基于大數(shù)據(jù)的中小學(xué)智慧校園建設(shè)研究

李軍

摘要：隨著云計算、物聯(lián)網(wǎng)等新一代計算機(jī)技術(shù)的興起，國內(nèi)外紛紛依托這些新興技術(shù)開始投入"智慧校園"平臺的應(yīng)用研究和建設(shè)開發(fā)。智慧校園平臺可以實(shí)現(xiàn)校園的數(shù)字信息化、管理智能化和服務(wù)全面化等優(yōu)勢。本文充分借鑒國內(nèi)外先進(jìn)地區(qū)的經(jīng)驗(yàn)，分別從信息的融合、關(guān)聯(lián)，以及存儲應(yīng)用等方面來探究平臺建設(shè)的可操作性，讓廣大師生享受互聯(lián)網(wǎng)技術(shù)給學(xué)校的教學(xué)、管理、交流、生活和服務(wù)等帶來的進(jìn)步。

關(guān)鍵詞：智慧校園;大數(shù)據(jù); 融合;體系

中圖分類號：TP311? ? 文獻(xiàn)標(biāo)識碼：A

文章編號：1009-3044（2021）08-0120-02

1 引言

隨著科技的迅速發(fā)展和時代的不斷進(jìn)步，中小學(xué)校校園建設(shè)逐漸由數(shù)字化校園建設(shè)轉(zhuǎn)化為智慧校園建設(shè)方向轉(zhuǎn)變。教育部的信息化工作要點(diǎn)（2016）也明確指出：“應(yīng)加大教育信息化培訓(xùn)和典型示范推廣力度，引導(dǎo)各級各類學(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)管理的智慧校園應(yīng)用”?？梢哉f，智慧校園平臺的建設(shè)對于促進(jìn)校園信息處理水平，改進(jìn)信息服務(wù)質(zhì)量，打造開放式、協(xié)同性和智能化的綜合管理服務(wù)平臺，完善各個體系間信息資源的互聯(lián)互通、共享融合，提高校園管理效率等具有極大的研究價值。

2 智慧校園平臺應(yīng)用的現(xiàn)狀

近年來，“智慧校園”已成為一個熱點(diǎn)詞匯，研究和實(shí)踐的案例層出不窮。當(dāng)然，英、美等國外發(fā)達(dá)國家和地區(qū)以及我國的香港特別行政區(qū)因?yàn)槲幕滋N(yùn)和經(jīng)濟(jì)條件的歷史原因影響，研究條件更為成熟，也取得了令人矚目的成果。美國賓夕法尼亞大學(xué)推出的集手機(jī)卡與銀行卡功能為一體的“Penny Card 4”校園卡;加利福尼亞大學(xué)推出的能對各方獲取信息進(jìn)行價值分析、智能整理、加工和處理的領(lǐng)導(dǎo)決策系統(tǒng);英國的諾丁漢大學(xué)提供的涵蓋了教育教學(xué)、科學(xué)研究、校園生活和校務(wù)管理等各個方面服務(wù)為一體的“校園呼叫中心”以及香港浸會大學(xué)自主設(shè)計和開發(fā)的“e板書在線教學(xué)系統(tǒng)”等。校園智慧化主要體現(xiàn)在以下幾個方面。

人工智能集合大數(shù)據(jù)來構(gòu)建智慧教育體系。鄧小平同志早在20世紀(jì)80年代就指出“教育要面向現(xiàn)代化，面向世界，面向未來”。而目前改進(jìn)和提高教育水平的一個有效手段就是能實(shí)現(xiàn)全場景過程化的數(shù)據(jù)采集，通過科學(xué)分析來做到減少備課環(huán)節(jié)中重復(fù)性的工作，以實(shí)現(xiàn)精準(zhǔn)教學(xué)的目的。同時有了全學(xué)科海量數(shù)據(jù)分析的支撐，學(xué)生重復(fù)學(xué)習(xí)知識點(diǎn)的時間也可以顯著減少，保障個性學(xué)習(xí)的高效。

AI創(chuàng)新為學(xué)生提供智能化的開放平臺。隨著技術(shù)的不斷開拓，目前出現(xiàn)了很多能實(shí)現(xiàn)輔助教學(xué)的人工智能學(xué)習(xí)工具，為學(xué)生提供唾手可得的教育教學(xué)資源。通過平臺等可以設(shè)計出提供語音合成 、文字測評、物體識別等多功能信息傳導(dǎo)模式，以實(shí)現(xiàn)對AI的創(chuàng)新實(shí)踐應(yīng)用。

搭建以服務(wù)為核心的可持續(xù)發(fā)展教育資源供給生態(tài)。當(dāng)今很多教研形式都出現(xiàn)了教與學(xué)、教育機(jī)構(gòu)與企業(yè)、專家與普通教育者、學(xué)校與社會之間脫節(jié)的現(xiàn)象。很多先進(jìn)的理念缺乏得以付諸實(shí)施的空間與渠道。有了開放平臺的承載，則可以解決課程、資源、師資和工具等多維體系的實(shí)踐性難點(diǎn)。創(chuàng)新性課程和實(shí)踐性課程有了實(shí)施土壤，技術(shù)專家與行業(yè)代表有了交流的空間，廣義學(xué)習(xí)者利用移動終端設(shè)備在線上學(xué)習(xí)平臺使可持續(xù)性學(xué)習(xí)生態(tài)成為可能。

未來虛擬環(huán)境與實(shí)體學(xué)校的無縫融合變革了未來學(xué)校的形態(tài)。校園物聯(lián)平臺使現(xiàn)實(shí)管理虛擬化，校園網(wǎng)關(guān)保障了互聯(lián)互通和隨時隨地學(xué)習(xí)的便捷，人臉識別使電子芯片卡成為擺設(shè)，智能環(huán)境監(jiān)測節(jié)省了大量的人力。虛擬圖書館、虛擬實(shí)驗(yàn)室、虛擬學(xué)習(xí)社區(qū)等也讓更多的學(xué)習(xí)者可以體驗(yàn)項(xiàng)目式學(xué)習(xí)或MOOC學(xué)習(xí)等方式的魅力。

3 智慧校園平臺技術(shù)架構(gòu)的總體要求

國內(nèi)目前還沒有形成對智慧校園定義的統(tǒng)一標(biāo)準(zhǔn)。不同專家見解的側(cè)重點(diǎn)也不一樣。北京師范大學(xué)黃榮懷教授認(rèn)為智慧校園能夠有效支持教與學(xué)， 豐富學(xué)校的校園文化， 真正拓展學(xué)校的時空維度[1] ?；纠砟钍且苑?wù)為對象，通過新型網(wǎng)絡(luò)通信技術(shù)來搭建一個智能化的教育環(huán)境平臺，標(biāo)準(zhǔn)是能滿足業(yè)務(wù)流程辦理、資源實(shí)現(xiàn)共享、智能反應(yīng)靈活。清華大學(xué)蔣東興等認(rèn)為智慧校園是學(xué)校信息化的高級形態(tài)，是對數(shù)字校園的進(jìn)一步深化與提升[2]。它著重強(qiáng)調(diào)校園物理空間和數(shù)字空間的有機(jī)銜接。運(yùn)用物聯(lián)網(wǎng)和社交網(wǎng)絡(luò)等智能識別師生群體工作和學(xué)習(xí)的個體特征，運(yùn)用大數(shù)據(jù)、云計算和人工智能等建立校園虛擬映像，完成教學(xué)的虛擬現(xiàn)實(shí)應(yīng)用和常規(guī)管理。

目前國內(nèi)應(yīng)用于智慧校園實(shí)踐的推廣案例不多，屈指可數(shù)的案例實(shí)施要求主要在以下幾個方面。

3.1 智安校園環(huán)境打造

保障校園環(huán)境安全性、校園安防建設(shè)、依托高清視頻監(jiān)控和智能圖像分析實(shí)現(xiàn)人臉識別、車牌識別、NFC與報警管理等物聯(lián)設(shè)備和物聯(lián)感知技術(shù)。通過對整個校園的綜合監(jiān)管，實(shí)現(xiàn)全網(wǎng)調(diào)度管理及智能化應(yīng)用。融合多維數(shù)據(jù)，建立高效指揮中心，深度串聯(lián)人、車、事三類管控對象。對人員智能管理、車輛智慧管控、事件有效處置，整合智慧消防，形成安消一體，實(shí)現(xiàn)從技防到智防的跨越，打造智慧型平安校園。

3.2 便捷校園打造

基于校園全場景物聯(lián)設(shè)備覆蓋，實(shí)現(xiàn)校園全節(jié)點(diǎn)、全場景的數(shù)字化和物聯(lián)化。同時在基于數(shù)字化的基礎(chǔ)上融合校園信息網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)應(yīng)用數(shù)據(jù)，通過物信融合實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)統(tǒng)一管理，提供顆粒度更精細(xì)、服務(wù)方式更便捷的校園師生服務(wù)。AI賦能校園業(yè)務(wù)系統(tǒng)，實(shí)現(xiàn)校園全場景“一臉通”式體驗(yàn)。聚焦校園特色場景，結(jié)合AI視頻智能分析，深化場景應(yīng)用。為師生提供便捷、優(yōu)質(zhì)的校園服務(wù)。

3.3 綠色校園打造

踐行綠色校園文化，推進(jìn)校園可持續(xù)發(fā)展。以學(xué)校校園物聯(lián)網(wǎng)平臺為基礎(chǔ)，推動能源管理與后勤信息化、校園信息化的深度融合。推進(jìn)節(jié)約型校園建設(shè)，引導(dǎo)向綠色校園邁進(jìn)。實(shí)現(xiàn)物聯(lián)感知設(shè)備信息化運(yùn)維，結(jié)合AI視頻分析，對校園能耗管理提供節(jié)能減排調(diào)優(yōu)策略，構(gòu)建綠色節(jié)約校園。為智慧校園建設(shè)添加動力。

4 智慧校園平臺建設(shè)不能忽視的挑戰(zhàn)

數(shù)字化校園給中小學(xué)校的信息化變革帶來了便利，能夠提高中小學(xué)校的整體信息化水平。但是近幾年云計算、物聯(lián)網(wǎng)、大數(shù)據(jù)技術(shù)等新興技術(shù)的廣泛應(yīng)用，也給數(shù)字化校園帶來了新的挑戰(zhàn)。

4.1 如何促進(jìn)學(xué)生、老師和校園的深度融合

大數(shù)據(jù)時代，信息的獲取渠道和種類非常多樣，人們也樂于接受數(shù)據(jù)的紛繁復(fù)雜。但數(shù)據(jù)量的大幅增加也會造成數(shù)據(jù)的精確性降低。智慧校園平臺的搭建可以收集到學(xué)生、教師和校園內(nèi)各個方面的海量信息，為了使結(jié)果更加準(zhǔn)確，往往都要致力于優(yōu)化測量的工具，發(fā)展可以準(zhǔn)確搜集、記錄和管理數(shù)據(jù)的方法。事實(shí)證明，通常傳統(tǒng)的統(tǒng)計方式都很難容忍錯誤數(shù)據(jù)的存在，在處理樣本時，他們都會用一整套的策略來減少錯誤發(fā)生的概率。如今在信息時代，人們掌握的數(shù)據(jù)庫也越來越全面。人們不再需要過多擔(dān)心某個數(shù)據(jù)點(diǎn)對整套分析的不利影響。這也使各方數(shù)據(jù)在系統(tǒng)端實(shí)現(xiàn)高度融合成為可能。

4.2 如何實(shí)現(xiàn)網(wǎng)絡(luò)信息的高度關(guān)聯(lián)

據(jù)統(tǒng)計，在傳統(tǒng)海量的數(shù)據(jù)信息中，往往只有5%的數(shù)字?jǐn)?shù)據(jù)是結(jié)構(gòu)化的，且能適用于傳統(tǒng)的數(shù)據(jù)庫，而剩下的95%的非結(jié)構(gòu)化數(shù)據(jù)大多都無法被利用。而在大數(shù)據(jù)的背景下，通過運(yùn)用相關(guān)關(guān)系，人們可以比以前更容易、更快捷、更清楚的分析事物規(guī)律。這也保障了海量網(wǎng)絡(luò)信息之間識別其關(guān)聯(lián)數(shù)據(jù)的有效性，確保大數(shù)據(jù)的核心始終建立在基于相關(guān)關(guān)系分析法的基礎(chǔ)預(yù)測。大數(shù)據(jù)時代，一系列飛速發(fā)展的新技術(shù)和新軟件，也從多方面提高了相關(guān)關(guān)系分析工具發(fā)現(xiàn)信息間非直接因果關(guān)系的能力[3]。這些新的分析工具和思路，為信息數(shù)據(jù)間的融合應(yīng)用展現(xiàn)了一系列新的視野。

4.3 如何處理好海量數(shù)據(jù)信息平臺的存儲

相對于傳統(tǒng)的存儲系統(tǒng)，大數(shù)據(jù)存儲一般與上層的應(yīng)用系統(tǒng)結(jié)合得更緊密。很多新興的大數(shù)據(jù)存儲都是專門為特定的大數(shù)據(jù)應(yīng)用設(shè)計和開發(fā)的，比如專門用來存放大量圖片或者小文件的在線存儲，或者支持事務(wù)的高性能存儲等。不同的應(yīng)用場景，其底層大數(shù)據(jù)存儲的特點(diǎn)也不盡相同。隨著大數(shù)據(jù)導(dǎo)致的數(shù)據(jù)量的爆發(fā)式增長，傳統(tǒng)的集中式存儲方式在容量和性能上不一定能較好地滿足大數(shù)據(jù)的需求。因此，具有優(yōu)秀的可擴(kuò)展能力的分布式存儲成為大數(shù)據(jù)存儲的主流架構(gòu)方式。但是，根據(jù)分布式系統(tǒng)設(shè)計的CAP理論可知，一個分布式系統(tǒng)不可能同時保證數(shù)據(jù)存儲的一致性、可用性和分區(qū)容忍性[4]。所以作為第三方運(yùn)營商提供的在線云存儲系統(tǒng)成為另一種選擇。云存儲作為云計算的延伸和重要組件之一，提供了按需分配、按量計費(fèi)的數(shù)據(jù)存儲服務(wù)。它使用戶不需要搭建自己的數(shù)據(jù)中心和基礎(chǔ)架構(gòu)，也不需要關(guān)心系統(tǒng)的管理和維護(hù)，還可以根據(jù)其業(yè)務(wù)需求動態(tài)的擴(kuò)大或減小其對存儲容量的需要。

5 總結(jié)

智慧校園利用物聯(lián)網(wǎng)、云計算、大數(shù)據(jù)構(gòu)建大數(shù)據(jù)分析平臺，完成中小學(xué)校日常管理、學(xué)習(xí)、對外服務(wù)的有機(jī)結(jié)合。傳統(tǒng)的數(shù)字校園大多存在信息獨(dú)立、延時、獲取信息被動、互動性不強(qiáng)等缺點(diǎn)，而智慧校園則通過網(wǎng)絡(luò)互通關(guān)聯(lián)校園的各個部門，如教務(wù)管理、學(xué)籍管理、后勤保障管理等，將這些部門的數(shù)據(jù)及時互聯(lián)互通，形成局域物聯(lián)網(wǎng)，并將采集到的數(shù)據(jù)通過分布式或云管理方式存儲起來，再通過大數(shù)據(jù)技術(shù)進(jìn)行數(shù)據(jù)的清洗、分析、處理，將教學(xué)、管理、活動等整合到一起，形成一個新型的網(wǎng)絡(luò)體系。以便于對在校學(xué)生、教師、校園、教務(wù)等信息的全面了解，形成智慧化的校園管理模式。

參考文獻(xiàn)：

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[4] 喬沛昕，李紅波，魏冬雨.互聯(lián)網(wǎng)+智慧校園：教育信息化2.0時代智慧校園新形態(tài)[J].教育探索，2019（5）：63-68.

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