“互聯(lián)網(wǎng)+”新型移動智慧化校園信息平臺建設(shè)

周 婷，任志愿

（電子科技大學(xué) 信息中心，四川 成都 611731）

一、引言

李克強(qiáng)總理提出的“互聯(lián)網(wǎng)+”戰(zhàn)略已經(jīng)上升為國家戰(zhàn)略。根據(jù)國務(wù)院的決策部署，“十三五”教育信息化工作中，需要加快教育信息化進(jìn)程，順應(yīng)世界教育發(fā)展趨勢，不斷深化應(yīng)用、融合創(chuàng)新，促進(jìn)信息技術(shù)與教育教學(xué)深度融合，以教育信息化帶動教育現(xiàn)代化的發(fā)展；教育部辦公廳關(guān)于印發(fā) 《2016年教育信息化工作要點(diǎn)》，提到“推動學(xué)校開展利用信息技術(shù)轉(zhuǎn)變教學(xué)模式、改進(jìn)教學(xué)管理的數(shù)字校園/智慧校園應(yīng)用”、“深入推進(jìn)學(xué)校的教育管理信息化”。

一系列智慧校園的創(chuàng)新建設(shè)思路，需要通過行之有效的實(shí)踐才能得出。學(xué)校的教學(xué)管理、師生互動、學(xué)習(xí)生活方式等，應(yīng)該借助“互聯(lián)網(wǎng)+”的戰(zhàn)略模式，融合到最前沿的移動互聯(lián)網(wǎng)領(lǐng)域里去，通過實(shí)踐進(jìn)行實(shí)驗(yàn)、反思、改進(jìn)，形成良好的解決方案，推動一個(gè)可行性好的智慧校園建設(shè)模式。

傳統(tǒng)的教育信息化模式是每個(gè)系統(tǒng)完全獨(dú)立，比如一卡通、平安校園、教育資源共享網(wǎng)站、人事系統(tǒng)、學(xué)工系統(tǒng)、教務(wù)系統(tǒng)、信息門戶等，這種模式中的多個(gè)系統(tǒng)基本各自獨(dú)立，信息不能融合，數(shù)據(jù)冗余、信息不一致，更是缺乏智能性和移動性，系統(tǒng)結(jié)構(gòu)的缺陷導(dǎo)致傳統(tǒng)模式已經(jīng)落后于時(shí)代。

本文研究一種新型移動智慧化校園信息平臺，設(shè)計(jì)精確定位、數(shù)據(jù)融合、數(shù)據(jù)集成、智能分析引擎、基于地理位置的社交網(wǎng)絡(luò)，把“互聯(lián)網(wǎng)+教育”概念滲透到學(xué)校教學(xué)、管理、生活的每個(gè)環(huán)節(jié)。主要功能包括：

（1）互聯(lián)網(wǎng)+課堂：上課智能點(diǎn)名簽到、課堂一鍵靜音、課堂互動、基于空間的師生答疑等功能；

（2）互聯(lián)網(wǎng)+食堂：食堂最新信息推送、食堂智能化點(diǎn)餐、食堂菜品智能化管控、智能衛(wèi)生監(jiān)控等功能；

（3）互聯(lián)網(wǎng)+學(xué)習(xí)：課程智能提醒、空教室查詢、在線課程表、學(xué)習(xí)材料線上共享等功能；

（4）互聯(lián)網(wǎng)+生活：校園身邊新鮮事分享、網(wǎng)絡(luò)商城服務(wù)平臺，兼職資訊、周邊外賣服務(wù)等功能；

（5）互聯(lián)網(wǎng)+迎新：把近場通訊技術(shù)滲透到新生報(bào)到的各個(gè)環(huán)節(jié)中實(shí)現(xiàn)報(bào)到的智能化便捷化；

（6）互聯(lián)網(wǎng)+師生互動：構(gòu)建掌上師生互動功能，學(xué)生可以實(shí)時(shí)和校內(nèi)名師進(jìn)行即時(shí)互動溝通，還可以實(shí)現(xiàn)基于空間的信息交互；

（7）互聯(lián)網(wǎng)+校訊通知：利用移動的校訊綜合發(fā)布平臺，可以向全校師生隨時(shí)發(fā)送校訊通知，也可以精準(zhǔn)針對部分師生推送校訊通知，信息到達(dá)率達(dá)百分之百；

（8）互聯(lián)網(wǎng)+后勤：一鍵智能報(bào)修、維修時(shí)間監(jiān)控、后勤線上評價(jià)、后勤工作考評等功能；

（9）互聯(lián)網(wǎng)+圖書館：與學(xué)校圖書館系統(tǒng)對接、實(shí)現(xiàn)智能借書還書、新書資訊、圖書館導(dǎo)航導(dǎo)覽等功能；

（10）互聯(lián)網(wǎng)+教務(wù)：統(tǒng)一教務(wù)系統(tǒng)入口、實(shí)時(shí)課堂互動、智能校訊通知、師生在線互動等功能。

二、總體架構(gòu)設(shè)計(jì)

“互聯(lián)網(wǎng)+”新型移動智慧化校園信息平臺是一個(gè)基于“互聯(lián)網(wǎng)+”的新型智慧信息系統(tǒng)，覆蓋PC客戶端和移動設(shè)備客戶端，主要分為 “移動客戶端”、“后臺管理系統(tǒng)”兩大子系統(tǒng)。

系統(tǒng)架構(gòu)總體設(shè)計(jì)上應(yīng)使用分層設(shè)計(jì)，盡量減少各應(yīng)用層之間的依賴，并采用當(dāng)前主流的分布式架構(gòu)和介于web-app、native-app兩者之間的新型混合式移動開發(fā)技術(shù)（hybird app），使程序兼具“native-app 良好的用戶體驗(yàn)”和“web app跨平臺”。系統(tǒng)總體架構(gòu)如圖1所示。

圖1 系統(tǒng)總體架構(gòu)

三、技術(shù)方案

1.開發(fā)平臺和技術(shù)

系統(tǒng)以Spring Framework為核心框架，集成Apache Shiro安全框架、Quartz調(diào)度框架等，以組件的方式實(shí)現(xiàn)功能，且各模塊之間互不干擾。采用面向?qū)ο笤O(shè)計(jì)與編程，嚴(yán)格遵循開發(fā)規(guī)范。系統(tǒng)層設(shè)計(jì)包含高性能的Redis數(shù)據(jù)緩存，以保證系統(tǒng)運(yùn)行流暢。系統(tǒng)建立容錯(cuò)機(jī)制，使程序在出現(xiàn)錯(cuò)誤時(shí)依然能夠繼續(xù)運(yùn)行，不影響客戶使用。系統(tǒng)采用混合式移動開發(fā)技術(shù)，使用戶在不同客戶端都能使用本系統(tǒng)。

主要采用技術(shù)如表1所示。

表1 技術(shù)參數(shù)

2.數(shù)據(jù)庫

（1）數(shù)據(jù)庫設(shè)計(jì)要求（見圖 2）

圖2 數(shù)據(jù)庫設(shè)計(jì)要求

（2）數(shù)據(jù)庫選型

考慮到數(shù)據(jù)庫的上手快速、簡單易用、可伸縮性和優(yōu)秀的性能。同時(shí)，為減少開發(fā)成本和學(xué)習(xí)成本，并且當(dāng)前有很多基于MySQL的深層次優(yōu)化方案可提高M(jìn)ySQL數(shù)據(jù)庫的性能，綜合考慮使用MySQL數(shù)據(jù)庫。

（3）數(shù)據(jù)庫部署方案

平臺數(shù)據(jù)庫采用分庫部署，不同模塊訪問不同數(shù)據(jù)庫，減少數(shù)據(jù)庫性能消耗，提高數(shù)據(jù)訪問可用性和可靠性，單節(jié)點(diǎn)損壞不影響其他功能模塊的運(yùn)行。

3.頁面技術(shù)

平臺系統(tǒng)的頁面開發(fā)采用目前主流的前端開發(fā)技術(shù)，主要包含HTML5、DIV+CSS、Bootstrap、JavaScript、jQuery、AngularJS等，以提供友好的用戶體驗(yàn)。手機(jī)端采用混合式移動開發(fā)平臺Cordova+Ionic2，配合使用HTML5技術(shù)?？奢p松地跨系統(tǒng)跨平臺，與各操作系統(tǒng)、瀏覽器兼容。

4.安全性

平臺有完善、周密的安全體系，和安全支撐平臺緊密配合，基于物理、傳輸、網(wǎng)絡(luò)、應(yīng)用，采用多層次的安全保障措施，保證系統(tǒng)能夠抵抗內(nèi)部和外部黑客性質(zhì)的攻擊。平臺具備嚴(yán)格的等級訪問及授權(quán)機(jī)制；擁有嚴(yán)格、有效的分級管理模式，對于認(rèn)定的關(guān)鍵功能和數(shù)據(jù)，只有經(jīng)過授權(quán)的合法用戶才能使用訪問及修改，并具有完備的日志及審核功能。平臺存在大量的數(shù)據(jù)，要確保用戶不能夠直接存取關(guān)鍵數(shù)據(jù)，而只能通過相關(guān)的功能模塊對數(shù)據(jù)進(jìn)行操作，建立完備的數(shù)據(jù)備份與災(zāi)難恢復(fù)機(jī)制及策略。

四、功能設(shè)計(jì)

該平臺的整體架構(gòu)分成兩部分——手持終端APP（包括ios端以及Android端）和Web后臺管理系統(tǒng)，如圖3所示。

圖3 平臺功能結(jié)構(gòu)圖

1.手持終端APP功能

手持終端APP（以下簡稱APP端）主要包含登錄/注銷、首頁、校歷、設(shè)置四個(gè)功能，如圖4所示。

圖4 手持終端APP功能圖

（1）登錄/注銷

APP端接入學(xué)校統(tǒng)一身份認(rèn)證進(jìn)行登錄，即學(xué)生使用學(xué)號，教師使用職工號進(jìn)行登錄，無需注冊。

用戶登錄后需要填寫個(gè)人相關(guān)信息。

（2）首頁

首頁主要展示APP中當(dāng)前可用的應(yīng)用，點(diǎn)擊進(jìn)入相關(guān)應(yīng)用即可使用；可定制首頁顯示的應(yīng)用，可排序應(yīng)用、隱藏應(yīng)用、顯示應(yīng)用。

①校園地圖

點(diǎn)擊校園地圖模塊即可進(jìn)入地圖，地圖sdk使用百度地圖。進(jìn)入地圖模塊后功能包括定位至當(dāng)前終端所在位置；搜索某個(gè)建筑或教室，支持模糊搜索；搜索到某個(gè)建筑或教室后，可以使用大頭針在地圖上進(jìn)行標(biāo)注；點(diǎn)擊標(biāo)注可進(jìn)行導(dǎo)航，查看位置信息介紹（如有）、當(dāng)前時(shí)間上的課（教室）、聯(lián)系方式（某某辦公室）等。

②學(xué)校概況

點(diǎn)擊學(xué)校概況進(jìn)入學(xué)校概況應(yīng)用，學(xué)校概況應(yīng)用主要包含的功能有：學(xué)校介紹，以文字和圖片的方式介紹學(xué)校相關(guān)內(nèi)容；院系介紹，以圖片和文字的方式介紹某學(xué)院相關(guān)內(nèi)容；黃頁，以列表的方式展示學(xué)校各部門相關(guān)的聯(lián)系方式。

③在線課程

點(diǎn)擊在線課程應(yīng)用進(jìn)入在線課程，主要包含的功能有以列表形式展示當(dāng)天狀況，當(dāng)天的狀況分成以下幾種情況：一是假期。如周六、周日顯示周末放假，寒暑假、清明、國慶等按時(shí)間顯示假期。二是工作日，按列表顯示當(dāng)天所需要上的課，如上午9∶00-12∶00組合數(shù)學(xué)，教師：XXX，上課地點(diǎn)：品學(xué)樓-B312。三是點(diǎn)擊進(jìn)入某一個(gè)課程即可進(jìn)入課程詳細(xì)內(nèi)容，包含課程介紹、上課時(shí)間。四是課程詳細(xì)內(nèi)容下方為簽到按鈕，如果用戶在正常的上課時(shí)間和正確的地點(diǎn)點(diǎn)擊簽到后，即可完成簽到。如果用戶手機(jī)未打開藍(lán)牙，則提示需要開啟藍(lán)牙，否則不能正確開啟。點(diǎn)擊上課地點(diǎn)即可跳轉(zhuǎn)至校園地圖應(yīng)用進(jìn)行導(dǎo)航；該應(yīng)用可以使用日視圖、周視圖、月視圖進(jìn)行查看，在周視圖、月視圖上僅顯示某天是否有課、是否為假期，如果要查看詳細(xì)信息則要點(diǎn)擊某一天進(jìn)入日視圖進(jìn)行查看。

④工資查詢

如果登錄用戶的角色是教師（即使用工資號登錄的APP），那么主頁可以顯示工資查詢模塊，工資查詢模塊分成三個(gè)標(biāo)簽：一是工資。工資按照列表形式展示過去半年每個(gè)月的工資情況，主要展示應(yīng)發(fā)：XXX，實(shí)發(fā)：XXX，本月稅：XXX，補(bǔ)扣稅：XXX。二是社保。社保按照列表形式展示過去半年每個(gè)月的社保情況，主要展示養(yǎng)老：XXX，醫(yī)療：XXX，失業(yè)：XXX，補(bǔ)扣保險(xiǎn)：XXX。三是公積金。公積金按照列表形式展示過去半年每個(gè)月的公積金發(fā)放情況，主要展示公積金：XXX，補(bǔ)扣公積金：XXX。

⑤圖書館

點(diǎn)擊圖書館應(yīng)用進(jìn)入圖書借閱查詢，首頁顯示當(dāng)前登錄用戶的借書概況，內(nèi)容如下：顯示用戶名稱、用戶借書數(shù)量、最近一本書到期歸還時(shí)間。借書概況下方為登錄用戶所借閱每一本書的概況，使用列表形式展現(xiàn)書名、作者、到期時(shí)間、是否過期。點(diǎn)擊某一本書進(jìn)入詳細(xì)內(nèi)容查看，包含的內(nèi)容有書名、作者、書號、借閱時(shí)間、到期時(shí)間、罰款金額（若過期）。

⑥一卡通

點(diǎn)擊進(jìn)入一卡通模塊進(jìn)入一卡通記錄首頁，在首頁中可以顯示當(dāng)前一卡通的卡號以及余額；點(diǎn)擊查詢詳細(xì)記錄可以查看某一個(gè)時(shí)間范圍內(nèi)一卡通的詳細(xì)查詢記錄：時(shí)間范圍為XX年XX月XX日-XX年XX月XX日；記錄顯示字段為時(shí)間、消費(fèi)類型、消費(fèi)地點(diǎn)、消費(fèi)設(shè)備，金額；點(diǎn)擊充值可轉(zhuǎn)入支付寶進(jìn)行充值。

（3）校歷

點(diǎn)擊校歷模塊進(jìn)入校歷，校歷功能主要是從后臺讀取當(dāng)前學(xué)期以及下學(xué)期的校歷時(shí)間安排，包括周數(shù)、放假時(shí)間等；從后臺讀取用戶的課程信息，并在校歷上進(jìn)行展示；校歷可以分成學(xué)期視圖、月視圖、周視圖以及日視圖。

（4）設(shè)置

設(shè)置模塊的功能有：人的信息設(shè)置，包括頭像、學(xué)院、專業(yè)、生日、性別；更換皮膚，提供幾套可以更換的皮膚；消息設(shè)置，開啟關(guān)閉消息推送；注銷，點(diǎn)擊注銷退出登錄。

2.后臺管理系統(tǒng)

后臺管理系統(tǒng)的功能主要有用戶管理、信息管理、設(shè)備管理、推送管理，如圖5所示。

圖5 后臺管理系統(tǒng)

（1）用戶管理

用戶管理主要功能有：創(chuàng)建管理系統(tǒng)用戶，用戶包含用戶名、密碼、部門、聯(lián)系方式；修改用戶信息；系統(tǒng)管理員可以刪除用戶。

（2）信息管理

信息管理主要用于維護(hù)APP端所用數(shù)據(jù)的正確性，包含的內(nèi)容有地圖信息管理、課程信息管理、工資接口管理、圖書館接口管理、一卡通接口管理。

①地圖信息管理

地圖信息管理的內(nèi)容有創(chuàng)建、修改、刪除、查看地圖信息。地圖信息包括建筑名稱、簡介、聯(lián)系電話、經(jīng)緯度。

②課程信息管理

課程信息管理的內(nèi)容是查看課程信息。課程信息包括課程名稱、上課時(shí)間、上課教師、上課地點(diǎn)（關(guān)聯(lián)地圖信息）、課程名單。課程信息與學(xué)校教務(wù)數(shù)據(jù)進(jìn)行同步，且上課地點(diǎn)根據(jù)名稱與地圖信息進(jìn)行關(guān)聯(lián)。

③接口管理

接口管理包含工資接口、圖書館接口和一卡通接口，主要配置工資接口、圖書館接口、一卡通接口地址。

（3）設(shè)備管理

設(shè)備管理主要用于對教室內(nèi)部署的iBeacon設(shè)備信息進(jìn)行管理、增刪、查改，包含的內(nèi)容有設(shè)備名稱、設(shè)備型號、設(shè)備安裝地址、安裝人員、是否可用等。

（4）推送管理

推送管理主要是針對APP端進(jìn)行推送消息管理，具體功能包括開啟/關(guān)閉課程推送管理、推送時(shí)間設(shè)置（開課前一天、開課前半天等）；新增、修改推送規(guī)則，推送規(guī)則包含推送內(nèi)容、推送人、推送時(shí)間、重復(fù)規(guī)則（每日、每周等）；查看推送日志；每設(shè)置一個(gè)推送規(guī)則在后臺開啟一個(gè)推送日程來進(jìn)行推送。

五、結(jié)束語

新型移動智慧化校園信息平臺旨在為廣大高校師生提供全面的智能環(huán)境感知和綜合信息服務(wù)，以教師和學(xué)生為中心，深入學(xué)校的教學(xué)、科研、管理與服務(wù)等各個(gè)應(yīng)用領(lǐng)域，實(shí)現(xiàn)互聯(lián)和協(xié)作，為學(xué)校師生提供一個(gè)便捷的、移動的、感知的、智能的相互交流和相互感知的開放式信息服務(wù)平臺，為教育信息化和智慧校園建設(shè)提供解決方案。

1.環(huán)境的全面感知

擁有對環(huán)境的全面感知，方可提供智能的服務(wù)。全面感知包括兩方面：①通過傳感器感知、捕獲人和資源的位置；②個(gè)體特性的感知、捕獲和傳遞，包括人的愛好、風(fēng)格、狀態(tài)，以及所處時(shí)空狀態(tài)。

利用近場通信技術(shù)，設(shè)計(jì)“定位服務(wù)引擎”，實(shí)現(xiàn)人和物的精準(zhǔn)定位，從而提供基于地理位置的服務(wù)，包括管理服務(wù)和學(xué)習(xí)生活服務(wù)等，打造智能區(qū)域網(wǎng)絡(luò)。

利用歷史數(shù)據(jù)跟蹤和大數(shù)據(jù)分析技術(shù)，設(shè)計(jì)“智能分析引擎”，高速地從PB級的大數(shù)據(jù)中主動地提取信息，形成抽象層次高的行為信息，實(shí)現(xiàn)個(gè)體特性的感知，從而為個(gè)性化的服務(wù)提供基礎(chǔ)。設(shè)計(jì)“數(shù)據(jù)融合引擎”，通過融合用戶的歷史數(shù)據(jù)，形成用戶的偏好、習(xí)慣信息。

2.網(wǎng)絡(luò)無縫連接

結(jié)合有線、藍(lán)牙、WiFi和手機(jī)3G/4G數(shù)據(jù)通信等多種通信手段，實(shí)現(xiàn)網(wǎng)絡(luò)的物理連通；設(shè)計(jì)“數(shù)據(jù)集成引擎”，經(jīng)過對各種類型數(shù)據(jù)的訪問、過濾、轉(zhuǎn)換等過程，實(shí)現(xiàn)異構(gòu)數(shù)據(jù)的有機(jī)整合，從而實(shí)現(xiàn)各個(gè)應(yīng)用系統(tǒng)的互聯(lián)互通，徹底解決信息孤島問題，為智慧化校園奠定基礎(chǔ)。

3.基于地理位置的社交網(wǎng)絡(luò)

為了滿足實(shí)時(shí)、實(shí)地的區(qū)域性交流，不同于Facebook這種在網(wǎng)絡(luò)上重構(gòu)現(xiàn)實(shí)生活的社交網(wǎng)絡(luò)，設(shè)計(jì)“基于地理位置的社交網(wǎng)絡(luò)”，通過地理位置感知，自動發(fā)現(xiàn)附近的人，形成一個(gè)微型社交網(wǎng)絡(luò)。師生利用智能設(shè)備和手機(jī)終端，可以在校園的任何地點(diǎn)、任何時(shí)間，構(gòu)建區(qū)域性的社交網(wǎng)體系，獲得其希望的學(xué)習(xí)、生活交流，比如圖書館高數(shù)學(xué)習(xí)討論組、演播廳興趣組，或者體育場足球比賽召集組等。