計(jì)算機(jī)技術(shù)在智慧化校園建設(shè)中的應(yīng)用

鄧 睿

（吉林工業(yè)職業(yè)技術(shù)學(xué)院，吉林 吉林 132000）

0 引言

隨著科技水平的不斷提升，各行業(yè)發(fā)展均迎來(lái)了快速發(fā)展契機(jī)。教育行業(yè)發(fā)展應(yīng)抓住此時(shí)機(jī)，通過(guò)運(yùn)用計(jì)算機(jī)技術(shù)來(lái)大力發(fā)展智慧化校園建設(shè)，為師生學(xué)習(xí)生活、課堂教學(xué)方式以及各類(lèi)設(shè)施管理提供良好的平臺(tái)條件。然而，在實(shí)際應(yīng)用計(jì)算機(jī)技術(shù)過(guò)程，相關(guān)人員并未充分認(rèn)識(shí)到計(jì)算機(jī)技術(shù)的作用范圍與價(jià)值，無(wú)法將物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)、大數(shù)據(jù)與云計(jì)算技術(shù)以更趨科學(xué)、高效以及適用性狀態(tài)運(yùn)用智慧化校園建設(shè)。為此，研究人員應(yīng)結(jié)合實(shí)際情況，著重分析計(jì)算機(jī)技術(shù)在智慧化校園建設(shè)工作中的應(yīng)用要點(diǎn)，以為后續(xù)各項(xiàng)改進(jìn)、優(yōu)化技術(shù)運(yùn)用提供更趨實(shí)用性的借鑒。

1 研究智慧化校園建設(shè)工作中計(jì)算機(jī)技術(shù)應(yīng)用的現(xiàn)實(shí)意義

智慧技術(shù)發(fā)展水平不斷提升，已經(jīng)被廣泛運(yùn)用于不同環(huán)境領(lǐng)域。其中校園環(huán)境的智慧發(fā)展，多通過(guò)計(jì)算機(jī)技術(shù)來(lái)實(shí)現(xiàn)建設(shè)目標(biāo)。計(jì)算機(jī)技術(shù)，能夠?yàn)闃?gòu)建智能化校園提供基礎(chǔ)技術(shù)支撐。主要作用形式為物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)、云計(jì)算以及大數(shù)據(jù)技術(shù)。具體來(lái)說(shuō)，計(jì)算機(jī)技術(shù)通過(guò)共享與傳遞海量數(shù)據(jù)信息，為校園智能化系統(tǒng)的建設(shè)提供助力［1］。不僅具有信息傳播速度快、篩選簡(jiǎn)單特點(diǎn)，還具有處理效率高的優(yōu)勢(shì)。在為學(xué)生創(chuàng)造良好學(xué)習(xí)環(huán)境的同時(shí)，還豐富了課堂教學(xué)方式，是推動(dòng)校園總體建設(shè)智慧化發(fā)展的重要手段。

2 計(jì)算機(jī)技術(shù)在智慧化校園建設(shè)工作中應(yīng)用要點(diǎn)

2.1 物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)

信息時(shí)代背景下，物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)是其迅猛發(fā)展的重要產(chǎn)物，可通過(guò)信息傳感設(shè)備的約定協(xié)議內(nèi)容，使物體與網(wǎng)絡(luò)進(jìn)行連接。智慧化校園發(fā)展建設(shè)應(yīng)用該技術(shù)，能夠?qū)崿F(xiàn)智能識(shí)別與跟蹤定位技術(shù)等功能服務(wù)作用。為此，智慧化校園建設(shè)工作過(guò)程，需明確其構(gòu)成與應(yīng)用要點(diǎn)，來(lái)強(qiáng)化作用效果。特別是基于物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)的智慧系統(tǒng)功能，其由3個(gè)體系組成，即感知、網(wǎng)絡(luò)與運(yùn)用。智慧系統(tǒng)感知功能，主要對(duì)各類(lèi)事務(wù)產(chǎn)生的數(shù)據(jù)進(jìn)行物理量記錄，并與傳感技術(shù)、RFID技術(shù)結(jié)合來(lái)完成信息數(shù)據(jù)收集。此后，針對(duì)物體的精準(zhǔn)定位業(yè)務(wù)系統(tǒng)服務(wù)，就可將其作為基礎(chǔ)。應(yīng)用網(wǎng)絡(luò)體系過(guò)程，主要通過(guò)智慧校園物聯(lián)網(wǎng)系統(tǒng)中的藍(lán)牙技術(shù)、WiFi技術(shù)和無(wú)線通信技術(shù)，對(duì)收集的信息進(jìn)行統(tǒng)計(jì)分析，進(jìn)而經(jīng)快速傳輸來(lái)構(gòu)建智慧校園的應(yīng)用系統(tǒng)。應(yīng)用系統(tǒng)主要以網(wǎng)絡(luò)平臺(tái)方式作用，需通過(guò)人工智能技術(shù)、云計(jì)算技術(shù)以及大數(shù)據(jù)技術(shù)等來(lái)開(kāi)展終端設(shè)備的數(shù)據(jù)統(tǒng)計(jì)工作［2］。如此，就可為信息資源共享提供跨系統(tǒng)與跨模塊技術(shù)功能。

2.2 云計(jì)算與大數(shù)據(jù)技術(shù)

云計(jì)算作為一種分布式計(jì)算方法，主要利用網(wǎng)絡(luò)“云”來(lái)分解處理收集到的大量數(shù)據(jù)信息。當(dāng)大量數(shù)據(jù)被劃分為若干小程序后，就可借助服務(wù)器來(lái)為用戶(hù)提供所需的數(shù)據(jù)信息內(nèi)容?，F(xiàn)階段，智慧校園建設(shè)云計(jì)算技術(shù)的應(yīng)用以3種形式作用，即網(wǎng)絡(luò)計(jì)算機(jī)、虛擬技術(shù)與計(jì)算機(jī)效用。如，結(jié)合智慧化校園建設(shè)管理的云環(huán)境，來(lái)提高身份驗(yàn)證與智能支付服務(wù)水平；借助智能安全防護(hù)監(jiān)控系統(tǒng)，來(lái)健全學(xué)生公寓、食堂以及教學(xué)樓等設(shè)施的監(jiān)控布置；高效整合教育資料，將課程與考試信息數(shù)據(jù)進(jìn)行篩選分類(lèi)，以為學(xué)生提供簡(jiǎn)單便捷的環(huán)境。

大數(shù)據(jù)技術(shù)在智慧化校園中的應(yīng)用，主要體現(xiàn)在體系建設(shè)方面，如數(shù)據(jù)存儲(chǔ)、處理以及篩選等。具體處理數(shù)據(jù)類(lèi)型集中在以下3個(gè)方面。

(1）Hadoop數(shù)據(jù)處理架構(gòu)。此處理數(shù)據(jù)框架包含Sqoop、Flume以及Hive等幾大模塊，主要用來(lái)分布式處理網(wǎng)絡(luò)環(huán)境中的大規(guī)模數(shù)據(jù)信息。其中Flume，作為Hadoop處理架構(gòu)的信息采集系統(tǒng)，用來(lái)采集、整合以及傳輸網(wǎng)絡(luò)上海量的日志數(shù)據(jù)。Pig作為大型數(shù)據(jù)集處理平臺(tái)，通過(guò)Map-Reduce任務(wù)編譯器來(lái)處理收集到的數(shù)據(jù)信息［3］。

(2）HDFS分布式文件數(shù)據(jù)。運(yùn)用構(gòu)建成的Hbase數(shù)據(jù)庫(kù)系統(tǒng)，將存儲(chǔ)數(shù)據(jù)以節(jié)點(diǎn)狀態(tài)作用。這里的節(jié)點(diǎn)包括主節(jié)點(diǎn)與數(shù)據(jù)節(jié)點(diǎn)。前者主要用于對(duì)元數(shù)據(jù)與Data Node數(shù)據(jù)的管理；后者，則用來(lái)定義客戶(hù)端數(shù)據(jù)塊操作處理內(nèi)容。

(3）Spark并行計(jì)算框架。其作為替代Hadoop數(shù)據(jù)處理系統(tǒng)方案。編程語(yǔ)言采用Scala語(yǔ)言。此方式作用下開(kāi)展的數(shù)據(jù)計(jì)算可為系統(tǒng)賦予查詢(xún)數(shù)據(jù)、學(xué)習(xí)指令和編輯文本功能。解決了系統(tǒng)運(yùn)行過(guò)程分布式數(shù)據(jù)處理業(yè)務(wù)開(kāi)展過(guò)程存在的較大載荷問(wèn)題影響。

3 關(guān)于智慧化校園建設(shè)中計(jì)算機(jī)技術(shù)的應(yīng)用控制實(shí)踐

3.1 明確技術(shù)應(yīng)用原理

3.1.1 計(jì)算機(jī)系統(tǒng)技術(shù)

基于不同平臺(tái)部署需求差異，智慧化校園計(jì)算機(jī)系統(tǒng)建設(shè)應(yīng)運(yùn)用J2EE開(kāi)源框架(Struts＋spring＋JPA）。智慧校園計(jì)算機(jī)系統(tǒng)應(yīng)用的不同平臺(tái)指的是：Windows，Unix，lLinux。運(yùn)用此開(kāi)源框架后，可為系統(tǒng)運(yùn)行提供獨(dú)立與聯(lián)動(dòng)的空間環(huán)境。為給校園提供智能系統(tǒng)軟件服務(wù)，還應(yīng)構(gòu)建能夠?yàn)閃ebservice第三方開(kāi)發(fā)提供接口的功能設(shè)置。具體就是通過(guò)部署軟件的虛擬技術(shù)與集群方式來(lái)實(shí)現(xiàn)。為滿足智慧化校園計(jì)算機(jī)系統(tǒng)的角色機(jī)制設(shè)置，計(jì)算機(jī)系統(tǒng)技術(shù)應(yīng)用可結(jié)合動(dòng)態(tài)原理控制訪問(wèn)權(quán)限。如將系統(tǒng)設(shè)計(jì)為B/S結(jié)構(gòu)，以為Windows，Linux，Unix等服務(wù)器操作系統(tǒng)提供支持。此外，該結(jié)構(gòu)背景下，還能為建設(shè)關(guān)系型數(shù)據(jù)庫(kù)提供技術(shù)支持。由于計(jì)算機(jī)系統(tǒng)的運(yùn)行性能要滿足校園智慧化多方面業(yè)務(wù)建設(shè)需求，因此，系統(tǒng)技術(shù)人員需將平均延時(shí)控制在3~10 s，單點(diǎn)登錄與認(rèn)證響應(yīng)時(shí)長(zhǎng)設(shè)置在3~4 s。為進(jìn)一步滿足國(guó)際通用網(wǎng)路協(xié)議與路由協(xié)議建設(shè)需求，計(jì)算機(jī)系統(tǒng)還要著力于發(fā)展均衡負(fù)載控制服務(wù)。

3.1.2 數(shù)據(jù)庫(kù)構(gòu)建

數(shù)據(jù)中心是智慧化校園發(fā)展建設(shè)的核心重點(diǎn)。其是服務(wù)于計(jì)算機(jī)系統(tǒng)與軟件平臺(tái)構(gòu)建與運(yùn)行的基礎(chǔ)。故而，在構(gòu)建數(shù)據(jù)庫(kù)過(guò)程，需將智慧化校園建設(shè)計(jì)算機(jī)系統(tǒng)業(yè)務(wù)內(nèi)容納入其中，如學(xué)生基本信息、教室分布、宿舍分布、物資總量、教材信息以及教職工信息等。這些信息，應(yīng)以既定標(biāo)準(zhǔn)與規(guī)范來(lái)完成數(shù)據(jù)庫(kù)信息的錄入。此外，數(shù)據(jù)庫(kù)構(gòu)建，還要實(shí)現(xiàn)為用戶(hù)提供數(shù)據(jù)信息整合分析運(yùn)用的更新、檢索以及篩選功能。數(shù)據(jù)庫(kù)建設(shè)應(yīng)用過(guò)程，操作人員要注意使用方式。如為避免損壞問(wèn)題初選，不得進(jìn)行頻繁連接開(kāi)關(guān)的操作。體系設(shè)計(jì)階段，需運(yùn)用基于Web的OLAP來(lái)完成系統(tǒng)結(jié)構(gòu)組建。而后，結(jié)合數(shù)據(jù)庫(kù)緩存與對(duì)象池技術(shù)，來(lái)對(duì)控制目標(biāo)數(shù)量進(jìn)行維系。這里的數(shù)據(jù)緩存主要用于歷史記錄的查詢(xún)與存儲(chǔ)功能實(shí)現(xiàn)。對(duì)象池技術(shù)應(yīng)用，則服務(wù)于減少數(shù)據(jù)庫(kù)創(chuàng)建與連接關(guān)閉數(shù)量，以強(qiáng)化系統(tǒng)工作效率與維護(hù)性能［4］。

3.2 物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)應(yīng)用

3.2.1 校園一卡通體系

智慧化校園建設(shè)發(fā)展建設(shè)階段，需將服務(wù)于師生學(xué)習(xí)生活作為主要業(yè)務(wù)內(nèi)容。校園一卡通，能夠通過(guò)為師生提供更為便捷高效的服務(wù)，是智慧校園體系建設(shè)的重要組成。這里的服務(wù)功能包括圖書(shū)館借書(shū)省去個(gè)人信息登錄；食堂吃飯刷卡、課堂簽到以及宿舍門(mén)禁卡等，均為學(xué)生的生活學(xué)習(xí)創(chuàng)造了便利環(huán)境。此外，從學(xué)校管理方面考慮，構(gòu)建校園一卡通體系，還提高了教學(xué)與管理工作的科學(xué)技術(shù)水平。具體實(shí)現(xiàn)過(guò)程，主要借助RFID技術(shù)，將學(xué)生個(gè)人基本信息錄入計(jì)算機(jī)系統(tǒng)［5］。設(shè)置好RFID讀取器后，學(xué)生與教職工就可隨時(shí)進(jìn)行充值與消費(fèi)操作。數(shù)據(jù)信息也會(huì)迅速傳遞至數(shù)據(jù)庫(kù)環(huán)境，以實(shí)現(xiàn)智慧校園一卡通的信息處理目標(biāo)。

3.2.2 構(gòu)建校園智能后勤服務(wù)控制體系

后勤管理工作，也是智慧校園建設(shè)的重要一環(huán)。應(yīng)用計(jì)算機(jī)技術(shù)過(guò)程，需將物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)作為重點(diǎn)，以對(duì)供電、照明、供水以及停車(chē)場(chǎng)等系統(tǒng)進(jìn)行管理。其中照明系統(tǒng)的建設(shè)，因校園環(huán)境中不同設(shè)施的燈光管理需求不同，如圖書(shū)館、食堂和教師等設(shè)施。運(yùn)用物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)構(gòu)建校園智能后勤服務(wù)控制體系，能夠?yàn)榄h(huán)境安全與能源效應(yīng)提供有效控制技術(shù)。

3.2.3 智慧教學(xué)管理

智慧化校園應(yīng)用計(jì)算機(jī)技術(shù)中的物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)過(guò)程，教學(xué)管理業(yè)務(wù)功能實(shí)現(xiàn)，不僅能夠大幅提升學(xué)生學(xué)習(xí)效率，還能為其創(chuàng)造良好的學(xué)習(xí)環(huán)境。運(yùn)用物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)可逐步對(duì)學(xué)校教學(xué)設(shè)施進(jìn)行完善，以形成能夠?yàn)閷W(xué)生提供便利的教學(xué)評(píng)價(jià)、教學(xué)管理以及考核系統(tǒng)服務(wù)，進(jìn)而提升校園教學(xué)質(zhì)量調(diào)整的整體性。目前，教學(xué)管理方面的物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)通過(guò)一卡通方式來(lái)提供智慧圖書(shū)館與教學(xué)考核系統(tǒng)業(yè)務(wù)服務(wù)功能。校園一卡通的形式，能夠經(jīng)刷卡來(lái)對(duì)數(shù)據(jù)信息情況進(jìn)行分析統(tǒng)計(jì)，通過(guò)將其反饋給網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)中心來(lái)提高學(xué)生考勤管理水平。在實(shí)訓(xùn)設(shè)備方面，運(yùn)用電子系統(tǒng)中的傳感器設(shè)施來(lái)監(jiān)測(cè)設(shè)備運(yùn)行狀態(tài)。如發(fā)現(xiàn)問(wèn)題，會(huì)對(duì)設(shè)備管理進(jìn)行報(bào)警［6］。

3.3 云計(jì)算與大數(shù)據(jù)技術(shù)應(yīng)用

3.3.1 建設(shè)應(yīng)用系統(tǒng)及平臺(tái)

智慧化校園發(fā)展建設(shè)過(guò)程，為達(dá)成互聯(lián)網(wǎng)教育平臺(tái)、數(shù)據(jù)化系統(tǒng)以及數(shù)據(jù)信息管理系統(tǒng)等業(yè)務(wù)目標(biāo)，需深化大數(shù)據(jù)與云計(jì)算技術(shù)應(yīng)用控制。這不僅能夠調(diào)整以往校園的教學(xué)方式，還能為學(xué)生提供更多廣闊的學(xué)習(xí)空間范圍。換句話說(shuō)，就是通過(guò)豐富課堂教學(xué)手段與內(nèi)容，以使學(xué)生在校學(xué)習(xí)不受時(shí)間與環(huán)境因素影響。由于互聯(lián)網(wǎng)技術(shù)具有傳遞特性，學(xué)生可運(yùn)用互聯(lián)網(wǎng)平臺(tái)的各類(lèi)資源來(lái)深化自身的專(zhuān)業(yè)知識(shí)學(xué)習(xí)水平。由此，學(xué)生的自主學(xué)習(xí)環(huán)境就可得到優(yōu)化，有效提升學(xué)習(xí)效率的基礎(chǔ)上，還能結(jié)合互聯(lián)網(wǎng)數(shù)據(jù)信息資源擴(kuò)寬其思維模式與探索精神。除了將數(shù)據(jù)化技術(shù)優(yōu)勢(shì)發(fā)揮出來(lái)外，應(yīng)用這兩種計(jì)算機(jī)技術(shù)后，還增加了教師與校園教學(xué)需求之間的聯(lián)系。不受范疇問(wèn)題影響，也得從多渠道獲取課堂教學(xué)任務(wù)。如，督查學(xué)習(xí)結(jié)果，使得課堂教學(xué)環(huán)境與教學(xué)方法更具直接性與可控性。

3.3.2 創(chuàng)設(shè)智能學(xué)習(xí)環(huán)境

要想為智慧校園建設(shè)提供智能化的學(xué)習(xí)環(huán)境，應(yīng)用大數(shù)據(jù)與云計(jì)算技術(shù)過(guò)程中，應(yīng)著力解決傳統(tǒng)學(xué)習(xí)環(huán)境中的學(xué)生、老師、資源、地點(diǎn)以及技術(shù)問(wèn)題。具體就是將物理環(huán)境與網(wǎng)絡(luò)虛擬環(huán)境結(jié)合起來(lái)，以為學(xué)生提供更多選擇學(xué)習(xí)方法與學(xué)習(xí)環(huán)境的空間。此過(guò)程，需將個(gè)性化、智能化以及對(duì)外開(kāi)放化作為技術(shù)運(yùn)用目標(biāo)，如在建設(shè)未來(lái)教室時(shí)，應(yīng)運(yùn)用電子白板技術(shù)，按照手指方法，實(shí)現(xiàn)學(xué)習(xí)實(shí)例教程的電子顯示屏目標(biāo)。未來(lái)教室的創(chuàng)設(shè)，需遵循多樣性原則，通過(guò)豐富形象的方式，來(lái)為學(xué)生進(jìn)行遠(yuǎn)程學(xué)習(xí)提供互動(dòng)交流的環(huán)境。如此，就可使具有抽象特點(diǎn)的專(zhuān)業(yè)知識(shí)以細(xì)化狀態(tài)展現(xiàn)。在強(qiáng)化學(xué)生學(xué)習(xí)積極性的同時(shí)，還提升了學(xué)習(xí)效率。是情景式教學(xué)模式的高級(jí)體現(xiàn)。對(duì)于網(wǎng)絡(luò)教學(xué)平臺(tái)的創(chuàng)設(shè)，就是基于互聯(lián)網(wǎng)構(gòu)建在線學(xué)習(xí)平臺(tái)。這里的互聯(lián)網(wǎng)在線學(xué)習(xí)平臺(tái)就是指依靠互聯(lián)網(wǎng)的媒介開(kāi)展教學(xué)或?qū)W習(xí)?；ヂ?lián)網(wǎng)在線學(xué)習(xí)平臺(tái)的優(yōu)勢(shì)是授課的環(huán)境和時(shí)間更為靈活，而且具備更多的選擇性［7］?；诨ヂ?lián)網(wǎng)平臺(tái)數(shù)據(jù)資源的互動(dòng)與傳遞功能，可使學(xué)生也參與進(jìn)來(lái)，制定出具有適用性的學(xué)習(xí)培訓(xùn)計(jì)劃，提高學(xué)生學(xué)習(xí)積極性與主動(dòng)性。

4 結(jié)語(yǔ)

綜上所述，智慧化校園建設(shè)應(yīng)用計(jì)算機(jī)技術(shù)過(guò)程，應(yīng)將工作重點(diǎn)放在物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)、大數(shù)據(jù)與云計(jì)算技術(shù)的優(yōu)化控制上。具體就是在掌握各類(lèi)計(jì)算機(jī)技術(shù)作用內(nèi)容、作用方式以及效果的情況下，開(kāi)展創(chuàng)設(shè)智能學(xué)習(xí)環(huán)境、系統(tǒng)應(yīng)用平臺(tái)、校園后勤智能服務(wù)體系、學(xué)校教學(xué)實(shí)踐以及校園一卡通體系等方面工作內(nèi)容。事實(shí)證明，只有這樣，才能使計(jì)算機(jī)技術(shù)的信息數(shù)據(jù)處理效果更具針對(duì)性，且以科學(xué)合理狀態(tài)服務(wù)于學(xué)生學(xué)習(xí)、教師授課以及校園管理等方面。這是提升智慧化校園建設(shè)水平的關(guān)鍵，研究人員應(yīng)將上述分析內(nèi)容與科研結(jié)果更多地運(yùn)用實(shí)踐，以推動(dòng)涉及行業(yè)健康穩(wěn)定發(fā)展。