基于云計算和物聯(lián)網(wǎng)的智慧校園

何曼琪　白詩琦　苗旭娟　楊亮

摘 要： 數(shù)字校園的引入，初步實現(xiàn)了高校的信息資源整合與應(yīng)用集成，但其還不足以支撐面向最終用戶的服務(wù)。文章剖析了智慧校園這一當前高校教育信息化發(fā)展的更高形態(tài)的內(nèi)涵與特征，遵循以用戶服務(wù)為中心的原則，闡述了當今智慧校園需要運用的技術(shù)和方法，逐步完善信息化建設(shè)，逐漸實現(xiàn)大范圍教育資源共享，最終實現(xiàn)數(shù)字校園向智慧校園的轉(zhuǎn)型。

關(guān)鍵詞： 數(shù)字校園； 智慧校園； 用戶服務(wù)； 信息技術(shù)； 信息化建設(shè)

中圖分類號：TP3 文獻標志碼：A 文章編號：1006-8228（2016）06-22-04

Abstract： Digital campus initially realized the information resource integration and application integration in universities， but it is not enough to support the end-user oriented services. This paper explains that smart campus is the higher form of the university informationization development by introducing the connotation and features of smart campus. And applying the principle of focusing on customer service， describes the information technologies and essential methods smart campus required today， to improve the information construction and widening education resources sharing， so as to realize the transformation from digital campus to smart campus.

Key words： digital campus； smart campus； customer service； information technology； information construction

0 引言

信息化教育這種嶄新的教育形態(tài)， 是教育信息化發(fā)展到一定階段必然會有的產(chǎn)物。為了達到師生和管理者感知并有效利用更全面的教學資源，獲得互動共享型學習生活環(huán)境的目的，中國許多高校在云計算和物聯(lián)網(wǎng)等技術(shù)的推動下提出了“智慧校園”的理念，并隨著智慧理念的深入，逐步建立一個開放型的智能綜合信息服務(wù)平臺，有效改善校園信息化服務(wù)質(zhì)量。充滿智慧的信息化校園必然會成為教育行業(yè)信息化建設(shè)的主流方向。

1 數(shù)字化校園

數(shù)字校園是學校的教學、管理在信息技術(shù)發(fā)展的不同階段下不同深度的信息化應(yīng)用管理體現(xiàn)。時至今日，數(shù)字校園的最高水平是基于互聯(lián)網(wǎng)下的校園信息化平臺，用戶不再經(jīng)受因不同的管理系統(tǒng)多次登錄的繁瑣操作。這對學校教學及管理的信息化功不可沒，但通過回顧并重新審視數(shù)字校園的建設(shè)過程與應(yīng)用效果后，我們會發(fā)現(xiàn)，數(shù)字校園還不是學校信息化發(fā)展的終極目標，還沒有達到信息化發(fā)展的高級階段。在如今的建設(shè)應(yīng)用當中仍存在一些問題。

⑴ 信息門戶平臺與部門管理系統(tǒng)的業(yè)務(wù)和數(shù)據(jù)整合是數(shù)字校園建設(shè)的主要聚焦點，在教與學方面融合度不夠，難以推動教學模式的變革。

⑵ 可能犧牲了業(yè)務(wù)部門管理信息系統(tǒng)專業(yè)性和可擴展性的大集中式、并發(fā)試的建設(shè)，使得許多管理系統(tǒng)未達到的應(yīng)用效果。

⑶ 數(shù)字校園服務(wù)模式過于單一，整體上體現(xiàn)的還是依賴被動處理的管理思維，導(dǎo)致對最終用戶的服務(wù)支撐能力依然偏弱。

⑷ 校園內(nèi)外信息交互性不強，難以形成覆蓋學校內(nèi)外各項活動的整體聯(lián)動的信息化應(yīng)用環(huán)境，訪問方式存在局限性[1]。

這些問題在一定程度上阻礙了信息化教育的發(fā)展，為了建設(shè)更好的合作關(guān)系和更好的體現(xiàn)服務(wù)理念，達到用戶的利益達到最大化的目的，我們認識到從數(shù)字校園向智慧校園轉(zhuǎn)型是接下來學校信息化建設(shè)的重中之重。

2 智慧校園

2.1 起源

在教育信息化進程中，智慧校園是基于數(shù)字校園理念而提出的，其中“智慧”則源于“智慧地球”。2009年1月， 在美國奧巴馬就任總統(tǒng)的第一次美國工商業(yè)領(lǐng)袖圓桌會上IBM總裁兼首席執(zhí)行官彭明盛提出了“智慧地球”這一理念[2]。緊接著，日本提出了i-japan構(gòu)想，韓國提出u-Korea戰(zhàn)略。與此同時，我國國務(wù)院總理溫家寶在無錫視察中科院無線傳感網(wǎng)工程中心時提出了“感知中國”概念。

2010年，浙江大學于其信息化“十二五”規(guī)劃中最先提出了“智慧校園”的概念，不久南京郵電大學即制定了一個有關(guān)“智慧校園”的發(fā)展規(guī)劃。浙江大學智慧校園的規(guī)劃藍圖是：網(wǎng)絡(luò)學習無處不在、網(wǎng)絡(luò)科研融合創(chuàng)新、校務(wù)治理透明高效、校園文化豐富多彩、校園生活方便周到。南京郵電大學“智慧校園”的核心特征則反映在三個層面：一是提供基于角色的個性化定制服務(wù)，即為廣大師生提供一個全面的智能感知環(huán)境和綜合信息服務(wù)平臺；二是在學校的各個應(yīng)用服務(wù)領(lǐng)域融入基于計算機網(wǎng)絡(luò)的信息服務(wù)，實現(xiàn)互聯(lián)和協(xié)作；三是通過智能感知環(huán)境和綜合信息服務(wù)平臺，為學校與外部世界提供一個互相感知、交流的接口[3]。

此外，在高校大規(guī)模覆蓋的校園網(wǎng)為智慧校園的構(gòu)建奠定了堅實的基礎(chǔ)。但是，高校普遍存在的資源共享局限性使信息互通成為難題。因此，改變現(xiàn)有資源分配狀況迫在眉睫，也只有真正杜絕信息孤島，實現(xiàn)規(guī)劃藍圖上的資源共享，才能促進高校信息化快速健康發(fā)展。

2.2 智慧校園的特點

智慧校園在傳統(tǒng)的教學、學習、生活和服務(wù)模式等方面正在發(fā)揮著作用，可總結(jié)為以下特點。

⑴ 智能化的設(shè)備監(jiān)控與管理。以物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)為支撐的管理有效減少人工執(zhí)行量，合理化資源配置，并提高結(jié)果的可靠性。

⑵ 靈活的數(shù)據(jù)輔助。校園應(yīng)用系統(tǒng)中積累了大量統(tǒng)計數(shù)據(jù)，在這些數(shù)據(jù)的基礎(chǔ)上構(gòu)建的數(shù)據(jù)模型，可通過數(shù)據(jù)分析等手段，獲取所需的維度數(shù)據(jù)、匯總數(shù)據(jù)、細節(jié)數(shù)據(jù)和切片數(shù)據(jù)，輔助領(lǐng)導(dǎo)決策。

⑶ 信息服務(wù)無盲區(qū)。園區(qū)內(nèi)的每一個角落都可隨時隨地訪問互聯(lián)網(wǎng)絡(luò)，使用各種信息服務(wù)。

⑷ 信息推送與主動服務(wù)。傳統(tǒng)信息化是人們根據(jù)自己的需求搜尋信息，IT設(shè)備提供服務(wù)，而智慧應(yīng)用利用現(xiàn)代化的技術(shù)實現(xiàn)個性化信息的主動推送，以用戶為中心組織信息與服務(wù)，從而達到“信息找人，按需服務(wù)”。

⑸ 豐富的訪問渠道與手段。除了支持傳統(tǒng)的電腦訪問網(wǎng)絡(luò)外，用手機、pad、電視等多種終端都可以訪問互聯(lián)網(wǎng)、信息門戶，獲取所需信息，建立聯(lián)系網(wǎng)絡(luò)[4]。

2.3 內(nèi)涵與特征

祝智庭教授指出，智慧環(huán)境、智慧校園是智慧教育的理解圖式的學習空間，發(fā)展學習者的智慧是智慧學習、智慧教學和智慧環(huán)境的出發(fā)點和歸宿，這是對“智慧”和“智慧教育”的一次辨析[5]。

就智慧校園的內(nèi)涵與特征，不同研究領(lǐng)域的專家學者也都有著各自的理解。物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)專家偏重于智慧的智能感知功能，認為智慧校園是以物聯(lián)網(wǎng)為基礎(chǔ)的、以感知或挖掘的信息相關(guān)性為核心的信息化應(yīng)用模式。教育技術(shù)學專家側(cè)重智慧學習環(huán)境與智慧課堂等教學方式的改革，認為智慧校園是基于新型通信網(wǎng)絡(luò)技術(shù)構(gòu)建資源共享、業(yè)務(wù)流程、智能靈活的教育教學環(huán)境。學校信息化建設(shè)專家則認為應(yīng)突出智慧校園的應(yīng)用和服務(wù)，認為智慧校園的建設(shè)不僅是偏重于感知部分物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)的應(yīng)用，應(yīng)更多考慮技術(shù)的特點，突出應(yīng)用和服務(wù)[6]。

為了實現(xiàn)包含“智慧服務(wù)理念”的設(shè)計，需要注重高校管理者及高校用戶與信息化的雙重融合。一方面需要使信息化觀念深入高校每一個管理者的心中，使信息化與決策管理深度融合，即“將學校發(fā)展規(guī)劃的‘頂層設(shè)計與信息化建設(shè)的‘頂層設(shè)計銜接合一，促進高校教學、管理整體水平的高度定位學校的信息化建設(shè)[7]；另一方面需要采用用戶主義，以人為本，不管是內(nèi)部需求還是外部環(huán)境，都應(yīng)在實施前分析用戶的需求，然后在平衡管理者和技術(shù)的需求。

綜上所述我們認為，智慧校園環(huán)節(jié)最終目的是向用戶提供更好的服務(wù)。首先便捷的生活、學習、工作環(huán)境是教與學的基礎(chǔ)；此外也體現(xiàn)在它新型的管理模式，發(fā)揮信息技術(shù)的潛力。綜合表達智慧校園的內(nèi)涵即“以用戶為中心，以服務(wù)為核心，充分共享校園信息，深度融合現(xiàn)實社會”。

2.4 智慧表現(xiàn)

智慧校園在以人為本、以服務(wù)為核心的理念內(nèi)涵下，其應(yīng)用可以由以下幾點表現(xiàn)出來。

⑴ 當新生進入大學校園時，將他們的手機連接物聯(lián)網(wǎng)，手機就成為此后學生在校園中的身份識別及支付終端。

⑵ 智慧校園給新生帶來了方便與樂趣。入學手續(xù)刷卡即可完成，如新生報到、入宿登記、繳費、領(lǐng)取軍訓(xùn)服裝等手續(xù)。有效地提升了入學手續(xù)辦理效率。

⑶ 智慧校園伴隨著新生走完不同流程，如將信息發(fā)送到新生手機，幫助新生盡快完成入學。同時，智能化迎新系統(tǒng)這一智慧校園的重要環(huán)節(jié)，將網(wǎng)上招生系統(tǒng)與學生管理系統(tǒng)高效的聯(lián)系起來，使得高校隨時獲取新生的報到動態(tài)，便于管理。

⑷ 智慧校園可以方便高校實現(xiàn)門禁，保證學生安全，通過運用身份識別的方式。

⑸ 上課、考試考勤也不必再點名簽到，智慧校園將每一位學生的實時考勤信息準確無誤的統(tǒng)計，再通過物聯(lián)網(wǎng)及時反饋給老師。

⑹ 實現(xiàn)智能控制，實時監(jiān)控，如教師的燈和電扇、實驗室的計算機和儀器，宿舍的電和水等，控制人員可利用智慧校園系統(tǒng)遠程操作，同時可以設(shè)定時間范圍，系統(tǒng)自動完成，以及應(yīng)付一些突發(fā)性操作等。

⑺ 應(yīng)用于圖書館借還書，教師停車位，學生自行車位，公共設(shè)施的安全與保護等方面，真正意義上實現(xiàn)智慧校園下的學校資源及教育資源的完美結(jié)合和利用，真正將用戶的方便和安全落實到位。

3 智慧校園的相關(guān)技術(shù)

云計算和物聯(lián)網(wǎng)是兩個新興的名詞，它們之間是平臺與應(yīng)用的關(guān)系。物聯(lián)網(wǎng)是云平臺所支持的一種應(yīng)用；而物聯(lián)網(wǎng)的發(fā)展依賴于云計算，云計算系統(tǒng)的不斷完善使海量物聯(lián)網(wǎng)信息的處理和整合成為可能。同時，云計算也促進了物聯(lián)網(wǎng)和互聯(lián)網(wǎng)的智能融合，為構(gòu)建智慧校園乃至智慧地球奠定了基礎(chǔ)[8]。

基于云計算技術(shù)構(gòu)建高校校園私有云——校園云，結(jié)合物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)構(gòu)建智慧校園，為實現(xiàn)高?？缭绞桨l(fā)展做出貢獻。為學生、教師、教學管理與校園生活提供了智能應(yīng)用后的便利。

3.1 物聯(lián)網(wǎng)

物聯(lián)網(wǎng)是指在物理世界的實體中部署具有一定感知能力、計算能力和執(zhí)行能力的各種信息傳感設(shè)備，以實現(xiàn)廣域或大范圍的人與人、人與物、物與物之間信息交換需求為目的，通過網(wǎng)絡(luò)設(shè)施實現(xiàn)信息傳輸、協(xié)同和處理的互聯(lián)網(wǎng)絡(luò)。物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)的核心特征是廣泛的感知、互通共享、以及智能的服務(wù)[9]。在這個網(wǎng)絡(luò)中，物品與物品之間能夠進行交流，而不需要人為干預(yù)，物聯(lián)網(wǎng)也因此被稱為繼計算機、互聯(lián)網(wǎng)之后世界信息產(chǎn)業(yè)發(fā)展的第三次浪潮。

3.2 云計算

云計算是基于互聯(lián)網(wǎng)的相關(guān)服務(wù)的增加、使用和交付模式，通常涉及通過互聯(lián)網(wǎng)來提供動態(tài)易擴展且經(jīng)常是虛擬化的資源。云計算的基本原理是，通過使計算分布在大量的分布式計算機上，而非本地計算機或遠程服務(wù)器中，企業(yè)數(shù)據(jù)中心的運行將與互聯(lián)網(wǎng)更相似。這使得企業(yè)能夠?qū)①Y源切換到需要的應(yīng)用上，根據(jù)需求訪問計算機和存儲系統(tǒng)。云也是網(wǎng)絡(luò)、互聯(lián)網(wǎng)的一種比喻說法。

3.3 云物聯(lián)

《物聯(lián)網(wǎng)導(dǎo)論》一書將物聯(lián)網(wǎng)及云計算的關(guān)系描述為：物聯(lián)網(wǎng)中的感知識別設(shè)備（如傳感器、RFID等）生成的大量信息如果不能有效地整合與利用，那無異于入寶山而空返，望“數(shù)據(jù)的海洋”而興嘆。云計算架構(gòu)可以用來解決數(shù)據(jù)如何存儲、檢索、使用、且不被濫用等重要問題。

綜上，可以看出，物聯(lián)網(wǎng)因云計算這一平臺的支持而擁有更廣泛的作用和能力，在我國的使用頻率也逐年遞增。同時，隨著物聯(lián)網(wǎng)和云計算的發(fā)展，其聯(lián)系會愈來愈緊密，云計算承載物聯(lián)網(wǎng)有著不可小覷的未來和更加廣闊的發(fā)展空間。

4 智慧校園的建設(shè)方向

發(fā)展智慧校園不僅僅需要各種信息化新技術(shù)的堅實平臺支撐，更應(yīng)有一個完善全面的策略引導(dǎo)其建設(shè)方向，從而使智慧校園的發(fā)展更具有方向性和正確性。在目前這樣一種轉(zhuǎn)型的關(guān)鍵時期，智慧校園建設(shè)應(yīng)從以下五個方面完善。

⑴ 與學校發(fā)展的實際情況深度有效結(jié)合，提高信息化的一致性，以及信息間的協(xié)作性

當今社會，由于多數(shù)學校對信息化工作的相關(guān)性以及重要性的認識不足，使得信息化仍處于輔助甚至邊緣的角色。而建設(shè)智慧校園，需要將信息化部門的管理與監(jiān)督達到一個完善全面的地步，統(tǒng)籌學校資源與教育信息。

⑵ 以改進教育教學質(zhì)量為重點

縱觀智慧地球、智慧城市等概念不難發(fā)現(xiàn)，智慧校園的不同在于其特有的屬性“教育”。所以當下智慧校園建設(shè)的重中之重就是通過各式各樣的模式來提高教育的質(zhì)量。因此，結(jié)合信息化的教育模式，再注入創(chuàng)新思維方式，從根本上融入到智慧校園的發(fā)展建設(shè)中。

⑶ 全面提高師生在智慧校園中的參與度與互動反饋能力

智慧校園的內(nèi)涵及特征要求師生轉(zhuǎn)變傳統(tǒng)的信息應(yīng)用模式。從智慧校園中用戶本身的角度看，他們應(yīng)提高主動性與積極性，要從被管理向主動應(yīng)用與反饋轉(zhuǎn)變，使信息化服務(wù)保持持久生命力和持續(xù)化發(fā)展能力。從智慧校園教學模式的角度看，教師是教育的主導(dǎo)，他們應(yīng)持續(xù)提升自我，了解并掌握最新的教學模式和方式，合理有效地激發(fā)學生的學習興趣，而同時學生應(yīng)該主動參與，協(xié)助開辟創(chuàng)新性的教育模式，并且主動反饋，加強師生間的互動。

⑷ 注重技術(shù)與應(yīng)用的相互融合

學校應(yīng)把解決用戶的實際應(yīng)用需求作為出發(fā)點，將信息化技術(shù)作為基本工具和手段，堅持“以人為本”的智慧校園發(fā)展理念，逐步建立規(guī)范化、準確化的用戶模型及反饋機制。此外，智慧校園建設(shè)離不開完善的新型技術(shù)，技術(shù)之間應(yīng)互相融合。

⑸ 引導(dǎo)科學探究式學習，實現(xiàn)協(xié)作交流與資源共享

基于物聯(lián)網(wǎng)構(gòu)建的信息化課堂，通過采集數(shù)字信息等，學生將獲取到更多的知識、技能和經(jīng)驗，使教學真正地從重視知識傳授的傳統(tǒng)方式向重視培養(yǎng)學生科學素養(yǎng)的探究性學習方式轉(zhuǎn)變。而這一構(gòu)建需要物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)提供支持，學校的跨區(qū)域?qū)嶒炚n程和研究性活動都可以通過網(wǎng)絡(luò)平臺實施，達到跨區(qū)域資源和協(xié)作共享的目的。

5 總結(jié)

智慧校園的發(fā)展和創(chuàng)建是當今高校完善自身教育體制，落實信息化教育，提高自身競爭力的重要途徑。智慧校園的構(gòu)建使學校與社會與自然直觀地連接在一起，在理論與實踐之間架起橋梁，對實現(xiàn)資源共享，豐富校園生活起著重大的意義。然而智慧校園不是一蹴而就的，必須再結(jié)合智慧校園內(nèi)涵及特征的基礎(chǔ)上，在相關(guān)物聯(lián)網(wǎng)及云計算的技術(shù)支持下，在現(xiàn)代化教育理念等理論的指引下，以用戶為本，以服務(wù)為核心，精心設(shè)計。因校制宜，師生共同參與，主動反饋，才可以真正提高人才質(zhì)量。智慧校園的構(gòu)建還存在著一些問題有待解決，但相信隨著云計算、物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)的不斷成熟，讓技術(shù)和管理對用戶透明，最終實現(xiàn)促進教學改革，提高教學效果的目標。

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