智慧校園的技術要求和發展趨勢研究

張 帆 ，黃巧潔 ，劉沛強 ，3*，劉 奇

（1.華迪計算機集團有限公司，北京 100195；2.廣東農工商職業技術學院，廣東 廣州 510507；3.廣東宜教通教育有限公司，廣東 廣州 510663）

0 引 言

近十年來，我國加快了教育信息化建設[1]。隨著教育信息化的深入發展，越來越多的校園信息化應用軟件得到部署和應用。校園信息化大體經歷了三個不同的發展階段：電算化階段、信息化系統建設和智慧校園的建設階段[2]。校園信息化建設初期，主要是解決校園數字化的問題，不同部門采購的產品之間幾乎沒有關聯，形成一個個“數字孤島”。近年來，隨著5G應用的開始普及、物聯網的興起、人工智能算法的成熟、大數據在教育中的應用，原有的校園信息化體系已經無法滿足今天師生的多樣化、個性化的應用需求，亟待向智能化發展。

1 校園信息化現階段面臨的問題

當前，校園信息化建設正處在從“數字校園”到“智慧校園”的轉型時期[1]，許多學校已經完成教務管理、消費管理、行政辦公及自動排課等系統的建設，在一定程度上滿足了教育教學信息化的要求，然而還存在著許多不容忽視的問題。

1.1 各業務系統之間缺乏統一協調

在信息化建設初期，大部分信息化系統開發商都只關注某個垂直領域的功能開發，沒有從平臺的角度為不同領域功能預留接口，難以實現協同辦公。由于缺少頂層設計，各業務系統之間形成條塊分割，缺乏統一協調。

1.2 技術與業務脫節

信息化系統必須與學校的實際情況相契合才能發揮最大的功效。由于歷史原因，不少學校的信息化系統是直接采購的，系統流程與實際的教學管理存在一定程度的脫節，而且架構陳舊，難以滿足新的需求。因此，數字校園建設的整體質量不高。

1.3 系統之間缺少統一的基礎數據管理

不同的系統，都需要使用到學生信息、教師信息、教學架構信息以及行政組織信息等基礎數據。但由于系統之間缺少統一的基礎數據管理，這些基礎數據在所有系統都需要設置一次，不僅費時費力，而且容易出現數據不一致的情況。

1.4 數據難以共享

早期大多數系統之間的數據共享通過系統的導入導出功能實現，例如，閱卷系統得到的分數，需要先導出為Excel文件，再導入到成績管理系統。這樣不僅使用不方便，而且人工編輯也容易出錯。數據可用性不強，難以共享。可見，當前的教育信息化尚未能實現各業務共享和協同處理。

作為智慧教育的必然產物，智慧校園成為近年來教育信息化建設的熱點和趨勢[3-5]。《教育信息化2.0行動計劃》[6]明確提出“信息化應用水平和師生信息素養普遍提高，建成‘互聯網+教育’大平臺”的基本目標。互聯網+、人工智能及大數據等技術的發展，為智慧校園提供了堅實的技術基礎[7]。

2 校園信息化對智慧校園2.0的技術要求

通過對校園信息化建設的分析，本文歸納出智慧校園2.0需要滿足的技術要求如下。

2.1 統一規范化的系統架構

《中國教育現代化2035》[8]提出，智能化校園要統籌建設一體化智能化教學、管理與服務平臺。智慧校園平臺的建設對于提升校園信息處理水平，完善體系間信息資源的互聯互通、共享融合，實現協同性和智能化管理等具有極大的價值[9]。系統開發商需要研發統一架構的智慧校園平臺，通過梳理各個學校的運行模式，抽象出通用的系統框架并進行充分的彈性考量。

2.2 統一規范化的基礎數據

基礎數據包括學校基本信息、行政和教學組織機構、教師信息、學生信息以及校產信息等結構化數據。它們應進行統一的設置，并且在數據庫和數據訪問層中定義為規范化的元數據。這些元數據需要同步給不同的系統，避免出現不同系統之間的數據二義性。

2.3 統一規范化的應用管理

智慧校園2.0需要對學校的應用進行分類管理，建立教務管理、行政辦公、考勤管理、消費管理等默認的常用模塊，在模塊內創建不同的應用。應用管理應支持動態可配置，模塊和應用名稱均可以配置，滿足不同學校已經約定俗成的使用習慣。圖1展示了一種具有統一基礎平臺和統一應用管理的智慧校園綜合服務平臺。

圖1 一種具有統一基礎平臺和應用管理的智慧校園綜合服務平臺

2.4 開放的架構和接入規范

由于每個學校的具體需求不同，平臺應具有開放的架構，提供集成第三方系統的能力。建設主體應構建一體化的“互聯網+教育”大平臺，實現資源平臺、管理平臺的互通、銜接與開放[6]。因此，需要制定集成接入規范：

（1）從智慧校園平臺登錄到第三方系統，需要制定單點登錄規范；

（2）為保證基礎數據的一致性，需制定數據同步規范；

（3）進行統一的菜單管理，需要制定菜單集成規范；

（4）對物聯網設備進行統一管理，需要制定校園物聯網接入規范。

圖2展示了一種集成了多應用系統的智慧校園綜合服務平臺的單點登錄流程。

通過優秀的框架和開放的集成能力，能夠打造良好的智慧校園生態，形成具有教育管理、智慧教學及智能辦公等特性的一站式服務平臺。

3 校園信息化的發展趨勢

3.1 信息化系統云化部署

在早期的校園信息化建設中，所有硬件和信息化系統都部署在學校機房中。隨著信息化系統的不斷升級和數據的不斷積累，服務器會變得不堪重負，而云化部署固有的即開即用、彈性伸縮等特點恰好解決了這個問題。對于中小學，云化部署的優勢更加明顯，開發商提供的SaaS（軟件即服務）平臺能顯著降低學校的建設和運營成本。特別是以區（縣）為單位進行校園信息化系統的采購，不僅能降低單套系統的成本，而且對于各個學校教學活動的一致性有積極的意義。

3.2 支持移動終端接入

智慧校園2.0平臺將會頻繁地應用于學校教學管理中，因此，把越來越多的業務移植到移動終端，是教育信息化發展的必然趨勢。通過移動終端不僅能實現掌上辦公，還能隨時隨地觀看教學視頻，讓學習資源觸手可及。隨著移動通信技術的發展，遠程學習、終端學習作為一種重要的學習方式，將會成為課堂學習的有力補充[10]。

3.3 教學行政管理一體化

智慧校園平臺通過標準接口提供集成第三方系統的能力，構建一體化管理平臺。通過校園物聯網連接電子班牌、閘機、視頻監控系統、閱卷設備、刷卡機等設備，能夠為教學和行政管理提供更加智能的一體化服務。一種智慧校園物聯網一體化架構[11]如圖3所示。

3.4 大數據的綜合利用

將教育研究中針對變量之間因果關系的主觀分析轉變為客觀、科學的大數據分析[12-13]，利用大數據技術對智慧校園平臺產生的過程性數據進行分析統計，能夠發現教學活動中的共性問題并加以解決，對教學管理改進有著積極的意義。將大數據分析應用于學生答題時間、答案修改次數及錯題統計中，能夠發現學生成績背后的薄弱知識點；通過對學生的消費行為、借閱記錄、考勤時間、成績波動及興趣愛好等進行精準畫像，以便因材施教；統計學校在日常運行中的各種關鍵指標，在“領導駕駛艙”進行呈現，能夠為學校領導的決策提供依據。對教學活動過程中的大數據進行綜合利用，將成為校園信息化的一個趨勢。

4 結 語

統一標準化的系統架構、基礎數據、應用管理及開放的架構，能夠較好地解決校園信息化存在的問題。《加快推進教育現代化實施方案（2018—2022年）》提出要促進信息技術與教育教學深度融合，構建“互聯網+教育”支撐服務平臺。隨著云計算技術的發展、大數據綜合利用的普及，智慧校園2.0不僅將在校園教學和日常管理中發揮更加重要的作用，而且能促進教學管理的變革。