“互联网+教育”大背景下高职院校智慧校园的建设探索

梁轩

摘要：近年来，宁夏作为首个“互联网+教育”示范区建设省份，不断加大教育信息化建设投入，始终把教育摆在优先发展的战略地位。将“互联网+教育”融入人才培养、教育服务、教育治理的全过程，坚持推动教育理念更新、教育模式改革、教育体系重构，努力让每位学生都享有公平、高质量的教育资源。该文简要地分析基于“互联网+教育”背景下高职院校智慧校园建设现状，借鉴国内外高校智慧校园发展思路，提出智慧校园建设框架，展望人工智能技术应用和教育融合的意义，希望为智慧校园建设提供探索的路径。

关键词：“互联网+教育”，高职院校;智慧校园

中图分类号：TP311      文献标识码：A

文章编号：1009-3044（2022）22-0030-04

1 引言

2018年教育部《教育信息化2.0行動计划》中明确提出“三全两高一大”的发展目标，要求到2022年实现教学应用覆盖全体师生、学习应用覆盖全体适龄学生、数字校园建设覆盖全体学校。2019年中央、国务院印发《中国教育现代化2035》，要求统一构建一体化平台，加快形成现代化的教育管理模式，推进管理精准化。在党和国家的领导下，高校信息化建设如火如荼地开展推进，经过多年经验积累及技术沉淀，移动互联、大数据、云平台等技术已经广泛应用于数字化校园，实现了教育过程的全面信息化，有效地提高了校园管理水平，同时也为智慧校园的建设奠定了坚实的基础。

2 国内外研究现状

智慧校园的概念最早由智慧地球延伸而来，如何运用新一代信息技术实现教育教学智能化管理是智慧校园建设面临的首要问题。目前，国内高校依据自身的条件和需求，陆续开始在原有数字化校园建设的基础上，加速数字化校园向智慧校园转型。尝试将物联网、大数据技术应用和人工智能深度融合学校管理和教学全过程，推动教学改革、管理优化、绩效提升。

2.1 国内外概况

2.1.1 国内概况

我国智慧校园建设尚处于摸索阶段，整体框架设计、建设方案和实施内容没有形成统一标准。研究的核心是如何构建智慧校园，以数据为核心，运用包括云计算、物联网、人工智能在内的一切先进技术进行融合创新，打造智能、灵活、高效的校园系统。重点则聚焦为“教”与“学”，依托智慧教室、移动终端和虚拟工厂等载体，创建线上线下混合式教学，解决实训教学中“进不去、看不见、动不了、难再现”的难题。从全球信息技术科学研究发展趋势来看，“教育信息化必经技术化、智能化、智慧化三个阶段，技术化让表现手段达到极致，智能化要让算法达到极致，而智慧化要让理解达到极致”[1]。国内大部分学校目前处于第一阶段，主要研究如何借助新兴技术实现大数据的深度应用，服务于教学、科研及管理。目前国内学术界的研究的主要集中在以下四个方面， 一是通过新兴技术手段，构建智慧校园。二是通过顶层设计，完善智慧校园体系架构。三是加强智慧校园的信息化基础设施建设。四是推动信息技术与教育教学深度融合。

2.1.2 国外概况

国外智慧校园建设更注重单一技术的实际应用，有多个极具特色的研究方向例如，“美国斯坦福大学致力于研究基于大数据分析技术构建智慧校园，对校园各类基础设施、楼宇控制系统等软硬件数据进行统一采集、分析应用。实时监控与报告能源使用情况，可快速诊断故障、做出预测性维修，提高资源使用效率”[2]。麻省理工学院则利用区块链技术实现了向毕业生发放数字毕业证书，使学生成为自己毕业证书的管理者。同时国外众多智慧校园规划与智慧城市相辅相成，学校依托智慧城市的建设基础，与智慧交通、智慧社区、智慧物流等功能相连接，将智慧校园与城市发展深度融合。例如，挪威科技大学则制定专门的发展规划，从数字化、城市化、智能化、可持续发展性四个方面构建智慧校园，将校园建设和城市发展结合起来，集结优势资源进行研究和基础设施建设。由于欧美国家对校园安全问题极为重视，要求智慧校园建设将师生生命安全纳入基本功能，打造全新智能预警校园安全平台。比如，瑞士联邦理工学院，利用传感器和互联技术构建ETHOC系统，实现校园信息的互联互通，对校园实行全面的监管，发现异常情况，系统会立即显示并通知管理员。

2.1.3 国内外特点

比较国内外智慧校园研究特点，发现国内外智慧校园存在部分共同之处，主要表现在一是整体建设都处于摸索阶段，缺乏统一的建设标准和规划，顶层设计未达成共识。二是对新兴技术兴趣浓厚，国内外均重视通过新技术助推智慧校园建设，解决现阶段信息化发展中遇到的瓶颈或难题，例如通过结合人工智能进行融合和创新。三是缺乏智慧校园管理规划，国内外均将建设的重点放在基础设施建设或是新技术在应用层面的推广，不重视研究智慧校园管理规划和评测体系，出现“重建设”“轻管理”的情况。

3 区级建设现状

自2018年，宁夏获批建设“互联网+教育”示范省（区） 以来，全面开放平台数据共享共用接口，推动校园治理全流程数据汇聚，形成校园治理大数据库。开展了学校联网攻坚行动，大力推进IPv6、5G等新一代信息网络技术应用，构建高速互联、安全稳定、全面覆盖的校园网络环境。制定智慧校园建设指南，推进物联终端、智能安防等智能化设备普及应用。虽然智慧校园建设成果初显，取得了一些成绩，但还存在一些短板和不足，具体表现在以下几个方面：

3.1 基础设施建设水平参差不齐

基础设施建设是智慧校园的重要基石，通过高速的异构通信网络、广泛的物联感知和海量的数据汇聚存储，为学校的各种应用提供基础支持和数据支撑。因各学校理解不同、需求不同，导致决策部署、资金投入和建设思路不尽相同，存在基础设施建设水平参差不齐现象。

3.2 存在数据孤岛问题

数据孤岛起源于信息孤岛，各应用系统建设之初就处于封闭状态，数据标准不统一，业务流程融合困难，很难实现数据共享及利用。经过多年数字化校园建设，大部分学校应用系统众多，数据割据情况严重。该问题不仅存在于学校内部，也存在于学校与学校之间。随着智慧校园建设的开展，很多学校已开始逐步淘汰老旧系统，构建全新数据中心和一体化数据共享平台来解决数据孤岛问题。但实际应用中只能实现部分数据的共享和流转，未完全解决数据孤岛问题。

3.3 物联网应用普及率不高

物联网技术自2016年开始实现爆发式增长，随后在各行各业中开始发挥其重要作用。大部分学校在向智慧校园建设转型中，已经开始建设或部署物联网应用系统。但因为缺乏建设经验、重视程度不足，资金投入较高或缺少物联网技术专业人才等各方面原因导致物联网技术实际只是单一应用于某一层面，例如图书馆管理、教室管理或考勤管理，具有很大的局限性。大部分学校物联网技术应用处于摸索阶段，整体应用普及率不高。

3.4 人工智能技术应用场景单一

2018年，教育部批复宁夏和北京外国语大学开展人工智能助推教师队伍建设行动试点工作，在此背景下宁夏高校人工智能应用建设重点为推动智能教学助手的建设与应用。包括建设人工智能教室、教师发展智能实验室和VR教室，开发教师教育质量监测智能化系统，建设区级人工智能教学培训研修、教学助手研发和AR/VR项目实践基地等。人工智能技术聚焦于教学，以教学场景为核心，挖掘学习者潜在需求为重点方向，导致应用场景较为单一。

4 建设思路

4.1 加强顶层设计和专业性指导

学校需要健全信息化管理机制，加强信息化领导组织机构，形成领导主抓、部门重视、业务协同、校企共建，师生参与的良好环境。成立智慧校园建设专家小组，聘请专业领域专家共同参与方案建设和论证。创新信息化建设机制，以学校信息化管理部门为主导，各业务部门紧密配合，努力为师生打造集学习、工作、生活为一体的智慧化环境。

4.2 加强基础设施建设

教育部等六部门于2021年7月《关于推进教育新型基础设施建设构建高质量教育支撑体系的指导意见》中明确指出坚持需求导向、创新引领、协同推进、统筹兼顾四项基本原则，到2025年，基本形成结构优化、集约高效、安全可靠的教育新型基础设施体系。由此可见加强智慧校园基础设施建设应遵循实际需求，坚持“统筹规划，分布实施”的原则，结合学校基础设施特点，综合考虑迭代更新情况。

4.2.1 加强网络基础设施建设

升级校园网核心设备，以有线万兆光纤为主干连接，高性能无线网络设备作为接入，实现有线无线全覆盖。进一步优化网络拓扑结构，使用多功能综合业务边界设备，加强网络安全防护。持续推进5G、IPv6等新一代网络技术的部署和应用，扩容校园网络出口带宽，满足师生随时随地高速接入校园网的需求，为师生获取互联网资源和学校教学模式改革提供充分保障。

4.2.2 对接省级“互联网+教育”大平台

新建应用系统应按照统一的数据标准对接省级云平台，共享教育教学和管理数据。依托平台的教学应用涵盖学校教学、科研、培训、学习、评价、管理和服务全流程，开展信息化教学和学习活动。各高校数据中心逐步规划整合至省级教育云平台，解决学校各自为政，平台重复建设、资金浪费、资源不能共享等问题。

4.2.3 完善教学、科研及公共设施

建设融合5G、物联网、VR和高清全息投影技术的低碳互动智慧教室。利用感知互动和仿真实训装备，激发学生学习兴趣，打造个性化的学习氛围。利用信息技术创新科研实验方式，建设智能实验室，提升科研基础设施建设水平。加强创建绿色平安校园建设，部署校园楼宇物联网基础设施，按照多协议组网原则，配套安装大量级各类传感器，升级校园视频监控系統，加强安放联动，实时控制楼宇能源，节约能耗。

4.3 打破数据孤岛

“数据孤岛被用来形容内部因技术壁垒或部门分隔而形成的信息孤立现象，被称为IT环境中最基本元素——数据的离散状态” [3]。因技术差异、遗留问题、行业利益等各种原因造成的孤岛现象现在仍广泛存在于各行各业，解决措施多采用数据集成技术、建立内部的数据资源整合系统等。要想让数据真正流通起来，打通不同软件系统之间的壁垒并非易事。目前，高校的主要解决方法是建设数据融合平台，将各业务系统中的数据进行整合汇总，形成一个元数据仓库。然后再利用数据抽取和清理技术对数据进行深度的整合、清洗、最后加以分析利用。此类模式需要针对关键业务先进行数据融合，后期再将新增应用接入数据融合平台，逐步淘汰或者升级老旧系统。可以说是一种临时性解决办法，没有直接解决孤岛问题。

4.3.1 法律制度支持

为数据立法，让逐步开放“数据”变得有法可依，对于解决数据孤岛问题意义重大。“2022年3月1日《浙江省公共数据条例》作为全国首部以公共数据为主体的地方性法规面世，该《条例》从完善数据收集、建立数据共享机制、构建数据有序开放制度、设立授权运营制度、健全数据安全管理规范等多方面对公共数据管理做出规定。所有公共数据在保证数据安全的前提下，有序向社会开放。” [4]这种通过省级的顶层设计建立的公共数据标准，解决了数据共享管理制度的缺失，对于促进数据流通，解决数据孤岛带来了曙光。

4.3.2 借助省级教育云平台

借助统一规划建设、统一数据标准、统一认证服务、统一管理运营、统一应用服务的省级教育云平台。各学校应用系统按统一的数据标准对接和建设，共享教育教学和管理数据，有效打破系统间的信息孤岛和资源壁垒，同时各学校不再建设教育云平台已有的系统和功能，一方面有利于解决数据孤岛，推动教育资源和数据汇聚，另一方面也可以避免重复建设，降低平台建设成本，提升教育经费使用效益。

4.3.3 利用新技术尝试

大数据背景下，数据孤岛问题由来已久，各学校信息系统发展到一定阶段必然会出现此类问题。行业中虽然没有形成完善的解决方案，但探索的脚步从未停止。要解决此问题，必须要解决相应的难题，首先，数据要流动，第一要解决的是合法合规问题，尤其是隐私保护。在众多大厂出现隐私泄露的背景下，人们对于数据隐私保护问题越来越重视，国家数据合规监管体系不断完善，想要打破数据孤岛，数据的流动和共享是必要条件，如何在保障隐私安全的前提下让数据进行流动成为一大难题！隐私保护计算技术应运而生，该技术可以在看不见原始数据的前提下只输出计算结果进而产生价值，发挥数据价值的同时实现数据隐私保护。其次，目前的数据产业分为三大主体，分别为数据生产者、数据垄断者和数据使用者，三方由于利益割据而产生的数据确权难题一直无法有效解决，大量的数据存储于数据垄断者的数据库中，数据产生的各种价值无法回馈到数据生产者手中。利用区块链技术通过自身不可篡改的特性，可以有效解决数据的确权问题。如图1所示能够将数据的所有权、使用权归还给数据生产者，数据共享必须经过生产者授权才能够被第三方所使用，产生的利益由数据垄断者和数据生产者按比例分配，从而让数据和价值最大化地回归生产者。这样不仅解决数据交易市场中的数据收益方面的失衡，也可以重新构建数据市场的各方关系。在统一数据标准和接口标准的建设的区块链系统可以将数据从传统的数据垄断者的大型数据库中流进去中心化的分布式平台，打破现有的数据孤岛，实现多方共赢。

4.4 加强物联网感知应用

智慧校园的主要特征为互联校园环境的全面感知、业务应用的智能全面以及海量数据的智能分析[5]。物联网技术从诞生到现在，经过不断迭代发展在各行各业中发挥越来越重要的作用。在数字化校园建设阶段，物联网技术在一定程度上解决了校园管理自动化的部分需求，如摄像头可以保障和监控校园安全、校园门禁可以识别记录进出校园人员、电子班牌可以实时展示课表信息等。但这些设备只是单一地完成其职责，采集的数据分别存储于各自应用系统中，无意间又形成了物联网应用的“信息孤岛”。

随着教学、科研及管理信息化需求的增长，物联网感知应用在校园的可发展领域不断扩大，一方面智慧教室、校园管理、生活、安防、能耗、实训室等需要使用传感器借助网络完成信息资源的交互和共享。另一方面智慧教室对于学习者个体的特征和学习情景的感知、捕获及信息传递也需要借助物联网实现。在此背景下加强物联网运用需要建设智慧校园物联网一体化平台如图2所示，集成学校所有应用物联网技术的软硬件，提供系统总线，汇聚需要接入的物联网应用系统。通过总控平台实现设备控制、能耗管理、实时监控、数据流通等功能。

4.5 基于人工智能技术的应用与融合

AI技术在智慧校园中的应用与融合应基于学校的实际需求，以“人工智能+大数据”的模式进行整体规划，在大数据、教育教学、管理与服务四个层面进行深度融合，如图3所示：

4.5.1 人工智能与大数据融合

借助校园网、移动互联网和物联网一体化平台，实现人与人、人与物、人与环境的主动感知，智能识别，保证各终端数据的互联互通。通过大数据分析平台实现海量数据的存储与处理，AI与大数据融合应用可以标记并清洗“脏数据”，对关键数据进行深度挖掘、分类筛选。通过不同AI技术手段增强大数据平台的存储及分析能力，实现关键数据的分析与展示，为用户提供数据服务、为业务部门提供数据分析、为学校管理层提供智能预测、决策支持及依据。

4.5.2 人工智能与教育教学融合

建设支撑智慧教学的基础环境，包括全面普及智慧教室、智能终端的应用，建设虚拟仿真实训室、VR/AR沉浸式课堂等。打造智能化学习空间平台，通过人脸识别、智能辅助教学机器人、虚拟现实等技术融入教育教学全过程，实现智能化教学方式，推动人工智能在教育教学管理等各方面全流程创新应用。例如智能辅助教学机器人可以担当课堂助手，帮助教师分析优化教学过程、批改作业、智能阅卷，提高教学质量提供数據支持。人脸识别技术可以动态捕捉学生行为并分析。智能录播系统可以帮助学生创建个性化学习环境，提供个性化学习计划、为不同学生提供最合适的学习方案。基于多元化评价方式，不只关注于学生成绩，加强学生多方面能力评价。帮助教师评估教学薄弱点，按照反馈的学生课堂数据，评估并优化教学方式。

4.5.3 人工智能与管理融合

创新智慧校园管理模式，按照统一标准、互联互通的原则融合大数据平台及物联网一体化平台，运用高速网络承载智慧校园所有物联感知系统，集成人工智能技术，实现教学、学工、人事、科研、资产等管理功能，助推智能科学化管理。创新管理模式，提升管理服务效率，通过传感器构建传感物联互动的可监控校园，实现实时监测、智能预警，及时干预的安全校园环境。结合物联网一体化平台最大限度实现节能减排，推进低碳绿色校园建设。

4.5.4 人工智能与服务融合

按照“以用户为中心”的核心理念，针对不同用户角色提供关键个性化服务模式。用户通过各种智能终端接入应用系统获取所需资源的同时也获得相应的服务。人工智能技术的发展为个性化服务模式提供了更多创新的扩展空间，进而推动智慧校园服务的不断“进化”。例如通过人工智能+移动技术服务师生，提供面向师生的一站式服务。学生借助移动终端开始一天的智慧校园生活，实现包括考勤、课程提醒、请假、在线学习、用餐、图书馆预约、支付、学术搜索等一系列功能。学生产生的各类数据同时可以通过数据汇总分析后反馈为学生画像，帮助教师和管理者掌握学生各项动态。

5 结束语

智慧校园建设作为数字化校园的最终形态，必然要经过技术化、智能化、智慧化三个发展阶段，通过不断完善，发展最终进化而成。本研究提出的建设框架是基于目前现状的较局限性的理论性研究，智慧校园建设对于推进教育现代化具有重要意义，值得每位教育工作者进一步探索与研究。

参考文献：

[1] 董洪亮.智能教育产品显成效[N].人民日报，2018-6-14（18）.

[2] Shah A.Components of an intelligent campus[OL].

[3] 于翔.收复数据孤岛[DB/OL].网络世界，2007-12-24（036）.

[4] 陈璐，王文龙. 浙江省公共数据条例将于3月1日实施，打破数据孤岛[N].钱江晚报.

[5] 王运武，庄榕霞，陈祎雯，等.5G时代的新一代智慧校园建设[J].中国医学教育技术，2021，35（2）：143-149.

【通联编辑：梁书】