數智賦能下的智慧校園建設研究與實施

李新良 祖國建

（長沙民政職業技術學院，湖南 長沙 417004）

隨著大數據、人工智能技術的快速發展，數智賦能下的“智慧校園”即將為高質量的現代化教育教學添磚加瓦，政府已重視、學者們已逐漸關注此熱點。教育部印發的《教育信息化2.0 行動計劃》指出，要結合國家“互聯網+”、大數據、新一代人工智能等重大戰略的任務安排，以教育大數據為抓手，形成完善的教育管理服務體系，提高教育治理能力，以智慧校園建設為基礎，推進教育信息化融合[1]。“數智賦能的智慧校園”將是未來教育發展的必然趨勢。

1 數據賦能下的“智慧校園”辨析

智慧校園在國家標準《智慧校園總體框架》中的定義是：物理空間和信息空間的有機銜接，使任何人、任何時間、任何地點都能便捷地獲取資源和服務[2]。數據賦能下的“智慧校園”是基于自動識別技術、物聯感知、人工智能、大數據等技術的校園管理模式，是以改變教育教學理念和學校管理效率為目標，在校園建設過程中利用大數據進行數據處理、數據分析，提高數據的有效性，通過人工智能的算法實現智能化的決策，從而提高人才培養質量。

2 當前智慧校園建設過程中的問題分析

由于科技水平和傳統的教育管理觀念的影響，現階段我國智慧校園建設還存在諸多問題，歸納其痛點有以下四個方面。

2.1 個性化教學活力不足

當前智慧校園雖在局部層面實現了個性化教學，但其“個性化”程度并未有效覆蓋教學全過程，如：教學資源個性化、教學實施過程中的問題的針對性、教學設計的互動性、教學情景的智能化等，以學生為中心的教學組織模式未真正啟用。

2.2 智能決策程度低

自動識別技術、數據采集進行了一些簡單的數據分析，但未能完全利用人工智能技術、大數據技術為師生提供有意義的決策。

2.3 數據分析與數據挖掘不夠深入

現階段的智慧校園已基本實現了一卡通服務，一張卡或一張臉能在學校的每個區域進行活動，但很少有學校能從師生的日常生活大數據中提供身體健康監測、學習智能提醒、消費智能服務、學生動態管理等方面的科學分析與數據挖掘[3]。

2.4 智慧校園的社會認知度不高

受傳統教育觀念的影響，學習是自己的事，教師是教學的主體，“智慧校園”建設將會涉及師生參與、日常數據采集，由于“智慧校園”在建設過程中師生員工對人工智能技術的決策能力和大數據的數據分析持懷疑態度[4]。在數據賦能的智慧校園建設過程中，應加強隱私保護，及時更新技術，逐步解決存在的問題，提高人們對智慧校園的社會認可度，得到社會各界的理解與支持，實現“智慧校園”的可持續發展。

3 數智賦能下智慧校園建設的意義

本文將針對當前智慧校園存在的問題，研究“數智賦能下的智慧校園”，它是以人工智能技術為支撐的人本化、個性化的高階智慧校園形態[5]，它是基于師生用戶的個性化需求且具有自適應決策服務能力，其理論和現實意義如下。

3.1 理論意義

本文研究的“基于人工智能的智慧校園”的算法和結構將為人工智能技術與智慧校園的深度融合提供技術參考；研究數智賦能下的智慧校園建設與實施，為培養新時代具有創新精神的社會主義接班人提供示范。

3.2 現實意義

本文研究的智慧校園框架的現實意義體現在以下三種需求人群中：

（1）對學生來說，數智賦能下的智慧學生管理系統利用學生的個性化需求推薦學習資源和數智賦能的指導教師；利用人工智能技術監測學生的學習狀態、及時改變學習方式、動態調整學習情緒、提高學習效率；利用自適應的智能評估機制，調整學習方式。

（2）對教師來說，在數智賦能下的智慧教學管理系統中，教師可以利用大數據的精準分析為學生設計個性化的教學資源，準確診斷教學難點，通過AI 算法得到智能化的解決方案。

（3）對于學校管理者來說，數智賦能下的智慧管理系統利用大數據共享平臺，借助人工智能技術為師生員工提供個性化的定制服務，有利于實現精準教育決策。

4 數智賦能下的“智慧校園”設計

4.1 數智賦能下的智慧校園總體架構

在數智賦能時代，智慧校園將面臨新的變革機遇，本文將從安全保障層、應用服務核心層、大數據平臺分析層、硬件基礎層研究智慧校園的總體架構。在安全保障層，主要研究算法優化、技術規范、技術服務等，為校園網提供信息安全、隱私保護、技術保障；在應用服務核心層，主要是研究智能決策下的應用服務體系，實現智能感知、語音識別、圖像識別、人臉識別；在大數據的平臺分析層，主要是利用大數據提供智能化的決策；在硬件基礎層，主要是構建智能感知的校園服務系統。其總體架構如圖1所示。

圖1 數智賦能下的智慧校園總體架構

4.2 數智賦能下的智慧校園建設思路

數智賦能下的“智慧校園”總的建設思路是：制訂規劃、調研論證、預算資金、計劃實施、嚴格管理、安全保障。具體有以下七個方面：

①根據學校發展方向，明確智慧校園建設的具體目標。②根據學校自身需求，制定數智賦能下的“智慧校園”建設方案。方案中需要包括校園信息數字化、教學管理智能化、管理決策科學化等。③基礎層的硬件設施建設，為了實現“智慧校園”智能化管理，硬件設施需要有智能教學設施、智能傳感系統、智能通信系統、云端資料庫與服務器等硬件設備。④根據規劃方案，建設符合學校需求的數據中心。數據中心是“智慧校園”的信息核心，是進行數據分析和處理的基礎。⑤提高校園信息化程度。校園信息化是“智慧校園”的基礎，要通過互聯網和物聯網將校園內的數據存儲在大數據服務器上。⑥實現智慧決策。利用智慧校園的大數據平臺，為校園師生提供科學的決策。⑦強化安全保障。安全保障是“智慧校園”的重要保障，要過濾敏感數據，強化網絡安全意識。

4.3 數據賦能下的智慧校園服務框架

數據賦能下的智慧校園系統由硬件終端產品和大數據服務平臺構成。硬件終端產品由RFID 人臉識別系統構成，它用來收集師生日常行為數據，是數據分析服務平臺的數據源。RFID 硬件終端產品安裝在校門口、圖書館、教學樓、宿舍等師生出入的地方，通過人臉識別終端和TCP/IP 協議后，采集實時數據并上傳到數據中心，完成數據的統一采集。

智慧校園大數據服務平臺：大數據平臺上的數據有二種：一種是通過RFID 人臉識別系統收集到的數據；另一種是第三方系統（校園其他軟件平臺）上的平臺數據。大數據服務平臺通過實時分析、處理校園大數據，生成可視化的數據圖表，或形成有意義的決策分析結論，或為師生提供相應的推薦資料，其服務框架如圖2所示。

圖2 數智賦能下的智慧校園服務框架

5 數據賦能下的智慧校園的實施

數據賦能下的智慧校園建設是以提高教學質量為目標，以大數據、人工智能技術為手段，通過智能化的決策管理，提升現代化的教學管理水平，為社會培養更多優秀人才。下面將從智慧校園的基礎層的感知通訊系統建設、智慧校園大數據平臺建設、智慧校園技術規范及決策服務系統三個方面進行研究。

5.1 智慧校園基礎設施建設

硬件基礎層的設備主要包括教學設備、智能通信系統、智能感知系統、人臉識別系統、云端服務器五個部分。智慧教學設施包括教學區攝像頭、智能終端交互設備、智能感應設施、圖像識別設備、網絡通信設備等。基礎設備要按學校需求，成本核算后設計出能為智慧校園提供大數據分析和智能決策的硬件平臺。

5.1.1 利用5G+Wi-Fi實現校園網絡的全覆蓋

當前大部分校園網經常掉線或卡頓，而數據賦能下的智慧校園利用5G 技術的大連接、高速率、低時延等特性，在硬件基礎層安裝5G 通訊設施和智能感知設備，構建一個萬物互聯的通信系統。5G 技術可以為大數據平臺提供海量的終端和移動端的服務，為智慧校園用戶提供可靠的網絡服務[6]。5G+Wi-Fi技術建設校園泛在網，實現學校的全覆蓋，提供給智慧校園用戶優質的網絡學習環境。

5.1.2 數智賦能下的數據處理中心建設

面對當前校園建設中的信息孤島、數據冗雜、數據不統一等問題，大數據和云計算等技術下的數據處理中心能有效地解決這些問題。數智賦能下的數據處理中心以國家信息資源管理制度為綱要，以學校建設現狀和師生員工需求為導向，研究數智賦能下的智慧校園的整體數據管理架構，優化校園大數據，實現數據統一和數據共享，為智慧校園的可持續發展提供數據保證。

5.2 數智賦能下的智慧校園支撐平臺建設

數智賦能下的系統支撐平臺主要是為智慧校園服務體系提供統一的身份認證和用戶管理，提高服務系統的效率。基于智慧感知的基礎層的通信系統，能實現校園網的全覆蓋和校園數據的智能化，在統一的平臺下進行數據分析和業務建設。

5.3 數智賦能下的智慧校園服務體系研發

數智賦能下的智慧校園服務是在基礎層采用物聯網技術，通過智慧感知通訊系統收集數據，上傳到云端的服務器上，智慧校園中的應用服務系統根據用戶需求，提供智能管理及智能決策。本文先研究以下五種應用服務，不同的學校可以根據學校自身的需要進行增減。

5.3.1 數智賦能下的智慧管理系統

該系統主要由新辦公系統（包括出差管理、會議管理、校內簽報、公文發放、通訊錄管理等）、財務系統（工資管理、科研經費管理、報賬管理）、人事系統和大數據分析決策等子系統構成。該智慧管理系統在統一的管理平臺下，根據用戶需求，能簡化行政管理流程、提高工作效率、實現數據共享、方便信息發布，發揮智慧校園的作用。

5.3.2 智慧教學系統

該系統涉及專業管理、課程管理、選課管理、實訓平臺管理、畢業設計質量監測、成績管理、資源推送管理等多個方面。在數智賦能下的智慧教學能更好地開展線上線下教學，能根據用戶的瀏覽情況進行教學資源的推送，根據學生喜好提供智能化選課；教師可以根據學生的線上學習及線下作業完成情況，更好地指導與客觀公正地評價學生；同時教師可以利用云端平臺更方便地建設教學資料、利用網上資源優化教學內容和教學設計。

5.3.3 智慧學生服務系統

該系統主要是通過學生個性化的信息輸入及個性化的需求，定制包括心理、交友、購物等方面的推薦建議，在保證學生隱私的情況下進行學習、生活、有效溝通。

5.3.4 智慧科研系統

智慧科研管理系統是數智賦能下的智慧校園建設的重要組成內容，是衡量學校科研水平的重要依據。該系統不僅可以簡化線下科研管理（如課題信息發布、課題申報、課題審核、中期檢查、課題驗收、課題評估等）一系列煩瑣工作流程，還可以為師生提供智能化科研方向的提示，為學校領導提供智能化的科研量化考核、評價。

5.3.5 智慧圖書管理系統

數智賦能下的智慧圖書管理系統是通過云計算、大數據、自動識別技術、智慧互聯等先進的科學技術，提供智能化的圖書管理；為師生員工提供個性化數字圖書服務。數智賦能下的智慧圖書館具有科研學習、論文檢索、智庫服務、云端數據管理、學科資源建設等功能。

為更好地滿足圖書館用戶的內在需求，數智賦能下的智慧圖書館可以進行如下優化：①數據賦能下的智慧圖書館利用RFID 自動識別系統采集到入館人員的基本信息和進館內的動作行為，圖書館的決策部門可以利用這些數據對圖書館的空間位置進行更合理的分配，為師生員工提供更優質的服務。②在圖書館的空間規劃上，可以設置共享體驗區，該區域應配有LED 燈、電源、插座、Wi-Fi 等基礎設施，滿足學習者的線上線下學習；在經典的閱讀區域應提供觸摸閱讀、數字閱讀等閱讀器設施，并提供線下會議討論的設施；在學科體驗區，要能讓學生體驗到真實的學習場景，在沉浸式體驗中掌握專業知識。③采用網絡直播推廣與宣傳學習資源，同時提升學生的參與度；可以通過微信號訂閱圖書館的直播信息，打破時空限制。④為提升學生專業能力和學校學科建設，利用大數據技術分析師生員工閱讀和借閱習慣，整合、挖掘用戶偏好，為學習者提供精準的線下學習資源推介。⑤利用大數據平臺收集到的數據，匹配師生員工的信息素養，優化圖書館發展規劃。

6 總結

本文針對現階段智慧校園發展過程中存在的問題，提出數智賦能下的智慧校園建設總體架構、建設思路、服務框架等方面的設計建議，從智慧校園的基礎設施、支撐平臺建設、服務體系三個方面研究了數智賦能下的智慧校園的實施方案，重點對智慧校園服務體系的五個方面提出了自己的建議，以期為人工智能技術與智慧校園有機融合提供示范。