大數(shù)據(jù)環(huán)境下高校智慧校園建設(shè)應(yīng)用探討

黃成兵

摘要：高校校園網(wǎng)建設(shè)正從數(shù)字化校園過(guò)渡到智慧校園。分析當(dāng)前高校校園網(wǎng)現(xiàn)狀及普遍存在問(wèn)題的基礎(chǔ)上，指出基于大數(shù)據(jù)環(huán)境下高校智慧校園網(wǎng)的特征及其功能。結(jié)合當(dāng)前高校校園網(wǎng)絡(luò)的實(shí)際情況及需求，采用數(shù)據(jù)整合、工作流程整合、服務(wù)流程整合及功能整合的方式，提出高校智慧校園建設(shè)思路。

關(guān)鍵詞：智慧校園；大數(shù)據(jù)；校園網(wǎng)建設(shè)；數(shù)字校園

中圖分類號(hào)：TP393 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A

0引言

20世紀(jì)80年代開(kāi)始，即已形成逐步推進(jìn)展開(kāi)高校信息化建設(shè)的工作實(shí)施重點(diǎn)，前期主要是以校園網(wǎng)絡(luò)構(gòu)建、多媒體電子課件設(shè)計(jì)以及各分體獨(dú)立的教學(xué)管理系統(tǒng)研發(fā)為核心宗旨目標(biāo)的數(shù)字化校園網(wǎng)絡(luò)的發(fā)展和實(shí)現(xiàn)[1]。此時(shí)對(duì)高校校園網(wǎng)的研究還基本停留在如何優(yōu)化大數(shù)據(jù)系統(tǒng)軟件架構(gòu)、優(yōu)化業(yè)務(wù)邏輯、優(yōu)化數(shù)據(jù)分析算法、優(yōu)化節(jié)點(diǎn)性能等方向，忽略了對(duì)大數(shù)據(jù)環(huán)境網(wǎng)絡(luò)的優(yōu)化和利用[2]。

21世紀(jì)開(kāi)始，高校校園網(wǎng)絡(luò)建設(shè)逐步由數(shù)字化走向智慧化，更加強(qiáng)調(diào)為用戶提供個(gè)性化的服務(wù)，更多地體現(xiàn)服務(wù)的智能化和管理的人性化[3]。當(dāng)前，校園信息化建設(shè)取得了可觀成就，已經(jīng)發(fā)展成為一個(gè)集大數(shù)據(jù)、云計(jì)算、物聯(lián)網(wǎng)、智能感知等多種技術(shù)為一體的綜合智慧校園網(wǎng)絡(luò)，從而為師生整體展現(xiàn)了頗具智能優(yōu)勢(shì)的理想新型學(xué)習(xí)、工作和管理環(huán)境。智慧校園網(wǎng)中的大數(shù)據(jù)，和傳統(tǒng)數(shù)據(jù)比起來(lái)，不再僅是單單對(duì)數(shù)據(jù)進(jìn)行采集和查詢，而是可以通過(guò)對(duì)大量數(shù)據(jù)的收集、整理、分析，對(duì)事物的發(fā)展做出準(zhǔn)確的態(tài)勢(shì)走向判斷[4]，因而已然成為首要、主導(dǎo)的普及應(yīng)用方向。本文即對(duì)此課題展開(kāi)研究論述。

1當(dāng)前高校校園網(wǎng)現(xiàn)狀與挑戰(zhàn)

1） 資源分散，共享困難。當(dāng)前高校校園網(wǎng)絡(luò)使用過(guò)程中，普遍存在校內(nèi)各管理、教學(xué)單位各自為政，系統(tǒng)資源在使用和管理上粗糙、分散的實(shí)際現(xiàn)狀。數(shù)據(jù)庫(kù)不能共享互通，導(dǎo)致難以對(duì)數(shù)據(jù)進(jìn)行集中管理和使用，也未形成大數(shù)據(jù)環(huán)境，更遑論對(duì)大量數(shù)據(jù)的提取、分析與利用了。

2） 在信息管理和操作處理所采用的各種技術(shù)手段上，往往存在新技術(shù)引入高校的時(shí)間延遲、落地使用速度落差、信息服務(wù)能力未能強(qiáng)勢(shì)提升、以及信息安全存在巨大挑戰(zhàn)等問(wèn)題。

3） 在使用以計(jì)算機(jī)為核心的信息技術(shù)來(lái)促進(jìn)教育教學(xué)的理論與技術(shù)方面，往往存在各類IT資源和技術(shù)未能做到充分聚合、各類系統(tǒng)之間缺少關(guān)聯(lián)、教師教學(xué)方式亟待改進(jìn)創(chuàng)新等問(wèn)題。例如多媒體教室的燈光、投影、空調(diào)之間的優(yōu)化匹配以及這些設(shè)備與教務(wù)數(shù)據(jù)的有效整合。

4） 在數(shù)據(jù)收集方面，存在當(dāng)前高校數(shù)據(jù)來(lái)源較少且質(zhì)量不高的問(wèn)題。同時(shí)，在豐富用戶類型和數(shù)據(jù)模型等方面還需提供進(jìn)一步的更新與完善。

5） 相關(guān)只能業(yè)務(wù)部門(mén)工作人員在數(shù)據(jù)如何有效利用方面大多還缺乏目標(biāo)意識(shí)，不能在實(shí)踐中多層次、立體地掌握和利用數(shù)據(jù)資源。校園內(nèi)的廣大師生，大多只是數(shù)據(jù)的被動(dòng)使用者，很少會(huì)成為數(shù)據(jù)的積極制造者。

6） 高校校園網(wǎng)絡(luò)建設(shè)是一個(gè)長(zhǎng)期系統(tǒng)工程，而且大多數(shù)高校校園網(wǎng)絡(luò)也并非一蹴而就的研發(fā)活動(dòng)。因而，校內(nèi)可能存在許多不同開(kāi)發(fā)商生產(chǎn)的系統(tǒng)，存在難以兼容的問(wèn)題。

2高校智慧校園的特征及功能分析

“智慧校園”是一個(gè)包含云計(jì)算、物聯(lián)網(wǎng)、智能傳感等技術(shù)的綜合體，是對(duì)“數(shù)字校園”的拓展和提升[5]。大數(shù)據(jù)可以看作致力解決的研究問(wèn)題，云計(jì)算可看作是解決問(wèn)題的思路和方法[6]。智慧校園網(wǎng)建設(shè)的最終目的是更好地提供各類服務(wù)，因而其功能與作用也要切實(shí)融合在高等學(xué)校的各項(xiàng)具體業(yè)務(wù)工作之中，如人才培養(yǎng)、科學(xué)研究、社會(huì)服務(wù)、文化傳承、創(chuàng)新創(chuàng)業(yè)等方面。結(jié)合當(dāng)前各高校現(xiàn)狀進(jìn)行需求分析，智慧校園的應(yīng)用方向大致可在如下方面給出發(fā)展論述。

2.1智慧教室

多媒體教室的管理一直是學(xué)校教學(xué)功能進(jìn)程中一個(gè)繁瑣、且需精細(xì)調(diào)控的工作環(huán)節(jié)。在智慧校園環(huán)境下，如何才能構(gòu)建功能豐富、性能穩(wěn)定、操作簡(jiǎn)便、維護(hù)快捷的多媒體教室一直都是多方熱議的重點(diǎn)問(wèn)題。通過(guò)將物聯(lián)網(wǎng)與傳感技術(shù)、云計(jì)算技術(shù)以及移動(dòng)應(yīng)用技術(shù)等進(jìn)行結(jié)合，收集大量教室相關(guān)信息，如教室光照度、溫度、課程信息、教師/學(xué)生信息等，再基于如上信息設(shè)計(jì)建立大數(shù)據(jù)信息共享平臺(tái)，精確地分析學(xué)校各多媒體教室的使用時(shí)間、內(nèi)容及課程配置要求。此后，即可通過(guò)軟件自定義的方式實(shí)現(xiàn)系統(tǒng)自動(dòng)控制設(shè)備的開(kāi)啟、使用及數(shù)據(jù)記錄功能。將多媒體教室里面的計(jì)算機(jī)、投影、音響、窗簾、空調(diào)、燈光等統(tǒng)編后形成集中控制，同時(shí)做好授課事件、課堂考勤[7]等相關(guān)教學(xué)信息的記錄工作和教學(xué)視頻錄制保存工作，方便學(xué)生課后調(diào)取、回放觀看復(fù)習(xí)。

2.2學(xué)生就業(yè)分析及推薦

建立高校智慧校園網(wǎng)絡(luò)，可幫助提升學(xué)校就業(yè)管理工作。具體可體現(xiàn)在3個(gè)方面：

1）服務(wù)教學(xué)。系統(tǒng)可統(tǒng)計(jì)該校學(xué)生的歷史就業(yè)數(shù)據(jù)，分析各專業(yè)學(xué)生的就業(yè)崗位、就業(yè)待遇、發(fā)展現(xiàn)狀、存在不足等，以便不斷修正和改進(jìn)學(xué)校教學(xué)方式和教學(xué)內(nèi)容；

2）服務(wù)學(xué)生。利用智慧校園平臺(tái)，可深度認(rèn)知當(dāng)前學(xué)生的就業(yè)需求和趨向，教師有針對(duì)性地提供現(xiàn)實(shí)就業(yè)指導(dǎo)，為不同學(xué)生推薦適合的就業(yè)信息，提高就業(yè)率；

3）服務(wù)企業(yè)?；趯W(xué)生在校的學(xué)習(xí)數(shù)據(jù)，如專業(yè)技能、特長(zhǎng)、綜合素質(zhì)等，因勢(shì)利導(dǎo)地培養(yǎng)學(xué)生職業(yè)技能，使學(xué)生成長(zhǎng)為企業(yè)需求的合適人才。

2.3大數(shù)據(jù)分析

通過(guò)對(duì)高校智慧校園網(wǎng)中的大數(shù)據(jù)分析，可實(shí)現(xiàn)學(xué)生行為預(yù)警、智能提醒、整體評(píng)估等高端功能。在進(jìn)行大數(shù)據(jù)收集時(shí)，數(shù)據(jù)的來(lái)源很廣，主要包括學(xué)生課程數(shù)據(jù)、圖書(shū)借閱信息、各類場(chǎng)所簽到數(shù)據(jù)、網(wǎng)絡(luò)訪問(wèn)數(shù)據(jù)、食堂用餐數(shù)據(jù)、運(yùn)動(dòng)數(shù)據(jù)、購(gòu)物數(shù)據(jù)等。得到了各類 原始大數(shù)據(jù)（學(xué)生預(yù)警模型），即可著力推進(jìn)定制數(shù)據(jù)的分析與處理，指導(dǎo)后續(xù)工作的有效運(yùn)轉(zhuǎn)與開(kāi)展。

對(duì)學(xué)生行為進(jìn)行智能預(yù)警，設(shè)計(jì)時(shí)則可根據(jù)對(duì)校園一卡通的使用、上網(wǎng)行為、課程信息等情況的實(shí)時(shí)收集，了解各學(xué)生在校的起止信息行為。在數(shù)據(jù)出現(xiàn)特殊或異常情況時(shí)可及時(shí)向相關(guān)部門(mén)或人員發(fā)送報(bào)警，提升學(xué)校管理的主題優(yōu)勢(shì)與風(fēng)險(xiǎn)預(yù)判的能力。舉例說(shuō)明，如果一個(gè)學(xué)生連續(xù)幾天都未采獲有關(guān)數(shù)據(jù)，也并未辦理任何請(qǐng)假手續(xù)，很有可能該學(xué)生也許出現(xiàn)異常情況，此時(shí)即應(yīng)迅速介入調(diào)查。

通過(guò)對(duì)校園網(wǎng)信息化平臺(tái)的各種軟硬件日志和其它信息的收集并采集匯總、分析，可動(dòng)態(tài)地評(píng)估學(xué)校安全的整體狀況，以便網(wǎng)絡(luò)管理人員即時(shí)開(kāi)啟相應(yīng)問(wèn)題的解決處理進(jìn)程。

在智慧校園中，還可自動(dòng)生成一些實(shí)時(shí)提醒設(shè)置。如教師或工作人員有新的待辦公文、會(huì)議，學(xué)生要上課或有各類活動(dòng)，領(lǐng)導(dǎo)有相關(guān)日程安排等。

通過(guò)對(duì)教師下載論文、觀看書(shū)籍及在線學(xué)習(xí)情況等做出統(tǒng)計(jì)，分析該教師的研究方向及學(xué)術(shù)水平，為學(xué)校改進(jìn)教學(xué)和科研管理提供依據(jù)[3]。根據(jù)學(xué)生是否按時(shí)用餐及進(jìn)入圖書(shū)館學(xué)習(xí)等時(shí)間等來(lái)判斷其與學(xué)習(xí)成績(jī)的關(guān)系。用學(xué)生瀏覽書(shū)籍分析其專業(yè)知識(shí)和興趣愛(ài)好，并將這些信息與招生就業(yè)求職形成評(píng)測(cè)關(guān)聯(lián)。

2.4 掌上移動(dòng)教學(xué)

隨著時(shí)下高科技的迅猛來(lái)襲，傳統(tǒng)的課堂教學(xué)表現(xiàn)出一定的局限，需要學(xué)生廣泛開(kāi)拓大量的課外補(bǔ)充學(xué)習(xí)。通過(guò)智慧校園建立掌上移動(dòng)教學(xué)平臺(tái)，為學(xué)生打造碎片學(xué)習(xí)模式。每個(gè)用戶均可在平臺(tái)構(gòu)建專屬的個(gè)人桌面空間、存儲(chǔ)空間、資源空間和協(xié)作空間，形成統(tǒng)一的在線學(xué)習(xí)、作業(yè)和個(gè)人娛樂(lè)生活空間，促進(jìn)學(xué)生學(xué)習(xí)。

2.5 智慧辦公

在辦公系統(tǒng)中有新的通知文件時(shí)做到及時(shí)自動(dòng)提醒，并能夠督促安排人員在規(guī)定時(shí)間內(nèi)迅速完成。同時(shí)還可與工資系統(tǒng)掛鉤，若相關(guān)人員未按時(shí)完成派發(fā)任務(wù)，可自動(dòng)扣發(fā)獎(jiǎng)金或一定績(jī)效工資，院系領(lǐng)導(dǎo)也能夠?qū)崟r(shí)查看相關(guān)事項(xiàng)的辦理進(jìn)展。

2.6 校園安全管理

通過(guò)布置在校內(nèi)的多視頻監(jiān)控系統(tǒng)，使用先進(jìn)的智能化管理程序并與報(bào)警系統(tǒng)建立連接，自動(dòng)分析來(lái)校可疑人物及危險(xiǎn)事件，并可自動(dòng)提交預(yù)警，從而實(shí)現(xiàn)校園的可視化安全管理。在實(shí)際應(yīng)用上可做如下3方面的闡釋分析。

1）在學(xué)生管理方面?？山⑷W(xué)生的完整數(shù)據(jù)，包括身體素質(zhì)、個(gè)人畫(huà)像、行為特征等。對(duì)優(yōu)秀學(xué)生的重要特征給出生動(dòng)刻畫(huà)，為其他學(xué)生樹(shù)立行為典范。預(yù)判學(xué)生管理中可能會(huì)發(fā)生的危險(xiǎn)行為，如學(xué)生半夜私自出寢、酗酒行為等，有主于提前告知管理人員以規(guī)避各類以外風(fēng)險(xiǎn)發(fā)生；

2）在學(xué)校層面。可通過(guò)網(wǎng)絡(luò)數(shù)據(jù)判知有關(guān)學(xué)校的輿論傾向并提供及時(shí)引導(dǎo)，為學(xué)校招生和就業(yè)提供信息化決策數(shù)據(jù)；

3）在安全管理方面?？蓪?shí)時(shí)收集校園網(wǎng)內(nèi)各網(wǎng)絡(luò)設(shè)備日志信息并發(fā)布安全報(bào)告，能夠有效抵御校園網(wǎng)常見(jiàn)ARP攻擊等，從“被動(dòng)防御”轉(zhuǎn)向“智能主動(dòng)防御”[8]。

3解決方案思路

在高校智慧校園網(wǎng)絡(luò)中，大數(shù)據(jù)的應(yīng)用不僅限于可以獲取大量的數(shù)據(jù)信息，更重要的在于通過(guò)對(duì)這些數(shù)據(jù)的加工整理、聚類分析，提煉出其它的有用信息。利用這些信息即可實(shí)現(xiàn)對(duì)高校的智能化管理、以及教學(xué)資源優(yōu)化、教學(xué)質(zhì)量提升，從而促進(jìn)學(xué)校未來(lái)發(fā)展[9]。

建立基于大數(shù)據(jù)環(huán)境下的高校智慧校園網(wǎng)絡(luò)，至關(guān)重要的一點(diǎn)即是進(jìn)行數(shù)據(jù)的收集、整合和利用。使用的關(guān)鍵技術(shù)主要包括大數(shù)據(jù)、云計(jì)算、移動(dòng)互聯(lián)、商務(wù)智能、社交網(wǎng)絡(luò)、知識(shí)管理等[10]。在建設(shè)過(guò)程中，大多仍要依據(jù)現(xiàn)有系統(tǒng)的改進(jìn)創(chuàng)新。因而，本次研究提出如下解決方案思路。

3.1 數(shù)據(jù)整合

遵循“數(shù)據(jù)倉(cāng)庫(kù)+主數(shù)據(jù)+大數(shù)據(jù)”的建設(shè)思路，在校內(nèi)重新構(gòu)建新的基礎(chǔ)數(shù)據(jù)平臺(tái)，數(shù)據(jù)源主要包括教學(xué)、科研、管理、生活等四大方面內(nèi)容。開(kāi)放現(xiàn)有各分散系統(tǒng)的數(shù)據(jù)庫(kù)，將現(xiàn)有數(shù)據(jù)庫(kù)中有用的字段提取出來(lái)設(shè)計(jì)形成學(xué)校新的基礎(chǔ)大數(shù)據(jù)平臺(tái)。例如：在建立學(xué)生相關(guān)信息時(shí)即可以原教務(wù)系統(tǒng)數(shù)據(jù)為基準(zhǔn)實(shí)現(xiàn)提取，建立教師基礎(chǔ)數(shù)據(jù)時(shí)則可以人事處的數(shù)據(jù)庫(kù)為基礎(chǔ)，這樣可有效避免數(shù)據(jù)雜亂多的困擾，并且能夠保證數(shù)據(jù)相對(duì)意義上的完整可靠。但此時(shí)新建的大數(shù)據(jù)基礎(chǔ)平臺(tái)也會(huì)存在一定的問(wèn)題，主要體現(xiàn)在有現(xiàn)實(shí)數(shù)據(jù)更新時(shí)不能有效回填（即寫(xiě)入到原有老系統(tǒng)數(shù)據(jù)庫(kù)中），解決策略是在形成了新基礎(chǔ)大數(shù)據(jù)平臺(tái)后，可定期使原有老系統(tǒng)數(shù)據(jù)庫(kù)從新生成的大數(shù)據(jù)平臺(tái)中提取相應(yīng)數(shù)據(jù)回填進(jìn)去，這樣即可連鎖保證新老系統(tǒng)數(shù)據(jù)均為統(tǒng)一、正確及可用。

3.2 工作流程整合

采用“業(yè)務(wù)建模+SOA”的思路，建立規(guī)范的工作流程。業(yè)務(wù)建模（Business Modeling）就是以軟件模型的方式描述學(xué)校管理和工作業(yè)務(wù)上所涉及到的對(duì)象和要素、以及內(nèi)置的屬性、行為和彼此關(guān)系，業(yè)務(wù)建模強(qiáng)調(diào)以體系的方式來(lái)規(guī)劃、設(shè)計(jì)和構(gòu)架學(xué)校的信息系統(tǒng)[11]。

同時(shí)，面向服務(wù)的體系結(jié)構(gòu)（SOA）是一個(gè)組件模型，能夠?qū)?yīng)用程序的不同功能單元（稱為服務(wù)）通過(guò)這些服務(wù)之間定義良好的接口和契約聯(lián)系起來(lái)。接口是采用中立的方式進(jìn)行定義的，而且應(yīng)該獨(dú)立于實(shí)現(xiàn)服務(wù)的硬件平臺(tái)、操作系統(tǒng)和編程語(yǔ)言。這即使得構(gòu)建在這樣系統(tǒng)中的各種服務(wù)可以以統(tǒng)一和通用的方式發(fā)生交互[12]。

3.3 服務(wù)整合

通過(guò)建立“公有云+私有云”的云服務(wù)模式，整合現(xiàn)有各類服務(wù)，面向不同服務(wù)對(duì)象分類提供多種云服務(wù)。公有云和私有云的主要差別在于對(duì)數(shù)據(jù)的掌控力度，公有云服務(wù)必須將數(shù)據(jù)托管在云服務(wù)商的數(shù)據(jù)中心，學(xué)校對(duì)其掌控力度較弱，易導(dǎo)致數(shù)據(jù)丟失等問(wèn)題狀況。因而，在公有云上可傳送一些學(xué)校對(duì)外宣傳的內(nèi)容資料、社會(huì)服務(wù)資源等，用于學(xué)校的形象展示和公共服務(wù)的設(shè)計(jì)確立。

在校園網(wǎng)邊界路由和防火墻內(nèi)部建立私有云，并在私有云上放置數(shù)據(jù)將會(huì)擁有較大的掌控力度和安全性，同時(shí)也能夠便捷獲取實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)備份等處理效果。在私有云，可實(shí)現(xiàn)承載校園文化傳承，協(xié)同辦公、教學(xué)、科研、生活，學(xué)生創(chuàng)新創(chuàng)業(yè)實(shí)踐，建立人才培養(yǎng)及實(shí)訓(xùn)平臺(tái)等諸多功能。

3.4 使用及擴(kuò)充

智慧校園建成之后，還應(yīng)充分考慮到今后的使用、維護(hù)及升級(jí)擴(kuò)充等問(wèn)題。在使用過(guò)程中，必須高度重視重要數(shù)據(jù)的備份工作，有條件的情況下首選采用實(shí)時(shí)異地備份。不定期對(duì)重要服務(wù)器、通訊設(shè)備、安全設(shè)備等進(jìn)行維護(hù)檢修。根據(jù)云存儲(chǔ)空間容量，可采取相應(yīng)數(shù)據(jù)壓縮，并定期刪除過(guò)期無(wú)用數(shù)據(jù)。建立AAA（Authentication、Authorization、Accounting ）服務(wù)，增強(qiáng)校園網(wǎng)絡(luò)使用安全。在以后需要增加新的應(yīng)用系統(tǒng)時(shí)均要在原有數(shù)據(jù)平臺(tái)進(jìn)行開(kāi)發(fā)，開(kāi)放數(shù)據(jù)接口，保持系統(tǒng)兼容性，同時(shí)建議最好在開(kāi)源平臺(tái)上得到設(shè)計(jì)實(shí)施。

4結(jié)束語(yǔ)

目前，智慧校園建設(shè)雖已取得初步成效，但因其中涵蓋諸如學(xué)校的辦學(xué)理念、管理理念等各個(gè)環(huán)節(jié)，因而存在資金投入多，見(jiàn)效緩慢，實(shí)施過(guò)程較為復(fù)雜等現(xiàn)實(shí)問(wèn)題。只有明確智慧校園的建設(shè)目標(biāo)，遵循正確的建設(shè)規(guī)律，同時(shí)確保資金落實(shí)，措施到位，而且采用有效的建設(shè)策略，才能順利推進(jìn)智慧校園建設(shè)和教育信息化的大幅拓展與成功實(shí)現(xiàn)。

參考文獻(xiàn)：

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