全球數字化革命與智慧校園建設

陜西師范大學副校長 王武海

美國未來學家阿爾文·托夫勒（Alvin Toffler）1980年科學預測：人類社會正在經歷著信息文明的第三次浪潮沖擊。托夫勒認為：從20世紀50年代后期開始的信息化，推動著第三次浪潮即信息文明社會的到來。 1995年，美國麻省理工學院尼葛洛龐帝（Nicholas Negroponte）教授出版了《數字化生存》一書。 這本書告訴人們，數字化未來就是人類與計算機的和諧相處。事實上，在過去20年甚至更遠時間，幾乎社會各個領域都在不斷涌現全新的基于計算機和網絡信息技術的數字化人本化的行業應用模式。舉例來說，人們日常生活可見的餐廳用的Pad點菜器、電子網絡門鎖、電子炒菜機、GPS導航、信用卡購物結賬、公路ETC自動付費通道等等，起初這些都只是美國等個別發達國家的獨享，不長時間便迅速傳播到地球的每一個角落。數字化生產、數字化物流、數字化服務、數字化人際交往和數字方式消費已經遍及人類社會的生產、生活及現代社會的每個肌體細胞。

2013年6月底有一組關于手機網民的統計數字：截至2013年6月底，我國網民總數達到5.91億，這已經是地球上最大的群體。手機網民規模4.64億，手機網民占總網民的78.51%， 2013年與2012年相比，一年間新增的網民的70%都是智能手機網民。2013年前半年時間，網絡應用的各類業務（即時通訊、搜索引擎、微博、網絡文學、網絡游戲、網絡視頻等）中，增長率最高的達到兩位數的就是手機網民，而pc機網民的增長率均在7%以下。盡管對智能手機應用存在爭議，智能手機已經成為現在及今后的主要信息終端設備。手機信息終端的“方便攜帶、不受時空所限”構成了智慧地球、智慧城市、智慧校園的主要特征。

在這樣一個大背景下談“全球數字化與智慧校園建設”，具體來說分三個部分：一是人類已置身全球數字化革命時代；二是我國高校信息化歷程回顧；三是陜西師范大學智慧校園探索。

人類已置身全球數字化革命時代

1.人類社會正在經歷信息社會數字革命的演進

我們已經置身全球化的數字革命時代！互聯網、物聯網、云計算在迅猛推進人類社會的信息化進程。這些信息技術來自哪里？來自于美國等科技發達國家的高校實驗室，來自于高校支撐的科技硅谷。

處在這一時代的高校教學、管理和服務面臨思想理念、方法手段正在經歷著全面變革。人類已經進入了全球數字化時代，也許我們還保持10年前的思維，延續著10年前的理念。但年輕師生們對于學習、授課、管理和服務的需求、評價都較之過去發生了質的飛躍，已凸現出數字經濟時代的特點。許多高校的嘗試結果已經證明:數字校園是全面提升學校教學質量、管理水平和服務質量的必由之路。

2.發達國家正在掀起3D打印工業革命的謀變

2012年6月以來，新聞媒體開始大量介紹美國、歐盟等西方發達國家新近動態，在總結國際金融危機的原因和教訓基礎上提出通過數字革命，重返制造業巔峰。在總結國際金融危機原因和教訓的基礎上，歐盟提出加快“再工業化”進程；英國提出“英國制造與英國創造同樣重要”；美國提出通過信息技術、網絡技術、云計算技術等技術創新，提高數字化制造技術，降低產品中的勞動力要素，引導制造業回流美國，重返制造業巔峰。

近期美國學者強調新的工業革命即將到來，其核心技術是制造業數字化。美國依據信息技術方面的巨大優勢，大力發展和廣泛應用以數字化和智能化為核心的先進制造技術，實現制造業的革命性變化。美國總統奧巴馬在近四年中發布了四個戰略計劃，提出要重新認識先進制造業在國民經濟體系中的地位，保持在先進制造業領域的國際領先和主導地位。2012年3月，奧巴馬政府宣布推出“大數據的研究和發展計劃”，美國國防部每年將投資2.5億美元支持研究計劃，其中6000萬美元用于支持新的研究項目，旨在創新使用海量數據的方式，穩固自身的世界數字化霸主地位。德國、英國、日本等國家依靠科技創新，也紛紛搶占國際競爭制高點，提升經濟發展核心競爭力，先后推出了一系列重振制造業的重大舉措，正在掀起一場被稱為“第三次工業革命”的謀變，搶占未來發展的主動權。

所謂第三次工業革命，就是指繼18世紀60年代蒸汽機的發明引起的第一次工業革命、19世紀70年代電力的廣泛應用的第二次工業革命之后，20世紀四五十年代開始至今逐漸成形的以原子能、電子計算機、信息技術與工業技術高度融合的第三次工業革命 。這種融合出現了一種被稱為“3D打印機”的新生產方式，3D打印機已經成為一種潮流，并開始廣泛應用在設計領域，它是能夠將多層材料制成立體實物的添加制造技術，2010年3月，一位名為恩里科·迪尼(Enrico Dini)的發明家設計出了一種神奇的3D打印機，它可以“打印”出一幢完整的建筑。

現在美國每年都會打印出數百萬個助聽器；2011年，世界上第一輛3D打印的汽車在美國誕生，3D打印成型技術已經應用在工業設計領域，如汽車配件、電子醫療、日化家具等產品早就滲入到人們的生活，只是我們才剛剛知道。

毫無疑義，3D打印加工制造技術將會徹底改變現有的大規模制造生產模式為個性化的制造。那么3D打印與傳統加工的區別是什么？傳統的加工是切除切削，把沒用的削掉，即減法，而3D打印是將材料一層一層摞上去，用疊加、層疊的辦法形成產品，也叫加法，可見3D打印的材料利用率將大大提升；同時由于3D打印的人工成本大幅度低于傳統的流水線生產成本，例如iPhone目前的生產線需要成千上萬的工人排列在生產線上，美國設計的iPhone則依靠像中國這樣的發展中國家的廉價勞動力進行生產，中國深圳的富士康就有23萬名工人從事著iPhone的裝配勞動。3D打印的新高端制造技術使勞動力成本變得微乎其微，給予發達國家的制造工廠回歸本國提供了條件和可能。美國學者認為，中國制造業在未來20年中可能出現美國在過去20年所經歷的困境，美國把3D打印看成是從中國手中重奪制造業的利器。

3.我國政府戰略部署國家信息化教育先行戰略

面對如此嚴峻的國際競爭形勢，面對創新型研究人才嚴重不足的問題，面對未來需要接受過良好教育的人去看管和操作各種數字化設備和復雜軟件的社會需求，我國政府對信息化發展已經做出重大部署：一是建立起政府主導的產學研緊密結合的國家創新體系，通過以數字化為核心的信息技術改造提升傳統制造業，加快和推進數字化與工業化深度融合；二是大力推進教育信息化，從基礎教育開始直到高等教育共同承擔培養具有良好數字化素養的創新型人才的歷史重任。

我國高校信息化歷程回顧

1.有文獻記載的三個發展時期

近30年來，大致每10年就會發生一次校園信息化革命。

1990年左右校園網的概念從美國傳入，在中國落地生根，《世界研究與開發報道》1989年2期學者李啟明《校園聯網戰略》首位介紹了美國“校園網絡”概念，《華東師大學報（自然科學版）》1991年4期在國內首個介紹華東師大校園網建設的構架和功能；此后的10多年全國高校紛紛花費巨資建設校園網，但網絡應用很少，數字資源貧乏，僅限于收發電子郵件、少量網絡版管理軟件，有人質疑資金投入的效益問題，后勤網絡售飯較早進入了高校。

2000年左右，數字校園的概念進入我國是《計算機與網絡》1999年12期日本慶應大學環境信息學院院長齋藤信南教授《網絡時代的大學教學更新》介紹了日本數字校園的概念及內涵。《通信世界》2000年12月介紹清華同方數字校園全國巡展，清華大學從2003年開始實施學生注冊后可進入機房、實驗室、圖書館，是有記載的大學較早應用的教育信息化實例；復旦大學與企業合作，較早實現迎新系統、校園一卡通、學校統一門戶。問題是大量管理信息系統誕生的同時“信息孤島”問題伴生。

《南京郵電大學學報（自然科學版）》2010年04期 宗平等4人《智慧校園設計方法研究》，首次提出了智慧校園的概念與設計方法。 浙江大學在2010年學校信息化十二五規劃中，提出建設“令人激動”的“智慧校園”，描述藍圖：“無處不在的網絡學習、融合創新的網絡科研、透明高效的校務管理、豐富多彩的校園文化、方便周到的校園生活。”隨著云計算技術、物聯網技術、大數據技術、WIFI無線通信、3G通信技術、RFID無線射頻非接觸式識別技術、智能終端的發展，校園WIFI無線網覆蓋智能手機普遍使用。泛在學習、教學、研究、管理、服務平臺無時不在(anytime)、無處不在(anywhere)、無事不在(anything)、無人不在(anybody)。存在的問題是模塊組件共享困難。

2.智慧校園相關情況

智慧校園是構建在現有校園網的基礎上，通過應用RFID等傳感技術組建校園物聯網，應用無線網絡技術和智能手機等終端組建校園移動學習網，實現對校園內的人(教師、學生、管理者、家長及其他人員)、財(學校經費、個人消費等)、物(教學大樓、圖書館、教室、實驗室和教學設備等)和信息(教學資源、教學管理信息、學校公共管理信息、活動信息等)進行識別、傳輸、存儲、處理和控制，為師生提供智能化的管理和個性 化的信息服務。

建立符合數字化的理念和思維方法、科學制度和先進文化、大型數據和應用組件模塊化的共享共用思路的學生學習、教師教學和科研、管理和服務人員的“anytime anywhere anything anybody”“4A”的虛擬泛在服務平臺。

“智慧校園”系統平臺采用面向服務的多層架構模式 (SOA)，將學校的資源、數據、信息和業務流程，按照基于服務的方式整合起來，使平臺具有很強的適應性、擴充性、 維護性和易用性。SOA （service oriented architecture）是面向服務的組件模型，它將應用程序的不同功能單元（稱為服務）通過這些服務之間定義良好的接口和契約聯系起來。接口是采用中立的方式進行定義的，它應該獨立于實現服務的硬件平臺、操作系統和編程語言。這使構建在各種這樣系統中的服務可以以一種統一和通用的方式進行交互。

陜西師范大學智慧校園的探索

1.陜西師范大學信息化歷程回顧

陜西師范大學在信息化過程中，學校后勤系統走在全校前列，學校信息化從1993年起步，歷經4個時期。第一階段從1993年到1996年，建立后勤局域網絡，開發基于DOS版本的后勤應用軟件；第二階段從1996年到2004年，建設校園網，建立校園門戶網站、用戶身份認證平臺，接入國際互聯網，開發基于校園網絡的學校管理信息系統；第三階段從2005年到2011年，建設數字化校園階段，豐富數字化資源，大力研發學校事務的數字化管理軟件；第四階段從2012年至今，建設智慧校園，開發基于移動智能手機終端的學生學習平臺、教學與輔導答疑平臺、移動服務平臺。

陜西師范大學智慧化校園的基本框架是在已有的大量數字化應用軟件的基礎上，為了發揮智能手機終端的使用，大力推進學校無線寬帶網覆蓋大力推進一卡通介質的使用范圍和智能化水平，把校園的大型儀器設備、房屋資產、智能門鎖的人與人，物與物、人與物緊密物聯起來，開發智能管理平臺，服務于教學、科研、管理和人才培養中來。其中，陜西師范大學數字后勤管理實踐中，數字后勤模式采用“1+X”模式。“1”是全校最基礎的、最權威的、提供給全校來使用的URP基礎數據庫。“X”是若干個方面的應用系統。如果把數字后勤比做一棵樹，那么這里的“1”就是樹干之下樹根，“X”就是各個分支和樹冠。

2.自主研發的管理系統和信息化平臺

學校依靠自身技術力量，研發出30多套管理應用軟件平臺。大致可以分為三大類：一是學校辦學資源的共享公用類別的平臺；二是學校運行管理類別的；三是服務監督評價類別的平臺。

3.意義及存在的問題

(1)陜西師范大學智慧校園探索的意義

一是釋緩師生怨氣，優化了后勤服務生態環境；二是彰顯快捷服務，展示了高校后勤管理水平；三是降低管理成本，增強了后勤服務競爭能力；四是堵塞經營漏洞，提高了后勤服務收益能力；五是優化管理體系，推進了后勤組織扁平管理；六是固化規則剛性，增強了后勤制度規約力度；七是創新評價體系，確立了師生評價主體地位；八是創新評價體系，確立了師生評價主體地位。

(2)存在的問題及原因

存在的問題有：全校信息化建設缺乏整體的規劃、設計和標準。信息化項目建設缺乏統一管理，重復建設、信息孤島現象普遍存在。具我所知，我校現有網絡視頻會議系統3套(校辦、網絡學院、網絡信息中心)，媒體資源管理系統2套(新聞中心、網絡信息中心)；存儲系統就更多了，可能還有我不知道的重復建設的系統。跨部門的協同工作無法有效實施，各類查詢、數據統計、分析能力太弱。用戶對現有應用系統的設計不滿，認為使用不便，不能滿足實際工作需要，問題處理不及時。

造成以上問題的主要原因是：

①原先的系統設計已經不能滿足現在的業務需要。

2005年前后，國內教育信息化工作剛剛起步，許多工作尚處在探索階段，沒有多少好的原型可供參考，當時的系統設計主要關注數據層面的集成，很少從業務的角度考慮流程的交互與協同，因此，當時的系統只在形式上實現了數據的集中和簡單的數據共享，且每個業務系統自成體系，業務與業務之間實際上形成的仍是信息孤島。

②需求分析不細致，軟件實現缺乏人性化設計。

以前的許多項目均由網絡信息中心發起，具體使用單位積極性不高，在前期的需求調研階段業務人員對自己的本職工作如何信息化缺乏感性的認識，不能較好地描述具體需求，因此，軟件實現時憑經驗揣測的成份較大，實現技術也不夠靈活，后期修改的副作用很大。

③公司開發的模式局限大。

前面提到的三大平臺和四大管理系統，均由軟件開發商獨立完成，大部分是他們在已有的系統下進行部分的修改完善，一旦涉及結構的調整，開發難度較大，周期較長。另外，開發商對使用過程中的問題處理不及時，用戶意見較大。

今后網絡信息中心的核心工作將是信息服務，其中，最重要的就是盡快開展URP（即大學資源計劃）項目建設，將學校的人、財、物等數據統一到一個平臺上進行管理，并最終實現云服務。

目前，我們的許多業務系統（如人事、科研、教務等）在設計之初，往往是從業務管理者的視角出發，考慮的大多是內部事務，很少從服務對象的角度去考慮。這些系統似乎與學校的主體人員（師生）無關，是為機關的管理者提供的專用系統。但其中卻有大量的師生基本信息需要維護，信息的維護者與信息的真正擁有者脫節，因此造成了信息的維護不及時、各個系統的數據不統一、具體維護人員的工作量大等問題。其實，廣大師生才是這些信息的擁有者，他們是最關注這些信息變動的人。所以，我們必須理順信息維護和發布渠道，為師生提供一個信息錄入、更新、展示的平臺。同時，將這些數據自動同步到各個業務系統，各系統的管理人員只需進行相應的審核即可，從而真正減輕他們的工作量。

另外，以部門業務為著眼點的系統設計是造成跨部門協同業務無法開展的最根本原因。大家可能已經注意到，我們每年進行職稱評審時，教師要分別進入人事、科研、社科、教務等多個系統填報數據，十分不便。如果教師能夠通過一個統一的入口，一次性地完成所有填報任務，無疑將極大地提高用戶的系統使用感受。因此，我們將重構現有的業務流程，提高各業務數據的共享程度，改造門戶系統架構，提供按需配置、主動推送、靈活協同、安全可靠的云服務平臺。

同時無線網絡信號弱、運行不穩定，校園網出口帶寬不足、高峰期網速太慢也是目前硬件環境上存在的主要問題。