智慧校园的内涵与特征

智慧校园的内涵与特征智慧校园的内涵与特征智慧校园的内涵与特征xxx公司智慧校园的内涵与特征文件编号：文件日期：修订次数：第1.0次更改批准审核制定方案设计，管理制度智慧校园的内涵与特征2008年，美国IBM总裁兼首席执行官彭明盛在题为“智慧地球:下一代领导议程”的演讲中首次提出了“智慧地球”的理念。2009年，奥巴马就任美国总统后对这一理念给予积极回应。“智慧地球”的概念一经提出，得到美国各界的高度关注，甚至有分析认为IBM公司的这一构想极有可能上升至美国的国家战略，并在世界范围内引起轰动。(张永民，2010)在“智慧地球”的概念提出后，国内不少学者提出了“智慧校园”的概念和建设思路(宗平等，2010;郭惠丽等，2011;严大虎等，2011;张永波，2011)，西南大学、成都大学、同济大学等几十所高校正在筹划、实施智慧校园的建设，智慧校园不再停留在理念层面(鲁东明，2011)。例如，浙江大学信息化“十二五”规划，提出建设一个“令人激动”的智慧校园，这种智慧校园支持无处不在的网络学习、融合创新的网络科研、透明高效的校务治理、丰富多彩的校园文化、方便周到的校园生活(吴颖骏，2010)。南京邮电大学完成了一个相对完整的智慧校园规划(朱洪波，2011)，且认为智慧校园的核心特征主要反映在三个层面:一是为广大师生提供一个全面的智能感知环境和综合信息服务平台，提供基于角色的个性化定制服务;二是将基于计算机网络的信息服务融入学校的各个应用与服务领域，实现互联和协作;三是通过智能感知环境和综合信息服务平台，为学校与外部世界提供一个相互交流和相互感知的接口。在理论研究方面，不同学者从多个角度对智慧校园的内涵进行了解读。黄荣怀(2009)从数字校园的建设进程角度提出数字校园的“四代”建设观，他认为第四代数字校园(智慧校园)能够有效支持教与学，丰富学校的校园文化，真正拓展学校的时空维度，以面向服务为基本理念，基于新型通信网络技术构建业务流程、资源共享、智能灵活的教育教学环境。有研究者强调物联网技术在智慧校园建设中的作用，如沈洁等(2011)认为，智慧校园是一种将人、设备、环境、资源以及社会因素，在信息化背景下有机整合的一种独特的校园系统，它以物联网技术为基础，以信息的相关性为核心，通过多平台的信息传递手段提供及时的双向交流平台，简单说，就是更智能的学校;周彤等(2011)认为，智慧校园是以物联网为基础的智慧化的校园工作、学习和生活一体化环境，这个一体化环境以各种应用服务系统为载体，将教学、科研、管理和校园生活进行充分融合;李春若(2012)认为，智慧校园是物联网在学校教学管理、公共安全、后勤保障中的具体应用，为学校构建了智能化的学习和生活环境。有研究者认为智慧校园是各种技术的综合应用，如陈翠珠等(2012)认为，智慧校园是充分利用信息化相关技术，通过监测、分析、融合、智能响应的方式，综合学校各职能部门，融合优化现有资源，提供质量更高的教学、更好的服务，构建绿色的环境、和·31·黄荣怀，张进宝，胡永斌，杨俊锋.智慧校园:数字校园发展的必然趋势OER．2012，18(4)谐的校园，以保证学校教育的持续发展。也有研究者认为智慧校园的建设不仅仅是物联网技术的应用，那只是感知部分，应更多考虑技术的特点，突出应用和服务。(宓詠，2011)综合以上观点和黄荣怀等(2012)提出的“智慧学习环境”的概念，我们认为，智慧校园(SmartCampus)应具有以下特征: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。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，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。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，对新到的信息进行趋势分析、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。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能得以发生。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。因此，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。在教育信息化建设中，智慧校园建设是一个非常重要的组成部分，同时也是一个活跃的领域，对这一领域的探讨研究有助于引领我国教育信息化的发展。一、智慧校园的内涵（一）智慧校园的定义智慧校园是一种将人的因素、设备的因素、环境及资源的因素以及社会性因素，在信息化背景下有机整合的一种独特的校园系统（见图1）。它以物联网技术为基础，以信息的相关性为核心，通过多平台的信息传递手段提供及时的双向交流平台，［2］提供结合网络、技术、服务的智能的综合信息服务，全方位地实施教育信息化。其内涵简单的说就是更智能的学校。从技术层面上看，智慧校园就是以各种信息化技术，包括感知、智能、挖掘、控制等技术为手段，［3］在安全监控、平安校园网络管理系统建设、智能化学习系统、自助图书网络管理系统等方面，构建具有感知全面、响应及时、智能综合、随需应变、高效运行等特质的学校。图1智慧校园各因素间的关系图（二）智慧校园的特点智慧校园是以借助新一代的物联网、云计算、泛在感知等信息技术，打造物联化、智能化、感知化、信息化的新型校园。智慧校园的特点，可以概括为以下几个方面：1.智能化。融合物联技术与3G网络的数字化应用平台，使学校管理及服务智能化，减少不必要的人力、物力和财力的损耗，促使办公自动化、沟通快捷化、服务个性化，最大限度提高工作效率，实现教学管理、教务管理、学生管理、校园管理和校园服务等多个领域的信息资源串联互通。例如，“校园一卡通”使多卡合一，实现学生的入学报到、宿舍管理、图书借阅、就餐、购物、乘车等“一条龙服务”的智能化应用。2.感知化。基于互联网，融合计算机技术、网络技术、通信技术，具体包括传感器技术、射频识别技术、智能监控技术、数据挖掘技术等，对校园中与教育、科研、管理和生活服务有关的所有信息资源进行采集、传输、整合、处理和分享，结合校园物联网系统的管理与控制，实现校内考勤、门禁、消费、信息接收和互动等功能的整体感知，提高校园的运行效率。例如，学校自习教室照明设施根据学生人数智能感应操控。3.互动性。通过物联网技术将所有相关的人员、设备、信息管理等互相联系起来，使人、事、物之间方便、快捷、流畅地互相联通。例如，可综合手机短信、互联网和语音技术构建高效的校务管理平台，使老师、家长和学生三方之间信息互动，给学校和家庭提供便捷的家校沟通方式和互动交流空间。［4］4.灵活性。建立有线、无线、移动网络无缝融合覆盖的网络环境的IT基础架构，容量大且可持续扩展，便于海量用户随时随地接入网络。为教学及学校的管理提供高效、灵活、便捷的服务。同时，借助云计算平台，在学校中使用网络就像用电一样方便。二、智慧校园建设的总体目标和意义智慧校园建设的总体目标是构建一个智能、灵活、运转高效的校园系统。其一，将人、设备、自然和社会各因素之间互通互联，并且他们之间互动的方式更智能化，他们之间的任何互动都有助于促进人、信息系统、设施环境三者之间的数据的完美融合，使校园的运转能够更透彻的感应、衡量和调度；其二，实现快速、准确的获取校园中人、财、物和学、研、管业务过程中的信息，通过综合数据分析为管理改进和业务流程再造提供数据支持，推动学校进行制度创新、管理创新，实现决策科学化和管理规范化；［5］其三，通过应用服务的集成与融合实现校园的信息获取、信息共享和信息服务，从而推进智慧化的教学、智慧化的科研、智慧化的管理、智慧化的生活、以及智慧化的服务的实现进程。［5］而其最终目标就是实现教育信息化和智能化。要深刻认识建设智慧校园的重大意义。智慧校园的建设和发展是教育领域发展变革的趋势，有利于推动教育信息化的发展，有利于形成灵活多样的教学和学习方式，有利于培养高素质人才，有利于提高办学水平和优化学校管理，智慧校园的建设和发展能够适应新时期网络技术的发展、社会的需要、以及学校管理、教学改革等方面的需要。三、智慧校园建设的主要内容及其功能智慧校园的构建应体现在：具有稳定、高速、便捷的网络环境，能够随时随地接入互联网；提供良好的数据环境，能够科学地组织各类信息资源和服务；具备智能、综合的信息服务联网环境，能够在人与人、人与物、物与物之间互相交换服务需求信息。因此，智慧校园建设的主要内容应包括以下几个方面：（一）智能化的网络基础设施建设网络基础设施建设是智慧校园建设的基础性、先导性工作。智慧校园的一个核心特点就是信息的相关性，即能够在任何时间、任何地点和任何人、任何物进行交互沟通信息。为了达到此要求，智慧校园必须具备的一个重要前提就是稳定、高速、便捷的网络环境。可采用有线网络与无线网络相结合的双接入网络覆盖架构，同时辅以移动网络作为补充，各网络间无缝融合。这样的网络结构灵活且扩展性好，能够提供固定的或移动的网络应用环境，支持安全多样的网络接入方式。网络基础设施建设的重点，是校园网络硬件基础的搭建。地理范围应该覆盖全校教学、科研、办公楼宇和教师、学生生活区，同时应具有可扩展性，能够随着校园的开发扩大而扩展网络覆盖范围，不断提高网络利用率。根据逻辑结构可以将校园网络划分为主干网和接入子网两部分。主干网视学校规模大小可采用环状拓扑结构或星状拓扑结构。主干网主要考虑区域网络接入和大负荷接入节点的网络接入要求。接入子网主要考虑两类情况，一类是有特殊用途的接入，如数据中心子网、网络中心子网等服务器子网的接入，另一类是普通的联网接入，如办公子网、宿舍楼子网等。［1］网络拓扑结构如图2所示。其中，手机终端手机无线图2网络结构拓扑图沈洁黄宇星：智慧校园及其构建初探1232011年第6期福建教育学院学报上网使用无线应用协议来浏览网络，通过WAP网络可以轻松方便地浏览网页，收发电子邮件，浏览或下载文件，并进行互动交流。例如，浙江大学的智慧校园网络基础设施建设就将其网络架构细分为：接入网，方便师生上互联网；教学网，支撑教学活动；科研网，支撑科研活动；资源网，支撑资源沉淀和传播活动；智能网，支撑和谐、生态校园建设。［3］（二）云计算平台智慧校园要拥有“智慧”，最核心的是形成强大的数据的采集、存贮、处理和服务系统。云计算平台是支撑智慧校园的高集成、高效率、高智能的网络数据平台，它结合虚拟化技术，以网络为载体提供基础架构、平台、软件等服务为形式，整合大规模可扩展的计算、存储、数据、应用等分布式计算资源进行协同工作的超级计算模式。［6］在这种模式中，云计算可以把大量用网络连接的计算和存储资源管理起来，构成一个大的计算资源池，向用户统一提供按需服务。云计算（Cloudcomputing），其实就是一种基于互联网的计算方式。“云”就是计算机群，每个计算机群由几十万甚至几百万太计算机组成，这些计算机可以随时更新。这种计算方式能够按照用户端的需求提供共享的信息和软硬件资源，方便快捷地实现不同设备间的数据与应用共享，并且对用户端的设备要求低，用户端无需增加基础设施的投入，或者进行使用培训。云计算的整个运行方式如同电网，就像用电不要求家家户户装备发电机，而是直接从电力公司购买一样，使用网络也可以取用方便，费用低廉，只不过不是通过电线传输，而是通过互联网传输。在智慧校园的云计算模式中，用户所处理数据的存储和应用软件的运行并不是在用户的终端设备上，而是在互联网的大规模服务器集群中，并由云计算的服务提供商负责管理和维护这些数据的安全和程序的正常运行，这样就大大提升了用户终端的的计算能力和存储空间，用户可以随时随地通过互联网访问存储和读取数据、使用软件等等。这就是“云计算”提供的云服务。校园中建设云计算平台首先要构建一个坚固的IT基础架构，并且此架构具备快速扩展的灵活性和高可靠性，为此学校要对基础架构所包含的各方面有一个集中统一的格局设计，即整个后台包括服务器架构和选型、存储和备份的体系，操作系统、容灾体系等。同时要构建自动化、智能化的数据中心管理系统和适用于云环境的应用交付系统，才能减少安全隐患，提升可靠性。（三）物联感知系统智慧校园中的物联感知系统其实就是运用物联网技术将基础设施与信息网络合融合在一起，它强调学校是一个整体融合的系统，不是若干功能的简单叠加，学校中的人、资源、通信、楼宇、道路等虽是分别建设的领域，但是实际上是紧密联系、彼此影响、相互促进的整体中的各个部分。物联网（TheInternetofThings），即物与物之间互联的网络，是指通过射频识别（RFID）、红外感应器、全球定位系统、激光扫描器等信息传感设备，按约定的协议，把物品与互联网相连接，进行信息交换和通信，以实现智能化识别、定位、跟踪、监控和管理的一种网络。［7］概况地讲，物联感知系统有两层涵义，第一，物联感知系统的核心和基础是互联网，它是在互联网基础上扩展延伸出来的网络系统；第二，物联感知系统是任何物品与物品之间进行信息交换，也就是物与物之间的网络系统。智慧校园物联感知系统能够应用于教学技术、学生管理、后勤保障服务等，建设内容具体包括：基础物联网络环境、楼宇能耗监控网络系统、平安校园网络管理系统、自助图书网络管理系统等。［3］四、智慧校园及其应用系统平台构建智慧校园的构建，旨在提高校园工作、学习和生活环境的质量，构建一个智能、创新、开放的集教学、科研、管理和校园服务为一体的综合信息服务平台，智慧校园的基础是智能化的网络基础设施，其次就是智能应用系统及平台。智慧校园智能应用系统及平台的建设是在网络基础设施建设的基础上进行的，应根据学校应用实际，购买或开发具有针对性的应用软件系统或平台。智能应用系统及平台的建设包括网络教学平台、科研支撑平台、校务管理系统和校园服务系统四大部分。这几个应用系统及平台统一数据格式和接口，相互间根据通用的标准和规范，彼此信息共享、畅通，从而对学校教学、科研、管理、服务相关的数据进行整合、集成，统一管理和控制，实现全面智能化的应用和监管。1.网络教学平台。网络教学平台利用网络与多媒体技术创设一个虚拟教学环境，为师生提供实时的或非实时的双向交互的多媒体网络教学环境，主要包括教学平台和资源管理系统两大部分。1242011年第6期沈洁黄宇星：智慧校园及其构建初探APreliminaryExplorationonSmartCampusanditsConstructionSHENJie1HUANGYu-xing2(1.TheEducationalCollegeofFujianNormalUniversity，Fuzhou350007,China;2.FujianInstituteofEducation，Fuzhou350025,China)Abstract：Theconstructionofsmartcampusisonesignificantpartoftheeducationalinformationization,andal－sotheimportantsymbolformeasuringtheextentofeducationalmodernization.Ithasarousedpeople'stremendousinterestinrecentyears.Toconstructasmartcampus,thefirstthingistodiscussitsconnotations,objectives,