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【摘要】對智慧校園系統建設中可能存在的問題進行分析和建議,并以此為基礎設計出智慧校園系統架構和建設方案,為智慧校園建設提供了參考。
【關鍵詞】智慧校園 系統架構 信息化 云平臺 統一平臺
doi:10.3969/j.issn.1006-1010.2015.19.000 中圖分類號:TP393 文獻標識碼:A 文章編號:1006-1010(2015)19-0000-00
引用格式:楊婕. 高校智慧校園建設方案探討[J]. 移動通信, 2015,39(19): 00-00.
Discussion on Construction Scheme of Intelligent Campus in Universities
YANG Jie
(GCI Plan & Design Institute of Communication Engineering, Guangzhou 510310, China)
[Abstract] The potential problems in the construction of intelligent campus system were analyzed and suggested. In view of this, the system architecture and construction scheme of intelligent campus were designed to provide a useful reference to the construction of intelligent campus.
[Key words] intelligent campus system architecture informatization cloud platform unified platform
1 智慧校園的建設背景
在全球信息化進程推進和國內智慧城市大批規劃建設的背景下,作為新技術教育和研發前沿的高校也必然會積極加入到信息化和智慧化的建設中。高校信息化程度是體現學校綜合實力的重要因素之一,是衡量學校教學科研綜合實力和現代化水平的重要指標,同時信息化的手段也是提升學校管理水平和核心競爭力的有效工具。本文基于對智慧校園的文獻研究及規劃建設經驗,對智慧校園存在的問題進行分析、提出建議,并以此對智慧校園的建設需求和方案進行總結。
2 智慧校園建設問題分析及建議
智慧校園是一個系統化的工程,從前期各高校信息化建設的情況來看,普遍存在各部門、各學院各自為政,缺乏對整體需求、數據、架構的統一梳理和規劃,導致系統之間共享程度低、信息孤島嚴重等問題。
(1)信息系統分散建設,重復投資、異構、信息孤島等問題嚴重。
大部分高校的信息系統仍然是按照部門來進行建設,各部門信息化意識及能力參差不齊,建設時只關心本部門的功能需求,而缺乏統籌的考慮,導致同一功能在不同系統中重復建設,技術路線各不相同。
為解決以上問題,有以下幾個建設:1)將智慧校園建設提升到學校戰略層面,成立專門的主管部門以及建設領導小組,并邀請行業內有相關建設經驗的專家、學者成立專家咨詢委員會。2)在建設初期通過摸底調研和需求收集,統一編制頂層規劃,打破部門劃分、面向服務對象劃分系統,明確總體架構、系統劃分以及技術路線。3)日常建設中,業務部門提出第二年的需求,通過信息化部門、領導小組和專家的評審討論,通過打分排序,確定實施內容和建設計劃。
(2)基礎數據不健全,數據采集、分析困難。
在智慧校園建設中,由于各部門數據管理的水平、配合程度等不同導致數據收集不完整,從而難以進行合理的分析。
解決該問題可以從技術和管理這2個方面入手。技術方面:完善健全基礎系統的建設,通過信息化手段協助數據的管理;使用云計算技術幫助完成數據存儲的共享;制定統一的數據規范和標準;建設數據交換平臺,使數據充分共享。管理方面:明確各部門的職責和分工,并將其納入日常考核中;各部門配置兼職的信息化人員,協助部門解決日常問題并將問題反饋,提升系統使用效率。
(3)應用系統過于依賴廠家,功能不適用。
在應用系統的建設中,往往出現招標選定廠家后,直接使用廠家通用性應用系統軟件,而未根據自身需求對軟件功能進行梳理和設計,造成功能不適用的情況,同時也導致了很多系統在上線后越來越少人使用,造成系統的閑置浪費。
要解決這些問題,需采用科學的管理方法,業務使用部門應全程參與到系統的設計、開發和升級中,使得信息服務能夠不斷與業務需求的變化相適應。在招標前梳理功能需求書,并在確定廠家后,與其共同細化功能、流程和接口設計;在系統建設過程里程碑中設置質量控制點,采取用戶需求確認、用戶功能確認、用戶系統運行確認等機制,確保設計與需求一致;通過各類測試和例會及時發現和解決問題;在運維階段及時收集反饋的問題并定期總結,以此作為下一階段優化升級的依據。
(4)運營模式缺失,資金缺口大。
智慧校園的建設工作需要投入一定的資金才能保證其健康快速發展。在當前階段,學校是主要投入方,但是單靠學校投入的資金是遠遠不夠的,需要多元化的投融資以解決建設資金短缺問題。
解決的方法建議:學校投入啟動資金,擁有部分運營權,與合作單位共享收益(前向向使用者收費,后向向廣告商收費);在建設中鼓勵教師和學生的參與,以培養自己的技術人才,加強信息化能力以降低后期的建設和維護成本;信息系統集成單位以資源置換的方式準入,為學生提供實習就業機會等。智慧校園運營模式建議示意圖如圖1所示:
圖1 智慧校園運營模式建議示意圖
可以混合建設運營模式為核心,通過充分調動學校、合作單位雙方力量,構建投入產出的商業模式閉環,確保信息化建設長效開展。
(5)技術人才缺失及流失。
在高校信息化工作中,由于被重視程度低、人員編制數量限制、缺乏晉升途徑等原因,導致人才缺失及流失現象嚴重;信息化建設的人才隊伍技術力量薄弱,技術人員與服務對象的比例嚴重失衡。
智慧校園是一個高新技術的工程,需建立信息化人才培養機制,保障人才體系的結構和數量。因此可以從以下3個方面來進行人材保障和建設。1)制度上保證專業技術人員的數量和編制,并設置合理的晉升途徑;2)打破部門壁壘,建設一支專職+兼職結合的IT人才隊伍,形成外包+自主結合的建設方式;3)與學校教研相結合,設立關于智慧校園的課題研究,同時實際的建設經驗和案例也可分享到教學中。
3 智慧校園系統建設方案
基于以上的問題分析和建設建議,對智慧校園的具體規劃思路和建設方案總結如下:
3.1 智慧校園規劃思路
在智慧校園建設時,應遵循一定的思路和步驟:先通過對校園信息化現狀和需求的梳理,結合國家和地區的教育信息化規劃和技術發展情況,進行統一的頂層規劃,再分步分批完成各類系統的落地實施。智慧校園建設內容規劃思路示意圖如圖2所示:
圖2 智慧校園建設內容規劃思路示意圖
3.2 智慧校園需求分析
智慧校園建設的目的是滿足和學校相關的各類人、各類組織的各種活動需求,因此在需求分析時應該從使用者角度出發,對各類使用者進行分類和需求分析,最終得出建設內容。
智慧校園服務的需求對象主要包括教師、學生、科研人員、校園管理人員以及相關的外部院校、企業、校友等,結合其在工作生活等各方面的活動情況,將主要需求分析如表1所示:
表1 智慧校園需求分析表
需求對象 教師 學生 科研人員 管理人員 其他學校、企業、校友等
需求分析 教學需求 學習需求(入學、留學、課外培訓等) 項目管理 安全管理 院校交流
人事需求 科研管理 資產管理 企業招聘
辦公需求 工作需求(勤工、就業等) 學術管理 人事管理 學企合作
科研需求 教學管理 校友交流
醫療需求 生活需求(購物、就餐、住宿、醫療、娛樂、交流等) 招生管理
深造需求 招商管理
財務管理
通過以上簡單的需求分析,可以看出面向不同的服務對象,其需求要有相同也有不同,主要體現如下:
(1)大部分數據是同時存在于多個需求中的,如學生的成績、就業情況等,學生、教師、教務管理人員都需要知道。
(2)應用層面上對于不同用戶、不同場景情況各不相同的,如學生的成績,學生關心的是個人情況,教師關心的是自己教學班級情況,教務是關心同類課程的整體情況等。
(3)同一個應用需要多種方式展現,再如學生的成績,需要提供短信推送通知、手機端查詢、電腦端的輸入、查詢或匯總統計等。
要滿足以上的各類需求,通過單個系統的建設是無法實現的,需要多種類系統、多類型數據及多形式的界面充分融合來達成。
3.3 智慧校園總體架構
從智慧校園的需求出發,參考智慧城市的整體架構,對系統架構設計如圖3所示:
圖3 智慧校園整體架構示意圖
智慧校園的整體架構主要由感知層、基礎網絡設施、數據中心云平臺、數據層、應用支撐層、應用層和展示層組成。
3.4 智慧校園建設內容
在總體架構的指導下,將智慧校園的建設內容主要分解為基礎設施、統一平臺和應用系統共3大部分,感知層的建設內容結合應用系統進行部署。
(1)基礎設施
基礎設施主要包括基礎網絡、數據中心和云平臺的建設。
1)基礎網絡
智慧校園中信息的傳遞和共享需要通信網絡的支撐,目前常用的網絡分為固網和移動網。
基礎網絡提供3大類需求:滿足校園內學生、教職工等的互聯網上網需求;滿足校園內學生、教職工等訪問校內數據中心應用平臺的需求;滿足校園內如刷卡器、攝像頭等各種感知終端與中心平臺通信的需求。
一般情況下基礎網絡都通過與運營商合作的方式進行建設:由運營商完成校園內部的主干光纜和電纜布放,并提供互聯網出口,通過部署認證計費系統和學校一起進行互聯網上網業務的運營;學校完成內部教研網絡的建設,滿足內部通信和安全的需求。網絡建設時要注意網絡層次、結構的設計,通過各類隔離、認證手段,控制終端接入權限或實現運營管理,通過域的劃分完成安全管控。
2)數據中心
數據中心是數據存儲、數據共享、業務應用的統一承載中心,數據中心的建設和完善是信息化建設的基礎。數據中心的建設要注意安全和能耗的問題:
安全方面:選用合標的土建基礎規范的機房設計,注意機房承重、機房耐火等級、供電條件、機房監控等方面的要求,減少安全隱患。
能耗方面:數據中心建設完成后,能耗將是其維護過程中最大的一筆支出,如果在建設過程中能充分考慮到綠色節能的設計,將在很大程度上降低維護費用。節能的手段一般有制冷、通風及加濕系統的節能設計,供電電源系統的節能,提高IT系統集成度,云計算虛擬化技術和負載均衡技術的應用等。
3)云平臺
云計算技術已經進入了全面商用的時代,其具有高可靠性、可擴展性、部署快速靈活性以及節能減排等特點,可為智慧校園解決基礎設施重復投資建設的問題,并在統一運維上大大降低人員配置需求。
同時,依托云平臺可以為學生、教師、科研人員在計算資源、存儲資源、開發環境資源等方面提供IaaS和PaaS層云服務;在教學和辦公方面,還可以依托云桌面技術,完成教學環境的快速部署、教育資源安全保護以及桌面漫游;通過在多媒體教室、電子圖書館等環境部署瘦客戶機,還可降低設備采購和維護的成本。
(2)統一平臺
統一平臺主要包括統一認證平臺、統一門戶、一卡通平臺和數據庫平臺,通過基礎體系應用的建設,為學校的各類具體應用提供基礎數據、統一入口。
1)統一認證平臺
統一認證系統主要實現多應用系統間的用戶賬號管理、用戶身份認證、分級權限管理和單點登錄等功能,提高了使用的便利性。
2)統一門戶
通過統一門戶的建設,學校對外“一張臉、一扇門”,再加上與統一認證系統的結合,用戶通過一次登錄就可以連續使用到校園中的各類資源,實現各種應用服務的無縫接入和集成。
3)一卡通平臺
通過統一建設一卡通管理平臺,使在校園中的各類活動和應用都可以基于一卡通來開展,如門禁、停車、補助領取、費用代繳、電子錢包、圖書借閱、身份識別等。
4)統一數據庫
為了避免信息孤島的產生,在前期就要統一考慮對數據庫的規劃和建設,主要進行2個方面的考慮:
數據標準化:在全校范圍內作為數據編碼的依據和標準,為數據庫設計提供了類似數據字典的作用,為信息交換、資源共享提供了基礎性條件。
統一數據管理平臺:是對各種結構化數據和非結構化進行統一管理的平臺,為數據共享,深層次數據挖掘、分析作基礎;提供整個學校各類應用、統計分析、決策支持所需的數據信息。
(3)應用系統
應用系統的建設由于各個高校的目標定位及管理模式的不同,其建設的重點和內容會有較大的差異,一般情況下包括招生管理系統、教學管理系統、學工管理系統、人事管理系統、辦公自動化系統、科研與項目管理系統、財務管理系統、資產管理系統、對外交流系統、決策支持系統、校園安全管理系統等。
各個系統在完成自身功能完善建設的同時,還要充分考慮與相關系統之間的數據接口和流程互動,才能形成一個有機的聯合體。
4 結束語
智慧校園建設是一個復雜的系統工程,需要將其放到戰略的高度進行統籌規劃;需要打破部門劃分,以面向服務對象的思路來進行系統劃分;集全校師生共同努力和配合才能讓所有人真正享受到智慧校園帶來的便利。
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關鍵詞:物聯網;智慧校園;智能;RFID
中圖分類號:TP393.18
物聯網技術是信息產業的又一新型成果,它的不斷應用與發展對校園建設的促進作用日益明顯。它使我們突破了傳統的教學方式,轉變了原有的教育理念,更新了校園建設的內涵,有力地推動了智慧校園的建設。如何智慧高效地利用物聯網技術來實現教學方式的轉變、學習環境的優化、跨區域交流與資源共享、校園生活的智能便捷、校園管理的科學高效、校園安全的有效保障,挖掘出物聯網在智慧校園建設中更多更強大的潛能,是本文要探討的一個問題。
1 物聯網的內涵
物聯網(Internet Of Things)又稱傳感網,是指將射頻識別(RFID)裝置、全球定位系統、激光掃描器、紅外感應器等各種信息傳感設備,按照約定的協議,把任何物品和互聯網連接起來,進行信息通訊和交換,從而實現智能化識別、定位、跟蹤、監控和管理的一種網絡形式[1]。
2 智慧校園的概念及意義
2.1 智慧校園的概念
智慧校園是基于物聯網技術,以各種應用服務系統為載體而構建的集教學、管理、科研、校園生活為一體的智慧化和智能化教育、學習和生活環境[2]。
智慧校園的核心特征主要表現有三方面:一是以計算機網絡為基礎的信息服務引入到校園的各應用和服務領域;二是給校園師生提供一個綜合化的信息服務平臺和智能感知環境;三是通過信息服務平臺和智能感知環境,建立一個與外部環境相互感知和交流的接口[3]。
2.2 意義
智慧校園為師生提供了高效智能的新型學習教育方式,實現校園生活的智能便捷,提供給師生智能化、人性化的教學環境,促進了學生的交流協作,有效提高了學生學習能力,提高了校園管理水平,保障了校園師生安全。
3 建設智慧校園的必要性
3.1 實現學習教育方式的轉變及教學環境優化
基于物聯網的現代智慧教學方式更為多樣化,可以滿足學生的個性化需求,實現教學方式的轉變,協作互動的靈活學習方式;滿足師生更加人性化的教學環境,充分考慮師生的健康;實現跨區域交流與資源共享,促進學生有效地學習。
3.2 校園生活豐富化、智慧化、高效化
傳統的校園生活比較單一,怎樣以物聯網技術為基礎實現校園生活更加便捷智能已成為迫切的需求。另外,隨著各個校園規模不斷擴大,必定加大藏書量,因此傳統的圖書條碼的查詢方式已無法滿足現在需要,圖書歸架錯誤等問題也席卷而來。
3.3 校園管理科學、高效、智慧化
基于物聯網的校園管理在設備管理、校園安防及學生考勤安全管理方面有了更有效的手段和技術水平。對設備的監測和管理更加高效便捷;解決人員消耗大、監控盲區等問題,有效保證校園安全,實現校園安防智慧化;教師對于學生的動態狀況更為掌握了解,有效維護學生的在校安全。
4 物聯網下智慧校園的建設前景
4.1 智慧校園教育
4.1.1 實現高效便捷的教學方式、協作靈活的學習方式
首先,基于物聯網的智慧教學讓我們的教育方式、教學手段有了新的運用。智能化的教學方式讓我們的教學設備“無痕化”,教師不用花大量時間準備教案,只需要在課堂上用語言和相應指令實現對物聯網技術控制下的任何設備的操作,大大增強了教學效果。
其次,移動學習是指利用移動計算設備,學生能無論何時何地進行學習。它的特點是所使用的移動計算設備能高效地呈現出與學習有關的全部內容。移動學習設備有移動通信功能,通過開發數據處理模塊來實現各傳感器數據的讀取。隨著RFID技術的發展,增強了面對面學生之間信息傳輸效率,加大信息傳送的靈活性和移動性。因此,通過物聯網的連接點、基站和RFID等相關技術,可以構建理想的移動學習環境,將學習資料連接到移動學習設備并且與其他同學交流學習,實現沒有時間地點限制的協作互動的學習方式[4]。
再次,泛在學習是指任何人可以在任何地方、任何時間獲取所需要的任何信息的一種靈活的學習方式。它與移動學習的區別在于學習的終端設備種類多,能由數碼設備、多媒體設備等各類智能設備充當,從而為學生學習提供更為全面化、智能化的服務。在泛在學習的環境下,學習支持服務將更加人性化,通過對學生學習的相關記錄進行綜合分析,提供個性化的支持服務,真正體現“以人為本”的理念[4]。
在物聯網時代,任何設備只要能接入網絡都能實現智能化操作。它的的思想與物聯網的核心思想不謀而合,因而物聯網能更好地支持泛在學習的實現。學生能隨時隨地利用終端設備與網絡連接,實現任何時間、地點以及人與資源的連接。泛在學習系統為學生提供智能化的學習服務,通過傳感器自動操控電子教材等學習輔助工具,利用智能化、尖端化設備來構建智能化無紙教室,利用傳感器的實驗器材進行實驗教學[4],讓我們的學習更加地豐富、智能、靈活。
最后,利用物聯網技術進行課外教學拓展活動有較強的可行性。將物聯網中的傳感技術、測量技術與教學理念相互融合,通過課外教學拓展活動,學生能得到最直接的視覺沖擊和心理感受,拓寬了知識視野,激發了學生的主動性、學習積極性以及創造性,培養了學生的探究實踐能力,將實踐與理論做更好的結合,使學生能更深層次地理解學習內容,從而達到理想的教學效果[5]。
4.1.2 優化教學環境
(1)光線的自動調節
在教室安置光線傳感器,利用光線傳感器并且根據學生的位置變化來改變光線的亮度。實時監控光線亮度進而自動調節教室燈光亮度和多媒體設備的亮度,利用傳感器和多媒體設備,根據室外的光線強度自動調節窗簾的高度。
(2)噪音的實時監測
對于噪音的監測則是放置一些傳感器在教室的各個角落并進行實時監測,若檢測值超過預定值則會以警報形式告知相關人員進行處理。
所以,物聯網的技術給學生和教師提供了更為人性化和舒適的學習教學環境,保護了學生和老師的健康,促進學生更好地學習,老師更好地教學。
4.1.3 實現跨區域交流與資源共享
物聯網技術為資源共享和跨區域交流提供了有力地支持,各校之間的遠距離實驗和實踐性活動可以通過網絡平臺來實現,區域內的各校可以實現優秀教學資源的共享。基于物聯網的智慧校園可以構建“校校聯盟”、“校企聯盟”,實現學校與學校之間、學校與企業之間的交流連通、學生互動、資源互補等,極大地促進了優質資源的整合與共享,讓學生有更多的機會了解和接觸不同的社會環境。
4.2 智慧校園生活
4.2.1 智能化生活
主要包括校園一卡通、食堂管理、浴室水控管理等方面。校園一卡通作為智能化生活的核心,使用此卡實現食堂就餐、用水用電、借閱圖書、體育館及復印社等校內消費等功能。
基于RFID技術的食堂管理主要有三部分:
(1)含RFID電子標簽的飯卡:學生老師都有一張這樣的飯卡,卡內包含用戶的相關信息;
(2)RFID閱讀器:在各食堂售飯窗口放置一個RFID閱讀器,將讀取的信息轉到后臺數據庫查詢,讀取卡上金額并扣除相應消費金額;
(3)后臺數據庫管理系統:將用戶的注冊信息存儲在數據庫中,方便管理員對食堂消費業務的查詢[6]。
基于RFID技術的浴室水控管理,能夠實現用水自動化管理,有如下主要功能:
(1)信息數據實時顯示:當RFID卡位于閱讀器感應區時,閱讀器顯示卡上余額,然后立即進入用水計費狀態;
(2)消費模式:采用實時計費模式,即讀卡就出水,并且根據實際用水量進行實時扣費;
(3)計費方式:按所使用的流量計費,即外接脈沖流量表,可根據計算產生的流量進行計費。[7]
4.2.2 智慧圖書館
(1)圖書定位能有效解決查找和歸架錯誤等問題。圖書智能定位即在圖書上貼有RFID標簽,在館內安置多個閱讀器,由閱讀器坐標確定圖書的方位信息然后傳送給定位服務器,管理員和讀者使用手機等設備登錄定位服務器查詢圖書信息,方便了新書上架、圖書歸架的整理工作,尋找丟失書籍和盤點文獻資料的效率也有所提高。
(2)自助還書機設備是對粘貼有RFID標簽的圖書進行掃描、識別和歸還處理的設備系統,有效地幫助讀者自助歸還、續借圖書,節省了排隊時間。
由此可見,智慧圖書館有效地提高了圖書的管理效率,降低圖書管理員的工作強度,簡化了圖書的管理流程,實現了更為快捷便利的圖書借還和查詢服務。
4.2.3 智慧校園管理
(1)設備管理和智慧安防
1)設備管理智慧化:給物資、設備安裝含有型號、數量、類別等信息的RFID標簽,方便和提高了物資設備的管理和使用。將RFID標簽嵌入所用儀器設備,出現設備使用不當或發生故障時,它會自動發出警報,相關人員根據接收到的信號做出相應處理。RFID標簽可以檢測設備的使用狀態和跟蹤設備所處的位置,從而有效地防止了設備的丟失。
2)校園智慧安防:在校園的一些重要區域(特別是相對比較隱蔽和容易忽視的區域)安置攝像頭和感應點,利用RFID、圖像識別無線傳導網絡等技術,全面感知監測校園環境,跟蹤監控進入這些相關區域的人員,有效地解決人員消耗大、監控盲區等問題,保證了校園安全。
(2)學生出勤及安全管理
利用物聯網的RFID技術對學生出勤安全的管理,主要有學生考勤管理服務、在校學生跟蹤通知服務、危險區管理服務。教師能利用物聯網掌握學生的實際出勤情況和所處的位置,有效幫助教師及時掌握了解學生的動向,保障了學生的在校安全。如果學生進入學校頂樓、施工現場、停車場等有安全隱患的區域內,物聯網系統能改變RFID的感測范圍,感測學生所在區域的危險度并發出警報,告知相關人員做出相應處理。
5 智慧校園建設中仍存在的問題
毋庸置疑,智慧校園給我們的校園教育、生活、管理等帶來了智慧化的變革,但智慧校園建設主要基于物聯網技術,而物聯網技術仍在不斷地發展進步中,因此也面臨著如下一些主要問題:
第一,相較于國外而言,物聯網在國內分布的IP地址范圍還相當具有局限性,分布范圍還有待擴張;
第二,物聯網技術仍沒有統一標準,雖然物聯網技術已經逐漸在不同領域得以發展應用,但當不同領域相互融合時就會出現相應的問題;
第三,物聯網的安全性和可靠性還未能得到有效保證,信息資源和師生隱私安全如何得到有效保護也是有待解決的問題,這些問題仍需深入探索研究;
第四,物聯網技術運行成本比較高,投入資金大,成本控制也是一個實際而又重要的問題;
第五,管理機制仍不完善,物聯網的維護、管理、使用也都是問題。
6 結束語
物聯網下的智慧校園讓校園更為智能化、人性化、科學化。智慧校園突破了傳統的教學方式,優化了校園教學環境,加強了校園管理,保障了校園安全。雖然在智慧校園的建設道路上還存在著很多問題,仍在不斷摸索當中,但物聯網的應用前景還是相當廣闊的,我們相信隨著物聯網技術的不斷完善和發展,所受關注程度的不斷提高,智慧校園建設這條路會有更大的發展空間和更多的可能。
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作者簡介:王洪艷(1978.12-),女,講師,遼寧大連人,東北財經大學博士研究生,管理科學與工程專業,研究方向:管理信息系統與決策支持系統;嚴王莎(1994.05-),女,浙江諸暨人,本科在讀,信息管理與信息系統專業。
【關鍵詞】物聯網;云計算;智慧校園
【中圖分類號】G40-057
【文獻標識碼】A
【論文編號】1009-8097(2013)02-0109-06
一 研究緣起及項目背景
1 研究緣起
信息技術的快速發展促進了教育觀念和教學方式的變革。隨著物聯網、云計算、移動互聯網等新一代信息技術的發展,隨時隨地的師生互動、無處不在的個性化學習、智能化的教學管理和學習過程跟蹤評價、一體化的教育資源與技術服務、家校互通的學習社區、師生共同成長的校園文化等新型“智慧校園”教學管理模式已展現在人們面前。關于“智慧校園”的研究已成為當前教育信息化領域關注的熱點。
自從IBM提出“智慧地球”概念后,國內外不少學者提“智慧校園”的概念和解決方案。在國外,具有代表性的實施案例有韓國與馬來西亞。韓國教育科學技術部于2011年6月向總統府遞交了《通往人才大國之路:推進智能教育戰略》提案,并于同年10月了《推進智能教育戰略施行計劃》,提出五大戰略舉措:(1)數字化教材的開發與應用;(2)在線學習常態化與在線評價體系的構建;(3)營造教育資源用于公共目的的環境與加強信息通訊倫理教育;(4)加強教師的智能教育實踐能力;(5)構筑基于云計算技術的教育服務基石。馬來西亞政府為促進教育系統的整體性變革于2006年提出的一項宏偉工程――“智能學校”(Smart School)計劃,到2010年,馬來西亞所有的中小學都將轉型為智能學校。智能學校實施計劃有四項目標:提供個人全方位的發展;注重智能、情緒與身體的發展;培育科技的素養能力及建立教育民主化制度。在國內,有學者對“智慧校園”的概念提出了不同的解讀。黃榮懷等認為,“智慧校園”是一種智慧的學習環境。還有學者認為,“智慧校園”是以物聯網為基礎的校園應用。在實施方面,南京郵電大學于2010年實施了基于物聯網的“智慧校園”建設方案,浙江大學、西南大學、成都大學、同濟大學等幾十所高校正在籌劃、實施智慧校園建設;中國電信等移動互聯網運營商實施了基于e卡通的“智慧校園”解決方案。目前“智慧校園”解決方案還處于探索階段,在技術方面,沒有建立統一的“智慧校園”的系統架構和技術規范;在應用方面:物聯網和云計算等先進技術應用處于初級階段,技術、業務、資源、信息、數據與用戶服務的融合度不夠,沒有從如何利用信息技術支持學生的自主學習、協作學習,如何支持師生互動與快速準確反饋,如何支持教師教學決策等方面提出有效的解決方案。
本文以作者主持的佛山市禪城區“智慧校園”示范工程項目為例,闡述如何采用先進的教育理念和物聯網、云計算等先進信息技術構建“智慧校園”系統,探討“智慧校園”系統的基本特征、系統架構、功能模塊、技術路線和實施方法等整體解決方案。
2 項目背景
佛山市禪城區“智慧校園”示范工程是禪城區人民政府于2010年9月啟動、2012年5月正式上線運行的“四化融合、智慧佛山”首批重點示范項目。本項目分別選擇高中(佛山三中)、初中(汾江中學)、小學(佛山實驗學校和南莊中心小學)四所不同類型的學校,建立禪城區“智慧校園”示范工程試點學校和示范系統。
禪城區在教育信息化環境建設、教育資源建設、教師教育技術能力培訓和教育信息化推廣應用方面具有良好的基礎,是“廣東省推進教育現代化先進區”,四所“智慧校園”示范工程學校具有較高的教育信息化建設與應用水平。但由于信息技術發展等歷史原因,項目實施前,禪城區教育信息化建設面臨的主要挑戰在于:
(1)“信息孤島”現象。各個學校的信息化應用系統采用的技術標準、數據規范不一致,缺乏甚至沒有數據共享關系和交換途徑,形成“信息孤島”;
(2)信息系統的綜合服務能力弱,難以實施綜合業務流程和綜合查詢與決策支持;
(3)教育資源存儲分散,數據標準不同統一,資源共享困難、檢索低效,教育資源的數量和質量難以滿足日常教學需要;
(4)信息化建設對提高教學質量和學校管理效率的有效支持不夠。
因此,禪城區教育信息化建設需要一個統一的平臺,統一的技術標準,統一的數據規范來整合各類信息,實現校園內各個信息管理系統的無縫連接。本項目的實施,著重在解決以上問題方面進行探索。
二 智慧校園的內涵與特征
“智慧”(wisdom)一詞是指對事物能迅速、靈活、正確地理解和解決的能力。“智慧”是一個相對概念,并不局限于人類,任何物體組成的體系都有智慧,只是高低不同。IBM提出的智慧系統特征是3I:即能夠更透徹的感知和度量(Instrumented),更全面的互聯互通(Interconnected),更深入的智能化(Intelligent)。
關于“智慧校園”的特征,國內一些學者提出了不同的解讀。黃榮懷等認為,智慧校園(Smart Campus)應具有以下五個特征:(1)環境全面感知;(2)網絡無縫互通;(3)海量數據支撐;(4)開放學習環境;(5)師生個。宗平等人認為,“智慧校園”的核心特征主要在三個方面:一是為廣大師生提供一個全面的智能感知環境和綜合信息服務平臺,提供基于角色的個性化定制服務;二是將基于計算機網絡的信息服務融入學校的各個應用與服務領域,實現互聯和協作;三是通過智能感知環境和綜合信息服務平臺,為學校與外部世界提供一個相互交流和相互感知的接口。筆者認為,“智慧校園”是信息技術高度融合、信息化應用深度整合、信息終端廣泛感知的信息化校園。“智慧校園”系統兼有技術、教育和文化等多重屬性,具有如下9大特征:
(1)融合的網絡與技術環境。實現校園有線網、無線網、傳感網、視頻監控網等多種網絡的融合和多種信息化應用系統的融合,形成一體化的網絡環境和應用環境;
(2)廣泛感知的信息終端。為廣大師生提供一個全面的智能感知環境;
(3)快速、綜合的業務處理服務。能夠對教學、科研、管理的各種業務、信息、數據按照基于流程的方式進行快速、綜合處理,為廣大師生提供一個全面綜合業務處理與服務平臺;
(4)智能的管理與決策支持。具有架構科學合理、低耗高效運轉的學校智能化管理與決策支持系統,能夠對學校的人、財、物、活動、事件和業務流程進行感知、識別、跟蹤、判斷、處理、評價與提示指引;
(5)個性化的信息服務。能提供基于角色的個性化信息定制服務;
(6)泛在的自主學習環境。通過實施有線和無線網絡的全面覆蓋,借助移動學習終端和教育云服務平臺,任何時間可以在學校任何地點在線學習、互動交流和輔導答疑。實現教育無處不在,學習隨時隨地;
(7)智慧的課堂。具有滿足師生個性化教與學需求,實現自主探究、互動教學、協同學習等多種教學模式,并能對學習過程進行動態跟蹤與評價的智慧課堂;
(8)充分共享、靈活配置的教學資源平臺。建有教育云服務平臺,能實現教育資源的按需動態分配和技術服務的充分共享。具有統一的教育資源建設標準和存儲規范,能實現教育資源的高效檢索和智能匯聚。能提供海量的優質教育資源,并與教學系統無縫對接,滿足教學需求;
(9)蘊含教育智慧的學習社區。具有家校互通的溝通平臺和學習社區,教師、學生、家長能夠及時互動,分享教育經驗與智慧。能整合各種社會力量,共同促進學生快速健康成長。
三 智慧校園系統架構
佛山市禪城區“智慧校園”系統的構建是在現有校園網和學校教育信息化設施及應用系統的基礎上,通過應用RFID等傳感技術組建校園物聯網,應用無線網絡技術組建校園移動學習網,實現對校園內的人(教師、學生、管理者、家長及其他人員)、財(學校經費、個人消費等)、物(教學大樓、圖書館、教室、實驗室和教學設備等)和信息(教學資源、教學管理信息、學校公共管理信息、活動信息等)進行識別、傳輸、存儲、處理和控制,為師生提供智能化的管理和個性化的信息服務。
“智慧校園”系統平臺采用面向服務的多層架構模式(SOA),將學校的資源、數據、信息和業務流程,按照基于服務的方式整合起來,使平臺具有很強的適應性、擴充性、維護性和易用性。平臺總體架構如下圖1所示:
智慧校園系統架構包括4大體系4個支撐平臺和8個應用系統。
4 大體系包括標準體系、安全體系、云平臺監控體系和教育云服務體系。
1 標準體系
基于教育云的智慧校園標準目前還沒有統一規范。云計算本身就缺乏統一的標準,在云平臺上運行的應用系統又千差萬別,難以有統一的資源管理、資源、資源應用。因此,本系統平臺的構建首先需要建立一套標準體系。
智慧校園系統標準體系建設分三個層次:信息編碼與數據交換,軟件開發與集成;硬件環境;在線應用。包括:
(1)建立完整的信息編碼與數據規范體系。采用國際通用標準和中國教育信息化標準委員會的制訂的學習技術系統《體系架構與參考模型(CELTS-1)》和《教育資源建設規范CELTS-41》等10個標準以及《智慧校園示范學校自定義信息編碼標準》多種代碼體系相互補充,代碼分層定義,方便用戶分級選擇輸入信息,同時支持代碼擴充、自定義和更新。
(2)軟件開發采用《GB/T19001ISO 9001在軟件開發、供應和維護中的使用指南》、《計算機軟件產品開發文件編制指南(GB/T 8567-1988)》和《角色訪問控制標準ANSI INCITS359-2004》等國際與國家標準。
(3)智慧校園硬件設施標準。采用中國教育技術協會技術標準委員會制定的《多媒體教學環境工程建設規范》。
2 安全體系
智慧校園安全體系建立了包括操作系統級安全、網絡級安全和應用級安全三層安全體系。
(1)操作系統級安全。在操作系統級,平臺使用最新的主流Linux操作系統,啟用Linux的內核防火墻和身份認證機制保障操作系統的安全,基于心跳(Heart Beat)技術檢測系統的崩潰并盡可能自動恢復。如果安全服務系統沒有收到某一計算節點的定時心跳數據流,則說明該節點或網絡出現了故障,此時重新啟動該節點,如果不成功就將該節點排除在計算之外。
(2)網絡級安全。在網絡級,平臺使用下列手段保證平臺的網絡傳輸安全:使用硬件防火墻保障整個云平臺的安全。為了防止教育云平臺系統被非法侵入,在前端計算機安裝雙網卡將內部和外部網絡隔離開。在系統區域網絡中使用在Internet上沒有實際意義的內部IP地址,并用IP偽裝(IP Masquerading)和IP端口轉送(IP Port Forward)技術實現網絡地址轉換。為了防止云平臺與用戶之間網絡通信的被竊取,教育云平臺采用了基于SSL安全協議的擴展HTTP協議HTTPS。
(3)應用級安全。在應用級,平臺使用下列手段保證平臺的應用安全:①可信的單點登錄(SSO)。單點登錄是解決門戶系統安全認證問題的一種理想和有效的認證策略,我們采用的CAS(Central Authentication Service)是Yale大學發起的一個開源項目,作為智慧校園平臺的一個安全而又簡單的SSO安全實現。②云平臺權限控制。為了防止非授權用戶的非法入侵和授權用戶的越權使用,教育云平臺進行各種級別的權限控制,并具備審核功能,自動記錄用戶訪問的情況和操作過程,以備日后查詢。
系統開發中,由于不同身份的用戶其業務處理邏輯不同,如果單獨為每類用戶開發與之工作相對應的應用程序,無疑將十分復雜,也不利于以后的維護工作。為控制系統信息的閱讀范圍和業務辦理權限,系統將用戶劃分為不同的角色,不同的用戶角色具有不同的系統操作權限和查詢權限,通過權限控制為不同身份的用戶賦予與之身份對應的各項操作,屏蔽不能執行的操作調用,以此實現分工負責。系統用戶按照其職務、業務類別、管轄區域,被授予不同的操作權限。操作權限包括數據庫(表)操作限制、業務模塊操作限制、地理范圍限制、數據讀寫操作的限制等。平臺采用專業的用戶細分,針對教育系統的獨特性,研發出一套專業的用戶系統,將用戶根據教育部門,學校,地區,身份,角色,崗位,職位,科目,年級,班級等分類歸檔,并賦予不同功能和權限,同時,云教育的用戶將終身有效。
系統也采用嚴格的權限和隱私設置,用戶可為自己的內容和上傳的資料快速設置或詳細設置讀寫權限。詳細設置可將權限賦予指定地區、身份、年級等細分用戶和指定好友等。同時還為用戶提供私密保護,設置為私密的信息,除了用戶本人,其他任何人包括平臺管理員也無法查看到該信息,最大程度地保護了用戶的隱私。
3 云平臺監控體系
云平臺監控體系建立了包括教育云平臺訪問量數據統計分析、用戶數統計分析、功能模塊訪問統計分析、用戶使用習慣統計分析、用戶在線時間統計分析、流量統計分析等完整的平臺使用監控策略。
4 教育云服務體系
教育云服務體系以教育資源共享為核心形成多層次的服務體系:
(1)基礎設施即服務(Infrastructure as a service)
平臺以服務的形式提供虛擬硬件資源和服務器租用等,使教育相關部門無需購買服務器、網絡設備、存儲設備,只需通過互聯網租賃即可搭建自己的應用系統。
(2)平臺即服務(Platform as a service)
平臺能提供完善的平臺即服務功能,包括云應用支撐服務、云系統支撐服務和智慧校園云服務總線。平臺通過提供二次開發接口、教育軟件定制接口等功能以及開放式的支撐服務功能,提供完善的應用服務引擎和應用編程接口,用戶能通過應用服務引擎,構建相應的教學應用。
(3)軟件即服務(software as a service)
智慧校園服務平臺的用戶和客戶端軟件均能通過標準的Web瀏覽器來使用云平臺上的各類在線服務,用戶不必另行購買軟件,平臺能提供完善的軟件即服務功能。
本平臺通過集成三個層次的服務,能全方位滿足各級學校各類服務的需要。4個支撐平臺包括云平臺基礎設施支撐平臺、云系統支撐服務平臺、智慧校園服務總線和云應用支撐服務平臺。
①云平臺基礎設施支支撐平臺。包括底層的服務器集群、數據倉庫集群、云存儲和監控系統。該平臺為整個系統提供穩定、可靠的應用基礎支撐平臺。
②云系統支撐服務平臺。通過系統中間件和應用服務器進行系統支撐。云系統支撐層能提供業務功能模塊與云平臺層的連接,包括單點登陸、統一用戶授權、統一消息服務、統一數據交換服務、工作流服務、信息門戶服務、統一搜索服務、統一信息服務等云支撐服務。
③智慧校園云服務總線。這是各類學校和教育機構的數據融合和交換中心,包括數據融合、重組、加工、管理、變換和集成,服務感知、消息感知、事件感知、任務調度、服務編排和調度、服務QoS、數字證書等功能。
④云應用支撐服務平臺。該平臺形成用戶的基本信息數據、教育資源數據、師生成長檔案,并提供數據分析和挖掘、教育資源共享等;
8個應用系統分布在教育在線應用服務層,能提供各類在線教育軟件服務,包括智慧校園管理系統、智能教學系統、移動學習系統、數字化實驗系統、教育資源庫、智慧系統文化、家校通系統、數字圖書館系統等在線服務系統。
四 實施方法與技術路線
1 總體實施策略
“智慧校園”示范工程建設起點高、時間緊、技術難度大,本項目通過創新的政產學研合作機制,采用“以政府主導、以產學研為依托、以應用為驅動、示范引領、逐步推廣”的實施策略,邊研發邊建設,由教育主管部門、本地高校和相關專業公司多方合作,組成佛山市禪城區“智慧校園”示范工程課題組,充分利用教育主管部門和示范學校的項目組織管理優勢、需求分析優勢、教學資源建設和推廣應用優勢,高校的系統設計與研發優勢,企業的資金、產品和技術服務優勢,實現強強合作。這種創新的機制和項目推進策略,有利于實施“起點高、時間緊、技術難度大”的項目,為其他示范工程項目的建設探索可供借鑒的模式。
2 系統開發方法
“智慧校園”項目采用的開發方法是基于RUP的迭代開發方法,RUP是一個面向對象且基于網絡的程序開發方法。由于本項目的實施尚無成功經驗可循,系統龐大,且涉及眾多新技術的應用,開發難度大。在軟件開發的早期階段無法全面準確地明確用戶需求,確定詳細技術路線。而迭代式開發允許在每次迭代過程中需求可能有變化,通過不斷細化來加深對問題的理解。迭代開發可有效降低項目風險。本項目開發依據迭代開發方法的核心理念和操作模式,實施過程按“調研-需求分析-原型構建-系統開發-測試-適用評-示范應用-深化應用-總結推”廣9個階段進行。
3 主要實現技術
(1)開發環境和工具。以Linux作為底層操作系統,使用JAVA語言作為主要的開發語言,開發環境為JDK1.6+和eclipse3.7,完全滿足J2EE和servlet2.4+的開發規范,web容器使用tomcat7.0。整個平臺基于SOA方式,采用Apache的CXF作為數據的整合和共享方式,智慧校園各系統的數據互通都是通過該方式實現;該方式獨立于操作系統和開發語言,可靈活部署,兼容性和性能優越。
(2)單點登錄。平臺的各個系統之間的登錄整合以Yale CAS(Central Authentication Service,中央認證服務器)方式實現。Yale CAS是耶魯大學的一個開源項目,Yale cas是目前項目中用到最多的SSO整合方案,該方案提供一種標準的用戶認證服務,實現了單點登錄功能。
(3)Web部署。Web部署使用前端服務器加后端服務器的耦合方式實現,前端使用高性能的Nginx,后端則使用標準的serlvet容器Tomcat實現,Nginx專為性能優化而開發,它支持內核Poll模型,能經受高負載的考驗,有報告表明能支持高達50,000個并發連接數,這樣的搭配可以很好的解決性能和應用的兼容性問題。使用Nginx按照調度規則實現動態、靜態頁面的分離,為了提高訪問性能,以Nginx的ip哈希方式實現了應用的負載均衡。
(4)工作流引擎。使用/BOSS成熟的JBPM工作流引擎作為解決方案,JBPM是一個開源的、純JAVA的、輕量級的支持多種可執行流程語言的工作流程管理(BPM)工作流引擎。
(5)數據存儲。使用分布式的關系型數據庫Mysql Cluster作為關系型數據的存儲,使用分布式的Hadoop作為非關系型數據的存儲解決方案。
(6)云平臺虛擬化。采用Linux的KVM解決方案,KVM虛擬化平臺是linux內核原生的組成部分,它使用Linux自身的調度器進行管理,所以相對于其他虛擬化平臺其核心源碼很少,速度更快更穩定。
(7)網絡性能優化方法。在網絡優化和傳輸方面主要使用gzip壓縮技術、瀏覽器緩存技術、服務端動靜態分離的處理技術和服務端緩存技術;
五 智慧校園示范應用系統
智慧校園示范系統基于教育云平臺構建,包括智慧校園管理系統、智能教學系統、移動學習系統、數字化實驗系統、教育資源平臺、智慧校園文化系統、家校通系統和數字圖書館系統。
1 教育云平臺
教育云平臺是智慧校園的底層支撐。采用先進的虛擬化技術,通過租用世紀互聯的硬件服務,構建了禪城區全新的、動態擴展的、分布式存儲教育數據中心。教育云平臺建立了統一的單點登錄系統,實現了用戶界面整合、業務流程整合和系統數據整合,為禪城區所有學校師生提供了統一用戶授權、統一信息服務、統一數據交換服務、工作流服務、電子表單服務、數據存儲與計算服務、教學資源共享服務等硬件、軟件和應用服務,避免了重復建設,大大提高了資源與技術服務的利用率。
2 教育資源平臺
教育資源平臺是七個子系統的接入口。通過整合全區各類學校的教學資源、建立了涵蓋中小學各學科的素材庫、課件庫、教案庫、電子教材庫、試題庫、名師講堂庫、同步視頻課堂庫等優質的教學資源,實現了跨校共享。教育資源平臺具有良好的用戶體驗。支持教學資源的智能管理、智能檢索和智能匯聚,用戶可以對資源進行訂閱與推薦,可以設定資源的訪問、下載的權限,保護知識產權。支持動態生成作業和試題,并具有作業、作答、批改、查詢、修改、刪除和統計分析功能;支持動態組卷,具有試卷、作答、批改、查詢、修改、刪除和統計分析功能。
3 智能管理系統
智能管理系統以先進的物聯網技術為基礎,實現了校園進出人員身份管理、考勤管理、學校資產監控與數據泄密管理、辦公管理、教學活動管理、教學設備管理、教務管理和安防管理智能化。智能管理系統提供智慧校園各個業務系統的單點登錄接口和用戶管理配置。辦公管理系統根據學校管理架構和業務流程定制開發,包括公文管理、個人事務管理和統計查詢系統。實現了辦公業務全流程的跟蹤管理、統計查詢和輔助決策。教學活動管理系統提供各類校園活動申請、安排,跟蹤和查詢等功能。教學設備管理系統提供設備申購、入庫、報損、借用、領用、維修管理、賬物卡管理、重要設備跟蹤管理和統計、查詢等功能。教務管理系統提供智能化的教學排課、成績錄入、教務信息、查詢、教學評價、成績統計分析等功能。
4 智能教學系統
智能教學系統依托教學資源平臺,為教師編寫教案、制作課件、批改作業和輔導答疑提供智能化服務。包括智能備課系統、互動課堂系統、輔導答疑系統、電子作業系統和綜合評價系統五部分。
智能備課系統提供了基于教學流程選擇、備課資源智能匯聚、輕松編輯素材、快速制作教案、自動生成教學網站的智能備課功能。讓老師備課像寫博客一樣輕松省力。
互動課堂系統由教師電腦、電子白板、短焦投影、實物展臺、錄播系統、電子書包、無線網絡和智能講課系統組成,為老師開展互動教學提供了先進的教學環境。利用智能講課系統,老師可以按備課的教學流程在電子白板上點播素材、任意調整播放窗口、任意書寫,既像寫黑板一樣輕松自如,又能隨時保存。在課堂練習環節,老師通過電子白板把題目發給學生,學生利用電子書包接收、作答,提交答案,老師可以在白板上看到每個學生的答題結果,及時、精確地掌握每個學生的學習情況。課堂練習的結果可以保存在課堂學習檔案。學生利用電子書包按照老師控制的課堂活動進度自主學習、練習、提問和作筆記等。
課堂錄播系統可以將教師的授課過程自動錄制成視頻,供學生課后復習,也可以實現“翻轉課堂”。
輔導答疑系統直接建立了老師和學生之間的信息交流。
電子作業系統提供了覆蓋各個年級各學科的作業庫和試題庫,具有作業布置、提醒、作答、批改、統計分析功能和自動組卷、智能評分功能。
綜合評價系統提供了學生平時成績、課程作業、考試統計分析等信息,為老師教學決策提供了重要依據。
5 移動學習系統
移動學習系統主要電子書包、手機等移動學習終端為載體,基于統一的教育資源平臺支持,實現任何時間、任何地點的個性化學習。移動學習系統能夠為移動學習終端有效地呈現學習內容并且提供教師與學習者之間的雙向交流,具有提供隨時隨地地學習環境和學習情境的功能。主要包括:電子教材閱讀、課堂筆記、課件下載和信息訂閱、教學視頻點播、作業下載和提交、輔導答疑、考勤信息和成績查詢、學習工具等。
6 數字化實驗系統
數字化實驗系統主要由傳感器、數據采集器、計算機、實驗教學平臺和多媒體互動投影系統組成。實現了從實驗數據采集、傳輸、處理和生成輸出全過程數字化。為學校師生創設了開放、協作的科學探究實驗環境。系統還具有實驗教學管理、實驗設備管理、實驗室開放管理和實驗成績管理功能,并與智慧校園其他子系統無縫對接。
7 家校通系統
家校通系統實現了家校溝通無障礙。老師和家長之間,可以直接使用家校通系統互動交流。譬如學校向家長報告學生在校情況,通知,布置作業,家長查詢學校的規章制度、課程安排,或與老師一起切磋教育心得等,十分便捷。
8 智慧校園文化系統
智慧校園文化系統包括校園多媒體信息系統、虛擬校園交互式演示系統和智慧學習社區三部分組成。智慧校園多媒體信息系統以數字化方式展示學校形象與文化特色。即在學校主要場所與主要通道,應用電子顯示屏展示校園文化特色、辦學理念、校園動態信息、教學活動信息、樓層、場所導覽信息、宣傳表彰、通知公告等。虛擬校園交互式演示系統通過虛擬現實技術逼真再現校園的地形地貌、建筑物、綠化、運動設施及場地等,并可以在校園主頁以各種方式進行導覽,展示學校形象;與智慧校園共用同一個數據庫系統,讓管理者隨時隨地直觀地了解學校的資產情況,實現資產管理,還可輔助實現消防安全管理;智慧學習社區整合了博客、QQ等多種功能,為學生、教師和家長提供了一個便捷交流互動的平臺,包括智慧講壇、創意樂園、智慧活動、名師支招、智慧之星等,為廣大教師交流教學經驗,分享教學智慧,為學生分享學習心得,開展科技創新活動提供有效的支持。
9 數字圖書館系統
數字圖書館系統是為了適應圖書館未來的發展要求,滿足示范學校對館藏資源充分共享、高效管理等方面的實際需求構建的。本系統包含了目前圖書館管理業務的每個環節,具備系統圖書采訪、圖書編目、圖書流通、期刊管理、公共查詢、系統管理等功能,并與本區e卡通系統無縫對接,實現成員館館藏資源的互借、互還和互通。
六 結束語
關鍵詞:職業技術學院;智慧校園;大數據挖掘技術
中圖分類號:TP393 文獻標識碼:A 文章編號:1009-3044(2017)01-0268-02
近年來我國教育部越來越重視高職教育,提出了使用信息網絡技術創建數字校園的要求,建設智慧校園時發展數字化學校的基礎,它的核心就是智慧,運用全新的云計算、智能網絡等信息技術,實現智慧管理服務。在高職智慧校園建設中,大數據挖掘有著重要的作用,通過大數據挖掘可以有效提高學校教學質量及管理能力,創新學校傳統的粗放式管理模式,變為精細化校園管理。本文就以大數據挖掘技術為基礎,分析其在高職智慧校園建設中的應用。
1高職智慧校園中大數據挖掘技術的重要性
1.1實現智能化教學
在高職智慧校園中,大數據挖掘技術可以準確的記錄每一個學生在學習過程中的行為,學生還可以通過連接校園網,實現課堂互動學習,使學生的學習不僅僅是在課堂上完成,不受時間、地點的限制,學生可以自由控制學習時間,提高學生的學習質量,豐富教學活動。另外大數據挖掘技術還可以分析學生的學習行為,使教師可以對學生進行針對性的輔導,創建系統化的學習模式。【1】
1.2實現考學研共同發展
在高職智慧校園中,其可以通過大數據挖掘技術為教師創建教研平臺,為教師提供大量的科研資料及技術發展動態。通過使用多媒體技術,與平臺中的教研學者進行研究成果的溝通交流,實時的分享科研數據,能夠確定教學的發展趨勢,使國內外的交流提高一個層次,實現考學研共同發展和創新。
1.3提高學校管理效率
智慧校園中具有大量的數據信息,比如學校網站論壇中的稿子、評論、留言等,這些數據包括了結構化數據和非結構化數據,大數據挖掘技術可以對這些數據進行存儲和分析,從大量的數據中找出最有價值的信息及數據,不僅僅能對校園中的人力、財力及物力進行服務,還能夠對教育、行政、設備及科研方面進行管理服務,還可以尋找教育中和學習中的規律,對教育及辦學趨勢進行預測,為高職院校發展提供具有價值的意見,也有效地提高了院校的辦學質量及教學效率。【3】
1.4實現智慧化服務
數字管理系統創新了傳統的人工管理,大大節省了管理資金及人力,對校園進行智能化、數據化的管理及服務,比如資源的分配、信息化培訓、故障響應等等。其中資源的分配包括軟件系統的升級優化及IP地址、身份驗證的優化分配等;信息化培訓包括為學生培訓提供文本資料、音頻資料及視頻資料等等,可以有效地提高教師及學生的信息素養,使教師及學生具備的信息化智慧能夠滿足智慧校園的需求;故障響應指的是在智慧校園發生故障及遇到問題的時候可以及時響應。【3】
2高職智慧校園的建設
2.1何為智慧校園
智慧校園指的是校園的數字化建設,并且與物聯網、大數據技術及云計算等一系列的計算機技術相結合的全新校園建設理念。智慧校園主要是以物聯網為基礎,以大數據及云計算為前提,將高校管理工作、教學、科研及服務相融合的綜合智慧校園環境。在智慧校園中,師生可以以手機、電腦等無線通訊設備結合校園網絡,不受時間、地點的限制進行學習、教學、生活等一系列的校園活動,實現信息化的校園學習活動,有效地提高教學效率及校園管理效率。
2.2高職智慧校園的建設架構
高職智慧校園可以將智能傳感器安裝在校園中各個教室、圖書館、宿舍及實驗室等各個場所中,并且將它們進行連接,從而構建物聯網,使用服務器和云計算服務將軟件管理系統與物聯網向融合,全面實現校園智能化管理及教學。并且使用科學有效的管理模式處理這些信息資源,為全體師生及學校工作人員提供全面的信息化服務平臺及生活環境。【4】
2.3高職智慧校園建設現狀
智慧校園從產生到創建都得到了國家及社會企業的支持,但是由于高職院校本身的管理模式及部門之間的通訊較為復雜,這就使得高職智慧校園在建設以來還存在一些問題,比如:(1)高職院校中的大量的信息及學生的自律等方面,使得學校與學生之間的溝通交流無法實現全面信息化,其中不乏有一部分學校還是通過傳統的短信、公告欄的信息為學生傳遞信息,這就造成學生無法及時的信息,降低了溝通效率;(2)由于學校與行政管理部分的網站并不統一,這就對管理方面造成了一定的難度。不統一的平臺使一些具有價值的信息資源無法存儲到相同的數據庫中,使數據的格式及標準也有不一致,就使得系統中存在大量的無用數據及垃圾數據;(3)這些數據都較為龐大且復雜,目前的管理并沒有針對性的對這些數據進行挖掘和信息,比如學生在日常生活中的行為沒有和畢業方向統一分析、圖書館中的學生解決信息沒有與個性化教學相聯系等等。【5】
3高職智慧校園建設中的大數據挖掘技術
3.1何為大數據挖掘技術
大數據挖掘技術指的不僅僅是對數據信息進行處理,還是對這些數據進行專業的分析,深入挖掘數據中的潛藏及具深層次的信息。從技術角度來講,大數據挖掘技術與云計算是有一定聯系的,大數據不能單獨進行處理,要使用分布式的架構,以此對數據進行挖掘,所以大數據挖掘要依靠云計算進行數據的存儲、處理和分析。
3.2大數據挖掘技術智慧校園的需求
目前我國高職智慧校園的建設已經有了良好的效果,比如使用了技術性的教學手段及遠程教育等等,在學生的管理方面也使用了監控及一卡通等等,有效地提高了對學生的管理效率,學校行政管理方面也實現了各部門之間的信息互通目的。隨著連接的實體越來越多,那么傳統的數據架構已滿足不了需求,大數據挖掘技術就能很好地解決這個問題,對這些數據進行快速有效的分析,進行深入挖掘信息的潛在價值,為校園教育發展提供有價值的信息,w現高職院校的智慧特色。【6】
3.3大稻萃誥蚣際踔腔坌T敖ㄉ杓芄
為了能夠使高職智慧校園發揮出更大的作用,就在傳統的建設基礎上應用大數據挖掘技術,深入挖掘傳統智慧校園中的智能識別及檢測中的數據,并且對其進行統一管理,為高校中的教育、服務、管理及學習提供智慧的應用,實現校園學習智能一體化。應用大數據挖掘技術和云計算,可以先構建一個建設架構,詳細見圖一,下文對其進行具體說明。
(1)基礎設備。其中包括檢測設備及感應設備,并且分布在校園的各個角落中,收集校園教師和學生的日常生活數據,使用通信網傳送到云存儲層,能夠全面了解學校中教師和學生的生活和學習。
(2)采集信息及存儲層。使用云計算中的存儲技術將基礎設備中收集的數據進行存儲,并且使用虛擬化技術降低空間的浪費,使數據資源可以有效整合,使數據存儲具備智能化及自動化。
(3)數據管理及云計算。管理云服務中的信息資源信息,對這些數據資源進行計算,使數據的分析更加精準。
(4)智慧應用層。深入挖掘大數據,并且對其進行分析,為智慧校園中的信息化業務提供數據支持技術,這個也是使智慧校園發揮作用的重要內容,也是高校智慧校園建設中重點內容。【7】
4結束語
為了使高職院校教育模式和理念能夠滿足現社會形式的需求,智慧校園的建設也得到了教育界人士的廣泛支持和認同。將大數據挖掘技術應用到智慧校園中,不僅能夠對校園中的數據進行更深層次的分析,深入挖掘其中的價值,還能夠對數據進行智能決策。大數據挖掘技術是高職校園建設中的核心內容,能夠將智慧校園中的智能化及數字化充分體現。目前大數據挖掘技術還存在一系列的技術性問題,但是相信在今后的發展中,其能夠完美的與智慧校園相融合,更加人性化的為校園師生提供服務。
參考文獻:
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關鍵詞:教育云;網絡學習空間;智慧教育;智慧校園
中圖分類號:TP3 文獻標志碼:A 文章編號:1673-8454(2014)06-0003-06
一、 引言
近兩年,無論是中央政府還是各級地方政府,都對教育信息化工作給予了高度重視。2010年頒布的《國家中長期教育改革和發展規劃綱要》中第十九章專門闡述了教育信息化工作。明確指出:“信息技術對教育發展具有革命性影響,必須予以高度重視,應通過教育信息化帶動教育現代化的實現”。[1]2012年3月,按照《國家中長期教育改革和發展規劃綱要》的要求,教育部編制了《教育信息化十年發展規劃》,明確了各類學校及教育領域的發展目標和任務,要求各級各類學校要建設數字校園,配備必要的教學資源、工具和仿真實驗室等軟件;提出了“三通”工程和“兩平臺”建設項目。[2]在2012年9月的全國教育信息化工作會議上,9部委又聯合頒發了《當前教育信息化的7項重點工作》等文件[3],實名制網絡學習空間建設、云平臺建設等工作包含其中。一系列文件的出臺和一系列會議的召開,目的是要真正將信息技術在教育教學中有效應用,即實現信息技術與教育教學深度融合。相關文件還明確指出了教育信息化的工作思路,要以應用為導向,應給教育教學帶來革命性的變化,應重點圍繞如何應用信息技術創新教育教學模式和方法開展應用工作等。
按照國家有關部門的要求,全國各地紛紛行動起來,各級政府在教育信息化方面加大了投入。很多地區都在規劃建設教育云平臺和網絡學習空間。大多數中小學、職業院校以及高等院校都在建設或規劃建設數字校園。部分區域明確提出了智慧城市、智慧校園建設等。然而,究竟教育云、數字校園乃至智慧校園、網絡學習空間到底是什么樣的,沒有一個讓大家覺得能夠接受的標準或界定。很多地區和學校,在教育云和數字校園建設過程中普遍存在盲目現象,甚至出現荒唐的情況。比如,有個別地區計劃投入數千萬元建設教育云公共服務平臺,所設計的方案僅是建設一個基礎平臺,即實現所謂統一認證、統一門戶、統一數據的云平臺,沒有考慮任何應用。按照其方案的設計說明,他們建設云公共服務平臺的目的是為以后的應用提供基礎支撐系統。一般人看完方案覺得說的很有道理,基礎云平臺有了以后,各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" /> // monitor
2.智慧校園
智慧校園是數字校園的一種形態,因此,要搞清楚智慧校園的界定,應首先討論清楚什么是數字校園。
所謂數字校園是指依據學校各項教育教學工作中的整合點或信息化點,針對學生、教師、管理人員、家長等的不同需要所建設的,能夠有效支持教育教學工作的信息化支撐系統。該系統由軟件、終端硬件和網絡設備等構成,應實現統一入口、統一數據、統一認證、個性化服務。硬件和網絡系統應是按照軟件系統運行的需要建設。在教學方面,能夠支持教師備課。教師不需要開發軟件就能夠制作出個性化的課件,特別是制作出可交互的軟件;能夠支持教師課堂引導學生學習,組織學生開展探究、交流和協作等活動;能夠支持學生課后學習、問題咨詢、協作和與教師交流等。在教研和培訓方面,能夠支持集體備課、互動教學觀摩、交流研討、專題培訓及網絡學習等,特別是應能夠支持教學內容的深入交流,如實驗過程操作交流等。在管理方面,應能夠支持各項管理工作的開展與運行狀態監測等。
討論了數字校園的界定,我們該如何理解智慧校園,它到底是一種什么樣的數字校園呢?從字面上看,智慧校園顯而易見不是一般意義上的數字校園,它多了“智慧”兩個字。關鍵點就在如何界定這里的“智慧”二字。我們認為,智慧校園中智慧的含義首先是指能夠培養學生的智慧,即應最大限度地實現智慧教育;與此同時,在培養學生的過程中所需要的手段和條件也應當盡可能智能化。培養學生的智慧,關鍵是讓學生學會發現問題、構想出解決問題的辦法,更重要的基礎是如何讓學生發自內心的愿意學習。因此,智慧校園應構建出能夠讓學生主動、輕松愉快、高質高效學習的環境,而且最大限度地培養學生的智慧,即構建智慧課堂。在智能化方面,智慧校園主要體現在備課、學習、管理、溝通用戶交流、評價、安全等方面的智能化上。備課智能化主要體現在資源查找主動推送、資源生成和資源集成工具化。學習智能化主要體現在學生學習狀況分層測試,學習內容分層、個性化,學習環境工具化。交流、協作智能化主要是工具化,有相應的信息化環境支持。教學管理與評價、行政管理與評價、教研與培訓、信息與反饋、德育、學校安全等方面的智能化主要體現在方式方法科學、簡便,構建智能化工作環境等。
3.教育云
教育云平臺是區域教育部門或國家教育部建設的以云方式部署和運行的教育信息化公共服務平臺。
教育云平臺應能夠為所覆蓋范圍內的學生、教師、管理者以及教育部門的管理者開展學習、教學、管理、教研、培訓、交流、信息與反饋等工作提供所需要的應用軟件系統,并按照不同使用者的需要將應用軟件系統的相應功能集成為使用者的網絡學習空間,平臺的部署與運行應采取云的方式。
教育云平臺應根據網絡學習空間建設的需要設置相應的功能,如支撐存儲、業務支撐、交流、展示與分享、關注等空間建設,提供構建個性化空間所需要的工具軟件包,根據學習、教學、管理、教研、培訓、交流、信息與反饋等的需要構建相應的子空間。支持多類終端訪問、跨平臺運行,實現統一入口進入、統一認證、統一數據。
4.網絡學習空間
在闡述數字校園時我們提到了針對學生、教師、管理人員、家長等的不同需要建設相應的應用系統,并實現統一入口進入、統一認證、個性化服務。從使用者的角度看,一進入系統,與之相關的功能、信息、資源和自己喜歡的各種資源、文件、軟件、網址、好友等等都能按照自己喜歡的方式呈現出來,自己想保存信息就能很方便地保存在上面。問題是,如何實現這樣的系統,不同的使用者到底在網絡上需要什么樣的東西呢?
很顯然,我們需要為每個使用者在網絡上提供個性化的服務。這個服務包括多方面的內容,不同的使用者,其需要的服務內容顯而易見是不同的。一般情況下,網絡學習空間應包括以下幾個方面的內容:業務支持系統、工作流程支持與結果管理、信息與通知、互動交流平臺、個人收藏、分享信息、關注的網站與他人空間等。從功能上看,實際上就是應用功能調用、資料存儲與管理、溝通與交流、展示、信息與通知等。
這個在網絡上為不同使用者所提供的個性化服務,稱之為網絡學習空間。
根據使用者的個性化需要選擇或建立業務支持、工作流程支持與結果管理、信息與通知、互動交流、文檔存儲與管理、個人收藏、分享信息、關注網站與他人空間等功能,并將這些功能集成為個性化頁面,在此基礎上所構建的網絡應用系統,稱之為使用者的網絡學習空間。
網絡學習空間分為機構和個人兩類:
(1)機構空間:班級、年級、教研組、年級組、教務處、辦公室、后勤、學校、教育局等。
(2)個人空間:學生、教師、班主任、校長、行政管理人員、教研員、局長、家長。
比如學生網絡學習空間包括:課程學習、作業、小組學習、問題求助、成績查詢、測評、信息與通知、私信、互動交流、展示、收藏、分享、學習計劃與過程管理、喜歡網站、好友空間、同學空間、老師空間等。教師網絡學習空間包括:編寫教案、準備課件,教案、課件管理與使用,集體備課、教學觀摩、教學研討、網絡學習、專題培訓,為學生準備學習內容、布置與批改作業、答疑、互動交流、個人收藏、分享、展示、私信、信息與通知、學生管理、成績管理與分析、教研員空間、同事空間、領導空間、學生空間、好友空間、喜歡網站等。編寫教案、準備課件應能夠在線調用教學資源庫、題庫,實時使用學科編輯工具、資源生成工具、仿真實驗室等。集體備課、教學觀摩、教學研討等能夠應用教學資源庫、題庫、學科教學工具和仿真實驗室等進行交流。
三、 教育云、智慧校園和網絡學習空間之間的關系
四、 教育云、智慧校園和網絡學習空間的建設方式與途徑
基本思路:依托國家教育管理公共服務平臺,教育資源公共服務平臺,分別建立省、市、縣公共服務平臺;基于各級服務平臺,根據學校的實際需要將相關的應用集成在學校數字校園里。將省、市、縣和學校系統聯通,實現統一入口、統一認證、統一數據,由此為各類人員和機構提供網絡學習空間功能建設支持。
解決辦法:按照智慧教育的思路,在教學目標中加入兩個新的目標,就可能較好地解決上述問題:(1)讓學生發現用電燈泡、電池和電線搭接電路時手撒不開、無法獨立搭接多個燈泡等等問題。(2)讓學生構想出什么樣的裝置能夠解決所遇到的問題。
擴充這樣的教學目標,學生學會發現問題且能夠構想出解決問題應有什么樣的知識和能力、掌握知識并能夠融會貫通,使學生更有自信心和價值感,能夠激活學生的學習興趣,并有持續且高昂的學習欲望;能夠將知識融會貫通地應用;培養了學生的創新性思維能力,使他們變得越來聰明,讓學生真正有智慧。
綜上所述,網絡學習空間的建設目標應依據智慧教育的需要來確定。應當以構建智慧課堂為核心,在此基礎上,確定課后學習的支持目標。按照實現智慧課堂的要求,再確定教師研訓、教學管理、教學條件營造與管理、對外信息與反饋、德育、安全等的支持目標和指標。
在智慧課堂構建方面,網絡學習空間的建設目標是能夠有效支持學生發現問題、構想解決方案、將知識融會貫通應用、對自己的情況準確評價等學習任務的完成,能夠支持教師組織、引導、指導學生學習,能夠支持教師備課等。
在研訓方面,網絡學習空間應當能夠有效支持集體備課、教學觀摩、專家培訓、交流研討、論壇交流及教師網絡學習等。應能夠支持集體編寫教案和課件,應方便支持學科內容編寫和交流,應有足夠的教學資源可調用,應有功能強大的學科工具軟件和仿真實驗室支持備課和交流活動等。
在管理方面,網絡學習空間應當能夠按照各項工作的流程要求全面支持教師與學生、教師與家長、管理者與學生、管理者與家長、管理者與教師等之間的信息傳遞、匯總、監測、分析、預警與決策等;應當按照各個機構的職能和業務流程,提供各項工作運行平臺和狀態監測、信息匯總與統計分析、預警與決策等的支持。
五、 網絡學習空間的基本構成
網絡學習空間分為個人和機構。個人空間包括:學生、教師、班主任、校長、行政管理人員、教研員、局長、家長等。機構空間包括:班級、年級、教研組、年級組、教務處、辦公室、后勤、學校、教研室、信息中心、教師培訓中心、教育局及相關部門等。
依據上面所述關于網絡學習空間建設目標確定的方法,我們設計的系統主要的個人及機構網絡學習空間的基本構成情況如下:
1.學生網絡學習空間
學生的網絡學習空間基本構成應包括:課程內容學習及環境、作業、小組學習、問題咨詢、通知、與教師溝通、與同學溝通、測試與評價、個人資料收藏、作品展示、學習規劃與計劃、拓展學習內容及環境、私密溝通、成績與學分、學習過程管理等。
學生的網絡學習空間中,課程內容學習及環境、作業等應主要是任課教師動態提供的內容,應在教師網絡學習空間中獲得。當然,也應包括通用學習內容及環境,是由學校或各級教育部門或機構提供。小組學習,可以分為教師組織的和學生自發組織的兩種。問題咨詢可以是面向任課教師、可以是面向同學,也可以面向網絡中的任何人。學習過程管理可以幫助學生管理學習過程和資料,分析自己的學習軌跡和狀態等。
2.教師空間
教師的網絡學習空間基本構成應包括:編寫教案、準備課件,教學設計、課件管理與使用,集體備課、教學觀摩、教學研討、網絡學習,為學生準備學習內容、布置與批改作業、答疑、與學生交流,與教師交流、與家長交流,個人收藏,私密溝通,通知,學生管理、成績管理與分析等。
編寫教案、準備課件應能夠在線調用教學資源庫、題庫,實時使用學科編輯工具、可交互學習軟件生成工具、仿真實驗室等。集體備課、教學觀摩、教學研討等能夠應用教學資源庫、題庫、學科教學工具和仿真實驗室等進行交流。
3.校長空間
校長的網絡學習空間基本構成應包括:學校運行狀態、預警與決策,各類工作審批,通知與信息、接收信息與通知,與教師交流、與學生交流、與家長交流、與校長交流,私密信息等。
4.班主任空間
班主任的網絡學習空間基本構成應包括:班級管理、學生評價,與家長溝通、與學生溝通,學生活動,班級信息,學生作品展示,班級干部管理等。
5.學校空間
學校網絡學習空間的基本構成應包括:備課、課堂教學、課后學習、考試評價,資源管理與共享,教學管理,后勤管理,教研與培訓,家校互動,安全,德育,行政辦公,信息與反饋等支持系統。
6.教育局空間
區域教育局網絡學習空間的基本構成應包括:資源管理與共享,教研與培訓,學籍,人事,校舍,財務,教科研,德育,安全,行政辦公,信息與反饋等支持系統。
不同的人或機構,其網絡學習空間是不一樣的。但是,這些空間不是孤立的,它們之間是有各種各樣的關聯的。這些空間的建設,應以區域教育云和數字校園的建設為基礎構建。
六、結束語
網絡學習空間的建設,并非是按照教育教學的需要建設就一定是好的。最重要的是我們推行什么樣的教育思路和方法,這是前提和方向。沒有好的教育教學思路和方向,信息技術給教育教學絕不可能帶來革命性的變化。因此,技術可以支持教育教學創新,但是,教育教學思路決定著創新的方向和能否創新。
本文中,我們僅討論了網絡學習空間建設的思路和基本的目標,只能是探討性的。希望能夠起到拋磚引玉的作用,供大家參考,使我們國家的教育云、數字校園和網絡學習空間的建設朝著正確的方向快速前進。
參考文獻:
[1]國家中長期教育改革和發展規劃綱要[z].2010.