基于云计算和物联网的智慧校园

何曼琪　白诗琦　苗旭娟　杨亮

摘 要： 数字校园的引入，初步实现了高校的信息资源整合与应用集成，但其还不足以支撑面向最终用户的服务。文章剖析了智慧校园这一当前高校教育信息化发展的更高形态的内涵与特征，遵循以用户服务为中心的原则，阐述了当今智慧校园需要运用的技术和方法，逐步完善信息化建设，逐渐实现大范围教育资源共享，最终实现数字校园向智慧校园的转型。

关键词： 数字校园； 智慧校园； 用户服务； 信息技术； 信息化建设

中图分类号：TP3 文献标志码：A 文章编号：1006-8228（2016）06-22-04

Abstract： Digital campus initially realized the information resource integration and application integration in universities， but it is not enough to support the end-user oriented services. This paper explains that smart campus is the higher form of the university informationization development by introducing the connotation and features of smart campus. And applying the principle of focusing on customer service， describes the information technologies and essential methods smart campus required today， to improve the information construction and widening education resources sharing， so as to realize the transformation from digital campus to smart campus.

Key words： digital campus； smart campus； customer service； information technology； information construction

0 引言

信息化教育这种崭新的教育形态， 是教育信息化发展到一定阶段必然会有的产物。为了达到师生和管理者感知并有效利用更全面的教学资源，获得互动共享型学习生活环境的目的，中国许多高校在云计算和物联网等技术的推动下提出了“智慧校园”的理念，并随着智慧理念的深入，逐步建立一个开放型的智能综合信息服务平台，有效改善校园信息化服务质量。充满智慧的信息化校园必然会成为教育行业信息化建设的主流方向。

1 数字化校园

数字校园是学校的教学、管理在信息技术发展的不同阶段下不同深度的信息化应用管理体现。时至今日，数字校园的最高水平是基于互联网下的校园信息化平台，用户不再经受因不同的管理系统多次登录的繁琐操作。这对学校教学及管理的信息化功不可没，但通过回顾并重新审视数字校园的建设过程与应用效果后，我们会发现，数字校园还不是学校信息化发展的终极目标，还没有达到信息化发展的高级阶段。在如今的建设应用当中仍存在一些问题。

⑴ 信息门户平台与部门管理系统的业务和数据整合是数字校园建设的主要聚焦点，在教与学方面融合度不够，难以推动教学模式的变革。

⑵ 可能牺牲了业务部门管理信息系统专业性和可扩展性的大集中式、并发试的建设，使得许多管理系统未达到的应用效果。

⑶ 数字校园服务模式过于单一，整体上体现的还是依赖被动处理的管理思维，导致对最终用户的服务支撑能力依然偏弱。

⑷ 校园内外信息交互性不强，难以形成覆盖学校内外各项活动的整体联动的信息化应用环境，访问方式存在局限性[1]。

这些问题在一定程度上阻碍了信息化教育的发展，为了建设更好的合作关系和更好的体现服务理念，达到用户的利益达到最大化的目的，我们认识到从数字校园向智慧校园转型是接下来学校信息化建设的重中之重。

2 智慧校园

2.1 起源

在教育信息化进程中，智慧校园是基于数字校园理念而提出的，其中“智慧”则源于“智慧地球”。2009年1月， 在美国奥巴马就任总统的第一次美国工商业领袖圆桌会上IBM总裁兼首席执行官彭明盛提出了“智慧地球”这一理念[2]。紧接着，日本提出了i-japan构想，韩国提出u-Korea战略。与此同时，我国国务院总理温家宝在无锡视察中科院无线传感网工程中心时提出了“感知中国”概念。

2010年，浙江大学于其信息化“十二五”规划中最先提出了“智慧校园”的概念，不久南京邮电大学即制定了一个有关“智慧校园”的发展规划。浙江大学智慧校园的规划蓝图是：网络学习无处不在、网络科研融合创新、校务治理透明高效、校园文化丰富多彩、校园生活方便周到。南京邮电大学“智慧校园”的核心特征则反映在三个层面：一是提供基于角色的个性化定制服务，即为广大师生提供一个全面的智能感知环境和综合信息服务平台；二是在学校的各个应用服务领域融入基于计算机网络的信息服务，实现互联和协作；三是通过智能感知环境和综合信息服务平台，为学校与外部世界提供一个互相感知、交流的接口[3]。

此外，在高校大规模覆盖的校园网为智慧校园的构建奠定了坚实的基础。但是，高校普遍存在的资源共享局限性使信息互通成为难题。因此，改变现有资源分配状况迫在眉睫，也只有真正杜绝信息孤岛，实现规划蓝图上的资源共享，才能促进高校信息化快速健康发展。

2.2 智慧校园的特点

智慧校园在传统的教学、学习、生活和服务模式等方面正在发挥着作用，可总结为以下特点。

⑴ 智能化的设备监控与管理。以物联网技术为支撑的管理有效减少人工执行量，合理化资源配置，并提高结果的可靠性。

⑵ 灵活的数据辅助。校园应用系统中积累了大量统计数据，在这些数据的基础上构建的数据模型，可通过数据分析等手段，获取所需的维度数据、汇总数据、细节数据和切片数据，辅助领导决策。

⑶ 信息服务无盲区。园区内的每一个角落都可随时随地访问互联网络，使用各种信息服务。

⑷ 信息推送与主动服务。传统信息化是人们根据自己的需求搜寻信息，IT设备提供服务，而智慧应用利用现代化的技术实现个性化信息的主动推送，以用户为中心组织信息与服务，从而达到“信息找人，按需服务”。

⑸ 丰富的访问渠道与手段。除了支持传统的电脑访问网络外，用手机、pad、电视等多种终端都可以访问互联网、信息门户，获取所需信息，建立联系网络[4]。

2.3 内涵与特征

祝智庭教授指出，智慧环境、智慧校园是智慧教育的理解图式的学习空间，发展学习者的智慧是智慧学习、智慧教学和智慧环境的出发点和归宿，这是对“智慧”和“智慧教育”的一次辨析[5]。

就智慧校园的内涵与特征，不同研究领域的专家学者也都有着各自的理解。物联网技术专家偏重于智慧的智能感知功能，认为智慧校园是以物联网为基础的、以感知或挖掘的信息相关性为核心的信息化应用模式。教育技术学专家侧重智慧学习环境与智慧课堂等教学方式的改革，认为智慧校园是基于新型通信网络技术构建资源共享、业务流程、智能灵活的教育教学环境。学校信息化建设专家则认为应突出智慧校园的应用和服务，认为智慧校园的建设不仅是偏重于感知部分物联网技术的应用，应更多考虑技术的特点，突出应用和服务[6]。

为了实现包含“智慧服务理念”的设计，需要注重高校管理者及高校用户与信息化的双重融合。一方面需要使信息化观念深入高校每一个管理者的心中，使信息化与决策管理深度融合，即“将学校发展规划的‘顶层设计与信息化建设的‘顶层设计衔接合一，促进高校教学、管理整体水平的高度定位学校的信息化建设[7]；另一方面需要采用用户主义，以人为本，不管是内部需求还是外部环境，都应在实施前分析用户的需求，然后在平衡管理者和技术的需求。

综上所述我们认为，智慧校园环节最终目的是向用户提供更好的服务。首先便捷的生活、学习、工作环境是教与学的基础；此外也体现在它新型的管理模式，发挥信息技术的潜力。综合表达智慧校园的内涵即“以用户为中心，以服务为核心，充分共享校园信息，深度融合现实社会”。

2.4 智慧表现

智慧校园在以人为本、以服务为核心的理念内涵下，其应用可以由以下几点表现出来。

⑴ 当新生进入大学校园时，将他们的手机连接物联网，手机就成为此后学生在校园中的身份识别及支付终端。

⑵ 智慧校园给新生带来了方便与乐趣。入学手续刷卡即可完成，如新生报到、入宿登记、缴费、领取军训服装等手续。有效地提升了入学手续办理效率。

⑶ 智慧校园伴随着新生走完不同流程，如将信息发送到新生手机，帮助新生尽快完成入学。同时，智能化迎新系统这一智慧校园的重要环节，将网上招生系统与学生管理系统高效的联系起来，使得高校随时获取新生的报到动态，便于管理。

⑷ 智慧校园可以方便高校实现门禁，保证学生安全，通过运用身份识别的方式。

⑸ 上课、考试考勤也不必再点名签到，智慧校园将每一位学生的实时考勤信息准确无误的统计，再通过物联网及时反馈给老师。

⑹ 实现智能控制，实时监控，如教师的灯和电扇、实验室的计算机和仪器，宿舍的电和水等，控制人员可利用智慧校园系统远程操作，同时可以设定时间范围，系统自动完成，以及应付一些突发性操作等。

⑺ 应用于图书馆借还书，教师停车位，学生自行车位，公共设施的安全与保护等方面，真正意义上实现智慧校园下的学校资源及教育资源的完美结合和利用，真正将用户的方便和安全落实到位。

3 智慧校园的相关技术

云计算和物联网是两个新兴的名词，它们之间是平台与应用的关系。物联网是云平台所支持的一种应用；而物联网的发展依赖于云计算，云计算系统的不断完善使海量物联网信息的处理和整合成为可能。同时，云计算也促进了物联网和互联网的智能融合，为构建智慧校园乃至智慧地球奠定了基础[8]。

基于云计算技术构建高校校园私有云——校园云，结合物联网技术构建智慧校园，为实现高校跨越式发展做出贡献。为学生、教师、教学管理与校园生活提供了智能应用后的便利。

3.1 物联网

物联网是指在物理世界的实体中部署具有一定感知能力、计算能力和执行能力的各种信息传感设备，以实现广域或大范围的人与人、人与物、物与物之间信息交换需求为目的，通过网络设施实现信息传输、协同和处理的互联网络。物联网技术的核心特征是广泛的感知、互通共享、以及智能的服务[9]。在这个网络中，物品与物品之间能够进行交流，而不需要人为干预，物联网也因此被称为继计算机、互联网之后世界信息产业发展的第三次浪潮。

3.2 云计算

云计算是基于互联网的相关服务的增加、使用和交付模式，通常涉及通过互联网来提供动态易扩展且经常是虚拟化的资源。云计算的基本原理是，通过使计算分布在大量的分布式计算机上，而非本地计算机或远程服务器中，企业数据中心的运行将与互联网更相似。这使得企业能够将资源切换到需要的应用上，根据需求访问计算机和存储系统。云也是网络、互联网的一种比喻说法。

3.3 云物联

《物联网导论》一书将物联网及云计算的关系描述为：物联网中的感知识别设备（如传感器、RFID等）生成的大量信息如果不能有效地整合与利用，那无异于入宝山而空返，望“数据的海洋”而兴叹。云计算架构可以用来解决数据如何存储、检索、使用、且不被滥用等重要问题。

综上，可以看出，物联网因云计算这一平台的支持而拥有更广泛的作用和能力，在我国的使用频率也逐年递增。同时，随着物联网和云计算的发展，其联系会愈来愈紧密，云计算承载物联网有着不可小觑的未来和更加广阔的发展空间。

4 智慧校园的建设方向

发展智慧校园不仅仅需要各种信息化新技术的坚实平台支撑，更应有一个完善全面的策略引导其建设方向，从而使智慧校园的发展更具有方向性和正确性。在目前这样一种转型的关键时期，智慧校园建设应从以下五个方面完善。

⑴ 与学校发展的实际情况深度有效结合，提高信息化的一致性，以及信息间的协作性

当今社会，由于多数学校对信息化工作的相关性以及重要性的认识不足，使得信息化仍处于辅助甚至边缘的角色。而建设智慧校园，需要将信息化部门的管理与监督达到一个完善全面的地步，统筹学校资源与教育信息。

⑵ 以改进教育教学质量为重点

纵观智慧地球、智慧城市等概念不难发现，智慧校园的不同在于其特有的属性“教育”。所以当下智慧校园建设的重中之重就是通过各式各样的模式来提高教育的质量。因此，结合信息化的教育模式，再注入创新思维方式，从根本上融入到智慧校园的发展建设中。

⑶ 全面提高师生在智慧校园中的参与度与互动反馈能力

智慧校园的内涵及特征要求师生转变传统的信息应用模式。从智慧校园中用户本身的角度看，他们应提高主动性与积极性，要从被管理向主动应用与反馈转变，使信息化服务保持持久生命力和持续化发展能力。从智慧校园教学模式的角度看，教师是教育的主导，他们应持续提升自我，了解并掌握最新的教学模式和方式，合理有效地激发学生的学习兴趣，而同时学生应该主动参与，协助开辟创新性的教育模式，并且主动反馈，加强师生间的互动。

⑷ 注重技术与应用的相互融合

学校应把解决用户的实际应用需求作为出发点，将信息化技术作为基本工具和手段，坚持“以人为本”的智慧校园发展理念，逐步建立规范化、准确化的用户模型及反馈机制。此外，智慧校园建设离不开完善的新型技术，技术之间应互相融合。

⑸ 引导科学探究式学习，实现协作交流与资源共享

基于物联网构建的信息化课堂，通过采集数字信息等，学生将获取到更多的知识、技能和经验，使教学真正地从重视知识传授的传统方式向重视培养学生科学素养的探究性学习方式转变。而这一构建需要物联网技术提供支持，学校的跨区域实验课程和研究性活动都可以通过网络平台实施，达到跨区域资源和协作共享的目的。

5 总结

智慧校园的发展和创建是当今高校完善自身教育体制，落实信息化教育，提高自身竞争力的重要途径。智慧校园的构建使学校与社会与自然直观地连接在一起，在理论与实践之间架起桥梁，对实现资源共享，丰富校园生活起着重大的意义。然而智慧校园不是一蹴而就的，必须再结合智慧校园内涵及特征的基础上，在相关物联网及云计算的技术支持下，在现代化教育理念等理论的指引下，以用户为本，以服务为核心，精心设计。因校制宜，师生共同参与，主动反馈，才可以真正提高人才质量。智慧校园的构建还存在着一些问题有待解决，但相信随着云计算、物联网技术的不断成熟，让技术和管理对用户透明，最终实现促进教学改革，提高教学效果的目标。

参考文献（References）：

[1] 胡钦太.教育信息化的发展转型[J].中国电化教育，2014.1.

[2] 彭明盛.智慧的地球.人民日报，2009.7.24.

[3] 宗平.智慧校园设计方法的研究[J].南京邮电大学学报（自然

科学版），2010.4.

[4] 兾翠萍.智慧校园信息化运行支撑平台的建设[J].现代教育

技术，2012.1.

[5] 祝智庭等.教育信息化的新境界[J].电化教育研究，2012.12.

[6] 胡钦太.教育信息化的发展转型[J].中国电化教育，2014.1.

[7] 于长鸿.智慧校园的智慧性设计研究[J].中国电化教育，

2014.9.

[8] 吕倩.基于云计算及物联网构建智慧校园[J].计算机科学，

2011.10.

[9] 宗平.智慧校园设计方法的研究[J].南京邮电大学学报（自然

科学版），2010.4.