基于物聯網的智慧校園信息化建設研究

王學強

物聯網技術在教育中扮演了一個至關重要的角色，推動“數字校園”向“智慧校園”的轉化與發展，智慧校園將校園整體連接了起來，為師生提供一個綜合信息服務平臺，使課堂也進入信息化。基于物聯網的智慧校園信息化建設離不開大數據與5G網絡的發展與運用。這對于培養學生的科學思維和研究能力都發揮了巨大的作用，也為加強師生之間的交流提供了一個平臺，對于資源的共享具有重大意義。

1.物聯網與智慧校園相關的技術

1.1物聯網

顧名思義，物聯網就是物物相連的互聯網，物聯網是新一代信息技術的重要組成部分，也是“信息化”時代的重要發展階段。物聯網的核心與基礎仍然是互聯網，是在互聯網基礎上延伸和擴展的網絡，是用戶端延伸和擴展到了任意物與物之間進行信息交換和通信，也就是“物物相息”。物聯網大大節省了學校建設場地的資金，基于物聯網的智慧校園平臺建設給學校帶來了巨大的便利，也促進了學校的學科實踐建設。

1.2大數據

大數據，或稱巨量資料，指的是需要新處理模式才能具有更強的決策力、洞察力和流程優化能力的海量、高增長率和多樣化的信息資產。大數據技術的戰略意義不在于掌握龐大的數據信息，而在于對這些含有意義的數據進行專業化處理。換言之，如果把大數據比作一種產業，那么這種產業實現盈利的關鍵在于提高對數據的“加工能力”，通過“加工”實現數據的“增值”。從技術上看，大數據與云計算的關系就像一枚硬幣的正反面一樣密不可分。隨著云時代的來臨，大數據也吸引了越來越多的關注。

1.3 5G

未來的世界就像一部科幻片，高清視頻、醫療、教育、智能家居、購物和導航等都可通過各種移動終端輕松實現；房子、車子和各種消費品都能夠聯網，實現數字化生存。展望未來的生活，5G能實現千億個海量鏈接，幾乎所有的消費品、工業品和物流等都可以連在網上，實現萬物互聯互通，5G的應用將開啟物聯網的新時代。對于普通用戶來說，一部手機就可以完成所有事情，2020年前后，5G技術或將可以實現商業應用。5G技術的發展對于智慧校園的建設具有革命性的意義，智慧校園平臺離不開網絡，而5G技術可以為智慧校園的建設提供堅實的基礎，使基于物聯網的智慧校園走向信息化。

1.4智慧校園的簡要概述

物聯網專家丁泉龍博士給予了“智慧核”高度評價。在他看來，要普及智慧教育，打造智慧校園，其關鍵也在于抓住“智慧核”。實際上，作為智慧校園的核心引擎，艾威康在2014年3月第二十五屆北京教育裝備展上推出的iCore智慧核既不是軟件，也不是硬件，而是一種設計理念和核心點。它包括4個方面，即頂層設計、規范標準、物聯感知和核心引擎。缺乏了“智慧核”的校園信息化建設將無法實現“智慧”，不能相互融合共享，難以規模化拓展，自然也稱不上是真正意義上的智慧校園。

1.4.1頂層設計

頂層設計是智慧校園規劃和建設的關鍵，它需要站在一定的高度，比如按照十三五規劃及教育部的發展綱要，在綜合考慮學校未來五年到十年發展狀況的前提下對校園信息化建設怎么起步、布局、發展進行統一規劃，明確各階段的實現目標，先易后難、分步實施。

1.4.2規范標準

智慧教育已經成為智慧城市建設的重要組成部分之一，而智慧校園又是智慧教育的實質體現。要做好智慧校園的建設必須有完整的行業標準規范，智慧教育標準主要圍繞以下4個方面展開：教學環境建設、教育資源建設、教育應用與管理以及教育服務，它將成為指導、規范智慧校園建設的重要標準。

1.4.3物聯感知

物聯感知是智慧校園中智慧的關鍵，沒有感知就無從產生智慧。智慧校園建設的感知可以包括環境感知、身份感知、位置感知、行為感知甚至情感感知。智慧校園很重要的一部分就是教學環境的管理，這就需要環境感知（溫濕度、光照度和氣體等）的配合實現環境的智慧管理。身份的感知是體現以人為本，為人服務的關鍵。可以通過RFID、手機SIM卡和微信賬號等做為身份的唯一標識，只有感知到身份，后臺的大數據才能針對性地推送非常個性化的內容，才有可能提供智慧的信息推送和貼心服務。此外，智慧校園的感知部分還包括能預防青少年不良行為的行為感知和更深入、更高端復雜的情感感知。

1.4.4核心引擎

智慧校園核心的模塊化引擎涉及到一些智慧校園體系架構中的關鍵技術。首先，要搭建能夠兼容多方、設計完善的基礎數據庫，做到融合互通，成為未來大數據的重要部分。其次，平臺的架構設計一定要考慮規模化，不能僅僅滿足當前的需求，還要考慮未來的大規模應用布局和擴展，尤其是視頻流和分級管理的規模化處理。最后，要有完善、標準的應用接口，以適應未來應用的無縫升級對接。

2.現階段智慧校園建設和發展過程中存在的問題

2.1沒有一個系統的建設與發展的規劃

雖然智慧校園經過多年的努力已經小有成果，但現實生活中仍然存在很大問題。智慧校園雖然在一些地區得到相應的應用，但在全國范圍內來看，全國的教育狀況并未得到良好的改善，并且智慧校園仍然處于初級建設階段，發展的同時仍然伴有很多的問題尚未解決。首先，在一些高等院校中，智慧校園在學校的建設中缺乏科學與完整的理論指導，智慧校園在很多方面只重視了管理和技能的規劃，卻忽視了老師與學生的體驗感受。其次，智慧校園目前的緊張建設已經和當初建設智慧校園的初衷有所偏離，這樣便導致了智慧校園在建設中，建設的理論和建設的方式出現了誤差，并沒有將傳統的數字化學校改變，沒有完成數字化校園轉變為信息化校園，建設成為信息化學校仍然有很長的路要走。最后一點便是智慧校園在學校中的建設與校園的教育管理、科研工作等沒有完美契合，智慧校園對于校園的教育等工作來說，只提供了一些簡單的資源查詢功能，并沒有將信息化資源真正的轉變為實際應用。對于校園整體的建設來說，目前的智慧校園能幫助的并不多，這些便是智慧校園在建設中存在的問題。

2.2推廣運用的阻力較大且結構功能發展不協調

大多數的老師都是在傳統教學模式影響下慢慢成長起來的，他們的教學觀念無法立刻轉變過來，但是在信息化時代，這種教學模式對于學生是非常不利的。老師已經適應了已有的教學模式，對于高科技的教學模式是不適應的，而且本能的抗拒，這對于智慧校園的發展與運用形成了巨大的阻力。智慧校園這個新技術的建設既是一個機遇，更是一個挑戰，轉變大多數老師的教學觀念，可大大減少推廣運用的阻力。只有不斷地跟隨時代發展的腳步，才能不被時代丟棄，讓智慧校園成為一個完美的為學生與老師所服務的平臺，這才是眼下最需要解決的事情。

智慧校園上面的應用涉及到生活當中的方方面面，涉及到眾多領域協調發展，其每一個環節都是非常重要的，只要其中的一個環節出現了差錯，對于智慧校園都有致命的影響。隨著智慧校園的不斷發展，智慧校園當中的資源也在不斷增加，人們對它管理的難度也在不斷加大。智慧校園若想要將有限資源，合理分配到各個部門、環節之中，而且要盡力達到最好的效果，難度非常大。

3.智慧校園的優勢

智慧校園的產生對很多方面都有很大的幫助，智慧校園的使用是針對絕大多數用戶的，可根據客戶的教學環境，開發以客戶為中心的界面及功能，并且易于維護。對于用戶來說，不需要具備非常專業的編程能力和數據庫知識，只要使用瀏覽器便可以自己建立并管理的專業性的網站。

智慧校園具有靈活性、多樣性和豐富性，教師、家長和學生使用起來的界面均有所不同。教師進入界面之后突出的是功能豐富，管理方便。家長進入之后是一目了然、清新，而學生進入之后是比較快樂活潑的界面，使學生勤于學習。

智慧校園還能帶有很多的附加功能，如：成績查詢、評分、考勤、點評、新聞通知、興趣小組、家校互聯、短信郵局、游戲世界和資料館等，成為一個為用戶提供動態且具有交互功能的服務平臺。

4.智慧校園的建設

4.1統一教學平臺

“智慧校園”系統引進了優質的數字化的教學資源，為學生以及老師提供了一個從網絡上進行學習的平臺，利用云技術形成了一個云資源庫。學校可利用它建立數字圖書館與虛擬化的實驗室，數字化的圖書館可以優化學校對圖書館的管理，數字化的圖書館進一步推動了學校走向信息化與數字化。一個數字化的圖書館可以大大提高圖書館工作人員的工作效率，增加學校的核心競爭力虛擬化實驗室也可以大大節省學校建立實驗室的資金。

虛擬化實驗室在學生的學習生涯中也會扮演一個舉足輕重的角色，為學生的學習帶來巨大便利，大大提高學生的學習效率。學生可以利用虛擬的實驗室進行實驗，相比于傳統的學習方法虛擬化的實驗室可以為學生的學習提供一個三維的學習平臺，使學生的實驗變得更加真實。

4.2統一數據平臺

很多高等院校由于沒有統一的規劃和領導部門，所以出現了很多的小系統，這些系統之間已經形成了一個穩定的數據源，但是各部門系統之間不能實現真正的數據共享，這對于學校的數據查詢與數據管理非常不利。智慧校園的應用基礎是建立統一的數據平臺，這就需要對已有的系統進行整合。由于建立智慧校園的數據不僅只是校園內的數據，還包括了與智慧校園相關的教育機構等其他實體中的數據，但不同的實體中的數據源是不一樣的，而且具有不同的管理機制，無法支撐智慧校園中的許多服務。對于這個問題，只有建立一個統一的數據平臺才可以支撐智慧校園的正常工作。

4.3統一信息發布

現如今5G與大數據的發展，讓基于物聯網的智慧校園信息化的平臺為用戶提供了一個非常快捷、便利的管理系統，有了智慧校園這個信息化平臺，就可以實現信息發布的功能。由于傳統的校園網沒有一個系統的規劃，各個部門都有自己的系統，所以無法有效實現信息的統一發布，用戶通過智慧校園可實現各個計算機統一管理，促進學校的信息化發展。

4.4統一身份認證

統一身份認證是智慧校園系統的內容之一。通過統一身份認證這個平臺可以為用戶提供認證管理，可有效解決傳統認證模式中出現的問題。傳統的認證模式操作極其繁瑣，速度非常慢、安全性能非常低，無法有效保障用戶信息的安全。統一身份認證平臺為智慧校園中的各個系統提供用戶身份認證的服務，用戶只要擁有一套用戶名與密碼，就可以隨意地登陸智慧校園使用所有應用，且不用多次、重復登錄每一個系統。

5.智慧校園對用戶的體驗

5.1對家長的體驗

智慧校園對于家長來說，使用起來比起傳統的家校互聯更方便，家長只要有手機，便可以隨時隨地給老師發送溝通短信，而無需擔心上課與休息時間，智慧校園可以將家長發的短信自動存到教師的郵箱之中，教師有時間的時候便會查看。家長無論出差還是在家，都可以通過手機APP或者微信公眾號，來了解孩子的上課情況、成績、遲到或者早退等，同樣也可以了解到學校的最新動態。

5.2對學生的體驗

對于學生來說，出入學校需要刷IC卡，這樣保護了學生的安全，通過智慧校園的家校互聯，能督促學生學習，學生也可以對自己有更高的要求。家長也可以通過智慧校園更好地了解孩子情況，從而在學習或者是生活方面都能更好地指導自己孩子。學生可通過智慧校園自行下載或閱覽老師最新上傳的學習資料、練習題。

5.3對教師的體驗

智慧校園對于老師來說，尤其是班主任更為方便，老師如果想對每一位家長發布一條通知，不會再像傳統發短信一樣逐個發送，只需要在智慧校園的廣播站中廣播一條信息，每一位學生家長便都可以接收到。班主任也可以通過平臺向家長們發送免費的短信，這樣避免了家長不能上網接收不到通知的情況。家長通過智慧校園平臺發送給老師的信息，也會被平臺自動存入老師的郵箱系統中，這樣便不會在老師上課的時候受到打擾。

5.4對學校的體驗

學生的安全無論在什么時候都是學校與社會最為關心的，傳統的校園安全要靠門衛的巡邏與檢查，很多時候都會有一些疏漏，而有了智慧校園之后，學生進出校園都要刷IC卡進行刷臉認證，這樣可在很大程度上保護學生的安全，學校也能清晰地了解到學生的進出校情況，學生家長也可以實時了解到自己孩子的進出校門情況。無論對于學校還是家長來說，智慧校園都起到了非常大的作用。

6.基于物聯網的智慧校園建設與發展方向

6.1智慧校園將物聯網作為發展的基礎

可以將智慧校園周圍的環境都可以進行整理，從而為學生創造一個非常融洽的學習氛圍。例如物聯網可以感知到校園當中的空氣溫度、空氣質量以及溫度等其他信息，智慧校園就可以對于與這些相關的數據進行調整，從而使空氣和溫度變得更加舒適。

6.2節約能源，降低能耗

物聯網技術有非常強大的數據分析與處理能力，可以通過對校園內的監控和以往收集、記錄的數據，了解學校內能耗的變化情況，然后再對這些數據進行整理，調節各個系統之間的消耗關系，從而達到資源的最合理應用。

6.3創造便利，服務生活

基于物聯網的智慧校園信息化建設可以為學校內的老師與學生提供一個更加人性化的服務，為學生以及老師提供一個良好的學習環境。智慧校園可以對校園提供全方位的服務，包括學生的衣食住行。通過物聯網收集到學生以及老師的各項身體指標，根據這些指標提出具有合理性的建議，從而提高學生的生活質量，間接地提高學生的學習效率。對出現的問題實施解決措施后，還可以提出一個效果反饋。

7.結束語

基于物聯網的智慧校園能夠有效解決傳統校園網所無法完成的工作，如數據的整合工作、身份識別工作、圖書館圖書借閱管理工作以及其他所有類型的數據管理工作，為學生和老師提供更好的服務。現如今，隨著物聯網與5G的發展，智慧校園的建設對于加快學校的信息化建設、提高學校的核心競爭力都有巨大影響力，可全面促進學校的發展。