大數據環境下的智慧校園建設與應用
—— 以江陰中專智慧校園建設為例

汪立華

（江蘇省江陰中等專業學校，江蘇 江陰 214432）

1 中職學校在建設智慧校園中存在的問題

1.1 建設智慧校園主要內容

目前，各中職學校對于具體業務工作要求存在差異，包括智慧教學、智慧校園生活等，每個部門負責的日常事務也有所不同。

（1）智慧教務系統。該系統針對的是校內不同教學內容的管理，主要是各類課程的安排、任課教師定位、課后教學的評價等。不同的中職學校領導或者是管理人員對于智慧教務系統有不同的要求，包括對學生學習情況的監督和評價、教師教學交流等，這些情況都是和教師工資與績效獎金掛鉤的，目的就是為了加強教師教學的規范性。

（2）智慧教學與學習系統。該系統屬于當前應用在一線的網絡教學系統，教師在網絡教學資源收集和課程應用時，可以采取在線模式，主要包括多媒體教學課程內容，需要和教學內容相結合融入一些視頻內容以及學習方面的資料，制作完成之后將其上傳到網絡平臺。學生可以應用智能手機或者是平板電腦來進行學科的學習，這樣便于教師通過網絡客戶端來隨時對學生學習情況進行考察和記錄。

（3）智慧校園生活系統。該系統主要針對學生的學習與生活，包括繳納學費以及日常生活所需等，還可以為師生的生活提供便利，師生僅用一張校園卡就可以在學校里“暢通無阻”，例如，食堂和超市消費等，教師也可以登錄到智慧校園生活App享受校園服務。

1.2 在智慧校園構建中存在的問題

（1）缺乏服務和管理的對接。大部分的中職學校都已經推廣了數字化校園建設及平臺管理應用系統，學校可以利用網絡平臺來做好日常事務、教學事務等各個方面的處理工作，但是由于對接內容存在差異，且各個校園業務需求情況也有差異，所以無法實現網絡數據資源的共享，這也是當前在智慧校園構建過程之中需要面臨的非常重要的問題。例如在進行中職學校管理過程中，不同部門針對的業務不同，管理上存在著明顯差異，為了能夠完成一個事物往往需要跑多個部門。目前很多的行政網絡業務應用比較多，用戶需要下載多個App才能夠完成事物處理，這就導致校園業務流變得閉環化，信息業務辦理較為困難。

（2）中職學校之中的課程教學與學習評價較為形式化。對于中職學校事務來說，完成專業課程的教學是學校重中之重，特別是教師在進行教學過程之中的質量情況，包括學生對新知識的學習等都與學生未來發展以及學校的建設有著密不可分的關系。但在構建中職學校智慧校園的時候，不具備相應的教學考評系統或者是內容非常單一，參考的還是學生的成績以及學生單一的評價等。當出現類似問題的時候，主要的因素是學校缺乏對于大數據云計算等各種教育平臺和方法的重視，沒有及時的將其引進到系統考評之中，在教學質量評價和學生考評上都比較形式化，無法將學生的真實學習情況體現出來，也沒有辦法掌握教師的專業技能水平。

2 江陰中專智慧校園建設現狀

近五年來，江陰中專根據校園信息化建設中長期規劃要求，以實現從創建市級“信息化示范校”到省級“智慧校園”的目標步步遞進，實現信息化、智慧化引領學校的辦學現代化，2017年底被評為第二批“江蘇省職業學校智慧校園”。江陰中專智慧校園建設應用服務廣泛，實現了真正的管理信息化。通過“智慧校園”建設，學校校園門戶平臺已經實現了用戶的集中化和統一化管理，具有CMS站群管理系統、人事子系統、教科研子系統、教學管理子系統、學生信息管理子系統、辦公管理系統、教務管理系統、項目管理系統、學歷教學管理系統、德育系統、評教評學系統等15個管理應用信息系統，所有系統都采用單點登錄。學校已在應用服務融合、學生管理、教學與科研服務、校企合作服務、辦公與生活服務、人力資源管理、財務與資產管理、社會服務等方面，構建了功能較齊全的數字化、綜合化、智能化的管理應用信息系統。校務平臺和管理平臺運行流暢，為教育、教學、管理、科研提供了快捷服務，基本實現了管理信息化，實現了各個不同部門之間溝通的便捷化[3]。以下是學校幾個信息化平臺。

一是校園一卡通服務。2015年，江陰中專與建設銀行合作建設校園一卡通項目。采用新開普一卡通技術，實現了全校師生、員工在校內每人持一張校園卡，在全校范圍內所有的信息查詢、消費、考勤、圖書借還、水控、電控、圈存機圈存、門禁等功能。

二是泛雅教學平臺服務。江陰中專在調研國內外各類教學平臺的基礎上，整合、開發了學校數字化教學平臺，包含10個大的模塊，分別是網絡課程建設、教學互動平臺、教學資源庫、學習空間、教學管理評估、網絡教學門戶、移動學習、質量工程、本地資源管理平臺、教師教學發展中心等。各個模塊之間無縫銜接，協同發揮作用，為網絡教學提供全方位支持[6]。

三是教學云服務。2017年江陰中專架設上線了江陰中專云盤。云盤能實時備份同步計算機中的數據，讓用戶在辦公室、教室、出差途中，通過客戶端、手機客戶端和網頁端多種途徑實時訪問個人數據，還能共享數據、協作修改文檔表格等。云盤通過后臺的3副本備份以及加密存儲保證數據的安全性與隱私性。目前，學校校云盤給每位教師分配了80GB使用空間，云盤的使用取締了U盤，既有效防范了因U盤的拔插導致的病毒交互傳播，又為教師存儲重要數據提供了安全高速的網絡存儲空間，滿足全校教師的教學與辦公需求。

3 大數據技術在建設中職學校智慧校園中的應用

3.1 在大數據技術上的主要架構

在智慧校園建設過程之中大數據技術屬于一項重要技術，其中的相關系統有Hadoop，其他組成系統有HDFS分布式文件，還有采取Spark并行計算的系統。在這其中Hadoop的系統是大數據應用技術之中重要的一個框架，而Hadoop是一種分布式的數據計算平臺，它主要包括HDFS分級文件系統和Hive數據倉庫分析系統，另外還包括NameNode的訪問控制模塊，可以控制所有文件操作，以及實施DataNode響應請求等部分。其中HDFS的文件系統主要負責對于數據信息存儲，在Hive的數據倉庫系統中，主要對于HDFS中的數據進行查詢和分析，而NameNode、DataNode是運行在HDFS文件系統中的重要軟件，NameNode所負責對文件名稱進行空間管理，做好外部的訪問控制，而DataNode負責對客戶請求進行響應，并且對發送和接收的相關數據做好響應。

3.2 在建設智慧校園過程中實現大數據抽取、清洗、轉換

在建設智慧校園過程中，首先要對學校的相關數據進行抽取、清洗和轉換，同時將開源的ETL工具Kettle利用起來，對收集到的數據進行必要的處理，做好腳本的編寫以及運營工作。對于網絡之中各種不同的軟件系統數據做好采集，及時地將數據存儲到結構化的數據庫MySQL之中。在第一步進行數據抽取時會應用到的數據庫鏈接，主要由DBMS、ODBC來提供，并且在DW、Hive、Hbase等幾個不同的數據倉庫服務器中對需要的數據源文件進行抽取，之后再將源數據轉變成為不同的格式[2]，將其導入到ODS的數據倉庫之中。對于數據含量較大的網絡系統，需要采用增量抽取的模式，并且依照數據倉庫ODS對時間戳的記錄情況，以及學校的業務記錄和教務管理的相應平臺[1]，做好教務管理方面的數據統計工作，并抽取出教學數據。進行數據清洗，是針對不符合相應要求的數據實施清除[3]，配合結構上的轉換，將數據噪聲和無關數據清除。在對學校業務數據做清洗時，由于數據量十分復雜，需要對不同的數據倉庫和產生關涉的數據源數據做好合并，之后實現集成處理，在這時需要應用SQL數據清洗模式，對分散的業務信息進行完善，針對發生錯誤或是存在數據缺失的情況也能夠完成清洗和修正的工作，將優質數據信息提取出來。最后，是對清洗之后的相關數據做轉換，例如在應用XX0001、YY0001數據編碼進行轉換時，需要充分結合業務系統方面對數據的需求，做好數據在粒度與精細度方面的轉換，再將其存儲到數據倉庫之中實現最終的聚合。完成對結構化數據的處理后，再針對非結構化的數據進行智能分析，相應的數據結果就展示到可視化平臺上。

4 基于大數據做好智慧校園的建設

4.1 以大數據技術為智慧校園構建依托

在建設智慧型校園時候，要依照學校的領導者以及教師和學生日常工作和學習上的需求，來進行差異性的智慧服務模式，做好教學管理，實施綜合信息的服務，做好學生人員管理等。在構建智慧校園信息服務的框架時，應用大數據技術，搭載云計算平臺和完成后臺數據處理，對于基礎層進行搭建，由大數據作支撐，來分層級進行展示。針對不同體系和系統數據信息做好挖掘工作，實現信息的整合分析與處理，做好校園內部的行政管理，滿足教師和學生的信息管理和提供日常服務等需求。

（1）基礎信息層。校園網絡的構建基于智慧校園基礎層之上做好搭建，包括在基礎網絡上的設施及有線網絡和無線網絡的應用等，采取各種構建模式，形成設備互聯與互動的物理網完整體系。在具有差異的網絡設備間，做好通信和數據工作的傳輸，需要通過物聯網組網技術，應用無限傳感器模塊，來完成IP協議。對于不同的云平臺構建過程中，應用服務器和相應的客戶端節點之中所包含的數據實現通信的目的。在構建智慧校園網絡體系的過程中，可以關聯防火墻并且實現延遲容忍網絡防火墻等通信協議，避免異常數據的訪問，過濾掉不良信息內容，保證良好的數據運輸。

（2）將大數據技術作為支撐層。大數據支撐層在智慧校園之中屬于一個核心層級[1]，主要是負責數據采集和整理、對數據分析存儲的軟件以及硬件的設施，例如有云平臺服務器和數據挖掘引擎，另外，還包括Hive和Hbase數據倉庫，HDFS數據實施分布式的儲存模塊[1]，在差異性的模塊之中主要是對于大數據信息進行挖掘，并進行交換以及相應的整合處理，與此同時，做好數據存儲工作。采取主數據的管理模式，將應用平臺等不同種類的體系建立起來，通過對歷史數據分析和業務系統數據管理，做好代碼數據的挖掘，并針對數據進行分析，這樣能夠更好地完成用戶身份的確認，采取一卡通管理的模式，完善校務的內容管理等工作，實現校園之中不同類別系統的互聯與互通，做到數據資源共享。

（3）應用層和展示層的利用。智慧服務應用的模式針對的是中職學校的師生，實施不同的服務模式，涵蓋了多種應用軟件以及移動硬件設備，主要目的是為了能夠提供日常辦公與教學服務，讓日常事務可以順利開展。這樣學生和教師就可以在計算機端或者手機端登錄移動客戶端網站或者是學校的信息網站，更好地完成公共業務的處理，滿足不同學校在智慧教學和學生學習等各方面的需求。

4.2 中職學校智慧校園對于數據的整合

在智慧校園中對于數據的整合是通過數據采集實現的，依照Hive的數據倉庫和相應的數據管理平臺，對不同的業務系統做好數據的資源整理工作，特別是重要的數據字段，能夠儲存數據到后臺，實現數據的整合，應用數據挖掘引擎，提升數據的完整性，做好數據信息的更新和回填，保證業務信息系統的統一性和標準性。

5 結束語

綜上所述，智慧校園是利用大數據和云計算以及物聯網等各種技術的綜合型校園網絡系統[1]，與傳統的數字校園網絡相比，信息資源共享和硬件設備吸納了互聯，對于不同部門的不同需求能有效地滿足，實現了數據信息接收、整合與挖掘，為不同的校園主體提供智能化與人性化的服務[3]。江陰中專智慧校園的創建一直在路上，計劃在學校現有網絡硬件設施和軟件系統的基礎上，通過智慧校園建設，力爭實現校園環境數字化、教學資源數字化、教育管理數字化及教學應用數字化。