構(gòu)建大數(shù)據(jù)智慧校園應(yīng)用系統(tǒng)新生態(tài)研究與實(shí)踐
——以白城醫(yī)學(xué)高等?？茖W(xué)校為例

高 勇 于艷華 赫玲河 彭國(guó)強(qiáng)

隨著“互聯(lián)網(wǎng)+”時(shí)代的到來(lái)，我國(guó)教育的發(fā)展形態(tài)受到深刻影響，智慧教育不斷趨于成熟。長(zhǎng)期以來(lái)，傳統(tǒng)教育模式在一定程度上造成教育資源的浪費(fèi)和地區(qū)間教育資源的不平衡，而在“互聯(lián)網(wǎng)+”背景下，對(duì)智慧校園環(huán)境進(jìn)行構(gòu)建，能夠有效解決上述問題，所以需要對(duì)智慧教育進(jìn)行生態(tài)環(huán)境的構(gòu)建，以促使我國(guó)未來(lái)教育能夠?qū)崿F(xiàn)生態(tài)化的發(fā)展。

一、智慧校園生態(tài)環(huán)境內(nèi)涵及特征

到目前為止，智慧校園生態(tài)環(huán)境的概念尚不明確，本文中所要研究的智慧校園生態(tài)環(huán)境，主要是將生態(tài)學(xué)中相關(guān)的規(guī)律融入到智慧校園環(huán)境中，對(duì)生態(tài)規(guī)律能夠促進(jìn)智慧教育環(huán)境發(fā)生的變化進(jìn)行探究。也就是說(shuō)，智慧校園生態(tài)環(huán)境是物理環(huán)境、虛擬環(huán)境以及教學(xué)環(huán)境等共同組成的、能夠?qū)熒a(chǎn)生一定影響的復(fù)雜生態(tài)環(huán)境。智慧校園生態(tài)環(huán)境具有如下特征：一是系統(tǒng)性。智慧校園生態(tài)環(huán)境是一個(gè)完整的教育系統(tǒng)，在這一系統(tǒng)中，教師可以按照相應(yīng)的順序進(jìn)行知識(shí)生產(chǎn)，學(xué)生也能夠有序地對(duì)知識(shí)進(jìn)行學(xué)習(xí)和吸收。二是動(dòng)態(tài)平衡性。動(dòng)態(tài)平衡性能夠?qū)崿F(xiàn)師生的自我調(diào)節(jié)，并對(duì)其自身的正常功能起到維持作用，有利于師生克服及消除外界干擾和限制因素，以保持教育的穩(wěn)定及升華。三是開放性。智慧學(xué)習(xí)生態(tài)環(huán)境中的智能化設(shè)備以及設(shè)施能夠保障學(xué)生個(gè)性化的學(xué)習(xí)需求得到滿足，并且環(huán)境中的學(xué)習(xí)資源是開放和共享的，能夠在學(xué)生之間形成一個(gè)良性的循環(huán)系統(tǒng)。四是自組織性。在智慧學(xué)習(xí)生態(tài)環(huán)境中如果出現(xiàn)變化，或是有限制因素存在，其能夠自發(fā)對(duì)不良情況及限制因素進(jìn)行調(diào)節(jié)。

智慧校園生態(tài)環(huán)境除對(duì)教學(xué)產(chǎn)生深刻影響外，還對(duì)學(xué)校的綜合治理產(chǎn)生不可估量的作用。白城醫(yī)學(xué)高等?？茖W(xué)校是教育部認(rèn)定的“國(guó)家級(jí)職業(yè)院校數(shù)字校園建設(shè)實(shí)驗(yàn)?！?，多年來(lái)，學(xué)校對(duì)智慧校園生態(tài)環(huán)境的構(gòu)建與應(yīng)用進(jìn)行了有益探索，依托互聯(lián)網(wǎng)技術(shù)構(gòu)建了集技術(shù)智能、個(gè)性學(xué)習(xí)、交互開發(fā)于一體的新型校園形態(tài)，智能閉環(huán)的可持續(xù)發(fā)展的生態(tài)系統(tǒng)初步形成。

二、構(gòu)建大數(shù)據(jù)智慧校園應(yīng)用系統(tǒng)新生態(tài)

建立新的大數(shù)據(jù)智慧校園應(yīng)用生態(tài)系統(tǒng)，構(gòu)建一個(gè)開放、協(xié)作的運(yùn)營(yíng)支撐環(huán)境，通過(guò)大數(shù)據(jù)服務(wù)平臺(tái)進(jìn)行集群化部署，以滿足學(xué)校管理、教學(xué)、服務(wù)、研究等工作的需求，實(shí)現(xiàn)各類型數(shù)據(jù)的集中采集、治理、存儲(chǔ)、展示、應(yīng)用，充分實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)的服務(wù)化、標(biāo)準(zhǔn)化和資產(chǎn)化。

（一）大數(shù)據(jù)智慧校園應(yīng)用系統(tǒng)構(gòu)建的主要目標(biāo)

第一，大數(shù)據(jù)服務(wù)平臺(tái)作為學(xué)校在軟硬件基礎(chǔ)設(shè)施之上構(gòu)建的統(tǒng)一數(shù)據(jù)化工具，為全校各維度業(yè)務(wù)提供數(shù)據(jù)化服務(wù)；第二，全量采集學(xué)校各維度和應(yīng)用常見的各種類型數(shù)據(jù)，實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)的標(biāo)準(zhǔn)化、服務(wù)化、資產(chǎn)化；第三，數(shù)據(jù)服務(wù)直接面向C端（師生以及服務(wù)人員），按照不同人員的角色和權(quán)限推送不同數(shù)據(jù)服務(wù)；第四，通過(guò)大數(shù)據(jù)服務(wù)平臺(tái)提供的開放接口，提高信息化建設(shè)效率，基于平臺(tái)與企業(yè)共同開發(fā)數(shù)據(jù)應(yīng)用服務(wù)，并以開發(fā)者角色獲取企業(yè)數(shù)據(jù)服務(wù)推廣過(guò)程中的商業(yè)價(jià)值。

（二）大數(shù)據(jù)智慧校園應(yīng)用系統(tǒng)構(gòu)建的過(guò)程

1.數(shù)據(jù)采集

第一階段是原始數(shù)據(jù)的采集，使用WebService、ETL等工具完成傳統(tǒng)結(jié)構(gòu)化數(shù)據(jù)的采集。通過(guò)采集器實(shí)現(xiàn)非結(jié)構(gòu)化數(shù)據(jù)（有線無(wú)線網(wǎng)絡(luò)自身產(chǎn)生的數(shù)據(jù)、師生訪問互聯(lián)網(wǎng)的相關(guān)數(shù)據(jù)）的采集，后續(xù)根據(jù)學(xué)校數(shù)據(jù)以及業(yè)務(wù)發(fā)展情況，對(duì)教學(xué)、科研、管理、服務(wù)等各項(xiàng)過(guò)程數(shù)據(jù)進(jìn)行對(duì)接。

2.數(shù)據(jù)分析及預(yù)警

原始數(shù)據(jù)采集成功以后，通過(guò)數(shù)據(jù)分析工具的深加工，將數(shù)據(jù)變?yōu)榘氤善罚罂梢造`活運(yùn)用于不同的場(chǎng)景。而預(yù)警中心的主要作用是針對(duì)不同業(yè)務(wù)應(yīng)用數(shù)據(jù)指標(biāo)設(shè)置相應(yīng)的預(yù)警觸發(fā)條件，當(dāng)某一數(shù)據(jù)指標(biāo)達(dá)到預(yù)警閾值時(shí)觸發(fā)預(yù)警，發(fā)送給相關(guān)管理人員，做好提前預(yù)防及應(yīng)對(duì)。

3.個(gè)性化服務(wù)建設(shè)

在完成上述工作的基礎(chǔ)上，學(xué)校利用大數(shù)據(jù)服務(wù)平臺(tái)為師生提供了多樣化的個(gè)性化服務(wù)。一是上網(wǎng)管理服務(wù)。學(xué)生的校內(nèi)行為相關(guān)數(shù)據(jù)收集，包括業(yè)務(wù)系統(tǒng)的數(shù)據(jù)（校園一卡通、圖書館門禁、公寓通道等）、網(wǎng)絡(luò)日志數(shù)據(jù)、網(wǎng)址數(shù)據(jù)等，對(duì)數(shù)據(jù)進(jìn)行關(guān)聯(lián)分析，從海量數(shù)據(jù)中判讀異常行為并將其抓取出來(lái)，挖掘行為異常學(xué)生并及時(shí)預(yù)警，為學(xué)生精準(zhǔn)化管理與服務(wù)提供有效工具。二是用戶網(wǎng)絡(luò)行為分析。通過(guò)學(xué)生上網(wǎng)行為數(shù)據(jù)如用戶身份、手機(jī)號(hào)等各種虛擬賬號(hào)，以及用戶訪問的網(wǎng)站、搜索的關(guān)鍵字、發(fā)送的郵件、訪問的論壇、發(fā)布的微博、分享的視頻等所有上網(wǎng)行為產(chǎn)生的日志，分析學(xué)生的上網(wǎng)習(xí)慣、上網(wǎng)愛好、上網(wǎng)時(shí)間、興趣內(nèi)容等，提取異常上網(wǎng)行為，如疑似網(wǎng)癮分析、疑似網(wǎng)貸分析、疑似失聯(lián)分析、疑似孤僻分析、疑似暴力分析、心理障礙分析等，可以精準(zhǔn)地支撐學(xué)校安全事件監(jiān)控。三是考勤管理服務(wù)。該服務(wù)能夠根據(jù)學(xué)生的歷史上課缺勤情況、當(dāng)前學(xué)生的一卡通消費(fèi)、門禁使用、圖書館借閱、終端定位數(shù)據(jù)、上網(wǎng)行為數(shù)據(jù)等確定當(dāng)前到課人員，并匹配實(shí)際課程需要人員，結(jié)合教務(wù)管理系統(tǒng)、學(xué)工管理系統(tǒng)、宿舍管理系統(tǒng)等產(chǎn)生的數(shù)據(jù)進(jìn)行綜合分析，找出疑似未到人員并給出名單，供教師快速點(diǎn)名，大大提高教師和教務(wù)管理部門的管理效率。四是校情服務(wù)。通過(guò)大數(shù)據(jù)服務(wù)平臺(tái)與業(yè)務(wù)應(yīng)用系統(tǒng)對(duì)接，如招生系統(tǒng)、就業(yè)系統(tǒng)、一卡通系統(tǒng)、圖書館管理系統(tǒng)、財(cái)務(wù)系統(tǒng)、科研系統(tǒng)、學(xué)工系統(tǒng)、教務(wù)系統(tǒng)、資產(chǎn)系統(tǒng)等，實(shí)現(xiàn)一卡通刷卡消費(fèi)數(shù)據(jù)查詢、金額充值、資產(chǎn)保有情況及狀態(tài)查詢、學(xué)習(xí)分析、成績(jī)分析、掛科風(fēng)險(xiǎn)預(yù)測(cè)等個(gè)性化服務(wù)，輔助學(xué)校管理者對(duì)全校相關(guān)情況進(jìn)行綜合分析，支撐管理決策。五是移動(dòng)端。隨著手機(jī)的快速普及，移動(dòng)端成為智慧校園建設(shè)的關(guān)鍵組成部分，也是數(shù)據(jù)業(yè)務(wù)使用的關(guān)鍵載體，學(xué)校使用定制的小程序，進(jìn)行輕應(yīng)用開發(fā)，同時(shí)將小程序與學(xué)校公眾號(hào)、學(xué)校官網(wǎng)、各業(yè)務(wù)應(yīng)用系統(tǒng)相關(guān)聯(lián)，運(yùn)用電子小秘書概念，根據(jù)用戶的身份進(jìn)行個(gè)性化服務(wù)推送，達(dá)到精準(zhǔn)服務(wù)。六是平臺(tái)數(shù)據(jù)接口調(diào)用。依托平臺(tái)與企業(yè)共同開發(fā)數(shù)據(jù)業(yè)務(wù)，將同一標(biāo)準(zhǔn)數(shù)據(jù)進(jìn)行對(duì)接調(diào)用，基于平臺(tái)開放性，以開發(fā)者角度開發(fā)面向師生端以及學(xué)校端的數(shù)據(jù)業(yè)務(wù)，使開發(fā)與應(yīng)用更具有針對(duì)性。

三、大數(shù)據(jù)智慧校園應(yīng)用系統(tǒng)新生態(tài)應(yīng)用效果

通過(guò)大數(shù)據(jù)服務(wù)平臺(tái)的建設(shè)，數(shù)據(jù)的完整性、標(biāo)準(zhǔn)化向前邁進(jìn)一大步，數(shù)據(jù)資產(chǎn)化、服務(wù)化獲得有力抓手。

（一）實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)資產(chǎn)的整合與積累

應(yīng)用大數(shù)據(jù)服務(wù)平臺(tái)，廣泛收集學(xué)校的互聯(lián)網(wǎng)數(shù)據(jù)、位置定位數(shù)據(jù)，并在校園網(wǎng)中的各種業(yè)務(wù)中應(yīng)用系統(tǒng)數(shù)據(jù)，將采集到的數(shù)據(jù)進(jìn)行清洗、分析、建模，實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)的可視化，實(shí)現(xiàn)學(xué)校數(shù)據(jù)資產(chǎn)的整合和積累。具體見圖1。

圖1 校園網(wǎng)用戶及設(shè)備狀態(tài)數(shù)據(jù)分析

（二）為決策提供依據(jù)，降低管理成本

大數(shù)據(jù)服務(wù)平臺(tái)將師生的生活數(shù)據(jù)及日常教學(xué)的教育數(shù)據(jù)進(jìn)行統(tǒng)一采集，利用數(shù)據(jù)分析建模工具，基于相關(guān)算法對(duì)各項(xiàng)數(shù)據(jù)進(jìn)行深度挖掘分析，輔助業(yè)務(wù)管理。依據(jù)大數(shù)據(jù)分析出的結(jié)果，給管理部門提供客觀的決策依據(jù)，進(jìn)而減少人力物力投入。學(xué)校通過(guò)統(tǒng)一數(shù)據(jù)服務(wù)平臺(tái)提供的工具，結(jié)合業(yè)務(wù)特點(diǎn)靈活生成各類實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)。具體見圖2。

圖2 課堂及教務(wù)管理數(shù)據(jù)分析

統(tǒng)一數(shù)據(jù)服務(wù)大廳提供各種數(shù)據(jù)服務(wù)，目前已經(jīng)在使用的服務(wù)包括無(wú)線大數(shù)據(jù)、一卡通大數(shù)據(jù)、智慧考勤、指標(biāo)配置服務(wù)、校情大數(shù)據(jù)、圖書館大數(shù)據(jù)、智能網(wǎng)絡(luò)、智能客服等。如就業(yè)數(shù)據(jù)見圖3。

（三）為診改工作和一站式服務(wù)提供數(shù)據(jù)支撐

圖3 就業(yè)大數(shù)據(jù)分析

全校統(tǒng)一數(shù)據(jù)標(biāo)準(zhǔn)，可按需靈活調(diào)用內(nèi)部質(zhì)量保證體系信息化診斷與改進(jìn)平臺(tái)數(shù)據(jù)和一站式網(wǎng)上綜合服務(wù)大廳數(shù)據(jù)。對(duì)學(xué)校、專業(yè)、課程、課堂、教師、學(xué)生等各層面進(jìn)行全方位展示，構(gòu)建上下銜接的目標(biāo)鏈和標(biāo)準(zhǔn)鏈，全面反映學(xué)校的辦學(xué)狀態(tài)，完善決策指揮、質(zhì)量生成、資源保障、服務(wù)支持、監(jiān)督控制等各個(gè)環(huán)節(jié)的工作程序，按照8字形質(zhì)量改進(jìn)螺旋對(duì)學(xué)校各項(xiàng)任務(wù)的完成情況實(shí)時(shí)動(dòng)態(tài)監(jiān)測(cè)、預(yù)警、改進(jìn)，提升學(xué)校的管理效率和質(zhì)量。具體見圖4。

圖4 學(xué)校內(nèi)部質(zhì)量診斷與改進(jìn)數(shù)據(jù)分析

（四）完善校園安全體系，實(shí)現(xiàn)安全事件及時(shí)預(yù)防

通過(guò)對(duì)結(jié)構(gòu)化數(shù)據(jù)和非結(jié)構(gòu)化數(shù)據(jù)進(jìn)行廣泛的收集、挖掘和建模分析，大數(shù)據(jù)服務(wù)平臺(tái)可以及時(shí)發(fā)現(xiàn)學(xué)生的離校、晚歸校、過(guò)宅和其他學(xué)校安全問題以及網(wǎng)絡(luò)危險(xiǎn)言論等，并向主管教師發(fā)送警告通知，以便及時(shí)進(jìn)行干預(yù)管理，推動(dòng)學(xué)生管理從結(jié)果導(dǎo)向管理向預(yù)防為主管理轉(zhuǎn)變。具體見圖5。

圖5 學(xué)生上網(wǎng)行為數(shù)據(jù)分析（安全事態(tài)感知與防御處理）

四、大數(shù)據(jù)智慧校園應(yīng)用系統(tǒng)案例創(chuàng)新點(diǎn)

（一）技術(shù)創(chuàng)新

大數(shù)據(jù)平臺(tái)基于不同場(chǎng)景，不僅為學(xué)校提供數(shù)據(jù)服務(wù)、靈活展示、應(yīng)用，同時(shí)還為學(xué)校提供標(biāo)準(zhǔn)的API接口，可以在平臺(tái)上構(gòu)建專屬的數(shù)據(jù)服務(wù)應(yīng)用，并將服務(wù)應(yīng)用統(tǒng)一放在數(shù)據(jù)服務(wù)大廳。數(shù)據(jù)分析結(jié)果以全景方式對(duì)外展示，業(yè)務(wù)結(jié)果通過(guò)小程序結(jié)合公眾號(hào)方式即時(shí)推送。主要?jiǎng)?chuàng)新點(diǎn)如下：一是數(shù)據(jù)標(biāo)準(zhǔn)化、服務(wù)化和資產(chǎn)化。定義大數(shù)據(jù)服務(wù)平臺(tái)在學(xué)校整體信息化的基礎(chǔ)平臺(tái)作用，收集與師生相關(guān)的實(shí)時(shí)結(jié)構(gòu)化數(shù)據(jù)、半結(jié)構(gòu)化數(shù)據(jù)和非結(jié)構(gòu)化數(shù)據(jù)，實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)標(biāo)準(zhǔn)化、資產(chǎn)化和服務(wù)化。二是開發(fā)者平臺(tái)。對(duì)外提供標(biāo)準(zhǔn)化API接口，學(xué)?？梢栽诖嘶A(chǔ)上進(jìn)行靈活調(diào)用以及數(shù)據(jù)應(yīng)用服務(wù)開發(fā)，學(xué)校作為開發(fā)者在企業(yè)提供的平臺(tái)上實(shí)現(xiàn)業(yè)務(wù)積累并通過(guò)校企合作進(jìn)行推廣。三是面向C端。通過(guò)小程序結(jié)合公眾號(hào)直接面向校內(nèi)每一個(gè)個(gè)體，通過(guò)不同的權(quán)限設(shè)置實(shí)現(xiàn)端到端數(shù)據(jù)服務(wù)和個(gè)性化，并提供有效業(yè)務(wù)支撐。四是信息化持續(xù)支撐。通過(guò)開發(fā)者平臺(tái)，學(xué)校作為開發(fā)者分享企業(yè)對(duì)共同開發(fā)的數(shù)據(jù)應(yīng)用服務(wù)產(chǎn)生的商業(yè)價(jià)值，企業(yè)以產(chǎn)業(yè)基金捐贈(zèng)方式持續(xù)進(jìn)行信息化投入。五是根據(jù)需求使用服務(wù)模塊。無(wú)需花費(fèi)過(guò)多資金來(lái)構(gòu)建大數(shù)據(jù)平臺(tái)，基于需求降低大數(shù)據(jù)平臺(tái)構(gòu)建成本、落地難度和風(fēng)險(xiǎn)，按照服務(wù)模塊化付費(fèi)。

（二）理念創(chuàng)新

通過(guò)理念創(chuàng)新，學(xué)校信息化建設(shè)實(shí)現(xiàn)了四個(gè)轉(zhuǎn)變：首先，變財(cái)政投資、學(xué)?；I資為外部融資。以2018年為例，學(xué)校實(shí)現(xiàn)外部融資共計(jì)740萬(wàn)（其中企業(yè)融資500萬(wàn)、銀行融資140萬(wàn)、電信運(yùn)營(yíng)商融資100萬(wàn)），占全年信息化建設(shè)資金的70%，用于有線無(wú)線一體化建設(shè)和一卡通系統(tǒng)升級(jí)改造，為師生用網(wǎng)提供免費(fèi)服務(wù)，贏得了廣泛贊譽(yù)。其次，變買服務(wù)器為買服務(wù)。引進(jìn)企業(yè)的先進(jìn)理念和技術(shù)，借助企業(yè)專業(yè)團(tuán)隊(duì)力量，采取市場(chǎng)化、契約化方式，向具有專業(yè)資質(zhì)的社會(huì)組織、企業(yè)、事業(yè)單位購(gòu)買服務(wù)，既節(jié)省了資金，降低了運(yùn)維成本，又提高了安全系數(shù)，降低了信息化風(fēng)險(xiǎn)。第三，變單純購(gòu)買軟件為校企合作研發(fā)相關(guān)軟件。根據(jù)學(xué)校應(yīng)用實(shí)際，引入合作企業(yè)，量身定制、共同研發(fā)相關(guān)軟件，使研發(fā)成果最大程度符合學(xué)校需要。同時(shí)通過(guò)甲乙雙方共同擁有研發(fā)成果的形式，實(shí)現(xiàn)校企共贏。第四，變信息建設(shè)為平臺(tái)建設(shè)。用數(shù)據(jù)說(shuō)話，依托國(guó)家級(jí)數(shù)字校園實(shí)驗(yàn)校建設(shè)，搭建數(shù)字化教學(xué)科研平臺(tái)、管理服務(wù)平臺(tái)、安全保障平臺(tái)、科學(xué)決策平臺(tái)，建成功能完備的一站式網(wǎng)上服務(wù)大廳，完善學(xué)校內(nèi)部質(zhì)量保障體系診斷與改進(jìn)工作數(shù)字化平臺(tái)。