謝思農(nóng)

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基于物聯(lián)網(wǎng)的智慧校園服務(wù)體系構(gòu)建研究

謝思農(nóng)

廈門雙十中學(xué)信息中心

大數(shù)據(jù)、物聯(lián)網(wǎng)等新興技術(shù)的廣泛應(yīng)用有力推動(dòng)了智慧校園迅速發(fā)展。在歸納智慧校園的內(nèi)涵與特征基礎(chǔ)上，立足新技術(shù)，從多維度提出智慧校園服務(wù)內(nèi)涵與體系，并從智慧教學(xué)平臺(tái)、按需推送網(wǎng)絡(luò)、交互設(shè)計(jì)系統(tǒng)、校園管理范式等方面構(gòu)建了基于物聯(lián)網(wǎng)的智慧校園服務(wù)體系。

智慧校園 服務(wù)體系 物聯(lián)網(wǎng)

隨著大數(shù)據(jù)、物聯(lián)網(wǎng)、云計(jì)算等信息技術(shù)的迅速崛起，為智慧校園發(fā)展提供了技術(shù)支撐，推動(dòng)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(shí)，并得到社會(huì)廣泛關(guān)注。在此背景下，分析智慧校園的“智慧”特征與體系內(nèi)涵，立足“物聯(lián)網(wǎng)”的技術(shù)優(yōu)勢(shì)，推進(jìn)智慧化校園建設(shè)，打造“智慧”學(xué)習(xí)環(huán)境與校園文化，可以有效推動(dòng)智慧教育與信息化建設(shè)。

1 智慧校園的發(fā)展背景

當(dāng)前，以教育信息化帶動(dòng)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(zhì)、全能型人才培養(yǎng)的迫切需求，是構(gòu)建學(xué)習(xí)型社會(huì)和現(xiàn)代教育體系的重要方式。隨著信息技術(shù)的迅速發(fā)展與崛起，促進(jìn)了教育觀念和教學(xué)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(luò)校園，直到智慧校園，尤其在智慧校園階段，提供了師生互動(dòng)、無處不在的個(gè)性化學(xué)習(xí)、智能化的教學(xué)管理等便捷優(yōu)質(zhì)服務(wù)。而在目前階段，我國教育信息化建設(shè)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(shí)踐探索智慧校園建設(shè)與應(yīng)用，逐漸形成了一批典型的智慧校園案例。

2 智慧校園有關(guān)研究

2.1 智慧校園的內(nèi)涵及應(yīng)用研究

智慧校園的研究較多，涉及內(nèi)涵、影響因素與應(yīng)用等。關(guān)于智慧校園的內(nèi)涵，黃榮懷等人進(jìn)行了探討（見表1），歸納相關(guān)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(jì)算等新一代技術(shù)，促進(jìn)信息技術(shù)與教育教學(xué)的深度融合，提供全面感知、智慧型的學(xué)習(xí)生活環(huán)境，實(shí)現(xiàn)教學(xué)、科研、管理和生活服務(wù)的整體化。有關(guān)智慧校園的影響因素較多，主要包括個(gè)人、社會(huì)、設(shè)備等，通過整合各種要素發(fā)揮協(xié)同效應(yīng)，提供綜合網(wǎng)絡(luò)、技術(shù)、資源的智能化信息服務(wù)，從而構(gòu)建智能化的校園與環(huán)境。關(guān)于智慧校園的應(yīng)用，王燕（2014）設(shè)計(jì)了智慧校園建設(shè)總體架構(gòu)模型，將其分為感知層、網(wǎng)絡(luò)層、數(shù)據(jù)層、應(yīng)用層和服務(wù)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(yīng)用。而在臺(tái)灣地區(qū)，擁有一位智慧教育理念與實(shí)踐的先驅(qū)——吳權(quán)威教授，創(chuàng)建了臺(tái)灣網(wǎng)奕資訊科技集團(tuán)，打造“TEAM Model智慧教室”解決方案，并在兩岸三地進(jìn)行實(shí)踐運(yùn)用，取得良好運(yùn)行效果。

表1 智慧校園內(nèi)涵的有關(guān)研究

2.2 智慧校園的特征

宗平等（2010）認(rèn)為，智慧校園的特征有：提供基于角色的個(gè)性化定制服務(wù)，實(shí)現(xiàn)互聯(lián)、共享和協(xié)作，提供一個(gè)相互交流和相互感知的接口。智慧校園兼有技術(shù)、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(jì)算的興起到廣泛發(fā)展，在資源、學(xué)習(xí)、分析、感知、融合等方面進(jìn)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(luò)、方便快捷的學(xué)習(xí)與工作、數(shù)據(jù)獲取、信息傳輸與處理、存儲(chǔ)空間、移動(dòng)辦公等，呈現(xiàn)數(shù)據(jù)化，能夠全面感知和實(shí)時(shí)處理，具備安全、開放、便捷、協(xié)作、節(jié)能的特征；在服務(wù)方面，能提供統(tǒng)一認(rèn)證、統(tǒng)一數(shù)據(jù)庫，可基于定制的信息進(jìn)行推送，按需提供服務(wù)；在教學(xué)方面，作為一種智慧教學(xué)平臺(tái)，可提供個(gè)性化教學(xué)、個(gè)性化學(xué)習(xí)服務(wù)，推動(dòng)創(chuàng)新型人才培養(yǎng)；在信息化環(huán)境與資產(chǎn)運(yùn)維方面，實(shí)施智慧運(yùn)維，可進(jìn)行故障預(yù)警和智能處理、運(yùn)行環(huán)境監(jiān)控，基于虛擬化和云的資源調(diào)配和管理。

3 智慧校園服務(wù)體系的框架

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

表2 智慧校園服務(wù)體系

4 基于“物聯(lián)網(wǎng)”的智慧校園服務(wù)體系構(gòu)建

物聯(lián)網(wǎng)立足射頻識(shí)別、紅外感應(yīng)器等信息傳感設(shè)備，推動(dòng)互聯(lián)網(wǎng)與物品相連并進(jìn)行信息交換和通信，是一個(gè)強(qiáng)大的信息處理系統(tǒng)，能夠?qū)崿F(xiàn)智能化識(shí)別、定位、跟蹤、監(jiān)控和管理。物聯(lián)網(wǎng)具備識(shí)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(yīng)用范圍也越來越廣泛。物聯(lián)網(wǎng)是智慧校園建設(shè)的核心技術(shù)，在智能化校園構(gòu)建過程中發(fā)揮著積極作用，通過網(wǎng)絡(luò)設(shè)施實(shí)現(xiàn)信息傳輸、協(xié)同和處理，實(shí)現(xiàn)智能化管理，從而實(shí)現(xiàn)大范圍的人與物之間信息交換。基于物聯(lián)網(wǎng)的智慧校園，利用高速互聯(lián)、面向服務(wù)的運(yùn)算，完成身份認(rèn)證、信息識(shí)別等，提供便捷的服務(wù)、科學(xué)的決策，可實(shí)現(xiàn)打造智慧校園藍(lán)圖，如表3所示。

表3 基于互聯(lián)網(wǎng)的智慧校園藍(lán)圖

4.1 基于“物聯(lián)網(wǎng)”的智慧教學(xué)平臺(tái)

不同于數(shù)字校園孤立的多媒體教學(xué)和數(shù)字化教學(xué)平臺(tái)，智慧校園以大數(shù)據(jù)為基礎(chǔ)，利用數(shù)據(jù)統(tǒng)計(jì)分析，可以實(shí)現(xiàn)個(gè)性化學(xué)習(xí)和資源按需獲取、教學(xué)效果評(píng)價(jià)、教學(xué)效果預(yù)測(cè)和對(duì)資源分配的管理與預(yù)測(cè)，實(shí)現(xiàn)教學(xué)計(jì)劃、教師分配、教室安排、課后互動(dòng)、輔導(dǎo)答疑、協(xié)作學(xué)習(xí)、作業(yè)批改、教研活動(dòng)等線上線下互動(dòng)。在教學(xué)管理方面，利用信息技術(shù)營造個(gè)性化的學(xué)習(xí)環(huán)境、優(yōu)化教學(xué)資源、挖掘發(fā)展?jié)摿?，如可通過智能攝像頭進(jìn)行上課人數(shù)統(tǒng)計(jì)，進(jìn)而判斷選課學(xué)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(shè)置，為課程評(píng)估管理提供量化的依據(jù)。通過在教室或?qū)嶒?yàn)室配置各類傳感器，實(shí)現(xiàn)動(dòng)態(tài)監(jiān)測(cè)，學(xué)生利用移動(dòng)終端，可以通過手機(jī)APP或者校園網(wǎng)站平臺(tái)等，方便快捷查詢空閑自習(xí)室、實(shí)驗(yàn)室使用等情況，從而提升資源利用率和學(xué)習(xí)效率。在教學(xué)方面，可以通過傳感技術(shù)進(jìn)行實(shí)際案例教學(xué)，豐富教學(xué)內(nèi)容的同時(shí)增強(qiáng)現(xiàn)實(shí)感并加深理解。

4.2 基于“物聯(lián)網(wǎng)”的按需推送網(wǎng)絡(luò)

基于大數(shù)據(jù)統(tǒng)計(jì)，構(gòu)建可協(xié)作、自適應(yīng)、友好的線上社區(qū)，形成掌上校園的定制信息推送。通過對(duì)學(xué)生有關(guān)學(xué)習(xí)、生活信息的采集、分析，如關(guān)于學(xué)生考試內(nèi)容的統(tǒng)計(jì)分析，從而歸納學(xué)生熟練掌握的知識(shí)點(diǎn)和易錯(cuò)點(diǎn)，形成一份定制的學(xué)習(xí)情況報(bào)告，并整合優(yōu)化學(xué)習(xí)方案與計(jì)劃推送給學(xué)生。關(guān)于推送服務(wù)建設(shè)，可根據(jù)學(xué)生的學(xué)習(xí)需求、學(xué)習(xí)偏好、學(xué)習(xí)過程記錄、學(xué)習(xí)內(nèi)容等推送個(gè)性化學(xué)習(xí)資源、學(xué)習(xí)活動(dòng)、答疑輔導(dǎo)服務(wù)、教師資源等。

4.3 基于“物聯(lián)網(wǎng)”的交互設(shè)計(jì)系統(tǒng)

交互系統(tǒng)是通過語音、手勢(shì)等操作方法與媒體、系統(tǒng)進(jìn)行互動(dòng)，實(shí)現(xiàn)師生之間、學(xué)生彼此隨時(shí)隨地的深度交互，以及對(duì)教學(xué)互動(dòng)全過程進(jìn)行記錄。智慧課程設(shè)計(jì)，需充分利用多媒體、多通道等技術(shù)手段，達(dá)到界面全向交互的效果。通過物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)，為教學(xué)活動(dòng)提供支持，推動(dòng)教育資源共享，在操作方法上，可以利用目前的VR技術(shù)或觸摸屏實(shí)現(xiàn)點(diǎn)擊效果等；在情境教學(xué)中，通過語音與人工智能技術(shù)，師生、學(xué)生之間可利用高清視頻會(huì)議的形式進(jìn)行線上深度交互，同時(shí)，可以開展遠(yuǎn)程教學(xué)，學(xué)生根據(jù)自身的學(xué)習(xí)興趣參與其中，并且記錄可保存成音頻的形式，實(shí)現(xiàn)教育的智能化和互動(dòng)化。另一方面，在交互設(shè)計(jì)中，可以通過物聯(lián)網(wǎng)加強(qiáng)學(xué)校與企業(yè)之間聯(lián)系，實(shí)現(xiàn)社會(huì)與學(xué)校間的資源共享與流轉(zhuǎn)，促進(jìn)學(xué)生更好地掌握相關(guān)實(shí)際技能，提前適應(yīng)社會(huì)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(shù)建設(shè)智慧校園，構(gòu)建環(huán)境數(shù)據(jù)庫、服務(wù)平臺(tái)，可有效地實(shí)施監(jiān)控與智慧管理。立足學(xué)生學(xué)校生活實(shí)際，圍繞就餐、門禁、圖書借閱等，推行“一卡通”系統(tǒng)，實(shí)現(xiàn)操作簡(jiǎn)單、方便、快捷?；赗FID 的校園卡智能考勤系統(tǒng)會(huì)記錄學(xué)生刷卡信息，工作人員可登錄網(wǎng)站查詢相關(guān)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(shù)對(duì)校園內(nèi)的人員、設(shè)施等進(jìn)行感知、定位與控制，方便安防管理人員的實(shí)時(shí)監(jiān)控、報(bào)警及應(yīng)急處置，建設(shè)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(qiáng)度、教室使用情況等實(shí)時(shí)遠(yuǎn)程控制燈具，關(guān)閉電源或調(diào)節(jié)燈光亮度等，實(shí)現(xiàn)節(jié)能減排，建設(shè)綠色校園。通過物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)，采用紅外探測(cè)等方式動(dòng)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(diào)度管理。

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