基于数据挖掘技术下的智慧校园构建分析

李川

摘要：随着信息时代的到来，数据挖掘技术被广泛应用于各种领域，高校建设领域也不例外。传统的校园管理中存在很多问题制约着高校更好的发展，使得数据挖掘技术下的智慧校园的构建成为了当今高校发展的必然趋势。智慧校园是以云计算、物联网等数据挖掘技术为基础，构建成各类校园服务系统为一体的智能化平台，实现信息资源的有效采集，合理应用，同时便于教师、学生、管理人员间的互动、信息共享、最佳协作等。文章针对智慧校园中数据挖掘技术的重要性和智慧校园构建需求进行分析，从而运用大数据挖掘技术对智慧校园构建与实现进行说明。

关键词：物联网；云计算；智慧校园

高校信息化的发展始于20世纪80年代，主要体现在CAI课件、校园网络、独立分散的管理系统的运用。进入21世纪后，数字化校园得以发展，随着数据挖掘技术的广泛应用，使得高校又进人新的发展阶段，即“智慧校园”。数据挖掘技术在智慧校园的构建中，主要是对智能化教学、智慧生活、智慧管理、智慧服务等方面起到明显的推动作用。教师和学生可以不浪费大量时间熟悉智能平台，并熟练应用，减少其在高校生活、学习中遇到的困难，比如云客户端、手机APP等的应用，为广大师生带来便捷。

1数据挖掘技术下智慧校园相关概述

在2015年9月的“互联网+”时代高校智慧校园建设研讨会中，任友群同志提出“希望未来的高校将科研、学习、生活三件核心的事情通过互联网连起来，从而形成一个新型的高校环境，使人们在高效、便捷的校园中工作、学习、生活”。智慧校园建设过程中，诸多高校面临数据信息安全性的难题，而且还产生了教学资源、学生信息等非结构化与结构化的数据，数据共享性低，造成了信息资源的浪费。利用数据挖掘技术对这些数据信息进行分析、整理，使之被高效利用，对智慧校园的建设起到关键作用。

1）智慧校园

数字校园（Digital campus）是运用以计算机网络技术为核心的先进技术，以信息数据资源共享为手段，进而实现教育教学环境的数字化。

智慧校园（Wisdom campus）是高校信息化的新的发展阶段，是对数字校园建设的提升与完善。是以数据挖局技术、物联网、云计算、移动互联等信息技术为基础，对校园的师生个体进行智能识别，对高校的物力环境进行感知，有效地将物理空间、数据空间衔接。构建出智慧的教学、学习、科研、生活于一体的环境，改变师生传统的资源、环境交互方式，为其提供个性化信息服务。

2）数据挖掘技术

随着信息化的发展，人们积累的数据量也在飞速增长，动辄用TB来计，如何从大量的数据中提取出有用的信息数据是当务之急，因此数据挖掘技术应运而生。数据挖掘技术（Dataminingtechnology）是将隐含在其中的、人们事先不知道的，但又是有用信息数据从海量的、不完全的、模糊有噪声的、随机的数据中提取出来的过程。数据挖掘的过程包括数据清理、变换，数据挖局实施，模式评估等多个步骤。

3）高校数据信息分类

数据挖掘技术下的智慧校园的构建，主要是对信息系统中隐含的信息数据进行处理与存储。

根据信息类型可以分为个人、资源和活动信息。个人信息包括教师和学生的信息，其中教师信息存在于高校教学、管理、科研等各个系统中，其信息数据由人事部门统一管理、维护；学生信息同教师大同小异，也是各系统中的公共基础信息，信息的管理维护工作由学生管理部门进行。资源信息又划分为财务与物质两方面，其中财务资源信息是由高校财务部门统一管理的；物质资源信息是教学、管理等工作所依靠的物质资源，这些信息的来源不同，物资使用中会有部门信息交叉的情况发生，通过数据共享降低信息矛盾、冗余的情况发生。活动信息是人运用资源进行业务活动过程、结果的记录。不同业务的活动应由相应部门进行记录，而复杂活动需要相关部门协同工作，达到信息共享，保证信息的权威性。

按照数据结构特征可以划分为结构数据和大数据。结构数据是各系统数据库中的数据信息。大数据（Big data）是对各系統中数据量的形容，应用中常与云计算（Cloud computing）一起应用。

2智慧校园中数据挖掘技术应用的重要性分析

1）享受优质教育资源

在智慧校园中，为了优质的资源能够得到有效的整合，这就使得传统的教育体制受到变革，运用数据挖掘技术使数字化教学的辐射力度得到扩大，信息化教育环境逐渐成型一。基于数字挖掘下的智慧校园将会为学校、老师、学生、家长提供了更好地共享资源，实现了数字教学的互动，加快了城市教育中的信息化建设的脚步。通过数字挖掘对教育资源进一步优化，让受众群体受到更好的教育。

2）提高教学效率

在当今互联网的大环境下，促使了传统教育必须向信息化、数字化转变，利用互联网的教育不仅仅是时代的产物，也是整个教育改革发展的必然趋势。传统教育受到了地域和语言的限制，而信息化教育模式下能够打破这一传统，使得教育者和受教育者能够在异地无障碍交流，既能提高教学效率，又能降低教育成本，减少教育费用。通过数据挖掘技术的运用，使得教育教学活动进一步网络化、信息化，对网络所提供的教育资源和良好的学习环境充分的利用。这种学习方式改变了传统教学中教师与学生的关系，从根本上改变了教学模式，提高教学效率，提升教育水平。

3）实现素质教育

随着互联网在国内的普及，信息化、数字化、网络化的发展已经成为社会发展的趋势，教育发展也因为网络化、数字化的冲击，使得传统教育受到了不晓得影响，这就需要在教育过程中实现素质教育。信息网络在人民生活中发挥的作用越来越大，对人才的素质需求也随之提高。应试教育慢慢向素质教育转变，传统教育向着现代教育转变，这就迫切需求数据挖掘技术带动现代化、素质化教育的建设，通过新型网络平台的建设，让教育发展更加公平化和均衡化，在满足当代学生和老师的精神文化需求的同时，也实现了现代教育和素质教育，让智慧校园不断发展。引入创新性教育思想，充分利用数据挖掘技术，建设好新型素质教育发展之路。endprint

4）教育现代化建设

随着现代信息化技术的运用，教育信息化的建设标志着教育现代化的建设水平，同时也使得学习方法和教育方式有了重大的改变。数据挖掘技术从根本上改变了人们对数据信息的记录和传递手段，这也是教育工作随之发生了一定程度上的变化。打破了传统思维，让教育者从传统的面对面授课转变成利用网络和信息资源为学生授课，充分利用资源网络化、管理智能化等特点，使教学工作和现代技术做好协调，实现了优化操作流程，加强了信息化教育，提升了教育服务能力。从而推动了数据挖掘技术在智慧校园的应用，进一步提升高校数字化建设。

3智慧校园构建需求

近年来，随着智慧校园概念的提出，国家和教育部加大了高校的智慧建设。以x校为例，经过3期的校园网络建设，使得网络规模延伸，其中教育网和公网出口分别为32M、100M，约有11200个信息点，实现了网络全覆盖。高校校园网络服务结构如图1。

传统高校的建设，硬件设备较为齐全，但是高校对软件需求方面针对性较弱，制约了智慧校园建设的进程。另外，在各业务系统功能划分上，服务内容未细化，导致服务不到位。最为关键的是缺乏统一的系统管理平台和统一的信息标准，使得资源数据达不到共享要求，在实际中影响各项工作的顺利开展，严重制约智慧校园的建设。

基于上述问题，智慧校园建设的首要任务是结合校园情况引进相应的软件设备，做到与时俱进。另外，引入数据挖掘技术，对各系统进行智慧管理，实现统一管理与资源共享。数据挖掘技术下的智慧校园构建的功能需求主要有以下几方面，其框图如图2。

1）管理应用。利用数据挖掘技术，实现对校园基础设施的建设、规划和管理，从而实现校园网络、资源管理、绿色安全等方面的服务支撑。

2）教学应用。面向未来的智慧校园，在教学过程中，应提供完备的教学服务，比如远程教育、电子考场、虚拟实验室等。

3）生活应用。教师和学生是校园的主体，不仅要在校园中学习，还要在学校中生活，那么智慧生活就是智慧校园的一部分，从校园一卡通、智慧图书馆、智慧医疗等方面着手构建。

4）统一管理平台。不同校园都会涉及方方面面的业务系统，智慧校园的建设需要统一数据管理平台，打开校园数据信息封闭的局面，实现资源共享，提升整体信息化水平。

4数据挖掘技术下智慧校园系统构建

4.1总体技术架构

智慧校园构建的核心问题是合理利用校园的数据，从而满足各业务的需求，便于师生资源共享，同时为领导进行决策提供信息支持。数据挖掘技术下智慧校园的构建，总体包括四个方面，自上而下分别是业务系统应用层、平台管理层、综合网络层、感知层，系统结构如图3所示。

1）业务系统应用层。业务系统应用层主要包括智慧校园中的各项业务系统，主要有校园教务管理系统、科研管理系统、档案管理系统、网络教学与资源管理系统等组成。应用层采用的是面向服务的架构，将海量信息处理、筛选后的有效信息，以图形化的系统界面直观地展示给用户，便于信息资源的管理服务、网络多媒体教学的应用服务、网络全覆盖的便捷生活服务。

2）平台管理层。管理平台层主要包括基础层和支撑服务层。其中，基础层是以存储、备份、计算服务为主，通过对数据资源的规模化、集中化，从而实现对各业务软硬件设备基础数据资源的兼容、动态流转，并将固定静态的硬件资源调度成资源池。支撑服务平台是以云计算为基础进行数据挖掘、数据服务，实现对数据的汇集、资源的共享、各业务系统的协同等。

3）网络综合层。网络综合层包括移动互联网、物联网、校园网等网络，通过网络中的无线技术、IP技术等先进技术，将感知层采集的数据传输至平台管理层。

4）感知层。感知层即数据采集层，即通过RFID、GPS、传感器等信息采集设备对校园中的各类信息进行采集，并将数据进行量化处理，通过各层传输到管理平台。

4.2系统功能设计

综合国外发达国家智慧校园的建设经验，并结合国内智慧校园建设现状，基于数据挖掘技术下的智慧校园建设，应围绕管理、教学、科研、安全、生活等方面开展智慧校园的构建。为师生资源共享、环境互动等提供新桥梁。数据挖掘技术下智慧校园实现的主要功能如图4所示。

1）智慧校務

在智慧校园的建设上，自动化办公系统是必不可少的，整个系统的建立是全校办公无纸化成为了可能性。利用科学的管理手段，对传统办公模式中的弊端做出改变，为信息提供了安全、透明、高效的办事流程。自动办公系统中可以对业务自定义，记录好自己需要做的业务和已经完成的业务。各项审批工作和请回工作都可以在系统上完成，方便了上级与下属的联系，减少了中间不必要的流程，同时与智慧校园中的其他系统保持配合，实现智慧校园一体化，对信息进行合理的管理，保证信息在自动办公系统的快速的流通。自动办公系统的出现，使得无纸化办公之指日可待，这也为建设绿色的智慧校园做出一份贡献。

2）智慧教学

智慧教学的系统构建可以从教务管理系统、云计算、网络教学和资源管理等方面进行。教务管理系统主要是通过数据挖掘分析，实现对师生、教学计划、考试安排、教学质量评价等功能。网络教学和资源管理是一个较为复杂的子系统，包括师生个人模块、课程模块和资源模块；将作业、考试、课程等网络化，便于师生互动，同时通过数据挖掘分析，实现对学生学习效果的考察与评价；资源模块实现对个学科资源的共享。云教室的引入，一改传统的教学模式，采用了云端管理系统，将教学资源进行存储，每个学生都有个人的云终端；云终端具有体积小巧、维护方便、成本低等优点，教师能够随时随地进行备课、授课。需要时可以对教学数据信息进行分析、挖掘，从而发现存在的问题并完善。

3）智慧科研

在智慧科研上，主要是对科研管理系统的构建，其中主要功能包括科研成果和课题管理，对科研成果里，主要进行论文、作品、教材等学术交流，帮助科研工作者更好的汲取知识和养料；课题管理里面，做好对课题申报功能、中期检查、和解题报告，为科研工作者省去不必要的时间，通过科研管理系统中就能很好地完成。构建经验积累平台，将各个部门所进行的项目和活动总结进行分享，有助于其他师生进行学习借鉴，通过对经验的积累避免犯一些不必要的错误。构建学报管理模块，帮助科研工作者有效的对稿件管理，减少一些不必要的麻烦，提升科研工作的效率，提高科研工作的质量。endprint

4）绿色平安校园

在绿色平安校园的建设上，充分地利用了物联网技术，使其与相关农业知识相结合，对校园内的灌溉系统实现智能化，通过传感器对土壤湿度的检测，根据湿度的大小调节灌溉水量，降低植被养护成本。在照明设施上也运用了物联网技术，根据传感器对室内光线和声音进行检测，在有声音和光线较暗的情况下，自动对光线进行调节，大大降低能源的浪费。由于近几年校园安全事故频发，智慧校园对平安校园的建设也成为必不可少的环节。通过门禁、监控和警报三个方面对校园的安全做好保证。门禁系统确认每一个出入人员的信息，监控系统对校园整体掌控，排除人工看管的盲区，报警系统对险情进行检测，再有危险将要发生的情况下，自动启动报警功能，保证了智慧校园的安全性。

5）智慧生活

通过数据挖掘技术和无线射频识别技术的运用，设计手机校园一卡通，用户需要对自己的手机里安装无线射频识别SIM卡，就可以实现在校园内仅持一部手机，便可以省去现金支付和刷卡的麻烦。其中包括食堂、超市、门禁、考勤、校内大巴等一系列出现现金支付的功能，这样可以有效地避免每次出门所带物品繁多而导致的东西丢失的现象。为了使得图书馆更加智慧化、人性化，让无线射频识别SIM卡连接到互联网上，对图书馆中的图书安装电子标签，形成物联网。这样就可以对图书的相关信息进行有效的识别管理，帮助管理员和学生更加高效便捷地找到图书的位置。

6）智慧服务平台

智慧服务平台主要对身份认证平台、数据共享中心和统一信息门户三大应用进行支撑的平台。而智慧服务平台也是建设智慧校园的重要组成部分，平台能够对三大主要应用进行整合和展示。在身份认证平台里，对角色权限进行分类，对每一个角色的下方单位和注册信息做好管理，提高用户的管理效率。在数据共享平台上，对校园内所制造的信息进行合理的存储，对其他校园系统提供接口，提供智慧校园建设所需的条件。在统一门户管理上，为每一个用户提供个性化界面，在界面内展示用户所拥有的权限和定义。

4.3关键技术

数据挖掘技术下智慧校园的构建，主要运用的技术除了数据挖掘技术，还有云计算、物联网、移动互联技术等。前文以对数据挖掘技术进行概述，这里不再赘述。

1）云计算

云计算在互联网技术的基础上，对分布化和虚拟化的存储资源进行动态分配，然后依据用户的需求为其提供相應平台服务。智慧校园系统是一个繁杂的系统，只有通过对数据信息的量化、整合，才能为相关业务系统提供服务支持。

2）物联网

物联网是利用先进的通信技术将传感器、人、物等连接在一起，实现数据信息化、网络智能化、管控远程化等。将物联网技术应用到智慧校园构建中，能够实现对人员的动态管理。

3）移动互联技术

移动互联技术是将互联网技术和移动通信技术融合成为一个整体，是二者优势的“升级版”。智慧校园中移动互联技术的应用，能够保障校园网络的安全环境，还便于师生随时获取信息资源，提供良好的网络学习环境。

5总结

在数据挖掘技术蓬勃发展的背景下，智慧校园的建设成为了教育部和国家的共识，推动智慧校园建设成为了必然的发展趋势。数据挖掘技术应用到智慧校园的建设中，不仅对海量数据进行量化，便于资源共享，还增加了对移动终端的支持，便于信息资源的交互。为校园管理、智慧生活、智慧科研、智慧教学、资源共享提供了便捷。不过，数据外挖掘技术仍处于初步发展阶段，存在很大的进步空间，因此，需要加大对数据挖掘技术的研究，从而助力智慧校园更好的建设。endprint