校長視角下的中學智慧校園架構設計思考
——以福州市第十一中學智慧校園建設為例

王恩奇

（福州市第十一中學，福建 福州 350001）

隨著“智慧+”的理念的提出及其實踐的深入，智慧校園建設已成為教育現代化不可或缺的內容。教育部在《2016 年教育信息化工作要點》中首次將數字校園與智慧校園以“數字校園／智慧校園”的組合形式出現，這標志著校園信息化建設逐步從數字校園轉移到智慧校園上來。中小學智慧校園建設的主體是學校。如何進行智慧校園建設的架構設計，是擺在校長面前亟需考慮的時代課題。

一、智慧校園建設存在的問題分析

當前中小學智慧校園建設由于缺少架構設計，出現應用與應用之間耦合嚴重，造成系統數據相互孤立、末梢處重復建設或浪費等現象，智慧校園建設的成果不盡如人意。

1.無法互通，工作效益低。智慧校園的建設思路是基礎設施建設，軟硬件上了很多，但不同硬件設備和軟件相互之間很難互通。這導致使用者在導入和匯總信息或數據時需要在不同系統間轉換，有幾個系統，就需要處理幾套數據，導致工作量成倍增加，信息化所帶來的便捷高效沒有得到很好體現。

2.缺乏關聯，積極性不高。智慧校園堆砌了數量眾多的系統，每個系統都有各自的APP 或網站，且每個系統也有自己的賬號和密碼。應用入口多而雜，相互之間缺乏關聯，使用者無法一一記住每個APP 或者網站的網址，系統的賬號和密碼也很容易混淆。久而久之，如果沒有強制規定，使用者往往寧愿回到傳統操作上來，而不愿意使用信息化系統。

3.沒有解耦，容易被“綁架”。信息化系統可以從用途上進行拆分和定義，但學校的教學和管理流程有著極強的關聯性，無法拆分。這就導致如果在某個教學領域選用了某個廠家的專業產品，會導致與這個業務相關聯的其他業務容易被其“綁架”，也不得不使用該廠家的產品，而無法更換為更適合的其他廠家的產品。

以上問題相互糾纏，導致校園信息化陷入“不斷建設、不斷閑置”的怪圈，廣大師生的信息化水平也陷入“能力提升困難、熱情不斷磨滅”的惡性循環。

二、智慧校園架構設計的基本思路

智慧校園是數字校園的應用升級。［1］建成了數字校園并不代表建成了智慧校園，只有在數字校園的基礎上進行智慧化技術升級，以教師、學生為主體，圍繞使師生的生活、學習更加高效的目標，才能稱之為智慧校園。一個典型的智慧校園的雛形，是在數字校園的基礎上，建設智慧型的教育云平臺，解決數字校園中各種問題，體現出智慧特性。

為了讓智慧校園能夠更好的承接數字校園建設成果，銜接下一個時期的智慧教育，需要把它放在整個教育信息化2.0 的大框架中考慮，樹立以人為本的建設理念，建立分層化的架構思維，靈活運用融合化的平臺手段。［2］

1.建設理念要從“添置設備”轉變為“以人為本”。教育信息生態發展中起決定作用的因素是人，所以在智慧校園的建設過程中，應該著重考慮信息化建設是否會造成廣大師生的信息化負擔增加，能否促進教師的專業發展，能否提高學生的學習效果和創新能力，而不是頭痛醫頭腳痛醫腳，為了信息化建設而盲目開工。數字校園是學校信息化發展的必經階段，但也必須認識到，教育信息化已經從1.0 時代對基礎設施的關注轉向為2.0 時代對人的關注。

2.架構思維要從“孤島架構”轉變為“分層架構”。傳統的校園信息化建設，是建立一個一個孤立的信息化系統，即每一個應用系統都使用獨立的數據庫、獨立的安全和管理標準、獨立的服務器和獨立的表現層，即“煙囪式”的孤島架構。久而久之導致系統間互通性差，資源效率低，后續維護、改造困難。實際上，不同的信息化系統具有非常強的復用性，應當利用分成化的思維進行頂層架構的設計。例如用于獲取終端數據的物聯網設備可以進行復用，可以把它們定義為基礎設施層；用于人員樓宇基礎數據和身份認證服務可以進行復用，定義為平臺支撐層；數字資源、應用入口也可以進行融合復用，定義為應用服務層。

3.工作重心要從“橫向擴充”轉變為“平臺化融合”。傳統的校園信息化建設，一旦獲得經費，立即考慮如何橫向擴充信息化資產的數量，應用與應用之間缺乏有機融合。如教務管理、圖書管理、資產管理等，各個應用系統都是站在自己的應用需求上獨立的考慮應用系統。實際上，當數字校園建設到一定程度，最需要的不是信息化應用在“局部”和“數量”上的簡單增加，而是需要一個具有“全局”作用和“質量”層面的融合提升。［3］

三、智慧校園架構設計的關鍵任務

智慧校園建設不是純技術項目也不是純業務系統，而是一個需要頂層規劃和架構設計的系統性工程，校長在其中應當發揮關鍵的作用。校長把握以下幾個關鍵，可以讓智慧校園信息化系統服務于傳統流程和業務優化再造，避免因為架構的局限性，讓智慧校園走回基礎設施建設的老路。

1.按分層化架構對智慧校園進行頂層設計

在智慧校園建設過程中，要摒棄模塊化思維，按照基礎設施、基礎網絡、數據管理、分析決策、應用生態、統一展示、接觸終端的分層化架構對智慧校園進行頂層設計。［4］

一個按照分層架構思路設計的智慧校園如下圖所示。

2.基于校級匯聚平臺建立應用生態

智慧校園建設應結合整體規劃，以分層的架構思路，建設一個校級應用匯聚平臺，將處于智慧校園不同層次的要素串聯起來，對校內提供統一的認證和異構的同步服務，對教育信息化廠家提供公開的標準和開放的生態，對上級主管部門提供一體化的互聯互通接口。總體架構應保障系統與系統間的交互性與開放性，達到跨操作系統、數據庫以及應用軟件的三跨能力。在不需要修改智能感知層和學校應用服務軟件等系統架構和數據結構的條件下，在用戶界面、應用系統、業務流程、數據等多層次實現集成。通過這個校級應用匯聚平臺，讓各個教育信息化合作伙伴百花齊放，最終形成完整的校園大應用生態體系。包括六大功能模塊：（1）用戶界面集成。統一用戶權限管理、統一信息發布、統一搜索引擎等；（2）應用服務集成。統一消息服務、統一日志服務等。能按需要提供不同程度的應用功能的封裝，以適應不同規模、不同耦合程度、不同效率要求的應用集成需要；（3）業務流程集成。統一工作流引擎等；（4）信息資源集成。內部數據傳輸和交換、統一數據存儲等；（5）開放接口服務。統一基礎數據標準、統一開發接口等；（6）安全監管服務。建立完整的安全架構，其中包括物理安全、網絡安全、應用安全、安全管理等各個方面的安全要求，統一安全監管服務等。［5］

3.進行智慧校園的感知共享

智慧校園的感知點，指的是各類傳感器、RFID（射頻標簽）、二維碼、藍牙等設備。［6］它們獲取物體的信息，能夠像人的感官系統那樣即時地為智慧校園識別和采集數據。智慧校園的感知點是根據場景進行布置的，但同一場景內經常需要完成不同業務范疇的信息化任務。

得益于人工智能技術的發展，目前最具有應用前景的人體感知載體是人臉。感知點融合工作，應當盡量選用人臉作為感知載體，從場景角度出發，建設支持多應用、多主體的感知體系，感知點所獲取的數據，支持融入智慧校園大平臺，并通過智慧校園大平臺，讓其他應用系統獲取和處理，從根本上杜絕感知點的重復建設。

4.進行智慧校園的數據融合

智慧校園的數據融合其目的是建立一個學校信息數據標準及規范，使不同數據源的數據，能夠融合、交換、共享。例如，建立校級數據標準，規定人、樓、物的唯一編碼，定義數據更新和傳遞規范［7］。當有其他應用需要調用數據的時候，可以方便的從數據源處獲取相應數據，并將自己處理的結果數據上交，完成數據融合的閉環操作。

一個典型的校級數據融合平臺所要完成的工作如下圖所示。

5.進行智慧校園的入口整合

智慧校園與使用者進行交互的界面，稱之為入口。一般智慧校園常用的入口應用一般有Web 應用門戶、移動APP、微信公眾號，入口介質一般有PC 機、手機平板、電子班牌等。

在智慧校園的架構設計中，應當對入口進行適當地整合。把全部PC 端的應用全部整合到一個入口平臺上，全部的微信公眾號功能全部整合到一個校級公眾號內，避免廣大師生記憶多個網址。在手機平板移動端，對于采用H5 網頁架構的移動端APP，盡量整合到一個校級APP 內；實在無法避免必須使用多個APP的，應當盡量使用校級APP 的用戶名密碼授權系統，并在移動端實現APP 之間的相互調用。

四、智慧校園建設的學校實踐

福州第十一中學是福建省現代教育技術實驗校，2014-2019 年信息化建設投入年均達200 萬以上。截至2019 年12 月，硬件方面已建成了萬兆主干網，師機比達1:1 配備標準，生機比數0.497，網絡監控系統、門禁管理系統、用電管理系統、網絡綜合防護系統、設備維護管理系統，配備有1 間錄播教室、3 間網絡教室，36 間普通教室均配備了交互式電子白板，同時配置26套智慧教室。軟件方面，建設了教務管理、學生綜合素質評價、網絡教學教研平臺、電子校務系統、成績分析系統、德育管理系統、教學資源庫系統、圖書管理系統，實施校園一號通工程，逐步落實各應用系統，豐富校本資源。

在智慧校園建設中，福州第十一中學在2018 年啟動了智慧校園頂層設計的大討論。摒棄了以往“煙囪式”孤立系統的低水平堆疊的建設思路，確定了“以人為本”面向信息化2.0 時代的超前建設思路。［8］學校以分層化架構設計為前置任務，確定了以一個“校園應用匯聚平臺”為核心的智慧校園建設方案和演進之路。

1.平臺和應用相互分工不重疊。平臺負責提供統一的門戶展示，提供開放接口和協議規范，提供數據和認證的公共服務。應用則在平臺所構建的開放生態之下，提供具體的校園信息化應用。

2.平臺提供接入標準和對接服務。所有信息化新建項目的招投標中，加入平臺的規范和標準，使項目建設與應用接入融為一體，確保智慧校園的新建項目不會形成新的信息孤島。

3.啟動校園“智慧化”改造。主要措施有：（1）校級應用匯聚門戶。匯聚了全部當前的信息化應用，大部分應用實現了與校級應用匯聚平臺的賬號共享和認證授權，少數無法接入的也實現了快捷方式鏈接，降低了應用使用門檻。部分應用與校級應用平臺實現了消息互通，體現出“教師空間”“學生空間”的多應用融合屬性，體現了以人為本的建設思路；（2）學情數據分析。綜合了智學網的學生成績數據、?？低暤腁I 課堂助手的課堂行為數據，用大數據統計的方法，對學生進行優劣學科分析、班級之間總體成績和學科教師間教學績效的比較分析等功能，初步實現了成績數據大數據沉淀和分析，還可以通過AI 課堂助手的人工智能技術對學生的課堂行為表現和教師教學風格進行關聯分析；（3）門禁道閘與德育系統聯動。利用平臺的數據融合功能，讓道閘的通行日志與校園作息表聯動，將遲到學生的數據自動推送給德育系統，德育系統對于數據平臺傳遞的通信日志進行篩查，自動記錄遲到學生，并啟動相應的后續流程。大大降低了門衛和值日生的工作量，實現了學生遲到追蹤的無紙化作業；（4）教室門禁與教務巡課相結合。利用平臺的數據融合功能，將教室門禁的人臉識別時間，與學校課表相結合，利用教室門禁的人臉識別日志進行智能的教務巡課，實現教師到班時間的無感考勤；（5）“全校一張圖”工程。利用數據融合平臺，將智慧用電系統數據、門禁考勤數據、AI 課堂助手數據進行融合展示，在一個平臺上進行集中展示，實現異構系統的數據同步。

總之，智慧校園的架構實施還處在一個不斷完善和不斷優化的過程中，要不斷分析和處理實踐中發現的問題，用實踐促進理論的優化，摸索到一條適合中學智慧校園建設之路。