中小學(xué)智慧校園的整體架構(gòu)研究

摘要：智慧校園是充分利用各類信息技術(shù)，依托“互聯(lián)網(wǎng)+教育”大平臺(tái)，開(kāi)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)的基礎(chǔ)保障，智慧校園是直接服務(wù)于教師、學(xué)生和家長(zhǎng)的智慧教育環(huán)境，面對(duì)教育改革深化和對(duì)公平而高質(zhì)量教育的需求，思考和探索如何推進(jìn)智慧校園建設(shè)愈發(fā)重要。本文在新型教育基礎(chǔ)設(shè)施建設(shè)背景下，從簡(jiǎn)單明了、便于實(shí)施操作的角度出發(fā)，提出了中小學(xué)智慧校園建設(shè)的三層架構(gòu)模型。

關(guān)鍵詞：智慧校園；智慧教育；整體架構(gòu)

中圖分類號(hào)：F272.92? 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A? 論文編號(hào)：1674-2117（2023）10-0093-03

引言

當(dāng)前，我國(guó)教育改革發(fā)展步入深水區(qū)，高質(zhì)量教育體系建設(shè)的需求日益加大，以云計(jì)算、5G、IPV6等新型信息網(wǎng)絡(luò)、VR/AR、人工智能、區(qū)塊鏈為代表的新技術(shù)更新迭代速度迅猛，在此背景下，針對(duì)中小學(xué)校的特點(diǎn)，如何高質(zhì)量建設(shè)中小學(xué)智慧校園值得深入研究和探索。

智慧校園的整體架構(gòu)

智慧校園是綜合運(yùn)用云計(jì)算、物聯(lián)網(wǎng)、大數(shù)據(jù)、虛擬現(xiàn)實(shí)等新興的信息技術(shù)打造的智慧化教育教學(xué)環(huán)境，以實(shí)現(xiàn)教育主流業(yè)務(wù)的智慧化（智慧教與學(xué)、智慧管理），實(shí)現(xiàn)以人為本的創(chuàng)新服務(wù)。

智慧校園的架構(gòu)是對(duì)智慧校園技術(shù)體系的總體規(guī)劃，即從技術(shù)視角全面規(guī)劃智慧校園的技術(shù)元素構(gòu)成、技術(shù)元素之間的層級(jí)結(jié)構(gòu)，以及技術(shù)元素間的邏輯關(guān)系。筆者從清晰簡(jiǎn)單、便于操作實(shí)施的角度出發(fā)，提出了中小學(xué)智慧校園建設(shè)的三層架構(gòu)模型，三層架構(gòu)分別為基礎(chǔ)設(shè)施層、支撐服務(wù)層、應(yīng)用服務(wù)層。

1.基礎(chǔ)設(shè)施層

基礎(chǔ)設(shè)施層是智慧校園的基礎(chǔ)物理環(huán)境，是智慧校園實(shí)施的基礎(chǔ)和保障，其主要包括泛在校園網(wǎng)絡(luò)、智慧型功能教室、智慧型設(shè)備以及用于數(shù)據(jù)存儲(chǔ)和計(jì)算的數(shù)據(jù)中心。

（1）泛在校園網(wǎng)絡(luò)是指借助WI-FI、5G等無(wú)線技術(shù)和有線技術(shù)實(shí)現(xiàn)的校園網(wǎng)絡(luò)全覆蓋。

（2）智慧型功能教室包括融合視頻直播錄播、感知交互、仿真實(shí)驗(yàn)等技術(shù)的智慧教室、智慧實(shí)驗(yàn)室、智慧錄播室等。

（3）智慧型設(shè)備主要是建設(shè)基于通過(guò)射頻識(shí)別（RFID）、各類感應(yīng)器、全球定位系統(tǒng)等物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)的智慧型教育裝備，使其能夠?qū)崿F(xiàn)各類設(shè)備與智慧校園業(yè)務(wù)系統(tǒng)的互聯(lián)互通，以及智能化的數(shù)據(jù)傳遞服務(wù)。例如，可將RFID應(yīng)用于學(xué)生行蹤、門(mén)禁系統(tǒng)、圖書(shū)管理等。

（4）數(shù)據(jù)中心是為智慧校園提供計(jì)算和存儲(chǔ)的基礎(chǔ)設(shè)施。根據(jù)服務(wù)性質(zhì)的不同，將云計(jì)算分為公有云、私有云和混合云。①公有云是指第三方提供商為用戶提供的能夠使用的數(shù)據(jù)存儲(chǔ)、計(jì)算、網(wǎng)絡(luò)等服務(wù)；②私有云是指為一個(gè)客戶單獨(dú)使用而構(gòu)建的數(shù)據(jù)中心；③混合云是指混合使用私有云和公有云為用戶提供服務(wù)。

2.支撐服務(wù)層

支撐服務(wù)層是一類基礎(chǔ)性軟件的集合，是面向智慧校園各類應(yīng)用的公共服務(wù)支撐平臺(tái)，是具備互聯(lián)互通、應(yīng)用齊備、協(xié)同服務(wù)特征的“互聯(lián)網(wǎng)+教育”大平臺(tái)，面向應(yīng)用服務(wù)層提供共性服務(wù)支撐，主要包括數(shù)據(jù)庫(kù)系統(tǒng)、統(tǒng)一認(rèn)證系統(tǒng)、一卡通系統(tǒng)、開(kāi)放API、應(yīng)用管理系統(tǒng)、數(shù)據(jù)分析系統(tǒng)等。

（1）數(shù)據(jù)庫(kù)系統(tǒng)是為實(shí)際可運(yùn)行的存儲(chǔ)、維護(hù)和應(yīng)用系統(tǒng)提供數(shù)據(jù)的軟件系統(tǒng)，我們使用的任何應(yīng)用系統(tǒng)都包括前臺(tái)的用戶界面和后臺(tái)的數(shù)據(jù)支撐，后臺(tái)數(shù)據(jù)的存儲(chǔ)、維護(hù)和為應(yīng)用系統(tǒng)提供數(shù)據(jù)使用接口就是依靠數(shù)據(jù)庫(kù)系統(tǒng)。

（2）統(tǒng)一認(rèn)證系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)基礎(chǔ)數(shù)據(jù)的管理和各業(yè)務(wù)系統(tǒng)的單點(diǎn)登錄，實(shí)現(xiàn)統(tǒng)一的身份管理、權(quán)限管理和統(tǒng)一的分級(jí)授權(quán)機(jī)制。

（3）一卡通系統(tǒng)是基于物理介質(zhì)的身份識(shí)別系統(tǒng)。對(duì)終端用戶而言，其將學(xué)生證、借書(shū)證、餐卡等的日常功能集合在一張卡片上，涉及的主要技術(shù)難點(diǎn)包括與統(tǒng)一認(rèn)證系統(tǒng)的集成、與其他應(yīng)用系統(tǒng)的集成等。

（4）開(kāi)放API為第三方應(yīng)用接入提供標(biāo)準(zhǔn)接口，以實(shí)現(xiàn)第三方無(wú)縫接入，實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)同步等。為實(shí)現(xiàn)更好的數(shù)據(jù)兼容性，各個(gè)應(yīng)用系統(tǒng)的數(shù)據(jù)都將通過(guò)平臺(tái)API接口進(jìn)行交互和調(diào)用。通過(guò)統(tǒng)一的應(yīng)用接口管理，應(yīng)用可以遵照平臺(tái)數(shù)據(jù)交互標(biāo)準(zhǔn)向任何平臺(tái)上的其他應(yīng)用提供數(shù)據(jù)調(diào)用接口，方便數(shù)據(jù)交互。

（5）應(yīng)用管理系統(tǒng)的主要功能是管理應(yīng)用服務(wù)層的各種業(yè)務(wù)智慧應(yīng)用系統(tǒng)，主要管理這些系統(tǒng)對(duì)數(shù)據(jù)的訪問(wèn)、各系統(tǒng)之間的邏輯關(guān)系、接入的方式、展現(xiàn)的形式等。

（6）數(shù)據(jù)分析系統(tǒng)主要完成各類數(shù)據(jù)的全面收集、存儲(chǔ)和分析，特別是利用大數(shù)據(jù)處理工具進(jìn)行高層次的輔助決策，通過(guò)建立各種類型的數(shù)據(jù)分析系統(tǒng)，呈現(xiàn)更精確的分析報(bào)告，供用戶決策使用，體現(xiàn)數(shù)據(jù)的決策價(jià)值。

3.應(yīng)用服務(wù)層

智慧校園和智慧教育體系都是為教育提供服務(wù)，主要服務(wù)兩大方面：智慧教與學(xué)和智慧管理。

（1）智慧教與學(xué)是教師在泛在、靈活、智能的智慧教學(xué)環(huán)境下，利用各種先進(jìn)信息化技術(shù)實(shí)施各種新型教學(xué)模式，構(gòu)建生動(dòng)直觀形象的智慧型課堂（智慧型課堂對(duì)于教師來(lái)說(shuō)是智慧地教，對(duì)于學(xué)生來(lái)說(shuō)是智慧地學(xué)）。智慧地教體現(xiàn)在：課前，利用智能備課系統(tǒng)進(jìn)行電子備課；課中，利用即時(shí)反饋系統(tǒng)監(jiān)控學(xué)生的學(xué)習(xí)過(guò)程，了解其學(xué)習(xí)進(jìn)展與困難，進(jìn)行個(gè)性化指導(dǎo)；課后，通過(guò)智能作業(yè)批改系統(tǒng)，自動(dòng)分析學(xué)生的作業(yè)成績(jī)。智慧地學(xué)體現(xiàn)在：運(yùn)用混合式、合作式、體驗(yàn)式、探究式的學(xué)習(xí)方法，具有泛在式、個(gè)性化、高效率、沉浸性、持續(xù)性、自然性等基本特征，能夠幫助學(xué)生不斷認(rèn)識(shí)自己、發(fā)現(xiàn)自己和提升自己。

（2）智慧管理主要是中小學(xué)校以信息技術(shù)理念和基礎(chǔ)環(huán)境為基礎(chǔ)架構(gòu)支撐下的學(xué)校管理和服務(wù)，一般包括學(xué)校的教務(wù)管理、行政管理、財(cái)務(wù)管理、人事管理、學(xué)生管理、設(shè)備資產(chǎn)管理、校園安全及為師生、家長(zhǎng)提供的便捷化、智能化服務(wù)。智慧管理是移動(dòng)互聯(lián)網(wǎng)、物聯(lián)網(wǎng)、大數(shù)據(jù)、感知技術(shù)等新技術(shù)背景下學(xué)校辦學(xué)條件的智慧升級(jí)，是學(xué)校傳統(tǒng)教育教學(xué)管理事務(wù)的流程再造。

框架的應(yīng)用探索

下面，筆者以秦皇島市某智慧校園建設(shè)和應(yīng)用試點(diǎn)小學(xué)為例，談?wù)勂淙绾我陨鲜鲋腔坌@整體建設(shè)框架為依托構(gòu)建智慧校園。

1.確定建設(shè)原則與思路

建設(shè)原則：以學(xué)校特色發(fā)展為理念、需求為導(dǎo)向、易用好用常用為目標(biāo)，不求一次性大而全地建設(shè)完成，而是采用循序漸進(jìn)、逐層深入的方式進(jìn)行建設(shè)。

建設(shè)思路：深入剖析學(xué)校教育教學(xué)中亟待解決的問(wèn)題，選取急于解決、易于用技術(shù)解決的問(wèn)題，確定學(xué)校的智慧校園建設(shè)三年發(fā)展規(guī)劃；根據(jù)學(xué)校需求抽象出具體的應(yīng)用系統(tǒng)，整體謀劃具體的建設(shè)；打造穩(wěn)定而易于擴(kuò)展的支撐服務(wù)層，做好各應(yīng)用之間以及各應(yīng)用與上級(jí)教育部門(mén)的相關(guān)系統(tǒng)的整合與對(duì)接；優(yōu)化建設(shè)流程，軟硬件建設(shè)同步推進(jìn)，建設(shè)、使用、管理、培訓(xùn)同步開(kāi)展。

2.建設(shè)成果

（1）基礎(chǔ)設(shè)施層：建成了覆蓋全校域的無(wú)線網(wǎng)絡(luò)、校園一卡通系統(tǒng)等。

（2）支撐服務(wù)層：在整合“秦皇島市互聯(lián)網(wǎng)+教育”平臺(tái)、國(guó)家教育資源公共服務(wù)體系的基礎(chǔ)上，擴(kuò)展了基礎(chǔ)數(shù)據(jù)庫(kù)，打造了更多的開(kāi)放API接口，建立了應(yīng)用管理中心，實(shí)現(xiàn)了各種應(yīng)用系統(tǒng)的統(tǒng)一管理。

（3）應(yīng)用服務(wù)層：智慧校園的所有功能都通過(guò)應(yīng)用服務(wù)層為用戶提供服務(wù)，主要包括智慧教學(xué)系統(tǒng)、教師專業(yè)成長(zhǎng)陪伴系統(tǒng)等。

①智慧教學(xué)系統(tǒng)是全面實(shí)現(xiàn)基于學(xué)生數(shù)字畫(huà)像的教與學(xué)系統(tǒng)，對(duì)課程設(shè)置、實(shí)施、評(píng)價(jià)進(jìn)行數(shù)字化管理和數(shù)據(jù)收集，運(yùn)用教與學(xué)過(guò)程大數(shù)據(jù)，實(shí)現(xiàn)教情、學(xué)情的及時(shí)精準(zhǔn)反饋，為學(xué)生提供個(gè)性化的學(xué)習(xí)路徑和資源服務(wù)，實(shí)現(xiàn)個(gè)性化學(xué)習(xí)和因材施教；將課堂延展為課前、課中、課后和線上、線下一體化設(shè)計(jì)的混合式學(xué)習(xí)，探索翻轉(zhuǎn)課堂、探究式學(xué)習(xí)等，構(gòu)建自主、合作、探究的教學(xué)方式；基于支持O2O模式的在線學(xué)習(xí)和智能學(xué)習(xí)終端開(kāi)展泛在學(xué)習(xí)、遠(yuǎn)程協(xié)作學(xué)習(xí)等開(kāi)放學(xué)習(xí)。

②教師專業(yè)成長(zhǎng)陪伴系統(tǒng)運(yùn)用教與學(xué)過(guò)程大數(shù)據(jù)的行為記錄、分析和診斷，開(kāi)展反思性教研；開(kāi)展教師專業(yè)能力診斷、分析，為教師提供差異化、按需的專業(yè)培訓(xùn)和指引，開(kāi)展主題化、系列化、課題化、項(xiàng)目化的發(fā)展性和精準(zhǔn)性教研，促進(jìn)教師群體成長(zhǎng)；建立教師成長(zhǎng)數(shù)字畫(huà)像，在促進(jìn)教師專業(yè)成長(zhǎng)的同時(shí)，增強(qiáng)教師的專業(yè)獲得感。

總結(jié)

智慧校園是數(shù)字校園發(fā)展的高級(jí)階段，也是教育信息化的重要階段成果，各學(xué)校應(yīng)根據(jù)技術(shù)發(fā)展的趨勢(shì)，結(jié)合學(xué)校實(shí)際，以需求為導(dǎo)向，以應(yīng)用為核心，在教育新基建的背景和指導(dǎo)下擬定實(shí)現(xiàn)“智慧校園”建設(shè)的策略和路徑。

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作者簡(jiǎn)介：邢鎮(zhèn)（1971—），男，漢族，河北省唐山市人，高級(jí)教師，大學(xué)本科，研究方向?yàn)榻逃畔⒒?/p>

本文系全國(guó)教育信息技術(shù)研究課題“小學(xué)智慧校園建設(shè)與應(yīng)用實(shí)踐研究——以秦皇島市白塔嶺小學(xué)為例”（項(xiàng)目編號(hào)：171330031）研究成果之一。