蔣達(dá)央,姚琪
(常州信息職業(yè)技術(shù)學(xué)院,江蘇常州213164)
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基于大數(shù)據(jù)背景下智慧校園的可視化管理信息系統(tǒng)的研究
蔣達(dá)央,姚琪
(常州信息職業(yè)技術(shù)學(xué)院,江蘇常州213164)
摘要:文章結(jié)合智慧校園中的物聯(lián)網(wǎng)和大數(shù)據(jù),針對(duì)網(wǎng)絡(luò)化、數(shù)字化、人性化的校園環(huán)境與教育教學(xué)資源,引入可視化管理理念。通過挖掘智慧校園與可視化技術(shù)之間的關(guān)聯(lián)特征,探究可視化管理信息系統(tǒng)建設(shè)的現(xiàn)實(shí)意義與實(shí)際應(yīng)用價(jià)值,把校園的日常管理、師生活動(dòng)、教育教學(xué)等校園管理行為提升到一個(gè)新的層面,體現(xiàn)可視化管理信息系統(tǒng)對(duì)智慧校園的管理與學(xué)習(xí)生活的重要影響和作用。
關(guān)鍵詞:智慧校園;大數(shù)據(jù);可視化管理;物聯(lián)網(wǎng)
隨著信息技術(shù)的發(fā)展和深入應(yīng)用,教育、醫(yī)療、交通以及社會(huì)管理等人類的生活效率和資源利用率得到了極大提高,人類能夠以更加智能、合理、高效的方式來管理生產(chǎn)和生活,達(dá)到“智慧”的狀態(tài)。
在教育領(lǐng)域,信息技術(shù)使學(xué)校教學(xué)和管理變得更科學(xué)、人性和智能。如何有效地應(yīng)用信息技術(shù)來推動(dòng)智慧校園建設(shè)和發(fā)展,是亟待研究與實(shí)踐的重要課題。
1智慧校園與大數(shù)據(jù)
“智慧校園”一詞來源于“智慧地球”。它是學(xué)校在教育信息化快速發(fā)展、在數(shù)字校園建設(shè)的基礎(chǔ)上升華而來。智慧校園所蘊(yùn)含的信息化應(yīng)用深度和廣度遠(yuǎn)遠(yuǎn)超越數(shù)字校園,充分體現(xiàn)“智慧”特性。
1.1智慧校園的定義
在物聯(lián)網(wǎng)、教育技術(shù)等不同領(lǐng)域,專家對(duì)智慧校園給出了不同定義。清華大學(xué)蔣東興教授認(rèn)為,智慧校園應(yīng)具有高速互聯(lián)泛在網(wǎng)絡(luò)、移動(dòng)智能終端應(yīng)用,借助信息技術(shù)能使團(tuán)隊(duì)協(xié)作更加便利,充分體現(xiàn)集體知識(shí)共生共榮,實(shí)現(xiàn)內(nèi)外部業(yè)務(wù)智慧融會(huì)貫通[1]。北京師范大學(xué)黃榮懷教授認(rèn)為智慧校園是一種以面向師生個(gè)體或群體的個(gè)性化服務(wù)為理念,能基于網(wǎng)絡(luò)全面感知周邊物理環(huán)境,自動(dòng)識(shí)別學(xué)習(xí)者的學(xué)習(xí)情境和個(gè)體特征,為師生提供無縫的通信網(wǎng)絡(luò),對(duì)教學(xué)過程能開展有效的分析、評(píng)價(jià)和智能決策,體現(xiàn)一種開放的教育教學(xué)環(huán)境和便利舒適的智能生活環(huán)境[2]。
可以看出,智慧校園以服務(wù)為理念,涵蓋了網(wǎng)絡(luò)、物聯(lián)網(wǎng)、教育教學(xué)、校園活動(dòng)各個(gè)層面,體現(xiàn)了智能應(yīng)用與人性服務(wù)相融合。
1.2智慧校園的基本特征
由智慧校園的定義可知,智慧校園主要包含以下基本特征:
一是擁有高速泛在網(wǎng)絡(luò)。它包含無線和有線網(wǎng)絡(luò),并且以高速無線網(wǎng)絡(luò)應(yīng)用為主。
二是具備大量能全面感知周邊環(huán)境的傳感設(shè)備,即建立物聯(lián)網(wǎng),實(shí)現(xiàn)對(duì)象動(dòng)態(tài)實(shí)時(shí)感知。
三是擁有實(shí)現(xiàn)多業(yè)務(wù)聚類整合的綜合管理信息系統(tǒng)平臺(tái),體現(xiàn)一站式服務(wù)管理理念。
四是具有對(duì)海量數(shù)據(jù)進(jìn)行快速存儲(chǔ)、挖掘和分析的功能,即對(duì)大數(shù)據(jù)的綜合處理應(yīng)用能力。
五是能為團(tuán)隊(duì)合作提供便利,同時(shí)也能體現(xiàn)個(gè)性化應(yīng)用,即智慧應(yīng)用要以人為本,為師生的教學(xué)和校園生活,以及學(xué)校管理提供便利。
1.3大數(shù)據(jù)的定義
關(guān)于大數(shù)據(jù),很多國(guó)際研究機(jī)構(gòu)都作出了描述,其中麥肯錫研究機(jī)構(gòu)關(guān)于大數(shù)據(jù)的闡釋如下:“它是一種規(guī)模在獲取、存儲(chǔ)、管理、分析方面大大超出了傳統(tǒng)數(shù)據(jù)庫軟件工具能力范圍的數(shù)據(jù)集合。”[3]
1.4大數(shù)據(jù)的基本特征
從麥肯錫研究機(jī)構(gòu)對(duì)大數(shù)據(jù)的闡釋可以看出,大數(shù)據(jù)具有以下基本特征:
一是數(shù)據(jù)規(guī)模海量。大數(shù)據(jù)的數(shù)據(jù)存儲(chǔ)量規(guī)模巨大,可從數(shù)百TB到數(shù)十?dāng)?shù)百PB,甚至EB的規(guī)模。
二是數(shù)據(jù)流轉(zhuǎn)快速。一方面隨著信息化應(yīng)用的深入,數(shù)據(jù)量呈井噴式增長(zhǎng);另一方面用戶對(duì)數(shù)據(jù)的訪問、處理、交付等要求高,數(shù)據(jù)處理速度必須極快。
三是數(shù)據(jù)類型多樣。大數(shù)據(jù)從各個(gè)角度都會(huì)產(chǎn)生各種類型的數(shù)據(jù)。從數(shù)據(jù)關(guān)系上分為結(jié)構(gòu)化、半結(jié)構(gòu)化、非結(jié)構(gòu)化數(shù)據(jù);從生成類型上分為交易數(shù)據(jù)、交互數(shù)據(jù)、傳感數(shù)據(jù);從數(shù)據(jù)格式上分為文本、圖片、音頻、視頻、光譜等。
四是數(shù)據(jù)價(jià)值密度低。盡管擁有大量數(shù)據(jù),但是有價(jià)值的僅是其中非常小的一部分。
五是數(shù)據(jù)分析真實(shí)。海量數(shù)據(jù)樣本的存在,使經(jīng)過挖掘和分析的數(shù)據(jù)結(jié)果更具有真實(shí)性和科學(xué)性,更能真實(shí)地還原和預(yù)測(cè)事物的本來面目,這也是大數(shù)據(jù)未來發(fā)展的趨勢(shì)。
1.5智慧校園與大數(shù)據(jù)之間的關(guān)系
基于全面感知的智慧校園擁有大量的智能物聯(lián)傳感設(shè)備,實(shí)時(shí)的傳感數(shù)據(jù)成為智慧校園海量數(shù)據(jù)的主要來源之一;學(xué)校教學(xué)資源和圖書資源網(wǎng)絡(luò)化、數(shù)字化,是海量數(shù)據(jù)的來源之一;師生的生活、各類管理系統(tǒng)平臺(tái)所產(chǎn)生的多樣化的數(shù)據(jù)也是大數(shù)據(jù)的來源之一。由此可見,智慧校園中教學(xué)、科研、生活的各個(gè)方面都離不開大數(shù)據(jù)。
基于大數(shù)據(jù)的數(shù)據(jù)挖掘和分析應(yīng)用是智慧校園智能化教學(xué)、生活、服務(wù)理念的體現(xiàn)。智慧校園智能化程度的高低、智慧管理功能的應(yīng)用、校園的管理都有賴于大數(shù)據(jù)分析和預(yù)測(cè),可以說,大數(shù)據(jù)是智慧校園建設(shè)的內(nèi)在核心與基礎(chǔ)。
2智慧校園與可視化管理信息系統(tǒng)
隨著互聯(lián)網(wǎng)技術(shù)的不斷發(fā)展,高清圖片、數(shù)字音視頻等多媒體數(shù)據(jù)傳輸不再成為網(wǎng)絡(luò)的負(fù)擔(dān)。高速寬帶網(wǎng)絡(luò)設(shè)施的建設(shè),加速了模擬設(shè)備數(shù)字化的轉(zhuǎn)變進(jìn)程,可視化信息系統(tǒng)的建設(shè)與應(yīng)用使智慧校園的智能化、人性化和科學(xué)化得以更好地展現(xiàn)。
2.1可視化管理信息系統(tǒng)的內(nèi)涵
可視化是圖形圖像學(xué)領(lǐng)域的一個(gè)理論,它弱化了傳統(tǒng)數(shù)字信號(hào)的晦澀難懂??梢暬芾硇畔⑾到y(tǒng)的建設(shè)正是基于此理論,它利用計(jì)算機(jī)技術(shù)將若干復(fù)雜的、多樣的媒體信號(hào)轉(zhuǎn)換成圖形或圖像,使之更加簡(jiǎn)化。當(dāng)前的虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)就是基于可視化技術(shù)的一個(gè)典型應(yīng)用。
針對(duì)大數(shù)據(jù)的可視化管理信息系統(tǒng),根據(jù)業(yè)務(wù)功能,將計(jì)算機(jī)中的海量目標(biāo)數(shù)據(jù)進(jìn)行規(guī)整、分析,形成簡(jiǎn)單易懂的圖文信息,而后利用屏幕投影等媒體進(jìn)行展現(xiàn)。
高校作為一個(gè)小型環(huán)境綜合體,包括了教學(xué)、科研、生活等多個(gè)方面,通過可視化管理系統(tǒng)平臺(tái)的可視媒體展現(xiàn)形式,能簡(jiǎn)化校園管理行為,提升管理水平。可視化管理信息系統(tǒng)不再是一個(gè)簡(jiǎn)單的應(yīng)用軟件,而是一個(gè)集數(shù)據(jù)分析、業(yè)務(wù)應(yīng)用、多功能校園管理、一體化綜合媒體展示平臺(tái)。
2.2可視化管理信息系統(tǒng)的主要特點(diǎn)
2.2.1基于大數(shù)據(jù)分析,展現(xiàn)形式多樣
在智慧校園建設(shè)中,應(yīng)用系統(tǒng)的業(yè)務(wù)數(shù)據(jù)交換都基于數(shù)據(jù)中心和規(guī)范化的標(biāo)準(zhǔn)數(shù)據(jù),唯一基礎(chǔ)數(shù)據(jù)中心和統(tǒng)一數(shù)據(jù)規(guī)范的建設(shè)理念使各系統(tǒng)數(shù)據(jù)之間高度互通共享。隨著集群化信息平臺(tái)理念的推進(jìn),基礎(chǔ)數(shù)據(jù)中心和分布式子數(shù)據(jù)庫的容量激增,數(shù)據(jù)密度越來越大。高密度的大數(shù)據(jù)分析和高速融合的云計(jì)算使可視化管理信息系統(tǒng)的功能應(yīng)用模塊展現(xiàn)樣式更為豐富。動(dòng)態(tài)的文本、圖表、動(dòng)畫、音視頻技術(shù)被廣泛應(yīng)用到可視化管理信息系統(tǒng)中。復(fù)雜、專業(yè)的數(shù)據(jù)被可視化管理系統(tǒng)平臺(tái)人性化展現(xiàn),基于大數(shù)據(jù)的數(shù)據(jù)分析計(jì)算結(jié)果不再是單獨(dú)枯燥的數(shù)據(jù),而是被轉(zhuǎn)化成多樣、動(dòng)態(tài)、簡(jiǎn)單易讀的形態(tài)。這種可視化技術(shù)在可視化管理信息系統(tǒng)中成為主要的技術(shù)手段,極大地降低了傳統(tǒng)校園管理的難度,減少二次分析行為,提升了管理效率。
2.2.2數(shù)據(jù)以可視化為媒介展現(xiàn)
智慧校園中基于物聯(lián)網(wǎng)的各類傳感器時(shí)刻都在產(chǎn)生各類形態(tài)的業(yè)務(wù)數(shù)據(jù)。文本、數(shù)字、圖像、音頻、視頻等結(jié)構(gòu)化和非結(jié)構(gòu)化數(shù)據(jù)成為基礎(chǔ)的數(shù)據(jù)存儲(chǔ)格式。基于可視化技術(shù)的管理信息系統(tǒng)平臺(tái)在大數(shù)據(jù)初步分析計(jì)算的基礎(chǔ)上,展開二次分析和計(jì)算,用更為直觀、形象的可視化媒體來展現(xiàn)分析結(jié)果,并輔以交互動(dòng)態(tài)展現(xiàn)??梢暬芾硇畔⑾到y(tǒng)的應(yīng)用,讓管理者能依靠更直觀簡(jiǎn)便的,同時(shí)兼有多維度的可視化媒體數(shù)據(jù),快速做出科學(xué)的管理決策。
2.2.3活動(dòng)過程全向可視可逆
在網(wǎng)絡(luò)和大數(shù)據(jù)技術(shù)的支持下,對(duì)校園生活和學(xué)習(xí)活動(dòng)的各方面展開全方位的24 h數(shù)據(jù)記錄。依托可視化管理信息系統(tǒng),擺脫原有枯燥的數(shù)據(jù)統(tǒng)計(jì)過程,可快速針對(duì)設(shè)定目標(biāo)對(duì)象進(jìn)行處理,實(shí)現(xiàn)實(shí)時(shí)跟蹤和后期完整的活動(dòng)追溯??梢暬芾硐到y(tǒng)將最有價(jià)值的關(guān)鍵媒體數(shù)據(jù)檢索出來,從多角度、多方位來展現(xiàn)目標(biāo)對(duì)象的歷史活動(dòng)信息,進(jìn)而給決策者一個(gè)有可靠事實(shí)和基于科學(xué)分析的智能決策依據(jù)。
2.3可視化管理信息系統(tǒng)的作用
2.3.1實(shí)現(xiàn)智慧校園可視化管理
在智慧校園中基于物聯(lián)網(wǎng)的智能終端對(duì)象能實(shí)現(xiàn)互聯(lián)互通,可全面獲取、感知校園活動(dòng)的最新數(shù)據(jù)信息,利用可視化管理信息系統(tǒng)查找實(shí)際問題并分析原因,對(duì)目標(biāo)進(jìn)行可視化遠(yuǎn)程控制并反饋相關(guān)的信息??梢暬@管理系統(tǒng)可以為校園管理提供全方位的可視化服務(wù),促進(jìn)學(xué)校管理的人性化、科學(xué)化和智能化。它能夠?qū)熒记诠芾?、身份識(shí)別、人車流量統(tǒng)計(jì)、校園報(bào)警、醫(yī)療衛(wèi)生等多項(xiàng)業(yè)務(wù)綜合應(yīng)用,通過安裝在學(xué)校內(nèi)部各關(guān)鍵地,能夠感知光線、聲音、溫度的傳感器及聲像采集設(shè)備,對(duì)校園環(huán)境和師生行為進(jìn)行可視化監(jiān)測(cè),智能管控,全面實(shí)現(xiàn)校園環(huán)境和教學(xué)活動(dòng)的智能管理。
2.3.2推動(dòng)可視化教學(xué)環(huán)境的構(gòu)建
隨著網(wǎng)絡(luò)技術(shù)和音視頻數(shù)字媒體技術(shù)的發(fā)展,各類以短小視頻為核心的網(wǎng)絡(luò)教學(xué)課堂成為一種新型的教育教學(xué)方式?;ヂ?lián)網(wǎng)將這種虛擬的學(xué)習(xí)環(huán)境和真實(shí)的現(xiàn)場(chǎng)教學(xué)結(jié)合起來,實(shí)現(xiàn)了物理空間與數(shù)字空間的互聯(lián)互通。學(xué)生在網(wǎng)絡(luò)課堂中既能感知真實(shí)的教學(xué)場(chǎng)景,又突破了傳統(tǒng)的學(xué)習(xí)空間,可向國(guó)際國(guó)內(nèi)一流專家學(xué)者學(xué)習(xí)??梢暬芾硇畔⑾到y(tǒng)整合這類網(wǎng)絡(luò)教育資源,改變了單向網(wǎng)絡(luò)交流形式,提高了學(xué)習(xí)效率,加強(qiáng)了師生之間、生生之間的交流學(xué)習(xí),促進(jìn)人際關(guān)系的和諧發(fā)展。
2.3.3延伸教學(xué)空間,實(shí)現(xiàn)教學(xué)均衡發(fā)展
可視化管理信息系統(tǒng)在實(shí)驗(yàn)教學(xué)方面基于網(wǎng)絡(luò)泛在,延伸了傳統(tǒng)學(xué)習(xí)空間。學(xué)生通過網(wǎng)絡(luò)觀看國(guó)際國(guó)內(nèi)知名教授的教學(xué)視頻,突破了地域范疇。通過可視化管理系統(tǒng),在企業(yè)與學(xué)校之間建立雙向互動(dòng),把真實(shí)的生產(chǎn)環(huán)境直接傳送到課堂中,實(shí)現(xiàn)真實(shí)案例與理論知識(shí)的結(jié)合,彌補(bǔ)傳統(tǒng)教育教學(xué)方式中理論與實(shí)踐脫節(jié)的不足??梢暬芾硐到y(tǒng)的應(yīng)用突破了學(xué)習(xí)的時(shí)空限制,實(shí)現(xiàn)傳統(tǒng)課堂向虛擬現(xiàn)實(shí)場(chǎng)景延伸,在理論與實(shí)踐之間架起了橋梁,把學(xué)校與社會(huì)、家庭、學(xué)習(xí)者聯(lián)結(jié)在一起,激發(fā)了學(xué)習(xí)者對(duì)科學(xué)知識(shí)的探究興趣,加強(qiáng)了人與人之間、現(xiàn)實(shí)與虛擬相結(jié)合的多種交流溝通,對(duì)教學(xué)資源的共建共享和教育機(jī)會(huì)的平衡發(fā)展均具有很大的促進(jìn)作用[4]。
3可視化管理信息系統(tǒng)在智慧校園中的應(yīng)用
3.1智能感知
利用物聯(lián)網(wǎng)傳感器,通過聲、光、電等多方位的感知,對(duì)師生活動(dòng)的場(chǎng)地進(jìn)行智能管理。對(duì)于感知區(qū)域,尤其是報(bào)警區(qū)域,通過可視化管理信息平臺(tái),在系統(tǒng)自動(dòng)管控的基礎(chǔ)上采取實(shí)時(shí)視頻抓取現(xiàn)場(chǎng)環(huán)境的方式,能迅速提出有效的解決方案,實(shí)現(xiàn)更科學(xué)、更人性化的管理。在綠色校園、節(jié)能減排方面,可視化管理系統(tǒng)在物聯(lián)網(wǎng)傳輸數(shù)據(jù)的基礎(chǔ)上實(shí)現(xiàn)場(chǎng)景視頻的實(shí)時(shí)記錄,依據(jù)直觀的、多角度的視頻資料,管理者采取的解決方案更具可行性。校園環(huán)境數(shù)據(jù)獲取途徑和方式的轉(zhuǎn)變,也推動(dòng)了管理理念、管理行為和管理效率的轉(zhuǎn)變。
3.2平安校園
平安校園的建設(shè)現(xiàn)在已不僅止于在出入口安裝監(jiān)控?cái)z像,而更多的是考慮如何解決安全隱患,避免安全事故的發(fā)生。構(gòu)建智慧平安校園,在傳統(tǒng)的監(jiān)控?cái)z像的基礎(chǔ)上,與物聯(lián)網(wǎng)傳感器相結(jié)合,通過給重要物品配置數(shù)碼感應(yīng)標(biāo)簽,可實(shí)時(shí)定位和查看物品的位置和移動(dòng)線路,確保物品安全。對(duì)于車輛出入管理,實(shí)現(xiàn)攝像自動(dòng)跟蹤和車牌掃描比對(duì),能高效保障校園交通秩序和車輛安全。對(duì)于教室和宿舍等出入口,攝像機(jī)會(huì)自動(dòng)記錄和采集學(xué)生信息,并與數(shù)據(jù)中心庫比對(duì),實(shí)現(xiàn)人員統(tǒng)計(jì)考勤等功能,同時(shí)也可實(shí)時(shí)記錄學(xué)生學(xué)習(xí)活動(dòng)情形,確保學(xué)生主要活動(dòng)區(qū)域的安全。對(duì)于突發(fā)事件,可視化管理系統(tǒng)會(huì)自動(dòng)將警報(bào)信息傳送至安防中心,并同時(shí)在監(jiān)控大屏幕上直接推送現(xiàn)場(chǎng)情況,便于學(xué)??焖倏刂坪凸芾?。從物品到人員,從高空到地面,從室外到室內(nèi),全面的可視化智能管控,可極大推進(jìn)校園平安環(huán)境建設(shè)。
3.3教學(xué)可視化
利用可視化管理系統(tǒng),將傳統(tǒng)錄播教室與網(wǎng)絡(luò)多媒體教室整合,實(shí)現(xiàn)常態(tài)化錄播,使教學(xué)實(shí)景錄像不再成為教師的負(fù)擔(dān)。利用可視化管理系統(tǒng),將普通教室與電子考場(chǎng)整合,實(shí)現(xiàn)全自動(dòng)考試監(jiān)管,異常行為監(jiān)控、人數(shù)點(diǎn)到等功能的應(yīng)用極大減輕了監(jiān)考人員的壓力,改善了考場(chǎng)秩序和環(huán)境。利用可視化管理系統(tǒng),將現(xiàn)場(chǎng)聽課與網(wǎng)絡(luò)觀摩整合,實(shí)現(xiàn)7×24 h隨時(shí)聽、隨時(shí)看、隨時(shí)學(xué)的動(dòng)態(tài)教學(xué)管理機(jī)制。利用可視化管理系統(tǒng),結(jié)合虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)與音視頻技術(shù),將真實(shí)教學(xué)與虛擬網(wǎng)絡(luò)教學(xué)相結(jié)合,使學(xué)習(xí)貼近現(xiàn)實(shí),促進(jìn)學(xué)生對(duì)知識(shí)的深刻理解,提高教學(xué)成效。
4結(jié)語
基于大數(shù)據(jù)背景下的智慧校園可視化管理信息系統(tǒng)的建設(shè)能有效推動(dòng)校園管理向智能化、科學(xué)化發(fā)展。可視化管理信息系統(tǒng)把教學(xué)、衛(wèi)生、醫(yī)療、保衛(wèi)、后勤等多項(xiàng)校園管理與師生生活行為實(shí)現(xiàn)可視的綜合聯(lián)動(dòng),使之成為一個(gè)基于大數(shù)據(jù)的關(guān)鍵智能綜合應(yīng)用平臺(tái)??梢暬芾硇畔⑾到y(tǒng)的建設(shè)在智慧校園的總體建設(shè)進(jìn)程中不是一蹴而就的,要正確認(rèn)識(shí)大數(shù)據(jù)、智慧校園與其之間的關(guān)系,積極開展實(shí)踐探索活動(dòng)。
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責(zé)任編輯:唐海燕
Visual Management of Smart Campus Against the Background of Big Data
JIANG Dayang,YAO Qi
(Changzhou College of Information Technology,Changzhou 213164)
Abstract:The paper,facing the tendency of campus environment and teaching resources getting more networked,digital and user-friendly,discusses the concept of visual management based on the Internet of Things and big data in smart campus.By probing into the correlative characteristics between smart campus and visualization technology,the paper explores the practical significance and applications of visual management,which will bring the daily management of campus,teacher and student activities as well as teaching activities to a new level and present its great influence over the smart campus management and students′school life.
Key words:smart campus;big data;visual management;Internet of Things
中圖分類號(hào):TP39
文獻(xiàn)標(biāo)志碼:B
文章編號(hào):1671- 0436(2016)01- 0073- 04
作者簡(jiǎn)介:蔣達(dá)央(1978—),男,碩士,工程師,講師。
基金項(xiàng)目:江蘇高校哲學(xué)社會(huì)科學(xué)研究項(xiàng)目(2015SJD538)
收稿日期:2015- 10- 21
doi:10.3969/j.issn.1671-0436.2016.01.016