“互聯網+教育”大背景下高職院校智慧校園的建設探索

梁軒

摘要：近年來，寧夏作為首個“互聯網+教育”示范區建設省份，不斷加大教育信息化建設投入，始終把教育擺在優先發展的戰略地位。將“互聯網+教育”融入人才培養、教育服務、教育治理的全過程，堅持推動教育理念更新、教育模式改革、教育體系重構，努力讓每位學生都享有公平、高質量的教育資源。該文簡要地分析基于“互聯網+教育”背景下高職院校智慧校園建設現狀，借鑒國內外高校智慧校園發展思路，提出智慧校園建設框架，展望人工智能技術應用和教育融合的意義，希望為智慧校園建設提供探索的路徑。

關鍵詞：“互聯網+教育”，高職院校;智慧校園

中圖分類號：TP311? ? ? 文獻標識碼：A

文章編號：1009-3044（2022）22-0030-04

1 引言

2018年教育部《教育信息化2.0行動計劃》中明確提出“三全兩高一大”的發展目標，要求到2022年實現教學應用覆蓋全體師生、學習應用覆蓋全體適齡學生、數字校園建設覆蓋全體學校。2019年中央、國務院印發《中國教育現代化2035》，要求統一構建一體化平臺，加快形成現代化的教育管理模式，推進管理精準化。在黨和國家的領導下，高校信息化建設如火如荼地開展推進，經過多年經驗積累及技術沉淀，移動互聯、大數據、云平臺等技術已經廣泛應用于數字化校園，實現了教育過程的全面信息化，有效地提高了校園管理水平，同時也為智慧校園的建設奠定了堅實的基礎。

2 國內外研究現狀

智慧校園的概念最早由智慧地球延伸而來，如何運用新一代信息技術實現教育教學智能化管理是智慧校園建設面臨的首要問題。目前，國內高校依據自身的條件和需求，陸續開始在原有數字化校園建設的基礎上，加速數字化校園向智慧校園轉型。嘗試將物聯網、大數據技術應用和人工智能深度融合學校管理和教學全過程，推動教學改革、管理優化、績效提升。

2.1 國內外概況

2.1.1 國內概況

我國智慧校園建設尚處于摸索階段，整體框架設計、建設方案和實施內容沒有形成統一標準。研究的核心是如何構建智慧校園，以數據為核心，運用包括云計算、物聯網、人工智能在內的一切先進技術進行融合創新，打造智能、靈活、高效的校園系統。重點則聚焦為“教”與“學”，依托智慧教室、移動終端和虛擬工廠等載體，創建線上線下混合式教學，解決實訓教學中“進不去、看不見、動不了、難再現”的難題。從全球信息技術科學研究發展趨勢來看，“教育信息化必經技術化、智能化、智慧化三個階段，技術化讓表現手段達到極致，智能化要讓算法達到極致，而智慧化要讓理解達到極致”[1]。國內大部分學校目前處于第一階段，主要研究如何借助新興技術實現大數據的深度應用，服務于教學、科研及管理。目前國內學術界的研究的主要集中在以下四個方面， 一是通過新興技術手段，構建智慧校園。二是通過頂層設計，完善智慧校園體系架構。三是加強智慧校園的信息化基礎設施建設。四是推動信息技術與教育教學深度融合。

2.1.2 國外概況

國外智慧校園建設更注重單一技術的實際應用，有多個極具特色的研究方向例如，“美國斯坦福大學致力于研究基于大數據分析技術構建智慧校園，對校園各類基礎設施、樓宇控制系統等軟硬件數據進行統一采集、分析應用。實時監控與報告能源使用情況，可快速診斷故障、做出預測性維修，提高資源使用效率”[2]。麻省理工學院則利用區塊鏈技術實現了向畢業生發放數字畢業證書，使學生成為自己畢業證書的管理者。同時國外眾多智慧校園規劃與智慧城市相輔相成，學校依托智慧城市的建設基礎，與智慧交通、智慧社區、智慧物流等功能相連接，將智慧校園與城市發展深度融合。例如，挪威科技大學則制定專門的發展規劃，從數字化、城市化、智能化、可持續發展性四個方面構建智慧校園，將校園建設和城市發展結合起來，集結優勢資源進行研究和基礎設施建設。由于歐美國家對校園安全問題極為重視，要求智慧校園建設將師生生命安全納入基本功能，打造全新智能預警校園安全平臺。比如，瑞士聯邦理工學院，利用傳感器和互聯技術構建ETHOC系統，實現校園信息的互聯互通，對校園實行全面的監管，發現異常情況，系統會立即顯示并通知管理員。

2.1.3 國內外特點

比較國內外智慧校園研究特點，發現國內外智慧校園存在部分共同之處，主要表現在一是整體建設都處于摸索階段，缺乏統一的建設標準和規劃，頂層設計未達成共識。二是對新興技術興趣濃厚，國內外均重視通過新技術助推智慧校園建設，解決現階段信息化發展中遇到的瓶頸或難題，例如通過結合人工智能進行融合和創新。三是缺乏智慧校園管理規劃，國內外均將建設的重點放在基礎設施建設或是新技術在應用層面的推廣，不重視研究智慧校園管理規劃和評測體系，出現“重建設”“輕管理”的情況。

3 區級建設現狀

自2018年，寧夏獲批建設“互聯網+教育”示范省（區） 以來，全面開放平臺數據共享共用接口，推動校園治理全流程數據匯聚，形成校園治理大數據庫。開展了學校聯網攻堅行動，大力推進IPv6、5G等新一代信息網絡技術應用，構建高速互聯、安全穩定、全面覆蓋的校園網絡環境。制定智慧校園建設指南，推進物聯終端、智能安防等智能化設備普及應用。雖然智慧校園建設成果初顯，取得了一些成績，但還存在一些短板和不足，具體表現在以下幾個方面：

3.1 基礎設施建設水平參差不齊

基礎設施建設是智慧校園的重要基石，通過高速的異構通信網絡、廣泛的物聯感知和海量的數據匯聚存儲，為學校的各種應用提供基礎支持和數據支撐。因各學校理解不同、需求不同，導致決策部署、資金投入和建設思路不盡相同，存在基礎設施建設水平參差不齊現象。

3.2 存在數據孤島問題

數據孤島起源于信息孤島，各應用系統建設之初就處于封閉狀態，數據標準不統一，業務流程融合困難，很難實現數據共享及利用。經過多年數字化校園建設，大部分學校應用系統眾多，數據割據情況嚴重。該問題不僅存在于學校內部，也存在于學校與學校之間。隨著智慧校園建設的開展，很多學校已開始逐步淘汰老舊系統，構建全新數據中心和一體化數據共享平臺來解決數據孤島問題。但實際應用中只能實現部分數據的共享和流轉，未完全解決數據孤島問題。

3.3 物聯網應用普及率不高

物聯網技術自2016年開始實現爆發式增長，隨后在各行各業中開始發揮其重要作用。大部分學校在向智慧校園建設轉型中，已經開始建設或部署物聯網應用系統。但因為缺乏建設經驗、重視程度不足，資金投入較高或缺少物聯網技術專業人才等各方面原因導致物聯網技術實際只是單一應用于某一層面，例如圖書館管理、教室管理或考勤管理，具有很大的局限性。大部分學校物聯網技術應用處于摸索階段，整體應用普及率不高。

3.4 人工智能技術應用場景單一

2018年，教育部批復寧夏和北京外國語大學開展人工智能助推教師隊伍建設行動試點工作，在此背景下寧夏高校人工智能應用建設重點為推動智能教學助手的建設與應用。包括建設人工智能教室、教師發展智能實驗室和VR教室，開發教師教育質量監測智能化系統，建設區級人工智能教學培訓研修、教學助手研發和AR/VR項目實踐基地等。人工智能技術聚焦于教學，以教學場景為核心，挖掘學習者潛在需求為重點方向，導致應用場景較為單一。

4 建設思路

4.1 加強頂層設計和專業性指導

學校需要健全信息化管理機制，加強信息化領導組織機構，形成領導主抓、部門重視、業務協同、校企共建，師生參與的良好環境。成立智慧校園建設專家小組，聘請專業領域專家共同參與方案建設和論證。創新信息化建設機制，以學校信息化管理部門為主導，各業務部門緊密配合，努力為師生打造集學習、工作、生活為一體的智慧化環境。

4.2 加強基礎設施建設

教育部等六部門于2021年7月《關于推進教育新型基礎設施建設構建高質量教育支撐體系的指導意見》中明確指出堅持需求導向、創新引領、協同推進、統籌兼顧四項基本原則，到2025年，基本形成結構優化、集約高效、安全可靠的教育新型基礎設施體系。由此可見加強智慧校園基礎設施建設應遵循實際需求，堅持“統籌規劃，分布實施”的原則，結合學校基礎設施特點，綜合考慮迭代更新情況。

4.2.1 加強網絡基礎設施建設

升級校園網核心設備，以有線萬兆光纖為主干連接，高性能無線網絡設備作為接入，實現有線無線全覆蓋。進一步優化網絡拓撲結構，使用多功能綜合業務邊界設備，加強網絡安全防護。持續推進5G、IPv6等新一代網絡技術的部署和應用，擴容校園網絡出口帶寬，滿足師生隨時隨地高速接入校園網的需求，為師生獲取互聯網資源和學校教學模式改革提供充分保障。

4.2.2 對接省級“互聯網+教育”大平臺

新建應用系統應按照統一的數據標準對接省級云平臺，共享教育教學和管理數據。依托平臺的教學應用涵蓋學校教學、科研、培訓、學習、評價、管理和服務全流程，開展信息化教學和學習活動。各高校數據中心逐步規劃整合至省級教育云平臺，解決學校各自為政，平臺重復建設、資金浪費、資源不能共享等問題。

4.2.3 完善教學、科研及公共設施

建設融合5G、物聯網、VR和高清全息投影技術的低碳互動智慧教室。利用感知互動和仿真實訓裝備，激發學生學習興趣，打造個性化的學習氛圍。利用信息技術創新科研實驗方式，建設智能實驗室，提升科研基礎設施建設水平。加強創建綠色平安校園建設，部署校園樓宇物聯網基礎設施，按照多協議組網原則，配套安裝大量級各類傳感器，升級校園視頻監控系統，加強安放聯動，實時控制樓宇能源，節約能耗。

4.3 打破數據孤島

“數據孤島被用來形容內部因技術壁壘或部門分隔而形成的信息孤立現象，被稱為IT環境中最基本元素——數據的離散狀態” [3]。因技術差異、遺留問題、行業利益等各種原因造成的孤島現象現在仍廣泛存在于各行各業，解決措施多采用數據集成技術、建立內部的數據資源整合系統等。要想讓數據真正流通起來，打通不同軟件系統之間的壁壘并非易事。目前，高校的主要解決方法是建設數據融合平臺，將各業務系統中的數據進行整合匯總，形成一個元數據倉庫。然后再利用數據抽取和清理技術對數據進行深度的整合、清洗、最后加以分析利用。此類模式需要針對關鍵業務先進行數據融合，后期再將新增應用接入數據融合平臺，逐步淘汰或者升級老舊系統。可以說是一種臨時性解決辦法，沒有直接解決孤島問題。

4.3.1 法律制度支持

為數據立法，讓逐步開放“數據”變得有法可依，對于解決數據孤島問題意義重大。“2022年3月1日《浙江省公共數據條例》作為全國首部以公共數據為主體的地方性法規面世，該《條例》從完善數據收集、建立數據共享機制、構建數據有序開放制度、設立授權運營制度、健全數據安全管理規范等多方面對公共數據管理做出規定。所有公共數據在保證數據安全的前提下，有序向社會開放。” [4]這種通過省級的頂層設計建立的公共數據標準，解決了數據共享管理制度的缺失，對于促進數據流通，解決數據孤島帶來了曙光。

4.3.2 借助省級教育云平臺

借助統一規劃建設、統一數據標準、統一認證服務、統一管理運營、統一應用服務的省級教育云平臺。各學校應用系統按統一的數據標準對接和建設，共享教育教學和管理數據，有效打破系統間的信息孤島和資源壁壘，同時各學校不再建設教育云平臺已有的系統和功能，一方面有利于解決數據孤島，推動教育資源和數據匯聚，另一方面也可以避免重復建設，降低平臺建設成本，提升教育經費使用效益。

4.3.3 利用新技術嘗試

大數據背景下，數據孤島問題由來已久，各學校信息系統發展到一定階段必然會出現此類問題。行業中雖然沒有形成完善的解決方案，但探索的腳步從未停止。要解決此問題，必須要解決相應的難題，首先，數據要流動，第一要解決的是合法合規問題，尤其是隱私保護。在眾多大廠出現隱私泄露的背景下，人們對于數據隱私保護問題越來越重視，國家數據合規監管體系不斷完善，想要打破數據孤島，數據的流動和共享是必要條件，如何在保障隱私安全的前提下讓數據進行流動成為一大難題！隱私保護計算技術應運而生，該技術可以在看不見原始數據的前提下只輸出計算結果進而產生價值，發揮數據價值的同時實現數據隱私保護。其次，目前的數據產業分為三大主體，分別為數據生產者、數據壟斷者和數據使用者，三方由于利益割據而產生的數據確權難題一直無法有效解決，大量的數據存儲于數據壟斷者的數據庫中，數據產生的各種價值無法回饋到數據生產者手中。利用區塊鏈技術通過自身不可篡改的特性，可以有效解決數據的確權問題。如圖1所示能夠將數據的所有權、使用權歸還給數據生產者，數據共享必須經過生產者授權才能夠被第三方所使用，產生的利益由數據壟斷者和數據生產者按比例分配，從而讓數據和價值最大化地回歸生產者。這樣不僅解決數據交易市場中的數據收益方面的失衡，也可以重新構建數據市場的各方關系。在統一數據標準和接口標準的建設的區塊鏈系統可以將數據從傳統的數據壟斷者的大型數據庫中流進去中心化的分布式平臺，打破現有的數據孤島，實現多方共贏。

4.4 加強物聯網感知應用

智慧校園的主要特征為互聯校園環境的全面感知、業務應用的智能全面以及海量數據的智能分析[5]。物聯網技術從誕生到現在，經過不斷迭代發展在各行各業中發揮越來越重要的作用。在數字化校園建設階段，物聯網技術在一定程度上解決了校園管理自動化的部分需求，如攝像頭可以保障和監控校園安全、校園門禁可以識別記錄進出校園人員、電子班牌可以實時展示課表信息等。但這些設備只是單一地完成其職責，采集的數據分別存儲于各自應用系統中，無意間又形成了物聯網應用的“信息孤島”。

隨著教學、科研及管理信息化需求的增長，物聯網感知應用在校園的可發展領域不斷擴大，一方面智慧教室、校園管理、生活、安防、能耗、實訓室等需要使用傳感器借助網絡完成信息資源的交互和共享。另一方面智慧教室對于學習者個體的特征和學習情景的感知、捕獲及信息傳遞也需要借助物聯網實現。在此背景下加強物聯網運用需要建設智慧校園物聯網一體化平臺如圖2所示，集成學校所有應用物聯網技術的軟硬件，提供系統總線，匯聚需要接入的物聯網應用系統。通過總控平臺實現設備控制、能耗管理、實時監控、數據流通等功能。

4.5 基于人工智能技術的應用與融合

AI技術在智慧校園中的應用與融合應基于學校的實際需求，以“人工智能+大數據”的模式進行整體規劃，在大數據、教育教學、管理與服務四個層面進行深度融合，如圖3所示：

4.5.1 人工智能與大數據融合

借助校園網、移動互聯網和物聯網一體化平臺，實現人與人、人與物、人與環境的主動感知，智能識別，保證各終端數據的互聯互通。通過大數據分析平臺實現海量數據的存儲與處理，AI與大數據融合應用可以標記并清洗“臟數據”，對關鍵數據進行深度挖掘、分類篩選。通過不同AI技術手段增強大數據平臺的存儲及分析能力，實現關鍵數據的分析與展示，為用戶提供數據服務、為業務部門提供數據分析、為學校管理層提供智能預測、決策支持及依據。

4.5.2 人工智能與教育教學融合

建設支撐智慧教學的基礎環境，包括全面普及智慧教室、智能終端的應用，建設虛擬仿真實訓室、VR/AR沉浸式課堂等。打造智能化學習空間平臺，通過人臉識別、智能輔助教學機器人、虛擬現實等技術融入教育教學全過程，實現智能化教學方式，推動人工智能在教育教學管理等各方面全流程創新應用。例如智能輔助教學機器人可以擔當課堂助手，幫助教師分析優化教學過程、批改作業、智能閱卷，提高教學質量提供數據支持。人臉識別技術可以動態捕捉學生行為并分析。智能錄播系統可以幫助學生創建個性化學習環境，提供個性化學習計劃、為不同學生提供最合適的學習方案。基于多元化評價方式，不只關注于學生成績，加強學生多方面能力評價。幫助教師評估教學薄弱點，按照反饋的學生課堂數據，評估并優化教學方式。

4.5.3 人工智能與管理融合

創新智慧校園管理模式，按照統一標準、互聯互通的原則融合大數據平臺及物聯網一體化平臺，運用高速網絡承載智慧校園所有物聯感知系統，集成人工智能技術，實現教學、學工、人事、科研、資產等管理功能，助推智能科學化管理。創新管理模式，提升管理服務效率，通過傳感器構建傳感物聯互動的可監控校園，實現實時監測、智能預警，及時干預的安全校園環境。結合物聯網一體化平臺最大限度實現節能減排，推進低碳綠色校園建設。

4.5.4 人工智能與服務融合

按照“以用戶為中心”的核心理念，針對不同用戶角色提供關鍵個性化服務模式。用戶通過各種智能終端接入應用系統獲取所需資源的同時也獲得相應的服務。人工智能技術的發展為個性化服務模式提供了更多創新的擴展空間，進而推動智慧校園服務的不斷“進化”。例如通過人工智能+移動技術服務師生，提供面向師生的一站式服務。學生借助移動終端開始一天的智慧校園生活，實現包括考勤、課程提醒、請假、在線學習、用餐、圖書館預約、支付、學術搜索等一系列功能。學生產生的各類數據同時可以通過數據匯總分析后反饋為學生畫像，幫助教師和管理者掌握學生各項動態。

5 結束語

智慧校園建設作為數字化校園的最終形態，必然要經過技術化、智能化、智慧化三個發展階段，通過不斷完善，發展最終進化而成。本研究提出的建設框架是基于目前現狀的較局限性的理論性研究，智慧校園建設對于推進教育現代化具有重要意義，值得每位教育工作者進一步探索與研究。

參考文獻：

[1] 董洪亮.智能教育產品顯成效[N].人民日報，2018-6-14（18）.

[2] Shah A.Components of an intelligent campus[OL].

[3] 于翔.收復數據孤島[DB/OL].網絡世界，2007-12-24（036）.

[4] 陳璐，王文龍. 浙江省公共數據條例將于3月1日實施，打破數據孤島[N].錢江晚報.

[5] 王運武，莊榕霞，陳祎雯，等.5G時代的新一代智慧校園建設[J].中國醫學教育技術，2021，35（2）：143-149.

【通聯編輯：梁書】