以教育教學(xué)信息化為核心的高校智慧校園建設(shè)探討

吳振輝 王寶祥

摘 要：本文針對(duì)當(dāng)前教育教學(xué)改革創(chuàng)新對(duì)高校智慧校園建設(shè)的新需求，對(duì)智慧校園的基本概念進(jìn)行了簡(jiǎn)要介紹，說明了智慧校園的基本技術(shù)特點(diǎn)，并依據(jù)我國最新國家標(biāo)準(zhǔn)《智慧校園總體架構(gòu)》，簡(jiǎn)述了高校智慧校園建設(shè)的架構(gòu)，著重分析了智慧校園基礎(chǔ)環(huán)境和教育教學(xué)信息化建設(shè)的策略，對(duì)高校進(jìn)行智慧校園的需求分析、整體規(guī)劃、方案設(shè)計(jì)和實(shí)際建設(shè)具有一定的參考價(jià)值。

關(guān)鍵詞：智慧校園；教育信息化；架構(gòu)模型

中圖分類號(hào)：G647文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A

智慧校園是高校教育信息化與物聯(lián)網(wǎng)相結(jié)合所表現(xiàn)出來的具體形式，是“互聯(lián)網(wǎng)+”概念與當(dāng)前教育信息化發(fā)展現(xiàn)狀相互融合的結(jié)果。[1]從20世紀(jì)末以來，在高校教育教學(xué)中，互聯(lián)網(wǎng)領(lǐng)域的語音通信、多媒體和網(wǎng)絡(luò)課堂等技術(shù)得到廣泛地運(yùn)用，涉及計(jì)算機(jī)輔助教學(xué)、計(jì)算機(jī)輔助管理、網(wǎng)絡(luò)化教學(xué)以及網(wǎng)絡(luò)課程等。校園基礎(chǔ)環(huán)境、管理系統(tǒng)和業(yè)務(wù)系統(tǒng)等多元素的集成和統(tǒng)籌應(yīng)用是本世紀(jì)校園信息化的主要特點(diǎn)，得益于業(yè)務(wù)系統(tǒng)的廣泛應(yīng)用，校園信息化促進(jìn)了教育教學(xué)質(zhì)量的提高，因此校園信息化建設(shè)也得到高校普遍關(guān)注。為規(guī)范智慧校園設(shè)計(jì)和實(shí)施過程，國家標(biāo)準(zhǔn)化管理委員會(huì)于2018年6月27日發(fā)布了《智慧校園總體架構(gòu)》[2]的國家標(biāo)準(zhǔn)，為高校智慧校園建設(shè)提供規(guī)劃指導(dǎo)。

1 智慧校園的定義及特點(diǎn)

1.1 智慧校園的定義

國家標(biāo)準(zhǔn)《智慧校園總體架構(gòu)》將智慧校園定義為“物理空間和信息空間的有機(jī)銜接，使任何人、任何時(shí)間、任何地點(diǎn)都能便捷地獲取資源和服務(wù)”，[2]其主要特點(diǎn)是物聯(lián)網(wǎng)和人工智能、移動(dòng)互聯(lián)網(wǎng)、云計(jì)算、大數(shù)據(jù)等最新的通信技術(shù)手段相結(jié)合，以“互聯(lián)網(wǎng)+”的思維重構(gòu)高校信息化模型，將高校各個(gè)單位的信息孤島集成為一個(gè)信息共享、業(yè)務(wù)互通的有機(jī)整體，以打造一個(gè)具有人物感知、業(yè)務(wù)協(xié)同和服務(wù)及時(shí)的新型高校信息化校園環(huán)境，為高校進(jìn)行教育教學(xué)、科學(xué)研究、日常管理和師生服務(wù)等提供一個(gè)統(tǒng)一的保障服務(wù)平臺(tái)。[3]

1.2 智慧校園的技術(shù)特點(diǎn)

從技術(shù)的角度分析，智慧校園具有以下主要特點(diǎn)：

（1）以高速光纖通信為基礎(chǔ)，打造基于有線網(wǎng)、無線網(wǎng)和物聯(lián)網(wǎng)等多網(wǎng)融合的異構(gòu)網(wǎng)絡(luò)，滿足師生對(duì)校內(nèi)外網(wǎng)絡(luò)資源的隨時(shí)隨地獲取。

（2）利用物聯(lián)網(wǎng)、傳感器和多媒體技術(shù)，實(shí)現(xiàn)對(duì)校園環(huán)境要素的實(shí)時(shí)感知。

（3）基于數(shù)據(jù)共享標(biāo)準(zhǔn)，建立統(tǒng)一的基礎(chǔ)設(shè)施平臺(tái)，實(shí)現(xiàn)全校非敏感數(shù)據(jù)的共享，打破各個(gè)業(yè)務(wù)子系統(tǒng)的信息孤島。

（4）借助于云計(jì)算和圖像視頻處理等技術(shù)，為師生提供計(jì)算機(jī)輔助設(shè)計(jì)、虛擬仿真、增強(qiáng)現(xiàn)實(shí)等功能，以輔助教育教學(xué)及實(shí)驗(yàn)實(shí)訓(xùn)的順利開展。[3]

（5）針對(duì)學(xué)校教學(xué)產(chǎn)生的各種數(shù)據(jù)信息，運(yùn)用數(shù)據(jù)采集、大數(shù)據(jù)和機(jī)器學(xué)習(xí)等數(shù)據(jù)收集、分析和挖掘技術(shù)，總結(jié)出教育教學(xué)過程中產(chǎn)生的指標(biāo)數(shù)據(jù)，為提高和改進(jìn)教學(xué)質(zhì)量提供數(shù)據(jù)支持。

2 智慧校園的總體架構(gòu)模型

智慧校園建設(shè)是一項(xiàng)綜合多項(xiàng)技術(shù)和資源的系統(tǒng)工程，涉及校園主干網(wǎng)絡(luò)、各類業(yè)務(wù)系統(tǒng)和統(tǒng)一數(shù)據(jù)平臺(tái)建設(shè)等內(nèi)容，同時(shí)還需建立并落實(shí)相應(yīng)的組織管理、安全防范、運(yùn)維保障以及人員發(fā)展規(guī)劃等制度。以高校數(shù)字化校園建設(shè)的常見基本模型和技術(shù)架構(gòu)為技術(shù)基礎(chǔ)，結(jié)合高校信息化發(fā)展的實(shí)際情況，依托于“互聯(lián)網(wǎng)+”時(shí)代的物聯(lián)網(wǎng)、移動(dòng)互聯(lián)、云計(jì)算、虛擬現(xiàn)實(shí)、人工智能、大數(shù)據(jù)、網(wǎng)絡(luò)融合等最新技術(shù)理念，以國家標(biāo)準(zhǔn)《智慧校園總體架構(gòu)》為規(guī)劃指導(dǎo)，高校智慧校園建設(shè)的總體結(jié)構(gòu)（如下圖）如下：

根據(jù)標(biāo)準(zhǔn)《智慧校園總體架構(gòu)》，智慧校園的總體架構(gòu)可分解為信息安全體系、支撐層、基礎(chǔ)設(shè)施層和應(yīng)用終端等部分。

（1）基礎(chǔ)設(shè)施層。基礎(chǔ)設(shè)施層包含數(shù)據(jù)庫、服務(wù)器和校園信息化基礎(chǔ)設(shè)施，是應(yīng)用平臺(tái)層和支撐平臺(tái)層的硬件基礎(chǔ)。基礎(chǔ)設(shè)施層提供有線、無線、移動(dòng)網(wǎng)和物聯(lián)網(wǎng)等網(wǎng)絡(luò)通信服務(wù)，保障應(yīng)用系統(tǒng)大數(shù)據(jù)資源的匯集存儲(chǔ)以及物聯(lián)網(wǎng)的廣泛感知應(yīng)用。

（2）支撐平臺(tái)層。涉及到數(shù)據(jù)交換、處理和服務(wù)以及支撐平臺(tái)、統(tǒng)一接口的建設(shè)，是整個(gè)智慧校園的云計(jì)算平臺(tái)。

（3）應(yīng)用平臺(tái)層。應(yīng)用平臺(tái)層涵蓋智慧教學(xué)資源和環(huán)境以及智慧校園服務(wù)和管理，是高校各種業(yè)務(wù)系統(tǒng)在智慧校園內(nèi)的實(shí)際應(yīng)用體現(xiàn)，可為高校師生員工提供廣泛的應(yīng)用服務(wù)。

（4）應(yīng)用終端。應(yīng)用終端包括用戶和接入訪問兩方面，訪問者以各種終端設(shè)備為接入點(diǎn)，通過智慧校園的統(tǒng)一身份管理平臺(tái)，針對(duì)校內(nèi)外教育教學(xué)資源，實(shí)現(xiàn)實(shí)時(shí)安全訪問。

（5）信息系統(tǒng)安全體系。主要包含智慧校園的安全管理、安全運(yùn)維和安全技術(shù)防護(hù)等多個(gè)體系，對(duì)智慧校園框架整個(gè)體系的穩(wěn)定運(yùn)行提供保障作用。

3 智慧校園建設(shè)主要策略

在高校智慧校園建設(shè)各項(xiàng)任務(wù)中，智慧校園基礎(chǔ)環(huán)境建設(shè)和教育教學(xué)信息化建設(shè)是重中之重，其主要建設(shè)策略如下。

3.1 智慧校園基礎(chǔ)環(huán)境建設(shè)

根據(jù)《智慧校園總體架構(gòu)》標(biāo)準(zhǔn)和教育信息化建設(shè)經(jīng)驗(yàn)，數(shù)字化校園基礎(chǔ)環(huán)境在智慧校園建設(shè)中起基礎(chǔ)支撐作用。以現(xiàn)有數(shù)字化校園基礎(chǔ)設(shè)施為依托并對(duì)不滿足智慧校園建設(shè)要求的部分升級(jí)改造，通過異構(gòu)網(wǎng)絡(luò)技術(shù)，打造多網(wǎng)融合的校園信息化基礎(chǔ)設(shè)施，集成數(shù)據(jù)庫、服務(wù)器和校園信息化基礎(chǔ)設(shè)施為統(tǒng)一的基礎(chǔ)設(shè)施平臺(tái)，打造面向高校各個(gè)業(yè)務(wù)應(yīng)用的支撐平臺(tái)，實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)標(biāo)準(zhǔn)的統(tǒng)一，確保智慧校園基礎(chǔ)環(huán)境對(duì)教育教學(xué)信息化的基礎(chǔ)保障作用。智慧校園基礎(chǔ)環(huán)境建設(shè)通常涉及以下幾項(xiàng)：

（1）以智慧校園的總體框架為依據(jù)，針對(duì)高校現(xiàn)有的數(shù)字化校園網(wǎng)絡(luò)環(huán)境，打造多網(wǎng)融合的基礎(chǔ)網(wǎng)絡(luò)環(huán)境；加強(qiáng)互聯(lián)網(wǎng)安全改造，構(gòu)建防護(hù)和追查為一體的互聯(lián)網(wǎng)安全體系；建設(shè)和完善校園有線無線一體化統(tǒng)籌建設(shè)，實(shí)現(xiàn)隨時(shí)隨地多終端互聯(lián)網(wǎng)接入體驗(yàn)。

（2）以服務(wù)于高校業(yè)務(wù)系統(tǒng)為原則，建設(shè)集中統(tǒng)一管理的云服務(wù)平臺(tái)，規(guī)劃學(xué)校統(tǒng)一標(biāo)準(zhǔn)的數(shù)據(jù)存儲(chǔ)、業(yè)務(wù)運(yùn)行和日常服務(wù)制度，學(xué)校根據(jù)自身實(shí)際情況，打造專有的虛擬化云平臺(tái)環(huán)境，實(shí)現(xiàn)軟硬件資源的統(tǒng)籌管理。

（3）建設(shè)可實(shí)現(xiàn)各個(gè)業(yè)務(wù)系統(tǒng)數(shù)據(jù)流轉(zhuǎn)的統(tǒng)一數(shù)據(jù)共享和應(yīng)用平臺(tái)；基于學(xué)校實(shí)際情況，打造統(tǒng)一的身份認(rèn)證系統(tǒng)，規(guī)范學(xué)校信息門戶平臺(tái)，實(shí)現(xiàn)學(xué)校對(duì)外信息發(fā)布網(wǎng)站的統(tǒng)一管理和維護(hù)。

3.2 教育教學(xué)信息化建設(shè)

教育教學(xué)資源建設(shè)與應(yīng)用是智慧校園建設(shè)的重要任務(wù)，是進(jìn)行教育信息化應(yīng)用的基礎(chǔ)[4-5]。教學(xué)數(shù)字化資源建設(shè)主要包含教學(xué)資源庫的建設(shè)，通過打造專業(yè)特色明顯的網(wǎng)絡(luò)課程平臺(tái)，豐富理論與實(shí)踐相結(jié)合的數(shù)字化實(shí)訓(xùn)實(shí)習(xí)資源基礎(chǔ)，增強(qiáng)與校外電子資源庫合作，實(shí)現(xiàn)特定校外資源的安全快捷訪問，進(jìn)而提升智慧校園對(duì)教育教學(xué)的保障服務(wù)能力。

（1）利用互聯(lián)網(wǎng)技術(shù)快捷獲取資源的特點(diǎn)，打造校外云平臺(tái)和學(xué)校自建云平臺(tái)資源相結(jié)合的教學(xué)資源共享體系，實(shí)現(xiàn)對(duì)教學(xué)課程內(nèi)容制作、教學(xué)過程和教學(xué)反饋等多個(gè)環(huán)節(jié)的跟蹤和服務(wù)。

（2）根據(jù)不同專業(yè)實(shí)訓(xùn)教學(xué)的需求，依托于互聯(lián)網(wǎng)、虛擬現(xiàn)實(shí)和現(xiàn)實(shí)增強(qiáng)等技術(shù)，建設(shè)適用于不同專業(yè)的實(shí)訓(xùn)數(shù)字化教學(xué)資源。

（3）根據(jù)學(xué)校所在地區(qū)和本校教學(xué)科研需求，通過外購和自建方式搭建符合本校特色的數(shù)字化資源軟硬件平臺(tái)，打造具有專業(yè)特色的綜合性數(shù)字化信息資源教學(xué)庫。

（4）建設(shè)信息化技術(shù)和教學(xué)、科研及實(shí)習(xí)實(shí)訓(xùn)相結(jié)合的多重應(yīng)用平臺(tái)，構(gòu)建基于云計(jì)算技術(shù)的智慧校園教學(xué)、互動(dòng)和反饋平臺(tái)，實(shí)現(xiàn)教學(xué)過程和結(jié)果互動(dòng)反饋，進(jìn)而促進(jìn)高校教學(xué)質(zhì)量提高。

4 結(jié)語

為更好地建設(shè)高校智慧校園，發(fā)揮智慧校園對(duì)教育信息化及教育教學(xué)改革與創(chuàng)新的促進(jìn)作用，本文以國家標(biāo)準(zhǔn)《智慧校園總體架構(gòu)》為基礎(chǔ)，探討和分析了智慧校園的總體架構(gòu)和內(nèi)容框架設(shè)計(jì)的要求，總結(jié)以教育教學(xué)為核心的智慧校園建設(shè)的主要策略，為高校智慧校園的規(guī)劃與建設(shè)提供理論基礎(chǔ)和參考依據(jù)。

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作者簡(jiǎn)介：吳振輝（1985-），男，碩士，助教，研究方向?yàn)橛?jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)；王寶祥（1975-），男，碩士，講師，研究方向?yàn)橛?jì)算機(jī)應(yīng)用、教育信息化。