智慧校園管理系統關鍵技術及應用場景分析

姚佳琦,胡衛星

(渤海大學 教育科學學院，遼寧 錦州 121013)

0 引言

智慧校園管理系統旨在利用先進的信息化手段和工具，拓展現實校園的時間和空間，完善并提升校園管理的各種功能，以提升智慧教育和智慧管理的水平和效率。智慧校園管理系統是學校管理由信息化向智慧化發展階段轉變的產物，是利用智慧技術對傳統校園管理系統進行的智能改造和優化升級。智慧校園管理系統的核心是在云計算、物聯網、大數據等智慧技術的推動下逐步實現感知化的校園環境、高效化的校園管理工作、便捷化的校園生活和互動性的教育教學[1]。具有協調統一、技術先進、全域覆蓋、高效可靠和安全性高等特征的智慧校園管理系統，廣泛應用于校園環境建設、教育教學實施、學生學習生活和校園管理工作等方面。

1 智慧校園管理系統的關鍵技術

1.1 云計算技術

云計算技術高度集合大量存儲資源、軟硬件平臺和虛擬化計算，構成了一個巨大的計算資源庫，能根據用戶需求為其提供各種高效的個性化服務。云計算技術的應用主要包含云服務和云平臺兩大部分：云服務以各種云計算技術設施為基礎，以動態化和可擴展性為特征來實現虛擬資源的集合；云平臺則打造了基于資源整合的線上服務平臺。學校利用云計算技術提供的各種功能，可實現集中管理資源，更好地關注教育教學，提升學校管理工作效率，促進校園管理系統的規模化智慧發展[2]。此外，云計算技術的教育應用不斷地豐富現有教學形式，創造出新的教育教學環境，為現代教育教學的創新搭建了無限的發展平臺。在校園管理系統的建設過程中，學校利用云計算技術不僅可以有效管理各種教育教學資源，還可以滿足學習者自主選擇線上教學服務的個性化需求。

1.2 大數據技術

在校園管理服務的過程中會產生大量的數據信息，其價值在于通過對它們進行存儲、分析和深入挖掘，能夠找到校園管理工作中存在的問題并及時改進，為校園管理工作注入活力[3]。大數據技術的應用擴寬學校管理服務維度，有效支持教與學。尤其是利用大數據技術可對師生信息、教研信息、學習資源等進行系統整合，確保教學、科研和管理等工作的協調發展，同時科學地分析學生的學習行為、學習態度、思想變化和生活習慣等方面，找尋教師教學與學生學習間存在的內在聯系，預測教師教學和學生學習的未來發展方向，幫助教師評估和分析的自身教學情況，促使學生更好地實現自我調整，從而構建智能化、靈活性強的教育教學環境，顯著提高校園管理服務質量和效果。

1.3 物聯網技術

物聯網是指通過射頻識別、紅外傳感器、全球定位系統等信息傳感設備，根據特定的協議將任何物品與互聯網連接起來，實現信息的即時通信和交換，從而實現智能化識別、定位、跟蹤、監控和管理的一種網絡[4]。物聯網技術通過專業化的信息傳感設備實時獲取物體信息，同時將信息實時傳輸到系統設備上，再通過云計算、大數據等技術對信息進行分析，根據分析結果為用戶的判斷和決策提供支持，最后進行決策優化，從而實現系統的高效運行。構建智慧校園管理系統的本質是為在校師生打造智慧化的校園環境，從而為校園內師生提供優質便利的個性化服務。因此，基于物聯網技術支撐的智慧管理服務應用是智慧校園管理系統構建的重要內容。在智慧化校園環境中，物聯網技術將真實的世界與虛擬的世界相連接，實現對校園環境的可視化和智能化管理。

1.4 人工智能技術

人工智能技術研究以計算機為手段模仿和擴展人腦功能來感知環境，進行演繹推理、領會理解、解釋說明和學習規劃等一系列思維活動，從而獲取知識并用其來解決需要人類專家處理的復雜問題。人工智能技術在智慧校園管理中的應用注重智慧服務的功能融合，旨在為智慧服務開拓更多的發展空間。利用人工智能技術對智慧教育資源進行深入挖掘，有助于提高師生們的素質和能力。人工智能技術支持的人工智能教室、虛擬學伴等個性化智慧教育教學功能應用到智慧教學實施場景中，推動了智慧教育教學的發展。隨著時間的推移，人工智能技術逐漸走向成熟，智慧服務應用范圍也在擴展。尤其是人工智能技術可借助自然語言處理技術提高人機交換信息的能力，使人更容易以自然的方式與計算機進行交互，實現智能化人際互動，突破傳統校園管理服務范圍的局限性[5]。

1.5 5G技術

5G技術是新一代的蜂窩移動通信技術，具有傳輸速率快、容量大、功能損耗小和傳輸狀態穩定等顯著優勢。借助5G技術，可實現校園范圍內所有網絡互聯互通，大大優化網絡資源環境，顯著提高網絡通信效率。同時，5G技術使信息交互突破時空的限制，為用戶提供各種所需的個性服務，讓用戶享有沉浸式體驗，實現人和物之間的全面對接。5G技術支持校園內各類有效數據的收集，并優化智慧校園管理系統中相關數據的通信保障工作，由此提高智慧校園管理系統的工作效率[6]。5G技術與教育教學相結合可實現遠程直播互動課堂、虛擬現實教學和AI教育教學等功能，營造真實的教學氛圍。5G技術在校園管理系統中的應用，使信息化資源和數據的傳輸不再受限于復雜的網絡場景，實現面對面管理信息與管理業務的高效聯動。

2 智慧校園管理系統的典型應用場景

2.1 基于釘釘平臺的智慧辦公場景

釘釘平臺通過信息化手段對服務流程進行改造和優化，實現智能融合和隨時隨地的個性化應用，全面提升學校辦公的信息化服務水平。基于釘釘平臺的智慧辦公管理具有以下優勢：一是釘釘平臺的基礎功能都是免費的，為智慧辦公管理提供了更好的選擇；二是釘釘平臺支持不同類型的移動設備多端同步，輕松實現高效移動辦公。釘釘平臺的考勤打卡功能支持教師只需在學校50 m范圍內打開釘釘即可極速打卡。工作審批功能則實現了無紙化辦公和手機端快速審批，審批流程中可固定多級審批人，審批發起人只需填寫表單提交即可。“釘盤”為辦公文件提供了巨大的云存儲空間，辦公文件云同步使得部門間異地分享文件更為方便快捷，為教學管理者提供了更舒適的信息化辦公環境。最后，DING服務方便管理者可以通過釘釘平臺發布校園重要通知和信息，DING消息發送必達，不但可以指定接收人且數目不限，還可以自由選擇電話DING、短信DING等發送方式提醒對方。

2.2 基于易班平臺的智慧學生管理場景

易班是教師和學生網上進行信息交流的新平臺，支持學校和教師對學生的生活和學習進行管理。易班要求學生首先進行實名認證，學生需填寫班級、學號、姓名等，找到自己的所在班級并組成線上虛擬班級。在這里大家不僅可以自由談論班級事務和學習問題，還可以利用內存無限量的網盤分享學習文件，共享班級相冊來記錄班級日常點滴。教師通過公共群對學生和班級進行日常事務管理工作，利用群發短信功能可將信息和重要公告及時傳送給每個學生。此外，易班在學生心理健康管理方面有較為全面的功能板塊，不但支持線上一對一心理健康輔導和在線分享著名心理專家講座，還開通留言板幫助學生合理宣泄情緒，減輕壓力[7]。基于易班的學生電子學籍系統支持導入學生學籍信息，學校通過電腦端導入新生的學籍信息并進行后續修改。在此基礎上完善學生每年的獲獎信息，為學生評優評先提供依據。

2.3 基于慕課堂的智慧教學實施場景

慕課堂作為當前混合式智慧教學工具之一，教師可以借助于慕課堂實現課前、課中和課后的全景式教學設計，合理安排線上和線下的混合式教學。教師在課前借助慕課堂備課，慕課堂的備課后臺會以教學活動的形式呈現每節課的教學設計；作為智能的教學助手，教師使用微信小程序一鍵開啟課堂，學生無需安裝APP，只需掃碼即可參與課堂，同時查看課堂公告了解每節課對預習、復習和作業的要求；上課時，教師登錄并點擊慕課堂微信小程序中的“開始上課”，在講授中穿插使用慕課堂，讓學生完成準備好的教學活動，及時獲得學生的反饋并調整教學策略；課后，慕課堂的“學情統計”模塊支持教師查看學生在課堂上的表現，了解學生在線學習的基本情況，在此基礎上更好地進行學生數據分析。此外慕課堂支持教師開啟GPS簽到，并根據課堂教學進度隨時在手機端開展隨堂測試、隨機點名、課堂問卷等，實現即時交互。

2.4 基于企業微信平臺的智慧教務管理場景

企業微信平臺不僅使用戶享有與使用普通微信相同的體驗，還有強大的教務管理功能。通過企業微信平臺為學校的教務管理工作提供一站式服務，解決師生以及管理人員需下載多個軟件、登錄多個賬號密碼的問題，實現同一賬號登錄平臺和各類教務查詢服務輕松轉換。學校利用企業微信平臺的教務工作流程審批功能將線下的教務工作流程審批轉變為線上審批，只需在手機端一鍵提交申請，管理員就可在管理后臺直觀地看到整個教務工作審批流程，實現審批流程的可視化和審批配置的靈活化。通過企業微信平臺實現教務消息的實時推送，創建企業微信工作群，隨時隨地發布各類教務相關的通知和公告，啟用回執消息的功能及時查看消息是否已讀，還可設置微信提醒對教務工作進度實時跟蹤。此外，企業微信平臺支持對教務管理人員的通訊方式進行統一管理，通過批量導入各個學院教務管理人員的通訊方式，形成了覆蓋式的企業微信通訊錄，使得各教務管理人員之間聯系更為快捷方便。

2.5 基于人臉識別技術的智慧校園安全管理場景

人臉識別技術是根據人的臉部特征進行身份識別的一種生物識別技術。人臉識別技術自然性、非接觸性和非侵擾性的特征，使“刷臉”成為學校教師和學生普遍接受的方式。學校將人臉識別技術應用于學生的身份核對，對于進出學校的學生，門禁管理系統通過對別人臉信息完成實名認證，進行身份識別并確保學生是本人[8]。同時閘機通行功能會快速錄入學生的人臉信息，身份校驗成功后閘機放下閘門學生即可通過。為了避免閘機在緊急情況下對學生造成傷害，閘機設有應急處理功能，在斷電等突發情況下閘機會自動打開閘門。此外，在學校的主要地點或者學生分布密集區域布置人臉識別系統，通過抓拍人臉圖像，實現對人員的自動識別和人員軌跡追蹤。目前疫情常態化還在繼續，將人臉識別用于人流密集的校園，有助于加強校園的安全管理工作。

2.6 基于RFID技術的智慧圖書館

RFID技術是集自動識別技術和無線電射頻通信技術的無線射頻識別技術。將RFID技術應用于智慧校園圖書館管理，改變了以往用條碼系統管理書籍的方式，圖書館管理人員利用RFID電子標簽定期對圖書進行盤點，實現了管理方式自動化[9]。圖書館中每一本圖書都有RFID電子標簽，RFID電子標簽可以隨意修改、更新、增加和刪除，因此可以重復使用，節省成本且耐久性更強。同時RFID電子標簽有密碼保護，所以安全性較高。此外，圖書館的出口處裝有RFID檢查系統，防止有些圖書沒有貼上RFID電子標簽或者沒有完成借書步驟就被學生帶出圖書館。基于RFID的智慧校園圖書館管理還支持自助借還書功能，學生只需將帶有RFID標簽的圖書放在識別區，識別區的RFID讀寫設備會自動感知并識別RFID標簽，由此圖書館系統完成借還操作，整個過程圖書館管理人員的參與較少，大大節省了傳統校園管理的人力物力，改進了管理方式，減少了圖書館管理人員的工作量[10]。

3 智慧校園管理系統的發展趨勢分析

3.1 智慧技術的發展性

智慧技術為智慧校園管理系統的構建提供了強有力的支撐，使學校各種管理工作更加智能化。云計算、物聯網、大數據和人工智能等智慧技術在智慧校園管理系統中的應用、滲透與融合，延伸出各種個性化應用服務，在方便師生的同時，更提高了管理人員的工作效率。對學生而言，智慧技術構建全面覆蓋式的校園網絡環境，結合智能終端和智能傳感設備，可實現學生學習資源和學習計劃的個性化定制，學生不但可以根據自身學習情況自定步調，還享有包含側重點的教學服務。對教師而言，智慧技術作為教育教學創新型工具，通過對教育大數據的獲取和分析，記錄、監控和評估學生的學習數據，幫助教師準確找到教學重難點并強化學生學習過程中的薄弱環節，同時還能投入更多的時間和精力以促進學生個性化發展。對智慧校園管理平臺的管理人員而言，智慧技術通過校園內多種感知設備獲取數據信息，對數據進行深入挖掘和分析，從而有利于智慧校園管理人員科學化、精準化決策。

3.2 應用場景的豐富性

如果只關注基礎設施和應用系統，而不關注應用場景，那么智慧校園管理系統的落地效果就不夠顯著。大數據、物聯網、云計算、人工智能等智慧技術使智慧校園管理系統擁有了豐富的應用場景。在教育教學方面，智能測評通過測試、評價和練習3個環節，結合學習內容數據和學生之間的互動數據來幫助教師掌握學生對知識的熟練程度。系統會收集學生的基本信息，根據智能測評的反饋結果同步更新練習內容并及時調整學生的學習進度。且學生在系統平臺上學習時間越長，產生的數據量越豐富，智能測評的結果也會越準確。在綜合管理方面，智慧校園管理系統實現了校園安全管理的可視化，在虛擬世界生動再現了校園日常安保工作機制，拓展了以往數字化校園場景中信息展示的廣度與和深度，實現了以智慧技術為支撐的校園智能感知、校園安全管理決策分析和各項校園設施數據采集的全面融合。校園的實時化和動態化監控有效解決了傳統校園安全監控存在的分散性和單一性等問題。

3.3 人員培訓的專門化

智慧校園管理系統不但要求管理人員具有一定的管理能力，還要掌握一定的信息技術知識和網絡實操技能。因此，只有人員培訓專門化，才能確保智慧校園管理平臺各系統與實際管理工作流程和管理內容緊密對接，各部門管理人員按照規定程序，在各項管理工作中相互配合、及時溝通和協調，實現學校不同管理平臺之間的有效整合和聯動。同時，人員培訓專門化需建立持久穩定的培訓制度，按照先培訓再實踐的原則，培訓人員有類別、有步驟且由點及面地全面開展，保證培訓形式多樣化、培訓內容貼近實際需要、培訓目標融入實踐、培訓時間合理高效。通過建立合理的激勵制度，評選和獎勵在智慧校園管理系統建設過程中有優秀表現、業績突出的工作人員和部門，以豐富多樣的獎勵方式激發管理人員主動參與到智慧校園管理系統的建設中。除此以外，邀請校外具有專業技能和管理經驗的專家定期到校參加經驗交流會，定期對管理人員進行考核評估，提高管理人員工作的針對性和實效性[11]。

3.4 優質資源的共享化

實現優質資源共享化，提高資源利用率是建設智慧校園管理平臺的首要要求。首先是構建統一的信息資源平臺。智慧校園管理系統將校園內各部門分散的信息資源進行整合，從而構成一體化的信息環境。在智慧校園管理系統中，教師、學生和管理人員有各自的角色定位并享有相應的服務，師生和管理人員根據自身需要通過統一的平臺獲取信息，實現有效的信息傳遞和共享。其次是建立完善的數據信息標準。完善的信息數據標準是支持智慧校園管理系統信息交互和資源共享的基礎條件。學校根據各管理部門的實際情況和發展需求，制定既能滿足學校目前的管理需要，又能兼顧學校管理工作長遠發展的信息數據標準體系。完善的信息數據標準對校園人員和各個管理部門進行統一管理，通過采集各部門的管理人員和師生的身份信息，實現統一的身份認證。信息資源平臺和信息資源標準的協調統一，促進了優質信息資源的共享，提高了管理設備的使用率，智慧校園管理系統的運作更為高效便捷。

4 結語

智慧校園管理系統的未來發展離不開智慧技術的支撐，以統籌規劃智慧校園管理系統的整體建設和穩定運行。結合學校管理系統的具體情況，還需進一步重視智慧技術的集成應用服務，制定合理的運行保障機制，開發優質信息化資源和完善人才培養體系，提高教育教學質量和智能化管理水平，使得教學應用場景全方位滿足廣大師生需求。校園管理智慧化全面實現后，智慧校園管理系統應用場景將會自然而然地得到擴展，學校管理將不斷突破傳統校園管理的概念，實現智慧化管理和一站式服務。