基于人工智能的智慧校園建設(shè)分析

甘 利

（廣州涉外經(jīng)濟職業(yè)技術(shù)學院，廣東廣州 510540）

1 智慧校園概述

智慧校園簡單來說就是將先進的現(xiàn)代信息技術(shù)與教育教學相結(jié)合并具有一定智慧化特征的模式。智慧校園的建設(shè)與應(yīng)用，往往離不開物聯(lián)網(wǎng)、人工智能、大數(shù)據(jù)等先進技術(shù)的支持，并且需要構(gòu)建系統(tǒng)化、健全化的系統(tǒng)，通過應(yīng)用層、平臺層、數(shù)據(jù)層以及基礎(chǔ)設(shè)施等支持校園的運行和管理。其中，人工智能技術(shù)在智慧校園中發(fā)揮著至關(guān)重要的作用，其可以說是整個智慧化體系中不可或缺的關(guān)鍵技術(shù)，能夠讓整個校園各方面的活動開展變得更加智能化，也能深化對相關(guān)數(shù)據(jù)的充分利用。在人工智能技術(shù)的支持下，智慧校園能夠全面實現(xiàn)平安化、綠色化、生態(tài)化、和諧化、集約化，并形成集智慧管理、智慧教學以及智慧生活于一體的全新模式，為廣大師生帶來更為智慧化的教學以及生活體驗，為學校教育水平的全方面提升帶來必要支持?？梢灶A(yù)見的是，隨著現(xiàn)代教育以及整個社會的不斷發(fā)展，智慧校園的建設(shè)將成為必然趨勢，需要各學校在實踐中積極探索相應(yīng)的建設(shè)及發(fā)展路徑，充分利用人工智能技術(shù)為校園建設(shè)帶來無限可能性。

2 基于人工智能的智慧校園建設(shè)策略

人工智能技術(shù)作為智慧校園中的基礎(chǔ)技術(shù)，其應(yīng)用價值廣泛體現(xiàn)于支持教學、優(yōu)化管理、動態(tài)監(jiān)管、數(shù)據(jù)分析、人員互動、智能服務(wù)等方面，能夠充分體現(xiàn)校園的智慧性。而要充分發(fā)揮人工智能的作用與優(yōu)勢，在智慧校園建設(shè)中往往需要以構(gòu)建健全的體系為基礎(chǔ)，根據(jù)實際需要靈活運用技術(shù)并覆蓋整個校園的方方面面，發(fā)展全面化、系統(tǒng)化的智慧校園模式。

2.1 科學構(gòu)建智慧校園結(jié)構(gòu)體系

智慧校園的建設(shè)，需要優(yōu)先構(gòu)建相應(yīng)的結(jié)構(gòu)體系，從整體上為整個校園的建設(shè)、運行等奠定根基，保障人工智能技術(shù)等先進技術(shù)與教育管理的有機融合。

（1）基礎(chǔ)設(shè)施設(shè)備。智慧校園需要大量基礎(chǔ)設(shè)施設(shè)備作為支撐，否則無法得到有效構(gòu)建和運行?？傮w來看，基礎(chǔ)設(shè)施設(shè)備需要支撐整個系統(tǒng)的資源管理、網(wǎng)絡(luò)控制、容災(zāi)備份、安全監(jiān)控以及負載均衡等，可以說是保障智慧校園安全、穩(wěn)定運行的基礎(chǔ)。其中，最關(guān)鍵的設(shè)施設(shè)備包含服務(wù)器、存儲設(shè)備、有線及無線網(wǎng)絡(luò)、監(jiān)視器、傳感設(shè)備、計算機、控制設(shè)備等，這些設(shè)施設(shè)備共同為智慧校園各項功能的實現(xiàn)而服務(wù)。

（2）數(shù)據(jù)層。智慧校園的運行離不開數(shù)據(jù)的支持。在智慧校園運行過程中，會產(chǎn)生大量非結(jié)構(gòu)化數(shù)據(jù)，只有從數(shù)據(jù)層面進行分析、處理和運用，才能準確反映整個校園各方面的信息，并通過計算機、程序軟件、系統(tǒng)等基于數(shù)據(jù)分析結(jié)果進行管理。智慧校園的數(shù)據(jù)層主要包含兩部分，即數(shù)據(jù)交換部分和數(shù)據(jù)治理部分。其中，數(shù)據(jù)交換部分通常會包含全量庫、中心庫以及主題庫，能夠?qū)崿F(xiàn)對海量數(shù)據(jù)的有效傳輸和交換，進而支持系統(tǒng)運行；而數(shù)據(jù)治理部分則能夠?qū)崿F(xiàn)元數(shù)據(jù)管理、標準管理、接口管理乃至清洗整合等，是處理和利用數(shù)據(jù)的核心所在。智慧校園系統(tǒng)運行過程中會產(chǎn)生大量非結(jié)構(gòu)化數(shù)據(jù)，必須通過元數(shù)據(jù)管理與標準管理來保障數(shù)據(jù)處理的有效性，深化對數(shù)據(jù)的深度利用，同時為人工智能的實現(xiàn)提供必要支持。

（3）平臺層。平臺層作為整個智慧校園體系中的主要部分，其往往會通過平臺直接將用戶與數(shù)據(jù)、管理與功能進行連接，從而保障整個校園的智慧化運行。平臺的搭建質(zhì)量，往往直接關(guān)系到整個智慧校園的建設(shè)質(zhì)量。新時期背景下，智慧校園的平臺往往包含PC 端門戶以及移動端門戶，意味著用戶能通過不同渠道登錄該平臺并獲取服務(wù)、實施管理。不管是PC端還是移動端，平臺層往往都需要提供包括平臺管理、權(quán)限管理、門戶管理、微服務(wù)開發(fā)、應(yīng)用管理、運行監(jiān)控、流程引擎、服務(wù)組件、爬蟲工具、支付組件、認證組件、報表引擎、消息引擎、大數(shù)據(jù)分析等在內(nèi)的各項功能，并且必須全面覆蓋校園管理的各個方面，如學工、教務(wù)、人事、科研、財務(wù)、資產(chǎn)、圖書、檔案、質(zhì)控、校園卡、學習中心、監(jiān)控等。而且根據(jù)校園實際情況，往往需要搭建包括智慧支撐平臺、智慧數(shù)據(jù)平臺、智慧業(yè)務(wù)平臺、智慧應(yīng)用平臺等在內(nèi)的一系列平臺，全面支持智慧化管理的實現(xiàn)。

（4）應(yīng)用層。應(yīng)用層即直接面向所有用戶并為智慧校園的實現(xiàn)直接提供支持的部分。在平臺層的支持下，應(yīng)用層能夠發(fā)揮其作用并全面支持各項功能的實現(xiàn)。對智慧校園而言，應(yīng)用層需要全面支持各項校園事務(wù)以及行政辦公活動的開展，支持廣大師生進行在線教學，另外還支持消息通知、數(shù)據(jù)服務(wù)、門禁、家?；拥裙δ艿膶崿F(xiàn)。在人工智能技術(shù)的支持下，應(yīng)用層各項功能的實現(xiàn)將變得更加智慧化，能夠有效提高相應(yīng)的工作質(zhì)量與效率，改善服務(wù)，減輕人的負擔與壓力。

2.2 智慧管理

（1）辦公管理。辦公管理是智慧校園智慧管理中的基礎(chǔ)部分。校園辦公管理內(nèi)容較為繁雜，全面覆蓋整個校園內(nèi)各項辦公業(yè)務(wù)，相應(yīng)的管理難度實際上較大。而通過構(gòu)建基于人工智能的智慧校園，則能推動辦公管理水平顯著提升。人工智能技術(shù)的一大優(yōu)勢在于能夠代替人工對海量數(shù)據(jù)、事務(wù)等進行處理，對校園辦公業(yè)務(wù)相關(guān)的數(shù)據(jù)進行有效整合，通過程序與軟件實現(xiàn)對數(shù)據(jù)的自動化和智能化分析與管理，大幅減輕人工辦公管理的負擔，讓校園辦公管理變得更加輕松與高效。尤其是在大數(shù)據(jù)技術(shù)和人工智能技術(shù)相結(jié)合的情況下，整個系統(tǒng)能對校園辦公相關(guān)數(shù)據(jù)進行自動采集、傳輸、整理、分類與管理，無需人工支持便能進行智慧化辦公，并且能夠避免人為原因?qū)е碌臄?shù)據(jù)處理失誤或相關(guān)問題，實現(xiàn)對繁瑣數(shù)據(jù)的有效、快速、準確處理。

（2）人事管理。學校人事管理內(nèi)容主要是針對教師的工作、績效以及職稱等進行管理。智慧校園中，人事管理需要進一步提高質(zhì)量，務(wù)必要做到公正、客觀，這是保障校園管理質(zhì)量的基礎(chǔ)。基于人工智能強化智慧校園建設(shè)，能夠借助先進技術(shù)實現(xiàn)對人事任免、晉升等的自動化、客觀化處理，通過對大量數(shù)據(jù)的綜合分析并進行績效評價，根據(jù)數(shù)據(jù)分析結(jié)果為人事管理提供支持。

（3）學生管理。校園管理的重心在于學生管理。學生數(shù)量較多，不同學生的情況存在一定差異，同時需要全面關(guān)注學生的學習、生活、身心成長等，相應(yīng)的管理難度巨大。傳統(tǒng)教育模式下，學生管理往往只能停留在較為淺層的部分，難以真正做到全面、深入了解學生實際情況并加以把握。而利用人工智能技術(shù)配合大數(shù)據(jù)技術(shù)、云計算技術(shù)等對學生進行管理，則能對學生的成績、圖書館進出和借閱、體育成績、出勤等信息進行綜合處理與分析，準確把握學生實際情況，進而為學生管理工作的開展提供重要依據(jù)，最終達到精準引領(lǐng)和管理的作用。

（4）教務(wù)管理。教務(wù)管理指教學相關(guān)事務(wù)的管理工作，廣泛涉及學生分班、班級排課、課堂表構(gòu)建、考試組織與管理、學業(yè)分析等。在智慧校園中，教務(wù)管理工作的開展往往只需要借助智慧化平臺就能有效實現(xiàn)，通過平臺對整個校園所有班級的情況進行綜合考量，從而為相關(guān)工作的落實提供支持，實現(xiàn)自動化、智慧化的教務(wù)管理，讓學校領(lǐng)導(dǎo)與教師能夠?qū)⒏嗑Ψ旁谵k公以及教學上。

（5）安全管理。安全管理是智慧校園建設(shè)的一大重點，也是最能凸顯先進技術(shù)應(yīng)用價值的部分。在人工智能技術(shù)以及互聯(lián)網(wǎng)技術(shù)、傳感技術(shù)等的支持下，整個校園都能將長期處于被智能監(jiān)控的狀態(tài)。將計算機、服務(wù)器、智能監(jiān)控設(shè)備、門禁設(shè)備等相結(jié)合，通過人臉識別的方式可有效防止校外人員隨意進出校園，并且可對監(jiān)控畫面中人員的行為進行自動化識別，大幅提升監(jiān)控的實時性與可靠性，在發(fā)現(xiàn)異常和危險情況時自動進行拍照取證以及發(fā)出警報，可有效避免因人員監(jiān)控不到位而導(dǎo)致的安全風險。另外，智慧校園中的安全管理還能實現(xiàn)對各種風險的自動化處理，在自動識別風險后采取合適的措施進行處理。基于人工智能技術(shù)、大數(shù)據(jù)技術(shù)等對學校業(yè)務(wù)系統(tǒng)數(shù)據(jù)進行采集和智能分析，可對學校存在的各種安全隱患進行綜合排查，同時實現(xiàn)主動式的安全防護，實時掌握校園安全動態(tài)，對各種危險行為進行告警，對可能存在的隱患進行提前干預(yù)，強化訪客數(shù)據(jù)管理與危險軌跡提醒，并在發(fā)現(xiàn)異常后形成報警、聯(lián)動、識別、上報、處理的閉環(huán)。基于AI 神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)深度學習算法、視頻匯聚、人像圖形分析、云計算、AI 中臺大數(shù)據(jù)技術(shù)、應(yīng)急管理流程、多級聯(lián)動協(xié)同管理等的校園安全防護管理系統(tǒng)，可有效保障校園安全。

（6）能耗管理。智慧校園不僅僅是平安校園、集約校園，也是綠色校園。在校園綠色化發(fā)展的進程中，降低能耗十分有必要，這將大幅提升校園綠色化水平，在滿足校園運行需要以及廣大師生實際需求的基礎(chǔ)上盡可能減少不必要的能源浪費及損耗。將控制器、采集器、切換器、管理模塊、末端感應(yīng)器、中繼器、智能電表、濾波器、諧波保護器等硬件設(shè)備應(yīng)用到校園之中，配合云計算、大數(shù)據(jù)、物聯(lián)網(wǎng)、人工智能等先進技術(shù)，能夠通過大數(shù)據(jù)的采集、上傳和分析，運用云端技術(shù)實現(xiàn)用戶設(shè)備的遠程管控及運維，并能通過強弱電一體化、軟硬件一體化、本地異地云一體化技術(shù)等實現(xiàn)校園能耗的控制、管理及維護一體化。將遠程運維服務(wù)、本地管理服務(wù)、云管控技術(shù)以及系統(tǒng)設(shè)備物聯(lián)等相結(jié)合，通過集中空調(diào)制冷站、智能照明、供電質(zhì)量安全系統(tǒng)、能耗統(tǒng)計系統(tǒng)、環(huán)境監(jiān)控系統(tǒng)、新風系統(tǒng)、空調(diào)末端、換熱站等，形成自動化、智慧化的能源管控模式，有效減少不必要的能源損耗。采用物聯(lián)網(wǎng)智控節(jié)能控、管、維一體化技術(shù)架構(gòu)，多網(wǎng)絡(luò)融合及大數(shù)據(jù)云計算技術(shù)、人工智能技術(shù)，實現(xiàn)在遠程云架構(gòu)下的多客戶端數(shù)據(jù)可視化、信息圖形化、控制智能化，嵌入人工智能巡檢模型軟件與能源專家分析系統(tǒng)，由過去以控制功能為主、人工巡檢方式，轉(zhuǎn)變?yōu)橹鲃邮綌?shù)據(jù)巡檢、預(yù)測性維護和操作優(yōu)化，事前發(fā)現(xiàn)故障隱患，提前預(yù)防處理，確保能源系統(tǒng)的可靠安全運行。

2.3 智慧教學

（1）校本資源庫。打造校本資源庫，能夠為在線教學等的實現(xiàn)提供支持，同時也能全面深化資源利用，大幅提升教學質(zhì)效。在人工智能背景下，校本資源庫的打造能夠依托專門的程序?qū)崿F(xiàn)自動化搜集和處理，深化與其他資源庫的融合，根據(jù)實際需要不斷拓充優(yōu)質(zhì)資源。

（2）互動課堂?；诱n堂能夠促進師生互動，進而改善教學效果。智慧校園中，教師能夠借助人工智能技術(shù)、電子白板、授課工具等更好地與學生展開互動，實時把握學生學習情況，強化對學生學習情況的監(jiān)管，并針對性地采取措施強化管理。

（3）人臉點名。人臉點名主要用于課堂考勤，只需要借助人臉識別技術(shù)以及大數(shù)據(jù)技術(shù)等便能對學生們的考勤、簽到情況進行快速、準確處理，避免出現(xiàn)頂替出勤等情況，進而更好地支持教學活動開展。

（4）智能閱卷。人工智能、OMR 識別、ORC 識別、大數(shù)據(jù)等技術(shù)的支持，能夠為智能閱卷的實現(xiàn)奠定基礎(chǔ)。合理應(yīng)用智能閱卷功能，不僅能對一些較為固定的客觀題目進行評閱，還能深化對考試相關(guān)數(shù)據(jù)的綜合分析，根據(jù)智能閱卷數(shù)據(jù)以及其他教學相關(guān)數(shù)據(jù)，準確反映教學情況以及學生發(fā)展情況，更好地支持教學工作開展。

2.4 智慧生活

（1）智慧宿舍。智慧宿舍能夠?qū)崿F(xiàn)自動分配宿舍、門禁管理、進出記錄和管理、異常進出分析、數(shù)據(jù)自動生成等功能，從而保障宿舍管理的質(zhì)量及效率。在人工智能技術(shù)的支持下，宿管人員無需每天不間斷地守在宿舍門口，而是可通過門禁系統(tǒng)對學生進出宿舍情況進行記錄和分析，并自動生成晚歸、夜不歸宿學生名單，有效強化管理。

（2）智慧餐廳。基于人臉識別、大數(shù)據(jù)以及人工智能運行的智慧餐廳，能夠?qū)崿F(xiàn)快速消費結(jié)算，無需再對菜品價格進行人工計算，也無需通過刷卡、交錢等方式進行支付。通過智能檢測技術(shù)對餐廳食品進行全流程、可視化監(jiān)管，強化溯源管理，能夠有效確保食品安全。另外對師生的食品喜好以及日常食量進行綜合分析，支持菜品制作的個性化生成，滿足師生需求的同時避免不必要的食品浪費。

3 結(jié)束語

智慧校園的建設(shè)與運行是新時期背景下現(xiàn)代教育發(fā)展的重要趨勢，對支持教學效果改善以及師生體驗改善而言意義重大。學校要意識到智慧校園建設(shè)的重要性，并且要高度重視人工智能技術(shù)的應(yīng)用價值，根據(jù)自身實際情況積極探索智慧校園的建設(shè)路徑，不斷推動校園管理、教學、生活水平的綜合提升，為廣大師生創(chuàng)造更好的校園環(huán)境及條件。