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時(shí)間:2023-09-28 15:43:59
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關(guān)鍵詞:智慧教室 物聯(lián)網(wǎng) 體系結(jié)構(gòu)
中圖分類號(hào): TN929.5 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼:A 文章編號(hào):1007-9416(2015)11-0000-00
隨著物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)的發(fā)展,起來(lái)越多的應(yīng)用被冠以“智慧”的名稱,如:智慧城市、智慧醫(yī)療、智慧校園、智慧的交通等。如何將物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)應(yīng)用到教育領(lǐng)域,減小教學(xué)成本,提高教學(xué)質(zhì)量,已成為很多國(guó)家教育科研人員關(guān)注的熱點(diǎn)問(wèn)題,政府、企業(yè)以及科研院所投入大量的人力物力進(jìn)行智慧教室的研究和開(kāi)發(fā)。
1 智慧教室的概念及功能
智慧教室是為了促進(jìn)學(xué)生構(gòu)建學(xué)習(xí)知識(shí)而搭建起來(lái)的智慧學(xué)習(xí)空間,它運(yùn)用了傳感技術(shù)、云計(jì)算技術(shù)、無(wú)線通信技術(shù)、物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)和智能技術(shù)等。在這個(gè)學(xué)習(xí)空間中,實(shí)現(xiàn)了物理空間與智慧數(shù)字技術(shù)的結(jié)合,本地運(yùn)用與遠(yuǎn)程教育的結(jié)合,從而改善學(xué)習(xí)者和學(xué)習(xí)環(huán)境之間的關(guān)系,大大提升學(xué)習(xí)者的交流、協(xié)作和共享,有效地促進(jìn)開(kāi)放式學(xué)習(xí)、個(gè)性化學(xué)習(xí)和泛在式學(xué)習(xí)。
智慧教室功能主要體現(xiàn)在環(huán)境、工具、交互、學(xué)習(xí)支持等方面。
(1)從環(huán)境上看,能夠根據(jù)環(huán)境的溫度、濕度等自動(dòng)進(jìn)行教室溫度、濕度、照明等調(diào)節(jié),提高學(xué)生的學(xué)習(xí)舒適性 ;
(2)從人際關(guān)系上看,能夠?qū)崿F(xiàn)師生的和諧與平等,師生之間、生生之間能夠進(jìn)行有效地交流和共享;
(3)從資源環(huán)境的利用上看,要能夠?qū)崿F(xiàn)學(xué)生個(gè)性化需求信息的推送和資源共享,從而消除信息孤島;
(4)從交互功能上看,要能夠?qū)崿F(xiàn)友好、簡(jiǎn)單、自然的人機(jī)交互,提高學(xué)習(xí)者學(xué)習(xí)知識(shí)、討論問(wèn)題和協(xié)作交流的效率;
(5)從學(xué)習(xí)支持的角度看,要能夠?qū)崿F(xiàn)線上和線下學(xué)習(xí)地結(jié)合,正式學(xué)習(xí)方式和非正式學(xué)習(xí)方式地結(jié)合,為每個(gè)學(xué)習(xí)者提供方便快捷的學(xué)習(xí)支持服務(wù),從而實(shí)現(xiàn)真正意義上的個(gè)性化學(xué)習(xí)。
2 智慧教室的體系結(jié)構(gòu)
2.1智慧教室整體構(gòu)架
智慧教室緊密結(jié)合物聯(lián)網(wǎng)技術(shù),從物聯(lián)化、集成化、智慧化出發(fā),提高人與人、人與物、物與物的互聯(lián)度,實(shí)現(xiàn)三者之間的實(shí)時(shí)感知,促進(jìn)學(xué)校教務(wù)管理的高效運(yùn)行,智慧教室已成為智慧校園的一部分。
智慧教室作為一個(gè)整體系統(tǒng),從控制區(qū)域來(lái)看,主要包括:
(1)本地智能控制部分:通過(guò)本地傳感器及網(wǎng)絡(luò)實(shí)現(xiàn)教室設(shè)備(燈光、空調(diào)、門禁、、窗簾、電腦、投影儀等)的自動(dòng)感知與控制;
(2)遠(yuǎn)程智慧化管理部分:通過(guò)遠(yuǎn)程網(wǎng)絡(luò),配合和學(xué)校教學(xué)等管理系統(tǒng)系統(tǒng),實(shí)現(xiàn)教室設(shè)備的智慧化管理和控制;
從組成構(gòu)件來(lái)看,主要包括:
(1)智能控制及智慧教學(xué)硬件設(shè)備:主要包括各類傳感器、感知模塊、傳感網(wǎng)關(guān)、控制模塊、中控智能主機(jī)、控制器/控制模塊、智能控制設(shè)備等;實(shí)現(xiàn)本地/遠(yuǎn)程網(wǎng)絡(luò)管理、教室設(shè)備和裝置的控制,配合環(huán)境感知傳感器,實(shí)現(xiàn)教室智慧控制;
(2)物聯(lián)網(wǎng)信息系統(tǒng)軟件平臺(tái):包括網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)軟件、智慧控制系統(tǒng)軟件、設(shè)備管理軟件、智慧教學(xué)軟件、各類終端客戶端軟件等,提供智慧教室網(wǎng)絡(luò)接入、設(shè)備控制、設(shè)備管理、教學(xué)管理、教學(xué)資源共享與分發(fā)、教學(xué)互動(dòng)與設(shè)備交互等。
2.2智慧教室運(yùn)用的關(guān)鍵技術(shù)
在設(shè)計(jì)智慧教室的過(guò)程中,為了促進(jìn)和支持學(xué)習(xí)者的學(xué)習(xí)和發(fā)展,將現(xiàn)代技術(shù)有效地運(yùn)用于實(shí)際的教學(xué)環(huán)境和教學(xué)活動(dòng)中,搭建科學(xué)合理的智慧教室架構(gòu),使傳統(tǒng)教室真正地充滿智慧,一直是教育工作者和研究開(kāi)發(fā)人員重點(diǎn)關(guān)注的問(wèn)題。目前的智慧教室設(shè)計(jì)中,應(yīng)用了許多信息技術(shù),包括無(wú)線通信接入、分布式伺候、多點(diǎn)觸控、泛在計(jì)算技術(shù)、云計(jì)算技術(shù)、情境感知、物聯(lián)網(wǎng)等技術(shù)。其中ZigBee協(xié)議和嵌入式Linux是開(kāi)發(fā)與設(shè)計(jì)中經(jīng)常用到的技術(shù)。
ZigBee是低功耗的局域網(wǎng)協(xié)議,基于IEEE802.15.4標(biāo)準(zhǔn)。ZigBee協(xié)議從下到上依次為物理層(PHY)、媒體訪問(wèn)控制層(MAC)、傳輸層(TL)、網(wǎng)絡(luò)層(NWK)、應(yīng)用層(APL)等。其中物理層和媒體訪問(wèn)控制層遵循IEEE 802.15.4標(biāo)準(zhǔn)的規(guī)定。根據(jù)這一標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定,ZigBee技術(shù)是一種短距離、低功耗的無(wú)線通信技術(shù)。其特點(diǎn)是近距離、低功耗、、低數(shù)據(jù)速率、低復(fù)雜度、自組織。特別適合用于自動(dòng)控制和遠(yuǎn)程控制領(lǐng)域,尤其是各種嵌入設(shè)備。因此,ZigBee就是一種便宜的,低功耗的近距離無(wú)線組網(wǎng)通訊技術(shù),是一種低速短距離傳輸?shù)臒o(wú)線網(wǎng)絡(luò)協(xié)議。
2.3智慧教室硬件結(jié)構(gòu)
智慧教室主體功能模塊包括:智能教學(xué)系統(tǒng)、設(shè)備管理系統(tǒng)、燈光控制系統(tǒng)、空調(diào)控制系統(tǒng)、窗簾控制系統(tǒng)、智能安防系統(tǒng)以及門禁系統(tǒng)等。
2.4智慧教室的軟件管理系統(tǒng)
智慧教室的系統(tǒng)軟件必須能夠?qū)崿F(xiàn)傳感網(wǎng)絡(luò)的正常鏈接,設(shè)備的智能控制和運(yùn)轉(zhuǎn)等,主要包括各類終端客戶端軟件、智慧控制系統(tǒng)軟件、設(shè)備管理軟件、智慧教學(xué)軟件、物聯(lián)網(wǎng)基礎(chǔ)共享遠(yuǎn)程平臺(tái)軟件等,提供智慧教室網(wǎng)絡(luò)接入、設(shè)備控制、設(shè)備管理、教學(xué)管理、教學(xué)資源共享與分發(fā)、教學(xué)互動(dòng)與設(shè)備交互、以及基礎(chǔ)實(shí)驗(yàn)和創(chuàng)新實(shí)驗(yàn)的學(xué)習(xí)與開(kāi)發(fā)。
3結(jié)語(yǔ)
自從2009 年8 月總理提出“感知中國(guó)””以來(lái),物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)得到了很大的發(fā)展。物聯(lián)網(wǎng)相關(guān)技術(shù)的不斷發(fā)展和成熟,對(duì)教育領(lǐng)域的發(fā)展產(chǎn)生了廣泛影響,基于物聯(lián)網(wǎng)的“智慧”教育成果不斷涌現(xiàn)。本人提出了一種基于物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)的智慧教室結(jié)構(gòu)方案,可以用于智慧教室的構(gòu)架和設(shè)計(jì),從而提高學(xué)校的教學(xué)和管理水平,使之成為智慧校園的一個(gè)組成部分。
參考文獻(xiàn)
[1]張亞珍,張寶輝,韓云霞.國(guó)內(nèi)外智慧教室研究評(píng)論及展望[J].開(kāi)發(fā)教育研究,2014,20(1):81-91.
[關(guān)鍵詞]物聯(lián)網(wǎng):智慧校園;感知識(shí)別
[中圖分類號(hào)]G40-057 [文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼]A [論文編號(hào)]1009-8097(2011)06-0123-03
引言
2009年8月總理提出“感知中國(guó)”以來(lái),物聯(lián)網(wǎng)受到了全社會(huì)極大的關(guān)注。物聯(lián)網(wǎng)的快速發(fā)展以及相關(guān)技術(shù)的不斷成熟,將會(huì)對(duì)傳統(tǒng)校園的發(fā)展產(chǎn)生深遠(yuǎn)影響。一物聯(lián)網(wǎng)的內(nèi)涵與特征
1 物聯(lián)網(wǎng)的內(nèi)涵
從字面含義看,物聯(lián)網(wǎng)是“物物相連的互聯(lián)網(wǎng)”,這句包含了二層意思:第一,物聯(lián)網(wǎng)的核心和基礎(chǔ)仍然是互聯(lián)網(wǎng),是在互聯(lián)網(wǎng)基礎(chǔ)上的延伸和擴(kuò)展的網(wǎng)絡(luò);第二,其用戶端延伸和擴(kuò)展到了任何物品與物品之間,進(jìn)行信息交換和通信。因此,物聯(lián)網(wǎng)的定義是通過(guò)射頻識(shí)別(ILFID,Radio FrequencyIdentification)、紅外感應(yīng)器、全球定位系統(tǒng)、激光掃描器等信息傳感設(shè)備,按約定的協(xié)議,把任何物品與互聯(lián)網(wǎng)相連接,進(jìn)行信息交換和通信,以實(shí)現(xiàn)對(duì)物品的智能化識(shí)別、定位、跟蹤、監(jiān)控和管理的一種網(wǎng)絡(luò)。
物聯(lián)網(wǎng)可分為三層:感知層、網(wǎng)絡(luò)層和應(yīng)用層,如圖1所示。感知層由各種傳感器以及傳感器網(wǎng)關(guān)構(gòu)成,其主要功能是識(shí)別物體,采集信息,并且將信息傳遞出去;網(wǎng)絡(luò)層負(fù)責(zé)傳遞和處理感知層獲取的信息;應(yīng)用層是物聯(lián)網(wǎng)和用戶的接口,它與行業(yè)需求結(jié)合,實(shí)現(xiàn)物聯(lián)網(wǎng)的智能應(yīng)用。
物聯(lián)網(wǎng)運(yùn)行過(guò)程:
(1)標(biāo)識(shí)物體屬性,屬性有靜態(tài)和動(dòng)態(tài)屬性,靜態(tài)屬性直接存儲(chǔ)在RFID標(biāo)簽中,動(dòng)態(tài)屬性可由傳感器檢測(cè):
(2)由閱讀器讀取物體的屬性,同時(shí)將信息轉(zhuǎn)換為適合網(wǎng)絡(luò)傳輸?shù)臄?shù)據(jù)格式;
(3)將數(shù)據(jù)通過(guò)網(wǎng)絡(luò)傳輸?shù)叫畔⑻幚碇行模儆商幚碇行耐瓿晌矬w通信的相關(guān)計(jì)算。
2 物聯(lián)網(wǎng)的特征
(1)連通性
連通性是物聯(lián)網(wǎng)的基礎(chǔ)。無(wú)論是專網(wǎng)、無(wú)線、有線或者是感知物體,都必須體現(xiàn)“連通”狀態(tài),并且和互聯(lián)網(wǎng)連接在一起,這樣才能體現(xiàn)出真正意義上的物聯(lián)網(wǎng)。國(guó)際電信聯(lián)盟認(rèn)為,物聯(lián)網(wǎng)的“連通性”有四個(gè)維度:一是任意時(shí)間的連通性:二是任意地點(diǎn)的連通性;三是任意物體的連通性:四是任何人的連通性。
(2)物物相聯(lián)
在互聯(lián)網(wǎng)中,人們利用電腦實(shí)現(xiàn)人與人之間相互交流:物聯(lián)網(wǎng)通過(guò)傳感器、射頻識(shí)別技術(shù)、全球定位系統(tǒng)等技術(shù)實(shí)現(xiàn)物與物的交流。互聯(lián)網(wǎng)實(shí)現(xiàn)人與人的遠(yuǎn)程交流,而物聯(lián)網(wǎng)完成了人與物、物與物的即時(shí)互動(dòng),從而實(shí)現(xiàn)了由虛擬世界向現(xiàn)實(shí)世界的連接轉(zhuǎn)變。
(3)智能化
智能化是利用計(jì)算機(jī)技術(shù)、傳感技術(shù)和控制技術(shù)對(duì)系統(tǒng)中各個(gè)對(duì)象能夠智能監(jiān)控和智能控制,從這個(gè)角度看,物聯(lián)網(wǎng)是智能化的重要環(huán)節(jié),物聯(lián)網(wǎng)的發(fā)展將推動(dòng)智能化的進(jìn)程。它使得世界中的物體不僅以傳感方式也可以智能化方式關(guān)聯(lián)起來(lái)。物聯(lián)網(wǎng)具有智能化感知性,它可以感知人們所處的環(huán)境,最大限度地支持人們更好地洞察、利用各種環(huán)境資源以便做出正確的判斷。
二 智慧校園
2008年11月,IBM公司正式提出“智慧地球”理念,2009年1月,“智慧地球”成為美國(guó)國(guó)家戰(zhàn)略的一部分。2009年8月7日,國(guó)務(wù)院總理在無(wú)錫視察時(shí),指示要迅速在無(wú)錫建立中國(guó)的“感知中國(guó)”中心。基于這種“智慧”的理念,學(xué)校作為知識(shí)與信息服務(wù)機(jī)構(gòu)的前沿,應(yīng)該抓住機(jī)遇,通過(guò)物聯(lián)網(wǎng)的系統(tǒng)化發(fā)展與應(yīng)用,打造智慧校園。
智慧校園是通過(guò)利用物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)來(lái)改變師生和校園資源相互交互的方式,以便提高交互的明確性、靈活性和響應(yīng)速度,從而實(shí)現(xiàn)智慧化服務(wù)和管理的校園模式。具體的說(shuō),智慧校園是把感應(yīng)器嵌入和裝備到食堂、教室、圖書館、供水系統(tǒng)、實(shí)驗(yàn)室等各種物體中,并且被普遍連接,形成“物聯(lián)網(wǎng)”,然后將“物聯(lián)網(wǎng)”與現(xiàn)有的互聯(lián)網(wǎng)整合起來(lái),實(shí)現(xiàn)教學(xué)、生活與校園資源和系統(tǒng)的整合。
三 物聯(lián)網(wǎng)在智慧校園中的應(yīng)用
物聯(lián)網(wǎng)在智慧校園中的應(yīng)用主要包括校園生活和教學(xué)管理兩方面,如圖2所示。
1 校園生活
包括食堂管理、浴室水控管理、考勤管理、智能照明控制等。
(1)食堂管理
食堂管理是智慧校園重要組成部分,基于RFID技術(shù)的食堂管理系統(tǒng)主要分成三部分:
含RFID電子標(biāo)簽的飯卡:師生每人擁有一張這樣的飯卡,卡里面包含了用戶信息。
RFID閱讀器:在每個(gè)食堂售飯窗口安置一個(gè)RFID閱讀器,將讀到的信息傳至后臺(tái)數(shù)據(jù)庫(kù)查詢,讀取卡上金額,并扣除消費(fèi)金額。
后臺(tái)數(shù)據(jù)庫(kù)管理系統(tǒng):將用戶的注冊(cè)信息存儲(chǔ)在數(shù)據(jù)庫(kù)中,可以方便管理員對(duì)食堂消費(fèi)業(yè)務(wù)的查詢。
(2)浴室水控管理
基于RFID技術(shù)的浴室水控管理,可以實(shí)現(xiàn)用水自動(dòng)化管理,主要功能以:
信息數(shù)據(jù)實(shí)時(shí)顯示:當(dāng)RFID卡位于閱讀器感應(yīng)區(qū)時(shí),閱讀器就顯示卡上余額,然后可立即進(jìn)入用水計(jì)費(fèi)狀態(tài)。
消費(fèi)模式:消費(fèi)模式采用實(shí)時(shí)計(jì)費(fèi)模式,即讀卡就出水,并根據(jù)用水量實(shí)時(shí)進(jìn)行扣費(fèi);
計(jì)費(fèi)方式:按使用的流量計(jì)費(fèi),即外接脈沖流量表,可根據(jù)計(jì)算產(chǎn)生的流量進(jìn)行計(jì)費(fèi)。
(3)考勤管理
學(xué)生考勤是學(xué)校日常教學(xué)過(guò)程中必不可少的一個(gè)組成部分。常規(guī)考勤工作主要都由教師承擔(dān),花費(fèi)教師額外的時(shí)間與精力。
基于RFID技術(shù)的考勤管理工作流程:每次上課前,學(xué)生用含RFID標(biāo)簽的校園卡(或手機(jī)卡)刷卡進(jìn)教室,教室內(nèi)的設(shè)備在接收到讀卡器發(fā)送來(lái)的學(xué)生刷卡記錄數(shù)據(jù)后,將數(shù)據(jù)發(fā)送到遠(yuǎn)程服務(wù)器;遠(yuǎn)程服務(wù)器接收到數(shù)據(jù)后,將數(shù)據(jù)存儲(chǔ)到數(shù)據(jù)庫(kù)中;然后,教務(wù)人員或者教師通過(guò)瀏覽器登錄到考勤查詢網(wǎng)站,可以實(shí)時(shí)地遠(yuǎn)程查詢某一節(jié)課或某一位學(xué)生或某個(gè)教室在某一段時(shí)間內(nèi)的考勤情況;學(xué)期結(jié)束時(shí),每門課程學(xué)生的出勤情況或者某個(gè)學(xué)生在一個(gè)學(xué)期的出勤情況可以自動(dòng)統(tǒng)計(jì)出來(lái)。
(4)智能照明
智能照明是利用物聯(lián)網(wǎng)技術(shù),使校園內(nèi)的燈能夠無(wú)線自主組網(wǎng),使每一盞燈都能遙測(cè)和遙控,教室和道路的燈接受控制中心的命令,反饋燈的各種狀態(tài),根據(jù)光強(qiáng)度和時(shí)段自動(dòng)調(diào)節(jié)照明亮度。例如對(duì)教室照明智能控制,當(dāng)教室光照比較暗,燈自動(dòng)亮;當(dāng)光照比較強(qiáng)時(shí),燈自動(dòng)關(guān),如果發(fā)現(xiàn)教室里沒(méi)人,可以遠(yuǎn)程控制燈的開(kāi)關(guān)。
2 教學(xué)管理
包括日常教學(xué)、智慧圖書館和實(shí)驗(yàn)室管理等
(1)日常教學(xué)
利用物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)有利于建立全面和主動(dòng)的教學(xué)管理體系,利用RFID技術(shù)的支持,可以完善教學(xué)管理的組織系統(tǒng)、評(píng)價(jià)和考核系統(tǒng),從而對(duì)教學(xué)的質(zhì)量建立保障和監(jiān)控體系;有利于拓展學(xué)習(xí)空間、培養(yǎng)學(xué)習(xí)者自主學(xué)習(xí)能力,物聯(lián)網(wǎng)能為學(xué)生的自主學(xué)習(xí)、合作學(xué)習(xí)等提供支撐環(huán)境。例如,無(wú)錫市感知生長(zhǎng)校園數(shù)字化農(nóng)植園系統(tǒng),就是讓學(xué)生通過(guò)“感知”動(dòng)植物生長(zhǎng)情況,利用計(jì)算機(jī)及網(wǎng)絡(luò)收集、處理和觀測(cè)信息,交流種植經(jīng)驗(yàn),展示研究成果,從而提升學(xué)生的科學(xué)素養(yǎng)。
(2)智慧圖書館
智慧圖書館通過(guò)物聯(lián)網(wǎng)來(lái)實(shí)現(xiàn)智慧化的服務(wù)和管理。
它的理想模式就是無(wú)需人工服務(wù)。目前物聯(lián)網(wǎng)在圖書館中的應(yīng)用,主要是RFID電子標(biāo)簽的應(yīng)用,以智能書車為例來(lái)說(shuō)明。
智能書車是一種移動(dòng)式RFID文獻(xiàn)歸架管理設(shè)備,具有查詢、定位、書架智能導(dǎo)航等功能,可實(shí)現(xiàn)文獻(xiàn)架位信息收藏、文獻(xiàn)分揀、新文獻(xiàn)上架等功能。具體流程:書籍揀到書車上,通過(guò)閱讀器識(shí)別書籍的RFID中存儲(chǔ)的信息,記錄并顯示文獻(xiàn)在書車上的位置,同時(shí)根據(jù)獲取的書籍存儲(chǔ)架位信息,將需要進(jìn)行上架工作的位置和書車上對(duì)應(yīng)的書的存放檔位對(duì)應(yīng)起來(lái),并在書車的顯示屏幕上按照書庫(kù)的位置將該車書的具體上架位置顯示和指引出來(lái),方便工作人員進(jìn)行高效率歸架。
(3)實(shí)驗(yàn)室管理
物聯(lián)網(wǎng)應(yīng)用到實(shí)驗(yàn)室中主要包括設(shè)備管理、實(shí)驗(yàn)過(guò)程管理和智能插座等。
設(shè)備管理:RFID存儲(chǔ)實(shí)驗(yàn)設(shè)備的基本屬性等信息,利用閱讀器方便地獲取相關(guān)信息,然后再利用網(wǎng)絡(luò)進(jìn)行統(tǒng)一管理。
實(shí)驗(yàn)過(guò)程管理:首先,RFID可以幫助學(xué)生方便地獲取實(shí)驗(yàn)步驟、操作要點(diǎn)、使用幫助等信息。其次,在實(shí)驗(yàn)過(guò)程中,使用不當(dāng)時(shí)能自動(dòng)警告并中斷實(shí)驗(yàn)過(guò)程,避免不必要的損失。另外,實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)可以被實(shí)時(shí)采集并以適當(dāng)?shù)姆绞教峁┙o實(shí)驗(yàn)者,實(shí)現(xiàn)實(shí)驗(yàn)教學(xué)的數(shù)字化、網(wǎng)絡(luò)化與智能化。
智能插座除了擁有傳統(tǒng)電源插座功能外,它能夠?qū)⒏鱾€(gè)實(shí)驗(yàn)設(shè)備的耗電量信息實(shí)時(shí)反饋給實(shí)驗(yàn)室管理員,管理員能隨時(shí)開(kāi)關(guān)插座,實(shí)現(xiàn)插座與人的對(duì)話,起到高效節(jié)能的作用。
四 結(jié)束語(yǔ)
智慧校園是通過(guò)物聯(lián)網(wǎng)來(lái)實(shí)現(xiàn)智慧化的校園服務(wù)和管理,它通過(guò)物聯(lián)網(wǎng)實(shí)現(xiàn)了校園內(nèi)任何人、任何物、任何信息載體、任何時(shí)間、任何地點(diǎn)的互聯(lián)互通,海量信息在物聯(lián)網(wǎng)平臺(tái)的聚合而產(chǎn)生新的信息,從而給廣大師生提供了智慧化的業(yè)務(wù)和服務(wù)模式。
毫無(wú)疑問(wèn),智慧校園為師生帶來(lái)了極大便利,同時(shí)也面臨著許多挑戰(zhàn)。首先是成本問(wèn)題,建設(shè)智慧校園首先要有一個(gè)統(tǒng)一的基礎(chǔ)設(shè)施平臺(tái),包括有線與無(wú)線雙網(wǎng)覆蓋的網(wǎng)絡(luò)環(huán)境;其次是師生隱私安全問(wèn)題,由于物聯(lián)網(wǎng)可以跟蹤用戶的行動(dòng)、習(xí)慣以及偏好等,信息資源及師生隱私如何得到保護(hù)成為創(chuàng)建智慧校園亟待解決的問(wèn)題;最后,管理機(jī)制尚不完備,物聯(lián)網(wǎng)如何維護(hù)、如何管理、如何使用都是很大的問(wèn)題。目前,智慧校園還處于摸索階段,前景不明朗,但從長(zhǎng)遠(yuǎn)來(lái)看,由于物聯(lián)網(wǎng)應(yīng)用前景相當(dāng)廣闊,智慧校園一定會(huì)像浙江大學(xué)在信息化“十二五”規(guī)劃中描繪的那樣:無(wú)處不在的網(wǎng)絡(luò)學(xué)習(xí)、融合創(chuàng)新的網(wǎng)絡(luò)科研、透明高效的校務(wù)治理、豐富多彩的校園文化、方便周到的校園生活。
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在教育信息化飛速發(fā)展的時(shí)代,經(jīng)常會(huì)聽(tīng)到某高校建成了“智慧教學(xué)環(huán)境”或“智慧校園”,甚至有些高校進(jìn)行了簡(jiǎn)單的信息化教學(xué)設(shè)施的改造,也冠名為“智慧教育環(huán)境”建設(shè)。是技術(shù)發(fā)展太快,還是概念炒作呢?或者是人們對(duì)“智慧教學(xué)環(huán)境”的內(nèi)涵理解有偏差呢?帶著這些問(wèn)題,筆者對(duì)智慧教育的概念進(jìn)行了深入研究,并對(duì)現(xiàn)階段已經(jīng)建成的智慧教學(xué)環(huán)境進(jìn)行了實(shí)地調(diào)研。希望通過(guò)開(kāi)展此項(xiàng)研究找到當(dāng)前智慧教學(xué)環(huán)境建設(shè)中存在的問(wèn)題與漏洞,為今后智慧教學(xué)環(huán)境的建設(shè)提供建議。
一、智慧教學(xué)環(huán)境的內(nèi)涵
今天我們所說(shuō)的智慧教育源于IBM提出的“智慧地球”,智慧地球的核心是以一種更智慧的方法通過(guò)利用新一代信息技術(shù)來(lái)改變政府、公司和人們交互的方式,以便提高交互的明確性、效率、靈活性和響應(yīng)速度。智慧地球具有三個(gè)明顯的特征:①對(duì)環(huán)境透徹的感知力,通過(guò)利用物聯(lián)網(wǎng)等實(shí)現(xiàn)隨時(shí)隨地感知、測(cè)量、捕獲和傳遞信息;②更全面的互聯(lián)互通,在有線和無(wú)線網(wǎng)絡(luò)支持下,利用先進(jìn)的系統(tǒng)協(xié)同工作實(shí)現(xiàn)全面互通;③深入的智能化,利用人工智能技術(shù)獲取智能化的洞察并付諸實(shí)踐,進(jìn)而創(chuàng)造新的價(jià)值。[1]
《2015中國(guó)智慧學(xué)習(xí)環(huán)境白皮書中》指出,智慧學(xué)習(xí)作為一類學(xué)習(xí)系統(tǒng),是通過(guò)物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)、大數(shù)據(jù)系統(tǒng)和人工智能技術(shù)等現(xiàn)代高科技來(lái)全面感知學(xué)習(xí)情境、識(shí)別學(xué)習(xí)者特征,提供合適的學(xué)習(xí)資源與便利的互動(dòng)工具,自動(dòng)記錄學(xué)習(xí)過(guò)程和測(cè)評(píng)學(xué)習(xí)結(jié)果,有效支持人們的終身學(xué)習(xí)、職業(yè)發(fā)展和自我價(jià)值的實(shí)現(xiàn)。從而可以實(shí)現(xiàn)人們能夠在任意時(shí)間(Any time)、任意地點(diǎn)(Any where),以任意方式(Any way)和任意步調(diào)(Any pace)(簡(jiǎn)稱4A)進(jìn)行學(xué)習(xí),這類學(xué)習(xí)環(huán)境能夠支持學(xué)習(xí)者輕松地(Easy Learning)、投入地(Engaged Learning))和有效地(Effetive Learning))(簡(jiǎn)稱3E)學(xué)習(xí)。[2]
我國(guó)學(xué)者祝智庭教授認(rèn)為:智慧教育的真諦就是通過(guò)構(gòu)建技術(shù)融合的學(xué)習(xí)環(huán)境,讓教師能夠施展高效的教學(xué)方法,讓學(xué)習(xí)者能夠獲得適宜的個(gè)性化學(xué)習(xí)服務(wù)和美好的發(fā)展體驗(yàn),使其由不能變?yōu)榭赡埽尚∧茏優(yōu)榇竽埽瑥亩囵B(yǎng)具有良好的價(jià)值取向、較強(qiáng)的行動(dòng)能力、較好的思維品質(zhì)、較深的創(chuàng)造潛能的人才。[3]
通過(guò)對(duì)上述概念的分析可以看出,智慧教學(xué)環(huán)境的基本條件是對(duì)環(huán)境的感知、全面的互聯(lián)互通和深入的人工智能;智慧教學(xué)環(huán)境中主要用到物聯(lián)網(wǎng)、大數(shù)據(jù)和人工智能來(lái)感知學(xué)習(xí)環(huán)境和學(xué)習(xí)者特征、營(yíng)造學(xué)習(xí)情景,主動(dòng)提供學(xué)習(xí)資源、自動(dòng)記錄和評(píng)價(jià)學(xué)習(xí)結(jié)果;智慧教學(xué)環(huán)境建設(shè)為培養(yǎng)具有良好的價(jià)值取向、較強(qiáng)的行動(dòng)能力、較好的思維品質(zhì)、較深的創(chuàng)造潛能的人才,提供環(huán)境保障。
智慧教學(xué)環(huán)境主要具有如下特征:①?ρ?習(xí)者和環(huán)境的感知,比如,通過(guò)一些傳感設(shè)備(物聯(lián)網(wǎng))實(shí)時(shí)控制教室的溫度、濕度、亮度等,為學(xué)習(xí)者提供最為舒適的學(xué)習(xí)環(huán)境;②個(gè)性化資源的推送,在智慧教學(xué)環(huán)境中,可以實(shí)時(shí)感知學(xué)習(xí)過(guò)程,并主動(dòng)推送個(gè)性化的學(xué)習(xí)資源;③對(duì)學(xué)習(xí)結(jié)果的記錄與分析。智慧教學(xué)環(huán)境通過(guò)對(duì)學(xué)習(xí)者學(xué)習(xí)過(guò)程的記錄與分析,可自動(dòng)分析學(xué)習(xí)者的特征和學(xué)習(xí)情況,并產(chǎn)生相應(yīng)的學(xué)習(xí)報(bào)表或者學(xué)習(xí)建議;[4](4)智慧教育最根本的特征是要實(shí)現(xiàn)教育信息化的終極目標(biāo)。
二、智慧學(xué)習(xí)環(huán)境的建設(shè)現(xiàn)狀
當(dāng)前智慧教學(xué)環(huán)境的建設(shè)正在如火如荼的進(jìn)行,部分高校已經(jīng)建成了智慧教學(xué)環(huán)境示范區(qū)。為深入研究智慧教學(xué)環(huán)境的建設(shè)與應(yīng)用情況,筆者對(duì)部分高校的智慧教學(xué)環(huán)境示范區(qū)進(jìn)行了實(shí)地考察,發(fā)現(xiàn)當(dāng)前的智慧教學(xué)環(huán)境可分如下幾類:
1.普通多媒體教室的改造升級(jí)
在已經(jīng)建設(shè)成功的“智慧教室”中最為初級(jí)的是普通多媒體教室的升級(jí)版,此類教室只是對(duì)普通多媒體教室進(jìn)行了裝修和改造,使得教室中的座位靈活、舒適,其多媒體設(shè)備配置更加先進(jìn)。當(dāng)前改造成功的多媒體教室中基本都安裝了高清投影、交互式電子白板或互動(dòng)式大屏幕、無(wú)線擴(kuò)音系統(tǒng)等。
2.課堂互動(dòng)工具應(yīng)用型
當(dāng)前智慧教室中的互動(dòng)系統(tǒng)種類繁多,比較常見(jiàn)的主要包括:利用臺(tái)式電腦通過(guò)局域網(wǎng)進(jìn)行互動(dòng)、利用Internet進(jìn)行遠(yuǎn)程的互動(dòng)教學(xué)、基于手機(jī)或平板電腦的互動(dòng)系統(tǒng):
(1)基于臺(tái)式電腦的互動(dòng)系統(tǒng)。這種類型的教室中,每個(gè)學(xué)生座位上配有一臺(tái)臺(tái)式計(jì)算機(jī),通過(guò)相關(guān)的互動(dòng)軟件,可實(shí)現(xiàn)師生之間、學(xué)生之間在網(wǎng)絡(luò)環(huán)境下的實(shí)時(shí)互動(dòng)交流,包括教師單獨(dú)輔導(dǎo),下發(fā)、上傳資料等。
(2)基于網(wǎng)絡(luò)的遠(yuǎn)程直播、互動(dòng)系統(tǒng)。為實(shí)現(xiàn)跨校區(qū)之間、跨區(qū)域之間的教學(xué)直播互動(dòng),部分院校建設(shè)了“遠(yuǎn)程直播”教室。在此類型教室中通過(guò)高清攝像機(jī)、直播管理系統(tǒng),可實(shí)現(xiàn)遠(yuǎn)距離直播、互動(dòng)等功能。此外,通過(guò)錄播控制系統(tǒng),也可以實(shí)現(xiàn)對(duì)教師授課過(guò)程的自動(dòng)錄制和保存。
(3)基于智能手機(jī)或平板電腦的課堂互動(dòng)系統(tǒng)。有些學(xué)校的“智慧課堂”可以看到基于手機(jī)或平板電腦的互動(dòng)系統(tǒng),此類互動(dòng)系統(tǒng)可以讓師生之間通過(guò)智能手機(jī)或平板電腦進(jìn)行互動(dòng),下發(fā)、上傳資料,也實(shí)現(xiàn)了學(xué)生實(shí)時(shí)投票、搶答等功能。另外,此類課堂互動(dòng)系統(tǒng)已經(jīng)初步實(shí)現(xiàn)記錄課堂教學(xué)過(guò)程,并對(duì)授課情況可進(jìn)行初步分析與統(tǒng)計(jì)。
3.教學(xué)資源庫(kù)及社會(huì)化軟件應(yīng)用型
(1)有些地區(qū)或?qū)W校建設(shè)了相應(yīng)的資源庫(kù)或?qū)W習(xí)平臺(tái),便稱之為智慧教育環(huán)境。
(2)還有些學(xué)校可利用微信、QQ等社會(huì)化軟件實(shí)現(xiàn)新生注冊(cè)、宿舍查詢等功能,他們把這些社會(huì)化軟件的簡(jiǎn)單應(yīng)用說(shuō)成了智慧校園。[5]
4.環(huán)境友好型
(1)教學(xué)環(huán)境的提升
部分智慧教學(xué)示范區(qū)中教室顏色鮮艷、明亮,走廊和學(xué)習(xí)區(qū)溫馨、清爽,桌椅板凳舒適、靈活,教室里面配置了中央空調(diào)、電動(dòng)窗簾等,整個(gè)示范區(qū)使學(xué)生能感受到愉悅、清新。但在信息化智能技術(shù)的應(yīng)用方面,很少看到大數(shù)據(jù)分析系統(tǒng)、物聯(lián)網(wǎng)、云計(jì)算等新型技術(shù)的應(yīng)用,因此,這些環(huán)境也難以稱為智慧教學(xué)環(huán)境。
(2)物聯(lián)網(wǎng)的初步應(yīng)用
有些學(xué)校建成的“智慧教室”中開(kāi)始使用一些初級(jí)的物聯(lián)網(wǎng)設(shè)備,比如,顯示溫度、濕度、照度等參數(shù)設(shè)備。僅僅使用一些物聯(lián)網(wǎng)設(shè)備也難以稱之為智慧教學(xué)環(huán)境。
5.綜合應(yīng)用型
一些學(xué)校智慧教室中綜合了各種前沿技術(shù),我們似乎看到了智慧教育的影子。此類教學(xué)環(huán)境中:教室實(shí)現(xiàn)有線和無(wú)線網(wǎng)絡(luò)的全覆蓋;教室外安裝了人臉識(shí)別系統(tǒng)和RFID考勤機(jī),這些系統(tǒng)采集的數(shù)據(jù)可直接傳送到教務(wù)系統(tǒng);可以感知教室的溫度、光線等,并可實(shí)現(xiàn)自動(dòng)控制;開(kāi)發(fā)了基于云計(jì)算的教育資源庫(kù)和移動(dòng)學(xué)習(xí)管理系統(tǒng);此外,還有智能控制系?y、增強(qiáng)現(xiàn)實(shí)的互動(dòng)演示和視頻會(huì)議系統(tǒng)、自動(dòng)錄播系統(tǒng)等。[6]
三、現(xiàn)階段高等院校智慧教學(xué)環(huán)境“智慧”的缺失
通過(guò)對(duì)智慧教育內(nèi)涵的研究,結(jié)合智慧教學(xué)環(huán)境的建設(shè)現(xiàn)狀,發(fā)現(xiàn)現(xiàn)階段“智慧教學(xué)環(huán)境”的建設(shè)與傳統(tǒng)教學(xué)環(huán)境相比已經(jīng)有了很大的提升,但還沒(méi)真正實(shí)現(xiàn)“智慧教育”。下面筆者對(duì)照智慧教育的概念與特征,從環(huán)境建設(shè)、技術(shù)的運(yùn)用以及對(duì)人才培養(yǎng)的支持等方面對(duì)現(xiàn)階段的“智慧教學(xué)環(huán)境”加以分析:
1.對(duì)環(huán)境和學(xué)習(xí)者的感知
感知學(xué)習(xí)情景涉及學(xué)習(xí)者特征分析、傳感器技術(shù)和自動(dòng)推理等方面的應(yīng)用,通過(guò)信息采集、動(dòng)態(tài)建模和情景推理三個(gè)模塊來(lái)實(shí)現(xiàn)[7],要感知學(xué)習(xí)情景,物聯(lián)網(wǎng)和人工智能技術(shù)是必不可少的。目前,智慧教學(xué)環(huán)境中對(duì)物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)的應(yīng)用還處在最初級(jí)的對(duì)基本環(huán)境的感知方面,比如,溫度、濕度和光線的感知,缺乏對(duì)物聯(lián)網(wǎng)的深入應(yīng)用。要實(shí)現(xiàn)對(duì)學(xué)習(xí)者特征的自動(dòng)識(shí)別,必然用到人工智能、學(xué)習(xí)分析等技術(shù),但在目前的智慧教育環(huán)境中還沒(méi)有看到成功案例。
2.智慧教育資源的提供
智慧資源是指以培養(yǎng)具有21世紀(jì)生存技能的智慧創(chuàng)造者為目的,支持智慧學(xué)習(xí)和智慧教學(xué)活動(dòng)的有效開(kāi)展,具有泛在性、情景感知性、聯(lián)通性、進(jìn)化性、多維交互性和個(gè)性化智能推送等核心特征的新型數(shù)字化學(xué)習(xí)資源[8]。在智慧教育資源的建設(shè)和應(yīng)用過(guò)程中:首先,用到大數(shù)據(jù)分析技術(shù),對(duì)學(xué)生的學(xué)習(xí)特征和學(xué)習(xí)情況進(jìn)行全面的分析;其次,通過(guò)人工智能等技術(shù)實(shí)現(xiàn)向?qū)W習(xí)者進(jìn)行優(yōu)質(zhì)教育資源的精準(zhǔn)推送;第三,可通過(guò)物聯(lián)網(wǎng)、大數(shù)據(jù)和人工智能來(lái)全面感知學(xué)習(xí)環(huán)境,利用VR技術(shù)營(yíng)造更為真實(shí)的學(xué)習(xí)情境。在當(dāng)前建設(shè)的“智慧教學(xué)環(huán)境”中,雖然可以看到豐富的學(xué)習(xí)資源和互動(dòng)工具,但它們并沒(méi)有達(dá)到智慧資源的標(biāo)準(zhǔn)。
3.對(duì)學(xué)習(xí)結(jié)果的記錄與分析
Siemens認(rèn)為學(xué)習(xí)分析是:“關(guān)于學(xué)習(xí)者以及他們的學(xué)習(xí)環(huán)境的數(shù)據(jù)測(cè)量、收集、分析和匯總呈現(xiàn),目的是理解和優(yōu)化學(xué)習(xí)以及學(xué)習(xí)情境”[9],學(xué)習(xí)分析必然會(huì)用到學(xué)習(xí)科學(xué)、人工智能、大數(shù)據(jù)等方面的理論和技術(shù)。目前我們看到的是一些授課軟件對(duì)課堂的記錄與初步的數(shù)據(jù)統(tǒng)計(jì),并不能達(dá)到學(xué)習(xí)分析的標(biāo)準(zhǔn)。在對(duì)教學(xué)過(guò)程的記錄過(guò)程中,通過(guò)自動(dòng)錄播系統(tǒng),可以實(shí)現(xiàn)對(duì)教學(xué)過(guò)程的自動(dòng)錄制,但這種記錄只能是機(jī)械的記錄,缺少智能成分。
4.對(duì)教育目標(biāo)的實(shí)現(xiàn)
智慧教育最根本的特征是要實(shí)現(xiàn)教育信息化的根本目標(biāo),即“要破解制約我國(guó)教育發(fā)展的難題,促進(jìn)教育的變革與創(chuàng)新;要對(duì)教育發(fā)展具有革命性影響”[10]。要對(duì)教育發(fā)展產(chǎn)生革命性影響,智慧教學(xué)環(huán)境應(yīng)做到如下幾點(diǎn):首先,要改變知識(shí)產(chǎn)生、傳播和管理的方法和模式,讓知識(shí)變得觸手可及;其次,要支持學(xué)習(xí)者的終身學(xué)習(xí)、職業(yè)發(fā)展和自我價(jià)值的實(shí)現(xiàn);第三,要營(yíng)造良性的教育生態(tài)環(huán)境,使學(xué)習(xí)者能隨時(shí)、隨地開(kāi)展所需的學(xué)習(xí)。顯然目前的“智慧教學(xué)環(huán)境”還不能支持實(shí)現(xiàn)教育信息化的根本目標(biāo),因此還難以稱之為智慧教學(xué)環(huán)境。
四、智慧教學(xué)環(huán)境建設(shè)建議
通過(guò)上述分析可以看出智慧教學(xué)環(huán)境的建設(shè)還處在初級(jí)階段,目前建設(shè)的很多“智慧教學(xué)環(huán)境”只能說(shuō)是現(xiàn)代教育環(huán)境,還不能稱之為智慧教學(xué)環(huán)境。要真正實(shí)現(xiàn)智慧教學(xué)環(huán)境,還需要在教育理論、技術(shù)和方法等方面大幅提升。結(jié)合上述分析,本文對(duì)智慧教學(xué)環(huán)境的建設(shè)提出如下幾點(diǎn)認(rèn)識(shí):
1.強(qiáng)化頂層設(shè)計(jì),準(zhǔn)確定位,系統(tǒng)規(guī)劃
智慧教學(xué)環(huán)境的建設(shè)是一個(gè)系統(tǒng)工程,它包括校園環(huán)境、教室環(huán)境、硬件設(shè)施、軟件系統(tǒng),甚至還包括教師的教學(xué)理念、方法,學(xué)生的學(xué)習(xí)習(xí)慣、方式等方面的內(nèi)容。因此,智慧教學(xué)環(huán)境的建設(shè)首先需要明確目標(biāo),強(qiáng)調(diào)頂層設(shè)計(jì),對(duì)我們將要實(shí)現(xiàn)的目標(biāo)進(jìn)行系統(tǒng)的規(guī)劃。
2.遵從事物發(fā)展規(guī)律,循序漸進(jìn),穩(wěn)步推進(jìn)
智慧教學(xué)環(huán)境的建設(shè)是一個(gè)長(zhǎng)期的過(guò)程,不可能一蹴而就。在智慧教學(xué)環(huán)境的建設(shè)過(guò)程中還伴隨著教學(xué)方法、理念的轉(zhuǎn)變。因此,智慧教學(xué)環(huán)境的建設(shè)應(yīng)該在系統(tǒng)規(guī)劃的基礎(chǔ)上分階段開(kāi)展,循序漸進(jìn)地做好每個(gè)階段的工作,最后才有可能實(shí)現(xiàn)真正的智慧教育。
3.明確智慧教育本質(zhì),平心靜氣,不忘教育根本
智慧教育的本質(zhì)是利用信息化手段,為學(xué)習(xí)者的學(xué)習(xí)提供更優(yōu)質(zhì)的環(huán)境、更人性化的服務(wù)。智慧教學(xué)環(huán)境的建設(shè)必然用到云計(jì)算、物聯(lián)網(wǎng)、大數(shù)據(jù)和人工智能等技術(shù);智慧教學(xué)環(huán)境必然能給師生提供更便捷的教與學(xué)支持,讓學(xué)生可以開(kāi)展任何時(shí)間、任何地點(diǎn)、任意方式的學(xué)習(xí);智慧教學(xué)環(huán)境必然給師生提供豐富的、個(gè)性化的資源和及時(shí)的教與學(xué)的分析報(bào)告;智慧教學(xué)環(huán)境可以支持實(shí)現(xiàn)教育信息化的根本目標(biāo)。滿足了上述條件才可稱之為智慧教學(xué)環(huán)境,切不可將簡(jiǎn)單的環(huán)境改造、軟件應(yīng)用和資源建設(shè)冠名為智慧教學(xué)環(huán)境。
【關(guān)鍵詞】物聯(lián)網(wǎng);智慧校園;信息主導(dǎo)
美國(guó)IBM公司提出物聯(lián)網(wǎng)就是智慧地球。從信息的角度來(lái)看,“智慧”就是社會(huì)生產(chǎn)、生活各個(gè)方面的智能化。智慧的服務(wù)對(duì)象,大到整個(gè)地球,局域性到一個(gè)城市,小到一座學(xué)校、一個(gè)家,因此,實(shí)際上智慧的最大亮點(diǎn)在于信息化的應(yīng)用和信息化的提升,以及附屬于信息化的一些產(chǎn)業(yè)和技術(shù)。因此,歸納為信息主導(dǎo)著智慧校園與物聯(lián)網(wǎng)的關(guān)系,可以理解為:所謂的信息,首先要能夠提供從各個(gè)智能化單元來(lái)提供相關(guān)的信息;第二是信息通過(guò)傳遞,要能實(shí)現(xiàn)信息的互通和資源的共享。智慧校園的目的就是要通過(guò)物聯(lián)網(wǎng)使得高速發(fā)展的信息得到一種合理的應(yīng)用。
一、淺談智慧校園
智慧校園將校園中分散的、各自獨(dú)立的信息化系統(tǒng)以及計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)通信系統(tǒng)整合起來(lái),提升為一個(gè)具有較好協(xié)同能力和調(diào)控能力的有機(jī)整體,是傳統(tǒng)意義上的數(shù)字校園的升華和飛躍,并被賦予新的內(nèi)涵。
智慧校園的基本內(nèi)涵:智慧校園是新一輪信息技術(shù)變革和知識(shí)經(jīng)濟(jì)進(jìn)一步發(fā)展的產(chǎn)物,是以校園網(wǎng)、物聯(lián)網(wǎng)、電信網(wǎng)、廣電網(wǎng)、無(wú)線網(wǎng)等網(wǎng)絡(luò)的多樣化組合為基礎(chǔ),更廣泛深入地推進(jìn)基礎(chǔ)型與應(yīng)用型信息系統(tǒng)開(kāi)發(fā)建設(shè)和各類信息資源開(kāi)發(fā)利用,形成技術(shù)集成、綜合應(yīng)用、高端發(fā)展的網(wǎng)絡(luò)化、信息化、智能化和現(xiàn)代化的校園;是以智慧教學(xué)、智慧人文、智慧服務(wù)、智慧管理、智慧生活等為重要內(nèi)容的校園發(fā)展的新模式。更確切地說(shuō),智慧校園是充分利用信息化相關(guān)技術(shù),通過(guò)監(jiān)測(cè)、分析、整合以及智慧響應(yīng)的方式,綜合各職能部門整合優(yōu)化現(xiàn)有資源,提供更好的教學(xué)、綠色的環(huán)境、和諧的服務(wù),保證校園可持續(xù)發(fā)展,為教師及學(xué)生建立一個(gè)優(yōu)良的工作、學(xué)習(xí)和生活環(huán)境。
智慧校園應(yīng)具有三層構(gòu)架:
(1)信息采集層:即感知層,包括RFID、讀卡器、傳感器。
(2)信息傳輸層:即網(wǎng)絡(luò)層,包括有線、無(wú)線及校園網(wǎng)。
(3)應(yīng)用層:包括智慧校園的管理、智能教學(xué)、智能醫(yī)療、智能圖書館、智能食堂、智能教室、智能寢室等等。
智慧校園的特征:
(1)基于超級(jí)感知的物聯(lián)化。
(2)全面的互聯(lián)互通。
(3)更全面的智能化。
(4)先進(jìn)多維的系統(tǒng)運(yùn)作、城市發(fā)展、激勵(lì)創(chuàng)新。
二、物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)基礎(chǔ)
物聯(lián)網(wǎng)的概念最早出現(xiàn)于比爾?蓋茨1995年出版的《未來(lái)之路》一書;1998年,美國(guó)麻省理工學(xué)院(MIT)提出了“物聯(lián)網(wǎng)”的構(gòu)想。1999年,美國(guó)MIT研究RFID的Auto―ID中心主任Ashton教授提出了“Internet of Things” (物聯(lián)網(wǎng))這一概念。2005年, 國(guó)際電信聯(lián)盟(ITU)在《ITU互聯(lián)網(wǎng)報(bào)告2005:物聯(lián)網(wǎng)》中正式提出了“物聯(lián)網(wǎng)” 的概念。在美國(guó)(或英文世界),專業(yè)人員將物聯(lián)網(wǎng)稱為M2M。
物聯(lián)網(wǎng)的定義。
(1)由于物聯(lián)網(wǎng)概念剛剛出現(xiàn)不久,其內(nèi)涵還在不斷發(fā)展、完善,對(duì)于“物聯(lián)網(wǎng)”這一概念的準(zhǔn)確定義尚未形成比較權(quán)威的表述。另外,尚沒(méi)有物聯(lián)網(wǎng)標(biāo)準(zhǔn),從業(yè)人員的視角和立場(chǎng)不同(有的是從商業(yè)角度考慮),因此出現(xiàn)了五花八門的解釋,歸納起來(lái)主要有以下幾種定義:a.物聯(lián)網(wǎng)是傳感網(wǎng)而不接入互聯(lián)網(wǎng);b.物聯(lián)網(wǎng)是互聯(lián)網(wǎng)的一部分;c.物聯(lián)網(wǎng)是互聯(lián)網(wǎng)的補(bǔ)充網(wǎng)絡(luò);d.物聯(lián)網(wǎng)是未來(lái)的互聯(lián)網(wǎng);e.物聯(lián)網(wǎng)是互聯(lián)網(wǎng)的延伸。
(2)物聯(lián)網(wǎng)是傳感網(wǎng)而不接入互聯(lián)網(wǎng)是早期應(yīng)用階段的定義,即物聯(lián)網(wǎng)是通過(guò)射頻識(shí)別、紅外感應(yīng)器、全球定位系統(tǒng)、激光掃描器、信息傳感設(shè)備等,按照約定的協(xié)議將任何物體通過(guò)網(wǎng)絡(luò)連接起來(lái)進(jìn)行信息交換和通信,以實(shí)現(xiàn)智能化識(shí)別、定位、跟蹤、監(jiān)控和管理的一種網(wǎng)絡(luò)。
當(dāng)時(shí)認(rèn)為,這種網(wǎng)絡(luò)不接入互聯(lián)網(wǎng),以內(nèi)網(wǎng)和專網(wǎng)形式存在。因?yàn)榛ヂ?lián)網(wǎng)是一個(gè)“平臺(tái)” ,著重互聯(lián)網(wǎng)的信息共享,而物聯(lián)網(wǎng)不同,既然有“物”就有一定的產(chǎn)權(quán)和歸屬權(quán),共享也是有條件的。物聯(lián)網(wǎng)的很多應(yīng)用更依賴于無(wú)線網(wǎng)絡(luò)技術(shù),如各種短距離RF (包括RFID和Mesh等)和長(zhǎng)距離(GSM和各CDMA)。無(wú)線通信技術(shù)是目前物聯(lián)網(wǎng)產(chǎn)業(yè)發(fā)展的主要基礎(chǔ)設(shè)施,并認(rèn)為物聯(lián)網(wǎng)就是傳感網(wǎng),這種物聯(lián)網(wǎng)是“狹義的物聯(lián)網(wǎng)”。
(3)目前常用的定義:物聯(lián)網(wǎng)是通過(guò)各種信息傳感設(shè)備和系統(tǒng)(傳感網(wǎng)、射頻識(shí)別系統(tǒng)、紅外感應(yīng)器、激光掃描器等)、全球定位系統(tǒng),按照約定的通信協(xié)議,將物與物、人與物、人與人連接起來(lái),通過(guò)各種接入網(wǎng)、互聯(lián)網(wǎng)進(jìn)行信息交換,以實(shí)現(xiàn)智能化識(shí)別、定位、跟蹤、監(jiān)控和管理的一種信息網(wǎng)絡(luò)。每一個(gè)物件都可以尋址,每一個(gè)物件都可以控制,每一個(gè)物件都可以控制通信。這種物聯(lián)網(wǎng)是“廣義的物聯(lián)網(wǎng)”。
(4)國(guó)際電信聯(lián)盟(ITU)對(duì)物聯(lián)網(wǎng)的定義和對(duì)物聯(lián)網(wǎng)概念進(jìn)行了擴(kuò)展,提出了任何時(shí)刻、任何地點(diǎn)、任意物體之間的互聯(lián),是無(wú)所不在的網(wǎng)絡(luò)、無(wú)所不在的計(jì)算。
三、依托物聯(lián)網(wǎng)建立智慧校園
智慧校園的功能的實(shí)現(xiàn)必須綜合在一個(gè)可將全部信息進(jìn)行共享的平臺(tái)上,即物聯(lián)網(wǎng)。通過(guò)物聯(lián)網(wǎng)建立智慧校園三大設(shè)備模塊和主要技術(shù)模塊。
設(shè)備模塊主要包括信息通信、設(shè)備管理和安防系統(tǒng)。
1、信息通信。這個(gè)信息通信主要體現(xiàn)在人與人之間的通信。在提出智慧校園建筑初衷的時(shí)候,并沒(méi)有提出物聯(lián)網(wǎng)的概念,所以智慧校園的通信主要是人與人之間的通信。
2、設(shè)備管理。這里主要指建筑物自控。通過(guò)一個(gè)系統(tǒng)對(duì)校園內(nèi)建筑(例如教學(xué)樓、實(shí)驗(yàn)室、圖書館、寢室、食堂)的設(shè)備進(jìn)行實(shí)時(shí)監(jiān)控、控制和管理。在這一部分體系了物與物之間的關(guān)系,也就是信息流通,主要體現(xiàn)了物與人之間的信息溝通。
3、安防系統(tǒng)。相對(duì)來(lái)說(shuō),安防系統(tǒng)的獨(dú)立性比較強(qiáng)。它的每一部分在校園建筑物內(nèi)起的作用是不一樣的,但目標(biāo)都是為教師、學(xué)生和工作人員創(chuàng)造一個(gè)安全、舒適、高效的環(huán)境。
技術(shù)模塊是主要指的是感知層的模塊構(gòu)建構(gòu)建。所謂感知層,它可以對(duì)物體進(jìn)行哪幾方面的感知呢?實(shí)際上,首先就是對(duì)物體預(yù)先設(shè)置的信息進(jìn)行感知,當(dāng)然,每個(gè)物體都有它的身份,有固定的信息源,所謂感知,主要是對(duì)物體本身的信息源進(jìn)行感知;第二,就是對(duì)物體本身所處的環(huán)境進(jìn)行感知,對(duì)它所處的環(huán)境發(fā)生了什么變化進(jìn)行感知;第三,是對(duì)物體地址碼,即對(duì)物體所在的位置進(jìn)行感知;第四,是對(duì)物體在變化過(guò)程中的路徑和實(shí)體的變化進(jìn)行感知。
從感知層來(lái)說(shuō),最重要的一點(diǎn)就是電子標(biāo)簽的應(yīng)用。電子標(biāo)簽信息的傳送通常采用的是無(wú)線方式。電子標(biāo)簽在物聯(lián)網(wǎng)中的應(yīng)用是智能建筑和智能小區(qū)所沒(méi)有的。但是,物聯(lián)網(wǎng)出來(lái)的信息傳到哪去呢?這些信息一般要通過(guò)網(wǎng)絡(luò)傳到它的感知中心,該網(wǎng)絡(luò)可以是物聯(lián)網(wǎng)自身體系的網(wǎng)絡(luò),但更多的是通過(guò)三網(wǎng)融合的網(wǎng)絡(luò)來(lái)進(jìn)行互通,以便充分利用現(xiàn)有的資源。
另外,物聯(lián)網(wǎng)本身就可以組成一個(gè)網(wǎng)絡(luò),但是,它的應(yīng)用可以是在不同的地點(diǎn),應(yīng)用層可以體現(xiàn)在智能建筑、智能實(shí)驗(yàn)室、智能生活區(qū),它的應(yīng)用層是分散的。但是,它的感知層相對(duì)來(lái)說(shuō),都涵蓋在物聯(lián)網(wǎng)范圍之內(nèi)。
現(xiàn)有的數(shù)字校園的各種信息網(wǎng)絡(luò)已經(jīng)為智慧校園創(chuàng)造了一個(gè)良好的平臺(tái),尤其是目前無(wú)線技術(shù)的應(yīng)用,為建筑的智能化、為物聯(lián)網(wǎng)開(kāi)創(chuàng)了一個(gè)新的天地,只要將這些資源利用好,并做好各模塊之間的信息融合和設(shè)備共享,就可以真正建設(shè)一個(gè)完整的智慧型校園。
參考文獻(xiàn):
關(guān)鍵詞:高校信息化;智慧校園;物聯(lián)網(wǎng);云計(jì)算;大數(shù)據(jù)
中圖分類號(hào):G642 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼:A 文章編號(hào):1009-3044(2016)35-0158-03
根據(jù)《國(guó)家中長(zhǎng)期教育改革和發(fā)展規(guī)劃綱要(2010―2020年)》要求:教育信息化納入國(guó)家信息化發(fā)展整體戰(zhàn)略,充分利用優(yōu)質(zhì)資源和先進(jìn)技術(shù),整合現(xiàn)有資源,構(gòu)建先進(jìn)、高效、實(shí)用的數(shù)字化教育基礎(chǔ)設(shè)施。根據(jù)教育部的《教育信息化十年發(fā)展規(guī)劃(2011-2020年)》中大力推進(jìn)職業(yè)院校數(shù)字校園建設(shè),構(gòu)建繼續(xù)教育公共服務(wù)平臺(tái),整合信息資源,建設(shè)信息化公共支撐環(huán)境等的具體內(nèi)容。根據(jù)《教育部關(guān)于辦好開(kāi)放大學(xué)的意見(jiàn)》的要求:運(yùn)用現(xiàn)代信息技術(shù)發(fā)展新成果,聚集優(yōu)質(zhì)教育資源,豐富教育教學(xué)手段,創(chuàng)新人才培養(yǎng)模式,改革管理體制和運(yùn)行機(jī)制,探索具有中國(guó)特色、體現(xiàn)時(shí)代特征的開(kāi)放大學(xué)辦學(xué)模式,滿足全民學(xué)習(xí)、終身學(xué)習(xí)需要,建設(shè)學(xué)習(xí)型社會(huì)。把握《貴州省十三五規(guī)劃》大好機(jī)遇:加快發(fā)展大數(shù)據(jù)產(chǎn)業(yè),實(shí)施“互聯(lián)網(wǎng)+”行動(dòng),促進(jìn)數(shù)據(jù)資源開(kāi)放共享。順應(yīng)貴陽(yáng)市智慧城市工程的建設(shè)。結(jié)合貴州省各個(gè)高校信息化建設(shè)的現(xiàn)狀:網(wǎng)絡(luò)基礎(chǔ)設(shè)施薄弱,安全保障體系不完善;信息化技術(shù)水平相對(duì)較低;各個(gè)服務(wù)系統(tǒng)相對(duì)獨(dú)立,沒(méi)有完善的共享與自動(dòng)化機(jī)制。結(jié)合國(guó)內(nèi)高校信息化建設(shè)的先進(jìn)經(jīng)驗(yàn)。貴州各大高校都在紛紛力爭(zhēng)打造基于大數(shù)據(jù)、云計(jì)算和物聯(lián)網(wǎng)的校園信息化建設(shè),加快“數(shù)字化校園”或者“智慧校園”的實(shí)現(xiàn)。本文以作者所在的單位貴州廣播電視大學(xué)(貴州職業(yè)技術(shù)學(xué)院)力爭(zhēng)在“十三五”打造基于大數(shù)據(jù)、云計(jì)算和物聯(lián)網(wǎng)的“智慧校園”為例,談?wù)劗?dāng)前高校信息化建設(shè)的一些設(shè)想與方法。
1 基礎(chǔ)知識(shí)簡(jiǎn)介
物聯(lián)網(wǎng)(Internet of Things,IoT)作為一種新興網(wǎng)絡(luò)技術(shù)和產(chǎn)業(yè)模式[1,2],在業(yè)界受到廣泛關(guān)注。從國(guó)際電信聯(lián)盟(ITU)在信息社會(huì)世界峰會(huì)上的《互聯(lián)網(wǎng)報(bào)告2005:物聯(lián)網(wǎng)》中可以總結(jié)出物聯(lián)網(wǎng)所體現(xiàn)的兩層基本涵義:(1)目前的三大網(wǎng)絡(luò),包括互聯(lián)網(wǎng)(Internet)、電信網(wǎng)、廣播電視網(wǎng)是物聯(lián)網(wǎng)實(shí)現(xiàn)和發(fā)展的基礎(chǔ),物聯(lián)網(wǎng)是在三網(wǎng)基礎(chǔ)上的延伸和擴(kuò)展;(2)用戶應(yīng)用終端從人與人之間的信息交互與通信擴(kuò)展到了人與物、物與物、物與人之間的溝通連接。因此,物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)能夠使物體變得更加智能化。從目前的發(fā)展形勢(shì)看,最有可能率先獲得智能連接功能的物體包括家居設(shè)備、電網(wǎng)設(shè)備、物流設(shè)備、醫(yī)療設(shè)備以及農(nóng)業(yè)設(shè)備,并基于此實(shí)現(xiàn)人類與自然環(huán)境的系統(tǒng)融合[3~5]。
IBM 公司于 2007 年底宣布了云計(jì)算計(jì)劃[6],云計(jì)算的概念出現(xiàn)在大眾面前。所謂云計(jì)算,簡(jiǎn)單地說(shuō)就是以虛擬化技術(shù)為基礎(chǔ),以網(wǎng)絡(luò)為載體,以用戶為主體為其提供基礎(chǔ)架構(gòu)、平臺(tái)、軟件等服務(wù)為形式,整合大規(guī)模可擴(kuò)展的計(jì)算、存儲(chǔ)、數(shù)據(jù)、應(yīng)用等分布式計(jì)算資源進(jìn)行協(xié)同工作的超級(jí)計(jì)算服務(wù)模式[7]。 虛擬化為云計(jì)算實(shí)現(xiàn)提供了很好技術(shù)支撐,而云計(jì)算可以看作是虛擬化技術(shù)應(yīng)用的成果。在過(guò)去的幾年里,已經(jīng)出現(xiàn)了眾多云計(jì)算研究開(kāi)發(fā)小組,如谷歌( Google) 、IBM、微軟( Microsoft) 、亞馬遜 ( Amazon) 、EMC、SUN、HP、VMware、Sales-force、Alisoft、華為、百度、阿里巴巴、中國(guó)電信等知名 IT 企業(yè)紛紛推出云計(jì)算解決方案。
大數(shù)據(jù)(big data),指無(wú)法在一定時(shí)間范圍內(nèi)用常規(guī)軟件工具進(jìn)行捕捉、管理和處理的數(shù)據(jù)集合,是需要新處理模式才能具有更強(qiáng)的決策力、洞察發(fā)現(xiàn)力和流程優(yōu)化能力來(lái)適應(yīng)海量、高增長(zhǎng)率和多樣化的信息資產(chǎn)。在維克托?邁爾舍恩伯格及肯尼斯?庫(kù)克耶編寫的《大數(shù)據(jù)時(shí)代》中大數(shù)據(jù)指不用隨機(jī)分析法(抽樣調(diào)查)這樣捷徑,而采用所有數(shù)據(jù)進(jìn)行分析處理。大數(shù)據(jù)的5V特點(diǎn)(IBM提出):Volume(大量)、Velocity(高速)、Variety(多樣)、Value(價(jià)值)、Veracity(真實(shí)性)。[8]
智慧校園主要依托上述三大技術(shù),國(guó)內(nèi)外已經(jīng)具有很多成功例子。
加利福尼亞大學(xué)有10個(gè)分校以及5個(gè)醫(yī)療中心,同時(shí)還管理著美國(guó)能源部的一些實(shí)驗(yàn)室。校區(qū)過(guò)于分散,迫切需要一個(gè)先進(jìn)的決策系統(tǒng)來(lái)了解各方面信息,及時(shí)做出正確決策。加利福尼亞大學(xué)將整個(gè)校園看做是一統(tǒng)一、集成的生態(tài)環(huán)境,將所有數(shù)據(jù)進(jìn)行整合和實(shí)時(shí)展現(xiàn),對(duì)歷史數(shù)據(jù)進(jìn)行挖掘、分析,提煉出關(guān)鍵信息,進(jìn)行趨勢(shì)預(yù)測(cè),為決策提供科學(xué)化的依據(jù)。這套決策系統(tǒng)以網(wǎng)絡(luò)和物聯(lián)網(wǎng)為基礎(chǔ),實(shí)時(shí)了解各核心業(yè)務(wù)的動(dòng)態(tài),實(shí)現(xiàn)各個(gè)系統(tǒng)間的數(shù)據(jù)相互共享和協(xié)同,最終,將提取出有價(jià)值的信息進(jìn)行分析,并在“校長(zhǎng)儀表盤”上以圖表形式直觀的展現(xiàn)。例如,在對(duì)學(xué)生的精細(xì)化管理和服務(wù)上通過(guò)實(shí)時(shí)獲取學(xué)生信息,設(shè)定學(xué)生在校園內(nèi)48小時(shí)內(nèi)更新無(wú)狀態(tài)則報(bào)警。所展現(xiàn)的數(shù)據(jù)包括科研基本信息、教學(xué)狀態(tài)信息、業(yè)務(wù)管理信息、IT運(yùn)維信息、學(xué)校財(cái)務(wù)信息、安防監(jiān)控信息等覆蓋學(xué)校生活各個(gè)方面的整體狀況。校區(qū)及醫(yī)療中心的總體情況都會(huì)通過(guò)儀表盤應(yīng)用顯示到校長(zhǎng)面前,校長(zhǎng)能夠?qū)崟r(shí)了解校園安全、校園運(yùn)轉(zhuǎn)、風(fēng)險(xiǎn)分析、財(cái)務(wù)情況等信息。
北卡羅萊納州立大學(xué)是一所擁有超過(guò)30000名學(xué)生和近8100名教職工,在工程、科學(xué)技術(shù)和教學(xué)方面的教學(xué)與研究都居世界領(lǐng)先地位的綜合性大學(xué)。隨著學(xué)校的發(fā)展壯大,師生對(duì)能提供學(xué)術(shù)計(jì)算的資源的需求也越來(lái)越大,校方想通過(guò)云計(jì)算平臺(tái),高效管理這些相關(guān)資源。因此學(xué)校將資源進(jìn)行整合,成立了虛擬計(jì)算機(jī)實(shí)驗(yàn)室Virtual Computing Lab( VCL ),建立云計(jì)算系統(tǒng)平臺(tái)。用戶可以及時(shí)或者預(yù)約的方式通過(guò)該系統(tǒng)獲取自己需要的資源和解決方案。學(xué)生能通過(guò)網(wǎng)絡(luò)接受免費(fèi)的教學(xué)材料、應(yīng)用軟件、在線存儲(chǔ)等。該系統(tǒng)的建立降低了75%的軟件許可成本,每個(gè)應(yīng)用系統(tǒng)服務(wù)的人數(shù)也提高了150%,另外,計(jì)算資源在科研、教學(xué)和管理間的轉(zhuǎn)移更加靈活,學(xué)校服務(wù)器和計(jì)算機(jī)實(shí)驗(yàn)室的利用率也提高了,師生滿意度大幅提升。
浙江大學(xué)智慧校園以通信網(wǎng)和云計(jì)算為基礎(chǔ),搭建智慧應(yīng)用平臺(tái),總共有幾十種應(yīng)用系統(tǒng)服務(wù)于校園的管理和設(shè)施,學(xué)校內(nèi)的各個(gè)方面都包含其中。他們的規(guī)劃完全按照中國(guó)電信浙江省分公司的方案分成了智慧應(yīng)用、智慧平臺(tái)、云計(jì)算和通信網(wǎng)四個(gè)部分。其中智慧應(yīng)用分成了智慧校園的管理和設(shè)施兩個(gè)部分,服務(wù)于學(xué)校的教研、設(shè)備、日常生活、公共交通等各個(gè)領(lǐng)域。
南京郵電大學(xué)貫徹的是以物聯(lián)網(wǎng)為基礎(chǔ)的智慧校園的建設(shè)思路,利用先進(jìn)的信息技術(shù),建設(shè)各種先進(jìn)應(yīng)用服務(wù)系統(tǒng)作為載體,并將教研、學(xué)校管理和校園生活融為一體、構(gòu)建出一個(gè)新型智慧化大環(huán)境,快速、準(zhǔn)確地將校園中的各業(yè)務(wù)過(guò)程中的相關(guān)信息反饋給人們,學(xué)校制度和管理的創(chuàng)新和改進(jìn),需要各應(yīng)用系統(tǒng)提供綜合的數(shù)據(jù)分析,為業(yè)務(wù)流程的管理、改進(jìn)和再造提供數(shù)據(jù)技術(shù),實(shí)現(xiàn)并促進(jìn)信息化教育、科學(xué)化決策和規(guī)范化管理的科學(xué)發(fā)展。集成各應(yīng)用系統(tǒng)從而使校園的信息得到共享,破除了信息孤島,推進(jìn)教研、學(xué)校管理、校園生活、后勤服務(wù)向智慧化發(fā)展。
總之,智慧校園建設(shè)主要有三個(gè)方面的核心特征:根據(jù)識(shí)別用戶角色,為每個(gè)人提供可定制的個(gè)性化服務(wù),在一個(gè)統(tǒng)一的全面感知環(huán)境和綜合信息平臺(tái)上獲取所需的服務(wù);集成學(xué)校各個(gè)應(yīng)用系統(tǒng),實(shí)現(xiàn)信息互聯(lián),系統(tǒng)協(xié)同,打破信息孤島;學(xué)校的大協(xié)同信息平臺(tái)不僅實(shí)現(xiàn)校內(nèi)的協(xié)同工作和信息共享,還為學(xué)校和外部環(huán)境的溝通提供接口。
2 智慧校園的架構(gòu)設(shè)計(jì)
從上面智慧校園實(shí)現(xiàn)的成功案例中,一般 “智慧校園”是一個(gè)包含大數(shù)據(jù)、云計(jì)算和物聯(lián)網(wǎng)等新一代技術(shù)的綜合體。首先,把傳感器嵌入和裝備到校園里的教室、圖書館、食堂、實(shí)驗(yàn)室、會(huì)議室和宿舍樓等地方的終端設(shè)備上,使其形成的物聯(lián)網(wǎng)與互聯(lián)網(wǎng)相聯(lián),實(shí)現(xiàn)校園生活與物理系統(tǒng)的整合;而后將教學(xué)系統(tǒng)、學(xué)習(xí)系統(tǒng)、管理系統(tǒng)、辦公系統(tǒng)等眾多軟件系統(tǒng)平臺(tái)整合并融人“校園云”;最終,將“校園云”、物聯(lián)網(wǎng)、互聯(lián)網(wǎng)整合起來(lái),建立“大數(shù)據(jù)平臺(tái)”,實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)共享,實(shí)現(xiàn)大規(guī)模數(shù)據(jù)實(shí)時(shí)抓取,深度分析計(jì)算,形成更有效的決策依據(jù)。基于大數(shù)據(jù)、云計(jì)算和物聯(lián)網(wǎng)的“智慧校園”體系結(jié)構(gòu)如圖1所示。
為了更好地實(shí)現(xiàn)上面描述的“智慧校園”,一般建設(shè)重點(diǎn)主要包括四個(gè)方面:
(1)各種通信網(wǎng)絡(luò)與通信平臺(tái)的集成。研究電信網(wǎng)絡(luò)、WLAN、互聯(lián)網(wǎng)、教育資源網(wǎng)和物聯(lián)網(wǎng)高速融合通信,實(shí)現(xiàn)整個(gè)校園網(wǎng)絡(luò)覆蓋。研究集成高清視頻、語(yǔ)音、數(shù)據(jù)和流媒體的IP統(tǒng)一通信,研究語(yǔ)音通信能力、短信通信能力、微信通信能力和視頻通信能力的通信集成平臺(tái)。實(shí)現(xiàn)低成本、高安全、高清晰、高穩(wěn)定、可重復(fù)、可擴(kuò)充的校園信息通信和數(shù)據(jù)流通,促進(jìn)應(yīng)用集成、系統(tǒng)融合和數(shù)據(jù)共享,全面高效地支撐智慧校園的各種信息化建設(shè)和應(yīng)用。
(2)各種異構(gòu)系統(tǒng)的集成。研究現(xiàn)有各種異構(gòu)應(yīng)用系統(tǒng)的集成方法,實(shí)現(xiàn)統(tǒng)一操作和數(shù)據(jù)共享。由于之前大部分高校沒(méi)有一個(gè)統(tǒng)一規(guī)劃信息化建設(shè)的部門,由各個(gè)部門自己建設(shè)自己的應(yīng)用系統(tǒng),從而造成目前一個(gè)學(xué)校很多應(yīng)用系統(tǒng)各自獨(dú)立,不能互動(dòng)和共享信息,形成一個(gè)一個(gè)信息孤島。通過(guò)研究異構(gòu)系統(tǒng)的集成方法,找出一種科學(xué)的,實(shí)用的辦法,是學(xué)校智慧校園建設(shè)的一大難題。
(3)大數(shù)據(jù)云計(jì)算中心。研究大數(shù)據(jù)存儲(chǔ)與分析的云架構(gòu),構(gòu)建服務(wù)器集群和存儲(chǔ)器集群,為各個(gè)系統(tǒng)提供統(tǒng)一的數(shù)據(jù)源,對(duì)大量結(jié)構(gòu)化與非結(jié)構(gòu)化形態(tài)的數(shù)據(jù)進(jìn)行有效管理與分析,形成智慧教學(xué)、智慧管理和智慧生活。實(shí)現(xiàn)開(kāi)放教育的科學(xué)教學(xué)質(zhì)量評(píng)估體系,對(duì)教學(xué)全過(guò)程和學(xué)習(xí)效果的監(jiān)測(cè)、評(píng)價(jià)和綜合考核,為學(xué)歷教育和非學(xué)歷教育服務(wù)。
(4)云服務(wù)系統(tǒng)。研究云服務(wù)系統(tǒng)的開(kāi)發(fā)與搭建,為教學(xué)、科研、管理和生活提供優(yōu)質(zhì)服務(wù)。對(duì)目前使用的在線學(xué)習(xí)系統(tǒng)、多媒體教學(xué)系統(tǒng)、虛擬實(shí)驗(yàn)室教學(xué)系統(tǒng)、計(jì)算服務(wù)系統(tǒng)、辦公自動(dòng)化系統(tǒng)、實(shí)驗(yàn)系統(tǒng)與考試系統(tǒng)等等改建為云端系統(tǒng)、讓學(xué)生能利用各種設(shè)備完成學(xué)習(xí),實(shí)現(xiàn)在校學(xué)生和社會(huì)學(xué)生隨時(shí)學(xué)習(xí)、隨處學(xué)習(xí)。
3 建設(shè)目標(biāo)與要求
通過(guò)智慧校園的建設(shè),一般要求達(dá)到如下目標(biāo):
(1)為廣大師生提供一個(gè)全面的智能感知環(huán)境和綜合信息服務(wù)平臺(tái),提供基于個(gè)人的個(gè)性化設(shè)計(jì)定制服務(wù)。
(2)提供對(duì)學(xué)校各項(xiàng)業(yè)務(wù)的整體智慧化解決方案規(guī)劃,實(shí)現(xiàn)物物互聯(lián)共享與協(xié)作的高效運(yùn)行。
(3)為學(xué)校的建設(shè)提供現(xiàn)代信息技術(shù)保障,聚集豐富的優(yōu)質(zhì)教育資源,提供先進(jìn)的學(xué)習(xí)條件,擁有完善的、科W的辦學(xué)體系,基本滿足多樣化學(xué)習(xí)需求,為學(xué)習(xí)型社會(huì)提供重要支撐,為人力資源開(kāi)發(fā)提供重要保障。
(4)為學(xué)校與外部環(huán)境提供一個(gè)共享與交流的借口,順應(yīng)貴州省大數(shù)據(jù)發(fā)展和貴陽(yáng)市智慧城市建設(shè)。
(5)為學(xué)校培養(yǎng)大數(shù)據(jù)、云計(jì)算和物聯(lián)網(wǎng)方面的人才提供實(shí)訓(xùn)平臺(tái)。
為了完成上面提出的目標(biāo),一般在實(shí)施過(guò)程中要求:
(1)建設(shè)理念要先進(jìn),要充分利用好信息化發(fā)展的最新三大產(chǎn)物,發(fā)揮好信息化技術(shù)的最大優(yōu)勢(shì);
(2)重點(diǎn)為高等教育服務(wù),支撐貴州教育云的建設(shè);
(3)緊密結(jié)合省與學(xué)校十三五規(guī)劃的信息化建設(shè)內(nèi)容;
(4)整體思考,一次規(guī)劃,分期投入,分步建設(shè),做到邊建設(shè),邊利用,達(dá)到立竿見(jiàn)影的效果;
(5)要深入調(diào)研,摸清家底,實(shí)事求是,充分利用好現(xiàn)有資源,合理規(guī)劃,節(jié)約成本,提供有效服務(wù)。
4實(shí)施內(nèi)容規(guī)劃
智慧校園的建設(shè)是一個(gè)龐大的系統(tǒng)工程,一般不是一下就能建起來(lái)的,沒(méi)有一個(gè)科學(xué)的實(shí)施規(guī)劃方案,往往會(huì)導(dǎo)致工程的失敗。我們經(jīng)過(guò)詳細(xì)的考察與研究,提出了下面的實(shí)施規(guī)劃方案。
總體建設(shè)思路:先骨干(骨干包括兩網(wǎng)(校園有線網(wǎng)和無(wú)線網(wǎng))、一心(數(shù)據(jù)中心)、一出口、兩平臺(tái)(一卡通平臺(tái)和系統(tǒng)集成平臺(tái))),后枝葉(各種業(yè)務(wù)系統(tǒng))
下面是我們學(xué)校具體的實(shí)施步驟:
第一步:
1.全光網(wǎng)改造;
2. 全無(wú)線覆蓋;
3.出口帶寬提速;
4.數(shù)據(jù)中心云遷移;
5.一卡通平臺(tái);
6.OA系統(tǒng)。
第二步:
系統(tǒng)集成平臺(tái);
圖書館信息化的升級(jí),改造,系統(tǒng)集成與一卡通對(duì)接;
第三步:
教務(wù)系統(tǒng)的升級(jí),改造,系統(tǒng)集成與一卡通對(duì)接;
后勤管理系統(tǒng)的升級(jí),改造,系統(tǒng)集成與一卡通對(duì)接。
第四步:
云桌面實(shí)驗(yàn)室與辦公室的建設(shè),系統(tǒng)集成與一卡通對(duì)接;
其它系統(tǒng)的升級(jí),改造,系統(tǒng)集成與一卡通對(duì)接;
第五步:
建設(shè)大數(shù)據(jù)應(yīng)用系統(tǒng)。
通過(guò)上面一步一步的完成,最終一個(gè)學(xué)校的智慧校園就給完成。
5 建設(shè)保障
智慧校園是一個(gè)讓人興奮,但又有很大風(fēng)險(xiǎn)的項(xiàng)目。因此必須要建立相應(yīng)的保障體系,才能保證該項(xiàng)目能有效地完成。下面是我們研究后建設(shè)的保證體系。
學(xué)校成立信息化建設(shè)領(lǐng)導(dǎo)小組,成員包括學(xué)校校長(zhǎng)和各個(gè)部門的主要領(lǐng)導(dǎo),由校長(zhǎng)任組長(zhǎng),一起把握和推進(jìn)信息化建O;
學(xué)校成立信息化建設(shè)專家委員會(huì),由校內(nèi)和校外長(zhǎng)期從事校園信息化建設(shè)的資深人員組成;
學(xué)校成立專門的信息化建設(shè)辦公室,負(fù)責(zé)信息化建設(shè)的具體事項(xiàng);
在整個(gè)建設(shè)期間,學(xué)校每年預(yù)留專門的建設(shè)金費(fèi),供信息化建設(shè)專用。
6 建設(shè)成果的推廣
今天是云計(jì)算的大力發(fā)展時(shí)代,貴州三大電信運(yùn)營(yíng)商在貴陽(yáng)的不同地方都建了超大的IDC。我們建設(shè)智慧校園應(yīng)該充分利用這個(gè)條件,建設(shè)期間可以采用以租代建的方式,實(shí)現(xiàn)花小錢辦大事。建設(shè)好的系統(tǒng),可以通過(guò)IDC中的云架構(gòu),分享給其它高校使用,大大降低建設(shè)經(jīng)費(fèi),提高系統(tǒng)的使用率。
7 結(jié)束語(yǔ)
智慧校園建設(shè)工程是一個(gè)龐大的工程,也是當(dāng)前各個(gè)高校開(kāi)展得熱火朝天的項(xiàng)目。如何保證智慧校園建設(shè)成功,本文提出了一套嚴(yán)密的方法,供大家借鑒。
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關(guān)鍵詞:智慧校園;物聯(lián)網(wǎng);移動(dòng)互聯(lián);云計(jì)算;大數(shù)據(jù)
中圖分類號(hào):TP311 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼:A 文章編號(hào):1009-3044(2016)24-0040-02
Abstract: Intelligent campus is developed on the digital campus, Intelligent campus is a new stage of education informationization, Intelligent campus covers all functions of the digital campus, using the key technologies such as internet of things technology, cloud computing, mobile Internet technology, and big data technology to promote transformation of digital campus, to realize the campus resources highly integrated, to offer service of full intellisense for the teachers and students.
Key words: intelligent campus; Internet of things; mobile Internet; cloud computing; Big data
隨著教育信息化的不斷推進(jìn),數(shù)字化校園建設(shè)穩(wěn)步開(kāi)展,為師生用戶提供豐富的信息資源服務(wù),提高了教職員工的工作效率,并為學(xué)校節(jié)省了大量人財(cái)物等資源。近年來(lái),物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)、云計(jì)算技術(shù)、大數(shù)據(jù)技術(shù)等新技術(shù)的出現(xiàn)和應(yīng)用,以及智慧地球、智慧城市建設(shè)理念的提出和實(shí)踐,為數(shù)字化校園帶來(lái)了新的發(fā)展契機(jī),國(guó)內(nèi)涌現(xiàn)了以浙江大學(xué)為首的智慧校園建設(shè)潮流,將物聯(lián)網(wǎng)、云計(jì)算、大數(shù)據(jù)、移動(dòng)互聯(lián)等信息技術(shù)應(yīng)用到數(shù)字化校園建設(shè)改造中,為師生用戶提供全面智能感知、用戶個(gè)性化需求、決策支持等服務(wù)。智慧校園代替數(shù)字化校園已成為不可阻擋的潮流趨勢(shì)。
1 智慧校園特點(diǎn)分析
智慧校園利用智能感知技術(shù),收集校園人、物等信息,擁有無(wú)處不在的校園網(wǎng)絡(luò),連接傳送各種校園資源信息,使用云計(jì)算等平臺(tái),實(shí)現(xiàn)校園資源信息共享,運(yùn)用大數(shù)據(jù)等數(shù)據(jù)處理技術(shù),分析處理海量數(shù)據(jù),形成有價(jià)值的數(shù)據(jù)信息供決策層使用。因此,智慧校園主要具有以下幾個(gè)特點(diǎn)。
(1)全面智能感知
智慧校園利用二維碼、RFID、視頻監(jiān)控、無(wú)線傳感等感知技術(shù)和設(shè)備,連接校園中的每一個(gè)人和物件,使得人與人、人與物、物與物之間相連相通,并能根據(jù)識(shí)別的信息構(gòu)建有關(guān)模型,使得智能感知的校園環(huán)境得以呈現(xiàn)在用戶面前。
(2)網(wǎng)絡(luò)無(wú)處不在
智慧校園致力于校園網(wǎng)絡(luò)全覆蓋,不僅擁有無(wú)線網(wǎng)、有線網(wǎng)、校園網(wǎng)、移動(dòng)網(wǎng)等多種形式網(wǎng)絡(luò),而且提供數(shù)量充足、方便接入的網(wǎng)絡(luò)終端接口,使得師生用戶隨時(shí)隨地可以接入自己想要接入的網(wǎng)絡(luò)。
(3)提供個(gè)性化服務(wù)
智慧校園中遵循“用戶至上”的服務(wù)原則,數(shù)字化校園平臺(tái)等資源服務(wù)平臺(tái)利用云計(jì)算平臺(tái)等對(duì)校內(nèi)外各種資源進(jìn)行整合,能夠根據(jù)用戶需求顯示友好的服務(wù)平臺(tái)界面,根據(jù)師生用戶實(shí)際需要,提供多樣化、快速化的信息資源服務(wù)。
(4)海量數(shù)據(jù)處理使用
智慧校園中會(huì)產(chǎn)生大量的信息資源數(shù)據(jù),且數(shù)據(jù)存在種類多、字段長(zhǎng)、結(jié)構(gòu)復(fù)雜等特點(diǎn),智慧校園中使用大數(shù)據(jù)等先進(jìn)數(shù)據(jù)處理分析技術(shù),對(duì)海量數(shù)據(jù)進(jìn)行挖掘分析、處理,形成高價(jià)值的數(shù)據(jù)信息表,供學(xué)校管理人員決策參考。
2 智慧校園關(guān)鍵技術(shù)介紹
智慧校園除了包括數(shù)字化校園有關(guān)技術(shù)外,還包括大數(shù)據(jù)技術(shù)、物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)、云計(jì)算技術(shù)、移動(dòng)互聯(lián)等信息技術(shù),技術(shù)種類具體見(jiàn)圖1所示。
智慧校園中除了使用傳統(tǒng)數(shù)字化校園中有關(guān)基礎(chǔ)設(shè)施平臺(tái)、數(shù)字化校園平臺(tái)、門戶網(wǎng)站、應(yīng)用系統(tǒng)平臺(tái)等技術(shù)體系外,還使用到的關(guān)鍵技術(shù)簡(jiǎn)要介紹如下。
(1)物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)
傳統(tǒng)數(shù)字化校園中,對(duì)物體的定位、信息的收集等存在不準(zhǔn)確和盲區(qū)現(xiàn)象,為此,智慧校園采用RFID、無(wú)線傳感器、二維碼、視頻監(jiān)控等多種無(wú)線傳感設(shè)備及技術(shù),將校園中的所有人、物全部“連接”起來(lái),實(shí)現(xiàn)人與人、人與物、物與物之間的定位、識(shí)別、監(jiān)控管理等成為一體,實(shí)現(xiàn)校園環(huán)境智能全面感知。
(2)移動(dòng)互聯(lián)技術(shù)
智慧校園使用移動(dòng)互聯(lián)等技術(shù)突破傳統(tǒng)數(shù)字化校園中網(wǎng)絡(luò)使用瓶頸,不再局限于有線網(wǎng)的接入和使用,提供無(wú)線WIFI網(wǎng)絡(luò)、3G網(wǎng)絡(luò)、4G網(wǎng)絡(luò)、自組織自治網(wǎng)絡(luò)等多種網(wǎng)絡(luò)接入和使用,并提供多樣化終端接入方式,致力于打造性能佳、種類多、全覆蓋校園網(wǎng)絡(luò)環(huán)境。
(3)云計(jì)算技術(shù)
智慧校園中利用云計(jì)算平臺(tái)等技術(shù),提供教學(xué)等資源上傳功能,并整合校內(nèi)外各種信息資源,為師生用戶提供個(gè)性化的信息資源服務(wù),有效解決信息資源地域性差異、分配不均、更新不及時(shí)以及共享難等問(wèn)題,師生用戶不僅可以隨意使用校內(nèi)教學(xué)等信息資源,還可以瀏覽、下載其他高校教學(xué)信息資源。
(4)大數(shù)據(jù)技術(shù)
大數(shù)據(jù)技術(shù)包括數(shù)據(jù)分析、數(shù)據(jù)處理及數(shù)據(jù)結(jié)果呈現(xiàn)等技術(shù),智慧校園利用大數(shù)據(jù)技術(shù)對(duì)構(gòu)造復(fù)雜的海量數(shù)據(jù)進(jìn)行有效處理、分析,并提煉有價(jià)值的數(shù)據(jù)信息,結(jié)合可視化等技術(shù)的使用,將數(shù)據(jù)表呈現(xiàn)給用戶以及管理者決策使用。
3 物聯(lián)網(wǎng)、大數(shù)據(jù)技術(shù)應(yīng)用前景
(1)物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)在智慧校園中的應(yīng)用前景
物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)的優(yōu)勢(shì)在于智能感知,因此,在智慧校園中,可以將物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)應(yīng)用到安全監(jiān)控、教學(xué)、學(xué)生管理等諸多方面,提高管理工作效率,為師生用戶提供便捷服務(wù)。具體應(yīng)用包括以下四個(gè)方面:一是利用視頻監(jiān)控、無(wú)線傳感設(shè)備及有關(guān)技術(shù)實(shí)現(xiàn)校園每棟教學(xué)辦公樓、每棟宿舍、每個(gè)食堂,甚至校園每條道路、每個(gè)角落都處于完全監(jiān)控之中,實(shí)現(xiàn)人物準(zhǔn)確定位識(shí)別,達(dá)到可視化精準(zhǔn)管理,如果出現(xiàn)偷盜等安全問(wèn)題,能夠智能報(bào)警,這些應(yīng)用中應(yīng)保證監(jiān)控?cái)?shù)據(jù)、感知設(shè)備數(shù)據(jù)傳輸及保存安全可靠,防止個(gè)人信息泄露,給師生用戶帶來(lái)不必要的損失;二是將物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)應(yīng)用到課堂教學(xué)管理以及教學(xué)信息資源使用中,主要包括智慧課程學(xué)習(xí)、智能課堂點(diǎn)名考勤管理、智慧圖書館等,在智能課堂點(diǎn)名考勤管理使用中,要注意學(xué)生私人信息保密問(wèn)題;三是將物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)應(yīng)用到學(xué)生管理方面,比如智能學(xué)生宿舍管理、智能學(xué)生證等,智能學(xué)生宿舍管理能夠?qū)崿F(xiàn)學(xué)生寢室分配、就寢、缺寢等情況的精準(zhǔn)管理與統(tǒng)計(jì),及時(shí)發(fā)現(xiàn)學(xué)生缺寢違紀(jì)等現(xiàn)象,智能學(xué)生證能夠?qū)W(xué)生身份進(jìn)行有效管理,并作為學(xué)生身份識(shí)別有效依據(jù),為智能考勤管理作鋪墊;四是將物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)應(yīng)用到校園生活管理當(dāng)中,包括智能一卡通、智能食堂管理等,為師生提供生活便捷服務(wù),特別是對(duì)學(xué)生消費(fèi)情況進(jìn)行統(tǒng)計(jì),掌握家庭經(jīng)濟(jì)困難學(xué)生信息,為評(píng)審獎(jiǎng)助學(xué)金提供參考依據(jù)。
(2)大數(shù)據(jù)技術(shù)在智慧校園中的應(yīng)用前景
大數(shù)據(jù)技術(shù)包括海量數(shù)據(jù)的收集、分析、處理等技術(shù),其中處理技術(shù)包括對(duì)靜態(tài)數(shù)據(jù)的批量處理,對(duì)在線數(shù)據(jù)的實(shí)時(shí)處理以及對(duì)圖數(shù)據(jù)的綜合處理,在處理過(guò)程中會(huì)用到Apache Hadoop、Spark等處理平臺(tái)系統(tǒng);數(shù)據(jù)分析技術(shù)包括紹深度學(xué)習(xí)、知識(shí)計(jì)算和可視化等關(guān)鍵技術(shù),解決如何對(duì)圖像、聲音、文本等數(shù)據(jù)進(jìn)行有效表達(dá)、解釋和學(xué)習(xí)。大數(shù)據(jù)技術(shù)的優(yōu)勢(shì)在于能夠?qū)Y(jié)構(gòu)復(fù)雜的海量數(shù)據(jù)進(jìn)行有效分析處理,因此,可以將大數(shù)據(jù)技術(shù)應(yīng)用到智慧校園教學(xué)管理、學(xué)生管理、監(jiān)控管理、一卡通管理、財(cái)務(wù)管理等應(yīng)用系統(tǒng)平臺(tái)中,以提煉有價(jià)值的數(shù)據(jù)信息供校方使用。
4 結(jié)束語(yǔ)
智慧校園中利用物聯(lián)網(wǎng)、大數(shù)據(jù)、移動(dòng)互聯(lián)、云平臺(tái)等前沿信息技術(shù)對(duì)傳統(tǒng)數(shù)字化校園進(jìn)行提升改造,實(shí)現(xiàn)校園網(wǎng)絡(luò)全覆蓋,為師生提供全面智能感知環(huán)境,有效整合校內(nèi)外各種信息資源,防止信息系統(tǒng)平臺(tái)之間出現(xiàn)信息孤島,并利用大數(shù)據(jù)技術(shù)對(duì)海量數(shù)據(jù)進(jìn)行分析處理,形成有價(jià)值的數(shù)據(jù)信息,供學(xué)校決策層使用,真正使得智慧校園造福學(xué)校、造福師生。
參考文獻(xiàn):
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關(guān)鍵詞:云計(jì)算;物聯(lián)網(wǎng);智慧校園;移動(dòng)教學(xué);智能樓宇
中圖分類號(hào):TP391.44
眾所周知,建設(shè)一個(gè)智慧校園必須有以下幾個(gè)方面的條件:(1)校園網(wǎng)絡(luò)基礎(chǔ)設(shè)施:建設(shè)泛在的無(wú)線的網(wǎng)絡(luò)環(huán)境、移動(dòng)的網(wǎng)絡(luò)環(huán)境、無(wú)限通暢傳輸?shù)木W(wǎng)絡(luò)環(huán)境等網(wǎng)絡(luò)基礎(chǔ)設(shè)施。(2)智慧應(yīng)用系統(tǒng):依托網(wǎng)絡(luò)基礎(chǔ)設(shè)施和公共支撐平臺(tái),建設(shè)智慧應(yīng)用系統(tǒng)。(3)校園公共網(wǎng)絡(luò)平臺(tái):繼續(xù)擴(kuò)充互聯(lián)網(wǎng)絡(luò)中心的機(jī)房、校園卡網(wǎng)絡(luò)平臺(tái)、學(xué)生一卡通的認(rèn)證容量,建設(shè)集成服務(wù)器主機(jī)、存儲(chǔ)和共享軟件于一體的云服務(wù)平臺(tái)及靜態(tài)和動(dòng)態(tài)大數(shù)據(jù)倉(cāng)儲(chǔ)。(4)智慧校園綜合網(wǎng)絡(luò)信息服務(wù):按照智慧校園的思路,整合各項(xiàng)應(yīng)用于一體,統(tǒng)一制定一個(gè)標(biāo)準(zhǔn),面向師生、面向管理人員以及面向領(lǐng)導(dǎo)的綜合網(wǎng)絡(luò)信息服務(wù)平臺(tái)。(5)規(guī)范標(biāo)準(zhǔn),建立體制機(jī)制:建立感知識(shí)別終端、傳感器件網(wǎng)絡(luò)接入和紅外線識(shí)別標(biāo)準(zhǔn)等等。
通過(guò)以上的建設(shè)與實(shí)施,在未來(lái)的智慧校園里,隨處可見(jiàn)本文中所描述的以下場(chǎng)景,注意:它絕不是美國(guó)好萊塢的大片。而是未來(lái)的智慧校園。
1 未來(lái)智慧校園中的手機(jī)
1.1 手機(jī)可開(kāi)門。“宿舍鑰匙、抽屜鑰匙、教室鑰匙……一大串,粗心的男生可能會(huì)忘記帶,或是會(huì)丟失,但是在未來(lái)的智慧校園再也不會(huì)發(fā)生因?yàn)闆](méi)帶鑰匙而被‘拒之門外’了,因?yàn)槭謾C(jī)就是開(kāi)門的鑰匙。”只要同學(xué)把手機(jī),在門禁讀卡器前輕輕一晃,“嘀”的一聲,宿舍門就會(huì)自動(dòng)打開(kāi)了。老師也是如此,教室的門、辦公室的門都能通過(guò)這款手機(jī)打開(kāi)。同時(shí),學(xué)校還借助門禁系統(tǒng)對(duì)持手機(jī)人的權(quán)限進(jìn)行分類限制和管理,大大提高了身份識(shí)別的安全性。在安全校園中也發(fā)揮了一定的作用。
1.2 手機(jī)能借書。如果沒(méi)帶借書卡,就沒(méi)辦法去圖書館自習(xí)、借閱、歸還了……在未來(lái)的智慧校園里,各位親,不必再糾結(jié)。借助智慧校園的物聯(lián)網(wǎng)系統(tǒng)全面整合圖書管理系統(tǒng),學(xué)生在宿舍里,或是在校園的各個(gè)角落里都可以先用這款手機(jī)完成查詢、預(yù)約,然后有目的性的輕松實(shí)現(xiàn)圖書的借閱、歸還,學(xué)生還可通過(guò)這款手機(jī)以短信的方式實(shí)現(xiàn)到期提醒、續(xù)借等其它服務(wù)。
1.3 手機(jī)可考勤。在每一次上課時(shí),傳統(tǒng)的課堂中老師要通過(guò)點(diǎn)名考勤,可在智慧校園里,這個(gè)傳統(tǒng)被打破了。在每一次課程結(jié)束后,任課老師可以通過(guò)后臺(tái)基礎(chǔ)數(shù)據(jù)庫(kù)調(diào)出本次授課課堂考勤記錄文件,準(zhǔn)確識(shí)別出班級(jí)所有人員的到課率情況,時(shí)間精確到秒,這樣不僅節(jié)省了時(shí)間,還杜絕了別人代替簽到的現(xiàn)象,給日常教學(xué)管理提供了巨大幫助。因?yàn)槭謾C(jī)就能打考勤,老師不用每一堂課花太多時(shí)間在點(diǎn)名上,是不是缺勤、遲到一目了然,學(xué)生上課的積極性也提高了。
2 未來(lái)智慧校園中的教室
未來(lái)教室是智慧校園建設(shè)中的一個(gè)重大改變,它將徹底顛覆學(xué)生、家長(zhǎng)對(duì)傳統(tǒng)教室的印象。在這個(gè)大house里上課,老師不用在黑板上寫字,當(dāng)然也就不用吃粉筆灰了,學(xué)生更沒(méi)有教材,當(dāng)然也就不用背沉重的大書包了,只有一個(gè)像超大屏幕的電子白板,老師的玉手輕輕一指,真的是在彈指一揮間,所有的授課內(nèi)容就像一個(gè)電影一樣,圖文并茂、聲像結(jié)合的形式出現(xiàn)在學(xué)生的眼前。而學(xué)生只要隨手拎一個(gè)“電子書包”即可輕松上課,電子書包里裝滿了生動(dòng)有趣的多媒體教材,學(xué)生能在上面直接做好作業(yè)并提交作業(yè),也能在上面與老師展開(kāi)精彩的互動(dòng)。它就是一個(gè)專用的學(xué)習(xí)PAD。
除了當(dāng)場(chǎng)布置課堂作業(yè),并迅速反饋學(xué)生答題情況外。只要學(xué)生能上網(wǎng),他無(wú)論是在家里還是在別的什么其它的地方,都可以和老師進(jìn)行遠(yuǎn)程互動(dòng),向老師提交作業(yè),老師也可以即時(shí)在線批改作業(yè)。可以說(shuō)互動(dòng)無(wú)處不在。
所以說(shuō)未來(lái)教室最大特色就在于互動(dòng)的暢通性和無(wú)限性,除了課堂上的多媒體互動(dòng),還可以通過(guò)遠(yuǎn)程系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)平行班級(jí)之間,同類學(xué)校之間,同門課程之間的高清互動(dòng)學(xué)習(xí),這對(duì)于大學(xué)生中自主創(chuàng)業(yè)和在外兼職的學(xué)生來(lái)說(shuō),不失為一種很好的學(xué)習(xí)方式,不必?fù)?dān)心落下課程,真正實(shí)現(xiàn)“天涯若比鄰”!
3 未來(lái)智慧校園中的樓宇
智能樓宇,在教室里冷了嗎?光線夠充足嗎?這些問(wèn)題,在智慧校園里就不用操心了。因?yàn)橹悄軜怯钅芨鶕?jù)學(xué)生不同時(shí)段身體狀況,自動(dòng)監(jiān)測(cè)環(huán)境溫度濕度、調(diào)節(jié)室外景觀照明自動(dòng)設(shè)置,為學(xué)生提供了一個(gè)安全舒適的學(xué)習(xí)環(huán)境,將自然因素的影響降到最低。節(jié)能環(huán)保更安全。
4 未來(lái)智慧校園中的網(wǎng)絡(luò)
校園里到處都有無(wú)線WIFI信號(hào),是不是很爽呢?智慧校園不僅有一張無(wú)縫WIFI網(wǎng)絡(luò),而且實(shí)現(xiàn)內(nèi)外網(wǎng)兩套網(wǎng)絡(luò)隔離,校內(nèi)人員通過(guò)用戶名密碼認(rèn)證方式接入無(wú)線網(wǎng)絡(luò)。無(wú)線校園能夠?qū)τ脩粼O(shè)置不同的內(nèi)外網(wǎng)訪問(wèn)權(quán)限,實(shí)現(xiàn)對(duì)上網(wǎng)權(quán)限的隔離。這樣的系統(tǒng)設(shè)計(jì)完全可滿足學(xué)校日常無(wú)線網(wǎng)絡(luò)使用需求,做到內(nèi)外網(wǎng)信號(hào)獨(dú)立不干擾,提升了網(wǎng)絡(luò)的安全性。
5 未來(lái)智慧校園中的門衛(wèi)
進(jìn)出學(xué)校都要登記,但以前都由人工完成,在智慧校園都將由智能訪客系統(tǒng)代替保安查看身份證件、登記、記錄離開(kāi)時(shí)間等一系列繁瑣的程序。前來(lái)學(xué)校造訪的人員只需拿著證件,在電子識(shí)別器上輕輕一按,訪客信息就能瞬間獲得,并出具訪客單,大幅度加快訪客登記及離開(kāi)流程。提升管理質(zhì)量和效率。
6 未來(lái)智慧校園中的教學(xué)管理
6.1 日常教學(xué)管理。利用物聯(lián)網(wǎng)技術(shù),智慧校園里建立了全面和主動(dòng)的教學(xué)管理體系,從此,教學(xué)督導(dǎo)組貌似無(wú)事可做了,校長(zhǎng)想聽(tīng)哪個(gè)老師的課,只要打開(kāi)哪個(gè)老師所在教室的監(jiān)控終端,所有情況一目了然……。下屬想找領(lǐng)導(dǎo)辦點(diǎn)事,可以先上網(wǎng)絡(luò)平臺(tái)上看看,領(lǐng)導(dǎo)在不在,或是看看領(lǐng)導(dǎo)忙不忙,這樣有選擇性的辦事,高效,方便。利用高科技,將更加完善教學(xué)管理的組織體系、評(píng)價(jià)和考核體系,從而對(duì)教學(xué)的質(zhì)量有了一定的保障。
6.2 實(shí)訓(xùn)室管理。因本人所在學(xué)校是一所職業(yè)類的學(xué)校,每個(gè)學(xué)期,每個(gè)班,幾乎都有3到5周的集中實(shí)訓(xùn),實(shí)訓(xùn),實(shí)驗(yàn)內(nèi)容超多,所以在智慧校園里實(shí)訓(xùn)室管理會(huì)更加重要。傳統(tǒng)的管理方法工作量大,實(shí)訓(xùn)過(guò)程有一定的安分隱患存在。在未來(lái)的智慧里,學(xué)生利用手機(jī)可以快速的獲取實(shí)訓(xùn)設(shè)備的基本屬性等信息,學(xué)生還可以在實(shí)訓(xùn)室里通過(guò)電腦打開(kāi)網(wǎng)絡(luò),獲取實(shí)訓(xùn)的操作流程,操作內(nèi)容,操作步驟等信息。與此同時(shí),學(xué)生如果在實(shí)訓(xùn)過(guò)程中出現(xiàn)了錯(cuò)誤的操作,可以通過(guò)實(shí)訓(xùn)室監(jiān)控系統(tǒng)發(fā)出警報(bào)并切斷設(shè)備的電源,以避免發(fā)生安全事故。實(shí)訓(xùn)過(guò)程的全部數(shù)據(jù)可以被記錄下來(lái)并提供給學(xué)生和老師,這樣可以對(duì)數(shù)據(jù)進(jìn)行分析,以后可以對(duì)實(shí)訓(xùn)過(guò)程和操作步驟進(jìn)行改進(jìn)。學(xué)生可以重復(fù)看實(shí)訓(xùn)的步驟和內(nèi)容,實(shí)訓(xùn)室內(nèi)還安裝了智能插座,智能插座不僅能提供傳統(tǒng)的電源,更重要的是可以將實(shí)訓(xùn)設(shè)備的耗電量及時(shí)的反饋給實(shí)訓(xùn)室管理人員,使管理人員能夠通過(guò)控制插座的開(kāi)關(guān)動(dòng)作來(lái)完成實(shí)訓(xùn)室的全方位的安全有效的管理。這對(duì)于職業(yè)類的學(xué)校更是對(duì)教學(xué)有更大的幫助。
7 總結(jié)
智慧校園是依托物聯(lián)網(wǎng)建立的,其目的是實(shí)現(xiàn)校園服務(wù)的智能化。利用云計(jì)算和物聯(lián)網(wǎng)這兩個(gè)技術(shù),可以實(shí)現(xiàn)校園內(nèi)的所有信息即時(shí)共享,互聯(lián)共享。再生共享。大量信息通過(guò)物聯(lián)網(wǎng)的不斷整合能夠產(chǎn)生新的信息,從而提供智能化的服務(wù)。有了智慧校園,師生之間開(kāi)展教學(xué)工作如魚(yú)得水,智慧校園同時(shí)也給學(xué)生的日常生活提供了很大的便利。總之一句可以概括:智慧校園提供的是豐富多樣的校園文化活動(dòng)、無(wú)處不在的網(wǎng)絡(luò)學(xué)習(xí)氛圍、透明高效的教務(wù)管理平臺(tái)、融合創(chuàng)新的網(wǎng)絡(luò)科研環(huán)境。相信就在不久的將來(lái),物聯(lián)萬(wàn)端,云展智慧,定會(huì)建設(shè)一個(gè)美麗的校園。
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