“互联网+”背景下高校智慧校园技术系统建设框架设计

刘邦奇　孙曙辉

摘 要：智慧校园是“互联网+”时代校园信息化发展的高级阶段和新的形态。本文在对“互联网+”背景下智慧校园的概念及特征分析的基础上，结合高等学校校园信息化发展实际，描述了高校智慧校园的总体架构模型，进而重点对智慧校园基础环境、智慧教育教学资源平台、智慧教学与研训平台、智慧管理与服务平台等技术系统建设框架和内容进行分析设计，为高校开展智慧校园建设规划设计提供借鉴。

关键词：“互联网+”；高等学校；智慧校园；技术系统建设

中图分类号：G647 文献标志码：A 文章编号：1673-8454（2017）21-0061-06

一、引言

智慧校园是“互联网+”时代校园信息化发展的高级阶段和新的形态。[1]自上个世纪末计算机和互联网技术在高校教育教学中推广应用，从早期的计算机辅助教学（CAI）、计算机辅助管理（CAM），到后来基于校园局域网的网络化教学、网络课程资源建设共享，进入本世纪后基于校园基础支撑平台、各类管理业务系统的集成开发应用，各类高校广泛开展了数字化校园建设与应用。[2] “互聯网+”时代，随着物联网、云计算、大数据、移动互联网、人工智能等新一代信息技术的出现和校园应用，高校校园信息化发展迈入崭新的发展阶段，智能感知的网络环境、云平台的支撑服务、大数据中心建设、业务系统的集成融合、一站式信息门户和可视化展现等，使高校信息化校园从数字校园阶段进入智慧校园发展的新阶段。[3][4]目前对智慧校园的研究大多还停留在概念、特征、应用需求方面，对具体建设方法和应用层面的研究还不够。本文在“互联网+”的时代背景下，尝试从智慧校园的技术系统架构和建设内容框架进行初步探讨。

二、智慧校园的定义及特征

1.定义

智慧校园是指利用“互联网+”的思维方式和物联网、云计算、大数据、人工智能等新一代信息技术手段，把学校里分散的、各自为政的信息化系统和资源整合集成为一个有机整体，构建的具有高度感知能力、协同能力和服务能力的新型信息化校园环境，为高校教学、科研、管理和服务提供网络化、智能化、一体化的支撑服务平台，促进教育教学系统结构性变革，提高教育教学质量与效能，促进学生和教师的成长与发展。[5][6]

2.技术特征

从技术的视角来看，“互联网+”时代的智慧校园具有以下主要特征：

（1）感知化。基于传感器、RFID、二维码、视频采集、卫星定位等感知技术和设备构建全面感知的校园环境，可随时随地感知、捕获和传递人员、设备及资源信息。

（2）数据化。针对学校教育过程中丰富多样的数据信息，利用大数据和学习分析技术，对教育教学过程中的动态数据进行收集、汇聚、分析和挖掘，实现更好的预测、决策和服务。

（3）网络化。基于校园网、物联网、无线网和移动互联网技术，实现多网融合，师生可以通过有线和无线随时随地访问网络资源，实现校园内人与人、人与物、物与物的互联互通。

（4）可视化。利用计算机图形学和图像处理技术，提供计算机辅助设计、虚拟仿真、增强现实、科学可视化等功能，呈现声音、动画、录像以及模拟的二维甚至三维景象。

（5）智能化。基于WEB3.0（智能网络）、系统自适应、智能控制等智能信息技术，通过对知识信息进行分析、计算、比较、判断、推理，实现智能化的资源推送和教学服务。

3.教育特征

从教育的视角来看，“互联网+”背景下智慧校园具有以下主要特征：[7]

（1）个性化。依托智慧校园富媒体教学资源和个性化学习空间，学生可以根据自己的个性特点选择所需要的学习内容、学习方法和学习时间，教师可以精准掌握学情，关注每个学生个性特点，进行个性化教学设计，采取一对一的沟通交流和辅导，真正实现因材施教。

（2）动态化。采取贯穿教学全过程的动态学习诊断与评价，如通过课前发布预习材料和作业进行预习测评、课中推送随堂测验进行实时检测评价、课后进行作业推送和在线反馈，实现了即时、动态、智能的诊断分析和评价反馈，促进互动交流。

（3）泛在化。基于无所不在的网络和各类智能终端设备，智慧校园表现出极大的开放性，实现任何人（Any One）可以在任何时间（Any Time）、任何地点（Any Where）、学习任何事情（Any Thing），打破了以学校为中心、以课堂为中心的教学体系，支持自主学习、泛在学习。

（4）协作化。网络化、智能化校园环境为学习者、教育者提供了更多的人-人、人-机协作完成学习任务的机会，如基于互联网环境的在线合作学习，基于课堂云端的分组合作学习，基于网络空间、学习社区的师生互动、讨论式学习，等等。

（5）智慧化。基于智慧校园教育环境，提高教育教学全过程的针对性、科学性、有效性，通过智慧的教和智慧的学，帮助学习者实现符合个性特征的智慧成长，帮助教师实现专业化发展，实现学校智慧教育健康发展。

三、智慧校园的总体架构模型

高校智慧校园建设是一项内容复杂的综合系统工程，既包括校园信息化技术系统的建设，也包括各类教育教学业务应用，同时还包括组织体系、安全体系、运维保障和人员发展等机制建设。通过对多年来数字化校园建设的常用模式和技术架构分析，[8]结合“互联网+”时代云计算、大数据、网络融合等最新的技术理念和高等学校校园信息化发展实际，笔者构建了高校智慧校园建设的总体架构模型，如见图1所示。[9-11]

根据总体架构模型，智慧校园总体架构的组成要素包括终端用户层、服务展现层、业务应用层、支撑平台层、数据资源层、基础设施层和管理保障体系建设等几大部分。其中为了适应技术和应用发展的要求，核心技术架构在传统云服务三层架构（IaaS、PaaS、SaaS）基础上进行拓展，增加了数据资源层（DaaS）和服务展现层（EaaS）；而终端用户层提供跨平台、跨系统服务，支持最新的多种网络终端设备接入；管理保障体系包括组织管理保障体系、信息标准规范体系、信息安全管理体系、运行维护保障体系。各核心技术层建设的主要内涵如下：endprint