大數(shù)據(jù)環(huán)境下的智慧校園建設與應用
—— 以江陰中專智慧校園建設為例

汪立華

（江蘇省江陰中等專業(yè)學校，江蘇 江陰 214432）

1 中職學校在建設智慧校園中存在的問題

1.1 建設智慧校園主要內(nèi)容

目前，各中職學校對于具體業(yè)務工作要求存在差異，包括智慧教學、智慧校園生活等，每個部門負責的日常事務也有所不同。

（1）智慧教務系統(tǒng)。該系統(tǒng)針對的是校內(nèi)不同教學內(nèi)容的管理，主要是各類課程的安排、任課教師定位、課后教學的評價等。不同的中職學校領導或者是管理人員對于智慧教務系統(tǒng)有不同的要求，包括對學生學習情況的監(jiān)督和評價、教師教學交流等，這些情況都是和教師工資與績效獎金掛鉤的，目的就是為了加強教師教學的規(guī)范性。

（2）智慧教學與學習系統(tǒng)。該系統(tǒng)屬于當前應用在一線的網(wǎng)絡教學系統(tǒng)，教師在網(wǎng)絡教學資源收集和課程應用時，可以采取在線模式，主要包括多媒體教學課程內(nèi)容，需要和教學內(nèi)容相結(jié)合融入一些視頻內(nèi)容以及學習方面的資料，制作完成之后將其上傳到網(wǎng)絡平臺。學生可以應用智能手機或者是平板電腦來進行學科的學習，這樣便于教師通過網(wǎng)絡客戶端來隨時對學生學習情況進行考察和記錄。

（3）智慧校園生活系統(tǒng)。該系統(tǒng)主要針對學生的學習與生活，包括繳納學費以及日常生活所需等，還可以為師生的生活提供便利，師生僅用一張校園卡就可以在學校里“暢通無阻”，例如，食堂和超市消費等，教師也可以登錄到智慧校園生活App享受校園服務。

1.2 在智慧校園構(gòu)建中存在的問題

（1）缺乏服務和管理的對接。大部分的中職學校都已經(jīng)推廣了數(shù)字化校園建設及平臺管理應用系統(tǒng)，學?？梢岳镁W(wǎng)絡平臺來做好日常事務、教學事務等各個方面的處理工作，但是由于對接內(nèi)容存在差異，且各個校園業(yè)務需求情況也有差異，所以無法實現(xiàn)網(wǎng)絡數(shù)據(jù)資源的共享，這也是當前在智慧校園構(gòu)建過程之中需要面臨的非常重要的問題。例如在進行中職學校管理過程中，不同部門針對的業(yè)務不同，管理上存在著明顯差異，為了能夠完成一個事物往往需要跑多個部門。目前很多的行政網(wǎng)絡業(yè)務應用比較多，用戶需要下載多個App才能夠完成事物處理，這就導致校園業(yè)務流變得閉環(huán)化，信息業(yè)務辦理較為困難。

（2）中職學校之中的課程教學與學習評價較為形式化。對于中職學校事務來說，完成專業(yè)課程的教學是學校重中之重，特別是教師在進行教學過程之中的質(zhì)量情況，包括學生對新知識的學習等都與學生未來發(fā)展以及學校的建設有著密不可分的關系。但在構(gòu)建中職學校智慧校園的時候，不具備相應的教學考評系統(tǒng)或者是內(nèi)容非常單一，參考的還是學生的成績以及學生單一的評價等。當出現(xiàn)類似問題的時候，主要的因素是學校缺乏對于大數(shù)據(jù)云計算等各種教育平臺和方法的重視，沒有及時的將其引進到系統(tǒng)考評之中，在教學質(zhì)量評價和學生考評上都比較形式化，無法將學生的真實學習情況體現(xiàn)出來，也沒有辦法掌握教師的專業(yè)技能水平。

2 江陰中專智慧校園建設現(xiàn)狀

近五年來，江陰中專根據(jù)校園信息化建設中長期規(guī)劃要求，以實現(xiàn)從創(chuàng)建市級“信息化示范?！钡绞〖墶爸腔坌@”的目標步步遞進，實現(xiàn)信息化、智慧化引領學校的辦學現(xiàn)代化，2017年底被評為第二批“江蘇省職業(yè)學校智慧校園”。江陰中專智慧校園建設應用服務廣泛，實現(xiàn)了真正的管理信息化。通過“智慧校園”建設，學校校園門戶平臺已經(jīng)實現(xiàn)了用戶的集中化和統(tǒng)一化管理，具有CMS站群管理系統(tǒng)、人事子系統(tǒng)、教科研子系統(tǒng)、教學管理子系統(tǒng)、學生信息管理子系統(tǒng)、辦公管理系統(tǒng)、教務管理系統(tǒng)、項目管理系統(tǒng)、學歷教學管理系統(tǒng)、德育系統(tǒng)、評教評學系統(tǒng)等15個管理應用信息系統(tǒng)，所有系統(tǒng)都采用單點登錄。學校已在應用服務融合、學生管理、教學與科研服務、校企合作服務、辦公與生活服務、人力資源管理、財務與資產(chǎn)管理、社會服務等方面，構(gòu)建了功能較齊全的數(shù)字化、綜合化、智能化的管理應用信息系統(tǒng)。校務平臺和管理平臺運行流暢，為教育、教學、管理、科研提供了快捷服務，基本實現(xiàn)了管理信息化，實現(xiàn)了各個不同部門之間溝通的便捷化[3]。以下是學校幾個信息化平臺。

一是校園一卡通服務。2015年，江陰中專與建設銀行合作建設校園一卡通項目。采用新開普一卡通技術，實現(xiàn)了全校師生、員工在校內(nèi)每人持一張校園卡，在全校范圍內(nèi)所有的信息查詢、消費、考勤、圖書借還、水控、電控、圈存機圈存、門禁等功能。

二是泛雅教學平臺服務。江陰中專在調(diào)研國內(nèi)外各類教學平臺的基礎上，整合、開發(fā)了學校數(shù)字化教學平臺，包含10個大的模塊，分別是網(wǎng)絡課程建設、教學互動平臺、教學資源庫、學習空間、教學管理評估、網(wǎng)絡教學門戶、移動學習、質(zhì)量工程、本地資源管理平臺、教師教學發(fā)展中心等。各個模塊之間無縫銜接，協(xié)同發(fā)揮作用，為網(wǎng)絡教學提供全方位支持[6]。

三是教學云服務。2017年江陰中專架設上線了江陰中專云盤。云盤能實時備份同步計算機中的數(shù)據(jù)，讓用戶在辦公室、教室、出差途中，通過客戶端、手機客戶端和網(wǎng)頁端多種途徑實時訪問個人數(shù)據(jù)，還能共享數(shù)據(jù)、協(xié)作修改文檔表格等。云盤通過后臺的3副本備份以及加密存儲保證數(shù)據(jù)的安全性與隱私性。目前，學校校云盤給每位教師分配了80GB使用空間，云盤的使用取締了U盤，既有效防范了因U盤的拔插導致的病毒交互傳播，又為教師存儲重要數(shù)據(jù)提供了安全高速的網(wǎng)絡存儲空間，滿足全校教師的教學與辦公需求。

3 大數(shù)據(jù)技術在建設中職學校智慧校園中的應用

3.1 在大數(shù)據(jù)技術上的主要架構(gòu)

在智慧校園建設過程之中大數(shù)據(jù)技術屬于一項重要技術，其中的相關系統(tǒng)有Hadoop，其他組成系統(tǒng)有HDFS分布式文件，還有采取Spark并行計算的系統(tǒng)。在這其中Hadoop的系統(tǒng)是大數(shù)據(jù)應用技術之中重要的一個框架，而Hadoop是一種分布式的數(shù)據(jù)計算平臺，它主要包括HDFS分級文件系統(tǒng)和Hive數(shù)據(jù)倉庫分析系統(tǒng)，另外還包括NameNode的訪問控制模塊，可以控制所有文件操作，以及實施DataNode響應請求等部分。其中HDFS的文件系統(tǒng)主要負責對于數(shù)據(jù)信息存儲，在Hive的數(shù)據(jù)倉庫系統(tǒng)中，主要對于HDFS中的數(shù)據(jù)進行查詢和分析，而NameNode、DataNode是運行在HDFS文件系統(tǒng)中的重要軟件，NameNode所負責對文件名稱進行空間管理，做好外部的訪問控制，而DataNode負責對客戶請求進行響應，并且對發(fā)送和接收的相關數(shù)據(jù)做好響應。

3.2 在建設智慧校園過程中實現(xiàn)大數(shù)據(jù)抽取、清洗、轉(zhuǎn)換

在建設智慧校園過程中，首先要對學校的相關數(shù)據(jù)進行抽取、清洗和轉(zhuǎn)換，同時將開源的ETL工具Kettle利用起來，對收集到的數(shù)據(jù)進行必要的處理，做好腳本的編寫以及運營工作。對于網(wǎng)絡之中各種不同的軟件系統(tǒng)數(shù)據(jù)做好采集，及時地將數(shù)據(jù)存儲到結(jié)構(gòu)化的數(shù)據(jù)庫MySQL之中。在第一步進行數(shù)據(jù)抽取時會應用到的數(shù)據(jù)庫鏈接，主要由DBMS、ODBC來提供，并且在DW、Hive、Hbase等幾個不同的數(shù)據(jù)倉庫服務器中對需要的數(shù)據(jù)源文件進行抽取，之后再將源數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)變成為不同的格式[2]，將其導入到ODS的數(shù)據(jù)倉庫之中。對于數(shù)據(jù)含量較大的網(wǎng)絡系統(tǒng)，需要采用增量抽取的模式，并且依照數(shù)據(jù)倉庫ODS對時間戳的記錄情況，以及學校的業(yè)務記錄和教務管理的相應平臺[1]，做好教務管理方面的數(shù)據(jù)統(tǒng)計工作，并抽取出教學數(shù)據(jù)。進行數(shù)據(jù)清洗，是針對不符合相應要求的數(shù)據(jù)實施清除[3]，配合結(jié)構(gòu)上的轉(zhuǎn)換，將數(shù)據(jù)噪聲和無關數(shù)據(jù)清除。在對學校業(yè)務數(shù)據(jù)做清洗時，由于數(shù)據(jù)量十分復雜，需要對不同的數(shù)據(jù)倉庫和產(chǎn)生關涉的數(shù)據(jù)源數(shù)據(jù)做好合并，之后實現(xiàn)集成處理，在這時需要應用SQL數(shù)據(jù)清洗模式，對分散的業(yè)務信息進行完善，針對發(fā)生錯誤或是存在數(shù)據(jù)缺失的情況也能夠完成清洗和修正的工作，將優(yōu)質(zhì)數(shù)據(jù)信息提取出來。最后，是對清洗之后的相關數(shù)據(jù)做轉(zhuǎn)換，例如在應用XX0001、YY0001數(shù)據(jù)編碼進行轉(zhuǎn)換時，需要充分結(jié)合業(yè)務系統(tǒng)方面對數(shù)據(jù)的需求，做好數(shù)據(jù)在粒度與精細度方面的轉(zhuǎn)換，再將其存儲到數(shù)據(jù)倉庫之中實現(xiàn)最終的聚合。完成對結(jié)構(gòu)化數(shù)據(jù)的處理后，再針對非結(jié)構(gòu)化的數(shù)據(jù)進行智能分析，相應的數(shù)據(jù)結(jié)果就展示到可視化平臺上。

4 基于大數(shù)據(jù)做好智慧校園的建設

4.1 以大數(shù)據(jù)技術為智慧校園構(gòu)建依托

在建設智慧型校園時候，要依照學校的領導者以及教師和學生日常工作和學習上的需求，來進行差異性的智慧服務模式，做好教學管理，實施綜合信息的服務，做好學生人員管理等。在構(gòu)建智慧校園信息服務的框架時，應用大數(shù)據(jù)技術，搭載云計算平臺和完成后臺數(shù)據(jù)處理，對于基礎層進行搭建，由大數(shù)據(jù)作支撐，來分層級進行展示。針對不同體系和系統(tǒng)數(shù)據(jù)信息做好挖掘工作，實現(xiàn)信息的整合分析與處理，做好校園內(nèi)部的行政管理，滿足教師和學生的信息管理和提供日常服務等需求。

（1）基礎信息層。校園網(wǎng)絡的構(gòu)建基于智慧校園基礎層之上做好搭建，包括在基礎網(wǎng)絡上的設施及有線網(wǎng)絡和無線網(wǎng)絡的應用等，采取各種構(gòu)建模式，形成設備互聯(lián)與互動的物理網(wǎng)完整體系。在具有差異的網(wǎng)絡設備間，做好通信和數(shù)據(jù)工作的傳輸，需要通過物聯(lián)網(wǎng)組網(wǎng)技術，應用無限傳感器模塊，來完成IP協(xié)議。對于不同的云平臺構(gòu)建過程中，應用服務器和相應的客戶端節(jié)點之中所包含的數(shù)據(jù)實現(xiàn)通信的目的。在構(gòu)建智慧校園網(wǎng)絡體系的過程中，可以關聯(lián)防火墻并且實現(xiàn)延遲容忍網(wǎng)絡防火墻等通信協(xié)議，避免異常數(shù)據(jù)的訪問，過濾掉不良信息內(nèi)容，保證良好的數(shù)據(jù)運輸。

（2）將大數(shù)據(jù)技術作為支撐層。大數(shù)據(jù)支撐層在智慧校園之中屬于一個核心層級[1]，主要是負責數(shù)據(jù)采集和整理、對數(shù)據(jù)分析存儲的軟件以及硬件的設施，例如有云平臺服務器和數(shù)據(jù)挖掘引擎，另外，還包括Hive和Hbase數(shù)據(jù)倉庫，HDFS數(shù)據(jù)實施分布式的儲存模塊[1]，在差異性的模塊之中主要是對于大數(shù)據(jù)信息進行挖掘，并進行交換以及相應的整合處理，與此同時，做好數(shù)據(jù)存儲工作。采取主數(shù)據(jù)的管理模式，將應用平臺等不同種類的體系建立起來，通過對歷史數(shù)據(jù)分析和業(yè)務系統(tǒng)數(shù)據(jù)管理，做好代碼數(shù)據(jù)的挖掘，并針對數(shù)據(jù)進行分析，這樣能夠更好地完成用戶身份的確認，采取一卡通管理的模式，完善校務的內(nèi)容管理等工作，實現(xiàn)校園之中不同類別系統(tǒng)的互聯(lián)與互通，做到數(shù)據(jù)資源共享。

（3）應用層和展示層的利用。智慧服務應用的模式針對的是中職學校的師生，實施不同的服務模式，涵蓋了多種應用軟件以及移動硬件設備，主要目的是為了能夠提供日常辦公與教學服務，讓日常事務可以順利開展。這樣學生和教師就可以在計算機端或者手機端登錄移動客戶端網(wǎng)站或者是學校的信息網(wǎng)站，更好地完成公共業(yè)務的處理，滿足不同學校在智慧教學和學生學習等各方面的需求。

4.2 中職學校智慧校園對于數(shù)據(jù)的整合

在智慧校園中對于數(shù)據(jù)的整合是通過數(shù)據(jù)采集實現(xiàn)的，依照Hive的數(shù)據(jù)倉庫和相應的數(shù)據(jù)管理平臺，對不同的業(yè)務系統(tǒng)做好數(shù)據(jù)的資源整理工作，特別是重要的數(shù)據(jù)字段，能夠儲存數(shù)據(jù)到后臺，實現(xiàn)數(shù)據(jù)的整合，應用數(shù)據(jù)挖掘引擎，提升數(shù)據(jù)的完整性，做好數(shù)據(jù)信息的更新和回填，保證業(yè)務信息系統(tǒng)的統(tǒng)一性和標準性。

5 結(jié)束語

綜上所述，智慧校園是利用大數(shù)據(jù)和云計算以及物聯(lián)網(wǎng)等各種技術的綜合型校園網(wǎng)絡系統(tǒng)[1]，與傳統(tǒng)的數(shù)字校園網(wǎng)絡相比，信息資源共享和硬件設備吸納了互聯(lián)，對于不同部門的不同需求能有效地滿足，實現(xiàn)了數(shù)據(jù)信息接收、整合與挖掘，為不同的校園主體提供智能化與人性化的服務[3]。江陰中專智慧校園的創(chuàng)建一直在路上，計劃在學?，F(xiàn)有網(wǎng)絡硬件設施和軟件系統(tǒng)的基礎上，通過智慧校園建設，力爭實現(xiàn)校園環(huán)境數(shù)字化、教學資源數(shù)字化、教育管理數(shù)字化及教學應用數(shù)字化。