智慧校园的技术要求和发展趋势研究

张 帆 ，黄巧洁 ，刘沛强 ，3*，刘 奇

（1.华迪计算机集团有限公司，北京 100195；2.广东农工商职业技术学院，广东 广州 510507；3.广东宜教通教育有限公司，广东 广州 510663）

0 引 言

近十年来，我国加快了教育信息化建设[1]。随着教育信息化的深入发展，越来越多的校园信息化应用软件得到部署和应用。校园信息化大体经历了三个不同的发展阶段：电算化阶段、信息化系统建设和智慧校园的建设阶段[2]。校园信息化建设初期，主要是解决校园数字化的问题，不同部门采购的产品之间几乎没有关联，形成一个个“数字孤岛”。近年来，随着5G应用的开始普及、物联网的兴起、人工智能算法的成熟、大数据在教育中的应用，原有的校园信息化体系已经无法满足今天师生的多样化、个性化的应用需求，亟待向智能化发展。

1 校园信息化现阶段面临的问题

当前，校园信息化建设正处在从“数字校园”到“智慧校园”的转型时期[1]，许多学校已经完成教务管理、消费管理、行政办公及自动排课等系统的建设，在一定程度上满足了教育教学信息化的要求，然而还存在着许多不容忽视的问题。

1.1 各业务系统之间缺乏统一协调

在信息化建设初期，大部分信息化系统开发商都只关注某个垂直领域的功能开发，没有从平台的角度为不同领域功能预留接口，难以实现协同办公。由于缺少顶层设计，各业务系统之间形成条块分割，缺乏统一协调。

1.2 技术与业务脱节

信息化系统必须与学校的实际情况相契合才能发挥最大的功效。由于历史原因，不少学校的信息化系统是直接采购的，系统流程与实际的教学管理存在一定程度的脱节，而且架构陈旧，难以满足新的需求。因此，数字校园建设的整体质量不高。

1.3 系统之间缺少统一的基础数据管理

不同的系统，都需要使用到学生信息、教师信息、教学架构信息以及行政组织信息等基础数据。但由于系统之间缺少统一的基础数据管理，这些基础数据在所有系统都需要设置一次，不仅费时费力，而且容易出现数据不一致的情况。

1.4 数据难以共享

早期大多数系统之间的数据共享通过系统的导入导出功能实现，例如，阅卷系统得到的分数，需要先导出为Excel文件，再导入到成绩管理系统。这样不仅使用不方便，而且人工编辑也容易出错。数据可用性不强，难以共享。可见，当前的教育信息化尚未能实现各业务共享和协同处理。

作为智慧教育的必然产物，智慧校园成为近年来教育信息化建设的热点和趋势[3-5]。《教育信息化2.0行动计划》[6]明确提出“信息化应用水平和师生信息素养普遍提高，建成‘互联网+教育’大平台”的基本目标。互联网+、人工智能及大数据等技术的发展，为智慧校园提供了坚实的技术基础[7]。

2 校园信息化对智慧校园2.0的技术要求

通过对校园信息化建设的分析，本文归纳出智慧校园2.0需要满足的技术要求如下。

2.1 统一规范化的系统架构

《中国教育现代化2035》[8]提出，智能化校园要统筹建设一体化智能化教学、管理与服务平台。智慧校园平台的建设对于提升校园信息处理水平，完善体系间信息资源的互联互通、共享融合，实现协同性和智能化管理等具有极大的价值[9]。系统开发商需要研发统一架构的智慧校园平台，通过梳理各个学校的运行模式，抽象出通用的系统框架并进行充分的弹性考量。

2.2 统一规范化的基础数据

基础数据包括学校基本信息、行政和教学组织机构、教师信息、学生信息以及校产信息等结构化数据。它们应进行统一的设置，并且在数据库和数据访问层中定义为规范化的元数据。这些元数据需要同步给不同的系统，避免出现不同系统之间的数据二义性。

2.3 统一规范化的应用管理

智慧校园2.0需要对学校的应用进行分类管理，建立教务管理、行政办公、考勤管理、消费管理等默认的常用模块，在模块内创建不同的应用。应用管理应支持动态可配置，模块和应用名称均可以配置，满足不同学校已经约定俗成的使用习惯。图1展示了一种具有统一基础平台和统一应用管理的智慧校园综合服务平台。

图1 一种具有统一基础平台和应用管理的智慧校园综合服务平台

2.4 开放的架构和接入规范

由于每个学校的具体需求不同，平台应具有开放的架构，提供集成第三方系统的能力。建设主体应构建一体化的“互联网+教育”大平台，实现资源平台、管理平台的互通、衔接与开放[6]。因此，需要制定集成接入规范：

（1）从智慧校园平台登录到第三方系统，需要制定单点登录规范；

（2）为保证基础数据的一致性，需制定数据同步规范；

（3）进行统一的菜单管理，需要制定菜单集成规范；

（4）对物联网设备进行统一管理，需要制定校园物联网接入规范。

图2展示了一种集成了多应用系统的智慧校园综合服务平台的单点登录流程。

通过优秀的框架和开放的集成能力，能够打造良好的智慧校园生态，形成具有教育管理、智慧教学及智能办公等特性的一站式服务平台。

3 校园信息化的发展趋势

3.1 信息化系统云化部署

在早期的校园信息化建设中，所有硬件和信息化系统都部署在学校机房中。随着信息化系统的不断升级和数据的不断积累，服务器会变得不堪重负，而云化部署固有的即开即用、弹性伸缩等特点恰好解决了这个问题。对于中小学，云化部署的优势更加明显，开发商提供的SaaS（软件即服务）平台能显著降低学校的建设和运营成本。特别是以区（县）为单位进行校园信息化系统的采购，不仅能降低单套系统的成本，而且对于各个学校教学活动的一致性有积极的意义。

3.2 支持移动终端接入

智慧校园2.0平台将会频繁地应用于学校教学管理中，因此，把越来越多的业务移植到移动终端，是教育信息化发展的必然趋势。通过移动终端不仅能实现掌上办公，还能随时随地观看教学视频，让学习资源触手可及。随着移动通信技术的发展，远程学习、终端学习作为一种重要的学习方式，将会成为课堂学习的有力补充[10]。

3.3 教学行政管理一体化

智慧校园平台通过标准接口提供集成第三方系统的能力，构建一体化管理平台。通过校园物联网连接电子班牌、闸机、视频监控系统、阅卷设备、刷卡机等设备，能够为教学和行政管理提供更加智能的一体化服务。一种智慧校园物联网一体化架构[11]如图3所示。

3.4 大数据的综合利用

将教育研究中针对变量之间因果关系的主观分析转变为客观、科学的大数据分析[12-13]，利用大数据技术对智慧校园平台产生的过程性数据进行分析统计，能够发现教学活动中的共性问题并加以解决，对教学管理改进有着积极的意义。将大数据分析应用于学生答题时间、答案修改次数及错题统计中，能够发现学生成绩背后的薄弱知识点；通过对学生的消费行为、借阅记录、考勤时间、成绩波动及兴趣爱好等进行精准画像，以便因材施教；统计学校在日常运行中的各种关键指标，在“领导驾驶舱”进行呈现，能够为学校领导的决策提供依据。对教学活动过程中的大数据进行综合利用，将成为校园信息化的一个趋势。

4 结 语

统一标准化的系统架构、基础数据、应用管理及开放的架构，能够较好地解决校园信息化存在的问题。《加快推进教育现代化实施方案（2018—2022年）》提出要促进信息技术与教育教学深度融合，构建“互联网+教育”支撑服务平台。随着云计算技术的发展、大数据综合利用的普及，智慧校园2.0不仅将在校园教学和日常管理中发挥更加重要的作用，而且能促进教学管理的变革。