謝思農

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基于物聯(lián)網(wǎng)的智慧校園服務體系構建研究

謝思農

廈門雙十中學信息中心

大數(shù)據(jù)、物聯(lián)網(wǎng)等新興技術的廣泛應用有力推動了智慧校園迅速發(fā)展。在歸納智慧校園的內涵與特征基礎上，立足新技術，從多維度提出智慧校園服務內涵與體系，并從智慧教學平臺、按需推送網(wǎng)絡、交互設計系統(tǒng)、校園管理范式等方面構建了基于物聯(lián)網(wǎng)的智慧校園服務體系。

智慧校園 服務體系 物聯(lián)網(wǎng)

隨著大數(shù)據(jù)、物聯(lián)網(wǎng)、云計算等信息技術的迅速崛起，為智慧校園發(fā)展提供了技術支撐，推動教育信息化迅速發(fā)展，使得“互聯(lián)網(wǎng)+”與教育的深度融合成為共識，并得到社會廣泛關注。在此背景下，分析智慧校園的“智慧”特征與體系內涵，立足“物聯(lián)網(wǎng)”的技術優(yōu)勢，推進智慧化校園建設，打造“智慧”學習環(huán)境與校園文化，可以有效推動智慧教育與信息化建設。

1 智慧校園的發(fā)展背景

當前，以教育信息化帶動教育現(xiàn)代化成為我國教育事業(yè)發(fā)展的戰(zhàn)略選擇。教育信息化是高素質、全能型人才培養(yǎng)的迫切需求，是構建學習型社會和現(xiàn)代教育體系的重要方式。隨著信息技術的迅速發(fā)展與崛起，促進了教育觀念和教學方式的變革。近年來，我國教育信息化發(fā)展迅猛，從數(shù)字校園經(jīng)歷網(wǎng)絡校園，直到智慧校園，尤其在智慧校園階段，提供了師生互動、無處不在的個性化學習、智能化的教學管理等便捷優(yōu)質服務。而在目前階段，我國教育信息化建設的政策非常明確，投入的資金、資源豐富，以深圳為代表的許多省市都在積極實踐探索智慧校園建設與應用，逐漸形成了一批典型的智慧校園案例。

2 智慧校園有關研究

2.1 智慧校園的內涵及應用研究

智慧校園的研究較多，涉及內涵、影響因素與應用等。關于智慧校園的內涵，黃榮懷等人進行了探討（見表1），歸納相關研究發(fā)現(xiàn)，智慧校園是立足于物聯(lián)網(wǎng)、大數(shù)據(jù)、電子信息、云計算等新一代技術，促進信息技術與教育教學的深度融合，提供全面感知、智慧型的學習生活環(huán)境，實現(xiàn)教學、科研、管理和生活服務的整體化。有關智慧校園的影響因素較多，主要包括個人、社會、設備等，通過整合各種要素發(fā)揮協(xié)同效應，提供綜合網(wǎng)絡、技術、資源的智能化信息服務，從而構建智能化的校園與環(huán)境。關于智慧校園的應用，王燕（2014）設計了智慧校園建設總體架構模型，將其分為感知層、網(wǎng)絡層、數(shù)據(jù)層、應用層和服務層，從智慧教育、智慧科研和智慧管理方面分析了智慧校園的典型應用。而在臺灣地區(qū)，擁有一位智慧教育理念與實踐的先驅——吳權威教授，創(chuàng)建了臺灣網(wǎng)奕資訊科技集團，打造“TEAM Model智慧教室”解決方案，并在兩岸三地進行實踐運用，取得良好運行效果。

表1 智慧校園內涵的有關研究

2.2 智慧校園的特征

宗平等（2010）認為，智慧校園的特征有：提供基于角色的個性化定制服務，實現(xiàn)互聯(lián)、共享和協(xié)作，提供一個相互交流和相互感知的接口。智慧校園兼有技術、教育和文化的多重屬性，尤其是隨著大數(shù)據(jù)、物聯(lián)網(wǎng)、云計算的興起到廣泛發(fā)展，在資源、學習、分析、感知、融合等方面進一步呈現(xiàn)出“智慧”特征。在校園環(huán)境方面，無處不在的各類網(wǎng)絡、方便快捷的學習與工作、數(shù)據(jù)獲取、信息傳輸與處理、存儲空間、移動辦公等，呈現(xiàn)數(shù)據(jù)化，能夠全面感知和實時處理，具備安全、開放、便捷、協(xié)作、節(jié)能的特征；在服務方面，能提供統(tǒng)一認證、統(tǒng)一數(shù)據(jù)庫，可基于定制的信息進行推送，按需提供服務；在教學方面，作為一種智慧教學平臺，可提供個性化教學、個性化學習服務，推動創(chuàng)新型人才培養(yǎng)；在信息化環(huán)境與資產運維方面，實施智慧運維，可進行故障預警和智能處理、運行環(huán)境監(jiān)控，基于虛擬化和云的資源調配和管理。

3 智慧校園服務體系的框架

智慧校園立足新技術，著重在管理方面優(yōu)化服務，其體系主要包括智慧課堂、設施管理、智能交通、安全等方面，詳見表2。

表2 智慧校園服務體系

4 基于“物聯(lián)網(wǎng)”的智慧校園服務體系構建

物聯(lián)網(wǎng)立足射頻識別、紅外感應器等信息傳感設備，推動互聯(lián)網(wǎng)與物品相連并進行信息交換和通信，是一個強大的信息處理系統(tǒng)，能夠實現(xiàn)智能化識別、定位、跟蹤、監(jiān)控和管理。物聯(lián)網(wǎng)具備識別獲取信息、智能控制反饋等功能，在各行各業(yè)都發(fā)揮著重要作用，其應用范圍也越來越廣泛。物聯(lián)網(wǎng)是智慧校園建設的核心技術，在智能化校園構建過程中發(fā)揮著積極作用，通過網(wǎng)絡設施實現(xiàn)信息傳輸、協(xié)同和處理，實現(xiàn)智能化管理，從而實現(xiàn)大范圍的人與物之間信息交換?；谖锫?lián)網(wǎng)的智慧校園，利用高速互聯(lián)、面向服務的運算，完成身份認證、信息識別等，提供便捷的服務、科學的決策，可實現(xiàn)打造智慧校園藍圖，如表3所示。

表3 基于互聯(lián)網(wǎng)的智慧校園藍圖

4.1 基于“物聯(lián)網(wǎng)”的智慧教學平臺

不同于數(shù)字校園孤立的多媒體教學和數(shù)字化教學平臺，智慧校園以大數(shù)據(jù)為基礎，利用數(shù)據(jù)統(tǒng)計分析，可以實現(xiàn)個性化學習和資源按需獲取、教學效果評價、教學效果預測和對資源分配的管理與預測，實現(xiàn)教學計劃、教師分配、教室安排、課后互動、輔導答疑、協(xié)作學習、作業(yè)批改、教研活動等線上線下互動。在教學管理方面，利用信息技術營造個性化的學習環(huán)境、優(yōu)化教學資源、挖掘發(fā)展?jié)摿?，如可通過智能攝像頭進行上課人數(shù)統(tǒng)計，進而判斷選課學生數(shù)量及參與課程的積極性，從而決定該課程未來安排與設置，為課程評估管理提供量化的依據(jù)。通過在教室或實驗室配置各類傳感器，實現(xiàn)動態(tài)監(jiān)測，學生利用移動終端，可以通過手機APP或者校園網(wǎng)站平臺等，方便快捷查詢空閑自習室、實驗室使用等情況，從而提升資源利用率和學習效率。在教學方面，可以通過傳感技術進行實際案例教學，豐富教學內容的同時增強現(xiàn)實感并加深理解。

4.2 基于“物聯(lián)網(wǎng)”的按需推送網(wǎng)絡

基于大數(shù)據(jù)統(tǒng)計，構建可協(xié)作、自適應、友好的線上社區(qū)，形成掌上校園的定制信息推送。通過對學生有關學習、生活信息的采集、分析，如關于學生考試內容的統(tǒng)計分析，從而歸納學生熟練掌握的知識點和易錯點，形成一份定制的學習情況報告，并整合優(yōu)化學習方案與計劃推送給學生。關于推送服務建設，可根據(jù)學生的學習需求、學習偏好、學習過程記錄、學習內容等推送個性化學習資源、學習活動、答疑輔導服務、教師資源等。

4.3 基于“物聯(lián)網(wǎng)”的交互設計系統(tǒng)

交互系統(tǒng)是通過語音、手勢等操作方法與媒體、系統(tǒng)進行互動，實現(xiàn)師生之間、學生彼此隨時隨地的深度交互，以及對教學互動全過程進行記錄。智慧課程設計，需充分利用多媒體、多通道等技術手段，達到界面全向交互的效果。通過物聯(lián)網(wǎng)技術，為教學活動提供支持，推動教育資源共享，在操作方法上，可以利用目前的VR技術或觸摸屏實現(xiàn)點擊效果等；在情境教學中，通過語音與人工智能技術，師生、學生之間可利用高清視頻會議的形式進行線上深度交互，同時，可以開展遠程教學，學生根據(jù)自身的學習興趣參與其中，并且記錄可保存成音頻的形式，實現(xiàn)教育的智能化和互動化。另一方面，在交互設計中，可以通過物聯(lián)網(wǎng)加強學校與企業(yè)之間聯(lián)系，實現(xiàn)社會與學校間的資源共享與流轉，促進學生更好地掌握相關實際技能，提前適應社會生活。

4.4 基于物聯(lián)網(wǎng)的校園管理模式

利用物聯(lián)網(wǎng)技術建設智慧校園，構建環(huán)境數(shù)據(jù)庫、服務平臺，可有效地實施監(jiān)控與智慧管理。立足學生學校生活實際，圍繞就餐、門禁、圖書借閱等，推行“一卡通”系統(tǒng)，實現(xiàn)操作簡單、方便、快捷。基于RFID 的校園卡智能考勤系統(tǒng)會記錄學生刷卡信息，工作人員可登錄網(wǎng)站查詢相關考勤情況等?；谖锫?lián)網(wǎng)的智慧安防及監(jiān)控綜合利用各種物聯(lián)感知技術對校園內的人員、設施等進行感知、定位與控制，方便安防管理人員的實時監(jiān)控、報警及應急處置，建設平安校園?；谖锫?lián)網(wǎng)的智能照明系統(tǒng)，根據(jù)環(huán)境光線強度、教室使用情況等實時遠程控制燈具，關閉電源或調節(jié)燈光亮度等，實現(xiàn)節(jié)能減排，建設綠色校園。通過物聯(lián)網(wǎng)技術，采用紅外探測等方式動態(tài)管理車輛、車位使用情況等，形成方便、快捷、高效的智能車輛管理體系，便于車輛綜合調度管理。

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