基于全棧私有云的智慧校園架構(gòu)設(shè)計(jì)與應(yīng)用

楊家娥

（云南機(jī)電職業(yè)技術(shù)學(xué)院 云南省昆明市 650203）

1 智慧校園概述

1.1 智慧校園的概念

隨著互聯(lián)網(wǎng)、云計(jì)算、大數(shù)據(jù)技術(shù)的發(fā)展，以及信息的高效傳輸，使得社會(huì)更加注重智能化管理。從提出“智慧地球”到“智慧城市”，校園的信息發(fā)展也由過去的“數(shù)字校園”逐步發(fā)展到“智慧校園”，一種全新的結(jié)合教育、科研、管理和校園生活的管理模式應(yīng)運(yùn)而生[1]。實(shí)現(xiàn)更加智能、便攜、簡(jiǎn)單的校園管理以便更加符合大眾需求，也成為一件刻不容緩的事[1]。智慧校園是以物聯(lián)網(wǎng)為基礎(chǔ)的智慧化的校園工作、學(xué)習(xí)和生活一體化環(huán)境，以各種應(yīng)用服務(wù)系統(tǒng)為載體，將教學(xué)、科研、管理和校園生活進(jìn)行充分融合的一種綜合評(píng)價(jià)類智慧學(xué)習(xí)系統(tǒng)。

1.2 智慧校園國(guó)內(nèi)發(fā)展現(xiàn)狀

在我國(guó)，目前智慧校園的建設(shè)正處于初級(jí)規(guī)劃階段，國(guó)內(nèi)部分學(xué)校已建成智慧校園，部分學(xué)校處于規(guī)劃立項(xiàng)或建設(shè)階段[2]。在智慧校園的建設(shè)過程中，總的來說，存在以下現(xiàn)象：

（1）各校因辦校理念、教育方式、教學(xué)管理等因素的不同，建設(shè)思路和側(cè)重點(diǎn)有所不同；

（2）智慧校園的建設(shè)內(nèi)容比較龐雜、牽涉到的相關(guān)部門較多，規(guī)劃建設(shè)周期較長(zhǎng)，使得每一所學(xué)校對(duì)于智慧校園的建設(shè)目標(biāo)也不盡相同，繼而形成了智慧校園建設(shè)的多元化現(xiàn)象；

（3）各校在智慧校園建設(shè)過程，精力主要集中在校園環(huán)境方面，雖然建設(shè)的理念和意識(shí)比較超前，但是建設(shè)的內(nèi)容和應(yīng)用方面還不夠完善，有待提升[2]。

1.3 智慧校園的特征

智慧校園具有五大特征。

（1）網(wǎng)絡(luò)無縫互通，基于網(wǎng)絡(luò)的全面覆蓋和鏈接，信息感知后可迅速、實(shí)時(shí)的傳遞；

（2）環(huán)境全面感知，可以隨時(shí)隨地感知、捕獲和傳遞有關(guān)人、設(shè)備、資源的信息；

（3）管理智能高效，實(shí)現(xiàn)學(xué)校資源及管理工作的自動(dòng)化、智能化；

（4）教學(xué)智慧開放，通過智能、高效、開放、易用的教與學(xué)應(yīng)用，實(shí)現(xiàn)智慧教學(xué)，校園從“封閉”走向“開放”；

（5）海量數(shù)據(jù)支持，依據(jù)數(shù)據(jù)挖掘和建模技術(shù)，通過智能推理分析、預(yù)測(cè)，實(shí)現(xiàn)及時(shí)預(yù)警、快速?zèng)Q策。

1.4 教育信息化發(fā)展的必然要求

國(guó)家教育部在2018年4月13日正式提出《教育信息化2.0 行動(dòng)計(jì)劃》，指出教育信息化由“專用資源服務(wù)”向“大資源服務(wù)”轉(zhuǎn)變，突出自下而上的資源建設(shè)和共建共享。到2022年基本實(shí)現(xiàn)“三全兩高一大”的發(fā)展目標(biāo)。教育信息化的發(fā)展將朝著學(xué)習(xí)終端移動(dòng)化、學(xué)習(xí)平臺(tái)集中化、應(yīng)用多樣化方向發(fā)展。學(xué)習(xí)終端移動(dòng)化是指學(xué)習(xí)終端由傳統(tǒng)的教室向個(gè)人電腦、手機(jī)、平板終端屏幕上拓展，尤其是電子閱讀終端及Pad 類平板電腦，對(duì)在線學(xué)習(xí)的用戶體驗(yàn)有了根本性變革。學(xué)習(xí)平臺(tái)集中化是指教學(xué)應(yīng)用進(jìn)一步豐富、實(shí)時(shí)互動(dòng)課堂、在線點(diǎn)播、在線交流、在線考試評(píng)測(cè)、智慧體育、個(gè)性化學(xué)習(xí)管理等應(yīng)用逐步融入學(xué)習(xí)過程。應(yīng)用多樣化是指隨著云計(jì)算技術(shù)的發(fā)展和5G 網(wǎng)絡(luò)的發(fā)展使得教學(xué)資源的集中化和系統(tǒng)搭建的簡(jiǎn)單化越來越容易實(shí)現(xiàn)。

2 全棧云技術(shù)

全棧云是覆蓋IaaS、PaaS、SaaS 全棧能力，基于開放統(tǒng)一的云服務(wù)框架提供各類云服務(wù)，實(shí)現(xiàn)與公有云統(tǒng)一架構(gòu)、統(tǒng)一服務(wù)、統(tǒng)一API、統(tǒng)一生態(tài)，提供無縫的混合云架構(gòu)解決方案，避免私有云架構(gòu)固定升級(jí)困難的問題，通過從芯片設(shè)計(jì)到硬件優(yōu)化，全面構(gòu)筑高性能基礎(chǔ)設(shè)施，實(shí)現(xiàn)業(yè)務(wù)承載、服務(wù)、資源管理、架構(gòu)演進(jìn)四大全棧云能力[3]。全棧業(yè)務(wù)承載既支持企業(yè)傳統(tǒng)業(yè)務(wù)的云化轉(zhuǎn)型，又支持基于分布式/微服務(wù)架構(gòu)的業(yè)務(wù)創(chuàng)新；既能實(shí)現(xiàn)核心數(shù)據(jù)庫(kù)上云，又能實(shí)現(xiàn)企業(yè)多類型的數(shù)據(jù)匯聚、融合創(chuàng)新。支持多種主流數(shù)據(jù)庫(kù)（Oracle、SQL Server、MySQL、PostGreSQL、MPPDB）服務(wù)及高級(jí)別數(shù)據(jù)庫(kù)安全服務(wù)，讓數(shù)據(jù)庫(kù)上云更快捷、更安全。目前多數(shù)高校在智慧校園建設(shè)中用到的數(shù)據(jù)庫(kù)是Oracle、SQL Server、MySQL，不同的應(yīng)用子系統(tǒng)使用不同的數(shù)據(jù)庫(kù)。全棧服務(wù)能力既有裸金屬、GPU 增強(qiáng)、SAP HANA 云主機(jī)等服務(wù)支撐核心應(yīng)用云化[3]。SAP HANA 是SAP 未來平臺(tái)，大力發(fā)展的方向，包含內(nèi)存計(jì)算、云計(jì)算平臺(tái)、和移動(dòng)數(shù)據(jù)，SAP HANA 目前最主要的是用內(nèi)存計(jì)算，HANA 可直接訪問運(yùn)營(yíng)數(shù)據(jù),而不影響SAP ERP 和其他運(yùn)營(yíng)系統(tǒng)的性能，企業(yè)可以近乎實(shí)時(shí)地將主要交易表同步到內(nèi)存中，以便在分析或查找時(shí)能夠輕松對(duì)這些表進(jìn)行訪問。計(jì)算、存儲(chǔ)、網(wǎng)絡(luò)、安全等基礎(chǔ)服務(wù)支持非核心應(yīng)用云化，又能提供大數(shù)據(jù)、PaaS、AI等服務(wù)支持企業(yè)面向未來的創(chuàng)新業(yè)務(wù)探索。全棧資源管理硬件上支持小型機(jī)、Intel X86、ARM 服務(wù)器等多類型設(shè)備的管理，資源層支持KVM、VMware、Hyper-V、容器等多類型資源池的管理。全棧架構(gòu)演進(jìn)具備統(tǒng)一的分布式架構(gòu)，既支持從中心多個(gè)DC 到邊緣云節(jié)點(diǎn)的統(tǒng)一管理，還能通過專線連接公有云，提供統(tǒng)一架構(gòu)、統(tǒng)一API、統(tǒng)一服務(wù)、統(tǒng)一體驗(yàn)，與主流公有云平臺(tái)混合，實(shí)現(xiàn)業(yè)務(wù)無縫的跨云部署與遷移，為業(yè)務(wù)長(zhǎng)期演進(jìn)提供支撐[3]。

3 智慧校園需求分析

教與學(xué)是高校生存的生命線，教師和學(xué)生作為高校最重要的兩類載體，幾乎串聯(lián)起高校所有的活動(dòng)，教學(xué)過程中發(fā)展累積的結(jié)果數(shù)據(jù)是教育大數(shù)據(jù)的重要來源之一。諸如課堂學(xué)習(xí)、測(cè)評(píng)互動(dòng)、網(wǎng)上教學(xué)等一系列活動(dòng)過程，構(gòu)筑起教學(xué)活動(dòng)的數(shù)據(jù)集。教學(xué)活動(dòng)中的過程化數(shù)據(jù)貫穿了從數(shù)據(jù)產(chǎn)生、輸出、信息展示，到知識(shí)決策整個(gè)過程。以下從教學(xué)、管理服務(wù)、綜合決策三個(gè)方面剖析高校在智慧校園建設(shè)中存在的問題及用戶需求。

3.1 教學(xué)方面

課程教學(xué)與實(shí)際應(yīng)用脫節(jié)，理論與動(dòng)手實(shí)踐分離，教師所期望的結(jié)果和學(xué)生所達(dá)到的能力相差甚遠(yuǎn)，傳統(tǒng)的以“教師為中心”的教學(xué)方式，已無法滿足學(xué)生的需要。高校教育管理者盡管不斷地改進(jìn)教育理念、優(yōu)化學(xué)科建設(shè)、出臺(tái)各種激勵(lì)措施，都無法精準(zhǔn)的定位不同的學(xué)科建設(shè)目標(biāo)、學(xué)科發(fā)展趨勢(shì)以及學(xué)生培養(yǎng)模式。面對(duì)不同的學(xué)科專業(yè)、不同的學(xué)生群體、不同的知識(shí)背景，如何選擇合適的點(diǎn)去改進(jìn)，如何感知學(xué)生所想、探尋學(xué)生所需，是教育工作者永遠(yuǎn)的研究課題。

3.2 管理服務(wù)方面

當(dāng)前，我國(guó)眾多高校缺少對(duì)各類數(shù)據(jù)源的有效整合，信息化建設(shè)過程中缺少統(tǒng)一的數(shù)據(jù)標(biāo)準(zhǔn)與規(guī)范，很多高校業(yè)務(wù)建設(shè)各自為政，數(shù)據(jù)孤島林立，缺乏有效的數(shù)據(jù)管理與數(shù)據(jù)交互，數(shù)據(jù)質(zhì)量差、數(shù)據(jù)融合困難，存在壁壘且發(fā)展不均衡，高校對(duì)不同業(yè)務(wù)產(chǎn)生的歷史數(shù)據(jù)的保存不盡完整，數(shù)據(jù)異構(gòu)難以整合，過程化數(shù)據(jù)嚴(yán)重缺失。

高校師生本應(yīng)享受學(xué)校改革和信息化建設(shè)成果帶來的便捷，卻被無形套上繁雜的流程枷鎖，龐大而復(fù)雜的系統(tǒng)逐漸無法滿足業(yè)務(wù)部門新的需求，原有業(yè)務(wù)系統(tǒng)面臨著大修和淘汰。管理流程的簡(jiǎn)化、服務(wù)體驗(yàn)的提升，尤其是用戶個(gè)性化的需求，高校實(shí)現(xiàn)管理體系的“去行政化”迫在眉睫。

3.3 綜合決策方面

綜合決策涉及的對(duì)象是高校的領(lǐng)導(dǎo)者和管理者，綜合決策需要全面把握基礎(chǔ)數(shù)據(jù)、準(zhǔn)備把握發(fā)展不足、敏感抓牢政策動(dòng)態(tài)，由于高校基礎(chǔ)數(shù)據(jù)不全、數(shù)據(jù)孤島林立、數(shù)據(jù)質(zhì)量低下、數(shù)據(jù)服務(wù)體系缺失且缺乏統(tǒng)一的數(shù)據(jù)標(biāo)準(zhǔn)，導(dǎo)致實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)交換非常困難；使得高校開展科學(xué)化、智能化的綜合決策舉步維艱，另加上領(lǐng)導(dǎo)者和管理者自身管理方法、管理水平和管理視野的差異，嚴(yán)重影響了綜合決策工作的開展。以數(shù)據(jù)作為基礎(chǔ)，實(shí)現(xiàn)由事實(shí)數(shù)據(jù)向評(píng)價(jià)指標(biāo)的智能轉(zhuǎn)換，預(yù)測(cè)趨勢(shì)的發(fā)生軌跡，以拓新管理、服務(wù)質(zhì)量，讓數(shù)據(jù)說話才能為管理決策提供可靠的依據(jù)。

綜上所述，要解決這些問題，高校需要建設(shè)智慧校園。而傳統(tǒng)的軟件體系結(jié)構(gòu)僅適合開發(fā)單個(gè)應(yīng)用，獨(dú)立開發(fā)的單一行業(yè)應(yīng)用無法集成云平臺(tái)PAAS 能力，難以擴(kuò)展應(yīng)用其他先進(jìn)技術(shù)，難以滿足不斷增長(zhǎng)的校園應(yīng)用需求，難以承載大型綜合應(yīng)用系統(tǒng)，也難以適應(yīng)系統(tǒng)需求的不斷擴(kuò)展和爆發(fā)。云服務(wù)可集成大數(shù)據(jù)等先進(jìn)技術(shù)，因此，借助私有云平臺(tái)構(gòu)建智慧校園不失為一種有效可行的手段。

4 智慧校園云平臺(tái)構(gòu)建

智慧校園應(yīng)用廣泛，缺乏統(tǒng)一平臺(tái)進(jìn)行整合，各應(yīng)用之間未全面聯(lián)通的情況屢見不鮮，現(xiàn)利用云計(jì)算的可擴(kuò)展可集成等優(yōu)勢(shì)，構(gòu)建一種智慧校園云平臺(tái)來整合計(jì)算存儲(chǔ)、中間件、數(shù)據(jù)庫(kù)、各類應(yīng)用，本智慧校園整體框架采用云計(jì)算作為服務(wù)支撐平臺(tái)，云平臺(tái)的體系結(jié)構(gòu)[1,4,5]包括基礎(chǔ)設(shè)施層（IaaS 層）、平臺(tái)支撐層(PaaS 層)、軟件應(yīng)用層(SaaS 層)，共同服務(wù)教師、學(xué)生、家長(zhǎng)等用戶，支持客戶使用PC 端、手機(jī)端、大屏端等多種終端接入，智慧校園支撐平臺(tái)體系結(jié)構(gòu)如圖1 所示。

圖1：智慧校園云平臺(tái)構(gòu)建

4.1 IaaS層的功能

IaaS 是基礎(chǔ)設(shè)施即服務(wù)，作為整個(gè)智慧校園平臺(tái)的基礎(chǔ)設(shè)施，IaaS 層基于虛擬化技術(shù)為智慧校園平臺(tái)提供計(jì)算、存儲(chǔ)、網(wǎng)絡(luò)、安全等核心資源，為PaaS 層、SaaS 層提供虛擬機(jī)資源繼而部署平臺(tái)各項(xiàng)功能。根據(jù)客戶對(duì)安全隔離等要求可采用私有云、公有云、混合云的形式構(gòu)建底層架構(gòu)，私有云隔離度最高，不連接互聯(lián)網(wǎng)。公有云通過互聯(lián)網(wǎng)接入，公有云服務(wù)商用戶共享資源池。混合云則兼顧私有云的隔離性和互聯(lián)網(wǎng)訪問的便捷性，但兩個(gè)云資源池之間通過網(wǎng)閘等安全設(shè)備進(jìn)行隔離。本文規(guī)劃智慧校園各項(xiàng)應(yīng)用所需計(jì)算存儲(chǔ)等核心資源，由云平臺(tái)的IaaS 層統(tǒng)一承載，為實(shí)現(xiàn)整個(gè)平臺(tái)互通共享打下了物理基礎(chǔ)。

4.2 PaaS層的功能

PaaS是平臺(tái)即服務(wù)，提供客戶所需的操作系統(tǒng)、數(shù)據(jù)庫(kù)、中間件，運(yùn)行庫(kù)的軟件，以及需要用的的視頻AI 能力、應(yīng)用數(shù)據(jù)分析的大數(shù)據(jù)能力等，用戶部署SaaS 層應(yīng)用只需要在云平臺(tái)上下載軟件或者通過API 接口調(diào)用能力，聚焦應(yīng)用功能開發(fā)，PaaS 層為整合各類應(yīng)用數(shù)據(jù)提供了統(tǒng)一的能力平臺(tái)，推動(dòng)數(shù)據(jù)庫(kù)等核心要素的同構(gòu)，為數(shù)據(jù)互聯(lián)互通打下了邏輯基礎(chǔ)。

4.3 SaaS層的功能

SaaS 是軟件即服務(wù)，完成操作系統(tǒng)、中間件、數(shù)據(jù)庫(kù)、運(yùn)行庫(kù)等功能部署，本層重點(diǎn)規(guī)劃面向客戶的統(tǒng)一門戶及APP，并根據(jù)智慧校園需求規(guī)劃，分期逐步上線各項(xiàng)功能，本層各應(yīng)用之間數(shù)據(jù)互通可通過統(tǒng)一的API 接口，實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)融通。

本文采用全棧私有云構(gòu)建智慧校園基礎(chǔ)支撐，可統(tǒng)一集成IaaS、PaaS、SaaS 能力，為智慧校園應(yīng)用提供全棧支撐。全棧私有云秉承了私有云的高安全性，保持了公有云的持續(xù)升級(jí)能力，吸納了混合云的靈活性，充分發(fā)揮全棧私有云的功能和管理優(yōu)勢(shì)，跟隨業(yè)務(wù)需求快速擴(kuò)展計(jì)算存儲(chǔ)能力和應(yīng)用能力，靈活調(diào)整資源配置，解決了傳統(tǒng)基礎(chǔ)架構(gòu)中擴(kuò)容繁瑣、資源單一的不足，實(shí)現(xiàn)了云資源與智慧校園應(yīng)用同頻共振[3]。

5 基于全棧私有云的智慧校園的整體架構(gòu)

智慧校園的整體規(guī)劃[6-8]是以“環(huán)境全面感知、網(wǎng)絡(luò)無縫互通、海量數(shù)據(jù)支持、教學(xué)智慧開放、管理智能高效”為導(dǎo)向，以十三五“更加安全、更加公平、更加和諧、更加科學(xué)”的國(guó)家教育熱點(diǎn)為牽引，從“教、學(xué)、管、用”四個(gè)層面，實(shí)現(xiàn)自動(dòng)化、智能化、一體化、個(gè)性化校園的新格局。智慧校園整體規(guī)劃包含了5 個(gè)層次：基礎(chǔ)設(shè)施服務(wù)層、平臺(tái)服務(wù)層、軟件服務(wù)層、終端設(shè)備層、服務(wù)對(duì)象層。基礎(chǔ)設(shè)施服務(wù)提供服務(wù)器資源、存儲(chǔ)資源、網(wǎng)絡(luò)資源、安全防護(hù)等；平臺(tái)服務(wù)層提供基礎(chǔ)數(shù)據(jù)服務(wù)和公共技術(shù)支撐，提供對(duì)外開放的接口；軟件服務(wù)層，提供應(yīng)用相關(guān)的功能服務(wù)；終端設(shè)備層支持多終端接入；服務(wù)對(duì)象層為教育部門、教師、家長(zhǎng)、學(xué)生、管理者、社會(huì)公共用戶提供服務(wù)。基于全棧私有云的智慧校園的整體架構(gòu)如圖2 所示。

6 智慧校園核心應(yīng)用

智慧校園的核心應(yīng)用主要體現(xiàn)在六大方面：智慧教學(xué)、智慧學(xué)習(xí)、智慧分析、開放互聯(lián)、區(qū)域教育云、智慧管理[7-10]。

6.1 智慧教學(xué)

傳統(tǒng)教學(xué)中，教學(xué)空間、教學(xué)時(shí)間基本都是固定的，學(xué)習(xí)資源獲取途徑單一。智慧教學(xué)實(shí)現(xiàn)了將教學(xué)內(nèi)容、師資、學(xué)生、教務(wù)無縫集成在在線教學(xué)服務(wù)平臺(tái)[8-9]。通過網(wǎng)絡(luò)，教與學(xué)不受時(shí)間、空間和地點(diǎn)條件的限制，知識(shí)獲取方式更靈活多樣，拓寬了知識(shí)的獲取渠道。實(shí)現(xiàn)了知識(shí)積累與流通，通過系統(tǒng)平臺(tái)實(shí)現(xiàn)對(duì)知識(shí)具備匯聚、流通。提升了便捷性，手機(jī)、平板等一類移動(dòng)終端隨時(shí)接入，使得學(xué)習(xí)更為便捷，滿足隨時(shí)隨地學(xué)習(xí)與溝通需求。提升了電子學(xué)習(xí)能力，可開展有效率學(xué)習(xí)、探索學(xué)習(xí)、經(jīng)驗(yàn)學(xué)習(xí)、拓展學(xué)習(xí)、延伸學(xué)習(xí)、易使用學(xué)習(xí)、增強(qiáng)學(xué)習(xí)。改進(jìn)了教學(xué)模式，完整覆蓋了教與學(xué)過程中的各項(xiàng)活動(dòng)，通過基于開放的教學(xué)模式和自主化、個(gè)性化學(xué)習(xí)方式，實(shí)現(xiàn)翻轉(zhuǎn)教學(xué)教育理念。推進(jìn)了教學(xué)的智慧與智能化，基于在線智慧學(xué)習(xí)和智能化的分析機(jī)制，進(jìn)一步提高和改善教師教學(xué)質(zhì)量。

圖2：基于全棧私有云的智慧校園的整體架構(gòu)

6.2 智慧課堂

打造了具備管理、教師、學(xué)生、家長(zhǎng)新四大空間的智慧課堂。在宏觀管理方面，利用信息技術(shù)有效開展教學(xué)活動(dòng)可實(shí)現(xiàn)“停課不停學(xué)”，在學(xué)校層面實(shí)現(xiàn)學(xué)校信息發(fā)布、教學(xué)教務(wù)管理、資源管理等。家長(zhǎng)空間，向家長(zhǎng)提供學(xué)情報(bào)告、錯(cuò)題分析、學(xué)習(xí)任務(wù)及課程等新應(yīng)用，推動(dòng)家校精準(zhǔn)協(xié)同，減輕家校溝通成本。為教師提供集教研、備課、直播教學(xué)、錄播教學(xué)、測(cè)評(píng)、微課錄制、發(fā)布考試、交流為一體的一站式教學(xué)空間服務(wù)，面向?qū)W生提供集預(yù)習(xí)、學(xué)習(xí)、練習(xí)、答疑、在線考試、個(gè)性化學(xué)習(xí)報(bào)告、交流為一體的一站式學(xué)習(xí)空間服務(wù)。

6.3 智慧分析

智慧分析[9-10]是通過對(duì)教學(xué)過程、教學(xué)效果、考勤記錄、學(xué)習(xí)行為、學(xué)習(xí)成績(jī)、教學(xué)評(píng)價(jià)、師資質(zhì)量、專業(yè)成熟度、行動(dòng)軌跡等的綜合分析，建立科學(xué)的、真實(shí)客觀的教師績(jī)效評(píng)價(jià)體系，改變傳統(tǒng)人為評(píng)價(jià)的主觀性，建立教師畫像、學(xué)生畫像、專業(yè)畫像，直觀了解優(yōu)勢(shì)和不足，預(yù)測(cè)發(fā)展?fàn)顩r。通過對(duì)一卡通、圖書借閱、考勤數(shù)據(jù)、溝通交互數(shù)據(jù)、生活行為等進(jìn)行聚類分析，建立各資源利用率指數(shù)，發(fā)現(xiàn)具有某些特征的特殊群體及其獨(dú)有的行為方式，并利用相關(guān)性數(shù)據(jù)進(jìn)行挖掘，從中發(fā)現(xiàn)規(guī)律，實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)可視化，引導(dǎo)管理工作的精細(xì)化和管理的扁平化。

對(duì)總體數(shù)據(jù)進(jìn)行結(jié)構(gòu)化數(shù)據(jù)和非結(jié)構(gòu)化數(shù)據(jù)構(gòu)建，打下智慧分析基礎(chǔ)。繼而實(shí)現(xiàn)對(duì)知識(shí)的智慧分析，通過內(nèi)容積累數(shù)量、積累進(jìn)度、資源利用效率、效果評(píng)價(jià)等數(shù)據(jù)直觀反映教學(xué)情況。實(shí)現(xiàn)對(duì)教學(xué)過程數(shù)據(jù)的分析，對(duì)教師授課過程、學(xué)生學(xué)習(xí)行為，專業(yè)、課程、成績(jī)等數(shù)據(jù)進(jìn)行聚類分析。能進(jìn)一步提升學(xué)校管理效率和水平，基于多層級(jí)多維度的行為數(shù)據(jù)分析，以數(shù)據(jù)支持決策，推動(dòng)全面創(chuàng)新。對(duì)管理與生活數(shù)據(jù)進(jìn)行分析，實(shí)現(xiàn)教師工作記錄、師生考勤數(shù)據(jù)、溝通交互數(shù)據(jù)、生活行為習(xí)慣等數(shù)據(jù)分析，形成師生畫像提升管理水平。提升了校園物聯(lián)智慧分析，集成人臉識(shí)別、RFID，以及一卡通等相關(guān)數(shù)據(jù)進(jìn)行分析，實(shí)現(xiàn)統(tǒng)一化管理，避免各個(gè)傳感系統(tǒng)各自為戰(zhàn)。

6.4 開放互聯(lián)

解決傳統(tǒng)數(shù)字校園系統(tǒng)相對(duì)獨(dú)立、數(shù)據(jù)孤島問題突出的問題，設(shè)計(jì)的智慧校園開放平臺(tái)是以"開放、包容、合作與共贏"為服務(wù)理念，為教育信息化應(yīng)用提供一站式的、規(guī)范的、標(biāo)準(zhǔn)化的開放能力服務(wù)。通過開放平臺(tái)，學(xué)校可集成第三方系統(tǒng)或?qū)W校本地部署的系統(tǒng)，如學(xué)校的門禁系統(tǒng)、一卡通系統(tǒng)、圖書管理系統(tǒng)、人臉識(shí)別系統(tǒng)、校園物聯(lián)應(yīng)用等，集成后可更好的實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)的融合與加工應(yīng)用。可打造具備開放互聯(lián)特性的智慧校園公共支撐平臺(tái)，能實(shí)現(xiàn)統(tǒng)一身份驗(yàn)證、網(wǎng)絡(luò)安全監(jiān)管、一卡通監(jiān)控及門禁集成、應(yīng)用服務(wù)集成、數(shù)據(jù)集成、支付集成等公開，可集成外部各類系統(tǒng)并對(duì)接上級(jí)系統(tǒng)。

6.5 區(qū)域教育云

區(qū)域教育云架構(gòu)具備可擴(kuò)展性，避免了傳統(tǒng)智慧校園重硬件、系統(tǒng)獨(dú)立擴(kuò)展性弱的情況、可根據(jù)所在學(xué)校的層次，可分級(jí)對(duì)接各級(jí)教育云，包括不限于集團(tuán)化教育管理云、區(qū)縣級(jí)教育云、州市級(jí)教育云、省市級(jí)教育云、國(guó)家(部級(jí))管理云。

6.6 智慧管理

智慧管理[9-11]集成了新一代數(shù)字迎新、學(xué)生管理、教務(wù)管理、教材管理、選課管理、師資管理、校園辦公、虛擬社區(qū)、教學(xué)評(píng)價(jià)等應(yīng)用，在云平臺(tái)各主要應(yīng)用支撐下，實(shí)現(xiàn)應(yīng)用數(shù)據(jù)匯聚，形成統(tǒng)一管理平臺(tái)。其中，迎新管理可提供新生數(shù)據(jù)的錄入口，實(shí)現(xiàn)在線報(bào)名、手機(jī)注冊(cè)、批量導(dǎo)入、現(xiàn)場(chǎng)注冊(cè)等功能，可準(zhǔn)確采集學(xué)生照片、身份證等個(gè)人信息。自定義通知書和EMS 信封打印、自定義報(bào)到流程表打印、支持條碼和二維碼、支持條碼槍和身份證閱讀器。自助信息完善、自助繳費(fèi)、自助選擇宿舍、流程自助辦理、新生問卷調(diào)查等。教務(wù)管理模塊包括學(xué)生的學(xué)籍管理、成績(jī)管理、學(xué)分管理、教學(xué)日志管理、聽課管理、考勤管理、畢業(yè)管理、課酬計(jì)算、教學(xué)評(píng)價(jià)、排課選課管理、師資管理、培養(yǎng)計(jì)劃管理。學(xué)生管理模塊可以實(shí)現(xiàn)學(xué)生信息管理、住宿管理、實(shí)習(xí)實(shí)訓(xùn)、綜合量化考評(píng)、定位服務(wù)、就業(yè)服務(wù)、互聯(lián)互通。

7 結(jié)束語

本文闡述了智慧校園的概念、特征、國(guó)內(nèi)發(fā)展現(xiàn)狀及存在的問題，從教學(xué)、管理、服務(wù)三方面闡述了智慧校園的需求，構(gòu)建一種基于全棧私有云的智慧校園架構(gòu)，并對(duì)智慧校園的核心應(yīng)用進(jìn)行闡述，旨在提升高校信息化發(fā)展進(jìn)程。