大数据环境下的智慧校园建设与应用—— 以江阴中专智慧校园建设为例

汪立华

（江苏省江阴中等专业学校，江苏 江阴 214432）

1 中职学校在建设智慧校园中存在的问题

1.1 建设智慧校园主要内容

目前，各中职学校对于具体业务工作要求存在差异，包括智慧教学、智慧校园生活等，每个部门负责的日常事务也有所不同。

（1）智慧教务系统。该系统针对的是校内不同教学内容的管理，主要是各类课程的安排、任课教师定位、课后教学的评价等。不同的中职学校领导或者是管理人员对于智慧教务系统有不同的要求，包括对学生学习情况的监督和评价、教师教学交流等，这些情况都是和教师工资与绩效奖金挂钩的，目的就是为了加强教师教学的规范性。

（2）智慧教学与学习系统。该系统属于当前应用在一线的网络教学系统，教师在网络教学资源收集和课程应用时，可以采取在线模式，主要包括多媒体教学课程内容，需要和教学内容相结合融入一些视频内容以及学习方面的资料，制作完成之后将其上传到网络平台。学生可以应用智能手机或者是平板电脑来进行学科的学习，这样便于教师通过网络客户端来随时对学生学习情况进行考察和记录。

（3）智慧校园生活系统。该系统主要针对学生的学习与生活，包括缴纳学费以及日常生活所需等，还可以为师生的生活提供便利，师生仅用一张校园卡就可以在学校里“畅通无阻”，例如，食堂和超市消费等，教师也可以登录到智慧校园生活App享受校园服务。

1.2 在智慧校园构建中存在的问题

（1）缺乏服务和管理的对接。大部分的中职学校都已经推广了数字化校园建设及平台管理应用系统，学校可以利用网络平台来做好日常事务、教学事务等各个方面的处理工作，但是由于对接内容存在差异，且各个校园业务需求情况也有差异，所以无法实现网络数据资源的共享，这也是当前在智慧校园构建过程之中需要面临的非常重要的问题。例如在进行中职学校管理过程中，不同部门针对的业务不同，管理上存在着明显差异，为了能够完成一个事物往往需要跑多个部门。目前很多的行政网络业务应用比较多，用户需要下载多个App才能够完成事物处理，这就导致校园业务流变得闭环化，信息业务办理较为困难。

（2）中职学校之中的课程教学与学习评价较为形式化。对于中职学校事务来说，完成专业课程的教学是学校重中之重，特别是教师在进行教学过程之中的质量情况，包括学生对新知识的学习等都与学生未来发展以及学校的建设有着密不可分的关系。但在构建中职学校智慧校园的时候，不具备相应的教学考评系统或者是内容非常单一，参考的还是学生的成绩以及学生单一的评价等。当出现类似问题的时候，主要的因素是学校缺乏对于大数据云计算等各种教育平台和方法的重视，没有及时的将其引进到系统考评之中，在教学质量评价和学生考评上都比较形式化，无法将学生的真实学习情况体现出来，也没有办法掌握教师的专业技能水平。

2 江阴中专智慧校园建设现状

近五年来，江阴中专根据校园信息化建设中长期规划要求，以实现从创建市级“信息化示范校”到省级“智慧校园”的目标步步递进，实现信息化、智慧化引领学校的办学现代化，2017年底被评为第二批“江苏省职业学校智慧校园”。江阴中专智慧校园建设应用服务广泛，实现了真正的管理信息化。通过“智慧校园”建设，学校校园门户平台已经实现了用户的集中化和统一化管理，具有CMS站群管理系统、人事子系统、教科研子系统、教学管理子系统、学生信息管理子系统、办公管理系统、教务管理系统、项目管理系统、学历教学管理系统、德育系统、评教评学系统等15个管理应用信息系统，所有系统都采用单点登录。学校已在应用服务融合、学生管理、教学与科研服务、校企合作服务、办公与生活服务、人力资源管理、财务与资产管理、社会服务等方面，构建了功能较齐全的数字化、综合化、智能化的管理应用信息系统。校务平台和管理平台运行流畅，为教育、教学、管理、科研提供了快捷服务，基本实现了管理信息化，实现了各个不同部门之间沟通的便捷化[3]。以下是学校几个信息化平台。

一是校园一卡通服务。2015年，江阴中专与建设银行合作建设校园一卡通项目。采用新开普一卡通技术，实现了全校师生、员工在校内每人持一张校园卡，在全校范围内所有的信息查询、消费、考勤、图书借还、水控、电控、圈存机圈存、门禁等功能。

二是泛雅教学平台服务。江阴中专在调研国内外各类教学平台的基础上，整合、开发了学校数字化教学平台，包含10个大的模块，分别是网络课程建设、教学互动平台、教学资源库、学习空间、教学管理评估、网络教学门户、移动学习、质量工程、本地资源管理平台、教师教学发展中心等。各个模块之间无缝衔接，协同发挥作用，为网络教学提供全方位支持[6]。

三是教学云服务。2017年江阴中专架设上线了江阴中专云盘。云盘能实时备份同步计算机中的数据，让用户在办公室、教室、出差途中，通过客户端、手机客户端和网页端多种途径实时访问个人数据，还能共享数据、协作修改文档表格等。云盘通过后台的3副本备份以及加密存储保证数据的安全性与隐私性。目前，学校校云盘给每位教师分配了80GB使用空间，云盘的使用取缔了U盘，既有效防范了因U盘的拔插导致的病毒交互传播，又为教师存储重要数据提供了安全高速的网络存储空间，满足全校教师的教学与办公需求。

3 大数据技术在建设中职学校智慧校园中的应用

3.1 在大数据技术上的主要架构

在智慧校园建设过程之中大数据技术属于一项重要技术，其中的相关系统有Hadoop，其他组成系统有HDFS分布式文件，还有采取Spark并行计算的系统。在这其中Hadoop的系统是大数据应用技术之中重要的一个框架，而Hadoop是一种分布式的数据计算平台，它主要包括HDFS分级文件系统和Hive数据仓库分析系统，另外还包括NameNode的访问控制模块，可以控制所有文件操作，以及实施DataNode响应请求等部分。其中HDFS的文件系统主要负责对于数据信息存储，在Hive的数据仓库系统中，主要对于HDFS中的数据进行查询和分析，而NameNode、DataNode是运行在HDFS文件系统中的重要软件，NameNode所负责对文件名称进行空间管理，做好外部的访问控制，而DataNode负责对客户请求进行响应，并且对发送和接收的相关数据做好响应。

3.2 在建设智慧校园过程中实现大数据抽取、清洗、转换

在建设智慧校园过程中，首先要对学校的相关数据进行抽取、清洗和转换，同时将开源的ETL工具Kettle利用起来，对收集到的数据进行必要的处理，做好脚本的编写以及运营工作。对于网络之中各种不同的软件系统数据做好采集，及时地将数据存储到结构化的数据库MySQL之中。在第一步进行数据抽取时会应用到的数据库链接，主要由DBMS、ODBC来提供，并且在DW、Hive、Hbase等几个不同的数据仓库服务器中对需要的数据源文件进行抽取，之后再将源数据转变成为不同的格式[2]，将其导入到ODS的数据仓库之中。对于数据含量较大的网络系统，需要采用增量抽取的模式，并且依照数据仓库ODS对时间戳的记录情况，以及学校的业务记录和教务管理的相应平台[1]，做好教务管理方面的数据统计工作，并抽取出教学数据。进行数据清洗，是针对不符合相应要求的数据实施清除[3]，配合结构上的转换，将数据噪声和无关数据清除。在对学校业务数据做清洗时，由于数据量十分复杂，需要对不同的数据仓库和产生关涉的数据源数据做好合并，之后实现集成处理，在这时需要应用SQL数据清洗模式，对分散的业务信息进行完善，针对发生错误或是存在数据缺失的情况也能够完成清洗和修正的工作，将优质数据信息提取出来。最后，是对清洗之后的相关数据做转换，例如在应用XX0001、YY0001数据编码进行转换时，需要充分结合业务系统方面对数据的需求，做好数据在粒度与精细度方面的转换，再将其存储到数据仓库之中实现最终的聚合。完成对结构化数据的处理后，再针对非结构化的数据进行智能分析，相应的数据结果就展示到可视化平台上。

4 基于大数据做好智慧校园的建设

4.1 以大数据技术为智慧校园构建依托

在建设智慧型校园时候，要依照学校的领导者以及教师和学生日常工作和学习上的需求，来进行差异性的智慧服务模式，做好教学管理，实施综合信息的服务，做好学生人员管理等。在构建智慧校园信息服务的框架时，应用大数据技术，搭载云计算平台和完成后台数据处理，对于基础层进行搭建，由大数据作支撑，来分层级进行展示。针对不同体系和系统数据信息做好挖掘工作，实现信息的整合分析与处理，做好校园内部的行政管理，满足教师和学生的信息管理和提供日常服务等需求。

（1）基础信息层。校园网络的构建基于智慧校园基础层之上做好搭建，包括在基础网络上的设施及有线网络和无线网络的应用等，采取各种构建模式，形成设备互联与互动的物理网完整体系。在具有差异的网络设备间，做好通信和数据工作的传输，需要通过物联网组网技术，应用无限传感器模块，来完成IP协议。对于不同的云平台构建过程中，应用服务器和相应的客户端节点之中所包含的数据实现通信的目的。在构建智慧校园网络体系的过程中，可以关联防火墙并且实现延迟容忍网络防火墙等通信协议，避免异常数据的访问，过滤掉不良信息内容，保证良好的数据运输。

（2）将大数据技术作为支撑层。大数据支撑层在智慧校园之中属于一个核心层级[1]，主要是负责数据采集和整理、对数据分析存储的软件以及硬件的设施，例如有云平台服务器和数据挖掘引擎，另外，还包括Hive和Hbase数据仓库，HDFS数据实施分布式的储存模块[1]，在差异性的模块之中主要是对于大数据信息进行挖掘，并进行交换以及相应的整合处理，与此同时，做好数据存储工作。采取主数据的管理模式，将应用平台等不同种类的体系建立起来，通过对历史数据分析和业务系统数据管理，做好代码数据的挖掘，并针对数据进行分析，这样能够更好地完成用户身份的确认，采取一卡通管理的模式，完善校务的内容管理等工作，实现校园之中不同类别系统的互联与互通，做到数据资源共享。

（3）应用层和展示层的利用。智慧服务应用的模式针对的是中职学校的师生，实施不同的服务模式，涵盖了多种应用软件以及移动硬件设备，主要目的是为了能够提供日常办公与教学服务，让日常事务可以顺利开展。这样学生和教师就可以在计算机端或者手机端登录移动客户端网站或者是学校的信息网站，更好地完成公共业务的处理，满足不同学校在智慧教学和学生学习等各方面的需求。

4.2 中职学校智慧校园对于数据的整合

在智慧校园中对于数据的整合是通过数据采集实现的，依照Hive的数据仓库和相应的数据管理平台，对不同的业务系统做好数据的资源整理工作，特别是重要的数据字段，能够储存数据到后台，实现数据的整合，应用数据挖掘引擎，提升数据的完整性，做好数据信息的更新和回填，保证业务信息系统的统一性和标准性。

5 结束语

综上所述，智慧校园是利用大数据和云计算以及物联网等各种技术的综合型校园网络系统[1]，与传统的数字校园网络相比，信息资源共享和硬件设备吸纳了互联，对于不同部门的不同需求能有效地满足，实现了数据信息接收、整合与挖掘，为不同的校园主体提供智能化与人性化的服务[3]。江阴中专智慧校园的创建一直在路上，计划在学校现有网络硬件设施和软件系统的基础上，通过智慧校园建设，力争实现校园环境数字化、教学资源数字化、教育管理数字化及教学应用数字化。