基于數(shù)字平臺的智慧校園應(yīng)用創(chuàng)新研究

陳 堅

(江蘇聯(lián)合職業(yè)技術(shù)學院南京財經(jīng)分院，江蘇 南京 210004)

0 引言

根據(jù)《國家教育事業(yè)發(fā)展“十三五”規(guī)劃》《教育信息化 2.0 行動計劃》和《智慧校園總體框架》等相關(guān)文件建設(shè)要求，通過構(gòu)建涵蓋校園智慧化辦公場景、教學場景、宣傳場景、家校場景、數(shù)據(jù)場景和安防場景的一體化校園，打造智能化校園服務(wù)平臺，促進移動互聯(lián)網(wǎng)技術(shù)應(yīng)用和教育、教學教研、管理和服務(wù)的深度融合，形成協(xié)同開放的智慧校園生態(tài)。

1 數(shù)字平臺建設(shè)的思路

按照校園信息化應(yīng)用新的建設(shè)思路，通過“事務(wù)、業(yè)務(wù)、服務(wù)”三級解構(gòu)方式，保障對校園工作多變性的良好適應(yīng)。(1)“事務(wù)”，將多部門相關(guān)業(yè)務(wù)進行聚合，形成對具體事項的完整辦理，隨著前后業(yè)務(wù)審批結(jié)果的不同，事務(wù)的發(fā)展路徑存在差異。(2)“業(yè)務(wù)”，指的是部門內(nèi)部的具體操作過程，通常有相對穩(wěn)定的辦理流程和明確的辦理結(jié)果。(3)“服務(wù)”，業(yè)務(wù)過程中，用戶的具體操作細化為“服務(wù)”，如：信息查詢服務(wù)、報表生成服務(wù)、權(quán)限驗證服務(wù)、數(shù)據(jù)同步服務(wù)、流程運轉(zhuǎn)服務(wù)等，包括前臺展現(xiàn)類服務(wù)、后臺執(zhí)行類服務(wù)和前后臺響應(yīng)式服務(wù)。

核心基礎(chǔ)平臺基于SOA架構(gòu)思想、響應(yīng)ESB技術(shù)，實現(xiàn)對各類應(yīng)用服務(wù)的統(tǒng)一注冊、調(diào)度與管理；實現(xiàn)用戶身份認證與權(quán)限的分級管理；實現(xiàn)數(shù)據(jù)資源的交換與共享；實現(xiàn)平臺運行情況的整體監(jiān)控；實現(xiàn)數(shù)據(jù)倉庫管理與主題數(shù)據(jù)分析。

2 數(shù)字平臺基礎(chǔ)建設(shè)

2.1 統(tǒng)一身份認證體系的完善

智慧校園需要建設(shè)統(tǒng)一的基礎(chǔ)數(shù)據(jù)中心、統(tǒng)一身份認證、統(tǒng)一門戶、統(tǒng)一桌面、進一步整合現(xiàn)有系統(tǒng)。基礎(chǔ)數(shù)據(jù)庫意義在于可以實現(xiàn)后續(xù)拓展業(yè)務(wù)系統(tǒng)的無縫整合，打破“信息孤島”，實現(xiàn)數(shù)據(jù)共建共享。數(shù)據(jù)中心提供教育大數(shù)據(jù)采集、存儲、分析平臺，用戶可在該平臺上對教育基礎(chǔ)數(shù)據(jù)及應(yīng)用業(yè)務(wù)數(shù)據(jù)進行統(tǒng)一管理，對數(shù)據(jù)標準進行統(tǒng)一規(guī)范，并對海量數(shù)據(jù)進行多維度的、高效的分析挖掘。

2.2 開放的接口對接平臺

通過智慧校園開放平臺的應(yīng)用程序編程接口(Application Programming Interface，API)接口，可以接入學?，F(xiàn)有系統(tǒng)、合作伙伴軟硬件系統(tǒng)，支持與學?，F(xiàn)有系統(tǒng)的數(shù)據(jù)同步，同時，在應(yīng)用市場里提供更加豐富的應(yīng)用，不同場景、不同應(yīng)用開放的接口滿足學校的個性化需求。

采取微服務(wù)架構(gòu)，在設(shè)計上保持高靈活性和擴展性，通過課程和實訓，不斷輸出優(yōu)質(zhì)資源，持續(xù)提升學生創(chuàng)新實踐能力。微服務(wù)平臺是將各種不同的服務(wù)封裝到一系列的數(shù)據(jù)接口中，并開放這些接口。開發(fā)者可以基于平臺開放的API開發(fā)各種應(yīng)用。因此，無論是第三方公司，還是學校各部門、老師，都可以很便捷地參與建設(shè)，構(gòu)建出一個開放、共建和融合的校園生態(tài)系統(tǒng)。

3 智慧校園建設(shè)中的應(yīng)用創(chuàng)新

智慧校園通過建設(shè)學校大場景的應(yīng)用。教學應(yīng)用幫助教師節(jié)省時間，提高工作效率，實現(xiàn)學校的教育事務(wù)無紙化處理；家校應(yīng)用促進學校和家長間的溝通交流和家校共育，宣傳應(yīng)用樹立學校品牌，提升學校影響力；安防應(yīng)用建立校園師生主動安全防范體系；數(shù)據(jù)分析幫助學校對學生學情精準跟蹤分析服務(wù)。

一個學校支持多個校區(qū)共存，可切換進入不同校區(qū)管理校園功能；一個成員可同時有教師、家長等多個身份，移動端即可切換身份使用各角色應(yīng)用功能。智慧校園系統(tǒng)通過移動互聯(lián)網(wǎng)技術(shù)輔助人工管理，提高管理效率，使繁雜的日常管理工作變得輕松，實現(xiàn)管理的信息化、規(guī)范化和科學化，提升校園信息化的整體水平。

3.1 構(gòu)建以“人臉+校園卡”為載體的學校智能認證體系

完善建立校園卡與人臉身份認證的集成融合機制和方法。利用人臉識別、虛擬二維碼等技術(shù)，對現(xiàn)有的軟硬件平臺進行改造，實現(xiàn)上課考勤、門禁認證、圖書借閱、多媒體開鎖、機房上機、業(yè)務(wù)系統(tǒng)免密碼登錄、就餐消費等功能，提供以一卡通系統(tǒng)為核心的校園生活物聯(lián)化服務(wù)，提高效率和質(zhì)量，使師生服務(wù)便捷化，增強師生獲得感[1]。

3.2 利用物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)

建設(shè)基于射頻電子標簽技術(shù)的固定資產(chǎn)管理系統(tǒng)、智能圖書館管理系統(tǒng)，實現(xiàn)固定資產(chǎn)和圖書文件、書架，資產(chǎn)存放地和使用者的綜合識別。實現(xiàn)樓宇智能化管理，提供樓宇照明控制、空調(diào)管理、能源采集以及節(jié)能展示等功能，提供全天不間斷的控制服務(wù)。管理員可以通過瀏覽器、手機APP可實時查看和控制設(shè)備，更高效、更直觀地提高管理效率，在保證提供舒適、安全環(huán)境的同時，加強了能源利用率。

3.3 人工智能+教育大平臺

當前，教學平臺眾多，彼此無法互聯(lián)，形成一個個孤島，不僅浪費資源，而且不利于進行有效的教學分析和決策。部分優(yōu)質(zhì)課程運行在第三方云平臺上，過于分散。

建設(shè)基于大數(shù)據(jù)和人工智能技術(shù)的校本教學平臺，支持網(wǎng)絡(luò)課程、教學資源庫、移動教學課程、MOOC，SPOC等項目的建設(shè)，在全校開展混合式教學、翻轉(zhuǎn)課堂、移動教學等教學模式的改革。

通過教與學全過程數(shù)據(jù)的采集，可以對師生形成客觀、科學、合理的評價。實現(xiàn)基于大數(shù)據(jù)的教學效果分析，給學校領(lǐng)導提供各種教學過程數(shù)據(jù)的詳細統(tǒng)計匯總，實現(xiàn)數(shù)據(jù)驅(qū)動的學校發(fā)展性評估與科學決策。通過數(shù)據(jù)分析，讓教師能夠?qū)崿F(xiàn)精準教學、因材施教，全面掌握學生的學習過程[2]。

3.4 空中課堂的建設(shè)

利用空中課堂可以實現(xiàn)寒暑假、特殊時期等師生不能到校時教師在線教學、輔導學生。相比較在線互動課堂，空中直播課堂學生端無須安裝任何客戶端軟件，通過Web或微信掃碼等方式，即可實現(xiàn)單向直播聽課，并支持大規(guī)模并發(fā)。

網(wǎng)絡(luò)在線課堂系統(tǒng)能夠有效拓展教師教研時間和空間的限制，更高效地幫助組內(nèi)教師平等、充分地實現(xiàn)資源的共享與再造。在“一人建課，多人協(xié)同，共同研磨，高質(zhì)輸出”的方式下，實現(xiàn)優(yōu)質(zhì)資源的高度整合、課程設(shè)計的最優(yōu)配置。學科教師借助多樣的教研開展方式，有效將日常教學工作、教學研究、教師成長真正融為了一體，實現(xiàn)了學科整體教研水平的提升和學科核心能力的沉積。

3.5 學習行為分析研究

隨著信息化技術(shù)的不斷發(fā)展與信息需求的不斷深入，越來越多的用戶和技術(shù)人員不再僅關(guān)注數(shù)據(jù)本身的計算與存儲，而是進一步試圖從大量數(shù)據(jù)中尋找規(guī)律，尋找到別人的“集體智慧”，并代入自己的決策與學習過程中。

對學生上課的行為進行分析，幫助學生提升學習效率。利用人工智能技術(shù)提高人臉識別、表情識別、情感分析等的準確度，輔助教學在課堂授課過程中，通過布設(shè)抓拍攝像頭，對學生的人臉、微表情、行為姿態(tài)進行抓取、分析。

場景解決方案：基于人臉識別、情緒識別等AI能力，準確識別教學過程中老師的上課狀態(tài)，如板書追蹤、關(guān)鍵點識別等，幫助教師提升教學質(zhì)量。

精準識別學生身份，輔助記錄學生到課出勤情況；識別做題、轉(zhuǎn)身、趴桌、站立、舉手等多種典型課堂行為，輔助記錄學生上課參與度情況；通過識別AU 動作組合，微表情情緒表達信息，輔助記錄學生注意力集中情況。

3.6 5G應(yīng)用

虛擬世界或物體和真實世界有機融合，在不妨礙正常生活的基礎(chǔ)上，拓展了生存空間，豐富了生活，提供人類新的感知、認知、表達通道。利用5G高帶寬和低延時的特性，構(gòu)建與真實世界融合的VR/AR/MR新環(huán)境，提供可共享的生活、學習和工作新空間。5G信號覆蓋到哪，VR/AR新環(huán)境就構(gòu)建到哪；做好基礎(chǔ)支持，從資源建設(shè)、課程設(shè)計、教學應(yīng)用等多維度支持教師；對軟件、設(shè)備、系統(tǒng)、理念等方面進行指引與培訓。

隨著5G網(wǎng)絡(luò)覆蓋的不斷完善，5G在全方位提升教育互動性方面將會帶來改變。持續(xù)探索5G技術(shù)在教育領(lǐng)域的應(yīng)用與創(chuàng)新，基于“5G+”邊緣云與更多AI技術(shù)結(jié)合，讓教育“零距離”，推動智能教育在全息遠程互動教學、生動MR課堂、AI大數(shù)據(jù)評測、校園智能化管理等應(yīng)用的探索。

3.7 建立教育大數(shù)據(jù)管理與決策服務(wù)體系

智慧校園系統(tǒng)中的大量位置相關(guān)數(shù)據(jù)，包括軌跡、時間、類型、課堂出勤、上網(wǎng)行為等數(shù)據(jù)，與校園業(yè)務(wù)的數(shù)據(jù)結(jié)合，為個性化的教育、人性化的服務(wù)提供支撐，抽象出標簽化的學生模型，掌握學生的行為動向、興趣愛好、心理特征、互動行為，為學生的學習就業(yè)提供個性化的培養(yǎng)指導，為學校提供精細化的教育管理。

4 結(jié)語

總之，要不斷進行智慧校園應(yīng)用創(chuàng)新研究，融合互聯(lián)網(wǎng)應(yīng)用思維，有機整合校園核心業(yè)務(wù)系統(tǒng)，重塑師生信息化體驗，建成一個精準決策、數(shù)據(jù)廣泛、個性教學形式多樣、高效服務(wù)實時主動、自然生活無拘無束的智慧教育新生態(tài)系統(tǒng)，全方位提升信息化應(yīng)用水平。