基于云計算和物聯網的智慧校園

何曼琪　白詩琦　苗旭娟　楊亮

摘 要： 數字校園的引入，初步實現了高校的信息資源整合與應用集成，但其還不足以支撐面向最終用戶的服務。文章剖析了智慧校園這一當前高校教育信息化發展的更高形態的內涵與特征，遵循以用戶服務為中心的原則，闡述了當今智慧校園需要運用的技術和方法，逐步完善信息化建設，逐漸實現大范圍教育資源共享，最終實現數字校園向智慧校園的轉型。

關鍵詞： 數字校園； 智慧校園； 用戶服務； 信息技術； 信息化建設

中圖分類號：TP3 文獻標志碼：A 文章編號：1006-8228（2016）06-22-04

Abstract： Digital campus initially realized the information resource integration and application integration in universities， but it is not enough to support the end-user oriented services. This paper explains that smart campus is the higher form of the university informationization development by introducing the connotation and features of smart campus. And applying the principle of focusing on customer service， describes the information technologies and essential methods smart campus required today， to improve the information construction and widening education resources sharing， so as to realize the transformation from digital campus to smart campus.

Key words： digital campus； smart campus； customer service； information technology； information construction

0 引言

信息化教育這種嶄新的教育形態， 是教育信息化發展到一定階段必然會有的產物。為了達到師生和管理者感知并有效利用更全面的教學資源，獲得互動共享型學習生活環境的目的，中國許多高校在云計算和物聯網等技術的推動下提出了“智慧校園”的理念，并隨著智慧理念的深入，逐步建立一個開放型的智能綜合信息服務平臺，有效改善校園信息化服務質量。充滿智慧的信息化校園必然會成為教育行業信息化建設的主流方向。

1 數字化校園

數字校園是學校的教學、管理在信息技術發展的不同階段下不同深度的信息化應用管理體現。時至今日，數字校園的最高水平是基于互聯網下的校園信息化平臺，用戶不再經受因不同的管理系統多次登錄的繁瑣操作。這對學校教學及管理的信息化功不可沒，但通過回顧并重新審視數字校園的建設過程與應用效果后，我們會發現，數字校園還不是學校信息化發展的終極目標，還沒有達到信息化發展的高級階段。在如今的建設應用當中仍存在一些問題。

⑴ 信息門戶平臺與部門管理系統的業務和數據整合是數字校園建設的主要聚焦點，在教與學方面融合度不夠，難以推動教學模式的變革。

⑵ 可能犧牲了業務部門管理信息系統專業性和可擴展性的大集中式、并發試的建設，使得許多管理系統未達到的應用效果。

⑶ 數字校園服務模式過于單一，整體上體現的還是依賴被動處理的管理思維，導致對最終用戶的服務支撐能力依然偏弱。

⑷ 校園內外信息交互性不強，難以形成覆蓋學校內外各項活動的整體聯動的信息化應用環境，訪問方式存在局限性[1]。

這些問題在一定程度上阻礙了信息化教育的發展，為了建設更好的合作關系和更好的體現服務理念，達到用戶的利益達到最大化的目的，我們認識到從數字校園向智慧校園轉型是接下來學校信息化建設的重中之重。

2 智慧校園

2.1 起源

在教育信息化進程中，智慧校園是基于數字校園理念而提出的，其中“智慧”則源于“智慧地球”。2009年1月， 在美國奧巴馬就任總統的第一次美國工商業領袖圓桌會上IBM總裁兼首席執行官彭明盛提出了“智慧地球”這一理念[2]。緊接著，日本提出了i-japan構想，韓國提出u-Korea戰略。與此同時，我國國務院總理溫家寶在無錫視察中科院無線傳感網工程中心時提出了“感知中國”概念。

2010年，浙江大學于其信息化“十二五”規劃中最先提出了“智慧校園”的概念，不久南京郵電大學即制定了一個有關“智慧校園”的發展規劃。浙江大學智慧校園的規劃藍圖是：網絡學習無處不在、網絡科研融合創新、校務治理透明高效、校園文化豐富多彩、校園生活方便周到。南京郵電大學“智慧校園”的核心特征則反映在三個層面：一是提供基于角色的個性化定制服務，即為廣大師生提供一個全面的智能感知環境和綜合信息服務平臺；二是在學校的各個應用服務領域融入基于計算機網絡的信息服務，實現互聯和協作；三是通過智能感知環境和綜合信息服務平臺，為學校與外部世界提供一個互相感知、交流的接口[3]。

此外，在高校大規模覆蓋的校園網為智慧校園的構建奠定了堅實的基礎。但是，高校普遍存在的資源共享局限性使信息互通成為難題。因此，改變現有資源分配狀況迫在眉睫，也只有真正杜絕信息孤島，實現規劃藍圖上的資源共享，才能促進高校信息化快速健康發展。

2.2 智慧校園的特點

智慧校園在傳統的教學、學習、生活和服務模式等方面正在發揮著作用，可總結為以下特點。

⑴ 智能化的設備監控與管理。以物聯網技術為支撐的管理有效減少人工執行量，合理化資源配置，并提高結果的可靠性。

⑵ 靈活的數據輔助。校園應用系統中積累了大量統計數據，在這些數據的基礎上構建的數據模型，可通過數據分析等手段，獲取所需的維度數據、匯總數據、細節數據和切片數據，輔助領導決策。

⑶ 信息服務無盲區。園區內的每一個角落都可隨時隨地訪問互聯網絡，使用各種信息服務。

⑷ 信息推送與主動服務。傳統信息化是人們根據自己的需求搜尋信息，IT設備提供服務，而智慧應用利用現代化的技術實現個性化信息的主動推送，以用戶為中心組織信息與服務，從而達到“信息找人，按需服務”。

⑸ 豐富的訪問渠道與手段。除了支持傳統的電腦訪問網絡外，用手機、pad、電視等多種終端都可以訪問互聯網、信息門戶，獲取所需信息，建立聯系網絡[4]。

2.3 內涵與特征

祝智庭教授指出，智慧環境、智慧校園是智慧教育的理解圖式的學習空間，發展學習者的智慧是智慧學習、智慧教學和智慧環境的出發點和歸宿，這是對“智慧”和“智慧教育”的一次辨析[5]。

就智慧校園的內涵與特征，不同研究領域的專家學者也都有著各自的理解。物聯網技術專家偏重于智慧的智能感知功能，認為智慧校園是以物聯網為基礎的、以感知或挖掘的信息相關性為核心的信息化應用模式。教育技術學專家側重智慧學習環境與智慧課堂等教學方式的改革，認為智慧校園是基于新型通信網絡技術構建資源共享、業務流程、智能靈活的教育教學環境。學校信息化建設專家則認為應突出智慧校園的應用和服務，認為智慧校園的建設不僅是偏重于感知部分物聯網技術的應用，應更多考慮技術的特點，突出應用和服務[6]。

為了實現包含“智慧服務理念”的設計，需要注重高校管理者及高校用戶與信息化的雙重融合。一方面需要使信息化觀念深入高校每一個管理者的心中，使信息化與決策管理深度融合，即“將學校發展規劃的‘頂層設計與信息化建設的‘頂層設計銜接合一，促進高校教學、管理整體水平的高度定位學校的信息化建設[7]；另一方面需要采用用戶主義，以人為本，不管是內部需求還是外部環境，都應在實施前分析用戶的需求，然后在平衡管理者和技術的需求。

綜上所述我們認為，智慧校園環節最終目的是向用戶提供更好的服務。首先便捷的生活、學習、工作環境是教與學的基礎；此外也體現在它新型的管理模式，發揮信息技術的潛力。綜合表達智慧校園的內涵即“以用戶為中心，以服務為核心，充分共享校園信息，深度融合現實社會”。

2.4 智慧表現

智慧校園在以人為本、以服務為核心的理念內涵下，其應用可以由以下幾點表現出來。

⑴ 當新生進入大學校園時，將他們的手機連接物聯網，手機就成為此后學生在校園中的身份識別及支付終端。

⑵ 智慧校園給新生帶來了方便與樂趣。入學手續刷卡即可完成，如新生報到、入宿登記、繳費、領取軍訓服裝等手續。有效地提升了入學手續辦理效率。

⑶ 智慧校園伴隨著新生走完不同流程，如將信息發送到新生手機，幫助新生盡快完成入學。同時，智能化迎新系統這一智慧校園的重要環節，將網上招生系統與學生管理系統高效的聯系起來，使得高校隨時獲取新生的報到動態，便于管理。

⑷ 智慧校園可以方便高校實現門禁，保證學生安全，通過運用身份識別的方式。

⑸ 上課、考試考勤也不必再點名簽到，智慧校園將每一位學生的實時考勤信息準確無誤的統計，再通過物聯網及時反饋給老師。

⑹ 實現智能控制，實時監控，如教師的燈和電扇、實驗室的計算機和儀器，宿舍的電和水等，控制人員可利用智慧校園系統遠程操作，同時可以設定時間范圍，系統自動完成，以及應付一些突發性操作等。

⑺ 應用于圖書館借還書，教師停車位，學生自行車位，公共設施的安全與保護等方面，真正意義上實現智慧校園下的學校資源及教育資源的完美結合和利用，真正將用戶的方便和安全落實到位。

3 智慧校園的相關技術

云計算和物聯網是兩個新興的名詞，它們之間是平臺與應用的關系。物聯網是云平臺所支持的一種應用；而物聯網的發展依賴于云計算，云計算系統的不斷完善使海量物聯網信息的處理和整合成為可能。同時，云計算也促進了物聯網和互聯網的智能融合，為構建智慧校園乃至智慧地球奠定了基礎[8]。

基于云計算技術構建高校校園私有云——校園云，結合物聯網技術構建智慧校園，為實現高校跨越式發展做出貢獻。為學生、教師、教學管理與校園生活提供了智能應用后的便利。

3.1 物聯網

物聯網是指在物理世界的實體中部署具有一定感知能力、計算能力和執行能力的各種信息傳感設備，以實現廣域或大范圍的人與人、人與物、物與物之間信息交換需求為目的，通過網絡設施實現信息傳輸、協同和處理的互聯網絡。物聯網技術的核心特征是廣泛的感知、互通共享、以及智能的服務[9]。在這個網絡中，物品與物品之間能夠進行交流，而不需要人為干預，物聯網也因此被稱為繼計算機、互聯網之后世界信息產業發展的第三次浪潮。

3.2 云計算

云計算是基于互聯網的相關服務的增加、使用和交付模式，通常涉及通過互聯網來提供動態易擴展且經常是虛擬化的資源。云計算的基本原理是，通過使計算分布在大量的分布式計算機上，而非本地計算機或遠程服務器中，企業數據中心的運行將與互聯網更相似。這使得企業能夠將資源切換到需要的應用上，根據需求訪問計算機和存儲系統。云也是網絡、互聯網的一種比喻說法。

3.3 云物聯

《物聯網導論》一書將物聯網及云計算的關系描述為：物聯網中的感知識別設備（如傳感器、RFID等）生成的大量信息如果不能有效地整合與利用，那無異于入寶山而空返，望“數據的海洋”而興嘆。云計算架構可以用來解決數據如何存儲、檢索、使用、且不被濫用等重要問題。

綜上，可以看出，物聯網因云計算這一平臺的支持而擁有更廣泛的作用和能力，在我國的使用頻率也逐年遞增。同時，隨著物聯網和云計算的發展，其聯系會愈來愈緊密，云計算承載物聯網有著不可小覷的未來和更加廣闊的發展空間。

4 智慧校園的建設方向

發展智慧校園不僅僅需要各種信息化新技術的堅實平臺支撐，更應有一個完善全面的策略引導其建設方向，從而使智慧校園的發展更具有方向性和正確性。在目前這樣一種轉型的關鍵時期，智慧校園建設應從以下五個方面完善。

⑴ 與學校發展的實際情況深度有效結合，提高信息化的一致性，以及信息間的協作性

當今社會，由于多數學校對信息化工作的相關性以及重要性的認識不足，使得信息化仍處于輔助甚至邊緣的角色。而建設智慧校園，需要將信息化部門的管理與監督達到一個完善全面的地步，統籌學校資源與教育信息。

⑵ 以改進教育教學質量為重點

縱觀智慧地球、智慧城市等概念不難發現，智慧校園的不同在于其特有的屬性“教育”。所以當下智慧校園建設的重中之重就是通過各式各樣的模式來提高教育的質量。因此，結合信息化的教育模式，再注入創新思維方式，從根本上融入到智慧校園的發展建設中。

⑶ 全面提高師生在智慧校園中的參與度與互動反饋能力

智慧校園的內涵及特征要求師生轉變傳統的信息應用模式。從智慧校園中用戶本身的角度看，他們應提高主動性與積極性，要從被管理向主動應用與反饋轉變，使信息化服務保持持久生命力和持續化發展能力。從智慧校園教學模式的角度看，教師是教育的主導，他們應持續提升自我，了解并掌握最新的教學模式和方式，合理有效地激發學生的學習興趣，而同時學生應該主動參與，協助開辟創新性的教育模式，并且主動反饋，加強師生間的互動。

⑷ 注重技術與應用的相互融合

學校應把解決用戶的實際應用需求作為出發點，將信息化技術作為基本工具和手段，堅持“以人為本”的智慧校園發展理念，逐步建立規范化、準確化的用戶模型及反饋機制。此外，智慧校園建設離不開完善的新型技術，技術之間應互相融合。

⑸ 引導科學探究式學習，實現協作交流與資源共享

基于物聯網構建的信息化課堂，通過采集數字信息等，學生將獲取到更多的知識、技能和經驗，使教學真正地從重視知識傳授的傳統方式向重視培養學生科學素養的探究性學習方式轉變。而這一構建需要物聯網技術提供支持，學校的跨區域實驗課程和研究性活動都可以通過網絡平臺實施，達到跨區域資源和協作共享的目的。

5 總結

智慧校園的發展和創建是當今高校完善自身教育體制，落實信息化教育，提高自身競爭力的重要途徑。智慧校園的構建使學校與社會與自然直觀地連接在一起，在理論與實踐之間架起橋梁，對實現資源共享，豐富校園生活起著重大的意義。然而智慧校園不是一蹴而就的，必須再結合智慧校園內涵及特征的基礎上，在相關物聯網及云計算的技術支持下，在現代化教育理念等理論的指引下，以用戶為本，以服務為核心，精心設計。因校制宜，師生共同參與，主動反饋，才可以真正提高人才質量。智慧校園的構建還存在著一些問題有待解決，但相信隨著云計算、物聯網技術的不斷成熟，讓技術和管理對用戶透明，最終實現促進教學改革，提高教學效果的目標。

參考文獻（References）：

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[2] 彭明盛.智慧的地球.人民日報，2009.7.24.

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科學版），2010.4.

[4] 兾翠萍.智慧校園信息化運行支撐平臺的建設[J].現代教育

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[7] 于長鴻.智慧校園的智慧性設計研究[J].中國電化教育，

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[8] 呂倩.基于云計算及物聯網構建智慧校園[J].計算機科學，

2011.10.

[9] 宗平.智慧校園設計方法的研究[J].南京郵電大學學報（自然

科學版），2010.4.