基于云平台的智慧校园建设与应用研究初探

张翠红

基于云平台的智慧校园建设与应用研究初探

张翠红

随着物联网、云计算、虚拟化、移动互联等新型信息技术的应用，学校信息化正从“数字校园”快速迈入“智慧校园”建设阶段。智慧校园主要是通过综合信息服务平台，依托物联网、云计算、移动互联、社交网络、大数据等关键技术支持，提供智能化信息服务。结合学校智慧校园建设情况，提出智慧校园建设的总体架构模型。关键词：智慧校园建设；关键技术；总体架构；数据挖掘；云平台

一、智慧校园的内涵与特征

“智慧”，缘于“智慧地球”，2008年，美国IBM总裁兼首席执行官彭明盛提出智慧地球的概念。[1]在“智慧地球”的概念后，国内不少学者提出了“智慧校园”的概念和建设思路。黄荣怀提出了“智慧学习环境”的概念，认为智慧校园是基于新型通信网络技术，构建业务流程、资源共享、智能灵活的教育教学环境,以面向师生个性化服务为理念，提供无缝互通的网络通信，具有开放学习环境、环境全面感知、海量数据支撑等特征。纪佩宇认为，智慧校园具有互联网络无处不在、校园环境全面感知、学习环境广阔开放、数据处理智能化和应用服务个性化等五个方面的特性。[2]周彤等认为，智慧校园是以物联网为基础的智慧化的校园工作、学习和生活一体化环境，这个一体化环境以各种应用服务系统为载体，将教学、科研、管理和校园生活进行充分融合。总结上述专家的观点并结合学校的实际应用，智慧校园具有以下五大特征。

（一）宽带互联网络高速泛在

智慧校园在建设过程中更加注重移动互联网和物联网，为校园中的人与人、物与物、人与物之间实现全面的互联、互通，为各种随时、随地、随需的应用提供宽带、高速、泛在的基础网络环境。

（二）智能感应终端广泛应用

智能手机、ipad等在师生中日益普及，学校数字装备日益普遍，此外，各种智能感应技术，包括方位、光线、影像、红外、温度、湿度等得到了广泛应用，从而使得各种监测信息能够实时获取。[3]

（三）智能挖掘分析海量数据

依托于数字校园海量数据的收集和存储基础，智慧校园将建构出各类实用的数据挖掘模型，设计合理的分析及预测方法，同时，智慧校园能够综合各方面数据信息，通过智能推理和挖掘分析做出快速反应，突出智能化特点。

智慧校园实行开放、协同、整合的信息化架构，充分发挥整体效能。运用智能融合技术实现对海量数据信息的存储、计算和分析，特别是通过人的“智慧”参与，进一步提高决策支持能力。

（四）广阔开放的学习环境

智慧校园将为校内师生提供海量的学习资源，支持全天候在线学习，使得知识的获取不再局限于课本和课堂。

（五）师生个性服务友好便利

智慧校园环境及其功能均以个性服务为理念，应用各种关键技术，以有效解决师生在校园生活、学习、工作中的诸多实际需求。

二、实现智慧校园的关键技术及载体

智慧校园强调以人为本、互动参与的先进理念，技术发展是智慧校园建设的基础。近年来，云计算、数据挖掘、虚拟化、物联网、移动互联及社交网络等技术被深入研究与推广应用，为构建支持智慧教育发展的信息化环境提供了条件。

（一）物联网

物联网作为互联网的延伸，其实质上是物物相连的互联网。其通过信息感知技术已经在智慧校园的教学科研、校园生活、节能安保等方面逐步投入应用，如图书资料管理、校园一卡通、节能安保的智能应用等。

（二）数据挖掘

信息时代，大数据受到越来越多的关注，大数据通常指生成的大量半结构化和非结构化的数据。随着云教育平台建设，学校的数据尤其是非结构化数据增长很快，对数据资源进行深入挖掘与建模分析，将为学校进行管理决策提供科学依据，从而用智慧的计算构建智慧的校园。

（三）校园移动互联技术

移动互联是移动通信技术和互联网的结合统一，体现智慧校园的“开放化”特征。它为广大师生提供无处不在、稳定、安全和易于管理的无线网络环境，便于交流互动与自主网络学习，是构建智慧校园的基本条件。

（四）社交网络

随着移动互联技术的兴起，社交网络（Social Network Service）成为一种社会化的网络服务方式，社交网络提供了新型的开放式的交流沟通和信息服务模式。社交网络以其成本低、互动性强、传播速度快等特点，成为最有效的学习协作和工作协作工具，是学生维系实体社会关系、展示自我和互动交流的首选方式。

（五）智慧课堂与未来教室

智慧课堂是指以“共享、融合、交互”为特征的教学信息化环境。智慧课堂鼓励教师、学生在课堂内使用移动设备和WiFi接入校园网和互联网，以方便地获取学习资源。教师利用多媒体教学设备，如电子讲台、电子白板和短焦投影仪，可以随时查看学生的学习情况，实现师生、生生间的实时讨论与协作。

未来教室在智慧课堂的基础上，又增加了更多的虚拟情境、人工智能等技术因素，以突出教室模拟现实世界的能力。智慧课堂与未来教室的目的是把信息化运用于课堂教学，从而创新教育模式和学习方式，提高教学效果和质量。近年来，在课堂教学方面涌现了许多技术与产品，虽然，它们的技术基础已逐步趋于一致，但是，在接口标准、开发理念和实现能力方面，各产品还是参差不齐。

三、智慧校园建设总体架构模型

（一）搭建云技术支持智慧校园支撑平台

基于云计算技术，设计搭建智慧校园支撑平台，将校园内学生、家长、教师、学校、教育管理者、社会和社区等互通互联。该平台是一个在物理上能够进行工作的云计算平台，主要涉及服务器、网络连接、信息存储设计以及系统安装、调试等工作内容，并同时辅以采取相应的平台软件，在安装、设置之后，就可以确保智慧校园支撑平台的实际功用。

（二）构建智慧校园架构模型

智慧校园的逻辑架构设计为网络基础设施、数据支持平台和智慧应用服务层。在数字校园架构模型的基础上进行智慧校园架构模型构建，其总体架构模型如图1所示。从下至上依次分为基础网络设施层、数据层、云服务业务应用层和信息服务层。基础设施层，在校园网内融入移动网络和物联网络；大数据中心是以大数据概念进行构建，所有数据通过Hive—Hadoop集群进行深度挖掘分析，为客户所调用；云服务业务应用层在各业务系统的基础上，突出校园学习环境的建设，利用云计算技术手段构建基于云服务的互动学习及数字资源共享平台；信息服务层新增个性服务平台，终端服务包括固定终端和移动终端服务。

1.构架支持多业务的网络基础设施。泛在网络基础设备包括计算机网络、物联网、电话网和广播电视网等。用户通过云计算中心对系统进行访问，网络架构包括交换机、应用服务器、平台服务器和存储服务器。通过交换机访问应用驱动，通过应用服务器自动锁定对应VM虚拟应用，通过平台服务器和存储服务器，找到对应的服务内容，从而完成用户对应用系统的访问和信息的获取。

2.基于云计算的大数据中心构建。基于云计算的大数据中心是支撑智慧校园高效运行的数据平台。大数据中心的构建将是智慧校园构建的重点和难点，不仅需要实现全校基础数据、业务信息和教学资源的集中存储，还将充分利用虚拟化等技术实现IT资产的集中管控和灵活分配，提供基础设施、运行平台和应用软件三种层次的资源共享服务，从而降低校园信息化运营成本。互联网时代，完全的关系型数据库已越来越无法适应当前的形势。在大数据中心内的交互区有综合应用关系型和非关系型两种方式的数据库存储，所有的业务系统根据各自需求进行选择性存储。交互区内的数据再经过订阅抽取，归入大型数据仓库系统中，按照主题分类建立深度分析模型。这里的大型数据仓库系统是基于Hadoop（分布式系统基础架构）技术的Hive（Hadoop下的SQL解析引擎）系统，经过Hive—Hadoop集群深度挖掘分析之后的数据和分析结果，重新导入专用关系数据库中，供系统和用户使用，以突出“智能化”特点，实现查询统计、分析预测、自动控制等功能。

图1 智慧校园建设架构模型

3.智慧校园应用平台。智慧校园应用平台的建设将贯穿整个建设周期，并不断完善和优化。它分为智慧教育、智慧科研和智慧管理三个层面，包括教学服务系统、科研支持系统、校务管理系统、互动学习和数字资源共享平台、公共服务系统等。互动学习和数字资源共享平台以云服务的方式，融合所有与学习和科研相关的系统的资源，再经过优化的检索处理，采用SOA架构，通过组件方式灵活组合和调用各类资源，通过各类终端以个性化的方式提供给不同的用户，将能最大程度地满足师生的学习需求和表达需求。

[1]黄荣怀.智慧校园：数字校园发展的必然趋势[J].开放教育研究，2012，18（4）：12-17.

[2]纪佩宇，聂明辉.江苏警官学院：打造智能化智慧校园[J].中国教育网络，2014（2）：65-67.

[3]蒋东兴.“云端一体化”高校智慧校园畅想[J].中国教育网络，2014（1）：49-52.

[责任编辑盛艳]

张翠红，女，南京财经学校高级讲师，主要研究方向为职业教育、信息技术教学。

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1674-7747（2017）06-0071-03