(shí)驗(yàn)室資源交叉使用情況下，需要通過(guò)實(shí)驗(yàn)室的分類來(lái)提高平臺(tái)顯示的直觀性和用戶使用的便捷性，使得實(shí)驗(yàn)室分類能夠解決用戶在學(xué)科交叉情況下的實(shí)驗(yàn)室資源的交叉使用的問(wèn)題.這種分類方法是針對(duì)學(xué)科相關(guān)性進(jìn)行實(shí)驗(yàn)室分類，相同或相近學(xué)科的進(jìn)行歸類顯示，打破實(shí)驗(yàn)室按照歸屬部門(mén)劃分的限制；同時(shí)在交叉學(xué)科需要不同實(shí)驗(yàn)室的情況下，也可以按照學(xué)科進(jìn)行實(shí)驗(yàn)室復(fù)用，這就提高了實(shí)驗(yàn)資源的利用率，減少了學(xué)校內(nèi)部同一性質(zhì)的實(shí)驗(yàn)室重復(fù)配置.

具體來(lái)說(shuō)，根據(jù)學(xué)科式分類方法，將校內(nèi)實(shí)驗(yàn)室分為：(1)開(kāi)放性實(shí)驗(yàn)室，是打破原有的傳統(tǒng)實(shí)驗(yàn)室封閉狀態(tài)，實(shí)驗(yàn)室在承擔(dān)常規(guī)教學(xué)任務(wù)的同時(shí)，利用現(xiàn)有師資、儀器設(shè)備、環(huán)境條件等資源，面向在校大學(xué)生、研究生開(kāi)放使用[13]；(2)通用平臺(tái)實(shí)驗(yàn)室，如通用計(jì)算機(jī)中心，電工電子實(shí)驗(yàn)室等，該類實(shí)驗(yàn)室通用性高，學(xué)科交叉重復(fù)利用性強(qiáng)，與校內(nèi)多個(gè)專業(yè)學(xué)科相關(guān)，可以提供不同學(xué)院內(nèi)不同專業(yè)內(nèi)的相同學(xué)科實(shí)驗(yàn)教學(xué).這類實(shí)驗(yàn)室存在共同學(xué)科內(nèi)的普適性，可以支撐相對(duì)廣泛的學(xué)科實(shí)驗(yàn)室教學(xué)，可以提高實(shí)驗(yàn)資源的利用率，減少實(shí)驗(yàn)資源的重復(fù)配置，將這類學(xué)科相關(guān)的專業(yè)性實(shí)驗(yàn)室統(tǒng)稱為通用平臺(tái)實(shí)驗(yàn)室；(3)專業(yè)實(shí)驗(yàn)室，如水利環(huán)境實(shí)驗(yàn)室，土木實(shí)驗(yàn)室，汽車綜合實(shí)訓(xùn)實(shí)驗(yàn)室等，實(shí)驗(yàn)室內(nèi)有專門(mén)的儀器設(shè)備提供針對(duì)本學(xué)科的實(shí)驗(yàn)教學(xué)正常開(kāi)展，該類實(shí)驗(yàn)室的專業(yè)針對(duì)性強(qiáng)，重利用度低.將實(shí)驗(yàn)室按照學(xué)科式分類展示之后，便于教師和學(xué)生的查詢和使用.

學(xué)科式分類方法的具體框架(見(jiàn)圖3)，將全校實(shí)驗(yàn)室資源按照學(xué)科式分類方法進(jìn)行劃分和現(xiàn)實(shí).特別說(shuō)明，校內(nèi)有40多個(gè)開(kāi)放性實(shí)驗(yàn)室，圖中只舉例羅列了4項(xiàng).

圖3 學(xué)科式實(shí)驗(yàn)室分類

4 基于微信的高校實(shí)驗(yàn)室共享平臺(tái)實(shí)現(xiàn)

根據(jù)學(xué)科式分類進(jìn)行微信實(shí)驗(yàn)共享平臺(tái)的系統(tǒng)設(shè)計(jì)和實(shí)現(xiàn).平臺(tái)針對(duì)用戶教師和學(xué)生開(kāi)放實(shí)驗(yàn)室查詢功能，針對(duì)實(shí)驗(yàn)室管理員開(kāi)放實(shí)驗(yàn)室管理和實(shí)驗(yàn)室排課功能.微信實(shí)驗(yàn)室共享平臺(tái)的系統(tǒng)框架(見(jiàn)圖4)，一級(jí)目錄顯示學(xué)科式分類的三個(gè)大分類類別：開(kāi)放性實(shí)驗(yàn)室，通用實(shí)驗(yàn)室和專業(yè)實(shí)驗(yàn)室；二級(jí)目錄分別顯示每個(gè)分類下功能：實(shí)驗(yàn)室查詢，實(shí)驗(yàn)室管理和實(shí)驗(yàn)室排課.該架構(gòu)將全校實(shí)驗(yàn)室進(jìn)行統(tǒng)一顯示，能夠更加清楚的區(qū)分實(shí)驗(yàn)室的學(xué)科種類，并提供教師和學(xué)生針對(duì)學(xué)科性需求的實(shí)驗(yàn)室資源的查詢.

圖4 系統(tǒng)框架

4.1 關(guān)鍵技術(shù)

4.1.1 實(shí)驗(yàn)資源展示

在實(shí)驗(yàn)室查詢標(biāo)簽頁(yè)中，顯示每個(gè)實(shí)驗(yàn)室的詳細(xì)信息，其中包括實(shí)驗(yàn)室的歸屬部門(mén)，實(shí)驗(yàn)室所在的位置，實(shí)驗(yàn)室內(nèi)的儀器設(shè)備具體型號(hào)，實(shí)驗(yàn)室所針對(duì)的學(xué)科方向，實(shí)驗(yàn)室管理員及其聯(lián)系方式.在實(shí)驗(yàn)室管理標(biāo)簽頁(yè)中，顯示每個(gè)實(shí)驗(yàn)室的儀器設(shè)備具體信息，維護(hù)更新信息，系統(tǒng)版本，儀器型號(hào)內(nèi)容等便于管理員登記記錄的實(shí)驗(yàn)室信息.在實(shí)驗(yàn)室排課標(biāo)簽頁(yè)中，顯示每個(gè)實(shí)驗(yàn)室的排課信息及空余時(shí)間信息.將校內(nèi)幾十個(gè)不同專業(yè)類別的實(shí)驗(yàn)室進(jìn)行歸類顯示在實(shí)驗(yàn)室查詢子目錄，實(shí)驗(yàn)室查詢子目錄包含每個(gè)實(shí)驗(yàn)室的具體資源信息，實(shí)驗(yàn)室能夠支撐的學(xué)科內(nèi)容等；實(shí)驗(yàn)室管理子目錄包含實(shí)驗(yàn)室歸屬部門(mén)信息，實(shí)驗(yàn)室管理員信息等，這些內(nèi)容提供教師和學(xué)生進(jìn)行需求實(shí)驗(yàn)室的聯(lián)系方式；實(shí)驗(yàn)室排課子目錄包含不同實(shí)驗(yàn)室的排課信息，這些信息提供教師和學(xué)生進(jìn)行實(shí)驗(yàn)室可用時(shí)間段的自主選擇.

4.1.2 實(shí)驗(yàn)課表查詢

實(shí)驗(yàn)課表查詢基于新浪SAE(sina app engine)云技術(shù)[14].

(1)將微信用戶的openID與教務(wù)系統(tǒng)的userID綁定，實(shí)現(xiàn)微信用戶與教務(wù)系統(tǒng)用戶綁定，進(jìn)而實(shí)現(xiàn)微信端登錄教務(wù)系統(tǒng)及課表查詢等功能.

(2)用戶登錄以后進(jìn)入課表查詢微信端頁(yè)面，點(diǎn)擊實(shí)驗(yàn)課表查詢后，頁(yè)面發(fā)送POST請(qǐng)求給SAE端的PHP服務(wù)器.位于SAE上的PHP服務(wù)器接收到來(lái)自該頁(yè)面的POST請(qǐng)求，獲取其攜帶的數(shù)據(jù)(教務(wù)系統(tǒng)賬號(hào)、密碼等)，采用CURL技術(shù)登錄學(xué)校的教務(wù)系統(tǒng)，向教務(wù)系統(tǒng)提交實(shí)驗(yàn)課表查詢請(qǐng)求.

(3)利用SIMPLE_HTML_DOM技術(shù)對(duì)SAE查詢返回的HTML頁(yè)面進(jìn)行解析，獲取實(shí)驗(yàn)課表數(shù)據(jù).實(shí)驗(yàn)課表查詢基本原理(見(jiàn)圖5).

圖5 實(shí)驗(yàn)課表查詢技術(shù)框架

4.1.3 基于遺傳算法的實(shí)驗(yàn)排課算法

排課問(wèn)題主要解決的是如何為所有實(shí)驗(yàn)課程(包括教師、學(xué)生)安排合適的時(shí)間段和實(shí)驗(yàn)室，使課程不產(chǎn)生沖突.遺傳算法的隨機(jī)搜索性、快速性、全局收斂性在解決排課問(wèn)題時(shí)有著優(yōu)秀的表現(xiàn)，在高校排課系統(tǒng)中有著較為廣泛的應(yīng)用.[15-18]基于遺傳算法的排課系統(tǒng)基本流程描述(見(jiàn)圖6).

圖6 基于遺傳算法的排課系統(tǒng)

(1)染色體編碼.定義基本實(shí)驗(yàn)課程單元，含有教師、實(shí)驗(yàn)室、上課班級(jí)、實(shí)驗(yàn)課程、周學(xué)時(shí)及特殊要求等信息.具體編碼設(shè)定描述為：設(shè)置25位，依次為0～4位表示教師編號(hào)，5～9位表示實(shí)驗(yàn)室編號(hào)，10～13表示上課班級(jí)編號(hào)，14～19表示時(shí)刻課程編號(hào)，20位表示周學(xué)時(shí)，21～24表示排課特殊需求.

(2)種群初始化.使用隨機(jī)哈希函數(shù)，將染色體映射到某一排課時(shí)間段上，若存在哈希沖突，則再次調(diào)用隨機(jī)哈希進(jìn)行映射，直到所有染色體均被映射.

(3)沖突檢測(cè)/消除.算法主要考慮硬沖突，包括：同一教師不能同時(shí)出現(xiàn)在兩間教室、同一班級(jí)只能去一間教室上一堂課、一間教室不能供兩個(gè)老師同時(shí)上課等.算法執(zhí)行中，首先讀取表格中第一個(gè)數(shù)據(jù)項(xiàng)(染色體編碼中前5位，教師編號(hào))；接著，與該列下一行的數(shù)據(jù)項(xiàng)進(jìn)行對(duì)比判斷，如果完全相同，則記錄下該行位置，并讀取這一行中其他列的數(shù)據(jù)，若不同則互換這兩個(gè)數(shù)據(jù)；循環(huán)操作，直到每行數(shù)據(jù)項(xiàng)各不相同為止；循環(huán)操作，直到每列數(shù)據(jù)項(xiàng)各不相同為止.該方法通過(guò)搜索，確定沖突產(chǎn)生的位置，再采用變異操作達(dá)到?jīng)_突消除.

(4)適應(yīng)度計(jì)算.定義適應(yīng)度：F=∑fi×ωi

其中：fi—量化描述；ωi—對(duì)應(yīng)的權(quán)重.

f1—周課時(shí)超過(guò)4的課程，上課時(shí)間分散；

f2—實(shí)驗(yàn)課程安排盡量集中，但單日不能超過(guò)6課時(shí)；

f3—學(xué)生周內(nèi)實(shí)驗(yàn)課程盡量分散；

f4—課程重要性與上機(jī)時(shí)間段盡量掛鉤.

(5)選擇、交叉、變異.選擇算子采用輪盤(pán)法，輪盤(pán)區(qū)域的大小與適應(yīng)度成正比，以保證更優(yōu)的排課方案被選中的概率更大.交叉算子使用隨機(jī)函數(shù)確定需要進(jìn)行交叉操作的位置，并從優(yōu)勢(shì)種群中隨機(jī)選擇兩個(gè)父?jìng)€(gè)體，交叉產(chǎn)生子代.變異算子使用簡(jiǎn)單的對(duì)給定區(qū)間的反轉(zhuǎn)逆序操作.交叉率pc=0.7，變異率pm=0.05，同時(shí)為保證算法穩(wěn)定收斂，設(shè)置演化迭代次數(shù)r=1 000.

4.1.4 基于關(guān)聯(lián)規(guī)則挖掘的學(xué)生上機(jī)行為分析

類似于“購(gòu)物籃”分析，文章通過(guò)對(duì)上機(jī)學(xué)生的行為挖掘，基于Apriori算法產(chǎn)生關(guān)聯(lián)規(guī)則[19]，發(fā)現(xiàn)學(xué)生的相關(guān)興趣愛(ài)好，對(duì)學(xué)校的課程設(shè)置及相關(guān)的就業(yè)指導(dǎo)工作提供一定的決策支持.模型描述如下：

事務(wù)：i1專業(yè),i2年級(jí),i3性別，在i4實(shí)驗(yàn)室，做了i5實(shí)驗(yàn).

項(xiàng)集：I={i1,i2,i3,i4,i5}

目標(biāo)：產(chǎn)生諸如“i1專業(yè)→做了i5實(shí)驗(yàn)”,“i3性別→在i4實(shí)驗(yàn)室”等規(guī)則.

算法描述：首先找出頻繁1-項(xiàng)集的集合，記為L(zhǎng)1；再用L1找頻繁2-項(xiàng)集的集合L2；再用L2找L3…如此下去，直到不能找到頻繁k-項(xiàng)集為止.其中，由Lk-1到Lk需要連接與剪枝兩步完成.

(1)連接

通過(guò)Lk-1與自己連接，產(chǎn)生一個(gè)候選k-項(xiàng)集的集合，該候選項(xiàng)集的集合記作Ck.設(shè)l1和l2是Lk-1中的項(xiàng)集，li[j]表示li的第j項(xiàng).Lk-1是可連接的，當(dāng)且僅當(dāng)它們的前k-2項(xiàng)相同，即：

l1[1]=l2[1]∩…∩l1[k-2]=
l2[k-2]∩l1[k-1]

(1)

(2)剪枝

由于任何非頻繁的(k-1)-項(xiàng)集都不可能是頻繁k-項(xiàng)集的子集，可以利用該性質(zhì)對(duì)Ck進(jìn)行壓縮.因此，若一個(gè)候選k-項(xiàng)集的(k-1)-項(xiàng)子集不在Lk-1中，則該候選也不可能是頻繁的，從而可以從Ck中刪除.

得到頻繁項(xiàng)集后，對(duì)于每一個(gè)頻繁項(xiàng)集l，產(chǎn)生l的所有非空子集；對(duì)于l的每個(gè)非空子集s，若有：

(2)

則產(chǎn)生關(guān)聯(lián)規(guī)則：s?(l-s)，其中min_conf表示最小置信度閾值.關(guān)聯(lián)規(guī)則是諸如“i1專業(yè)→做了i5實(shí)驗(yàn)”,“i3性別→在i4實(shí)驗(yàn)室”形式的推理，可對(duì)學(xué)校的課程設(shè)置及相關(guān)的就業(yè)指導(dǎo)工作提供決策支持.

4.2 系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)

基于微信的高校實(shí)驗(yàn)室共享平臺(tái)的開(kāi)發(fā)參考騰訊公司的流程進(jìn)行.

(1)申請(qǐng)高校實(shí)驗(yàn)室平臺(tái)微信公眾號(hào)

進(jìn)入微信官方網(wǎng)站：http://mp.weixin.qq.com/，按照頁(yè)面中的導(dǎo)航和提示進(jìn)行實(shí)驗(yàn)室平臺(tái)的微信號(hào)注冊(cè).在微信公眾號(hào)注冊(cè)的網(wǎng)頁(yè)中，有四種類型可以選擇，針對(duì)具有信息發(fā)布與傳播能力適合個(gè)人及媒體注冊(cè)的訂閱號(hào)；針對(duì)具有用戶管理與提供業(yè)務(wù)服務(wù)能力適合企業(yè)及組織注冊(cè)的服務(wù)號(hào)；可以被便捷的獲取與傳播適合由服務(wù)內(nèi)容的企業(yè)和組織注冊(cè)的小程序；以及具有實(shí)現(xiàn)企業(yè)內(nèi)部溝通與協(xié)同管理的能力適合企業(yè)客戶注冊(cè)的企業(yè)微信.因?yàn)橹蛔鳛樾?nèi)的實(shí)驗(yàn)室資源平臺(tái)，所以選擇了訂閱號(hào)類型.[20-22]

(2)系統(tǒng)設(shè)計(jì)和實(shí)施

微信公眾號(hào)平臺(tái)開(kāi)發(fā)提供了強(qiáng)大的可視化編程工具，利用可視化編程工具搭建高校實(shí)驗(yàn)室共享平臺(tái).在微信公眾平臺(tái)的后臺(tái)功能中，選擇自定義菜單，進(jìn)行菜單編輯模式.在“菜單管理”下搭建開(kāi)放實(shí)驗(yàn)、通用實(shí)驗(yàn)和專業(yè)實(shí)驗(yàn)三個(gè)菜單，然后再這三個(gè)一級(jí)菜單下創(chuàng)建相應(yīng)的二級(jí)菜單.創(chuàng)建好二級(jí)目錄后，點(diǎn)擊相應(yīng)的目錄，可以對(duì)每個(gè)二級(jí)目錄的內(nèi)容進(jìn)行編輯.高校實(shí)驗(yàn)室共享平臺(tái)實(shí)現(xiàn)效果(見(jiàn)圖7).

圖7 實(shí)驗(yàn)共享平臺(tái)實(shí)現(xiàn)

5 系統(tǒng)特點(diǎn)

5.1 實(shí)驗(yàn)資源整合化

本平臺(tái)將分布在各二級(jí)學(xué)院及工程實(shí)驗(yàn)實(shí)訓(xùn)中心的實(shí)驗(yàn)資源進(jìn)行整合，用戶可以在該平臺(tái)上查詢所有校內(nèi)實(shí)驗(yàn)室資源，可以快速掌握校內(nèi)實(shí)驗(yàn)資源情況，并了解實(shí)驗(yàn)資源的配置信息和申請(qǐng)使用信息.用戶能夠便捷地尋找和匹配本課程所需的實(shí)驗(yàn)資源并進(jìn)行使用申請(qǐng)，從而提高了實(shí)驗(yàn)資源的利用率，降低了實(shí)驗(yàn)資源重復(fù)配置的可能.

5.2 實(shí)驗(yàn)資源開(kāi)放共享化

本平臺(tái)通過(guò)建立學(xué)科式實(shí)驗(yàn)室分類架構(gòu)，提出了相同或者相近學(xué)科進(jìn)行實(shí)驗(yàn)室共用的策略，從而打破實(shí)驗(yàn)室歸屬部門(mén)限制，使得實(shí)驗(yàn)資源在校內(nèi)得到有效的流通，校內(nèi)教師均可通過(guò)本平臺(tái)進(jìn)行學(xué)科匹配的實(shí)驗(yàn)室查詢及使用申請(qǐng).

5.3 顯示移動(dòng)便捷化

本平臺(tái)突破了有線網(wǎng)限制，移動(dòng)化的顯示和服務(wù)使得用戶的查詢更加便捷.本平臺(tái)的使用不再受限于校內(nèi)網(wǎng)的使用，特別是在校外VPN不方便的環(huán)境下也提供了用戶查詢和申請(qǐng)校內(nèi)實(shí)驗(yàn)室的途徑.

5.4 平臺(tái)可擴(kuò)展性

本平臺(tái)針對(duì)微信公眾號(hào)編程，對(duì)于系統(tǒng)擴(kuò)展性功能支持強(qiáng)大，在系統(tǒng)有需求更新和功能提升時(shí)兼容性強(qiáng)，方便實(shí)現(xiàn)，代價(jià)小.

6 結(jié) 語(yǔ)

本文通過(guò)調(diào)研高校師生對(duì)實(shí)驗(yàn)資源的需求，探討了現(xiàn)有高校內(nèi)實(shí)驗(yàn)資源共享存在的問(wèn)題，提出一種新的實(shí)驗(yàn)資源學(xué)科式分類方法.本文通過(guò)搭建基于移動(dòng)設(shè)備的微信實(shí)驗(yàn)共享平臺(tái)，實(shí)現(xiàn)了實(shí)驗(yàn)資源學(xué)科式分類顯示，達(dá)到了實(shí)驗(yàn)資源統(tǒng)一規(guī)劃管理及開(kāi)放共享的目的，提高了實(shí)驗(yàn)資源的利用率，降低了實(shí)驗(yàn)資源的重復(fù)配置率.同時(shí)，該平臺(tái)基于移動(dòng)設(shè)備的微信平臺(tái)實(shí)現(xiàn)方法，具有及時(shí)性、廣泛性和便捷性等特性，是實(shí)驗(yàn)資源信息化平臺(tái)移動(dòng)化發(fā)展的新趨勢(shì)，在技術(shù)手段上進(jìn)一步促進(jìn)了實(shí)驗(yàn)資源的開(kāi)放共享.本文從平臺(tái)和技術(shù)手段上提供實(shí)驗(yàn)室共享支持，二級(jí)學(xué)院之間實(shí)驗(yàn)室使用的費(fèi)用問(wèn)題和溝通問(wèn)題不在本文討論之列.同時(shí)，現(xiàn)階段只提供了實(shí)驗(yàn)室資源的整合顯示，下一步工作將進(jìn)一步完善平臺(tái)功能，進(jìn)行教師實(shí)驗(yàn)室自助預(yù)約功能的實(shí)現(xiàn).

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