趙真

[摘 要] 從教育部《教育信息化2.0行動(dòng)計(jì)劃》要求出發(fā)，針對(duì)當(dāng)前高校信息化服務(wù)廣泛存在的瓶頸問題，闡述智慧校園信息服務(wù)平臺(tái)的概念和特征，依托大數(shù)據(jù)、云計(jì)算和物聯(lián)網(wǎng)等先進(jìn)技術(shù)，歸納智慧校園信息服務(wù)平臺(tái)建設(shè)的四個(gè)層次基本架構(gòu)和三種形態(tài)優(yōu)勢(shì)，從三個(gè)方面提出智慧校園信息服務(wù)平臺(tái)若干策略。

[關(guān)鍵詞] 教育信息化；智慧校園；大數(shù)據(jù)；云計(jì)算；物聯(lián)網(wǎng)

doi ： 10 . 3969 / j . issn . 1673 - 0194 . 2019. 07. 062

[中圖分類號(hào)] TP315 [文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼] A [文章編號(hào)] 1673 - 0194（2019）07- 0153- 02

0 前 言

教育部在2018年4月印發(fā)《教育信息化2.0行動(dòng)計(jì)劃》。這是首個(gè)關(guān)于教育信息化2.0的指導(dǎo)性文件，也是貫徹2015年全國教育信息化工作電視電話會(huì)議和2016年《教育信息化“十三五”規(guī)劃》精神的政策性文件。其中，智慧教育創(chuàng)新發(fā)展行動(dòng)指出，要以人工智能、大數(shù)據(jù)、物聯(lián)網(wǎng)等新興技術(shù)為基礎(chǔ)，依托各類智能設(shè)備及網(wǎng)絡(luò)，積極開展智慧教育創(chuàng)新研究和示范，推動(dòng)新技術(shù)支持下教育的模式變革和生態(tài)重構(gòu)。智慧校園信息服務(wù)平臺(tái)正是符合上述要求的有效載體之一，它全面感知物理環(huán)境，識(shí)別學(xué)習(xí)者個(gè)體特征和學(xué)習(xí)情景，提供無縫互通的網(wǎng)絡(luò)通信，有效支持教學(xué)過程分析、評(píng)價(jià)和智能決策的開放教育教學(xué)環(huán)境和便利舒適的生活環(huán)境，向師生全方位和個(gè)性化的信息服務(wù)[1]。

1 智慧校園概念的產(chǎn)生

2008年，美國IBM公司總裁兼首席執(zhí)行官彭明盛在題為“智慧地球：下一代領(lǐng)導(dǎo)議程”的演講中首次提出“智慧地球”理念，也揭開了教育界對(duì)“智慧校園”的認(rèn)識(shí)[2]。21世紀(jì)第一個(gè)十年，隨著計(jì)算機(jī)和互聯(lián)網(wǎng)技術(shù)高速發(fā)展，國內(nèi)高校教育信息化建設(shè)體現(xiàn)出網(wǎng)絡(luò)化、數(shù)字化特征。大多數(shù)高校建成信息資源整合、應(yīng)用模塊集成的統(tǒng)一信息服務(wù)門戶。這在一個(gè)時(shí)期內(nèi)基本滿足了師生需求，提高了辦事效率，但也產(chǎn)生諸多問題[3]：

（1）交互性不強(qiáng)，用戶與系統(tǒng)的聯(lián)系停留在PC端，沒有覆蓋到更廣泛場(chǎng)景和設(shè)備。

（2）信息割裂，各應(yīng)用模塊間信息無法共享，導(dǎo)致用戶重復(fù)操作消耗時(shí)間。

（3）服務(wù)模式單一，以被動(dòng)處理方式為主，難以滿足用戶精細(xì)化需求。

（4）擴(kuò)展性較差，集中式建設(shè)犧牲單一模塊的專業(yè)性和擴(kuò)展性。

智慧校園信息服務(wù)平臺(tái)是順應(yīng)教育信息化發(fā)展趨勢(shì)，解決以上校園信息門戶瓶頸問題的最佳解決方案。它以大數(shù)據(jù)、物聯(lián)網(wǎng)、云計(jì)算、人工智能和移動(dòng)互聯(lián)技術(shù)為載體，在感知用戶需求、多維度反饋信息、資源組織與協(xié)同運(yùn)維，以及信息交換與共享方面，將人、物和事件緊密連接。它的特征包括：

（1）人物互聯(lián)，利用物聯(lián)網(wǎng)傳感器和感知技術(shù)采集人、物和環(huán)境信息，將其映射到網(wǎng)絡(luò)中，構(gòu)建多維輻射的應(yīng)用環(huán)境。

（2）虛實(shí)映像，利用云計(jì)算、云存儲(chǔ)和云服務(wù)等技術(shù)構(gòu)建校園網(wǎng)絡(luò)空間，使信息結(jié)構(gòu)化、標(biāo)準(zhǔn)化，實(shí)現(xiàn)虛、實(shí)對(duì)應(yīng)與協(xié)同操作。

（3）深度認(rèn)知，利用大數(shù)據(jù)技術(shù)對(duì)采集到的信息和虛實(shí)映射信息分析，研判用戶需求，結(jié)合人工智能技術(shù)高效調(diào)用資源。

（4）開放融合，管理系統(tǒng)內(nèi)部使用標(biāo)準(zhǔn)模塊與可擴(kuò)展模塊，共享采集到的信息，根據(jù)不同用戶使用權(quán)限，提供定制化、精細(xì)化服務(wù)。

2 智慧校園信息服務(wù)平臺(tái)的主要技術(shù)載體

2.1 大數(shù)據(jù)

Hadoop是大數(shù)據(jù)開發(fā)的重要框架，其核心是HDFS和MapReduce，HDFS為海量的數(shù)據(jù)提供存儲(chǔ)，MapReduce為海量的數(shù)據(jù)提供計(jì)算。Hive是基于Hadoop的一個(gè)數(shù)據(jù)倉庫工具，可以將結(jié)構(gòu)化的數(shù)據(jù)文件映射為一張數(shù)據(jù)庫表，并提供簡(jiǎn)單的SQL查詢功能。Spark是專為大規(guī)模數(shù)據(jù)處理而設(shè)計(jì)的快速通用的計(jì)算引擎，其提供了一個(gè)全面、統(tǒng)一的框架用于管理各種不同性質(zhì)的數(shù)據(jù)集和數(shù)據(jù)源的大數(shù)據(jù)處理的需求。Python是面向?qū)ο蟮木幊陶Z言，擁有豐富的庫，主要可用于數(shù)據(jù)采集、數(shù)據(jù)分析以及數(shù)據(jù)可視化等。

2.2云計(jì)算

“云”是一些能夠自我管理的虛擬計(jì)算資源，通常是一些大型服務(wù)器集群，包括計(jì)算服務(wù)器、存儲(chǔ)服務(wù)器、寬帶資源等。云計(jì)算是并行計(jì)算、分布式計(jì)算和網(wǎng)格計(jì)算的發(fā)展形態(tài)。它通過網(wǎng)絡(luò)將龐大的程序自動(dòng)分拆成許多個(gè)較小的子程序，再交由多部服務(wù)器所組成的龐大系統(tǒng)計(jì)算分析，然后將處理結(jié)果回傳給用戶。它可以在數(shù)秒之內(nèi)，處理數(shù)千萬計(jì)甚至億計(jì)信息，達(dá)到類似“超級(jí)計(jì)算機(jī)”的強(qiáng)大效能。云計(jì)算是虛擬化、效用計(jì)算、IaaS、PaaS和SaaS等概念混合演進(jìn)并躍升的結(jié)果。

2.3 物聯(lián)網(wǎng)

為滿足設(shè)備的連接需求，物聯(lián)網(wǎng)這種低功耗廣域網(wǎng)應(yīng)運(yùn)而生。LPWAN專為低帶寬、低功耗、遠(yuǎn)距離、大量連接的物聯(lián)網(wǎng)應(yīng)用而設(shè)計(jì)。它主要分為兩類：一類是工作于未授權(quán)頻譜的LoRa技術(shù)；另一類是工作于授權(quán)頻譜下的NB-IoT。相比于NB-IoT，LoRa能夠以較低功耗遠(yuǎn)距離通信，可以使用電池或其他能量收集的方式供電，同時(shí)具有更好的穿透能力與避障能力。LoRaWAN是由LoRa聯(lián)盟推出的一個(gè)廣域網(wǎng)規(guī)范，它能夠提供雙向通訊[6]。

3 智慧校園信息服務(wù)平臺(tái)的基本架構(gòu)與形態(tài)優(yōu)勢(shì)

3.1 基本架構(gòu)

智慧校園架構(gòu)在技術(shù)載體之上，按照職能區(qū)別，由底層到高層，主要分為以幾個(gè)下層級(jí)：

（1）數(shù)據(jù)層。智慧校園信息服務(wù)平臺(tái)采集到的各種數(shù)據(jù)匯聚在一起。在線實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)處理機(jī)制開展全局、群體及個(gè)體數(shù)據(jù)特征分析，構(gòu)建虛擬映像，形成統(tǒng)一、多維的數(shù)據(jù)空間。

（2）系統(tǒng)層。智慧校園信息服務(wù)平臺(tái)的軟件系統(tǒng)包括操作系統(tǒng)及各類子系統(tǒng)，硬件系統(tǒng)包括中心服務(wù)器及終端分布式設(shè)備。它連通和支撐其他各層，是整個(gè)智慧校園的軟硬件載體。

（3）網(wǎng)絡(luò)層。該層為智慧校園各類信息傳輸和覆蓋提供支撐。它包括用戶與系統(tǒng)聯(lián)系的有線和無線網(wǎng)絡(luò)；為人、物定位的位置網(wǎng)絡(luò)；支撐各類傳感器數(shù)據(jù)傳輸?shù)奈锫?lián)網(wǎng)絡(luò)。

（4）應(yīng)用層。該層包括標(biāo)準(zhǔn)化和定制應(yīng)用，通過業(yè)務(wù)規(guī)則和管理流程向用戶提供交互服務(wù)，可實(shí)現(xiàn)新建功能融入，也可提供開放的應(yīng)用系統(tǒng)開發(fā)環(huán)境。

3.2 形態(tài)優(yōu)勢(shì)

智慧校園信息服務(wù)平臺(tái)對(duì)比以往的校園信息服務(wù)平臺(tái)具有以下形態(tài)優(yōu)勢(shì)：

（1）數(shù)據(jù)形態(tài)優(yōu)勢(shì)。以往的校園信息服務(wù)平臺(tái)的數(shù)據(jù)采集大多由管理者和用戶被動(dòng)完成，智慧校園信息服務(wù)平臺(tái)采集數(shù)據(jù)依托物聯(lián)網(wǎng)端設(shè)備。大量數(shù)據(jù)經(jīng)過自動(dòng)組合生成場(chǎng)景、活動(dòng)、事件或素材的高維度描述形式。這些數(shù)據(jù)傳遞迅速，更新周期短，能自動(dòng)剔除或預(yù)警異常值，人工只需在必要時(shí)審核即可。業(yè)務(wù)流程時(shí)間縮短。

（2）組織形態(tài)優(yōu)勢(shì)。以往的校園信息服務(wù)平臺(tái)多采取信息化管理部門統(tǒng)一管理，各職能部門運(yùn)營子模塊的形式。無論管理者還是用戶都存在大量重復(fù)性操作，如錄入、變更信息等。智慧校園信息服務(wù)平臺(tái)以人、物和事件為中心，將相應(yīng)操作和使用權(quán)限分配給不同職能部門，用以管理人、物和事件的相關(guān)變量。各職能部門分工協(xié)同效率提升。

（3）關(guān)系形態(tài)優(yōu)勢(shì)。在以往的校園信息服務(wù)平臺(tái)中，雖然用戶是服務(wù)對(duì)象，但實(shí)際上管理者獲得了更多便捷，如紙質(zhì)化辦公時(shí)代，用戶報(bào)送紙質(zhì)版材料即可，而辦公自動(dòng)化時(shí)代，用戶既要報(bào)送紙質(zhì)版材料還要提交電子版材料。在智慧校園信息服務(wù)平臺(tái)中，無論是用戶還是管理者都能根據(jù)權(quán)限定制服務(wù)。固有角色定位被打破，服務(wù)內(nèi)涵更加豐富。

4 智慧校園信息服務(wù)平臺(tái)的建設(shè)策略

4.1 完善制度建設(shè)

智慧校園建設(shè)是實(shí)現(xiàn)教育信息化2.0目標(biāo)的重要抓手之一。高校要從戰(zhàn)略上認(rèn)識(shí)到建設(shè)智慧校園的必要性和迫切性，充分論證，合理制定近、中和遠(yuǎn)期規(guī)劃。在細(xì)節(jié)設(shè)計(jì)上先選擇小范圍試點(diǎn)，再大規(guī)模推進(jìn)。軟件系統(tǒng)功能短期試錯(cuò)，快速迭代，不斷完善。智慧校園體系下，數(shù)據(jù)量、涉及面和傳播范圍都會(huì)極大提升，因此要制定升級(jí)版數(shù)據(jù)安全保障制度，加強(qiáng)軟硬件安全保障，嚴(yán)格監(jiān)督管理員和用戶權(quán)限。

4.2 組建專業(yè)管理團(tuán)隊(duì)

數(shù)據(jù)無處不在，但未經(jīng)采集、整理、分析和傳播的數(shù)據(jù)是無法使用的。讓智慧校園活起來，關(guān)鍵在人。需要建立專門的運(yùn)維、分析人員團(tuán)隊(duì)。當(dāng)下大多數(shù)高校設(shè)置的信息化辦公室職能以運(yùn)維為主，很難滿足大數(shù)據(jù)體系下的分析任務(wù)，需要引入專業(yè)人才和團(tuán)隊(duì)負(fù)責(zé)，處理好自身和外包任務(wù)銜接?？蓢L試設(shè)立首席信息官，在各職能部門中設(shè)置信息專員。首席信息官、信息辦和部門信息專員形成的校園信息化管理的基地、網(wǎng)絡(luò)與節(jié)點(diǎn)。

4.3 構(gòu)建高校大數(shù)據(jù)庫

智慧校園體系下的數(shù)據(jù)圍繞學(xué)校核心資源，即人、物和事件產(chǎn)生，這將打破以往職能部門收集、整理數(shù)據(jù)的傳統(tǒng)。數(shù)據(jù)無處不在，數(shù)據(jù)采集終端也應(yīng)廣泛分布，由此形成人、物、事件與數(shù)據(jù)的虛實(shí)映射，改變數(shù)據(jù)割裂的、零散的弊端，形成系統(tǒng)的、多維的優(yōu)勢(shì)。主管部門應(yīng)收集用戶對(duì)信息服務(wù)平臺(tái)的建議，不斷擴(kuò)充和完善數(shù)據(jù)庫。倡導(dǎo)高校之間建立大數(shù)據(jù)庫聯(lián)盟，為數(shù)據(jù)在更廣泛領(lǐng)域互通、共享創(chuàng)造有利條件。

5 結(jié) 語

人類受到信息時(shí)代深刻影響，渴望結(jié)構(gòu)化、高效率、多維度和前瞻性的信息。對(duì)于身處高校的師生來說，智慧校園信息服務(wù)平臺(tái)能滿足他們這一需求。該平臺(tái)運(yùn)用大數(shù)據(jù)、云計(jì)算和物聯(lián)網(wǎng)等先進(jìn)技術(shù)，改變以職能部門匯集數(shù)據(jù)的形式，圍繞高校核心資源人、物和事件建立虛實(shí)映射的數(shù)據(jù)網(wǎng)絡(luò)。為實(shí)現(xiàn)該平臺(tái)功能，除了要軟硬件達(dá)標(biāo)之外，還需在頂層設(shè)計(jì)、專業(yè)人員隊(duì)伍等方面下功夫。面向未來，它可以不斷更新、迭代和擴(kuò)展，有望形成依托高校大數(shù)據(jù)庫聯(lián)盟，能夠更廣泛應(yīng)用的智慧平臺(tái)。

主要參考文獻(xiàn)

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[2]彭明盛.智慧的地球[J].中國企業(yè)家，2009（1）：48-50.

[3]胡欽太.強(qiáng)化頂層設(shè)計(jì)打造智慧校園 驅(qū)動(dòng)高水平大學(xué)建設(shè)發(fā)展[J].教育信息技術(shù)，2016（3）：19-20.