高校智慧校園建設(shè)芻議

曹鴻飛

（牡丹江師范學(xué)院，黑龍江 牡丹江 157011）

“因材施教，君子不器”這些春秋末期由孔子提出的教育理念，一直是教育工作者的美好愿景. 教育像一座橋梁，承載著無(wú)數(shù)家庭的希望，承載著社會(huì)的需要，為個(gè)人的學(xué)習(xí)提升提供了資源和環(huán)境，為社會(huì)建設(shè)提供了大量人才. 在這個(gè)過(guò)程中，為了適應(yīng)社會(huì)需要的變化，教育也在不斷改革和發(fā)展.“教育”一詞來(lái)源于孟子的“得天下英才而教育之”. 教育改革的核心，是能夠使所有求學(xué)者的學(xué)習(xí)狀態(tài)由“要我學(xué)”變成“我要學(xué)”，提供學(xué)習(xí)者優(yōu)質(zhì)的學(xué)習(xí)資源及受教育的環(huán)境. 技術(shù)的發(fā)展給教育帶來(lái)巨大的變化, 工業(yè)革命后，各工業(yè)領(lǐng)域不斷發(fā)展，由最初的煤炭、鋼鐵到第二次工業(yè)革命出現(xiàn)電，以及第三次工業(yè)革命出現(xiàn)自動(dòng)化，技術(shù)不斷創(chuàng)新發(fā)展，分工進(jìn)一步細(xì)化，對(duì)人才及專業(yè)知識(shí)需求更加具體，教育模式和人才培養(yǎng)方式也逐漸進(jìn)化. 教育模式由學(xué)徒制為主轉(zhuǎn)變?yōu)閷W(xué)校式為主，教學(xué)內(nèi)容從以實(shí)踐經(jīng)驗(yàn)為主轉(zhuǎn)變?yōu)橐钥茖W(xué)理論知識(shí)為主.[1]通過(guò)劃分專業(yè)的方式，學(xué)生被機(jī)械化批量培養(yǎng)，以適應(yīng)工業(yè)化社會(huì)，成為工業(yè)化進(jìn)程中的螺絲釘. 隨著第四次工業(yè)革命——人工智能的到來(lái)和日益發(fā)展，批量重復(fù)性的工作被人工智能和機(jī)械手臂取代，對(duì)創(chuàng)新型和具備多學(xué)科背景的人才需求空前高漲，教育改革的話題再次被推上風(fēng)口浪尖. 世界各國(guó)都在思考教育改革的問(wèn)題. 社會(huì)對(duì)能夠創(chuàng)新、具有多學(xué)科背景的人才需求激增，人們廣泛探索通過(guò)素質(zhì)教育改革轉(zhuǎn)變學(xué)生的培養(yǎng)方式.

智慧校園是教育改革的突破口之一.2018 年6 月7 日，國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)《智慧校園總體框架》（Smart Campus Overall Framework）發(fā)布.智慧校園總體架構(gòu)采用云計(jì)算架構(gòu)進(jìn)行部署，在大數(shù)據(jù)、物聯(lián)網(wǎng)、人工智能、動(dòng)態(tài)人臉識(shí)別（智能感知）背景下快速發(fā)展，為教育從標(biāo)準(zhǔn)化向個(gè)性化、定制化轉(zhuǎn)變提供工具. 海量教學(xué)資源為教育改革、促進(jìn)教育平等提供資源. 融合的科研成果，為智慧城市創(chuàng)建提供人才驅(qū)動(dòng).

1 智慧校園總體架構(gòu)

智慧校園總體架構(gòu)采用云計(jì)算架構(gòu)部署，分為基礎(chǔ)設(shè)施層、支撐平臺(tái)層、應(yīng)用平臺(tái)層、應(yīng)用終端和信息安全體系.

（1）基礎(chǔ)設(shè)施層為智慧校園平臺(tái)提供基礎(chǔ)設(shè)施保障.一是由校園信息化基礎(chǔ)設(shè)施，包括網(wǎng)絡(luò)基礎(chǔ)設(shè)施，教學(xué)資源基礎(chǔ)設(shè)施，教學(xué)環(huán)境基礎(chǔ)設(shè)施，辦公自動(dòng)化基礎(chǔ)設(shè)施，校園服務(wù)基礎(chǔ)設(shè)施，為整個(gè)智慧校園提供通信網(wǎng)絡(luò)和物聯(lián)感知.二是數(shù)據(jù)庫(kù)及服務(wù)器，為整個(gè)智慧校園海量數(shù)據(jù)提供數(shù)據(jù)匯集存儲(chǔ)系統(tǒng)，配置管理數(shù)據(jù)庫(kù)、用戶數(shù)據(jù)庫(kù)和媒體數(shù)據(jù)庫(kù)以及與之相對(duì)的應(yīng)用服務(wù)器，文件服務(wù)器和資源服務(wù)器.

（2）支撐平臺(tái)層提供智慧校園云計(jì)算服務(wù)能力和大數(shù)據(jù)業(yè)務(wù)能力的核心層，為應(yīng)用服務(wù)提供驅(qū)動(dòng)和支撐，如數(shù)據(jù)交換（數(shù)據(jù)的存儲(chǔ)，匯集與分類(lèi)，收取和推送等功能），數(shù)據(jù)處理（數(shù)據(jù)的挖掘，分析，融合和可視化等功能），數(shù)據(jù)服務(wù)等核心技術(shù).

（3）應(yīng)用平臺(tái)層是智慧校園應(yīng)用與服務(wù)的內(nèi)容體現(xiàn)，為師生和社會(huì)大眾提供服務(wù). 包括智慧教學(xué)資源、智慧教學(xué)環(huán)境、智慧校園管理和智慧校園服務(wù)四部分.

（4）應(yīng)用終端，師生及社會(huì)大眾統(tǒng)稱為用戶，通過(guò)統(tǒng)一認(rèn)證的平臺(tái)，以瀏覽器及移動(dòng)終端進(jìn)行訪問(wèn)，隨時(shí)共享服務(wù)和資源.信息系統(tǒng)安全體系提供整個(gè)智慧校園多層面的安全保障，包括物理、網(wǎng)絡(luò)、主機(jī)、應(yīng)用和數(shù)據(jù)安全.[2]

2 智慧校園模塊建設(shè)

2.1 智慧教學(xué)資源模塊建設(shè)

智慧校園可以實(shí)現(xiàn)任意地點(diǎn)使用無(wú)線網(wǎng)絡(luò)學(xué)習(xí)的功能. 慕課MOOCs 課程依托網(wǎng)絡(luò)環(huán)境整合多種社交網(wǎng)絡(luò)工具和多種形式的數(shù)字化資源, 突破時(shí)間、空間和人數(shù)的限制, 利用多元化的學(xué)習(xí)工具和豐富的課程體系, 滿足海量學(xué)習(xí)者的學(xué)習(xí)要求.[3]中國(guó)大學(xué)慕課MOOC、學(xué)堂在線等中文慕課學(xué)習(xí)平臺(tái)，包含許多國(guó)家精品課程，學(xué)生可以隨時(shí)隨地學(xué)習(xí)感興趣的課程. 教師可以利用優(yōu)質(zhì)的教學(xué)環(huán)境隨時(shí)錄制并上傳慕課，不斷地充實(shí)慕課資源.

2.2 智慧教學(xué)環(huán)境模塊實(shí)現(xiàn)了教與學(xué)的融合與統(tǒng)一

理工科課程智慧實(shí)驗(yàn)室不再區(qū)分理論課和實(shí)驗(yàn)課，像物理化學(xué)這樣的實(shí)驗(yàn)科學(xué)，學(xué)生可以一邊做實(shí)驗(yàn)，一邊領(lǐng)悟其中的原理. 實(shí)驗(yàn)室可以多角度錄制課程，教課、學(xué)課、錄課同時(shí)進(jìn)行，節(jié)省了教師和學(xué)生的寶貴時(shí)間. 學(xué)生可以隨時(shí)徜徉在專業(yè)博物館里，通過(guò)觀察博物館的藏品，學(xué)習(xí)文字的演變，通過(guò)視頻觀看古人的詩(shī)詞創(chuàng)作，感受當(dāng)時(shí)的創(chuàng)作心境.智慧圖書(shū)館還配備了大量的電子設(shè)備，供教師和學(xué)生搜索資料. 如我國(guó)電機(jī)學(xué)教學(xué)利用“互聯(lián)網(wǎng)+”模式開(kāi)展教學(xué)，將互聯(lián)網(wǎng)的創(chuàng)新成果與電機(jī)應(yīng)用領(lǐng)域深度融合，取得良好效果.[4]

2.3 智慧校園管理模塊使行政管理更高效

教學(xué)管理系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)線上排課、串課；科研管理系統(tǒng)直接鏈接網(wǎng)絡(luò)，可以查找到每個(gè)教師發(fā)表論文的出處，申請(qǐng)的項(xiàng)目，出書(shū)的刊號(hào)；人力資源管理系統(tǒng)讓人事管理更便捷，入職流程管理和檔案管理都可以在網(wǎng)上按流程進(jìn)行，職稱證明可以直接在網(wǎng)上開(kāi)具；財(cái)務(wù)管理系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)網(wǎng)絡(luò)報(bào)賬、報(bào)銷(xiāo)，教師通過(guò)網(wǎng)上流程即可辦理，可節(jié)省大量時(shí)間.

2.4 智慧校園服務(wù)將物聯(lián)網(wǎng)應(yīng)用到校園，實(shí)現(xiàn)了萬(wàn)物相連

圖書(shū)館的空座位可以在電子圖書(shū)館上查到，不用再逐個(gè)尋找；浴室洗澡可以通過(guò)查看軟件上空噴頭的數(shù)量，選擇洗澡時(shí)間，浴室不再出現(xiàn)擁擠現(xiàn)象，學(xué)生減少了等待時(shí)間；食堂就餐通過(guò)查看各餐口的餐食情況，選擇適合的餐口吃飯，調(diào)節(jié)各食堂的使用率；可以提前訂好熱干面，到食堂后，直接就餐，節(jié)省排隊(duì)等待的時(shí)間.

3 人臉識(shí)別在智慧校園建設(shè)中的應(yīng)用

人臉識(shí)別技術(shù)研究始于上世紀(jì)60 年代，隨著圖像處理、計(jì)算機(jī)技術(shù)和識(shí)別技術(shù)的不斷發(fā)展，人臉識(shí)別技術(shù)不斷成熟，準(zhǔn)確率也不斷提升，特別是最近幾年計(jì)算機(jī)生物識(shí)別技術(shù)、人臉識(shí)別核心算法、動(dòng)態(tài)人臉識(shí)別算法的成功實(shí)現(xiàn)，做到了動(dòng)態(tài)人臉的快速抓拍和識(shí)別. 動(dòng)態(tài)人臉識(shí)別技術(shù)已經(jīng)應(yīng)用于交通、公共安全、支付、刑偵等各個(gè)領(lǐng)域.[5]

人臉識(shí)別技術(shù)應(yīng)用在教室中，通過(guò)對(duì)學(xué)生人臉的捕捉，清點(diǎn)學(xué)生人數(shù)，觀察學(xué)生上課狀態(tài)，最終達(dá)到提高課堂教學(xué)效果. 人臉識(shí)別上課學(xué)生，可以節(jié)省點(diǎn)名時(shí)間，使課堂講授及課前師生溝通時(shí)間更加寬裕，通過(guò)捕捉學(xué)生上課時(shí)的狀態(tài)數(shù)據(jù)，確定某個(gè)階段學(xué)生聽(tīng)課的狀態(tài)及人數(shù)的最大峰值，分析出喜歡這門(mén)課或是喜歡這名教師講授方式的學(xué)生人員及數(shù)量，以及溜號(hào)的學(xué)生及數(shù)量，如教師在課堂講授時(shí)最精彩的部分，學(xué)生溜號(hào)最多的部分，從而為教學(xué)改進(jìn)提供依據(jù).

人臉識(shí)別技術(shù)應(yīng)用到學(xué)校門(mén)口、教學(xué)樓、辦公樓、宿舍樓，可有效防止外來(lái)人員進(jìn)入高校教學(xué)區(qū)、辦公區(qū)及休息區(qū)，從而保障學(xué)校教學(xué)和辦公安全. 根據(jù)教學(xué)樓每日上、下課學(xué)生人數(shù)最大峰值和人臉識(shí)別裝置識(shí)別通過(guò)效率，設(shè)置人臉識(shí)別出入口數(shù)量.提示在教學(xué)樓不同位置進(jìn)出，防止學(xué)生過(guò)多、出口少造成的擁堵.

4 結(jié)論

智慧校園的出現(xiàn)，為教育改革提供必要條件，為社會(huì)發(fā)展提供人才.

首先，教學(xué)資源進(jìn)一步平等，學(xué)生可以利用無(wú)線網(wǎng)絡(luò)在全國(guó)高校、甚至世界著名高校選取授課資源. 學(xué)生不再因?yàn)樯险n沖突而錯(cuò)失感興趣的課程，不再因?yàn)闆](méi)有考進(jìn)理想大學(xué)而接受不到優(yōu)質(zhì)教育.無(wú)法走進(jìn)大學(xué)校園的學(xué)生可以下載慕課APP 進(jìn)行課程學(xué)習(xí)，人人都可以平等享受優(yōu)質(zhì)的教育資源.

其次，教學(xué)方式逐漸轉(zhuǎn)變，學(xué)生可以自己在App 上學(xué)習(xí)，作課后練習(xí)以及考試. 教師可以有更多的時(shí)間帶學(xué)生做實(shí)際案例，把課堂變成案例討論的現(xiàn)場(chǎng)，讓學(xué)生走向課堂的中心，變成“我要學(xué)”. 教師則負(fù)責(zé)組織和指導(dǎo)，將教師從重復(fù)的課本教學(xué)轉(zhuǎn)向社會(huì)實(shí)際案例的研究，再反饋給學(xué)生一起研究成長(zhǎng)，真正改變教育方式.

第三，學(xué)生成長(zhǎng)模式得到改善.學(xué)生在智慧校園中暢享各種學(xué)科授課資W 源，知識(shí)面得到擴(kuò)寬，考慮解決問(wèn)題更加多元. 學(xué)生在教師指導(dǎo)的實(shí)際案例中，了解理論基礎(chǔ)和社會(huì)實(shí)際應(yīng)用，及其相互反饋，重點(diǎn)講授實(shí)際應(yīng)用中需要的基礎(chǔ)理論，使學(xué)生在學(xué)習(xí)中更加有的放矢，通過(guò)智慧校園形成學(xué)校內(nèi)部學(xué)習(xí)成長(zhǎng)的正向反饋循環(huán)，培養(yǎng)學(xué)生了解并解決社會(huì)應(yīng)用的實(shí)際問(wèn)題，到社會(huì)后即可成為有知識(shí)有辦法的相關(guān)領(lǐng)域人才，形成學(xué)校到社會(huì)再到學(xué)校的正向循環(huán).

智慧校園為智慧城市提供驅(qū)動(dòng)力.2010 年，IBM 正式提出了智慧城市的愿景，IBM 認(rèn)為，城市由關(guān)系城市主要功能的不同類(lèi)型的基礎(chǔ)設(shè)施、網(wǎng)絡(luò)和環(huán)境所涵蓋的六個(gè)核心系統(tǒng)組成，即組織（人）、業(yè)務(wù)/ 政務(wù)、交通、通訊、水和能源. 這些系統(tǒng)并不是零散的，而是以協(xié)作的方式相互銜接. 而智慧城市，是由這些系統(tǒng)組成的宏觀系統(tǒng). 華為認(rèn)為，智慧城市的5 大新基礎(chǔ)設(shè)施應(yīng)該是云、物聯(lián)網(wǎng)、數(shù)據(jù)湖、人工智能和視頻云，5 大新基礎(chǔ)設(shè)施的部署可能會(huì)成為定義一個(gè)城市是否進(jìn)入了智慧城市的標(biāo)志性的事件. 從IBM 到華為，信息技術(shù)從初期智慧城市其中的一個(gè)核心系統(tǒng)，發(fā)展為部署未來(lái)智慧城市的標(biāo)志性建設(shè). 可以說(shuō)，沒(méi)有信息技術(shù)的發(fā)展，智慧城市就沒(méi)有未來(lái). 高校智慧校園為城市的建設(shè)培養(yǎng)信更多人才，高校的持續(xù)發(fā)展，技術(shù)的持續(xù)創(chuàng)新，教育的持續(xù)改革，人才的持續(xù)培養(yǎng)，是智慧城市的可持續(xù)發(fā)展之路，更是智慧校園所帶來(lái)的教育改革的最終目標(biāo).