大數(shù)據(jù)技術(shù)在智慧校園建設中的應用

鄧 睿

(吉林工業(yè)職業(yè)技術(shù)學院，吉林 吉林 132000)

0 引言

采用以往的教育教學模式，無法滿足當前經(jīng)濟建設對創(chuàng)新型人才的需求。智慧校園建設作為優(yōu)化教育教學環(huán)境的有效途徑，運用現(xiàn)有科學技術(shù)來實現(xiàn)發(fā)展目標。然而，在實際發(fā)展過程中，智慧校園建設受到難以應對校園海量數(shù)據(jù)、缺乏信息化建設規(guī)劃以及數(shù)據(jù)價值未能充分利用等因素影響，難以滿足社會經(jīng)濟市場環(huán)境對高素質(zhì)人才的創(chuàng)新性與自主能力等方面的需求。為此，應將大數(shù)據(jù)技術(shù)融入智慧校園數(shù)據(jù)信息資源利用工作，通過有效采集與處理數(shù)據(jù)信息，來提高信息應用系統(tǒng)平臺的服務能力，進而為智慧校園環(huán)境中的師生提供全方位的信息服務。

1 研究大數(shù)據(jù)技術(shù)在智慧校園建設中應用的現(xiàn)實意義

在智慧校園建設中，應用大數(shù)據(jù)技術(shù)能夠全面提升高校的教學質(zhì)量，是高校教育實現(xiàn)信息化過渡的重要體現(xiàn)。當前階段，社會經(jīng)濟發(fā)展水平不斷提升，高素質(zhì)人才的培養(yǎng)尤為關(guān)鍵。推動智慧校園建設，是優(yōu)化市場環(huán)境人力資源的途徑之一[1]。而具體的建設過程，大數(shù)據(jù)技術(shù)是核心，能夠為用戶的個性化交互提供信息化平臺，進而為師生創(chuàng)設更趨開放、智能的學習教育環(huán)境。然而，在應用大數(shù)據(jù)技術(shù)過程中，受各種因素影響，使得智慧校園建設發(fā)展進程緩慢。為此，相關(guān)建設者應從實踐角度出發(fā)，對智慧校園的建設現(xiàn)狀進行問題分析，找出大數(shù)據(jù)技術(shù)的應用控制方向與工作重點。

2 智慧校園的建設現(xiàn)狀

2.1 難以應對校園海量數(shù)據(jù)

在信息化時代背景下，數(shù)據(jù)的價值無法從可觀察的顯性與可挖掘性方面來衡量。這里的可觀察顯性價值是指智慧校園建設運行的基礎；可挖掘潛在價值則體現(xiàn)了智慧校園發(fā)展建設的核心競爭力。受整體信息化建設環(huán)境快速發(fā)展的影響，智慧校園的海量歷史數(shù)據(jù)逐漸增加，這就需要付出相應的維護控制成本。而智慧校園的建設過程，并未將海量歷史數(shù)據(jù)的潛在價值充分利用，降低了數(shù)據(jù)信息分析與處理工作的質(zhì)量與效率。同時，也難以滿足當前校園建設海量數(shù)據(jù)信息處理與計算等方面的需求，在很大程度上阻礙了智慧校園的建設發(fā)展。

2.2 缺乏信息化建設規(guī)劃

智慧校園在落實信息化建設過程中，因沒有形成統(tǒng)一且規(guī)范的信息化建設標準與戰(zhàn)略，導致業(yè)務系統(tǒng)無法服務于不同部門。其原因是，不同部門對業(yè)務系統(tǒng)的服務需求不一致，對數(shù)據(jù)信息處理與分析定義的要求不同。各部門之間數(shù)據(jù)信息資源無法共享，導致數(shù)據(jù)信息無法為智慧校園信息化系統(tǒng)建設提供必要基礎。這里的信息數(shù)據(jù)是指教師與學生的基本信息、教學數(shù)據(jù)以及科研數(shù)據(jù)等。只有將這些數(shù)據(jù)資源聯(lián)合起來，實現(xiàn)數(shù)據(jù)信息資源共享，才能達到智慧校園建設的目標。故而，對大數(shù)據(jù)與人工智能算法提出了要求[2]。

2.3 數(shù)據(jù)價值未能充分利用

智慧校園建設的目的，在于通過對數(shù)據(jù)信息的分析與處理，服務于師生生活與教學發(fā)展。海量的歷史數(shù)據(jù)信息，除了能夠提升信息化系統(tǒng)建設的全面性外，還能以數(shù)據(jù)規(guī)律形式作用發(fā)揮出更多潛力價值。為此，需要運用大數(shù)據(jù)技術(shù)對海量歷史數(shù)據(jù)信息的潛在價值充分挖掘出來，以對校園未來發(fā)展提供預判，并為管理決策提供科學有效的依據(jù)。但是，當前的智慧校園建設僅采用信息化技術(shù)來處理海量數(shù)據(jù)信息，無法挖掘更深層次的數(shù)據(jù)信息資源價值。究其原因，與相關(guān)建設者并未將數(shù)據(jù)信息充分重視密切相關(guān)。另外，還與智慧校園建設技術(shù)水平不高有關(guān)，無法在時效內(nèi)科學處理與分析挖掘校園信息數(shù)據(jù)。

3 關(guān)于大數(shù)據(jù)技術(shù)在智慧校園建設中的應用控制策略

3.1 明確大數(shù)據(jù)技術(shù)應用優(yōu)勢

對于智慧校園建設過程來說，大數(shù)據(jù)技術(shù)的應用優(yōu)勢主要集中在兩個層面。

其一，為數(shù)據(jù)應用提供安全可靠的環(huán)境?，F(xiàn)階段，信息技術(shù)飛速發(fā)展，教育教學環(huán)境呈現(xiàn)多元化趨勢，校園數(shù)據(jù)信息量龐大，具有不可估量的潛在價值。因此，在建設智慧校園過程中，運用大數(shù)據(jù)技術(shù)，能夠通過構(gòu)建信息化系統(tǒng)的方式，為海量數(shù)據(jù)信息的處理提供安全可靠的環(huán)境。如此，智慧校園建設可充分利用現(xiàn)有資源，大幅提升教育教學水平、學習動力以及設施管理效用。

其二，構(gòu)建新型數(shù)據(jù)服務模式。通過構(gòu)建基于大數(shù)據(jù)的信息化數(shù)據(jù)處理系統(tǒng)，為教學參與者與基礎設施服務之間提供良性的互動條件，進而最大程度地發(fā)揮各類資源的利用價值。智慧校園的核心是數(shù)據(jù)中心，是計算機系統(tǒng)與軟件平臺運行控制的基礎。在構(gòu)建數(shù)據(jù)庫這一服務模式的過程中，應將為用戶操作提供數(shù)據(jù)實時更新、模糊篩選與檢索功能作為目標。如此，智慧校園就能為學生提供更好的教學環(huán)境，學生也能夠通過自我發(fā)現(xiàn)、自我解決的模式，提升邏輯思維能力，進而將創(chuàng)新性和想象力更好地融入學習生活。故而，智慧校園建設也是為國家輸送創(chuàng)新型人才的途徑[3]。

3.2 構(gòu)建數(shù)據(jù)應用系統(tǒng)與平臺

大數(shù)據(jù)技術(shù)在智慧校園建設中的運用離不開互聯(lián)網(wǎng)，主要應用控制方式體現(xiàn)為互聯(lián)網(wǎng)教育平臺、數(shù)據(jù)信息管理系統(tǒng)、數(shù)據(jù)化系統(tǒng)以及網(wǎng)絡平臺等形式。在改變傳統(tǒng)教學方式的同時，還極大地拓展了學習空間與范圍。學生的學習培訓不會受到時間與環(huán)境的限制，豐富了課堂教學的內(nèi)容與手段。由于互聯(lián)網(wǎng)技術(shù)具有傳遞性特征，學生可以在互聯(lián)網(wǎng)上獲取大量信息數(shù)據(jù)資源，以優(yōu)化自身專業(yè)知識。此技術(shù)的發(fā)展建設，能夠為學生開展自主學習提供空間，在提升學習效率的同時還能塑造思維能力與探索精神。除了發(fā)揮了數(shù)據(jù)化技術(shù)優(yōu)勢外，應用這兩種計算機技術(shù)后，還深化了教師與校園的聯(lián)絡，即使在不同的范圍，也可多方位掌握課堂教學任務，督查學習結(jié)果，使得課堂教學環(huán)境與教學方法更具直接性與可控性。

對于智慧校園信息平臺體系的構(gòu)建過程，主要分感知層、通信層以及大數(shù)據(jù)支撐層和應用層等部分。以感知層為例，智能系統(tǒng)感知層包含的技術(shù)內(nèi)容有WSN網(wǎng)絡、RFID射頻識別以及ZigBee 協(xié)議[4]。其中，WSN 網(wǎng)絡是指通過無線傳感器網(wǎng)絡，開展網(wǎng)絡分布區(qū)域環(huán)境內(nèi)各個監(jiān)測對象信息數(shù)據(jù)的監(jiān)測與采集，以為后續(xù)目標范圍內(nèi)對象的監(jiān)測與跟蹤。此項技術(shù)應用前景廣闊，可根據(jù)不同用戶需求進行調(diào)整。RFID 射頻識別技術(shù)是通過射頻信號的空間耦合，進行無線信息的傳遞與智能識別操作。這里的識別裝置有應答器與詢問器，主要用來識別與監(jiān)測物體信息數(shù)據(jù)，如校園卡刷卡識別等。ZigBee 協(xié)議作為一種低功耗局域網(wǎng)協(xié)議，能夠通過近距離無線連接，為系統(tǒng)感知層采集與傳遞各類信息提供條件。當網(wǎng)絡層協(xié)議與API標準化得到實現(xiàn)，就可為智慧校園內(nèi)部的信息交互提供技術(shù)支持。

高校信息化建設項目更多基于業(yè)務支撐，為師生提供數(shù)字化服務。具體就是運用大數(shù)據(jù)技術(shù)將信息數(shù)據(jù)變現(xiàn)，經(jīng)數(shù)據(jù)可視化、分析以及預測，為學校教學與科研管理提供決策支撐。此過程，采用的大數(shù)據(jù)平臺為H3C DataEngine，通過清洗與梳理數(shù)據(jù)信息強化數(shù)據(jù)質(zhì)量。對于教務、學工以及一卡通等業(yè)務系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)化數(shù)據(jù)特征，機械設備日志以及互聯(lián)網(wǎng)非結(jié)構(gòu)化數(shù)據(jù)，進行了統(tǒng)一管理，展現(xiàn)了平臺的分析處理與目標展現(xiàn)功能，實現(xiàn)了學生畫像、學業(yè)預警等相關(guān)大數(shù)據(jù)應用，為客戶提供教學與學生管理服務。

構(gòu)建大數(shù)據(jù)業(yè)務支撐層過程，應明確其功能集中在存儲、分類、篩選以及提取等數(shù)據(jù)處理內(nèi)容上。這里的數(shù)據(jù)支撐層包含數(shù)據(jù)倉庫、書庫管理模塊、平臺服務器以及后臺運行數(shù)據(jù)庫等。存儲的信息數(shù)據(jù)包括學生課程信息、考試數(shù)據(jù)、圖書館數(shù)據(jù)、教職工信息以及學生學籍檔案等。均可通過科學有效的調(diào)取，來完成智慧校園大數(shù)據(jù)支撐層的構(gòu)建[5]。

智能校園應用層是智能化系統(tǒng)具體使用中作用最突出的層級，依賴計算機設備實現(xiàn)平臺和系統(tǒng)的運行及管理，具體包括：教學管理系統(tǒng)、學生管理系統(tǒng)、綜合信息系統(tǒng)、移動校園系統(tǒng)和一卡通系統(tǒng)。高校運用智能應用層可以實現(xiàn)各院系專業(yè)課程安排、課時統(tǒng)計、選修課安排、考試規(guī)劃等功能。學生管理系統(tǒng)能夠?qū)W生的獲獎情況、學籍、成績等信息進行管理。

3.3 創(chuàng)建智能學習環(huán)境

以學生綜合畫像為例，大數(shù)據(jù)技術(shù)的應用，就是將用戶畫像作為真實用戶的虛擬代表，并基于真實數(shù)據(jù)信息構(gòu)建目標用戶的模型功能。要想提高用戶畫像的精準性，需運用大數(shù)據(jù)技術(shù)從多維度出發(fā)分析數(shù)據(jù)信息內(nèi)容。例如，從數(shù)據(jù)信息采集入手，對學生的日常生活消費、學習以及上網(wǎng)行為等方面進行分析，以獲得具有個體特征的數(shù)據(jù)。通過對學生基本個人信息特征的精準描述，可對其學習與生活情況提供監(jiān)測與預警服務。

某學院采用了大數(shù)據(jù)平臺架構(gòu)，將目標放在教務系統(tǒng)整合、人事系統(tǒng)、圖書館系統(tǒng)以及無線上網(wǎng)系統(tǒng)等業(yè)務數(shù)據(jù)上，通過運用大數(shù)據(jù)統(tǒng)一存儲與計算集群的無線擴展功能，將處于碎片化的校園管理實現(xiàn)了整體智能化控制。在無線上網(wǎng)系統(tǒng)信息業(yè)務中，根據(jù)網(wǎng)絡流控數(shù)據(jù)與訪問數(shù)據(jù)分析結(jié)果，對不同用戶上網(wǎng)習慣、軟件使用情況以及訪問內(nèi)容進行追蹤，一旦發(fā)生學生失聯(lián)情況，就可根據(jù)學生在校期間的上網(wǎng)時長與瀏覽內(nèi)容評估其行為。

在教師教學方面，應從改革教學方法與改善校園環(huán)境入手。具體是將物理環(huán)境與網(wǎng)絡虛擬環(huán)境結(jié)合起來，以為學生提供更多選擇學習方法與學習環(huán)境的空間，此過程需將個性化、智能化以及對外開放化作為技術(shù)運用目標。以建設未來教室為例，應運用大數(shù)據(jù)技術(shù)中的電子白板技術(shù)，按照手指方法，實現(xiàn)學習實例教程的電子顯示屏目標。在為教師構(gòu)建網(wǎng)絡教學平臺的過程，需與互聯(lián)網(wǎng)充分結(jié)合，通過建設在線學習平臺，以提高教學環(huán)境與教學時間設置的靈活性。此外，教學過程中，教師可運用二維碼技術(shù)與視頻技術(shù)創(chuàng)設數(shù)字化教材，為學生自主學習與實時學習提供必要的資源，最終實現(xiàn)課堂教學延伸目的[6]。

3.4 學生管理大數(shù)據(jù)應用

在智慧校園建設的學生管理層面，大數(shù)據(jù)技術(shù)的應用主要集中在學業(yè)管理、心理管理、學生軌跡管理和校情管理4個方面。

3.4.1 學業(yè)管理

高校學生的自主學習能力尤為重要，智慧校園建設除了為其提供良好的課堂與學習環(huán)境外，還要從管理角度出發(fā)，強化其自主學習能力。具體而言，就是運用大數(shù)據(jù)技術(shù)對學生的考試成績、課堂考勤、學習時長以及圖書館借閱等行為數(shù)據(jù)信息進行挖掘分析，形成具有個性化特點的學業(yè)預測報告。如此，結(jié)合實際情況給出相應的學業(yè)建議，為不同學生做出學業(yè)預警，使其能夠更為清晰地掌握自身的學業(yè)水平，進而對學習計劃進行合理調(diào)整。

3.4.2 心理管理

由于社會經(jīng)濟環(huán)境的多元化發(fā)展，高校學生要面臨學業(yè)、生活、社交以及就業(yè)等方面的問題，導致部分學生的抗壓能力與自我疏導能力較弱，容易出現(xiàn)心理健康問題。大數(shù)據(jù)技術(shù)應對學生的社團活動、上網(wǎng)記錄、學習時長、門禁記錄以及圖書館借閱等行為數(shù)據(jù)進行采集分析，以完成學生行為與心理畫像的感知計算，就能及時發(fā)現(xiàn)學生心理的異常情況，進而通過合理的干預與疏導，幫助其恢復良好的生活學習狀態(tài)。

3.4.3 學生軌跡管理

智慧校園建設過程運用大數(shù)據(jù)來管理學生軌跡，就是采集一個或者多個移動對象的數(shù)據(jù)信息，并結(jié)合采集信息所處位置、時間以及運動速度等特征，按照先后順序完成軌跡數(shù)據(jù)的排列[7]。由于網(wǎng)絡環(huán)境中智能終端設備接入量大幅增長，移動對象產(chǎn)生的數(shù)據(jù)分析需求呈幾何級數(shù)增長。為此，大數(shù)據(jù)技術(shù)人員應將時間與空間作為信息數(shù)據(jù)分析處理重點，以掌握學生或特定群體的活動行為與規(guī)律。智慧校園中，可按照師生軌跡數(shù)據(jù)確定其行為軌跡，以掌握當前師生的興趣愛好、行為特征以及社會習慣，為管理師生行為提供助力，這是強化學生在校期間安全管理工作質(zhì)量水平的關(guān)鍵。

3.4.4 校情管理

智慧校園建設應為學校管理層與師生群體提供教育發(fā)展現(xiàn)狀、專業(yè)導向等方面的實時信息。具體通過狀態(tài)數(shù)據(jù)形式，將相關(guān)圖表數(shù)據(jù)直觀展現(xiàn)出來，以為問題發(fā)現(xiàn)與調(diào)整提供指導。這是提升學校管理水平、教育教學能力的有效途徑，應運用大數(shù)據(jù)技術(shù)的重要支撐作用來加強校園文化建設的服務能力。通過構(gòu)建校情管理與分析平臺，不僅能夠分析統(tǒng)計校園基礎條件信息數(shù)據(jù)，還可為教育教學、學生管理以及科研領(lǐng)域管理提供指引，是優(yōu)化智慧校園建設的重要一環(huán)。

4 結(jié)語

綜上所述，智慧校園建設過程存在著各種問題，需運用大數(shù)據(jù)技術(shù)的數(shù)據(jù)采集、整合、分類、處理以及分析功能，形成信息平臺系統(tǒng)，提高服務水平質(zhì)量。事實證明，采用以往的智慧校園建設模式，難以滿足社會經(jīng)濟市場環(huán)境對高素質(zhì)人才的創(chuàng)新性與自主能力等方面的需求。在未來，相關(guān)建設者應結(jié)合各行業(yè)市場環(huán)境的發(fā)展需求與變化，對智慧校園信息系統(tǒng)平臺進行調(diào)整控制，以使教師教學方法、學生學習環(huán)境以及校園基礎設施服務水平，均能跟上建設需要。