数智赋能下的智慧校园建设研究与实施

李新良 祖国建

（长沙民政职业技术学院，湖南 长沙 417004）

随着大数据、人工智能技术的快速发展，数智赋能下的“智慧校园”即将为高质量的现代化教育教学添砖加瓦，政府已重视、学者们已逐渐关注此热点。教育部印发的《教育信息化2.0 行动计划》指出，要结合国家“互联网+”、大数据、新一代人工智能等重大战略的任务安排，以教育大数据为抓手，形成完善的教育管理服务体系，提高教育治理能力，以智慧校园建设为基础，推进教育信息化融合[1]。“数智赋能的智慧校园”将是未来教育发展的必然趋势。

1 数据赋能下的“智慧校园”辨析

智慧校园在国家标准《智慧校园总体框架》中的定义是：物理空间和信息空间的有机衔接，使任何人、任何时间、任何地点都能便捷地获取资源和服务[2]。数据赋能下的“智慧校园”是基于自动识别技术、物联感知、人工智能、大数据等技术的校园管理模式，是以改变教育教学理念和学校管理效率为目标，在校园建设过程中利用大数据进行数据处理、数据分析，提高数据的有效性，通过人工智能的算法实现智能化的决策，从而提高人才培养质量。

2 当前智慧校园建设过程中的问题分析

由于科技水平和传统的教育管理观念的影响，现阶段我国智慧校园建设还存在诸多问题，归纳其痛点有以下四个方面。

2.1 个性化教学活力不足

当前智慧校园虽在局部层面实现了个性化教学，但其“个性化”程度并未有效覆盖教学全过程，如：教学资源个性化、教学实施过程中的问题的针对性、教学设计的互动性、教学情景的智能化等，以学生为中心的教学组织模式未真正启用。

2.2 智能决策程度低

自动识别技术、数据采集进行了一些简单的数据分析，但未能完全利用人工智能技术、大数据技术为师生提供有意义的决策。

2.3 数据分析与数据挖掘不够深入

现阶段的智慧校园已基本实现了一卡通服务，一张卡或一张脸能在学校的每个区域进行活动，但很少有学校能从师生的日常生活大数据中提供身体健康监测、学习智能提醒、消费智能服务、学生动态管理等方面的科学分析与数据挖掘[3]。

2.4 智慧校园的社会认知度不高

受传统教育观念的影响，学习是自己的事，教师是教学的主体，“智慧校园”建设将会涉及师生参与、日常数据采集，由于“智慧校园”在建设过程中师生员工对人工智能技术的决策能力和大数据的数据分析持怀疑态度[4]。在数据赋能的智慧校园建设过程中，应加强隐私保护，及时更新技术，逐步解决存在的问题，提高人们对智慧校园的社会认可度，得到社会各界的理解与支持，实现“智慧校园”的可持续发展。

3 数智赋能下智慧校园建设的意义

本文将针对当前智慧校园存在的问题，研究“数智赋能下的智慧校园”，它是以人工智能技术为支撑的人本化、个性化的高阶智慧校园形态[5]，它是基于师生用户的个性化需求且具有自适应决策服务能力，其理论和现实意义如下。

3.1 理论意义

本文研究的“基于人工智能的智慧校园”的算法和结构将为人工智能技术与智慧校园的深度融合提供技术参考；研究数智赋能下的智慧校园建设与实施，为培养新时代具有创新精神的社会主义接班人提供示范。

3.2 现实意义

本文研究的智慧校园框架的现实意义体现在以下三种需求人群中：

（1）对学生来说，数智赋能下的智慧学生管理系统利用学生的个性化需求推荐学习资源和数智赋能的指导教师；利用人工智能技术监测学生的学习状态、及时改变学习方式、动态调整学习情绪、提高学习效率；利用自适应的智能评估机制，调整学习方式。

（2）对教师来说，在数智赋能下的智慧教学管理系统中，教师可以利用大数据的精准分析为学生设计个性化的教学资源，准确诊断教学难点，通过AI 算法得到智能化的解决方案。

（3）对于学校管理者来说，数智赋能下的智慧管理系统利用大数据共享平台，借助人工智能技术为师生员工提供个性化的定制服务，有利于实现精准教育决策。

4 数智赋能下的“智慧校园”设计

4.1 数智赋能下的智慧校园总体架构

在数智赋能时代，智慧校园将面临新的变革机遇，本文将从安全保障层、应用服务核心层、大数据平台分析层、硬件基础层研究智慧校园的总体架构。在安全保障层，主要研究算法优化、技术规范、技术服务等，为校园网提供信息安全、隐私保护、技术保障；在应用服务核心层，主要是研究智能决策下的应用服务体系，实现智能感知、语音识别、图像识别、人脸识别；在大数据的平台分析层，主要是利用大数据提供智能化的决策；在硬件基础层，主要是构建智能感知的校园服务系统。其总体架构如图1所示。

图1 数智赋能下的智慧校园总体架构

4.2 数智赋能下的智慧校园建设思路

数智赋能下的“智慧校园”总的建设思路是：制订规划、调研论证、预算资金、计划实施、严格管理、安全保障。具体有以下七个方面：

①根据学校发展方向，明确智慧校园建设的具体目标。②根据学校自身需求，制定数智赋能下的“智慧校园”建设方案。方案中需要包括校园信息数字化、教学管理智能化、管理决策科学化等。③基础层的硬件设施建设，为了实现“智慧校园”智能化管理，硬件设施需要有智能教学设施、智能传感系统、智能通信系统、云端资料库与服务器等硬件设备。④根据规划方案，建设符合学校需求的数据中心。数据中心是“智慧校园”的信息核心，是进行数据分析和处理的基础。⑤提高校园信息化程度。校园信息化是“智慧校园”的基础，要通过互联网和物联网将校园内的数据存储在大数据服务器上。⑥实现智慧决策。利用智慧校园的大数据平台，为校园师生提供科学的决策。⑦强化安全保障。安全保障是“智慧校园”的重要保障，要过滤敏感数据，强化网络安全意识。

4.3 数据赋能下的智慧校园服务框架

数据赋能下的智慧校园系统由硬件终端产品和大数据服务平台构成。硬件终端产品由RFID 人脸识别系统构成，它用来收集师生日常行为数据，是数据分析服务平台的数据源。RFID 硬件终端产品安装在校门口、图书馆、教学楼、宿舍等师生出入的地方，通过人脸识别终端和TCP/IP 协议后，采集实时数据并上传到数据中心，完成数据的统一采集。

智慧校园大数据服务平台：大数据平台上的数据有二种：一种是通过RFID 人脸识别系统收集到的数据；另一种是第三方系统（校园其他软件平台）上的平台数据。大数据服务平台通过实时分析、处理校园大数据，生成可视化的数据图表，或形成有意义的决策分析结论，或为师生提供相应的推荐资料，其服务框架如图2所示。

图2 数智赋能下的智慧校园服务框架

5 数据赋能下的智慧校园的实施

数据赋能下的智慧校园建设是以提高教学质量为目标，以大数据、人工智能技术为手段，通过智能化的决策管理，提升现代化的教学管理水平，为社会培养更多优秀人才。下面将从智慧校园的基础层的感知通讯系统建设、智慧校园大数据平台建设、智慧校园技术规范及决策服务系统三个方面进行研究。

5.1 智慧校园基础设施建设

硬件基础层的设备主要包括教学设备、智能通信系统、智能感知系统、人脸识别系统、云端服务器五个部分。智慧教学设施包括教学区摄像头、智能终端交互设备、智能感应设施、图像识别设备、网络通信设备等。基础设备要按学校需求，成本核算后设计出能为智慧校园提供大数据分析和智能决策的硬件平台。

5.1.1 利用5G+Wi-Fi实现校园网络的全覆盖

当前大部分校园网经常掉线或卡顿，而数据赋能下的智慧校园利用5G 技术的大连接、高速率、低时延等特性，在硬件基础层安装5G 通讯设施和智能感知设备，构建一个万物互联的通信系统。5G 技术可以为大数据平台提供海量的终端和移动端的服务，为智慧校园用户提供可靠的网络服务[6]。5G+Wi-Fi技术建设校园泛在网，实现学校的全覆盖，提供给智慧校园用户优质的网络学习环境。

5.1.2 数智赋能下的数据处理中心建设

面对当前校园建设中的信息孤岛、数据冗杂、数据不统一等问题，大数据和云计算等技术下的数据处理中心能有效地解决这些问题。数智赋能下的数据处理中心以国家信息资源管理制度为纲要，以学校建设现状和师生员工需求为导向，研究数智赋能下的智慧校园的整体数据管理架构，优化校园大数据，实现数据统一和数据共享，为智慧校园的可持续发展提供数据保证。

5.2 数智赋能下的智慧校园支撑平台建设

数智赋能下的系统支撑平台主要是为智慧校园服务体系提供统一的身份认证和用户管理，提高服务系统的效率。基于智慧感知的基础层的通信系统，能实现校园网的全覆盖和校园数据的智能化，在统一的平台下进行数据分析和业务建设。

5.3 数智赋能下的智慧校园服务体系研发

数智赋能下的智慧校园服务是在基础层采用物联网技术，通过智慧感知通讯系统收集数据，上传到云端的服务器上，智慧校园中的应用服务系统根据用户需求，提供智能管理及智能决策。本文先研究以下五种应用服务，不同的学校可以根据学校自身的需要进行增减。

5.3.1 数智赋能下的智慧管理系统

该系统主要由新办公系统（包括出差管理、会议管理、校内签报、公文发放、通讯录管理等）、财务系统（工资管理、科研经费管理、报账管理）、人事系统和大数据分析决策等子系统构成。该智慧管理系统在统一的管理平台下，根据用户需求，能简化行政管理流程、提高工作效率、实现数据共享、方便信息发布，发挥智慧校园的作用。

5.3.2 智慧教学系统

该系统涉及专业管理、课程管理、选课管理、实训平台管理、毕业设计质量监测、成绩管理、资源推送管理等多个方面。在数智赋能下的智慧教学能更好地开展线上线下教学，能根据用户的浏览情况进行教学资源的推送，根据学生喜好提供智能化选课；教师可以根据学生的线上学习及线下作业完成情况，更好地指导与客观公正地评价学生；同时教师可以利用云端平台更方便地建设教学资料、利用网上资源优化教学内容和教学设计。

5.3.3 智慧学生服务系统

该系统主要是通过学生个性化的信息输入及个性化的需求，定制包括心理、交友、购物等方面的推荐建议，在保证学生隐私的情况下进行学习、生活、有效沟通。

5.3.4 智慧科研系统

智慧科研管理系统是数智赋能下的智慧校园建设的重要组成内容，是衡量学校科研水平的重要依据。该系统不仅可以简化线下科研管理（如课题信息发布、课题申报、课题审核、中期检查、课题验收、课题评估等）一系列烦琐工作流程，还可以为师生提供智能化科研方向的提示，为学校领导提供智能化的科研量化考核、评价。

5.3.5 智慧图书管理系统

数智赋能下的智慧图书管理系统是通过云计算、大数据、自动识别技术、智慧互联等先进的科学技术，提供智能化的图书管理；为师生员工提供个性化数字图书服务。数智赋能下的智慧图书馆具有科研学习、论文检索、智库服务、云端数据管理、学科资源建设等功能。

为更好地满足图书馆用户的内在需求，数智赋能下的智慧图书馆可以进行如下优化：①数据赋能下的智慧图书馆利用RFID 自动识别系统采集到入馆人员的基本信息和进馆内的动作行为，图书馆的决策部门可以利用这些数据对图书馆的空间位置进行更合理的分配，为师生员工提供更优质的服务。②在图书馆的空间规划上，可以设置共享体验区，该区域应配有LED 灯、电源、插座、Wi-Fi 等基础设施，满足学习者的线上线下学习；在经典的阅读区域应提供触摸阅读、数字阅读等阅读器设施，并提供线下会议讨论的设施；在学科体验区，要能让学生体验到真实的学习场景，在沉浸式体验中掌握专业知识。③采用网络直播推广与宣传学习资源，同时提升学生的参与度；可以通过微信号订阅图书馆的直播信息，打破时空限制。④为提升学生专业能力和学校学科建设，利用大数据技术分析师生员工阅读和借阅习惯，整合、挖掘用户偏好，为学习者提供精准的线下学习资源推介。⑤利用大数据平台收集到的数据，匹配师生员工的信息素养，优化图书馆发展规划。

6 总结

本文针对现阶段智慧校园发展过程中存在的问题，提出数智赋能下的智慧校园建设总体架构、建设思路、服务框架等方面的设计建议，从智慧校园的基础设施、支撑平台建设、服务体系三个方面研究了数智赋能下的智慧校园的实施方案，重点对智慧校园服务体系的五个方面提出了自己的建议，以期为人工智能技术与智慧校园有机融合提供示范。