軍隊院校智慧校園建設研究

濮懷宇，程 蓓，周 鋼，詹國強，史蓓蕾

（1.海軍工程大學 教學保障處，湖北 武漢 430033，2.海軍工程大學 電子工程學院，湖北 武漢 430033）

軍隊院校是“三位一體”新型軍事人才培養(yǎng)體系的重要組成部分，而軍隊院校智慧校園則是軍隊信息化建設的重要環(huán)節(jié)。新時代強軍目標對軍隊院校建設提出了更高要求，結合當前地方高校智慧校園建設的發(fā)展趨勢，根據軍隊院校主要任務需求、信息基礎設施現(xiàn)狀、網絡安全保密要求，綜合教育信息技術發(fā)展現(xiàn)狀，有針對性地開展軍隊院校智慧校園建設的研究，對實現(xiàn)軍隊院校的多樣化教育、個性化學習、智能化服務、精細化管理，全面推進智慧校園建設具有重要的指導意義。

在厘清智慧校園特征的基礎上，結合軍隊院校特點，設計了智慧校園框架結構和以數據為中心的業(yè)務流程，并針對教學訓練中心工作，從智慧教學環(huán)境建設、學員學情系統(tǒng)和成長規(guī)劃等具體建設進行了詳細分析，最后探討了指導軍隊院校智慧校園建設中的總體原則，對相關院校開展智慧校園建設具有重要的參考意義。

1 智慧校園本質概述

智慧校園是教育信息技術發(fā)展的必然趨勢，是高校信息化建設的重要組成，是人工智能在教育領域的關鍵應用。智慧校園發(fā)展得益于信息技術的發(fā)展并推動校園各方面工作的融合發(fā)展和創(chuàng)新運用。

1.1 智慧校園的起源

智慧校園的概念起源于2008 年IBM 公司提出的“智慧地球”概念[1]。由于國外校園的開放性特點，智慧校園通常體現(xiàn)為智慧城市建設中智慧教育這一具體應用場景，主要關注對教育領域的信息技術支持。如IBM 公司提出的智慧教育解決方案“智慧創(chuàng)想”，主要關注利用數據和分析技術，通過集成運營提高管理效益等新興技術在教育中的運用。

在國內，2012 年教育部頒布了《教育信息化十年發(fā)展規(guī)劃（2011—2020 年）》，明確了我國教育信息化的發(fā)展方向[2]。智慧校園是信息技術在教育領域運用的具體實踐，相關研究和建設在中小學和高校兩個層面展開。

（1）中小學的智慧校園建設，主要是通過區(qū)域性的教學資源網絡共享共建和依托移動互聯(lián)網的互動環(huán)境構建，如湖北省2015 年開始了智慧教育“楚天云”工程，武漢市2017 年推動了中小學“星級”智慧校園創(chuàng)建工作，并制定了相關評估標準，江蘇省2017 年頒布了《江蘇省中小學智慧校園建設標準》等。

（2）高校智慧校園建設，主要是結合高校信息建設規(guī)劃開展，將信息化技術與高校的教學、科研、后勤、管理等各方面深度融合創(chuàng)新。如2010 年浙江大學在信息化“十二五”規(guī)劃中正式提出，建設“無處不在的網絡學習、融合創(chuàng)新的網絡科研、透明高效的校務治理、豐富多彩的校園文化、方便周到的校園生活”的智慧校園[3]。2011 年，國內已有10 多所高校開始智慧校園的籌劃和建設[4]。

本文針對軍隊院校開展智慧校園研究，特指高校的智慧校園研究，重點關注教育信息技術在高校，特別是軍隊院校全面建設中的深度融合與創(chuàng)新。

1.2 智慧校園的本質

智慧校園概念雖已提出多年，并開展了相關研究和建設，但是目前仍缺乏統(tǒng)一的定義。在分析智慧校園起源的基礎上，結合國內外相關研究，我們認為智慧校園是教育信息技術的高級形態(tài)，是依托物聯(lián)網、移動互聯(lián)、大數據、云計算、人工智能等技術，圍繞教書育人中心工作，構建涵蓋現(xiàn)實校園各業(yè)務的虛擬校園，實現(xiàn)教學、科研、后勤、管理各方面工作的信息化、智能化。

該定義從信息技術的發(fā)展、與現(xiàn)實校園的關系、多重內部特征體系三個方面探析智慧校園的本質。

（1）智慧校園是教育信息技術發(fā)展的高級形態(tài)，是繼多媒體校園、數字校園后，信息技術在校園中最新應用[5]。多媒體校園起源于20 世紀90 年代，主要關注課堂教育資源的信息化，產生了以課件PPT 為代表的教育信息化成果，通過計算機多媒體技術推動了繼黑板以來的第二次教育革命浪潮[6]。數字校園起源于21 世紀初，主要關注課程資源的信息化，產生了以慕課為代表的教育信息化成果，通過網絡技術實現(xiàn)了教育公平和開放[7]。智慧校園是2010 年后逐步發(fā)展起來，其主要關注校園資源的信息化，實現(xiàn)校園教學、科研、后勤、管理等各類業(yè)務的信息化和智能化，并產生了以浙江大學等一批智慧高校的建設典范，主要依托物聯(lián)網、云計算、移動互聯(lián)、大數據等新興計算機技術實現(xiàn)高校教學管理與實施全過程和各環(huán)節(jié)的信息化融合和智慧化創(chuàng)新。

高校教育信息化技術發(fā)展的三個階段如表1 所示。

表1 高校教育信息化技術發(fā)展

（2）智慧校園是虛擬校園與現(xiàn)實校園的深度融合，是教育信息技術的最新應用，不僅體現(xiàn)在運用最新的信息技術，也體現(xiàn)在運用范圍更加廣泛。多媒體校園體現(xiàn)在課堂上，對課堂運用的相關教學資源，如課件、教案等通過多媒體技術實現(xiàn)信息化。數字校園體現(xiàn)在對課程資源的信息化，如課程實施、督導、評估、考核等過程實現(xiàn)信息化，產生了慕課、評教評學系統(tǒng)、考核系統(tǒng)等相對獨立的信息產品或業(yè)務信息系統(tǒng)。虛擬校園從狹義上是基于虛擬現(xiàn)實技術的校園信息展示[8]，廣義上是指基于云計算、云存儲、云服務等信息技術構建的校園網絡空間[9]。智慧校園通過構建虛擬校園與現(xiàn)實校園的深度融合與創(chuàng)新，努力實現(xiàn)現(xiàn)實校園的全面信息化，圍繞教學領域為中心，全面構建涵蓋現(xiàn)實校園各業(yè)務領域、教學工作各業(yè)務流程的信息化管理方法和處理手段，通過信息全面感知、網絡無縫覆蓋、數據實時傳輸，實現(xiàn)依托大數據智能構建多樣化教學、個性化學習和智能化管理。因此，智慧校園本質上是信息技術的虛擬校園與現(xiàn)實校園的深度融合。

（3）智慧校園是以學生為中心的全面系統(tǒng)建設，其建設原則應堅持以人為本、圍繞教書育人中心工作，構建包括中心、目標、功能和技術的4 層同心圓型的智慧校園特征體系（見圖1）。其中，核心是以人為本的教書育人中心工作，即學生；目標則是智慧校園的建設業(yè)務目標，主要包括智慧教學、智慧科研、智慧后勤、智慧管理等；功能則是從智慧校園的信息技

術功能目標，包括無處不在的智能感知、隨時可用的網絡互聯(lián)、海量異構的數據存儲、集約高效的資源管理、統(tǒng)一友好的訪問接入、智能集成的業(yè)務應用；技術是智慧校園的主要特征，包括物聯(lián)網、移動網絡、大數據、云計算、人工智能等為代表的新興計算機技術。

圖1 智慧校園特征系統(tǒng)圖

2 軍隊院校智慧校園框架

國家標準化管理委員會于2018 年6 月頒布了《智慧校園總體框架》，明確了高校開展智慧校園建設的總體框架和建設思路[10]。軍隊院校結合其院校定位、職責使命、教學對象及目標的不同，結合現(xiàn)有軍隊院校信息化建設基礎，緊緊圍繞教學訓練中心工作，牢牢守住信息安全保密底線，提出了軍隊院校智慧校園總體框架。

2.1 總體框架

軍隊院校智慧校園建設構建“四橫二縱”的總體框架，圍繞教學訓練中心工作，劃分了基礎設施層，支撐平臺層，應用平臺層和用戶訪問層4 個層次，建設運維保障體系和信息安全防護體系兩個體系。

軍隊院校智慧校園建設以圍繞教學訓練的中心工作，構建具有軍隊特色的智慧校園，其總體架構如圖2 所示。

其中，基礎設施層是智慧校園的基礎設施保障，主要包括物聯(lián)感知、網絡通信、保密設施等校園信息化基礎設施以及數據管理中心和智慧教學場地，為相關業(yè)務服務提供基礎硬件環(huán)境支撐。智慧教學場所是依托多種信息化設施構建智慧教學場所，典型場所包括智慧教室、智慧實驗室和智慧訓練場。

圖2 智慧校園總體架構

業(yè)務支撐層是體現(xiàn)智慧校園云計算及其服務能力的核心層[11-12]，主要提供硬件資源虛擬化服務（IaaS），大數據分析服務（DaaS），人工智能處理服務和應用服務（PaaS），為智慧校園的各類應用服務提供驅動和支撐。

應用服務層是智慧校園應用與服務的內容體現(xiàn)，在云計算架構支撐下構建智慧校園的教學訓練、科研創(chuàng)新、政治工作、后勤保障、對外協(xié)作、日常管理、決策咨詢等領域的智慧應用，為教職員工以及部隊提供多方位的服務。

用戶訪問層是智慧校園接入訪問的信息門戶，院校和部隊用戶通過有線或無線終端，按照權限接入訪問并且獲取相應資源和服務。

2.2 業(yè)務數據流

軍隊院校智慧校園建設應當圍繞并服務于教學訓練工作這一中心工作，依托教育信息化深入應用，推進各類業(yè)務從資源數字化、業(yè)務自動化向全程智能化轉變。智慧校園的業(yè)務開展圍繞數據為中心，構建數據采集、數據傳輸、數據存儲、數據分析、數據服務和數據應用的6 層各類數據處理流程，實現(xiàn)對以教學訓練為中心的各類業(yè)務數據的物聯(lián)感知、互聯(lián)傳輸、異構存儲、挖掘分析、智能運用。

軍隊院校教育訓練的業(yè)務數據按照數據類型可以分為教育資源和教育數據，教育資源是教學訓練過程中產生的半結構、非結構化數據，如教育教學方案、案例庫、在線課程、圖書情報等資源；教育數據是教學訓練過程中產生的結構化數據，根據產生時機、變化頻次可分為基礎數據、過程數據和決策數據三大類。軍隊院校其他相關業(yè)務數據也可按照教育訓練業(yè)務數據分類模式進行數據梳理。

以教育訓練業(yè)務數據為例，分析智慧校園數據流轉的具體過程如圖3 所示。

圖3 智慧校園數據流轉過程

對于教育業(yè)務數據的教育資源和教育數據在流轉的不同階段使用技術、方法的區(qū)別如表2 所示。

表2 教育業(yè)務數據不同階段使用技術與方法的區(qū)別

3 軍隊院校智慧校園具體建設項目分析

軍隊院校因打仗而生，為打仗而建，必須圍繞實戰(zhàn)搞教學，著眼打贏育人才。軍隊院校智慧校園建設圍繞為戰(zhàn)育人導學，以教學訓練為中心，其總體框架采用云計算架構，其業(yè)務支撐、應用服務、運維保障等與地方高校智慧校園建設基本類似，在基礎設施建設中突出智慧訓練場建設，應用建設中突出軍隊人才培養(yǎng)目標。

結合智能技術在軍隊院校教學訓練相關業(yè)務中的深入融合和具體應用，結合當前軍隊高校智慧校園已有建設成果，分析基礎設施和業(yè)務應用中具有軍隊院校特色的典型建設項目。

3.1 智慧教學環(huán)境

智慧教學環(huán)境主要是對現(xiàn)有的教室、實驗室、圖書館、訓練場的智能化管理、建設和改造，形成支撐智慧教學實施的環(huán)境，即包括基礎設施的建設改造，也包括基礎簡單應用。具體可以分為環(huán)境智慧改造，智慧教學輔助和智能管理調度三個方面：

（1）環(huán)境智慧改造。主要依托物聯(lián)網等技術實現(xiàn)對教學環(huán)境中的溫度濕度、光照空調、電源供應、無線網絡等硬件設備和環(huán)境設施的智能感知與無線控制，重點突出對訓練場的智能化改造，注重對訓練過程數據的采集。

（2）智慧教學輔助。主要為在智慧教學環(huán)境中開展教學訓練的教員、學員和參訓部隊提供智能化教學輔助，運用云計算、大數據、虛擬仿真等先進信息技術實現(xiàn)教學資源隨調隨用、網絡連線聯(lián)合教學、課堂教學實時錄制、虛擬仿真教學訓練和課堂教學實時管理等。智慧教學輔助是圍繞教學，提升教員授課便利性，加強學員學習投入性，實現(xiàn)教學資源調度、制作、展示和教學過程動態(tài)監(jiān)管、反饋的智能化。

（3）智能管理調度。主要是對整體智慧教學環(huán)境的管理，主要依托人臉識別、智能算法等技術實現(xiàn)教學環(huán)境的實時監(jiān)控、智能調度、教學訓練狀態(tài)監(jiān)督、使用狀態(tài)自動記錄等。智能管理調度針對教學訓練場所的整體狀態(tài)的管理，不針對場所內的具體教學訓練實施情況，而是普遍性、通用性的管理。

3.2 學情分析與成長規(guī)劃

軍隊院校以培養(yǎng)打贏未來戰(zhàn)爭的高素質新型軍事人才為目標，培養(yǎng)目標與地方大學具有較大差異，在注重科學文化知識培養(yǎng)同時，高度關注政治思想建設和軍事素質培養(yǎng)，以便能夠很好地勝任第一任職崗位。因此，以培養(yǎng)綜合素質新型軍事人才為目標，建立具有軍隊院校特色的學員學情分析系統(tǒng)和成長路線規(guī)劃。

（1）學員學情分析。主要是實時掌握學員學習情況，針對培養(yǎng)目標完成學員個人畫像[14]，構建學業(yè)、體能、思想等多方面的健康評估和預警系統(tǒng)，建立階段性綜合評估系統(tǒng)。

（2）成長路線規(guī)劃。根據學員未來崗位需求為目標，依托歷史學情大數據，形成具有崗位類別差異、專業(yè)領域特點的培養(yǎng)路線，結合實時學情分析和階段綜合評估，為學員成長成才提供實時發(fā)展路線規(guī)劃[15]。

4 軍隊院校智慧校園建設的指導原則

根據智慧校園的內涵與趨勢，結合軍隊院校的信息基礎和建設特點，突出軍隊院校軍事人才培養(yǎng)的這一根本目標，厘清在軍隊院校智慧校園建設中應遵循的基本原則。

（1）圍繞教學訓練中心工作。圍繞教學訓練這個中心工作開展相關建設，加強教學訓練組織、實施、管理、保障的智能化，以信息化、智能化建設推動教學訓練的實戰(zhàn)化轉變。

（2）突出新技術新方法運用。積極運用新技術、新方法，加強信息安全保密防護工作，推動物聯(lián)網、無線網絡接入等技術在軍隊院校智慧校園建設中的應用。

（3）注重軍民融合資源共享。注重借鑒地方高校成熟的智慧校園建設技術和優(yōu)秀教育教學資源，結合軍隊人才培養(yǎng)需求選擇性吸收運用，助力軍隊院校智慧校園建設。

5 結語

智慧校園是信息技術在校園建設的深入應用，是數字校園的高級形態(tài)，是虛擬校園與現(xiàn)實校園的深度融合。軍隊智慧校園建設以國家相關標準為參考，構建以云計算架構為核心的“四橫二縱”總體框架，圍繞教學訓練數據設計了數據流轉的業(yè)務流程，突出教學環(huán)境建設和以軍事人才培養(yǎng)為目標的學情分析和成長規(guī)劃，擬定了圍繞教學訓練中心工作、突出新技術新方法的運用、注重軍民融合資源共享的基本建設原則，為下一步軍隊院校的智慧校園建設進行了理論探索與實踐，對推動軍隊院校的信息化建設和智能化發(fā)展具有重要意義。