基于云計(jì)算及物聯(lián)網(wǎng)構(gòu)建智慧校園分析

吳勇軍 王歌麗

摘要：教育信息化是實(shí)現(xiàn)教育現(xiàn)代化的關(guān)鍵，不斷發(fā)展的信息技術(shù)，給教學(xué)環(huán)境、教學(xué)理念和教學(xué)方式帶來了十分明顯的影響，文章介紹了云計(jì)算、物聯(lián)網(wǎng)、智慧校園的概念和應(yīng)用，并結(jié)合實(shí)際情況，提出了利用物聯(lián)網(wǎng)、云計(jì)算技術(shù)，對智慧校園加以構(gòu)建的策略，包括統(tǒng)一門戶服務(wù)、構(gòu)建網(wǎng)絡(luò)/信息融合平臺、提供學(xué)習(xí)資源等，希望能夠?yàn)橹腔坌@的構(gòu)建和發(fā)展提供幫助.

關(guān)鍵詞：云計(jì)算;物聯(lián)網(wǎng);智慧校園

中圖分類號：TP393? 文獻(xiàn)標(biāo)識碼：A? 文章編號：1673-260X（2020）02-0054-03

前言

構(gòu)建智慧校園的過程中，應(yīng)用云計(jì)算、物聯(lián)網(wǎng)的目的，主要是解決原有校園系統(tǒng)的弊病，解決基礎(chǔ)設(shè)施分類的問題，實(shí)現(xiàn)網(wǎng)絡(luò)融合、信息集成的設(shè)想.雖然多數(shù)院校在構(gòu)建智慧校園時，都將以云計(jì)算、物聯(lián)網(wǎng)為代表的信息技術(shù)作為所依托的主要手段，但由于尚未掌握對相關(guān)技術(shù)加以應(yīng)用的方式，所開展工作取得的效果始終沒有達(dá)到預(yù)期.

1 云計(jì)算的概述

1.1 云計(jì)算的概念

作為計(jì)算模式的一種，云計(jì)算需要以遠(yuǎn)程服務(wù)器、非本地計(jì)算機(jī)為依托，借助網(wǎng)絡(luò)存儲、并行計(jì)算、負(fù)載均衡、融合網(wǎng)格計(jì)算等技術(shù)，將多個計(jì)算機(jī)整合為一個系統(tǒng)，一般來說，整合所得系統(tǒng)往往具有強(qiáng)大的存儲和計(jì)算能力，用戶既節(jié)省了維護(hù)和投資費(fèi)用，又做到了不同設(shè)備信息、應(yīng)用的共享.云計(jì)算強(qiáng)調(diào)的重點(diǎn)是匯聚大量網(wǎng)絡(luò)資源，構(gòu)成資源池，再進(jìn)行調(diào)度與管理，以用戶需求為依據(jù)，提供相應(yīng)的服務(wù)，負(fù)責(zé)對資源進(jìn)行提供的網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)，被稱作“云”.云計(jì)算的出現(xiàn)，賦予了IT資源諸多優(yōu)勢，例如，資源共享、彈性擴(kuò)展和動態(tài)分配，用戶無須投入大量資金，就可以享受云服務(wù)，從長遠(yuǎn)的角度來看，云計(jì)算可以被視為提高教育信息化水平的主要動力，需要引起人們的重視.

1.2 云平臺的應(yīng)用

云平臺的作用，主要是提供給智慧校園所需的數(shù)據(jù)平臺，該平臺具有智能化、高集成和高效率等特征，也就是說，云平臺是以網(wǎng)絡(luò)為依托，通過將技術(shù)服務(wù)器進(jìn)行虛擬的方式，在資源池中融合大量資源，以此來滿足“提供給用戶所需資源”這一要求的.符合智慧校園需求的云平臺，通常需要提供三項(xiàng)服務(wù)，分別是軟件服務(wù)、基礎(chǔ)設(shè)施服務(wù)和平臺服務(wù)，其中，軟件服務(wù)被視為智慧校園系統(tǒng)的核心，信息化系統(tǒng)便被部署在軟件服務(wù)層，經(jīng)由統(tǒng)一門戶，向用戶提供服務(wù);基礎(chǔ)設(shè)施指的是網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)、服務(wù)器等硬件，平臺的功能包括服務(wù)器租用、虛擬硬件資源提供;平臺服務(wù)是指數(shù)據(jù)管理、認(rèn)證和授權(quán)，該系統(tǒng)由三部分組成，分別是開發(fā)平臺、中間件和數(shù)據(jù)庫[1].

2 物聯(lián)網(wǎng)的概述

2.1 物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)核心概念

物聯(lián)網(wǎng)指的是通過激光掃描器、紅外感應(yīng)器、射頻識別技術(shù)和全球定位系統(tǒng)，根據(jù)所約定協(xié)議，將互聯(lián)網(wǎng)與任意物品進(jìn)行連接，從而完成通信、信息交換等工作的網(wǎng)絡(luò).物聯(lián)網(wǎng)的功能，包括識別、跟蹤、定位、管理和監(jiān)控.研究表明，物聯(lián)網(wǎng)所依托的基礎(chǔ)技術(shù)為互聯(lián)網(wǎng)，因此，可以將物聯(lián)網(wǎng)視為“能夠感知、計(jì)算和執(zhí)行實(shí)體物理對象的信息傳感設(shè)備”，由此可見，物聯(lián)網(wǎng)是將萬事萬物涵蓋在內(nèi)的實(shí)體互聯(lián)網(wǎng)，是通過延伸、擴(kuò)展物聯(lián)網(wǎng)功能所得的網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng).近幾年，物聯(lián)網(wǎng)開始被廣泛應(yīng)用于各個領(lǐng)域，所取得效果也較為突出.

2.2 物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)應(yīng)用

物聯(lián)網(wǎng)既可以被視為傳感網(wǎng)、互聯(lián)網(wǎng)、移動通信網(wǎng)融合的產(chǎn)物，又可以被視為信息系統(tǒng)、物理系統(tǒng)融合的產(chǎn)物，在構(gòu)建智慧校園的過程中，物聯(lián)網(wǎng)被使用的頻率較高，例如，利用二維碼、傳感器或采集器等設(shè)備，標(biāo)志校園環(huán)境，構(gòu)建數(shù)據(jù)庫和服務(wù)平臺，為監(jiān)管校園環(huán)境提供便利.正常情況下，物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)的架構(gòu)，可分為三層，分別是網(wǎng)絡(luò)層、感知層、應(yīng)用層.

3 智慧校園的概述

3.1 智慧校園的概念

首先，智慧校園指的是以建設(shè)數(shù)字校園為基礎(chǔ)，綜合利用云計(jì)算、物聯(lián)網(wǎng)和大數(shù)據(jù)技術(shù)，向科研、教學(xué)、管理及校園生活，提供智能化、一體化的服務(wù)環(huán)境;其次，智慧校園的特征，主要是充分融合了科研、教學(xué)、管理及校園生活，可以在應(yīng)用服務(wù)系統(tǒng)的輔助下，實(shí)現(xiàn)隨時隨地展開科研、學(xué)習(xí)或管理的設(shè)想;最后，智慧校園的核心目標(biāo)是以教育大數(shù)據(jù)為依托，以網(wǎng)絡(luò)、虛擬技術(shù)、智能感知設(shè)備為工具，為創(chuàng)新學(xué)校教育奠定良好基礎(chǔ).

3.2 智慧校園的特征

智慧校園內(nèi)網(wǎng)絡(luò)互通暢通，這是因?yàn)橹腔坌@兼具有線網(wǎng)、互聯(lián)網(wǎng)和無線網(wǎng);其次，良好的信息處理機(jī)制，賦予了智慧校園，在信息處理方面十分突出的能力;再次，與原有的固定化、統(tǒng)一化服務(wù)相比，智慧校園面向校內(nèi)師生提供的信息服務(wù)，更具個性;最后，學(xué)生學(xué)習(xí)的環(huán)境更加自由，無須過多考慮地點(diǎn)和時間，只要被互聯(lián)網(wǎng)覆蓋的區(qū)域，就可以查看、下載資料，學(xué)習(xí)效率也會有所提高[2].

4 基于物聯(lián)網(wǎng)和云計(jì)算的智慧校園構(gòu)建

構(gòu)建智慧校園的基礎(chǔ)是集成系統(tǒng)數(shù)據(jù)、信息資源，賦予其智能化、個性化的特征.在實(shí)際構(gòu)建的過程中，以云計(jì)算、物聯(lián)網(wǎng)為基礎(chǔ)的智慧校園系統(tǒng)，通常包括以下內(nèi)容：

4.1 統(tǒng)一門戶服務(wù)

該系統(tǒng)向用戶提供服務(wù)的主要平臺，訪問框架為統(tǒng)一門戶系統(tǒng)，作用是集成子系統(tǒng)，另外，用戶訪問智慧校園系統(tǒng)，也需要用過門戶系統(tǒng)的認(rèn)證方可登錄，進(jìn)而獲得使用子系統(tǒng)的權(quán)限，只要擁有網(wǎng)絡(luò)、擁有終端設(shè)備，用戶就可以不受空間、時間的制約，源源不斷地獲取和使用所需資源.

例如，某高校便對統(tǒng)一認(rèn)證系統(tǒng)進(jìn)行了建立，統(tǒng)一認(rèn)證、授權(quán)和管理網(wǎng)絡(luò)用戶，一般來說，授權(quán)控制和身份認(rèn)證間，存在著緊密的聯(lián)系，授權(quán)控制指的是通過身份認(rèn)證的用戶，可以訪問的資源、訪問資源的方式等，該校所研發(fā)微校園App，可以通過對二維碼進(jìn)行掃描的方式，直接登錄系統(tǒng)，無論是安全性還是便捷性均有所提高.

4.2 服務(wù)支持平臺

智慧校園的智慧，主要由服務(wù)支持平臺進(jìn)行體現(xiàn)，由于服務(wù)支持平臺屬于集成架構(gòu)，因此被融合了多項(xiàng)內(nèi)容，例如，業(yè)務(wù)流程、服務(wù)流程，可以使業(yè)務(wù)互通、數(shù)據(jù)共享的要求，得到最大程度的滿足.學(xué)校可以借助服務(wù)支持平臺開展管理工作，真正做到互聯(lián)、協(xié)作、共享，教職工、學(xué)生所獲取信息服務(wù)的質(zhì)量，通常也會有所提高.

4.3 網(wǎng)絡(luò)融合平臺

作為構(gòu)建智慧校園硬件平臺的網(wǎng)絡(luò)融合平臺，可以被視為構(gòu)建智慧校園的基礎(chǔ)，通過整合有線網(wǎng)、互聯(lián)網(wǎng)和無線網(wǎng)的方式，實(shí)現(xiàn)無縫連接、全面覆蓋的設(shè)想，在此基礎(chǔ)上，搭建具有管理、維護(hù)和控制功能的網(wǎng)絡(luò)平臺，在應(yīng)用系統(tǒng)中嵌入通信功能，提高網(wǎng)絡(luò)接入的安全性，使多樣網(wǎng)絡(luò)應(yīng)用、統(tǒng)一通信管理同時存在.

4.4 信息融合平臺

作為智慧校園核心的信息融合平臺，功能如下：感知信息，標(biāo)識身份，存儲數(shù)據(jù)，融合應(yīng)用數(shù)據(jù)，融合中間件與支撐軟件.由此可見，信息融合平臺在構(gòu)建智慧校園的過程中，發(fā)揮著加工、集成、變換、管理和重組信息資源的作用，簡而言之，就是統(tǒng)一管理信息，提供相關(guān)服務(wù)[3].一方面，該平臺可以提供給智慧校園所需的教學(xué)資源，另一方面，該平臺可以實(shí)現(xiàn)信息共享、信息交換、科學(xué)管理等設(shè)想，具體來說，就是感知、識別、分析學(xué)校業(yè)務(wù)流程.

4.5 安全平臺系統(tǒng)

安全平臺所依托的技術(shù)主要為云計(jì)算，一般來說，智慧校園會設(shè)有三個級別不同的安全系統(tǒng)，分別對應(yīng)網(wǎng)絡(luò)、系統(tǒng)和應(yīng)用.運(yùn)行過程中，該系統(tǒng)會通過多副本容錯、節(jié)點(diǎn)同構(gòu)互換等方式，最大程度保護(hù)信息的可靠性及真實(shí)性，盡量避免信息丟失，降低病毒入侵、數(shù)據(jù)外泄的可能性.另外，該系統(tǒng)還可以集中儲存信息，為分配、管理信息等工作的開展提供便利，但是，在此過程中，應(yīng)重視自動部署軟件的意義，只有這樣才能控制負(fù)載，在強(qiáng)化安全管理系統(tǒng)的前提下，控制應(yīng)用成本，從根本上解決資金浪費(fèi)的問題.例如，木馬、病毒的入侵，會導(dǎo)致存儲在系統(tǒng)中的數(shù)據(jù)丟失，甚至導(dǎo)致系統(tǒng)癱瘓，如果出現(xiàn)了上述問題，管理人員可以借助集中存儲模式、權(quán)限管理功能，對所有信息進(jìn)行統(tǒng)一管理，安全管理的有效性自然會有所提高.

4.6 提供學(xué)習(xí)資源

課堂時間有限，在構(gòu)建智慧校園時，教師應(yīng)對多媒體的優(yōu)勢加以利用，通過提供移動學(xué)習(xí)資源的方式，打破空間、時間給學(xué)生帶來的制約.在構(gòu)建移動學(xué)習(xí)資源時，有兩方面內(nèi)容，需要引起教師的注意：其一，在線互動課堂.教師應(yīng)摒棄傳統(tǒng)的教學(xué)方式，根據(jù)教學(xué)大綱和具體內(nèi)容，錄制教學(xué)視頻，將所錄制視頻上傳至特定平臺，供學(xué)生觀看和下載，另外，還應(yīng)當(dāng)開通“互動”模式，這樣做的目的是保證學(xué)生在觀看視頻的過程中，可以向教師提出問題，由教師在線進(jìn)行解答，這樣做不僅降低了學(xué)習(xí)難度，還能夠激發(fā)學(xué)生興趣，教學(xué)質(zhì)量自然可以得到保證;其二，學(xué)習(xí)資源運(yùn)用.構(gòu)建在線學(xué)習(xí)資源時，教師應(yīng)根據(jù)學(xué)生專業(yè)、喜好，將學(xué)習(xí)資源分類，保證所選擇學(xué)習(xí)資源對學(xué)生具有強(qiáng)大的吸引力，學(xué)習(xí)資源的內(nèi)容應(yīng)由兩部分組成，先是專業(yè)知識，例如，教學(xué)視頻、拓展資料，作用是滿足學(xué)生需求，使學(xué)生根據(jù)自身情況，選擇相應(yīng)資源，包括教學(xué)資源的價值可以得到最大限度發(fā)揮，再是趣味資源，例如，具有娛樂效果的內(nèi)容，目的是緩解學(xué)生壓力，增強(qiáng)該平臺對學(xué)生的吸引力，避免由于內(nèi)容枯燥、單一，學(xué)生不愿或很少使用該平臺的局面出現(xiàn)[4].

4.7 標(biāo)準(zhǔn)信息體系

智慧校園在對各類信息進(jìn)行整合前，應(yīng)建立一套系統(tǒng)的整合標(biāo)準(zhǔn)，即標(biāo)準(zhǔn)信息體系，這是因?yàn)闃?biāo)準(zhǔn)不統(tǒng)一，會影響資源發(fā)布、管理和應(yīng)用的效果，正常情況下，應(yīng)用于智慧校園的標(biāo)準(zhǔn)信息體系，涵蓋三方面內(nèi)容：一是完整的信息規(guī)范系統(tǒng)和信息編碼;二是符合國家標(biāo)準(zhǔn)的軟件;三是對硬件設(shè)施標(biāo)準(zhǔn)進(jìn)行建立.

4.8 統(tǒng)一支付平臺

以某高校為例，該學(xué)校與銀行建立起了良好的合作關(guān)系，通過對銀行網(wǎng)上支付的接口進(jìn)行對接的方式，集成收費(fèi)平臺，提供自定義收費(fèi)項(xiàng)目，例如，會務(wù)費(fèi)、食堂消費(fèi).用戶可以通過App，完成余額查詢、在線充值、掃碼消費(fèi)、密碼修改等操作，另外，校內(nèi)師生還可以在學(xué)校所提供的支付平臺上，在校對黨費(fèi)、學(xué)費(fèi)、書本費(fèi)進(jìn)行繳納.實(shí)踐證明，統(tǒng)一支付平臺的出現(xiàn)，使集成固定項(xiàng)目繳費(fèi)、一卡通消費(fèi)的設(shè)想成為現(xiàn)實(shí)，不僅為師生提供了方便，還鑒定了維護(hù)、升級一卡通的成本.

5 結(jié)論

綜上可知，信息社會高校如果想要實(shí)現(xiàn)長足的進(jìn)步，應(yīng)充分發(fā)揮智慧校園在管理、教學(xué)方面具有的價值.關(guān)鍵是深入研究相關(guān)概念，以原有系統(tǒng)為基礎(chǔ)，對智慧校園系統(tǒng)進(jìn)行構(gòu)建，保證各項(xiàng)工作都可以因智慧校園的幫助而變得更加優(yōu)質(zhì)、高效，真正做到智能化管理和教學(xué).

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