“十四五”期間高校數(shù)字化建設(shè)

蘭萬里?范凡

摘要：隨著中國高校教育水平的提升與數(shù)字信息化的發(fā)展，對校園數(shù)字化管理已成為當(dāng)今高校建設(shè)的重要課題?！笆奈濉逼陂g，數(shù)字化建設(shè)是高校發(fā)展的重點(diǎn)領(lǐng)域。結(jié)合“十四五”規(guī)劃要求，以北京化工大學(xué)昌平校區(qū)為例，對“數(shù)智化”校園建設(shè)進(jìn)行討論，對物聯(lián)網(wǎng)搭建、能源與資產(chǎn)管理、智慧教學(xué)系統(tǒng)方案進(jìn)行論述，“十四五”時期，北京化工大學(xué)數(shù)字化建設(shè)問題提出解決方案。

關(guān)鍵詞：數(shù)字校園；“十四五”規(guī)劃；智慧校園

一、前言

“十四五”期間，數(shù)字化建設(shè)是高校發(fā)展的重點(diǎn)領(lǐng)域，對校園數(shù)字化管理已成為當(dāng)今高校建設(shè)的重要課題。高校要做好“十四五”宏觀環(huán)境分析，除了傳統(tǒng)意義上的PEST（政治、經(jīng)濟(jì)、社會、技術(shù)）分析框架，還需要認(rèn)真地分析國內(nèi)的政策環(huán)境，特別是黨中央、國務(wù)院對教育領(lǐng)域深層次體制機(jī)制改革方面作出的系列新部署、新要求，需要高校在謀劃“十四五”規(guī)劃中系統(tǒng)、深入地思考和落實(shí)。每個高校都應(yīng)根據(jù)自身發(fā)展實(shí)際，制定出一部與新時代相匹配、具有中國特色的戰(zhàn)略規(guī)劃。制定規(guī)劃時把握的策略與方法包括對戰(zhàn)略大勢的判斷、對新階段戰(zhàn)略目標(biāo)的制定、與之相適應(yīng)的組織策略及持續(xù)不斷的戰(zhàn)略實(shí)踐。每個組織都要結(jié)合自身的實(shí)際，重審組織特殊使命（Mission）、描述組織獨(dú)特未來（Future）、實(shí)現(xiàn)特殊戰(zhàn)略目標(biāo)（Goal）、制定特有解決方案（Project）。

二、高校數(shù)字化意義

2021年是高校落實(shí)“十四五”規(guī)劃元年。教育部深度解讀了《高等學(xué)校數(shù)字校園建設(shè)規(guī)范（試行）》（以下簡稱《規(guī)范》），明確指出應(yīng)該結(jié)合高校信息化發(fā)展實(shí)際情況，促進(jìn)教育信息化支撐，指導(dǎo)高校充分利用云計算、大數(shù)據(jù)、物聯(lián)網(wǎng)等技術(shù)，營造網(wǎng)絡(luò)化、數(shù)字化、智能化、個性化的教育教學(xué)環(huán)境。

（一）數(shù)字化已逐步深入校園

早在“十三五”期間，各高校就已經(jīng)開始嘗試探索并不斷加快數(shù)字化校園建設(shè)的步伐，逐步進(jìn)行數(shù)字化校園向“智慧校園”的發(fā)展?！敖處熮k事不出學(xué)院，學(xué)生辦事不出校區(qū)”的“兩不出”目標(biāo)已經(jīng)基本實(shí)現(xiàn)，為廣大師生的學(xué)習(xí)與生活提供了諸多便利。校園網(wǎng)、信息系統(tǒng)基礎(chǔ)設(shè)施得到顯著改善，智慧后勤、智能教室建設(shè)取得初步進(jìn)展，信息化教育教學(xué)環(huán)境與教學(xué)資源建設(shè)成果初顯，信息化科研管理與服務(wù)支撐保障體系基本建立，信息化運(yùn)維管理體系和網(wǎng)絡(luò)安全管理體系基本建成，信息化文化傳承和網(wǎng)絡(luò)宣傳平臺日趨完善。

（二）解決遺留問題需統(tǒng)一理念

第一， 智慧決策能力有待加強(qiáng)?！笆濉逼陂g，各高?；窘鉀Q了數(shù)據(jù)孤島問題，基本實(shí)現(xiàn)了數(shù)據(jù)共享。但是數(shù)據(jù)環(huán)境、數(shù)據(jù)管理和應(yīng)用服務(wù)建設(shè)還存在著一些短板，比如，數(shù)據(jù)分析挖掘利用水平較低，基于數(shù)據(jù)的治理和決策能力有待加強(qiáng)。

第二，信息化使得高校運(yùn)維管理的系統(tǒng)發(fā)展迅速，各個子系統(tǒng)均能很好地運(yùn)行并承接校園的日常管理。但眾多子系統(tǒng)間還是無法形成強(qiáng)有力的聯(lián)動，比如，校園某處出現(xiàn)告警，此時管理人員需要逐一排查消防、安防等子系統(tǒng)，再判斷是哪一處出現(xiàn)故障，導(dǎo)致排查時間過長，可能會錯過最佳的故障處理決策時間。

（三）“智慧數(shù)字化”理念可有效提升校園一體化信息水平

高校數(shù)字校園作為物理校園的數(shù)字化轉(zhuǎn)型與擴(kuò)展，必須基于校園的具體業(yè)務(wù)來進(jìn)行流程梳理和實(shí)體校園數(shù)字化，這樣才能有效提高校園整體運(yùn)行效率，保障教學(xué)、科研、管理、服務(wù)等活動能夠順利開展。因此，智慧數(shù)字化理念統(tǒng)領(lǐng)來建立數(shù)字校園轉(zhuǎn)型的全景視圖就顯得尤為重要[1]。

三、北京化工大學(xué)數(shù)字化建設(shè)規(guī)劃

（一）北京化工大學(xué)數(shù)字化建設(shè)原則

一是以師生為本，由資源導(dǎo)向轉(zhuǎn)變?yōu)橛脩魧?dǎo)向。建設(shè)的最終目的是服務(wù)于教育用戶。新形勢下的教育數(shù)字化轉(zhuǎn)型是打造以學(xué)習(xí)者為中心的學(xué)習(xí)環(huán)境，全面提升供給能力，為學(xué)生整個學(xué)業(yè)生涯提供支撐。建設(shè)從傳統(tǒng)的資源導(dǎo)向轉(zhuǎn)變?yōu)橛脩魧?dǎo)向、從單一的教材數(shù)字化轉(zhuǎn)變?yōu)榻虒W(xué)過程的整體數(shù)字化，借助技術(shù)手段建立用戶需求反饋機(jī)制，實(shí)時獲取用戶多維需求信息，進(jìn)而實(shí)現(xiàn)全生命周期的良性供給。

二是以共享為要，由信息孤島轉(zhuǎn)變?yōu)殚_放學(xué)習(xí)生態(tài)。作為全球數(shù)字教育實(shí)踐領(lǐng)域的熱點(diǎn)話題，開放（OER）一直受到廣泛關(guān)注。此次教育數(shù)字化轉(zhuǎn)型，制定了全市統(tǒng)一的教育數(shù)據(jù)、技術(shù)、接口和認(rèn)證等標(biāo)準(zhǔn)體系，立足教育數(shù)字基座，推進(jìn)集約統(tǒng)一的系統(tǒng)優(yōu)化整合，逐步完成教育管理和服務(wù)系統(tǒng)整合以及數(shù)據(jù)歸集。未來，包括應(yīng)用開發(fā)者、教育出版機(jī)構(gòu)、資源服務(wù)提供商在內(nèi)的建設(shè)主體，應(yīng)以教育數(shù)字基座為核心，主動融入開放學(xué)習(xí)生態(tài)建設(shè)，切實(shí)推進(jìn)開放共享。

（二）完善北京化工大學(xué)數(shù)字公共服務(wù)體系

《規(guī)劃》明確指出，要“完善國家數(shù)字公共服務(wù)體系，擴(kuò)大優(yōu)質(zhì)資源覆蓋面”，這要求我們必須從資源形態(tài)、供給方式、服務(wù)模式等方面進(jìn)行全面提升。

首先，要運(yùn)用最新技術(shù)拓展數(shù)字的表現(xiàn)形態(tài)，不斷提高數(shù)字的教學(xué)交互與應(yīng)用體驗(yàn)。如運(yùn)用虛擬現(xiàn)實(shí)、增強(qiáng)現(xiàn)實(shí)、人工智能等最新技術(shù)，開發(fā)虛實(shí)融合的教學(xué)場景、智能導(dǎo)學(xué)系統(tǒng)、智能助教、智能學(xué)伴、教育機(jī)器人等新型資源，讓數(shù)字以最佳樣態(tài)服務(wù)于師生的知識建構(gòu)、技能訓(xùn)練、交流協(xié)作、反饋評價等教學(xué)活動。

其次，應(yīng)該立足于各階段與類型的不同教育需求，建立健全支持育人全過程、動態(tài)更新的高質(zhì)量數(shù)字體系。推動新形態(tài)教材健康有序發(fā)展，逐步實(shí)現(xiàn)與教材配套的數(shù)字全覆蓋。同時，基于網(wǎng)絡(luò)學(xué)習(xí)空間匯聚、組織優(yōu)質(zhì)數(shù)字教材，并加強(qiáng)課程思政、國家通用語言文字教學(xué)、家庭教育指導(dǎo)等資源建設(shè)，實(shí)施戰(zhàn)略型緊缺人才培養(yǎng)教學(xué)資源儲備計劃，并通過多種多樣的數(shù)字資源，如數(shù)字圖書館等，滿足學(xué)習(xí)者多元化和個性化的學(xué)習(xí)需求。

四、“十四五”北京化工大學(xué)數(shù)字化建設(shè)規(guī)劃

（一）數(shù)字化建設(shè)目標(biāo)

物理校園和數(shù)字校園一一對應(yīng)，一個不可忽視的問題在于校園物聯(lián)網(wǎng)的設(shè)計。因此，“十四五”期間，高校有必要基于智慧數(shù)字化技術(shù)打造校園的數(shù)字運(yùn)營中心，逐步構(gòu)建“校園大腦”。智慧數(shù)字化校園可視化綜合運(yùn)營管理平臺通過智慧數(shù)字化全景視圖，以及對校園的人、資產(chǎn)設(shè)備、各業(yè)務(wù)系統(tǒng)的全面連接，實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)全融合、狀態(tài)全可視、業(yè)務(wù)全可管、事件全可控，全方位多角度使校園更安全、高效[2]。

（二）數(shù)字化建設(shè)方案

1.校園物聯(lián)網(wǎng)

（1）校園物聯(lián)網(wǎng)建設(shè)目標(biāo)

北京化工大學(xué)物聯(lián)網(wǎng)系統(tǒng)是從校園視角，利用“一張物聯(lián)網(wǎng)”將全校的機(jī)電工程、電氣工程、弱電工程內(nèi)的傳感器、控制器、網(wǎng)關(guān)或?qū)ｍ椢锫?lián)應(yīng)用這些分散的物聯(lián)網(wǎng)資源進(jìn)行匯聚，促進(jìn)全校園大量傳感器資源和物聯(lián)網(wǎng)數(shù)據(jù)能夠得到共享和重用，方便應(yīng)用互聯(lián)、互通、互操作。物聯(lián)網(wǎng)系統(tǒng)本著減少重復(fù)、節(jié)約投資的原則，實(shí)現(xiàn)學(xué)?；A(chǔ)設(shè)施集約化建設(shè)，以規(guī)范物聯(lián)網(wǎng)應(yīng)用建設(shè)與運(yùn)營為目標(biāo)進(jìn)行設(shè)計和建設(shè)，建設(shè)完成后將作為學(xué)校信息化公共基礎(chǔ)設(shè)施長期發(fā)揮重要作用。

（2）校園物聯(lián)網(wǎng)架構(gòu)

北京化工大學(xué)物聯(lián)網(wǎng)系統(tǒng)屬于校園級大型綜合性物聯(lián)網(wǎng)，是基于校園虛擬專網(wǎng)形成的物聯(lián)網(wǎng)專網(wǎng)，可進(jìn)行物聯(lián)網(wǎng)數(shù)據(jù)的傳輸，通過物聯(lián)邊緣計算網(wǎng)關(guān)和無線物聯(lián)網(wǎng)專網(wǎng)提供彈性物聯(lián)的物理聯(lián)接能力。平臺層面，基于物聯(lián)網(wǎng)彈性接入控制器將物聯(lián)網(wǎng)邊緣計算控制器和無線業(yè)務(wù)引擎整合，進(jìn)行統(tǒng)一的設(shè)備管理、聯(lián)接管理，并向物聯(lián)網(wǎng)資源服務(wù)平臺提供物聯(lián)網(wǎng)服務(wù)支持；智能設(shè)備層面，結(jié)合后勤、資產(chǎn)、保衛(wèi)、物業(yè)等業(yè)務(wù)要求，提出設(shè)備的聯(lián)接和接入規(guī)范[3]。

物聯(lián)網(wǎng)系統(tǒng)架構(gòu)如圖1。

（3）校園物聯(lián)網(wǎng)各類設(shè)備設(shè)施集成建設(shè)

為充分保護(hù)北京化工大學(xué)已經(jīng)建設(shè)的各類物聯(lián)應(yīng)用的設(shè)備資產(chǎn)和數(shù)據(jù)資產(chǎn)，需要將已經(jīng)建設(shè)的各類設(shè)備設(shè)施集成，并充分考慮即將建設(shè)的各類物聯(lián)應(yīng)用的聯(lián)接接入，主要面對不同廠家不同系統(tǒng)的協(xié)議異構(gòu)性和資源異構(gòu)性問題。具體建設(shè)是通過在建筑內(nèi)也就是靠近應(yīng)用場景側(cè)部署物聯(lián)網(wǎng)邊緣計算網(wǎng)關(guān)和彈性物聯(lián)網(wǎng)接入網(wǎng)關(guān)，來適配底層設(shè)備協(xié)議的異構(gòu)性，進(jìn)行橫向集成。

（4）校園物聯(lián)網(wǎng)邊緣服務(wù)平臺建設(shè)

在靠近應(yīng)用場景的地方，通過物聯(lián)網(wǎng)邊緣計算網(wǎng)關(guān)，不僅提供邊緣組網(wǎng)和邊緣計算能力，也提供邊緣服務(wù)能力，完成在邊緣側(cè)的自治，在物聯(lián)網(wǎng)的邊緣構(gòu)建起健碩的應(yīng)用生態(tài)。這樣，即使脫離開云計算的支撐，邊緣智能也可以實(shí)現(xiàn)該應(yīng)用場景的大部分智能。

針對公寓、樓宇、變電所等建筑就近提供帶邊緣服務(wù)的邊緣計算網(wǎng)關(guān)，滿足學(xué)校在敏捷聯(lián)接、實(shí)時業(yè)務(wù)、數(shù)據(jù)優(yōu)化、應(yīng)用智能、安全與隱私保護(hù)等需求的邊緣智能服務(wù)，可以與任何支持OPC、BACnet、Modbus 、MQTT、RTSP協(xié)議的智能設(shè)備或監(jiān)控系統(tǒng)整合[4]。

2.校園物聯(lián)網(wǎng)資源服務(wù)平臺

（1）平臺建設(shè)目標(biāo)

為有效支撐北京化工大學(xué)物聯(lián)網(wǎng)資源服務(wù)平臺的建設(shè)與運(yùn)行，物聯(lián)網(wǎng)資源服務(wù)平臺將采用“融合多種數(shù)據(jù)匯聚技術(shù)、提供多種數(shù)據(jù)共享方式”的敏捷、彈性、高效與開放的技術(shù)架構(gòu)體系。并具備海量感知數(shù)據(jù)資源匯聚、數(shù)據(jù)動態(tài)共享、預(yù)警告警、業(yè)務(wù)聯(lián)動、開放平臺、業(yè)務(wù)標(biāo)準(zhǔn)化等能力。

（2）平臺架構(gòu)設(shè)計

北京化工大學(xué)校園物聯(lián)網(wǎng)資源服務(wù)平臺從技術(shù)架構(gòu)上，主要分為物聯(lián)網(wǎng)彈性接入管理、信息物理融合、物聯(lián)安全管理、AAAA服務(wù)（認(rèn)證、賬號、授權(quán)、審計）及校園物聯(lián)業(yè)務(wù)應(yīng)用層等幾部分。

北京化工大學(xué)校園物聯(lián)網(wǎng)資源服務(wù)平臺建設(shè)的核心是基于物聯(lián)網(wǎng)彈性接入，通過信息物理融合系統(tǒng)（CPS）的實(shí)例構(gòu)建，提供物聯(lián)網(wǎng)資源應(yīng)用（資源建模、資源接口、資源管理）。

3.校園物聯(lián)業(yè)務(wù)應(yīng)用系統(tǒng)（校園級）

（1）能源管理系統(tǒng)

關(guān)于能源管理，行業(yè)內(nèi)現(xiàn)在公認(rèn)的能源管理的目標(biāo)有兩個：助力降低能源消耗、加強(qiáng)能源使用上的管理。想要達(dá)到這兩個目標(biāo)并不容易，目前大部分能源管理項目都達(dá)不到這個目標(biāo)，主要是計量設(shè)備設(shè)施覆蓋率和完好性的原因，“計量是管理的基礎(chǔ)”是高校能源管理的至理名言[5]。

（2）RFID資產(chǎn)管理系統(tǒng)

①根據(jù)資產(chǎn)信息架構(gòu)構(gòu)建360度校園全面資產(chǎn)信息；

②提升賬實(shí)相符管理水平；

③實(shí)時監(jiān)控資產(chǎn)，盤活低效資產(chǎn)；

④高性能盤點(diǎn)，快速資產(chǎn)查詢，特別是高附加值產(chǎn)品追蹤。

（3）智慧公寓

就國內(nèi)而言，智慧公寓尚處于剛剛試點(diǎn)起步階段，其標(biāo)準(zhǔn)化建設(shè)一方面能夠有效提升公寓的產(chǎn)品質(zhì)量和服務(wù)質(zhì)量、維護(hù)學(xué)生相應(yīng)權(quán)益，另一方面也更有利于試點(diǎn)模式的復(fù)制與推廣，促進(jìn)能力提升。標(biāo)準(zhǔn)化建設(shè)首先需要深入了解學(xué)生公寓所涉及的各個業(yè)務(wù)管理部門對今后公寓實(shí)際運(yùn)營過程中的需求。

（4）智慧實(shí)驗(yàn)室

智慧實(shí)驗(yàn)室是智慧校園的有機(jī)組成之一，以物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)為核心，運(yùn)用最新信息技術(shù)致力于讓師生們通過全面的智能感知實(shí)驗(yàn)環(huán)境與綜合信息服務(wù)平臺，達(dá)到實(shí)驗(yàn)室的智能化、安全化、可視化管理，進(jìn)而實(shí)現(xiàn)資源的互聯(lián)、人員的互動協(xié)作、開放實(shí)驗(yàn)室設(shè)備資源的高度信息共享。

（5）智慧教室

智慧教室是數(shù)字教室和未來教室的一種形式。需要說明的是本方案對數(shù)字教室和未來教室不進(jìn)行嚴(yán)格地區(qū)分，并統(tǒng)一用智慧教室來表述。智慧教室最大的特征是智慧性，主要體現(xiàn)在技術(shù)和教學(xué)層面的智慧。

校園弱電間運(yùn)營管理的核心需求是：設(shè)備出現(xiàn)故障時能快速響應(yīng)，解決問題。

弱電間運(yùn)營管理工作絕大部分是響應(yīng)型的工作。設(shè)備故障如不被及時解決往往會造成大范圍的投訴，而網(wǎng)絡(luò)管理部門缺少有效的故障處理手段、工作效率低，不能準(zhǔn)確定位故障源。解決以上矛盾是弱電間運(yùn)營管理的核心訴求。

五、結(jié)語

針對“十三五”的遺留問題和“十四五”的新標(biāo)準(zhǔn)，北京化工大學(xué)數(shù)字校園的發(fā)展無論是在建設(shè)期還是過渡期，除了“智慧數(shù)字化”理念統(tǒng)一的思想標(biāo)準(zhǔn)外，也需要物聯(lián)網(wǎng)可視化的智慧管理平臺。建設(shè)凝聚全校物聯(lián)網(wǎng)分散資源、支持物聯(lián)網(wǎng)創(chuàng)新應(yīng)用生態(tài)系統(tǒng)、支持校園級大規(guī)模綜合型物聯(lián)網(wǎng)示范系統(tǒng)的北京化工大學(xué)校園物聯(lián)網(wǎng)資源服務(wù)平臺，并通過校園物聯(lián)網(wǎng)業(yè)務(wù)標(biāo)準(zhǔn)體系促進(jìn)相關(guān)校園業(yè)務(wù)處室創(chuàng)新管理、加強(qiáng)為師生服務(wù)的物聯(lián)網(wǎng)生態(tài)化應(yīng)用建設(shè)。

參考文獻(xiàn)

[1]谷寅，張輝.基于云邊協(xié)同的智慧教學(xué)空間模型研究與應(yīng)用[J].黑龍江高教研究， 2020， 38（12）：145-150.

[2]劉朝斌，孫雪，劉劍，等.基于物聯(lián)網(wǎng)的高校校園智能安防建設(shè)探索[J].深圳大學(xué)學(xué)報：理工版，2020，37（S1）：128-133.

[3]劉艷，陳瀅生.基于物聯(lián)網(wǎng)的智慧教室設(shè)計方案評價研究[J].現(xiàn)代電子技術(shù)，2020，43（19）：163-166.

[4]談笑，李何平，陳景霞.物聯(lián)網(wǎng)視角下高校數(shù)據(jù)中心運(yùn)維管理系統(tǒng)探索[J].圖書館工作與研究，2021（S1）：90-96.

[5]韓存地，劉安強(qiáng)，張碧川，等.基于物聯(lián)網(wǎng)平臺的智慧園區(qū)設(shè)計與應(yīng)用[J].微電子學(xué)，2021，51（01）：146-150.

作者單位：北京化工大學(xué)新校區(qū)建設(shè)辦公室

■ 責(zé)任編輯：張津平