構建大數據智慧校園應用系統新生態研究與實踐
——以白城醫學高等專科學校為例

高 勇 于艷華 赫玲河 彭國強

隨著“互聯網+”時代的到來，我國教育的發展形態受到深刻影響，智慧教育不斷趨于成熟。長期以來，傳統教育模式在一定程度上造成教育資源的浪費和地區間教育資源的不平衡，而在“互聯網+”背景下，對智慧校園環境進行構建，能夠有效解決上述問題，所以需要對智慧教育進行生態環境的構建，以促使我國未來教育能夠實現生態化的發展。

一、智慧校園生態環境內涵及特征

到目前為止，智慧校園生態環境的概念尚不明確，本文中所要研究的智慧校園生態環境，主要是將生態學中相關的規律融入到智慧校園環境中，對生態規律能夠促進智慧教育環境發生的變化進行探究。也就是說，智慧校園生態環境是物理環境、虛擬環境以及教學環境等共同組成的、能夠對師生產生一定影響的復雜生態環境。智慧校園生態環境具有如下特征：一是系統性。智慧校園生態環境是一個完整的教育系統，在這一系統中，教師可以按照相應的順序進行知識生產，學生也能夠有序地對知識進行學習和吸收。二是動態平衡性。動態平衡性能夠實現師生的自我調節，并對其自身的正常功能起到維持作用，有利于師生克服及消除外界干擾和限制因素，以保持教育的穩定及升華。三是開放性。智慧學習生態環境中的智能化設備以及設施能夠保障學生個性化的學習需求得到滿足，并且環境中的學習資源是開放和共享的，能夠在學生之間形成一個良性的循環系統。四是自組織性。在智慧學習生態環境中如果出現變化，或是有限制因素存在，其能夠自發對不良情況及限制因素進行調節。

智慧校園生態環境除對教學產生深刻影響外，還對學校的綜合治理產生不可估量的作用。白城醫學高等專科學校是教育部認定的“國家級職業院校數字校園建設實驗校”，多年來，學校對智慧校園生態環境的構建與應用進行了有益探索，依托互聯網技術構建了集技術智能、個性學習、交互開發于一體的新型校園形態，智能閉環的可持續發展的生態系統初步形成。

二、構建大數據智慧校園應用系統新生態

建立新的大數據智慧校園應用生態系統，構建一個開放、協作的運營支撐環境，通過大數據服務平臺進行集群化部署，以滿足學校管理、教學、服務、研究等工作的需求，實現各類型數據的集中采集、治理、存儲、展示、應用，充分實現數據的服務化、標準化和資產化。

（一）大數據智慧校園應用系統構建的主要目標

第一，大數據服務平臺作為學校在軟硬件基礎設施之上構建的統一數據化工具，為全校各維度業務提供數據化服務；第二，全量采集學校各維度和應用常見的各種類型數據，實現數據的標準化、服務化、資產化；第三，數據服務直接面向C端（師生以及服務人員），按照不同人員的角色和權限推送不同數據服務；第四，通過大數據服務平臺提供的開放接口，提高信息化建設效率，基于平臺與企業共同開發數據應用服務，并以開發者角色獲取企業數據服務推廣過程中的商業價值。

（二）大數據智慧校園應用系統構建的過程

1.數據采集

第一階段是原始數據的采集，使用WebService、ETL等工具完成傳統結構化數據的采集。通過采集器實現非結構化數據（有線無線網絡自身產生的數據、師生訪問互聯網的相關數據）的采集，后續根據學校數據以及業務發展情況，對教學、科研、管理、服務等各項過程數據進行對接。

2.數據分析及預警

原始數據采集成功以后，通過數據分析工具的深加工，將數據變為半成品，之后可以靈活運用于不同的場景。而預警中心的主要作用是針對不同業務應用數據指標設置相應的預警觸發條件，當某一數據指標達到預警閾值時觸發預警，發送給相關管理人員，做好提前預防及應對。

3.個性化服務建設

在完成上述工作的基礎上，學校利用大數據服務平臺為師生提供了多樣化的個性化服務。一是上網管理服務。學生的校內行為相關數據收集，包括業務系統的數據（校園一卡通、圖書館門禁、公寓通道等）、網絡日志數據、網址數據等，對數據進行關聯分析，從海量數據中判讀異常行為并將其抓取出來，挖掘行為異常學生并及時預警，為學生精準化管理與服務提供有效工具。二是用戶網絡行為分析。通過學生上網行為數據如用戶身份、手機號等各種虛擬賬號，以及用戶訪問的網站、搜索的關鍵字、發送的郵件、訪問的論壇、發布的微博、分享的視頻等所有上網行為產生的日志，分析學生的上網習慣、上網愛好、上網時間、興趣內容等，提取異常上網行為，如疑似網癮分析、疑似網貸分析、疑似失聯分析、疑似孤僻分析、疑似暴力分析、心理障礙分析等，可以精準地支撐學校安全事件監控。三是考勤管理服務。該服務能夠根據學生的歷史上課缺勤情況、當前學生的一卡通消費、門禁使用、圖書館借閱、終端定位數據、上網行為數據等確定當前到課人員，并匹配實際課程需要人員，結合教務管理系統、學工管理系統、宿舍管理系統等產生的數據進行綜合分析，找出疑似未到人員并給出名單，供教師快速點名，大大提高教師和教務管理部門的管理效率。四是校情服務。通過大數據服務平臺與業務應用系統對接，如招生系統、就業系統、一卡通系統、圖書館管理系統、財務系統、科研系統、學工系統、教務系統、資產系統等，實現一卡通刷卡消費數據查詢、金額充值、資產保有情況及狀態查詢、學習分析、成績分析、掛科風險預測等個性化服務，輔助學校管理者對全校相關情況進行綜合分析，支撐管理決策。五是移動端。隨著手機的快速普及，移動端成為智慧校園建設的關鍵組成部分，也是數據業務使用的關鍵載體，學校使用定制的小程序，進行輕應用開發，同時將小程序與學校公眾號、學校官網、各業務應用系統相關聯，運用電子小秘書概念，根據用戶的身份進行個性化服務推送，達到精準服務。六是平臺數據接口調用。依托平臺與企業共同開發數據業務，將同一標準數據進行對接調用，基于平臺開放性，以開發者角度開發面向師生端以及學校端的數據業務，使開發與應用更具有針對性。

三、大數據智慧校園應用系統新生態應用效果

通過大數據服務平臺的建設，數據的完整性、標準化向前邁進一大步，數據資產化、服務化獲得有力抓手。

（一）實現數據資產的整合與積累

應用大數據服務平臺，廣泛收集學校的互聯網數據、位置定位數據，并在校園網中的各種業務中應用系統數據，將采集到的數據進行清洗、分析、建模，實現數據的可視化，實現學校數據資產的整合和積累。具體見圖1。

圖1 校園網用戶及設備狀態數據分析

（二）為決策提供依據，降低管理成本

大數據服務平臺將師生的生活數據及日常教學的教育數據進行統一采集，利用數據分析建模工具，基于相關算法對各項數據進行深度挖掘分析，輔助業務管理。依據大數據分析出的結果，給管理部門提供客觀的決策依據，進而減少人力物力投入。學校通過統一數據服務平臺提供的工具，結合業務特點靈活生成各類實時數據。具體見圖2。

圖2 課堂及教務管理數據分析

統一數據服務大廳提供各種數據服務，目前已經在使用的服務包括無線大數據、一卡通大數據、智慧考勤、指標配置服務、校情大數據、圖書館大數據、智能網絡、智能客服等。如就業數據見圖3。

（三）為診改工作和一站式服務提供數據支撐

圖3 就業大數據分析

全校統一數據標準，可按需靈活調用內部質量保證體系信息化診斷與改進平臺數據和一站式網上綜合服務大廳數據。對學校、專業、課程、課堂、教師、學生等各層面進行全方位展示，構建上下銜接的目標鏈和標準鏈，全面反映學校的辦學狀態，完善決策指揮、質量生成、資源保障、服務支持、監督控制等各個環節的工作程序，按照8字形質量改進螺旋對學校各項任務的完成情況實時動態監測、預警、改進，提升學校的管理效率和質量。具體見圖4。

圖4 學校內部質量診斷與改進數據分析

（四）完善校園安全體系，實現安全事件及時預防

通過對結構化數據和非結構化數據進行廣泛的收集、挖掘和建模分析，大數據服務平臺可以及時發現學生的離校、晚歸校、過宅和其他學校安全問題以及網絡危險言論等，并向主管教師發送警告通知，以便及時進行干預管理，推動學生管理從結果導向管理向預防為主管理轉變。具體見圖5。

圖5 學生上網行為數據分析（安全事態感知與防御處理）

四、大數據智慧校園應用系統案例創新點

（一）技術創新

大數據平臺基于不同場景，不僅為學校提供數據服務、靈活展示、應用，同時還為學校提供標準的API接口，可以在平臺上構建專屬的數據服務應用，并將服務應用統一放在數據服務大廳。數據分析結果以全景方式對外展示，業務結果通過小程序結合公眾號方式即時推送。主要創新點如下：一是數據標準化、服務化和資產化。定義大數據服務平臺在學校整體信息化的基礎平臺作用，收集與師生相關的實時結構化數據、半結構化數據和非結構化數據，實現數據標準化、資產化和服務化。二是開發者平臺。對外提供標準化API接口，學校可以在此基礎上進行靈活調用以及數據應用服務開發，學校作為開發者在企業提供的平臺上實現業務積累并通過校企合作進行推廣。三是面向C端。通過小程序結合公眾號直接面向校內每一個個體，通過不同的權限設置實現端到端數據服務和個性化，并提供有效業務支撐。四是信息化持續支撐。通過開發者平臺，學校作為開發者分享企業對共同開發的數據應用服務產生的商業價值，企業以產業基金捐贈方式持續進行信息化投入。五是根據需求使用服務模塊。無需花費過多資金來構建大數據平臺，基于需求降低大數據平臺構建成本、落地難度和風險，按照服務模塊化付費。

（二）理念創新

通過理念創新，學校信息化建設實現了四個轉變：首先，變財政投資、學校籌資為外部融資。以2018年為例，學校實現外部融資共計740萬（其中企業融資500萬、銀行融資140萬、電信運營商融資100萬），占全年信息化建設資金的70%，用于有線無線一體化建設和一卡通系統升級改造，為師生用網提供免費服務，贏得了廣泛贊譽。其次，變買服務器為買服務。引進企業的先進理念和技術，借助企業專業團隊力量，采取市場化、契約化方式，向具有專業資質的社會組織、企業、事業單位購買服務，既節省了資金，降低了運維成本，又提高了安全系數，降低了信息化風險。第三，變單純購買軟件為校企合作研發相關軟件。根據學校應用實際，引入合作企業，量身定制、共同研發相關軟件，使研發成果最大程度符合學校需要。同時通過甲乙雙方共同擁有研發成果的形式，實現校企共贏。第四，變信息建設為平臺建設。用數據說話，依托國家級數字校園實驗校建設，搭建數字化教學科研平臺、管理服務平臺、安全保障平臺、科學決策平臺，建成功能完備的一站式網上服務大廳，完善學校內部質量保障體系診斷與改進工作數字化平臺。