大數(shù)據(jù)背景下基于TRIZ技術(shù)進化的智慧校園研究①

南陽師范學(xué)院　程文亮

大數(shù)據(jù)背景下基于TRIZ技術(shù)進化的智慧校園研究①

南陽師范學(xué)院程文亮

大數(shù)據(jù)背景下的智慧校園得到了快速發(fā)展，但是也出現(xiàn)了較多問題。筆者利用TRIZ技術(shù)進化理論對智慧校園建設(shè)進行思考與規(guī)劃，通過對智慧校園技術(shù)發(fā)展的方向進行適當(dāng)預(yù)測，以保證我們在智慧校園建設(shè)的推進中穩(wěn)步發(fā)展，取得更多成就。

TRIZ技術(shù)進化理論 大數(shù)據(jù) 智慧校園

1　大數(shù)據(jù)的概念與特征

維基百科對于大數(shù)據(jù)定義是這樣的：指無法在一定時間范圍內(nèi)用常規(guī)軟件工具進行捕捉、管理和處理的數(shù)據(jù)集合，是需要新處理模式才能具有更強的決策力、洞察發(fā)現(xiàn)力和流程優(yōu)化能力來適應(yīng)海量、高增長率和多樣化的信息資產(chǎn)。經(jīng)過大范圍、長期測量、保存、記錄、分析、統(tǒng)計這些數(shù)據(jù)，所獲得的海量數(shù)據(jù)就是大數(shù)據(jù)（Big data）。

大數(shù)據(jù)一般有3個特性，即數(shù)據(jù)類型的多樣性（Variety）、數(shù)據(jù)體量的規(guī)模（Volume）和數(shù)據(jù)處理速度的高速性（Velocity）。在這3個屬性的基礎(chǔ)上，相關(guān)專業(yè)人士又總結(jié)了數(shù)據(jù)的時效性（Vitality）、真實性（Veracity）、復(fù)雜性（Complexity）以及價值性（Value）等幾個特性。

2　智慧校園

2.1智慧校園的概念

2010年，浙江大學(xué)在其信息化“十二五”規(guī)劃中首次提出了“智慧校園”的概念，緊接著南京郵電大學(xué)就頒布了一個有關(guān)“智慧校園”的發(fā)展規(guī)劃。浙江大學(xué)智慧校園的規(guī)劃前景是：網(wǎng)絡(luò)學(xué)習(xí)隨時隨地、網(wǎng)絡(luò)科研融匯創(chuàng)新、校務(wù)治理透明急速、校園文化包羅萬象、校園生活無微不至。祝智庭教授提出，智慧環(huán)境、智慧校園是智慧教育理解圖式的學(xué)習(xí)空間，開發(fā)參與者的智慧是智慧學(xué)習(xí)、智慧教學(xué)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。

2.2智慧校園的特征

智慧校園在各個階層推動下取得了較大范圍的推廣，各種應(yīng)用正逐步展開，其特征主要表現(xiàn)在以下幾點。

（I）對校園設(shè)施和管理進行智能化監(jiān)控。以物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)為基礎(chǔ)的管理能盡量優(yōu)化人工執(zhí)行量，使資源配置合理化，并提高結(jié)果的可靠性。

（2）靈活的數(shù)據(jù)輔助。在校園各層次的應(yīng)用中存在著大量的數(shù)據(jù)，可以通過大數(shù)據(jù)技術(shù)對這些數(shù)據(jù)進行構(gòu)建數(shù)據(jù)模型，利用各種數(shù)據(jù)分析手段獲取所需的數(shù)據(jù)，從而服務(wù)學(xué)校管理層進行有效決策。

（3）信息服務(wù)滲透到校園各角落。在校園里訪問互聯(lián)網(wǎng)絡(luò)使用各種信息服務(wù)不受時間和空間的限制，真正做到隨時隨地，網(wǎng)絡(luò)與你同在。

（4）信息推介與主動服務(wù)。利用數(shù)據(jù)挖掘技術(shù)對信息進行分析歸納，提取各種個性化數(shù)據(jù)信息，將這些信息進行有針對性的主動推送，以用戶為中心組織信息與服務(wù)，從而滿足“信息找人，按需服務(wù)”。

（5）多種渠道和手段對數(shù)據(jù)進行訪問。處理傳統(tǒng)的計算機網(wǎng)絡(luò)外，還可以通過各種移動設(shè)備、電視等終端互聯(lián)網(wǎng)、物聯(lián)網(wǎng)，獲取所需信息，建立聯(lián)系網(wǎng)絡(luò)。

2.3智慧校園建設(shè)的現(xiàn)狀與問題

基于學(xué)校對智慧校園建設(shè)的重視與持續(xù)投入，智慧校園已經(jīng)在很多學(xué)校不同程度地有所推進，在硬件及網(wǎng)絡(luò)資源建設(shè)、信息資源建設(shè)、軟件資源建設(shè)及智慧化服務(wù)方面取得了一定的成績。但是，智慧校園發(fā)展至今也面臨著較多的問題與瓶頸。

（1）數(shù)據(jù)錯誤。隨著智能校園結(jié)構(gòu)化數(shù)據(jù)和非結(jié)構(gòu)化數(shù)據(jù)不斷增長，數(shù)據(jù)采集和測量方式隨之改變，數(shù)據(jù)分析好像在“雜草堆”里尋找有價值的禾苗。數(shù)據(jù)記錄錯誤不斷增長，數(shù)據(jù)良莠不齊，質(zhì)量問題已引起業(yè)界焦慮。

（2）技術(shù)不夠成熟?，F(xiàn)在很多大數(shù)據(jù)技術(shù)由開源社區(qū)開始，相對于傳統(tǒng)的數(shù)據(jù)庫和數(shù)據(jù)管理套件，在技術(shù)、安全和可訪問等方面雖有一定的成果但是遠遠不夠成熟。

（3）人才短缺。傳統(tǒng)的管理人員和數(shù)據(jù)分析人員的知識結(jié)構(gòu)還停留在原來的層面，都不具有預(yù)測、開發(fā)、分析應(yīng)用程序的能力，更多的數(shù)據(jù)都還是原來的形式。大數(shù)據(jù)分析主要是基于建?；蛭磥碲厔莸姆治鲱A(yù)測，應(yīng)該著重于探究大數(shù)據(jù)的發(fā)展趨勢。

3　基于TRIZ技術(shù)進化理論的探討

3.1基于TRIZ技術(shù)進化理論智慧校園建設(shè)的必要性

相對于傳統(tǒng)的校園建設(shè)與管理來說，智慧校園屬于新的事物、新的技術(shù)系統(tǒng)。對于這種新的技術(shù)體系，我們在進行實施的時候，不僅要了解該技術(shù)當(dāng)前的技術(shù)水平，而且要預(yù)測技術(shù)未來的變化和可能的進化方向。

對于技術(shù)發(fā)展的預(yù)測來說，在逐步的研究中，學(xué)術(shù)界總結(jié)了進行技術(shù)預(yù)測的各種方法，這些方法可以歸結(jié)為兩大類：規(guī)范化研究方法與探索性研究方法。這當(dāng)中，TRIZ技術(shù)進化理論因為具有較強清晰的描述性和較強的可操作性尤為研究者重視，被認為是非常重要的技術(shù)與測試理論。

通過利用TRIZ技術(shù)進化理論對智慧校園建設(shè)進行思考與規(guī)劃，能夠保證我們在智慧校園建設(shè)的推進中穩(wěn)定發(fā)展不斷進步。

3.2TRIZ技術(shù)進化理論概念及其內(nèi)涵

TRIZ技術(shù)進化理論由Altshuller G.等人于20世紀70年代提出。TRIZ技術(shù)進化理論認為，在技術(shù)進化過程中都會遵循一定的規(guī)律，從而實現(xiàn)技術(shù)系統(tǒng)功能的各項內(nèi)容，從低級向高級變化。

在經(jīng)典TRIZ研究中，有八大類的技術(shù)系統(tǒng)進化法則：（1）技術(shù)系統(tǒng)的S曲線進化法則；（2）提高理想度法則；（3）子系統(tǒng)的不均衡進化法則；（4）動態(tài)性和可控性進化法則；（5）增加集成度再進行簡化法則；（6）子系統(tǒng)協(xié)調(diào)性進化法則；（7）向微觀級和場的應(yīng)用進化法則；（8）減少人工進入的進化法則。

4　TRIZ技術(shù)進化理論應(yīng)用于智慧校園建設(shè)的思路

4.1技術(shù)系統(tǒng)的S曲線進化法則

通過對大量的技術(shù)與發(fā)明案例進行研究，阿奇舒勒發(fā)現(xiàn)，在技術(shù)進化的過程中，基本都會經(jīng)歷四個相同的階段：嬰兒期、成長期、成熟期和退出期，這幾個階段構(gòu)成了技術(shù)進化的S曲線。TRIZ的技術(shù)系統(tǒng)S曲線進化法則給我們進行智慧校園系統(tǒng)建設(shè)提供了較好的思路。

雖然智慧校園理論提出已經(jīng)有一段時間，但是不論是學(xué)術(shù)界還是學(xué)校實踐界對此都還處于探索階段，一方面智慧校園系統(tǒng)在理論上還不夠清晰和完善，另一方面，智慧校園系統(tǒng)建設(shè)在實踐界尚沒有成熟的能夠作為標桿的系統(tǒng)樣板，基本上大家都還是處于摸著石頭過河的一邊實踐一邊總結(jié)的逐步推薦階段。所以對于各個學(xué)校，在推進智慧校園系統(tǒng)建設(shè)的時候就有必要對自己的系統(tǒng)發(fā)展有一個清晰的認識與規(guī)劃。在這方面，TRIZ的技術(shù)系統(tǒng)S曲線進化法則給我們提供了很好的啟示與工具。各個單位可以在推進智慧校園系統(tǒng)建設(shè)期間依據(jù)技術(shù)系統(tǒng)S曲線進化法則將本單位的系統(tǒng)發(fā)展過程清晰地劃分為嬰兒期、成長期、成熟期和退出期，根據(jù)本單位的實際需要與資源能力制定各個階段的系統(tǒng)發(fā)展目標與格局。需要注意的是，該曲線法則中的退出期并不是我們的系統(tǒng)退出，而是在這個過程中要結(jié)合智慧校園系統(tǒng)的理論與技術(shù)的發(fā)展外部宏觀與客觀條件，對自己的系統(tǒng)進行更新或升級。

4.2提高理想度法則

TRIZ技術(shù)系統(tǒng)的理想度法則是指，一個系統(tǒng)在實現(xiàn)某個方面功能的同時，都會伴隨著兩方面的結(jié)果：有用的功能和不利的功能。技術(shù)性系統(tǒng)的理想度是指有用功能和不利功能的比，對技術(shù)系統(tǒng)進行的改進就是提高理想度的比值，從而提高理想度水平。

對于學(xué)校來說，智慧校園系統(tǒng)建設(shè)是一個相對龐大和復(fù)雜的體系，不僅涉及到學(xué)校中的各個單位、群體，還涉及到各種不同的要素、網(wǎng)絡(luò)、大數(shù)據(jù)、物聯(lián)網(wǎng)，因此在推進的時候難免經(jīng)常會面臨著各種沖突問題——實現(xiàn)一方面的功能在另一方面帶來負面效果。據(jù)此法則，在推進智慧校園系統(tǒng)建設(shè)的時候，要前瞻性地研究各個模塊的沖突問題，探求解決沖突的理想值，或者將系統(tǒng)中的某些功能轉(zhuǎn)移其他系統(tǒng)中實現(xiàn)，也可以通過利用系統(tǒng)內(nèi)部或外部現(xiàn)有的資源實現(xiàn)。

4.3子系統(tǒng)的不均衡進化法則

子系統(tǒng)的不均衡進化法則指的是以下五個方面：（1）每個子系統(tǒng)都有屬于自己的與眾不同的S進化曲線；（2）各個子系統(tǒng)的進化時間互不相同；（3）不相同的子系統(tǒng)存在一定程度的矛盾；（4）系統(tǒng)中子系統(tǒng)進化的時間不同，某些最先進化并達到極限的子系統(tǒng)會抑制整個系統(tǒng)的進化，同時整個系統(tǒng)的進化也會受制于該子系統(tǒng)；（5）需要通過對系統(tǒng)的持續(xù)改進從而消除系統(tǒng)之間的矛盾。

子系統(tǒng)的不均衡進化法則告訴我們，在推進智慧校園系統(tǒng)建設(shè)的時候，不能夠同時追求所有模塊都達到同樣的優(yōu)秀程度，達到完美水準。而是要根據(jù)自己的客觀需要，重點突出發(fā)展某些模塊，體現(xiàn)自己的特色，同時將各個模塊發(fā)展的重要性，發(fā)展程度進行統(tǒng)一實現(xiàn)規(guī)劃。

4.4動態(tài)性和可控性進化法則

在推進智慧校園系統(tǒng)建設(shè)的時候，一方面要提高系統(tǒng)各個模塊的動態(tài)性，以更大的柔性和可移動性來獲得功能的實現(xiàn)，另一方面，在增加系統(tǒng)的動態(tài)性的同時要提高可控性。例如，對于學(xué)生管理模塊，能夠先見性地對系統(tǒng)進行動態(tài)冗余設(shè)計，以此適應(yīng)各種變化情況的應(yīng)對。

4.5增加集成度再進行簡化法則

該法則包括：（1）增加集成度的路徑；（2）簡化路徑，；（3）單—雙—多—路徑；（4）子系統(tǒng)分離路徑。對于很多學(xué)校來說，特別是規(guī)模較大的學(xué)校，智慧校園系統(tǒng)往往是一個龐大的復(fù)雜系統(tǒng)，所以在進行系統(tǒng)建設(shè)的時候盡可能做到系統(tǒng)的高度集成度，同時，還要考慮到管理的有效性和時效性，對系統(tǒng)進行簡化。

4.6子系統(tǒng)協(xié)調(diào)性進化法則

智慧校園系統(tǒng)的設(shè)計與建設(shè)，要考慮到各個子系統(tǒng)或模塊之間的協(xié)調(diào)性問題。

4.7向微觀級和場的應(yīng)用進化法則

就像以前的集成電路大多是電子管，耗能多、體積大，而現(xiàn)在則可以集中成小小的芯片一樣，我們可以借助技術(shù)發(fā)展水平與本單位的管理能力的不斷提高，逐漸將龐大的復(fù)雜系統(tǒng)的智慧校園系統(tǒng)集成化發(fā)展，

4.8減少人工介入的進化法則

在智慧校園系統(tǒng)建設(shè)中，減少人工介入的進化法則主要體現(xiàn)在三個方面。

第一，在系統(tǒng)組成中，要盡量較少人力的介入，包括人的動作系統(tǒng)，一定程度上替代人工但仍然保留人力的動作方法，用設(shè)備動作完全取代人工動作。

第二，在相同的水平上減少人力的使用，包含在人力應(yīng)用的系統(tǒng)中用設(shè)備替代人力、用能量傳輸機制代替人力、用能量源代替人力。

第三，在有差異的水平上壓縮人力，例如對涉及到人力所作用的系統(tǒng)，可以用智能執(zhí)行系統(tǒng)替代人力，以及在控制水平上和在決策水平上代替人力。

F49

A

2096-0298（2016）08（b）-164-02

河南省科技廳基礎(chǔ)與前沿技術(shù)研究項目（14230041 0397）：大數(shù)據(jù)與云計算環(huán)境下智慧校園架構(gòu)與應(yīng)用研究；南陽師范學(xué)院校級項目（QN2015002）：基于大數(shù)據(jù)的智慧城市架構(gòu)體系研究。

程文亮（1975-），男，河南南陽人，管理學(xué)博士，南陽師范學(xué)院經(jīng)濟與管理學(xué)院教師，主要從事戰(zhàn)略管理、大數(shù)據(jù)與電子商務(wù)方面的研究。

［1］祝智庭，等.教育信息化的新境界［J］.電化教育研究，2012（12）.

［2］兾翠萍.智慧校園信息化運行支撐平臺的建設(shè)［J］.現(xiàn)代教育技術(shù)，2012（1）.