高校校园大脑建设的若干思考

周 亮，屠斐正

（宁波幼儿师范高等专科学校 网络信息中心，浙江 宁波 315336）

一、引言

在我国高等教育发展的前期过程中，苏联发展模式对我国的高等教育产生了决定性影响。新中国成立后，我国进行了高校的体系调整，将高等学校的发展纳入到国家计划经济的统一管理之中，从而使高等教育部门成为了服务于国家经济发展的重要组成部分。在计划经济时期，为适应于经济建设的要求，我国建立了大量的高等院校，但也逐步显现出管理理念陈旧的问题。在计划经济时代，国家对于高校的管理具有浓厚的行政权力主导的色彩。高校需要严格服从国家的教育计划安排，高校中各个部门同样要严格服从学校的管理。在这种理念指导下，高校管理体系以及高校内部管理都缺乏足够的自主性和灵活性。

数字化改革背景下的高校校园大脑（以下简称校园大脑）建设是新发展阶段校园管理者和师生对校园数字化建设提出的新期望、新要求，如教育服务优质化、教育治理精细化、教育教学精准化、教育决策科学化等。高校发展内涵的拓展和升级，从数字赋能到制度重塑，是建立在网络化、信息化和智能化基础上，校园大脑的探索研究使技术理性向制度理性的新跨越，是高校数字化转型为引领的重点突破，也是高校新发展阶段全面深化改革的总抓手。因此，校园大脑建设的探索和研究对于撬动全方位、全过程、全领域的高校数字化改革、重塑校园物理空间和信息空间新载体具有非常重要的促进作用。

二、校园大脑的特点

校园大脑是高校信息化的高级形态，构建校园大脑，是对校园的人、物、各业务系统进行全面连接，实现数据全融合、状态全可视、业务全可管、时间全可控，使校园更安全、高效舒适、运营成本更低、持续卓越运营和治理。校园大脑如同人类大脑，具备理解、交互、分析、计算、决策等能力，能够满足数字化校园管理的需要。因此校园大脑重点开展三大关键技术的研究和实践：支撑多源异构感知数据的校园数据汇聚中心、提供智能分析的大数据能力引擎、构建多样化应用需求的实践平台。通过“实时数据感知（采集）→数据智能处理→模型学习训练→智能服务应用”这个技术路线，实现校园大脑的研究和建设。校园大脑有以下特点：

（一）支撑多源异构感知数据的校园数据汇聚中心

全面有效的数据采集是发挥数据的整体效应、实现智慧化服务的前提基础。当前高校普遍已经建成众多信息化业务系统，各业务系统由于功能和架构的不同，因此产生数据的类型不同、数据的表示不同、管理数据的软件不同，以及系统运行的环境不同，因此各系统的数据库存在很大的差异。要进行全面数据采集不仅要能访问应用程序来源（比如关系数据库），还要能访问各类格式的办公文档、XML、HTML、各类报表、图片和音频、视频信息等。

（二）提供智能分析大数据能力引擎的设计研究

目前对校园数据的使用仅停留于数据展示和数据统计，缺乏对数据的关联性分析和智慧化应用。如何在校园数据融合的基础上，利用大数据和人工智能技术，针对校园管理、人才培养、科学研究等主题建立智能业务模型，基于数据模仿人类大脑对各类校园场景进行理解、分析学习、智能决策，建立针对各种应用场景的模型能力库，并进一步实现校园大脑中数据模型与深度学习算法的融合学习，不断提升大数据能力引擎的计算能力、可扩展性等。

（三）构建多样化应用需求服务平台的应用实践

现有校园服务的应用场景基本是被动式的查询、统计服务，以及简单的交互服务等，而实际师生及管理者需要的并不是简单的交互服务，更需要主动式的智能化服务。在海量异构校园数据中心及智能分析大数据能力引擎的基础上，构建满足多样化应用需求的服务平台将是校园大脑建设的核心目标。探索通过智能分析引擎实现对数据的语义化分析、对数据粒度的精准跟踪、对不同应用场景的精智服务也将是校园建设的特点之一。

三、校园大脑的服务场景

校园大脑智能服务能力依托对高校对于数据价值挖掘，而高校校园数据又需要在具体的服务场景下发挥价值。对服务对象进行分类主要可分为三类：学生、教师、管理者。为上述服务对象设计若干个典型场景进行研究开发，形成一定的智能服务能力。可根据用户咨询的问题，通过智能分析判断，向提问者推送图片、文字说明、链接、应用程序、地图、文档等多种内容形式信息。

（一）学生主题

1.招生咨询。提供招生政策、新生入学注意事项等信息的智能推送。

2.学习咨询。可以通过语音查询自己的学习成绩、排课情况和选课情况，并且可以提供个人学习情况的分析。

3.毕业咨询。提供毕业流程、校园招聘信息、个人成绩信息、个人奖惩信息等信息数据。

4.生活资讯。提供校园基本的生活服务设施的信息查询。

表1 校园大脑主要建设内容

5.校园信息。可查询了解校园的布局，主要建筑功能信息，教学楼及房间的查询及导航。

（二）教师主题

1.办事流程。提供学校主要办事流程的智能推送，根据用户咨询的问题，通过智能分析判断，推送图片、文字说明、链接、应用程序、地图、文档等多种内容形式信息，并可以通过跳转打开其他应用程序。

2.职业发展。教师可通过向大脑查询职称评定政策、个人培训等内容，系统将根据教师的情况推送适合自身情况的相关信息。

3.学生查询。学生的信息查询有一定的权限设置，教师可以查询有权访问的学生情况，包括学生的成绩、奖惩，或者班级的整体情况分析等。

（三）管理主题

1.校园资产。可查询校园建筑的主要经济指标，比如楼宇的建筑面积、建设时间、投资、内部主要功能设施等信息。

2.教学管理。可以了解校园的开课情况，教室的使用情况等信息。

3.校园安全。可以远程调取监控。

4.教职工情况查询。查询了解教职工的综合统计评价信息，以及具体某一个教职工的信息，并可以调取其他评价系统，提供更完善的教职工信息。

5.学生人才培养。查询了解整体学生的综合统计评价信息，以及具体某一个学生、某一个专业和班级的信息，并可以调取其他评价系统，提供更完善的学生信息。

（四）主题扩展

在现有规划主题的基础上，系统设计需要支持对主题的快速、便捷扩展，包括对现有主题内容的扩展和其他主题的增加。

四、分析能力引擎

（一）智能分析大数据能力引擎

服务的本质是“能否真正及时、准确地判断用户的需求”，这个判断的依据就是“用户刻画能力”。当校园大脑智能中枢应可以准确地判断出何时、何地、何人、在做什么、会做什么的时候，将所有的服务将有的放矢，不仅仅实现成本最低，而且能实现效果最佳。对此，基于校园异构大数据的智能分析最有可能颠覆的是面向管理者和师生的智能服务，只要服务的对象是“人”，大数据的智能分析就能提供最佳的推荐，从而提升服务的品质。

（二）人才培养能力引擎

人才培养的特色和适切性，对高校自身和社会发展都具有重要的意义。优良的人才培养体系是高等学校得以持续发展教育的命脉，做好人才培养体系的评价对于改善高校教学工作、促进高校培养模式不断转变，具有重要意义。由于人才培养质量受到多种因素的共同作用，建立合适的评价指标体系和评价模型是保证评价结果准确性的前提。

整个校园大脑的建设应充分挖掘教育数据价值、数据赋能为目标，基于学生的课外实践课堂、知识课堂、创新课堂等数据，从学生的思想道德、知识素养、创新实践、人才培养质量等维度对人才培养体系进行评价，并建立相应的评价模型。

（三）师资发展能力引擎

面对打造中国特色、世界一流的高职学校和专业群的改革任务，按照项目预期完成建设目标、达成项目绩效，关键在于提升教师队伍能力和建立长远的师资发展规划。

为了更加科学地制定明确的职业能力提升计划，需要对教师现有的综合能力和素质进行客观地评价，从师德素养、思政教育能力、教学能力、专业建设能力、社会服务能力、国际化能力六个维度，根据已有的教师个人数据，建立教师能力评估模型，抽取教师个人能力图谱，个性化地制定能力提升途径，打造出一支高水平教师队伍，实现学校师资能力提升的可持续发展。

（四）大数据分析能力引擎

校园大脑的建设应提供大数据分析引擎、基于分布式内存的大规模并行处理框架，以及基于国产化AI 芯片的机器学习平台，从而大大提高大数据分析性能。

整个平台可通过Hadoop 或其他可提供可靠存储HDFS 以及MapReduce 编程范式进行大规模并行处理数据。通过对海量数据的质量进行分析，剔除噪声数据，保证分析结果的正确性与准确性。通过Hbase 实现大规模分布式NoSQL 数据库，提供随机存取大量的非结构化和半结构化的海量数据，为异构感知数据库、业务知识库等提供结构化、半结构化、非结构化数据的处理能力。

另外，校园大脑的建设中拟基于隐含马尔可夫模型、BILSTM+CRF 等设计数据知识提取和表达模型。CRF 是一种常用的序列标注算法，可用于词性标注，分词，命名实体识别等任务。BiLSTM+CRF 是目前比较流行的序列标注算法，其将BiLSTM 和CRF 结合在一起，使模型即可以像CRF 一样考虑序列前后之间的关联性，又可以拥有LSTM 的特征抽取及拟合能力。在Elastic Search基础上搭建基于语义理解的服务推荐系统，开展关键语义抽取技术研究，构建面向校园场景的自然语言语义问答基础模型和知识检索路径。

五、问题与讨论

由于校园大脑的研究涉及项目实施、理论研究、校园大脑关键技术的研究和实践建设验证等内容，因此可能存在以下困难：

1.校园大脑建设的工作量比较大，分阶段实施，整个服务周期长，需要各方保障时间和精力足够投入，需要尽可能避免因承建方核心人员调动而引起的项目实施脱节。

2.典型智慧化服务应用的实践验证需要一定周期的积累和完善才能产生成果，需要校方领导层坚决执行，参与各方和相关系统高效协同配合。

3.校园大脑的建设目前尚未形成一套完整可复制的方案，实际在建设过程中可能还需要不断的进行探索，完善项目方案。

校园大脑的建设是建立在学校网络化、信息化和智能化基础上，是学校数字化转型为引领的重点突破，也是学校新发展阶段全面深化改革的总抓手。通过校园大脑的建设，对于撬动全方位、全过程、全领域的高校数字化改革、重塑校园物理空间和信息空间新载体具有非常重要的促进作用，使学校信息化建设从管理信息化向服务信息化转变，奠定了数字化改革的可持续发展。