基于移動(dòng)終端信息服務(wù)的智慧校園的研究

楊明YANG Ming

（徐州生物工程職業(yè)技術(shù)學(xué)院，徐州 221006）

（Xuzhou Vocational College of Bioengineering，Xuzhou 221006，China）

0 引言

隨著高校信息化建設(shè)的不斷推進(jìn)，信息服務(wù)在學(xué)校教學(xué)、科研與管理中的作用越來(lái)越凸顯重要。

2011 年，美國(guó)“信息化校園計(jì)劃”發(fā)布的校園信息化年度調(diào)查報(bào)告顯示，目前有超過(guò)半數(shù)美國(guó)各類高校已經(jīng)或即將在下一學(xué)年提供移動(dòng)應(yīng)用，高于上年的30%至40%。哈佛大學(xué)與麻省理工學(xué)院分別進(jìn)行了“支持泛在學(xué)習(xí)的手持設(shè)備”項(xiàng)目和“重溫革命”項(xiàng)目的研究，旨在探索無(wú)線手持設(shè)備如何增強(qiáng)大學(xué)里的學(xué)習(xí)和教學(xué)。

在歐洲，Mobile ELDIT 項(xiàng)目，是一個(gè)在線語(yǔ)言學(xué)習(xí)系統(tǒng)的移動(dòng)版本，它使用存儲(chǔ)技術(shù)，為學(xué)習(xí)者提供了一個(gè)泛在移動(dòng)系統(tǒng)，保證離線時(shí)也可以進(jìn)行存取學(xué)習(xí)。而英國(guó)的環(huán)境森林項(xiàng)目，通過(guò)將計(jì)算設(shè)備終端安放在森林中，同時(shí)為人們提供一個(gè)環(huán)境，讓學(xué)習(xí)者不必親臨森林也能夠獲得置身森林的感受。

除上述研究項(xiàng)目外，像日本德島大學(xué)開(kāi)發(fā)的基于情境的語(yǔ)言學(xué)習(xí)支持系統(tǒng)、西班牙巴塞羅納大學(xué)的U-語(yǔ)言學(xué)習(xí)系統(tǒng)等都是移動(dòng)智能技術(shù)應(yīng)用于教育實(shí)踐的典范。

近年來(lái)，國(guó)家對(duì)于教育信息化高度重視，在《中國(guó)教育中長(zhǎng)期發(fā)展規(guī)劃》里明確了移動(dòng)化趨勢(shì)?；谝苿?dòng)智慧終端信息服務(wù)的智慧校園得到了教育部認(rèn)可，教育部在《中國(guó)教育現(xiàn)代化》雜志2010 第12 期和2011 第1 期連續(xù)對(duì)MURP 智慧校園發(fā)表評(píng)論，稱將信息系統(tǒng)延伸到手機(jī)端實(shí)現(xiàn)了“泛在學(xué)習(xí)、泛在管理”，是高校信息化發(fā)展的趨勢(shì)，值得借鑒和推廣。

智慧校園建設(shè)在我國(guó)一些高校已經(jīng)先期開(kāi)展，浙江大學(xué)在建設(shè)智慧校園時(shí)提出“要做一個(gè)安全、穩(wěn)定、環(huán)保、節(jié)能的校園”。江蘇省南京郵電大學(xué)的智慧校園建設(shè)思路是以物聯(lián)網(wǎng)為基礎(chǔ)，以各種應(yīng)用服務(wù)系統(tǒng)為載體的智慧化的教學(xué)、科研、管理、生活、以及智慧化的服務(wù)的管理模式。

1 移動(dòng)終端信息服務(wù)

物聯(lián)網(wǎng)是新一代信息技術(shù)的重要組成部分，其英文名稱是：“the Internet of Things”[1]。

物聯(lián)網(wǎng)結(jié)合了互聯(lián)網(wǎng)、移動(dòng)通信網(wǎng)和無(wú)線感知網(wǎng)這三種網(wǎng)絡(luò)，是一個(gè)多網(wǎng)絡(luò)異構(gòu)的融合網(wǎng)絡(luò)，其形式復(fù)雜多樣，與移動(dòng)通信網(wǎng)和互聯(lián)網(wǎng)中傳輸?shù)男畔⑾啾龋锫?lián)網(wǎng)信息主要有三大特點(diǎn)：敏感性、高可靠性和高聯(lián)系性敏感性[2]，其技術(shù)的核心特征是泛在的感知、互聯(lián)互通與共享、以及智能的服務(wù)。

為了達(dá)到泛在感知、互聯(lián)互通實(shí)現(xiàn)物與物進(jìn)行通信，網(wǎng)絡(luò)通信是重要基礎(chǔ)，目前高校已基本實(shí)現(xiàn)數(shù)字校園基礎(chǔ)建設(shè)，有線網(wǎng)絡(luò)和無(wú)線網(wǎng)絡(luò)結(jié)合的校園通信網(wǎng)絡(luò)構(gòu)架已基本完成，這種網(wǎng)絡(luò)構(gòu)架提供固定或移動(dòng)的網(wǎng)絡(luò)應(yīng)用環(huán)境，支持移動(dòng)客戶端接入且具有靈活性高和易擴(kuò)展的特點(diǎn)。

校園無(wú)線網(wǎng)絡(luò)拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)一般采用了IEEE802.11a/b/g技術(shù)作為構(gòu)建校園無(wú)線網(wǎng)絡(luò)的標(biāo)準(zhǔn)；體系結(jié)構(gòu)采用瘦AP的方式，全網(wǎng)采用集中認(rèn)證、統(tǒng)一計(jì)費(fèi)、流量控制的管理方式；在教學(xué)和辦公區(qū)域采用室內(nèi)型AP 提供無(wú)線網(wǎng)絡(luò)接入，并直接在校園局域網(wǎng)上傳輸；學(xué)生宿舍區(qū)采用無(wú)線Mesh 架構(gòu)將傳統(tǒng)Wlan 中的無(wú)線“熱點(diǎn)”擴(kuò)展為真正大面積覆蓋的無(wú)線“熱區(qū)”。從而實(shí)現(xiàn)有線與無(wú)線的雙接入、移動(dòng)的應(yīng)用與服務(wù)、虛擬環(huán)境與現(xiàn)實(shí)環(huán)境的融合、校內(nèi)校外的全面感知與交流的綜合信息服務(wù)基礎(chǔ)環(huán)境，特別是解決支撐T2T、H2T 的問(wèn)題[3]。

2 智慧校園

所謂“智慧校園”是指通過(guò)利用云計(jì)算、虛擬化和物聯(lián)網(wǎng)等新技術(shù)來(lái)改變學(xué)校工作人員、學(xué)生和校園資源相互交互的方式，將學(xué)校的教學(xué)、科研、管理與校園資源和應(yīng)用系統(tǒng)進(jìn)行整合，以提高應(yīng)用交互的明確性、靈活性和響應(yīng)速度，從而實(shí)現(xiàn)智慧化服務(wù)和管理的校園模式。

MURP 系統(tǒng)可以讓學(xué)生、老師、管理人員用手機(jī)學(xué)習(xí)、工作、生活；MURP 服務(wù)中的智慧課堂終端可以感知教室里的教師與學(xué)生，判斷課堂情況，并把數(shù)據(jù)及時(shí)反饋給需要的人員；另外，手機(jī)也可以在學(xué)校消費(fèi)、圖書(shū)館借書(shū)，平時(shí)帶著手機(jī)就可走遍學(xué)校；其實(shí)更重要的是，高校人員配備MURP-RF-SIM 卡后，學(xué)校就具有了物聯(lián)網(wǎng)的建設(shè)基礎(chǔ)，以后凡是物聯(lián)網(wǎng)新的應(yīng)用學(xué)校都可以最快享用。

2.1 傳統(tǒng)數(shù)字校園的問(wèn)題分析

①數(shù)據(jù)溝通：各系統(tǒng)封閉無(wú)交流，導(dǎo)致各部門(mén)數(shù)據(jù)不統(tǒng)一，跨部門(mén)數(shù)據(jù)不能整合形成決策支持。

②終端選擇：?jiǎn)我坏挠?jì)算機(jī)終端帶來(lái)不普及和攜帶不便的問(wèn)題，導(dǎo)致信息系統(tǒng)的通知、交流、隨時(shí)隨地使用等功能大打折扣。

③數(shù)據(jù)工程：?jiǎn)我坏臄?shù)據(jù)收集方式——人工鍵盤(pán)錄入，使大量常規(guī)數(shù)據(jù)收集困難，且收集數(shù)據(jù)的準(zhǔn)確性、完備性難以保障。

2.2 基于移動(dòng)終端服務(wù)的新型智慧校園新型教育管理模式的分析

①數(shù)據(jù)溝通：以云計(jì)算公共數(shù)據(jù)交換平臺(tái)為基礎(chǔ)，整合院校已有相關(guān)業(yè)務(wù)系統(tǒng)，結(jié)合運(yùn)營(yíng)商信息管理服務(wù)器，實(shí)現(xiàn)校園終端可移動(dòng)化，確保全校信息數(shù)據(jù)的統(tǒng)一與流通，實(shí)現(xiàn)人與物、物與物之間的溝通，為學(xué)校統(tǒng)計(jì)與決策提供保障。

②終端選擇：由于手機(jī)這種普及面大、攜帶方便的終端加入，使我們能隨時(shí)隨地的接收通知和提醒、隨時(shí)隨地的辦公審批、查詢交流信息，顯著地提高了管理效率和服務(wù)水平。

③數(shù)據(jù)工程：RFID 系統(tǒng)、視頻探測(cè)監(jiān)控系統(tǒng)和云計(jì)算技術(shù)的加入，豐富了數(shù)據(jù)收集渠道，保證了大量數(shù)據(jù)的準(zhǔn)確快速的處理，使自動(dòng)收集學(xué)生到課、教師出勤、消費(fèi)信用、設(shè)備圖書(shū)狀態(tài)、重要地點(diǎn)出入信息等數(shù)據(jù)成為現(xiàn)實(shí)，并能夠準(zhǔn)確及時(shí)地提供決策數(shù)據(jù)。

2.3 用戶及功能設(shè)計(jì)

通過(guò)傳統(tǒng)數(shù)字校園與智慧校園對(duì)比，不難得出隨著移動(dòng)通信和4G 技術(shù)的普及，基于移動(dòng)終端的智能服務(wù)將會(huì)取代傳統(tǒng)概念上的網(wǎng)絡(luò)通信技術(shù)，新型智能服務(wù)的網(wǎng)絡(luò)技術(shù)在校園網(wǎng)絡(luò)建設(shè)中將全面使用，智慧校園建設(shè)將根據(jù)不能用戶的需求和具體的功能需求合理設(shè)計(jì)系統(tǒng)架構(gòu)。

2.3.1 用戶需求分析

高校智慧校園中的用戶一般可以歸納為管理者、系統(tǒng)維護(hù)人員、科研人員、教師和學(xué)生，根據(jù)他們使用角色的不同，合理設(shè)計(jì)出相應(yīng)的功能區(qū)域。

①高校管理者，高校管理者在系統(tǒng)設(shè)計(jì)中起到關(guān)鍵作用，如何控制成本和現(xiàn)有資源的合理使用從而獲取較高的性價(jià)比，系統(tǒng)必須能夠提供統(tǒng)一的門(mén)戶，并且兼顧新老系統(tǒng)的無(wú)縫接入，為了使高校管理者直觀清晰地瀏覽管理整個(gè)智慧校園，系統(tǒng)在設(shè)計(jì)上必須提供Web 服務(wù)資源的統(tǒng)一管理和用戶認(rèn)證統(tǒng)一管理，做到校園平臺(tái)訪問(wèn)的安全控制。

②科研人員，高校中科研人員借助智慧校園中提供的數(shù)據(jù)管理平臺(tái)進(jìn)行快速高效的數(shù)據(jù)分析，在該用戶模塊設(shè)計(jì)時(shí)應(yīng)兼顧到能夠滿足科研活動(dòng)所需的支持TB 級(jí)海量數(shù)據(jù)存儲(chǔ)和高效計(jì)算能力的硬件基礎(chǔ)，提供所見(jiàn)即所得的簡(jiǎn)化數(shù)據(jù)計(jì)算操作。

③系統(tǒng)維護(hù)人員，該用戶一般是在智慧校園建設(shè)中進(jìn)行系統(tǒng)設(shè)計(jì)和數(shù)據(jù)維護(hù)工作，新系統(tǒng)支撐服務(wù)平臺(tái)提供存儲(chǔ)、計(jì)算、用戶認(rèn)證等基礎(chǔ)服務(wù)，避免重復(fù)建設(shè)并能夠?qū)⒃行@信息平臺(tái)比較方便地接入新的校園支撐服務(wù)平臺(tái)，即平臺(tái)提供的支撐服務(wù)擁有較好的通用性，改造過(guò)程簡(jiǎn)單。

④教師和學(xué)生是智慧校園中使用最廣的用戶，在該用戶功能設(shè)計(jì)時(shí)，盡量做到操作簡(jiǎn)單、界面清晰、功能全面，為了方便教師和學(xué)生的資源共享，系統(tǒng)提供網(wǎng)絡(luò)存儲(chǔ)服務(wù)，可以比較方便地上傳、下載、共享視頻等大文件的教學(xué)資源。

2.3.2 功能性需求分析

智慧校園支持服務(wù)平臺(tái)的功能需求將根據(jù)不同的用戶的需求進(jìn)行合理細(xì)致的分析，對(duì)統(tǒng)一身份認(rèn)證、Web 服務(wù)統(tǒng)一管理、數(shù)據(jù)存儲(chǔ)、數(shù)據(jù)計(jì)算進(jìn)行合理設(shè)計(jì)。

①統(tǒng)一身份認(rèn)證是指在多個(gè)應(yīng)用系統(tǒng)中，統(tǒng)一由認(rèn)證服務(wù)器進(jìn)行身份識(shí)別，并提供一次登錄就可以訪問(wèn)所有相互信任的應(yīng)用系統(tǒng)的功能，在智慧校園支撐服務(wù)平臺(tái)中，這些應(yīng)用系統(tǒng)被稱為成員系統(tǒng)。

②Web 服務(wù)統(tǒng)一管理，在校園已有的應(yīng)用系統(tǒng)中，有些在業(yè)務(wù)上存在交叉或重復(fù)，比如：實(shí)踐教學(xué)管理系統(tǒng)中需要用到一些實(shí)驗(yàn)設(shè)備，存在設(shè)備申請(qǐng)的業(yè)務(wù)需求，因此需要和設(shè)備管理系統(tǒng)進(jìn)行數(shù)據(jù)交互。系統(tǒng)之間數(shù)據(jù)共享可以使用非常成熟的Web Service 技術(shù)進(jìn)行解決。

③數(shù)據(jù)存儲(chǔ)是智慧校園支撐服務(wù)平臺(tái)提供的基礎(chǔ)服務(wù)之一，面向所有校園用戶，提供給用戶或應(yīng)用數(shù)據(jù)存儲(chǔ)的能力，針對(duì)校園數(shù)據(jù)類型和數(shù)據(jù)規(guī)模呈爆炸式增長(zhǎng)的特點(diǎn)，提供海量數(shù)據(jù)的存儲(chǔ)。

比如：教師/學(xué)生可以將教學(xué)資源、科研/實(shí)驗(yàn)人員可以將實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)保存于平臺(tái)上，這樣不會(huì)因?yàn)榈乩砦恢玫淖兓貜?fù)存儲(chǔ)和移動(dòng)數(shù)據(jù)，也不會(huì)因?yàn)閿?shù)據(jù)修改造成多處數(shù)據(jù)不一致。

④數(shù)據(jù)計(jì)算，目前很多高校都承擔(dān)著國(guó)家課題或項(xiàng)目的研究和開(kāi)發(fā)，有相當(dāng)一部分科研人員除了對(duì)大數(shù)據(jù)的存儲(chǔ)需求外，對(duì)于大數(shù)據(jù)量的任務(wù)計(jì)算也有強(qiáng)烈的需求，數(shù)據(jù)計(jì)算正是針對(duì)這類科研活動(dòng)而提供的服務(wù)。

3 結(jié)束語(yǔ)

隨著網(wǎng)絡(luò)信息技術(shù)的不斷發(fā)展，物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)不斷應(yīng)用于各行各業(yè)，智慧校園建設(shè)將是高校信息化建設(shè)的重要階段，作為新事物的智慧校園，在建設(shè)中的相關(guān)問(wèn)題的解決將會(huì)推動(dòng)智慧校園應(yīng)用的不斷優(yōu)化。

文章根據(jù)高校智慧校園的建設(shè)思路，對(duì)移動(dòng)終端在智慧校園的應(yīng)用等進(jìn)行了細(xì)致的分析和深入的研究，對(duì)智慧校園建設(shè)中的用戶需求和功能需求進(jìn)行了分析和設(shè)計(jì)，為智慧校園建設(shè)、規(guī)劃、設(shè)計(jì)提供借鑒。

[1]物聯(lián)網(wǎng)，百度百科http：//baike.baidu.com/view/1136308.htm?fr=aladdin，2014.8.

[2]付嶸.物聯(lián)網(wǎng)共享平臺(tái)中安全隱私保護(hù)的研宄與實(shí)現(xiàn)[D].北京：北京交通大學(xué)，2011.

[3]宗平.智慧校園設(shè)計(jì)方法的研究[J].南京郵電大學(xué)學(xué)報(bào)：自然科學(xué)版，2010，33（4）：15-19.