智慧校园的思考与探索PPT课件.ppt

智慧校园的思考与探索 2020 3 22 1 智慧校园的思考与构建 一 历史演变二 概念含义及核心特征三 智慧校园的关键技术四 体系与框架五 评价体系和内容六 案例 基于云服务的智慧校园 2020 3 22 2 一 历史演变 1999年 2006年 2010年 2012年 2015年 校园网 数字校园 智慧校园 教育云 智慧云 网络技术 信息技术应用 物联网技术 云计算技术 人工智能技术 量子计算技术 超智能仿真技术 2020年 伴随着人们对信息化的理解认识和发展 2020 3 22 3 智慧校园 数字校园 传统校园对比 2020 3 22 4 二 概念和含义 智慧 引中华字典 聪明 智能 智谋 老谋深算 有才智 对事物能迅速 灵活 正确地理解和解决的能力 智慧 是由智力体系 知识体系 方法与技能体系 非智力的体系 观念与思想体系 审美与评价体系 闭环反馈系统 等内容组成 智慧校园 即智能校园 具有对教育教学 事务 能迅速 灵活 正确地理解和解决的能力 包括智力体系 知识体系 方法与技能体系 观念与思想体系 评价体系 辅助决策 2020 3 22 5 我们认为的智慧校园 所谓 智慧 应该是 有大脑 能思考 它不但能帮助我们解决校园中的各种问题 还能主动为我们提供学习 管理和决策预警参考 为每个人按需提供个性的智慧服务 数字化校园 强调的是解决信息化的校园环境 而 智慧校园 是要实现校园的智能化服务环境 它应该包含 智慧环境 智慧学习 智慧服务 智慧管理 等层面的内容 而在这里更应该强调的是 智慧 和 智能 简称之 4智 2020 3 22 6 智慧校园五个核心特征 1 环境全面感知 智慧校园中的全面感知包括两个方面 一是传感器可以随时随地感知 捕获和传递有关人 设备 资源的信息 二是对学习者个体特征 学习偏好 认知特征 注意状态 学习风格等 和学习情景 学习时间 学习空间 学习伙伴 学习活动等 的感知 捕获和传递 Cookie技术 2020 3 22 7 2 网络无缝互通 基于网络和通信技术 特别是移动互联网技术 如物联网技术 蓝牙 wifi 3G 4G技术 智慧校园支持所有软件系统和硬件设备的连接 信息感知后可迅速 实时的传递 这是所有用户按照全新的方式协作学习 协同工作的基础 2020 3 22 8 3 海量数据支撑 依据数据挖掘和建模技术 智慧校园可以在 海量 校园数据的基础上构建模型 建立预测方法 对信息进行趋势分析 展望和预测 同时智慧校园可综合各方面的数据 信息 规则等内容 通过智能推理 做出快速反应 主动应对 更多地体现智能 聪慧的特点 2020 3 22 9 4 开放学习环境 教育的核心理念是创新能力的培养 校园面临要从 封闭 走向 开放 的诉求 智慧校园支持拓展资源环境 让学生冲破教科书的限制 支持拓展时间环境 让学习从课上拓展到课下 支持拓展空间环境 让有效学习在真实情境和虚拟情境都能得以发生 2020 3 22 10 5 师生个性服务 智慧校园环境及其功能均以个性服务为理念 各种关键技术的应用均以有效解决师生在校园生活 学习 工作中的诸多实际需求为目的 并成为现实中不可或缺的组成部分 可以定制各种服务的功能 方式 方法和场景 2020 3 22 11 智慧校园是指一种以面向师生个性化服务为理念 能全面感知物理环境 识别学习者个体特征和学习情景 提供无缝互通的网络通信 有效支持教学过程分析 评价和智能决策的开放教育教学环境和便利舒适的生活环境 2020 3 22 12 想象的智慧校园 想象一下未来 智能化 的 智慧校园 一个学生 家长 教师一走进校园 学校的智能校园系统就感知到她的存在 可以无处不在的为他们提供任何校园需求 2020 3 22 13 1 学生 给学生主动推送课程安排提醒 主动提供适合他学习能力 兴趣 进度的学习任务 在海量教育资源中主动提取合适的各类学习资源 视频 试卷 文稿 讨论 观点等 评测学习成果 安排学习生活 2 教师 为教师主动推送教案 课件 考试测验分析 考卷知识点分析 课堂效果分析 根据每个学生的学习情况和进度 报告学生的学习进展情况 7 想象的智慧校园 2020 3 22 14 3 家长 为家长定制他所需要的教育信息 智能推送学校教育信息 学生成长信息 学生的评测评价信息 参与教育教学的意见建议 4 管理着 为学校管理者提供教育教学动态分析 老师教育学生学习情况 教师评测评价 学生成长评测评价 教学预警 教学管理的辅助决策 我们可以充分发挥想象在这样的 智慧校园 环境中 人们将是如何学习 生活和工作的 7 想象的智慧校园 2020 3 22 15 三 智慧校园的关键技术 1 学习情景识别与环境感知技术 学习情景识别是个性化学习资源推送 学习伙伴联接以及学习活动建议的前提 是智慧校园建设中的关键技术 学习情景识别的目标是根据可获取的情景信息识别学习情景类型 诊断学习者问题和预测学习者需求 以使得学习者能够获得个性化的学习资源 找到能够相互协作的学习伙伴 接受有效的学习活动建议 学习情景识别涉及学习者特征分析 传感器技术和自动推理等方面的综合应用等 2020 3 22 16 三 智慧校园的关键技术 1 学习情景识别与环境感知技术 环境感知技术是 智慧校园 的基础技术 有助于实现对校园各种物理设备的实时动态监控与控制 RFID 二维码 视频监控等感知技术与设备在学校中有很多应用之处 目前 其已经在校园安保 节能 科研教学等方面得以应用 例如 将RFID技术整合到校园一卡通 图书 仪器设备 电梯 灯具等物品上 可以实现楼宇出口人员管理 教室与会议的智能考勤 图书自助借还与自动盘点 贵重设备防盗及定位 实验室开放控制 以及照明 空调与通风系统控制等节能控制 逐步形成系统化体系与应用 2020 3 22 17 2 校园移动互联技术宽带无线网络使得高清晰度的网络教学资源传输成为可能 让学习者有 身临其境 的感觉 3G 4G技术和各种无线接入的普及 让无线网络的覆盖不再仅仅限于教室和图书馆 学习者通过网络进行学习 将不再受任何地域限制 为广大师生提供无处不在 稳定 安全 易于管理的无线网络环境 是构建智慧校园的基本条件 互联网 移动网和广电网的三网合一也为实现学校无线网络全覆盖提供了更加广阔的空间 2020 3 22 18 3 社会网络资源挖掘技术社会网络资源挖掘的形成和分析涉及理念 技术 结构 关系等诸多方面 一般认为社会网络资源挖掘技术主要是在20世纪90年代中后期开始的利用搜索引擎的社会网络资源挖掘的构建与分析 其中基于Web的社会网络资源挖掘分析技术对智慧校园的建设具有重要意义 当前的互联网发展强调从以数据为中心的传统Web转变为以用户为中心的Web2 0 其关键特征是基于社会性软件 即时通讯 博客 微博 社会问答 社会标签 在线社会网络等 为用户提供多样化服务 因而影响服务质量的关键在于对用户兴趣 关系及群体的分析 2020 3 22 19 3 社会网络资源挖掘技术社会网络资源挖掘分析可以看作是网络知识发现或网络挖掘的一个分支 涉及数据挖掘 机器学习 信息抽取与检索等不同领域 社会网络分析应用广泛 对其的学习与研究也越来越重要 而在线社会网络集成了社会网络与信息技术的特点 是人类社会的虚拟化表示及延伸 具有自组织性 通过对社会网络特征的分析 确定社会网络中的用户群体或个人的中心性程度 对关键小团体特征进行分析 以及确定用户位置 角色等情况 有助于掌握师生在虚拟网络中的活动状况 为其更好地提供服务 实施必要的管理措施 2020 3 22 20 4 学习分析技术学习分析技术源自早期的课堂教学效果分析 目前在线交互文本分析和早期的课堂教学效果分析有一种走向融合的趋势 学习分析技术便是这种融合的一个产物 学习分析是对学习者以及学习情境的数据进行测量 收集 分析和报告 以便更好地理解和优化学习以及学习发生的情景 从而提高学习效率和效果 学习分析技术可作为教师教学决策 优化教学的有效支持工具 也可为学生的自我导向学习 学习危机预警和自我评估提供有效数据支持 还可为教育研究者的个性化学习设计和增进研究效益提供数据参考 2020 3 22 21 4 学习分析技术针对学习者个人信息 学习者情景信息等内容进行建模 通过对交互文本 视音频和系统日志等能够反映学习过程信息的数据 利用参与度分析法 社会网络分析法和内容分析法等自动化的交互文本分析技术 来获取学习者学习的参与度 学习者的社会网络 学习者关注的学习内容 学生和教师的课堂行为信息 学习情况和学习资源的利用情况等内容 是学习分析技术实现学习分析的核心 文本挖掘技术可从学习资源库和学习者信息中挖掘学习者关注的各种信息 如文本的主题 文本作者对某一事物的观点倾向 作者在某一主题的专业程度等 这些信息一方面可以帮助学习者根据这些信息检索学习资源 另一方面可以帮助学习者了解学习资源库在某一侧面的总体概况和趋势 2020 3 22 22 5 资源的组织和共享技术学习资源的组织及共享一直以来都是数字校园的建设重点之一 按照班杜拉的社会学习理论 观察他人的行为和结果是习得知识 技能的重要来源 真实的榜样能对观察者起到示范作用 学习者在学习过程中产生的生成性资源 可以作为其他学习者的学习观察对象 这也是一种重要的学习资源 为了便于检索和共享 传统的学习资源常常使用静态的词汇表来描述元数据 但这种描述方法无法满足泛在学习环境下灵活多变 极具个性化的学习需求 因此 吸收借鉴语义网络和本体技术的相关研究成果 提供更为灵活和智能化的元数据描述方式成为一种趋势 2020 3 22 23 5 资源的组织和共享技术借助语义Web和本体技术来组织学习资源 能够灵活 精确地表达资源的属性 便于学习者对资源的检索 归类 可以极大地提高检索的查全率和准确度 更容易被自动化的数据挖掘工具发现和集成 有助于实现泛在学习环境下分布式资源灵活的共享 联结和重用 同时具备良好的扩展性 并且能作为智能的资源检索和推送的基础 大大增强学习系统的适应性和针对用户的个性化服务能力 2020 3 22 24 四 智慧校园的体系与架构 2020 3 22 25 1 基础服务是在校园网的基础上 具备完备的Internet互联网环境 有全覆盖的无线网 并实现了校园无线资源的统一管理 能够动态管理所有AP的功率 信道等参数 实现AP间的负载均衡 保证无线覆盖质量 能够下发链路层到应用层的安全防护和策略 发现和防护常用的无线攻击 确保无线信号传输过程中的安全 全面支持802 1x认证 WebPortal认证 PPPoE认证 满足无线校园网认证灵活的特点 实现从包括AC MP AP PoE交换机 汇聚交换机 核心交换机的统一管理 物联网要实现校园空调 照明 热水 音视频展台 白板 投影机 视频显示 音视频控制器 门禁等与校园网的融合 在不断提高WLAN的带宽质量 完善的规划设计下 校园网将重点是解决核心交换 网络安全等工作 AC AdaptiveControl 无线网络控制器 MA 管理单元 AP AccessPoint 访问单元 PoE PowerofEthernetmodule以太网供电模块 2020 3 22 26 2 数据服务 是应用系统的数据基础 由校园的教育数据库 统一的区域教育基础数据库和外部的多元教育 云数据 组成 包括教师 学生 教学资源 预算财务 固定资产 教学装备 安全管理等数据内容 是支撑所有应用系统的核心 通过设计PaaS数据流的公共平台和编写 云计算构件 完成应用层系统的调用 如果没有建立这样一个数据层支撑的应用系统 任何的系统应用都必然是一个不完整 孤立 残缺的 2020 3 22 27 3 软件服务 教育教学应用系统 如教育预测辅助决策 教与学的综合评价 招生及学籍管理 资源管理 财务与装备管理 家校互联 数字图书馆等等 这部分已经开发并运行的应用系统非常多 但由于缺少统一的数据支撑平台 许多应用系统形成了一个个互不相通的孤岛 例如教与学综合评价 学籍管理和招生系统 财务与固定资产管理 实验室配置与装备管理等 各自都独立运行 严重制约了系统的应用和建设水平 造成了低水平的重复和大量的资源浪费 实际上这些应用系统应该在统一的基础数据库支撑下 延深各自的系统应用平台 通过数据流完成相互关联的数据调用 2020 3 22 28 4 平台智慧服务 主要包括智能化的学习 服务和管理 是在以上各系统的支持下 以辅助决策与预测系统为基础 为管理者 教师 学生和社会 提供一个智能化 个性化 多元化 开放的学习 生活 教育环境 比如建立智能化教育监测系统 采集学生学习数据 对学生的成长进行记录和评价 实现教育教学智能化的评测 预测 预知 预警 干预和指导 为教师及家长提供学生的学习评估报告 帮助教师了解教学情况 改进教学质量 达到个性化培养学生的目的 为管理者提供招生 资产投入 使用效率等信息 我们完全可以充分的去想象这个 智慧化 的环境 2020 3 22 29 五 评价体系和内容 根据智慧校园具备的服务内容 可从四个方面建立评价体系和构建评价维度 智慧环境服务智慧学习服务智慧教育服务智慧管理服务 2020 3 22 30 1 智慧环境服务 无线网及移动终端服务 基础网络设备设施 良好的互联网出口带宽 一卡通校园环境物联网 供水供电 空调 照明 投影 白板 中控 音响等 2020 3 22 31 2 智慧学习服务 智慧化的网络学习 智慧化的学习资源智慧化的学习评价智慧化的学习任务管理系统的自我学习跟踪自适应控件 2020 3 22 32 3 智慧教育服务 智慧化的家校互联服务智慧化校务管理服务智慧化图书馆资源公共服务智慧化的一卡通服务智慧化试题库资源服务智慧化的教学工具包 2020 3 22 33 4 智慧管理服务 智慧化学生管理系统智慧化校园财务资产管理智慧化实验室设备管理智慧化教职工评价管理智慧化安全生产管理智慧化排课选课管理 2020 3 22 34 智慧校园 综上所述 我们现实建设与理想目标还有很大差距 尽管学校在某些信息技术应用建设方面取得成绩 仍不能说完成了 智慧校园 的建设 或许就是一个暂的 梦想 中国梦 可能又迎来一个 创新 的 云校园 建设 我们认为 智慧校园 仍然给我们信息技术应用建设指明了一个奋斗的目标和努力的方向 2020 3 22 35 基于云服务平台的智慧校园解决方案 2020 3 22 36 智慧校园智能的服务教学学习管理 把感应器嵌入和装备到教室 图书馆 餐厅 停车场 校门 实验室 会议室 校车 宿舍楼等物体并连接它们 形成所谓 物联网 并通过超级计算机和云计算服务中心将 物联网 和 软件应用系统平台