榆林學(xué)院智慧校園系統(tǒng)架構(gòu)的分析與設(shè)計(jì)

艾曉燕++張峰++張永恒

摘 要

智慧校園是數(shù)字校園升級到一定階段的表現(xiàn)，利用云計(jì)算、虛擬化和物聯(lián)網(wǎng)等新技術(shù)來改變教育信息資源建設(shè)方式。為了提高榆林學(xué)院信息化管理水平，加強(qiáng)智慧校園建設(shè)力度，分析了榆林學(xué)院智慧校園建設(shè)面臨的方案，提出了智慧校園建設(shè)思路和系統(tǒng)功能架構(gòu)。重點(diǎn)研究了教育信息化的特點(diǎn)、智慧校園建設(shè)目標(biāo)、智慧校園功能結(jié)構(gòu)的設(shè)計(jì)和建設(shè)思路。應(yīng)用結(jié)果表明，該方案可為高校智慧校園建設(shè)提供新的設(shè)計(jì)思路。

【關(guān)鍵詞】智慧校園 教育信息化 系統(tǒng)架構(gòu)

二十一世紀(jì)以來，信息技術(shù)對人類社會的生產(chǎn)和生活方式產(chǎn)生了廣泛而深刻的影響，也對教育教學(xué)產(chǎn)生了積極的促進(jìn)作用。利用信息化手段，促進(jìn)大學(xué)在人才培養(yǎng)、科學(xué)研究、社會服務(wù)、文化傳承等方面的水平提升，是現(xiàn)代高等教育發(fā)展的必然選擇。

智慧校園是數(shù)字校園升級到一定階段的表現(xiàn)，利用云計(jì)算、虛擬化和物聯(lián)網(wǎng)等新技術(shù)來改變教育信息資源建設(shè)方式?！爸腔坌@”首先要有一個統(tǒng)一的基礎(chǔ)設(shè)施平臺，要擁有有線與無線雙網(wǎng)覆蓋的網(wǎng)絡(luò)環(huán)境；其次，要有統(tǒng)一的數(shù)據(jù)共享平臺和綜合信息服，構(gòu)建智慧校園。將智能化傳感器嵌入和裝備到位于教室、圖書館、餐廳、實(shí)驗(yàn)室、會議室和宿舍樓等地方的終端設(shè)備。并對他們進(jìn)行一定方式的連接，形成所謂“物聯(lián)網(wǎng)”，并通過超級計(jì)算機(jī)和云計(jì)算服務(wù)中心將“物聯(lián)網(wǎng)”和“軟件應(yīng)用系統(tǒng)平臺”整合，實(shí)現(xiàn)對學(xué)校教學(xué)、科研、管理和生活服務(wù)有關(guān)的信息資源進(jìn)行全面的數(shù)字化智能化，并用科學(xué)規(guī)范的管理方式對這些信息資源進(jìn)行集成處理，構(gòu)成統(tǒng)一的管理和控制。

當(dāng)前，榆林學(xué)院正處在建設(shè)“榆林大學(xué)”和轉(zhuǎn)型發(fā)展戰(zhàn)略中的關(guān)鍵時期，學(xué)校面臨著新的機(jī)遇與挑戰(zhàn)，迫切需要通過信息化來推動學(xué)校的改革與發(fā)展。經(jīng)過前期建設(shè)，學(xué)校的信息化建設(shè)已經(jīng)有了初步的進(jìn)展，但仍無法滿足學(xué)校發(fā)展的需求。因此，對學(xué)校信息化建設(shè)進(jìn)行全面科學(xué)的規(guī)劃，在信息化建設(shè)中“謀變”、“謀新”、“謀實(shí)”、“謀為”，加快學(xué)校信息化建設(shè)步伐，是促進(jìn)學(xué)校教學(xué)、科研、社會服務(wù)等主要工作全面提升的重要舉措，對學(xué)校建設(shè)榆林大學(xué)宏偉目標(biāo)的實(shí)現(xiàn)具有重要意義和作用。

本文根據(jù)目前榆林學(xué)院智慧校園建設(shè)的需求，針對實(shí)際業(yè)務(wù)，分析了教育信息化特點(diǎn)，研究了榆林學(xué)院智慧校園建設(shè)內(nèi)容及系統(tǒng)架構(gòu)。

1 教育信息化建設(shè)政策背景

根據(jù)榆林學(xué)院信息化建設(shè)規(guī)劃（2016-2020年）以及教育部頒布《教育信息化十年發(fā)展規(guī)劃（2011-2020年）》，提出到2020年，形成與國家教育現(xiàn)代化發(fā)展目標(biāo)相適應(yīng)的教育信息化體系。為此，教育部把“三通兩平臺”列為近年的工作重點(diǎn)，即要實(shí)現(xiàn)“寬帶網(wǎng)絡(luò)校校通、優(yōu)質(zhì)資源班班通、網(wǎng)絡(luò)學(xué)習(xí)空間人人通”，要建設(shè)好“教育資源公共服務(wù)平臺和教育管理公共服務(wù)平臺”，要力爭實(shí)現(xiàn)教育信息化基礎(chǔ)設(shè)施建設(shè)新突破、優(yōu)質(zhì)數(shù)字教育資源共建共享新突破、信息技術(shù)與教育教學(xué)深度融合新突破、教育信息化科學(xué)發(fā)展機(jī)制新突破。《規(guī)劃》要求高校要探索現(xiàn)代信息技術(shù)與教育的全面深度融合，以信息化引領(lǐng)教育理念和教育模式的創(chuàng)新，充分發(fā)揮教育信息化在教育改革和發(fā)展中的支撐與引領(lǐng)作用。從現(xiàn)代社會的高速發(fā)展來看，智慧校園的普及實(shí)屬必要。從IBM提出的“智慧地球”概念以來，智慧城市，智慧社區(qū)等理念不斷深入人心，社會朝著數(shù)字化智能化方向不斷發(fā)展，成為構(gòu)建智慧校園的巨大推動力。

2 教育信息化特點(diǎn)分析

當(dāng)前高校信息化建設(shè)和應(yīng)用已經(jīng)進(jìn)入“互聯(lián)網(wǎng)+教育”的創(chuàng)新融合應(yīng)用新時期，創(chuàng)新應(yīng)用的關(guān)鍵是要有高信息素養(yǎng)的專業(yè)領(lǐng)導(dǎo)者和業(yè)務(wù)應(yīng)用者。信息化建設(shè)是一項(xiàng)長期任務(wù)，不可能一蹴而就，需要建立和完善經(jīng)費(fèi)投入保障機(jī)制，多渠道籌集資金，從適應(yīng)業(yè)務(wù)部門和師生的應(yīng)用需求出發(fā)，圍繞融合應(yīng)用，優(yōu)化支出結(jié)構(gòu)，進(jìn)行合理的資金預(yù)算并明確后期持續(xù)建設(shè)經(jīng)費(fèi)，分步實(shí)施，量力而為，逐步升級和擴(kuò)充，并建立使用效益評價(jià)機(jī)制，邊應(yīng)用，邊總結(jié)，邊提升。

高校管理信息化涉及到學(xué)校的方方面面，是教育信息化工作的重點(diǎn)，也是高校信息化工作的難點(diǎn)和突破點(diǎn)。教育管理信息化不是單純的數(shù)據(jù)采集，而是信息化手段與管理業(yè)務(wù)的深度融合，其難點(diǎn)不在建，而在融合、共享、互通、流程再造。需要做好學(xué)校各類業(yè)務(wù)管理系統(tǒng)建設(shè)的總體規(guī)劃、技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)和審批立項(xiàng)工作，實(shí)現(xiàn)信息化建設(shè)歸口管理，并確立業(yè)務(wù)部門和信息部門協(xié)同建設(shè)和推廣應(yīng)用的可持續(xù)發(fā)展機(jī)制。其次在完成人事、學(xué)籍、財(cái)務(wù)、資產(chǎn)、后勤、科研等各類管理信息系統(tǒng)建設(shè)的基礎(chǔ)上，開展校內(nèi)管理數(shù)據(jù)融合和共享應(yīng)用工作，積極探索構(gòu)建學(xué)?！按髷?shù)據(jù)”，基于大數(shù)據(jù)分析開展各類應(yīng)用服務(wù)，推動學(xué)校管理規(guī)范化和公共服務(wù)精準(zhǔn)化。

3 智慧校園發(fā)展目標(biāo)

根據(jù)榆林學(xué)院信息化建設(shè)現(xiàn)狀，實(shí)現(xiàn)從數(shù)字化向智慧化的一體化跨越，從硬件層面來講：通過把感應(yīng)器嵌入和裝備到教室、圖書館、餐廳、停車場、校門、實(shí)驗(yàn)室、會議室、 校車、宿舍樓等各樓宇物體、區(qū)域并連接它們，形成所謂“物聯(lián)網(wǎng)”。并通過“校園網(wǎng)”利用“超級計(jì)算機(jī)”和“云計(jì)算服務(wù)中心”將“物聯(lián)網(wǎng)”和“軟件應(yīng)用系統(tǒng)平臺”整合起來，實(shí)現(xiàn)通信服務(wù)、 教學(xué)工作、學(xué)習(xí)活動、安全管理工作與學(xué)校設(shè)施的整體結(jié)合。

從軟件層面來講：榆林學(xué)院“智慧校園”的發(fā)展目標(biāo)是：一個信息標(biāo)準(zhǔn)體系、兩個基礎(chǔ)管理平臺、三個網(wǎng)絡(luò)運(yùn)營平臺、三大核心應(yīng)用運(yùn)行平臺。

3.1 信息化建設(shè)標(biāo)準(zhǔn)體系

建立信息標(biāo)準(zhǔn)體系是建設(shè)智慧校園的重要基礎(chǔ)。信息標(biāo)準(zhǔn)體系確定數(shù)據(jù)的采集、建模、加工處理及交換與共享的規(guī)范標(biāo)準(zhǔn)，從而建立應(yīng)用系統(tǒng)的數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)，為服務(wù)支撐平臺和綜合應(yīng)用服務(wù)平臺奠定基礎(chǔ)，針對不同的應(yīng)用行使一套有效統(tǒng)一的編碼方案（基于國標(biāo)、部標(biāo)），同時實(shí)現(xiàn)統(tǒng)一的編碼解析機(jī)制，從而制定應(yīng)用系統(tǒng)開發(fā)的一系列標(biāo)準(zhǔn)，規(guī)范數(shù)據(jù)交換流程，保證各系統(tǒng)之間進(jìn)行信息的有效交換。實(shí)現(xiàn)一個信息標(biāo)準(zhǔn)體系就是要全面推行國家教育信息化相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)，按照我校信息化建設(shè)規(guī)范，在統(tǒng)一技術(shù)架構(gòu)和規(guī)范、統(tǒng)一基礎(chǔ)資源平臺、統(tǒng)一信息資源承載平臺、統(tǒng)一信息交換與共享平臺、統(tǒng)一業(yè)務(wù)支撐平臺、統(tǒng)一安全保障與運(yùn)維平臺的原則下，完成信息化建設(shè)任務(wù)。實(shí)現(xiàn)校園各種信息和數(shù)字資源的統(tǒng)一化、標(biāo)準(zhǔn)化和集成化管理，為建立校園各種數(shù)字資源的共建共享打下良好基礎(chǔ)。

3.2 兩個基礎(chǔ)管理平臺

建設(shè)校園基礎(chǔ)信息管理平臺：建設(shè)和維護(hù)校園標(biāo)準(zhǔn)信息體系的信息共享與交換平臺，實(shí)現(xiàn)學(xué)校三大基礎(chǔ)數(shù)據(jù)庫的維護(hù)，為各應(yīng)用系統(tǒng)提供最重要和基礎(chǔ)的數(shù)據(jù)支撐。

建設(shè)網(wǎng)格化管理信息平臺：以校園網(wǎng)格為載體建立覆蓋全校的網(wǎng)格管理信息系統(tǒng)，加強(qiáng)校園所有資產(chǎn)和事件的信息采集、共享和利用，有效提高校園管理的信息化和精細(xì)化水平。

3.3 三個網(wǎng)絡(luò)運(yùn)營平臺

建設(shè)高性能光纖網(wǎng)絡(luò)，實(shí)現(xiàn)千兆到桌面、覆蓋全校園（升級改造校園網(wǎng)絡(luò)基礎(chǔ)設(shè)施）；建設(shè)“無線校園”，形成覆蓋全部校區(qū)的高速無線網(wǎng)絡(luò)，實(shí)現(xiàn)移動應(yīng)用、網(wǎng)絡(luò)應(yīng)用和數(shù)字教學(xué)資源的隨手可及；建設(shè)全校統(tǒng)一的傳感終端網(wǎng)絡(luò)、校園物聯(lián)數(shù)據(jù)專網(wǎng)、無線寬帶專網(wǎng)及物聯(lián)網(wǎng)安全保障體系。

4 榆林學(xué)院智慧校園系統(tǒng)功能結(jié)構(gòu)的設(shè)計(jì)

4.1 系統(tǒng)需求分析

榆林學(xué)院自2003年升本以來，先后完成了校園網(wǎng)基礎(chǔ)設(shè)施建設(shè)、各單位網(wǎng)站及部分應(yīng)用系統(tǒng)建設(shè)，但目前還未形成了基于統(tǒng)一標(biāo)準(zhǔn)、統(tǒng)一認(rèn)證、統(tǒng)一門戶和共享數(shù)據(jù)中心的數(shù)字校園架構(gòu)。目前，學(xué)校的信息化正處于分散建設(shè)向綜合集成建設(shè)，以“一卡通”建設(shè)帶動學(xué)校整體信息化建設(shè)工作，“十三五”時間全面完成數(shù)字化校園建設(shè)并快步向智慧校園邁進(jìn)的發(fā)展時期。

4.1.1 校園網(wǎng)絡(luò)基礎(chǔ)設(shè)施

榆林學(xué)院成立的網(wǎng)絡(luò)中心先后建成了基本滿足需求的校園基礎(chǔ)網(wǎng)絡(luò)環(huán)境。實(shí)現(xiàn)了校內(nèi)所有樓宇的有線網(wǎng)絡(luò)覆蓋；初步實(shí)施無線網(wǎng)建設(shè)，在逸夫樓、行政樓、圖書館等地實(shí)現(xiàn)了校園無線網(wǎng)覆蓋。

4.1.2 公共支撐體系

初步建成了信息化公共服務(wù)支撐體系。建有校園信息門戶、電子郵件、虛擬主機(jī)等公共基礎(chǔ)服務(wù)。

4.1.3 共享數(shù)據(jù)庫建設(shè)

目前有關(guān)數(shù)據(jù)共享與交換平臺的建設(shè)。涉及人事、教學(xué)、學(xué)生基礎(chǔ)信息共享數(shù)據(jù)庫，還未實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)交換與共享。

4.1.4 應(yīng)用系統(tǒng)建設(shè)

目前需要建成以“一卡通”為契機(jī)的涵蓋教學(xué)、科研、人事、財(cái)務(wù)、資產(chǎn)、學(xué)生工作等主要業(yè)務(wù)領(lǐng)域的綜合集成應(yīng)用系統(tǒng)。

4.2 系統(tǒng)功能結(jié)構(gòu)

榆林學(xué)院智慧校園建設(shè)包含以下內(nèi)容：

以教與學(xué)為核心的智慧校園建設(shè)：教學(xué)智能化、遠(yuǎn)程教育智能化；以管理服務(wù)為核心的智慧校園建設(shè)：辦公智能化、校區(qū)管理智能化、學(xué)生生活管理智能化。以校園安全為核心的平安校園建設(shè)，智慧校園系統(tǒng)功能結(jié)構(gòu)如圖1所示。

4.3 系統(tǒng)功能組成

數(shù)字化校園是利用計(jì)算機(jī)、網(wǎng)絡(luò)、通訊等技術(shù)以及科學(xué)規(guī)范的管理對校園內(nèi)的教學(xué)、科研、管理和生活服務(wù)有關(guān)的所有信息資源進(jìn)行整合、集成和全面的數(shù)字化，以構(gòu)成統(tǒng)一的用戶管理、統(tǒng)一的資源管理和統(tǒng)一的權(quán)限控制；通過組織和業(yè)務(wù)流程再造，實(shí)現(xiàn)教育信息化。

平安校園是智慧校園在校園安全綜合治理和應(yīng)急指揮等安全管理方面的應(yīng)用。是對校園各類安全環(huán)境、事件的綜合監(jiān)測監(jiān)控、安全聯(lián)動與應(yīng)急指揮；并對校園的安全事件進(jìn)行風(fēng)險(xiǎn)識別、風(fēng)險(xiǎn)評估及其等級確定；做到應(yīng)急預(yù)案、應(yīng)急演練、應(yīng)急指揮，構(gòu)建和諧校園。

4.4 智慧校園建設(shè)思路

榆林學(xué)院信息化建設(shè)按照“標(biāo)準(zhǔn)先行、分工負(fù)責(zé)、獨(dú)立建設(shè)、整體集成”的思路開展，其中：標(biāo)準(zhǔn)先行。全面推行國家教育信息化相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)，按照我校信息化建設(shè)規(guī)范，在統(tǒng)一技術(shù)架構(gòu)和規(guī)范、統(tǒng)一基礎(chǔ)資源平臺、統(tǒng)一信息資源承載平臺、統(tǒng)一信息交換與共享平臺、統(tǒng)一業(yè)務(wù)支撐平臺、統(tǒng)一安全保障與運(yùn)維平臺的原則下，完成信息化建設(shè)任務(wù)。

第一階段，升級和完善現(xiàn)有基礎(chǔ)網(wǎng)絡(luò)環(huán)境，提升校園網(wǎng)性能，實(shí)現(xiàn)有線、無線網(wǎng)全覆蓋。建設(shè)先進(jìn)的基礎(chǔ)校園網(wǎng)絡(luò)平臺。根據(jù)網(wǎng)絡(luò)技術(shù)發(fā)展趨勢，對校園網(wǎng)進(jìn)行扁平化改造，使校園網(wǎng)絡(luò)的架構(gòu)更加合理；對校園網(wǎng)出口進(jìn)行擴(kuò)容，提高人均帶寬水平；建設(shè)覆蓋廣泛的校園無線網(wǎng)絡(luò)，為開發(fā)和部署校園移動應(yīng)用創(chuàng)造條件。初步建成了信息化公共服務(wù)支撐體系。建有校園信息門戶、電子郵件、虛擬主機(jī)等公共基礎(chǔ)服務(wù)。

第二階段，建成以“一卡通”為契機(jī)的涵蓋教學(xué)、科研、人事、財(cái)務(wù)、資產(chǎn)、學(xué)生工作等主要業(yè)務(wù)領(lǐng)域的綜合集成應(yīng)用系統(tǒng)，使得教學(xué)應(yīng)用管理初步信息化，建設(shè)十大應(yīng)用系統(tǒng)業(yè)務(wù)數(shù)據(jù)庫和平安校園建設(shè)。具有較多的數(shù)字化資源，應(yīng)用系統(tǒng)能集成，相關(guān)業(yè)務(wù)能整合，對教學(xué)、安全管理和服務(wù)有一定的支持作用。

第三階段，在學(xué)校建設(shè)規(guī)劃下，將各部門業(yè)務(wù)系統(tǒng)和數(shù)據(jù)庫進(jìn)行整體集成，達(dá)到數(shù)據(jù)層面的交換共享，平臺層面的公共支撐，應(yīng)用層面的豐富多樣，展現(xiàn)層面的親和易用，逐步實(shí)現(xiàn)學(xué)校信息化建設(shè)的總體目標(biāo)。完成數(shù)據(jù)交換與共享平臺建設(shè)，確定數(shù)據(jù)單一來源；提供各應(yīng)用系統(tǒng)間的數(shù)據(jù)交換與共享服務(wù)；建成數(shù)據(jù)倉庫，為學(xué)校數(shù)據(jù)挖掘和決策支持提供數(shù)據(jù)支撐。實(shí)現(xiàn)業(yè)務(wù)資源系統(tǒng)部分整合，具有豐富的數(shù)字化資源，應(yīng)用系統(tǒng)集成性強(qiáng)，相關(guān)業(yè)務(wù)高度整合，數(shù)字化校園軟件設(shè)施具有開放性和可擴(kuò)展性，能較好的支持教學(xué)、教研、安全管理和服務(wù)。

第四階段，按照教育教學(xué)的規(guī)律和特點(diǎn)，建設(shè)和完善網(wǎng)上學(xué)堂資源服務(wù)平臺、虛擬化教學(xué)平臺。整合現(xiàn)有各類教學(xué)資源；將我校一批優(yōu)秀課程建設(shè)為MOOC、微課資源；引進(jìn)一批高質(zhì)量課程、圖書資源，為創(chuàng)新教育模式下的自主學(xué)習(xí)和研究型學(xué)習(xí)提供支撐和服務(wù)；建設(shè)云平臺下的虛擬化教學(xué)平臺。實(shí)現(xiàn)教育云服務(wù)平臺，能有有效支持教與學(xué)，豐富校園文化，拓寬學(xué)校的時空維度，面向服務(wù)，基于新型通信網(wǎng)絡(luò)技術(shù)，構(gòu)建業(yè)務(wù)流暢、資源共享、智能應(yīng)用的教育教學(xué)環(huán)境。

高校作為高素質(zhì)人員聚集的場所、高級人才培養(yǎng)的基地、高新技術(shù)生長的溫床，在信息化建設(shè)方面一直走在各行各業(yè)信息化發(fā)展的前列。隨著網(wǎng)絡(luò)技術(shù)的發(fā)展和網(wǎng)絡(luò)應(yīng)用深入，信息化建設(shè)已經(jīng)成為高?；A(chǔ)能力和支撐條件建設(shè)的重要組成部分。信息化建設(shè)的目標(biāo)是為了使校園網(wǎng)絡(luò)的使用者可以更有效、更方便地利用校園網(wǎng)以及互聯(lián)網(wǎng)來開展教學(xué)、科研、管理和生活活動。信息化建設(shè)的出發(fā)點(diǎn)和最終目標(biāo)就是“服務(wù)”，即為學(xué)校的學(xué)生、教師、管理人員提供更好的服務(wù)，支持學(xué)校的發(fā)展。信息化建設(shè)應(yīng)用服務(wù)應(yīng)體現(xiàn)在標(biāo)準(zhǔn)化、網(wǎng)絡(luò)化、智能化和個性化的特點(diǎn)。信息化建設(shè)是支撐學(xué)校創(chuàng)新教育、素質(zhì)教育，高效發(fā)展的重要基礎(chǔ)之一。為學(xué)校的建設(shè)與發(fā)展提供更好的平臺和服務(wù)是信息化建設(shè)的宗旨。

5 結(jié)論

本文在信息化、智能化技術(shù)發(fā)展基礎(chǔ)上，分析了榆林學(xué)院智慧校園建設(shè)面臨的問題，提出了實(shí)現(xiàn)以“一卡通”建設(shè)為前提的智慧校園建設(shè)方法。設(shè)計(jì)了榆林學(xué)院智慧校園的總體架構(gòu)，主要包括基礎(chǔ)設(shè)施、數(shù)據(jù)資源、平臺服務(wù)、應(yīng)用服務(wù)和業(yè)務(wù)展現(xiàn)五個層面，以及標(biāo)準(zhǔn)規(guī)范、運(yùn)維監(jiān)控和信息安全三個保障體系。通過五個層面、三個體系的建設(shè)實(shí)現(xiàn)系統(tǒng)的互聯(lián)互通，數(shù)據(jù)的交換與共享，建成安全、便捷的信息化環(huán)境，滿足師生及學(xué)校發(fā)展的需求。

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