信息化背景下智慧校園建設(shè)及相關(guān)技術(shù)設(shè)計探討

李新鋒

(山東正元數(shù)字城市建設(shè)有限公司， 山東 煙臺 264670)

2018年教育部發(fā)布教育信息化2.0行動計劃是國家層面積極應(yīng)對科技發(fā)展邁出的步伐，宣布正式啟動了全面實現(xiàn)教育現(xiàn)代化，開啟智能時代新征程，而智慧校園建設(shè)則是當(dāng)前教育信息化發(fā)展的重點和焦點[1]。隨著信息技術(shù)的快速發(fā)展，云計算、物聯(lián)網(wǎng)、移動互聯(lián)以及社交網(wǎng)絡(luò)等新型信息技術(shù)的廣泛應(yīng)用，將校園的學(xué)習(xí)和生活搬上了新時代的舞臺，校園信息化從當(dāng)前面臨的挑戰(zhàn)出發(fā)，以問題為導(dǎo)向，提出了校園信息化建設(shè)的新思路—智慧校園。智慧校園利用多種前端智能采集設(shè)備及快速的網(wǎng)絡(luò)傳輸、定制型的應(yīng)用軟件，將校園內(nèi)的個體及事件的各類數(shù)據(jù)信息從數(shù)字時代的被動接收轉(zhuǎn)變?yōu)榱酥鲃痈兄杉?、傳輸、監(jiān)測及迅速分析。通過信息化手段梳理校園內(nèi)部“人、事、地、物、情”之間的聯(lián)系與交互方式，拓展了管理維度，可有效提高師生及管理人員與對應(yīng)校園資源之間的交互順暢性、明確性、靈活性及實時性。

一、現(xiàn)狀

我國校園信息化建設(shè)始于20世紀(jì)80年代，前期發(fā)展的重點在校園網(wǎng)絡(luò)的覆蓋、管理信息系統(tǒng)的搭建及計算機輔助教育的推行建設(shè)[2]。2012年劉延?xùn)|副總理提出的“三通兩平臺”為各地校園信息化建設(shè)指明了思路。在政策引領(lǐng)下，各地教育部門紛紛展開了“三通兩平臺”的建設(shè)，對校園信息化進行了基礎(chǔ)設(shè)施的逐步完善，智慧校園的應(yīng)用平臺建設(shè)進度緩慢；而智慧校園的建設(shè)中，軟件是為教育教學(xué)提供智慧化服務(wù)、促進教育資源及經(jīng)驗的交流與共享的重要手段。因此，智慧校園在建設(shè)模式、建設(shè)內(nèi)容上需要進行系統(tǒng)化的完善，在校園應(yīng)用上需要進行深入研究。

二、總體設(shè)計

(一) 建設(shè)思路

智慧校園是教育信息化的最新建設(shè)形態(tài)，它基于新興信息技術(shù)及物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)為教育教學(xué)及管理提供定制化的應(yīng)用系統(tǒng)及平臺。智慧校園的建設(shè)理念是“以管理為支柱，以服務(wù)為核心”，以形成校園信息交互、科學(xué)決策、縝密邏輯、智能感知等。智慧校園的建設(shè)思路是通過信息化技術(shù)，整合校園的各類資源，并將校園內(nèi)面對“人、地、事、物、情”的管理及服務(wù)流程化，從而形成校園的基礎(chǔ)數(shù)據(jù)庫以及數(shù)字環(huán)境，對于校園管理、教育、生活三大板塊實現(xiàn)三網(wǎng)融合，在此基礎(chǔ)上開發(fā)智慧校園綜合管理平臺，從而實現(xiàn)校園互聯(lián)共享、協(xié)同工作。最終服務(wù)于師生教學(xué)管理、行政辦公、校園資產(chǎn)的監(jiān)管和高效利用、學(xué)生的管理、課前導(dǎo)學(xué)、教師管理等，改善和提升學(xué)校的科研環(huán)境、教學(xué)環(huán)境、管理環(huán)境和生活環(huán)境，最終達到提升學(xué)校綜合實力的目的。

(二) 總體框架

依據(jù)以上建設(shè)思路設(shè)計智慧校園的總體框架如圖1所示。總體架構(gòu)包含了數(shù)據(jù)層、基礎(chǔ)網(wǎng)絡(luò)層、平臺層和應(yīng)用層。數(shù)據(jù)層面采用了“數(shù)據(jù)中心”技術(shù)，主要包括了基礎(chǔ)地理數(shù)據(jù)、三維數(shù)據(jù)、公共資產(chǎn)數(shù)據(jù)經(jīng)濟教育教學(xué)數(shù)據(jù)等；基礎(chǔ)網(wǎng)絡(luò)層則是指數(shù)據(jù)傳輸層面，主要是采用數(shù)據(jù)和信息服務(wù)交互技術(shù)；平臺層主要按照實際需求設(shè)計了包括校園綜合監(jiān)管、智慧管理、智慧學(xué)習(xí)、智慧生活及平安校園五大平臺；應(yīng)用層面整合了業(yè)務(wù)流程，對智慧校園的整體信息化建設(shè)的信息系統(tǒng)部分進行了統(tǒng)一的“身份認(rèn)證”整合，旨在實現(xiàn)校園業(yè)務(wù)的“單點登錄”。

圖1 總體框架圖

(三)校園大數(shù)據(jù)中心設(shè)計

1.基礎(chǔ)地理數(shù)據(jù)。基礎(chǔ)地理數(shù)據(jù)是基于地理信息系統(tǒng)的重要數(shù)據(jù)，是進行各類空間分析的基本對象。智慧校園的基礎(chǔ)地理數(shù)據(jù)主要包括為所有地理空間數(shù)據(jù)提供參考坐標(biāo)系的控制數(shù)據(jù)、校園周邊及內(nèi)部的交通數(shù)據(jù)、教學(xué)場所、居住區(qū)域數(shù)據(jù)、地名地址數(shù)據(jù)、校園的地下管線數(shù)據(jù)等。

2.三維數(shù)據(jù)。提供學(xué)校的三維建模數(shù)據(jù)，展現(xiàn)校園地上地下一體化效果，使地表信息與地下信息更加直觀、內(nèi)容更加豐富多彩，便于學(xué)校對基礎(chǔ)設(shè)施資源的管理和保護。校園三維數(shù)據(jù)需要采集校園地面紋理信息、建筑物的頂部與側(cè)面紋理信息，除此之外需要對地面上的附著物進行多個角度紋理信息的采集，最終將制作形成具有統(tǒng)一格式和標(biāo)準(zhǔn)的三維模型，能夠直觀的展示學(xué)校資源及相對分布，為校園管理提供參考及便利。

3.公共資產(chǎn)數(shù)據(jù)。校園的公共資產(chǎn)主要是根據(jù)管理的需求進行建設(shè)，包含校園地下管線數(shù)據(jù)、樓房內(nèi)平面結(jié)合表數(shù)據(jù)、各類教學(xué)場所登記信息數(shù)據(jù)、網(wǎng)絡(luò)訪問大數(shù)據(jù)、食堂進餐數(shù)據(jù)、學(xué)生軌跡數(shù)據(jù)、購物數(shù)據(jù)、校園資產(chǎn)數(shù)據(jù)等，比如校園安全方向，將校園車輛登陸信息、校園內(nèi)的視頻監(jiān)控點數(shù)據(jù)、校內(nèi)路網(wǎng)數(shù)據(jù)等進行采集建庫，為校園安全管理與應(yīng)急預(yù)案響應(yīng)提供數(shù)據(jù)支撐。

4.教育教學(xué)數(shù)據(jù)。教育教學(xué)數(shù)據(jù)是智慧校園信息資源的基礎(chǔ)，是未來校園數(shù)據(jù)庫的基礎(chǔ)，也是各類應(yīng)用實現(xiàn)跨部門跨系統(tǒng)協(xié)同工作的基石。校園教學(xué)資源數(shù)據(jù)是指校園中與教學(xué)資源相關(guān)的數(shù)據(jù)，主要整合學(xué)?？傮w情況數(shù)據(jù)、學(xué)生詳細(xì)情況數(shù)據(jù)(個人信息、學(xué)籍信息以及照片等)、教職工信息數(shù)據(jù)、教學(xué)管理數(shù)據(jù)、科研數(shù)據(jù)、學(xué)生課程數(shù)據(jù)、圖書借閱數(shù)據(jù)等。

(四) 智慧校園應(yīng)用平臺建設(shè)

建設(shè)智慧校園綜合監(jiān)管平臺，旨在依托校園三維模型，融合教學(xué)、人員行為、學(xué)生就業(yè)、資產(chǎn)等信息，直觀展示校園運營狀況，賦能領(lǐng)導(dǎo)決策，精準(zhǔn)施政；同時立體化防災(zāi)預(yù)案模擬，展示救災(zāi)物資，快速制定應(yīng)對方案，保障師生的生命財產(chǎn)安全，服務(wù)于校園管理、生活、學(xué)習(xí)、安全等各個領(lǐng)域，建立校園智慧化管理新生態(tài)。

智慧管理服務(wù)于校內(nèi)的學(xué)習(xí)、生活，涵蓋學(xué)校辦公自動化、學(xué)工管理、研究生管理、輔導(dǎo)員管理、校園資產(chǎn)管理、公共服務(wù)管理、人事管理等領(lǐng)域，利用信息化手段將各項工作緊密銜接，加強部門協(xié)同管理，實現(xiàn)流程和數(shù)據(jù)的無縫流轉(zhuǎn)，提升學(xué)校管理能力與服務(wù)品質(zhì)。學(xué)工綜合管理與應(yīng)用服務(wù)系統(tǒng)界面如圖2所示。

圖2智慧管理—學(xué)工綜合管理

智慧學(xué)習(xí)著力于培養(yǎng)大學(xué)生綜合素質(zhì)，推進與第一課堂互動互補、互相促進，服務(wù)學(xué)校立德樹人工作，完善德智體美勞全面發(fā)展的人才培養(yǎng)體系；高校積極鼓勵師生出國考察、深造學(xué)習(xí)，建立外事系統(tǒng)，簡化辦事流程，提高審批效率，從而更好的服務(wù)于學(xué)校的中心工作。

智慧生活以醫(yī)療、就業(yè)、自助服務(wù)為核心，形成校內(nèi)生活社區(qū)式的服務(wù)生態(tài)。通過打造完善的醫(yī)院運營管理體系，搭建信息全面的大學(xué)生就業(yè)平臺，建立業(yè)務(wù)全覆蓋的自助服務(wù)系統(tǒng)，為師生校內(nèi)生活學(xué)習(xí)提供保障。

平安校園借助人工智能采集終端，自動分析人員行為，發(fā)現(xiàn)危險人員及時預(yù)警，并快速生成人員、車輛的行動軌跡，一鍵報警聯(lián)動校園安保、公安系統(tǒng)，實現(xiàn)校園安全管理的常態(tài)化、可視化及智慧化管理，構(gòu)建校園的安全防線。

三、關(guān)鍵技術(shù)

(一) 廣泛的網(wǎng)絡(luò)及物聯(lián)感知技術(shù)

在互聯(lián)網(wǎng)+高速發(fā)展的信息時代，網(wǎng)絡(luò)傳輸是實現(xiàn)絕對大多數(shù)信息化及智慧化建設(shè)任務(wù)的基本支撐，校園信息化建設(shè)同樣離不開這一穩(wěn)固的網(wǎng)絡(luò)基礎(chǔ)。校園信息化建設(shè)能夠?qū)⑿@中的教工、學(xué)生、設(shè)備、能源消耗、消防系統(tǒng)、機房以及監(jiān)控系統(tǒng)通過物聯(lián)感知及網(wǎng)絡(luò)技術(shù)，如采用射頻識別技術(shù)(Radio Frequency Identification，RFID)，人臉識別技術(shù)，SCADA監(jiān)測技術(shù)，5G通訊技術(shù)，NB技術(shù)等，實現(xiàn)校園中人與人、物與物、人與物之間全面互聯(lián)，互通，互動，并使管理者能夠?qū)π@的管理現(xiàn)狀進行快速直接的了解與調(diào)度，達到校園各個角落無縫監(jiān)控、全面監(jiān)管的新時代安全校園體系。

(二)云計算技術(shù)

信息智能化是可以實現(xiàn)隨時隨地的云空間計算，信息智能獲取和信息感知，是智慧校園最為強大的一項發(fā)展依靠。在日常校園運轉(zhuǎn)及物聯(lián)網(wǎng)傳感器實時感知校園內(nèi)發(fā)生的一切人事物的變化的同時，必將產(chǎn)生海量的校園大數(shù)據(jù)。云計算技術(shù)具有高靈活性、可擴展性和高性比等優(yōu)勢，并可以突破時間、空間的界限，具有強大的虛擬特性，在智慧校園建設(shè)過程中，通過云計算技術(shù)，能夠?qū)Ａ康男@大數(shù)據(jù)進行快速儲存、深度挖掘和智能分析，從而達到對校園數(shù)據(jù)的智能動態(tài)調(diào)配，實現(xiàn)動態(tài)擴展虛擬化的層次，達到對應(yīng)用進行擴展的目的，根據(jù)不同學(xué)校的實際建設(shè)情況提供個性化服務(wù)。

(三) 大數(shù)據(jù)分析技術(shù)

大數(shù)據(jù)分析技術(shù)是指對規(guī)模巨大的數(shù)據(jù)進行分析，具有數(shù)據(jù)量大、速度快、類型復(fù)雜、價值高的特點。在智慧校園建設(shè)過程中會產(chǎn)生海量的校園大數(shù)據(jù)，因此大數(shù)據(jù)分析技術(shù)是必不可少的技術(shù)之本[4]。利用大數(shù)據(jù)分析技術(shù)對學(xué)校形成的海量數(shù)據(jù)如財務(wù)數(shù)據(jù)、資產(chǎn)數(shù)據(jù)、學(xué)生數(shù)據(jù)、教職工數(shù)據(jù)、校園卡消費數(shù)據(jù)等進行分析處理和挖掘，可以清晰的了解財務(wù)支出情況、各項資產(chǎn)的使用情況、學(xué)生學(xué)習(xí)及就業(yè)情況、師資平衡情況以及學(xué)校各部門的服務(wù)質(zhì)量等，為學(xué)校不斷改進教學(xué)管理、學(xué)習(xí)及生活的制度及學(xué)校發(fā)展方向提供強有力的數(shù)據(jù)支撐及依據(jù)。

四、結(jié)語

智慧校園的發(fā)展建設(shè)，是當(dāng)代教育背景的挑戰(zhàn)下的新理念，從智慧校園的建設(shè)思路和關(guān)鍵技術(shù)應(yīng)用的分析與探究可以看出，智慧校園建設(shè)為高校搭建的統(tǒng)一數(shù)據(jù)中心，融合信息共享、系統(tǒng)集成、業(yè)務(wù)協(xié)同、資源管理，打破傳統(tǒng)管理模式的邊界，建立與智慧校園相適應(yīng)的高校信息化體制，基于云計算和大數(shù)據(jù)技術(shù)的信息服務(wù)融入校園各個領(lǐng)域，實現(xiàn)了信息的互聯(lián)互通、協(xié)作共享。同時加快高校教育全面信息化的步伐，進一步提升高校的核心競爭力，為“雙一流”高校的建設(shè)夯實基礎(chǔ)。在當(dāng)今信息技術(shù)和網(wǎng)絡(luò)高速發(fā)展的時代，校園的智慧化建設(shè)已經(jīng)是學(xué)校未來發(fā)展的重要方向和必然趨勢，在國家引領(lǐng)和大數(shù)據(jù)時代的大背景下，學(xué)校需在自身的背景、教育方式及未來趨勢等方向進行全面引領(lǐng)，夯實智慧校園基礎(chǔ)設(shè)施，以便智慧校園發(fā)揮出最大的價值。