基于物聯(lián)網(wǎng)的智慧校園信息化建設(shè)研究

王學(xué)強(qiáng)

物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)在教育中扮演了一個(gè)至關(guān)重要的角色，推動(dòng)“數(shù)字校園”向“智慧校園”的轉(zhuǎn)化與發(fā)展，智慧校園將校園整體連接了起來，為師生提供一個(gè)綜合信息服務(wù)平臺(tái)，使課堂也進(jìn)入信息化?；谖锫?lián)網(wǎng)的智慧校園信息化建設(shè)離不開大數(shù)據(jù)與5G網(wǎng)絡(luò)的發(fā)展與運(yùn)用。這對(duì)于培養(yǎng)學(xué)生的科學(xué)思維和研究能力都發(fā)揮了巨大的作用，也為加強(qiáng)師生之間的交流提供了一個(gè)平臺(tái)，對(duì)于資源的共享具有重大意義。

1.物聯(lián)網(wǎng)與智慧校園相關(guān)的技術(shù)

1.1物聯(lián)網(wǎng)

顧名思義，物聯(lián)網(wǎng)就是物物相連的互聯(lián)網(wǎng)，物聯(lián)網(wǎng)是新一代信息技術(shù)的重要組成部分，也是“信息化”時(shí)代的重要發(fā)展階段。物聯(lián)網(wǎng)的核心與基礎(chǔ)仍然是互聯(lián)網(wǎng)，是在互聯(lián)網(wǎng)基礎(chǔ)上延伸和擴(kuò)展的網(wǎng)絡(luò)，是用戶端延伸和擴(kuò)展到了任意物與物之間進(jìn)行信息交換和通信，也就是“物物相息”。物聯(lián)網(wǎng)大大節(jié)省了學(xué)校建設(shè)場地的資金，基于物聯(lián)網(wǎng)的智慧校園平臺(tái)建設(shè)給學(xué)校帶來了巨大的便利，也促進(jìn)了學(xué)校的學(xué)科實(shí)踐建設(shè)。

1.2大數(shù)據(jù)

大數(shù)據(jù)，或稱巨量資料，指的是需要新處理模式才能具有更強(qiáng)的決策力、洞察力和流程優(yōu)化能力的海量、高增長率和多樣化的信息資產(chǎn)。大數(shù)據(jù)技術(shù)的戰(zhàn)略意義不在于掌握龐大的數(shù)據(jù)信息，而在于對(duì)這些含有意義的數(shù)據(jù)進(jìn)行專業(yè)化處理。換言之，如果把大數(shù)據(jù)比作一種產(chǎn)業(yè)，那么這種產(chǎn)業(yè)實(shí)現(xiàn)盈利的關(guān)鍵在于提高對(duì)數(shù)據(jù)的“加工能力”，通過“加工”實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)的“增值”。從技術(shù)上看，大數(shù)據(jù)與云計(jì)算的關(guān)系就像一枚硬幣的正反面一樣密不可分。隨著云時(shí)代的來臨，大數(shù)據(jù)也吸引了越來越多的關(guān)注。

1.3 5G

未來的世界就像一部科幻片，高清視頻、醫(yī)療、教育、智能家居、購物和導(dǎo)航等都可通過各種移動(dòng)終端輕松實(shí)現(xiàn)；房子、車子和各種消費(fèi)品都能夠聯(lián)網(wǎng)，實(shí)現(xiàn)數(shù)字化生存。展望未來的生活，5G能實(shí)現(xiàn)千億個(gè)海量鏈接，幾乎所有的消費(fèi)品、工業(yè)品和物流等都可以連在網(wǎng)上，實(shí)現(xiàn)萬物互聯(lián)互通，5G的應(yīng)用將開啟物聯(lián)網(wǎng)的新時(shí)代。對(duì)于普通用戶來說，一部手機(jī)就可以完成所有事情，2020年前后，5G技術(shù)或?qū)⒖梢詫?shí)現(xiàn)商業(yè)應(yīng)用。5G技術(shù)的發(fā)展對(duì)于智慧校園的建設(shè)具有革命性的意義，智慧校園平臺(tái)離不開網(wǎng)絡(luò)，而5G技術(shù)可以為智慧校園的建設(shè)提供堅(jiān)實(shí)的基礎(chǔ)，使基于物聯(lián)網(wǎng)的智慧校園走向信息化。

1.4智慧校園的簡要概述

物聯(lián)網(wǎng)專家丁泉龍博士給予了“智慧核”高度評(píng)價(jià)。在他看來，要普及智慧教育，打造智慧校園，其關(guān)鍵也在于抓住“智慧核”。實(shí)際上，作為智慧校園的核心引擎，艾威康在2014年3月第二十五屆北京教育裝備展上推出的iCore智慧核既不是軟件，也不是硬件，而是一種設(shè)計(jì)理念和核心點(diǎn)。它包括4個(gè)方面，即頂層設(shè)計(jì)、規(guī)范標(biāo)準(zhǔn)、物聯(lián)感知和核心引擎。缺乏了“智慧核”的校園信息化建設(shè)將無法實(shí)現(xiàn)“智慧”，不能相互融合共享，難以規(guī)?；卣?，自然也稱不上是真正意義上的智慧校園。

1.4.1頂層設(shè)計(jì)

頂層設(shè)計(jì)是智慧校園規(guī)劃和建設(shè)的關(guān)鍵，它需要站在一定的高度，比如按照十三五規(guī)劃及教育部的發(fā)展綱要，在綜合考慮學(xué)校未來五年到十年發(fā)展?fàn)顩r的前提下對(duì)校園信息化建設(shè)怎么起步、布局、發(fā)展進(jìn)行統(tǒng)一規(guī)劃，明確各階段的實(shí)現(xiàn)目標(biāo)，先易后難、分步實(shí)施。

1.4.2規(guī)范標(biāo)準(zhǔn)

智慧教育已經(jīng)成為智慧城市建設(shè)的重要組成部分之一，而智慧校園又是智慧教育的實(shí)質(zhì)體現(xiàn)。要做好智慧校園的建設(shè)必須有完整的行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)規(guī)范，智慧教育標(biāo)準(zhǔn)主要圍繞以下4個(gè)方面展開：教學(xué)環(huán)境建設(shè)、教育資源建設(shè)、教育應(yīng)用與管理以及教育服務(wù)，它將成為指導(dǎo)、規(guī)范智慧校園建設(shè)的重要標(biāo)準(zhǔn)。

1.4.3物聯(lián)感知

物聯(lián)感知是智慧校園中智慧的關(guān)鍵，沒有感知就無從產(chǎn)生智慧。智慧校園建設(shè)的感知可以包括環(huán)境感知、身份感知、位置感知、行為感知甚至情感感知。智慧校園很重要的一部分就是教學(xué)環(huán)境的管理，這就需要環(huán)境感知（溫濕度、光照度和氣體等）的配合實(shí)現(xiàn)環(huán)境的智慧管理。身份的感知是體現(xiàn)以人為本，為人服務(wù)的關(guān)鍵?？梢酝ㄟ^RFID、手機(jī)SIM卡和微信賬號(hào)等做為身份的唯一標(biāo)識(shí)，只有感知到身份，后臺(tái)的大數(shù)據(jù)才能針對(duì)性地推送非常個(gè)性化的內(nèi)容，才有可能提供智慧的信息推送和貼心服務(wù)。此外，智慧校園的感知部分還包括能預(yù)防青少年不良行為的行為感知和更深入、更高端復(fù)雜的情感感知。

1.4.4核心引擎

智慧校園核心的模塊化引擎涉及到一些智慧校園體系架構(gòu)中的關(guān)鍵技術(shù)。首先，要搭建能夠兼容多方、設(shè)計(jì)完善的基礎(chǔ)數(shù)據(jù)庫，做到融合互通，成為未來大數(shù)據(jù)的重要部分。其次，平臺(tái)的架構(gòu)設(shè)計(jì)一定要考慮規(guī)?；?，不能僅僅滿足當(dāng)前的需求，還要考慮未來的大規(guī)模應(yīng)用布局和擴(kuò)展，尤其是視頻流和分級(jí)管理的規(guī)模化處理。最后，要有完善、標(biāo)準(zhǔn)的應(yīng)用接口，以適應(yīng)未來應(yīng)用的無縫升級(jí)對(duì)接。

2.現(xiàn)階段智慧校園建設(shè)和發(fā)展過程中存在的問題

2.1沒有一個(gè)系統(tǒng)的建設(shè)與發(fā)展的規(guī)劃

雖然智慧校園經(jīng)過多年的努力已經(jīng)小有成果，但現(xiàn)實(shí)生活中仍然存在很大問題。智慧校園雖然在一些地區(qū)得到相應(yīng)的應(yīng)用，但在全國范圍內(nèi)來看，全國的教育狀況并未得到良好的改善，并且智慧校園仍然處于初級(jí)建設(shè)階段，發(fā)展的同時(shí)仍然伴有很多的問題尚未解決。首先，在一些高等院校中，智慧校園在學(xué)校的建設(shè)中缺乏科學(xué)與完整的理論指導(dǎo)，智慧校園在很多方面只重視了管理和技能的規(guī)劃，卻忽視了老師與學(xué)生的體驗(yàn)感受。其次，智慧校園目前的緊張建設(shè)已經(jīng)和當(dāng)初建設(shè)智慧校園的初衷有所偏離，這樣便導(dǎo)致了智慧校園在建設(shè)中，建設(shè)的理論和建設(shè)的方式出現(xiàn)了誤差，并沒有將傳統(tǒng)的數(shù)字化學(xué)校改變，沒有完成數(shù)字化校園轉(zhuǎn)變?yōu)樾畔⒒@，建設(shè)成為信息化學(xué)校仍然有很長的路要走。最后一點(diǎn)便是智慧校園在學(xué)校中的建設(shè)與校園的教育管理、科研工作等沒有完美契合，智慧校園對(duì)于校園的教育等工作來說，只提供了一些簡單的資源查詢功能，并沒有將信息化資源真正的轉(zhuǎn)變?yōu)閷?shí)際應(yīng)用。對(duì)于校園整體的建設(shè)來說，目前的智慧校園能幫助的并不多，這些便是智慧校園在建設(shè)中存在的問題。

2.2推廣運(yùn)用的阻力較大且結(jié)構(gòu)功能發(fā)展不協(xié)調(diào)

大多數(shù)的老師都是在傳統(tǒng)教學(xué)模式影響下慢慢成長起來的，他們的教學(xué)觀念無法立刻轉(zhuǎn)變過來，但是在信息化時(shí)代，這種教學(xué)模式對(duì)于學(xué)生是非常不利的。老師已經(jīng)適應(yīng)了已有的教學(xué)模式，對(duì)于高科技的教學(xué)模式是不適應(yīng)的，而且本能的抗拒，這對(duì)于智慧校園的發(fā)展與運(yùn)用形成了巨大的阻力。智慧校園這個(gè)新技術(shù)的建設(shè)既是一個(gè)機(jī)遇，更是一個(gè)挑戰(zhàn)，轉(zhuǎn)變大多數(shù)老師的教學(xué)觀念，可大大減少推廣運(yùn)用的阻力。只有不斷地跟隨時(shí)代發(fā)展的腳步，才能不被時(shí)代丟棄，讓智慧校園成為一個(gè)完美的為學(xué)生與老師所服務(wù)的平臺(tái)，這才是眼下最需要解決的事情。

智慧校園上面的應(yīng)用涉及到生活當(dāng)中的方方面面，涉及到眾多領(lǐng)域協(xié)調(diào)發(fā)展，其每一個(gè)環(huán)節(jié)都是非常重要的，只要其中的一個(gè)環(huán)節(jié)出現(xiàn)了差錯(cuò)，對(duì)于智慧校園都有致命的影響。隨著智慧校園的不斷發(fā)展，智慧校園當(dāng)中的資源也在不斷增加，人們對(duì)它管理的難度也在不斷加大。智慧校園若想要將有限資源，合理分配到各個(gè)部門、環(huán)節(jié)之中，而且要盡力達(dá)到最好的效果，難度非常大。

3.智慧校園的優(yōu)勢

智慧校園的產(chǎn)生對(duì)很多方面都有很大的幫助，智慧校園的使用是針對(duì)絕大多數(shù)用戶的，可根據(jù)客戶的教學(xué)環(huán)境，開發(fā)以客戶為中心的界面及功能，并且易于維護(hù)。對(duì)于用戶來說，不需要具備非常專業(yè)的編程能力和數(shù)據(jù)庫知識(shí)，只要使用瀏覽器便可以自己建立并管理的專業(yè)性的網(wǎng)站。

智慧校園具有靈活性、多樣性和豐富性，教師、家長和學(xué)生使用起來的界面均有所不同。教師進(jìn)入界面之后突出的是功能豐富，管理方便。家長進(jìn)入之后是一目了然、清新，而學(xué)生進(jìn)入之后是比較快樂活潑的界面，使學(xué)生勤于學(xué)習(xí)。

智慧校園還能帶有很多的附加功能，如：成績查詢、評(píng)分、考勤、點(diǎn)評(píng)、新聞通知、興趣小組、家校互聯(lián)、短信郵局、游戲世界和資料館等，成為一個(gè)為用戶提供動(dòng)態(tài)且具有交互功能的服務(wù)平臺(tái)。

4.智慧校園的建設(shè)

4.1統(tǒng)一教學(xué)平臺(tái)

“智慧校園”系統(tǒng)引進(jìn)了優(yōu)質(zhì)的數(shù)字化的教學(xué)資源，為學(xué)生以及老師提供了一個(gè)從網(wǎng)絡(luò)上進(jìn)行學(xué)習(xí)的平臺(tái)，利用云技術(shù)形成了一個(gè)云資源庫。學(xué)?？衫盟?shù)字圖書館與虛擬化的實(shí)驗(yàn)室，數(shù)字化的圖書館可以優(yōu)化學(xué)校對(duì)圖書館的管理，數(shù)字化的圖書館進(jìn)一步推動(dòng)了學(xué)校走向信息化與數(shù)字化。一個(gè)數(shù)字化的圖書館可以大大提高圖書館工作人員的工作效率，增加學(xué)校的核心競爭力虛擬化實(shí)驗(yàn)室也可以大大節(jié)省學(xué)校建立實(shí)驗(yàn)室的資金。

虛擬化實(shí)驗(yàn)室在學(xué)生的學(xué)習(xí)生涯中也會(huì)扮演一個(gè)舉足輕重的角色，為學(xué)生的學(xué)習(xí)帶來巨大便利，大大提高學(xué)生的學(xué)習(xí)效率。學(xué)生可以利用虛擬的實(shí)驗(yàn)室進(jìn)行實(shí)驗(yàn)，相比于傳統(tǒng)的學(xué)習(xí)方法虛擬化的實(shí)驗(yàn)室可以為學(xué)生的學(xué)習(xí)提供一個(gè)三維的學(xué)習(xí)平臺(tái)，使學(xué)生的實(shí)驗(yàn)變得更加真實(shí)。

4.2統(tǒng)一數(shù)據(jù)平臺(tái)

很多高等院校由于沒有統(tǒng)一的規(guī)劃和領(lǐng)導(dǎo)部門，所以出現(xiàn)了很多的小系統(tǒng)，這些系統(tǒng)之間已經(jīng)形成了一個(gè)穩(wěn)定的數(shù)據(jù)源，但是各部門系統(tǒng)之間不能實(shí)現(xiàn)真正的數(shù)據(jù)共享，這對(duì)于學(xué)校的數(shù)據(jù)查詢與數(shù)據(jù)管理非常不利。智慧校園的應(yīng)用基礎(chǔ)是建立統(tǒng)一的數(shù)據(jù)平臺(tái)，這就需要對(duì)已有的系統(tǒng)進(jìn)行整合。由于建立智慧校園的數(shù)據(jù)不僅只是校園內(nèi)的數(shù)據(jù)，還包括了與智慧校園相關(guān)的教育機(jī)構(gòu)等其他實(shí)體中的數(shù)據(jù)，但不同的實(shí)體中的數(shù)據(jù)源是不一樣的，而且具有不同的管理機(jī)制，無法支撐智慧校園中的許多服務(wù)。對(duì)于這個(gè)問題，只有建立一個(gè)統(tǒng)一的數(shù)據(jù)平臺(tái)才可以支撐智慧校園的正常工作。

4.3統(tǒng)一信息發(fā)布

現(xiàn)如今5G與大數(shù)據(jù)的發(fā)展，讓基于物聯(lián)網(wǎng)的智慧校園信息化的平臺(tái)為用戶提供了一個(gè)非?？旖荨⒈憷墓芾硐到y(tǒng)，有了智慧校園這個(gè)信息化平臺(tái)，就可以實(shí)現(xiàn)信息發(fā)布的功能。由于傳統(tǒng)的校園網(wǎng)沒有一個(gè)系統(tǒng)的規(guī)劃，各個(gè)部門都有自己的系統(tǒng)，所以無法有效實(shí)現(xiàn)信息的統(tǒng)一發(fā)布，用戶通過智慧校園可實(shí)現(xiàn)各個(gè)計(jì)算機(jī)統(tǒng)一管理，促進(jìn)學(xué)校的信息化發(fā)展。

4.4統(tǒng)一身份認(rèn)證

統(tǒng)一身份認(rèn)證是智慧校園系統(tǒng)的內(nèi)容之一。通過統(tǒng)一身份認(rèn)證這個(gè)平臺(tái)可以為用戶提供認(rèn)證管理，可有效解決傳統(tǒng)認(rèn)證模式中出現(xiàn)的問題。傳統(tǒng)的認(rèn)證模式操作極其繁瑣，速度非常慢、安全性能非常低，無法有效保障用戶信息的安全。統(tǒng)一身份認(rèn)證平臺(tái)為智慧校園中的各個(gè)系統(tǒng)提供用戶身份認(rèn)證的服務(wù)，用戶只要擁有一套用戶名與密碼，就可以隨意地登陸智慧校園使用所有應(yīng)用，且不用多次、重復(fù)登錄每一個(gè)系統(tǒng)。

5.智慧校園對(duì)用戶的體驗(yàn)

5.1對(duì)家長的體驗(yàn)

智慧校園對(duì)于家長來說，使用起來比起傳統(tǒng)的家?；ヂ?lián)更方便，家長只要有手機(jī)，便可以隨時(shí)隨地給老師發(fā)送溝通短信，而無需擔(dān)心上課與休息時(shí)間，智慧校園可以將家長發(fā)的短信自動(dòng)存到教師的郵箱之中，教師有時(shí)間的時(shí)候便會(huì)查看。家長無論出差還是在家，都可以通過手機(jī)APP或者微信公眾號(hào)，來了解孩子的上課情況、成績、遲到或者早退等，同樣也可以了解到學(xué)校的最新動(dòng)態(tài)。

5.2對(duì)學(xué)生的體驗(yàn)

對(duì)于學(xué)生來說，出入學(xué)校需要刷IC卡，這樣保護(hù)了學(xué)生的安全，通過智慧校園的家?；ヂ?lián)，能督促學(xué)生學(xué)習(xí)，學(xué)生也可以對(duì)自己有更高的要求。家長也可以通過智慧校園更好地了解孩子情況，從而在學(xué)習(xí)或者是生活方面都能更好地指導(dǎo)自己孩子。學(xué)生可通過智慧校園自行下載或閱覽老師最新上傳的學(xué)習(xí)資料、練習(xí)題。

5.3對(duì)教師的體驗(yàn)

智慧校園對(duì)于老師來說，尤其是班主任更為方便，老師如果想對(duì)每一位家長發(fā)布一條通知，不會(huì)再像傳統(tǒng)發(fā)短信一樣逐個(gè)發(fā)送，只需要在智慧校園的廣播站中廣播一條信息，每一位學(xué)生家長便都可以接收到。班主任也可以通過平臺(tái)向家長們發(fā)送免費(fèi)的短信，這樣避免了家長不能上網(wǎng)接收不到通知的情況。家長通過智慧校園平臺(tái)發(fā)送給老師的信息，也會(huì)被平臺(tái)自動(dòng)存入老師的郵箱系統(tǒng)中，這樣便不會(huì)在老師上課的時(shí)候受到打擾。

5.4對(duì)學(xué)校的體驗(yàn)

學(xué)生的安全無論在什么時(shí)候都是學(xué)校與社會(huì)最為關(guān)心的，傳統(tǒng)的校園安全要靠門衛(wèi)的巡邏與檢查，很多時(shí)候都會(huì)有一些疏漏，而有了智慧校園之后，學(xué)生進(jìn)出校園都要刷IC卡進(jìn)行刷臉認(rèn)證，這樣可在很大程度上保護(hù)學(xué)生的安全，學(xué)校也能清晰地了解到學(xué)生的進(jìn)出校情況，學(xué)生家長也可以實(shí)時(shí)了解到自己孩子的進(jìn)出校門情況。無論對(duì)于學(xué)校還是家長來說，智慧校園都起到了非常大的作用。

6.基于物聯(lián)網(wǎng)的智慧校園建設(shè)與發(fā)展方向

6.1智慧校園將物聯(lián)網(wǎng)作為發(fā)展的基礎(chǔ)

可以將智慧校園周圍的環(huán)境都可以進(jìn)行整理，從而為學(xué)生創(chuàng)造一個(gè)非常融洽的學(xué)習(xí)氛圍。例如物聯(lián)網(wǎng)可以感知到校園當(dāng)中的空氣溫度、空氣質(zhì)量以及溫度等其他信息，智慧校園就可以對(duì)于與這些相關(guān)的數(shù)據(jù)進(jìn)行調(diào)整，從而使空氣和溫度變得更加舒適。

6.2節(jié)約能源，降低能耗

物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)有非常強(qiáng)大的數(shù)據(jù)分析與處理能力，可以通過對(duì)校園內(nèi)的監(jiān)控和以往收集、記錄的數(shù)據(jù)，了解學(xué)校內(nèi)能耗的變化情況，然后再對(duì)這些數(shù)據(jù)進(jìn)行整理，調(diào)節(jié)各個(gè)系統(tǒng)之間的消耗關(guān)系，從而達(dá)到資源的最合理應(yīng)用。

6.3創(chuàng)造便利，服務(wù)生活

基于物聯(lián)網(wǎng)的智慧校園信息化建設(shè)可以為學(xué)校內(nèi)的老師與學(xué)生提供一個(gè)更加人性化的服務(wù)，為學(xué)生以及老師提供一個(gè)良好的學(xué)習(xí)環(huán)境。智慧校園可以對(duì)校園提供全方位的服務(wù)，包括學(xué)生的衣食住行。通過物聯(lián)網(wǎng)收集到學(xué)生以及老師的各項(xiàng)身體指標(biāo)，根據(jù)這些指標(biāo)提出具有合理性的建議，從而提高學(xué)生的生活質(zhì)量，間接地提高學(xué)生的學(xué)習(xí)效率。對(duì)出現(xiàn)的問題實(shí)施解決措施后，還可以提出一個(gè)效果反饋。

7.結(jié)束語

基于物聯(lián)網(wǎng)的智慧校園能夠有效解決傳統(tǒng)校園網(wǎng)所無法完成的工作，如數(shù)據(jù)的整合工作、身份識(shí)別工作、圖書館圖書借閱管理工作以及其他所有類型的數(shù)據(jù)管理工作，為學(xué)生和老師提供更好的服務(wù)?，F(xiàn)如今，隨著物聯(lián)網(wǎng)與5G的發(fā)展，智慧校園的建設(shè)對(duì)于加快學(xué)校的信息化建設(shè)、提高學(xué)校的核心競爭力都有巨大影響力，可全面促進(jìn)學(xué)校的發(fā)展。