基于數字平臺的智慧校園應用創新研究

陳 堅

(江蘇聯合職業技術學院南京財經分院，江蘇 南京 210004)

0 引言

根據《國家教育事業發展“十三五”規劃》《教育信息化 2.0 行動計劃》和《智慧校園總體框架》等相關文件建設要求，通過構建涵蓋校園智慧化辦公場景、教學場景、宣傳場景、家校場景、數據場景和安防場景的一體化校園，打造智能化校園服務平臺，促進移動互聯網技術應用和教育、教學教研、管理和服務的深度融合，形成協同開放的智慧校園生態。

1 數字平臺建設的思路

按照校園信息化應用新的建設思路，通過“事務、業務、服務”三級解構方式，保障對校園工作多變性的良好適應。(1)“事務”，將多部門相關業務進行聚合，形成對具體事項的完整辦理，隨著前后業務審批結果的不同，事務的發展路徑存在差異。(2)“業務”，指的是部門內部的具體操作過程，通常有相對穩定的辦理流程和明確的辦理結果。(3)“服務”，業務過程中，用戶的具體操作細化為“服務”，如：信息查詢服務、報表生成服務、權限驗證服務、數據同步服務、流程運轉服務等，包括前臺展現類服務、后臺執行類服務和前后臺響應式服務。

核心基礎平臺基于SOA架構思想、響應ESB技術，實現對各類應用服務的統一注冊、調度與管理；實現用戶身份認證與權限的分級管理；實現數據資源的交換與共享；實現平臺運行情況的整體監控；實現數據倉庫管理與主題數據分析。

2 數字平臺基礎建設

2.1 統一身份認證體系的完善

智慧校園需要建設統一的基礎數據中心、統一身份認證、統一門戶、統一桌面、進一步整合現有系統。基礎數據庫意義在于可以實現后續拓展業務系統的無縫整合，打破“信息孤島”，實現數據共建共享。數據中心提供教育大數據采集、存儲、分析平臺，用戶可在該平臺上對教育基礎數據及應用業務數據進行統一管理，對數據標準進行統一規范，并對海量數據進行多維度的、高效的分析挖掘。

2.2 開放的接口對接平臺

通過智慧校園開放平臺的應用程序編程接口(Application Programming Interface，API)接口，可以接入學校現有系統、合作伙伴軟硬件系統，支持與學校現有系統的數據同步，同時，在應用市場里提供更加豐富的應用，不同場景、不同應用開放的接口滿足學校的個性化需求。

采取微服務架構，在設計上保持高靈活性和擴展性，通過課程和實訓，不斷輸出優質資源，持續提升學生創新實踐能力。微服務平臺是將各種不同的服務封裝到一系列的數據接口中，并開放這些接口。開發者可以基于平臺開放的API開發各種應用。因此，無論是第三方公司，還是學校各部門、老師，都可以很便捷地參與建設，構建出一個開放、共建和融合的校園生態系統。

3 智慧校園建設中的應用創新

智慧校園通過建設學校大場景的應用。教學應用幫助教師節省時間，提高工作效率，實現學校的教育事務無紙化處理；家校應用促進學校和家長間的溝通交流和家校共育，宣傳應用樹立學校品牌，提升學校影響力；安防應用建立校園師生主動安全防范體系；數據分析幫助學校對學生學情精準跟蹤分析服務。

一個學校支持多個校區共存，可切換進入不同校區管理校園功能；一個成員可同時有教師、家長等多個身份，移動端即可切換身份使用各角色應用功能。智慧校園系統通過移動互聯網技術輔助人工管理，提高管理效率，使繁雜的日常管理工作變得輕松，實現管理的信息化、規范化和科學化，提升校園信息化的整體水平。

3.1 構建以“人臉+校園卡”為載體的學校智能認證體系

完善建立校園卡與人臉身份認證的集成融合機制和方法。利用人臉識別、虛擬二維碼等技術，對現有的軟硬件平臺進行改造，實現上課考勤、門禁認證、圖書借閱、多媒體開鎖、機房上機、業務系統免密碼登錄、就餐消費等功能，提供以一卡通系統為核心的校園生活物聯化服務，提高效率和質量，使師生服務便捷化，增強師生獲得感[1]。

3.2 利用物聯網技術

建設基于射頻電子標簽技術的固定資產管理系統、智能圖書館管理系統，實現固定資產和圖書文件、書架，資產存放地和使用者的綜合識別。實現樓宇智能化管理，提供樓宇照明控制、空調管理、能源采集以及節能展示等功能，提供全天不間斷的控制服務。管理員可以通過瀏覽器、手機APP可實時查看和控制設備，更高效、更直觀地提高管理效率，在保證提供舒適、安全環境的同時，加強了能源利用率。

3.3 人工智能+教育大平臺

當前，教學平臺眾多，彼此無法互聯，形成一個個孤島，不僅浪費資源，而且不利于進行有效的教學分析和決策。部分優質課程運行在第三方云平臺上，過于分散。

建設基于大數據和人工智能技術的校本教學平臺，支持網絡課程、教學資源庫、移動教學課程、MOOC，SPOC等項目的建設，在全校開展混合式教學、翻轉課堂、移動教學等教學模式的改革。

通過教與學全過程數據的采集，可以對師生形成客觀、科學、合理的評價。實現基于大數據的教學效果分析，給學校領導提供各種教學過程數據的詳細統計匯總，實現數據驅動的學校發展性評估與科學決策。通過數據分析，讓教師能夠實現精準教學、因材施教，全面掌握學生的學習過程[2]。

3.4 空中課堂的建設

利用空中課堂可以實現寒暑假、特殊時期等師生不能到校時教師在線教學、輔導學生。相比較在線互動課堂，空中直播課堂學生端無須安裝任何客戶端軟件，通過Web或微信掃碼等方式，即可實現單向直播聽課，并支持大規模并發。

網絡在線課堂系統能夠有效拓展教師教研時間和空間的限制，更高效地幫助組內教師平等、充分地實現資源的共享與再造。在“一人建課，多人協同，共同研磨，高質輸出”的方式下，實現優質資源的高度整合、課程設計的最優配置。學科教師借助多樣的教研開展方式，有效將日常教學工作、教學研究、教師成長真正融為了一體，實現了學科整體教研水平的提升和學科核心能力的沉積。

3.5 學習行為分析研究

隨著信息化技術的不斷發展與信息需求的不斷深入，越來越多的用戶和技術人員不再僅關注數據本身的計算與存儲，而是進一步試圖從大量數據中尋找規律，尋找到別人的“集體智慧”，并代入自己的決策與學習過程中。

對學生上課的行為進行分析，幫助學生提升學習效率。利用人工智能技術提高人臉識別、表情識別、情感分析等的準確度，輔助教學在課堂授課過程中，通過布設抓拍攝像頭，對學生的人臉、微表情、行為姿態進行抓取、分析。

場景解決方案：基于人臉識別、情緒識別等AI能力，準確識別教學過程中老師的上課狀態，如板書追蹤、關鍵點識別等，幫助教師提升教學質量。

精準識別學生身份，輔助記錄學生到課出勤情況；識別做題、轉身、趴桌、站立、舉手等多種典型課堂行為，輔助記錄學生上課參與度情況；通過識別AU 動作組合，微表情情緒表達信息，輔助記錄學生注意力集中情況。

3.6 5G應用

虛擬世界或物體和真實世界有機融合，在不妨礙正常生活的基礎上，拓展了生存空間，豐富了生活，提供人類新的感知、認知、表達通道。利用5G高帶寬和低延時的特性，構建與真實世界融合的VR/AR/MR新環境，提供可共享的生活、學習和工作新空間。5G信號覆蓋到哪，VR/AR新環境就構建到哪；做好基礎支持，從資源建設、課程設計、教學應用等多維度支持教師；對軟件、設備、系統、理念等方面進行指引與培訓。

隨著5G網絡覆蓋的不斷完善，5G在全方位提升教育互動性方面將會帶來改變。持續探索5G技術在教育領域的應用與創新，基于“5G+”邊緣云與更多AI技術結合，讓教育“零距離”，推動智能教育在全息遠程互動教學、生動MR課堂、AI大數據評測、校園智能化管理等應用的探索。

3.7 建立教育大數據管理與決策服務體系

智慧校園系統中的大量位置相關數據，包括軌跡、時間、類型、課堂出勤、上網行為等數據，與校園業務的數據結合，為個性化的教育、人性化的服務提供支撐，抽象出標簽化的學生模型，掌握學生的行為動向、興趣愛好、心理特征、互動行為，為學生的學習就業提供個性化的培養指導，為學校提供精細化的教育管理。

4 結語

總之，要不斷進行智慧校園應用創新研究，融合互聯網應用思維，有機整合校園核心業務系統，重塑師生信息化體驗，建成一個精準決策、數據廣泛、個性教學形式多樣、高效服務實時主動、自然生活無拘無束的智慧教育新生態系統，全方位提升信息化應用水平。