基于物联网的智慧校园信息化建设研究

王学强

物联网技术在教育中扮演了一个至关重要的角色，推动“数字校园”向“智慧校园”的转化与发展，智慧校园将校园整体连接了起来，为师生提供一个综合信息服务平台，使课堂也进入信息化。基于物联网的智慧校园信息化建设离不开大数据与5G网络的发展与运用。这对于培养学生的科学思维和研究能力都发挥了巨大的作用，也为加强师生之间的交流提供了一个平台，对于资源的共享具有重大意义。

1.物联网与智慧校园相关的技术

1.1物联网

顾名思义，物联网就是物物相连的互联网，物联网是新一代信息技术的重要组成部分，也是“信息化”时代的重要发展阶段。物联网的核心与基础仍然是互联网，是在互联网基础上延伸和扩展的网络，是用户端延伸和扩展到了任意物与物之间进行信息交换和通信，也就是“物物相息”。物联网大大节省了学校建设场地的资金，基于物联网的智慧校园平台建设给学校带来了巨大的便利，也促进了学校的学科实践建设。

1.2大数据

大数据，或称巨量资料，指的是需要新处理模式才能具有更强的决策力、洞察力和流程优化能力的海量、高增长率和多样化的信息资产。大数据技术的战略意义不在于掌握庞大的数据信息，而在于对这些含有意义的数据进行专业化处理。换言之，如果把大数据比作一种产业，那么这种产业实现盈利的关键在于提高对数据的“加工能力”，通过“加工”实现数据的“增值”。从技术上看，大数据与云计算的关系就像一枚硬币的正反面一样密不可分。随着云时代的来临，大数据也吸引了越来越多的关注。

1.3 5G

未来的世界就像一部科幻片，高清视频、医疗、教育、智能家居、购物和导航等都可通过各种移动终端轻松实现；房子、车子和各种消费品都能够联网，实现数字化生存。展望未来的生活，5G能实现千亿个海量链接，几乎所有的消费品、工业品和物流等都可以连在网上，实现万物互联互通，5G的应用将开启物联网的新时代。对于普通用户来说，一部手机就可以完成所有事情，2020年前后，5G技术或将可以实现商业应用。5G技术的发展对于智慧校园的建设具有革命性的意义，智慧校园平台离不开网络，而5G技术可以为智慧校园的建设提供坚实的基础，使基于物联网的智慧校园走向信息化。

1.4智慧校园的简要概述

物联网专家丁泉龙博士给予了“智慧核”高度评价。在他看来，要普及智慧教育，打造智慧校园，其关键也在于抓住“智慧核”。实际上，作为智慧校园的核心引擎，艾威康在2014年3月第二十五届北京教育装备展上推出的iCore智慧核既不是软件，也不是硬件，而是一种设计理念和核心点。它包括4个方面，即顶层设计、规范标准、物联感知和核心引擎。缺乏了“智慧核”的校园信息化建设将无法实现“智慧”，不能相互融合共享，难以规模化拓展，自然也称不上是真正意义上的智慧校园。

1.4.1顶层设计

顶层设计是智慧校园规划和建设的关键，它需要站在一定的高度，比如按照十三五规划及教育部的发展纲要，在综合考虑学校未来五年到十年发展状况的前提下对校园信息化建设怎么起步、布局、发展进行统一规划，明确各阶段的实现目標，先易后难、分步实施。

1.4.2规范标准

智慧教育已经成为智慧城市建设的重要组成部分之一，而智慧校园又是智慧教育的实质体现。要做好智慧校园的建设必须有完整的行业标准规范，智慧教育标准主要围绕以下4个方面展开：教学环境建设、教育资源建设、教育应用与管理以及教育服务，它将成为指导、规范智慧校园建设的重要标准。

1.4.3物联感知

物联感知是智慧校园中智慧的关键，没有感知就无从产生智慧。智慧校园建设的感知可以包括环境感知、身份感知、位置感知、行为感知甚至情感感知。智慧校园很重要的一部分就是教学环境的管理，这就需要环境感知（温湿度、光照度和气体等）的配合实现环境的智慧管理。身份的感知是体现以人为本，为人服务的关键。可以通过RFID、手机SIM卡和微信账号等做为身份的唯一标识，只有感知到身份，后台的大数据才能针对性地推送非常个性化的内容，才有可能提供智慧的信息推送和贴心服务。此外，智慧校园的感知部分还包括能预防青少年不良行为的行为感知和更深入、更高端复杂的情感感知。

1.4.4核心引擎

智慧校园核心的模块化引擎涉及到一些智慧校园体系架构中的关键技术。首先，要搭建能够兼容多方、设计完善的基础数据库，做到融合互通，成为未来大数据的重要部分。其次，平台的架构设计一定要考虑规模化，不能仅仅满足当前的需求，还要考虑未来的大规模应用布局和扩展，尤其是视频流和分级管理的规模化处理。最后，要有完善、标准的应用接口，以适应未来应用的无缝升级对接。

2.现阶段智慧校园建设和发展过程中存在的问题

2.1没有一个系统的建设与发展的规划

虽然智慧校园经过多年的努力已经小有成果，但现实生活中仍然存在很大问题。智慧校园虽然在一些地区得到相应的应用，但在全国范围内来看，全国的教育状况并未得到良好的改善，并且智慧校园仍然处于初级建设阶段，发展的同时仍然伴有很多的问题尚未解决。首先，在一些高等院校中，智慧校园在学校的建设中缺乏科学与完整的理论指导，智慧校园在很多方面只重视了管理和技能的规划，却忽视了老师与学生的体验感受。其次，智慧校园目前的紧张建设已经和当初建设智慧校园的初衷有所偏离，这样便导致了智慧校园在建设中，建设的理论和建设的方式出现了误差，并没有将传统的数字化学校改变，没有完成数字化校园转变为信息化校园，建设成为信息化学校仍然有很长的路要走。最后一点便是智慧校园在学校中的建设与校园的教育管理、科研工作等没有完美契合，智慧校园对于校园的教育等工作来说，只提供了一些简单的资源查询功能，并没有将信息化资源真正的转变为实际应用。对于校园整体的建设来说，目前的智慧校园能帮助的并不多，这些便是智慧校园在建设中存在的问题。

2.2推广运用的阻力较大且结构功能发展不协调

大多数的老师都是在传统教学模式影响下慢慢成长起来的，他们的教学观念无法立刻转变过来，但是在信息化时代，这种教学模式对于学生是非常不利的。老师已经适应了已有的教学模式，对于高科技的教学模式是不适应的，而且本能的抗拒，这对于智慧校园的发展与运用形成了巨大的阻力。智慧校园这个新技术的建设既是一个机遇，更是一个挑战，转变大多数老师的教学观念，可大大减少推广运用的阻力。只有不断地跟随时代发展的脚步，才能不被时代丢弃，让智慧校园成为一个完美的为学生与老师所服务的平台，这才是眼下最需要解决的事情。

智慧校园上面的应用涉及到生活当中的方方面面，涉及到众多领域协调发展，其每一个环节都是非常重要的，只要其中的一个环节出现了差错，对于智慧校园都有致命的影响。随着智慧校园的不断发展，智慧校园当中的资源也在不断增加，人们对它管理的难度也在不断加大。智慧校园若想要将有限资源，合理分配到各个部门、环节之中，而且要尽力达到最好的效果，难度非常大。

3.智慧校园的优势

智慧校园的产生对很多方面都有很大的帮助，智慧校园的使用是针对绝大多数用户的，可根据客户的教学环境，开发以客户为中心的界面及功能，并且易于维护。对于用户来说，不需要具备非常专业的编程能力和数据库知识，只要使用浏览器便可以自己建立并管理的专业性的网站。

智慧校园具有灵活性、多样性和丰富性，教师、家长和学生使用起来的界面均有所不同。教师进入界面之后突出的是功能丰富，管理方便。家长进入之后是一目了然、清新，而学生进入之后是比较快乐活泼的界面，使学生勤于学习。

智慧校园还能带有很多的附加功能，如：成绩查询、评分、考勤、点评、新闻通知、兴趣小组、家校互联、短信邮局、游戏世界和资料馆等，成为一个为用户提供动态且具有交互功能的服务平台。

4.智慧校园的建设

4.1统一教学平台

“智慧校园”系统引进了优质的数字化的教学资源，为学生以及老師提供了一个从网络上进行学习的平台，利用云技术形成了一个云资源库。学校可利用它建立数字图书馆与虚拟化的实验室，数字化的图书馆可以优化学校对图书馆的管理，数字化的图书馆进一步推动了学校走向信息化与数字化。一个数字化的图书馆可以大大提高图书馆工作人员的工作效率，增加学校的核心竞争力虚拟化实验室也可以大大节省学校建立实验室的资金。

虚拟化实验室在学生的学习生涯中也会扮演一个举足轻重的角色，为学生的学习带来巨大便利，大大提高学生的学习效率。学生可以利用虚拟的实验室进行实验，相比于传统的学习方法虚拟化的实验室可以为学生的学习提供一个三维的学习平台，使学生的实验变得更加真实。

4.2统一数据平台

很多高等院校由于没有统一的规划和领导部门，所以出现了很多的小系统，这些系统之间已经形成了一个稳定的数据源，但是各部门系统之间不能实现真正的数据共享，这对于学校的数据查询与数据管理非常不利。智慧校园的应用基础是建立统一的数据平台，这就需要对已有的系统进行整合。由于建立智慧校园的数据不仅只是校园内的数据，还包括了与智慧校园相关的教育机构等其他实体中的数据，但不同的实体中的数据源是不一样的，而且具有不同的管理机制，无法支撑智慧校园中的许多服务。对于这个问题，只有建立一个统一的数据平台才可以支撑智慧校园的正常工作。

4.3统一信息发布

现如今5G与大数据的发展，让基于物联网的智慧校园信息化的平台为用户提供了一个非常快捷、便利的管理系统，有了智慧校园这个信息化平台，就可以实现信息发布的功能。由于传统的校园网没有一个系统的规划，各个部门都有自己的系统，所以无法有效实现信息的统一发布，用户通过智慧校园可实现各个计算机统一管理，促进学校的信息化发展。

4.4统一身份认证

统一身份认证是智慧校园系统的内容之一。通过统一身份认证这个平台可以为用户提供认证管理，可有效解决传统认证模式中出现的问题。传统的认证模式操作极其繁琐，速度非常慢、安全性能非常低，无法有效保障用户信息的安全。统一身份认证平台为智慧校园中的各个系统提供用户身份认证的服务，用户只要拥有一套用户名与密码，就可以随意地登陆智慧校园使用所有应用，且不用多次、重复登录每一个系统。

5.智慧校园对用户的体验

5.1对家长的体验

智慧校园对于家长来说，使用起来比起传统的家校互联更方便，家长只要有手机，便可以随时随地给老师发送沟通短信，而无需担心上课与休息时间，智慧校园可以将家长发的短信自动存到教师的邮箱之中，教师有时间的时候便会查看。家长无论出差还是在家，都可以通过手机APP或者微信公众号，来了解孩子的上课情况、成绩、迟到或者早退等，同样也可以了解到学校的最新动态。

5.2对学生的体验

对于学生来说，出入学校需要刷IC卡，这样保护了学生的安全，通过智慧校园的家校互联，能督促学生学习，学生也可以对自己有更高的要求。家长也可以通过智慧校园更好地了解孩子情况，从而在学习或者是生活方面都能更好地指导自己孩子。学生可通过智慧校园自行下载或阅览老师最新上传的学习资料、练习题。

5.3对教师的体验

智慧校园对于老师来说，尤其是班主任更为方便，老师如果想对每一位家长发布一条通知，不会再像传统发短信一样逐个发送，只需要在智慧校园的广播站中广播一条信息，每一位学生家长便都可以接收到。班主任也可以通过平台向家长们发送免费的短信，这样避免了家长不能上网接收不到通知的情况。家长通过智慧校园平台发送给老师的信息，也会被平台自动存入老师的邮箱系统中，这样便不会在老师上课的时候受到打扰。

5.4对学校的体验

学生的安全无论在什么时候都是学校与社会最为关心的，传统的校园安全要靠门卫的巡逻与检查，很多时候都会有一些疏漏，而有了智慧校园之后，学生进出校园都要刷IC卡进行刷脸认证，这样可在很大程度上保护学生的安全，学校也能清晰地了解到学生的进出校情况，学生家长也可以实时了解到自己孩子的进出校门情况。无论对于学校还是家长来说，智慧校园都起到了非常大的作用。

6.基于物联网的智慧校园建设与发展方向

6.1智慧校园将物联网作为发展的基础

可以将智慧校园周围的环境都可以进行整理，从而为学生创造一个非常融洽的学习氛围。例如物联网可以感知到校园当中的空气温度、空气质量以及温度等其他信息，智慧校园就可以对于与这些相关的数据进行调整，从而使空气和温度变得更加舒适。

6.2节约能源，降低能耗

物联网技术有非常强大的数据分析与处理能力，可以通过对校园内的监控和以往收集、记录的数据，了解学校内能耗的变化情况，然后再对这些数据进行整理，调节各个系统之间的消耗关系，从而达到资源的最合理应用。

6.3创造便利，服务生活

基于物联网的智慧校园信息化建设可以为学校内的老师与学生提供一个更加人性化的服务，为学生以及老师提供一个良好的学习环境。智慧校园可以对校园提供全方位的服务，包括学生的衣食住行。通过物联网收集到学生以及老师的各项身体指标，根据这些指标提出具有合理性的建议，从而提高学生的生活质量，间接地提高学生的学习效率。对出现的问题实施解决措施后，还可以提出一个效果反馈。

7.结束语

基于物联网的智慧校园能够有效解决传统校园网所无法完成的工作，如数据的整合工作、身份识别工作、图书馆图书借阅管理工作以及其他所有类型的数据管理工作，为学生和老师提供更好的服务。现如今，随着物联网与5G的发展，智慧校园的建设对于加快学校的信息化建设、提高学校的核心竞争力都有巨大影响力，可全面促进学校的发展。