摘要摘要：智慧教育与智慧校园是教育信息化研究领域的重要组成部分，近年来受到越来越多专家和学者的关注。从数字化校园到智慧校园的转变、智慧校园建设关键技术、智慧校园设计与架构3方面进行探究，以期为智慧校园建设提供参考。
关键词关键词：智慧校园；教育信息化；智慧环境；智慧教育
DOIDOI：10.11907/rjdk.1511371
中图分类号：TP319
文献标识码：A文章编号文章编号：16727800（2016）002014003
0引言
随着信息化的发展，教育信息化的同步至关重要，而智慧教育与智慧校园正是教育信息化研究领域的一个重要组成部分。近年来，国内诸多学者和教育界专家开始越来越多地关注智慧校园的建设与发展，大数据、云计算、物联网等高新技术的快速发展也为智慧校园建设提供了技术支持。因此，本文从数字化校园到智慧校园的转变、智慧校园建设关键技术、智慧校园设计与架构3方面进行探究，希望为智慧校园建设提供一些思路。
1数字化校园到智慧校园的转变
数字化校园是教育信息化发展到一定时期的必然产物，是通过现代信息技术影响和改变传统校园建构的必然结果。但数字化校园只是通过网络技术进行教学资源的数字化建设，并进行简单管理平台的搭建，难以支撑和满足信息化高速发展、移动物联日新月异和社会信息化大环境融合的要求。因此，数字化校园向智慧校园转变已成为必然趋势。
1.1数字校园
数字化校园来源于“信息化校园计划”，起源于20世纪90年代的美国，该计划以调查和研究现代信息技术在大学中的发展状况及促进大学信息技术的应用为目的。1998年，国家教育部制定了《面向21世纪教育振兴行动计划》，明确提出了有效发挥现有教育资源优势，实施“现代远程教育工程”的战略措施。截至目前，已有67所大学作为现代远程教育试点院校被批准，使我国高校迎来了一个以网络基础设施建设和网络多媒体教学为主导的数字化校园建设高潮。数字校园包括以下5方面内容：①重点关注学生的有效学习，创新和转变教学方式；②以服务教育教学作为数字校园建设的基本理念；③具有支持教学的丰富资源；④多种应用系统有机集成、相关业务高度整合；⑤能拓展学校的时空维度并丰富校园文化[1]。数字校园是以网络建设为基础，以计算机和网络技术为支撑，使数字资源得到充分优化利用的一种虚拟教育环境。
1.2智慧校园
2008年，美国IBM公司CEO彭明盛提出“智慧地球”的理念，这一理念后来得到包括美国总统奥巴马等人的高度认同，并在世界范围内得到认可。在“智慧地球”理念提出后，我国学者对该理念进行了深入思考，并提出“智慧校园”理念。但是关于智慧校园的具体概念，由于每个教育专家、学者的研究侧重点不同，对“智慧校园”的具体特征描述也略有不同。黄荣怀教授[2]指出智慧校园是以环境全面感知、网络无线互通、海量数据支撑、师生个性服务为中心的开放的教育教学环境和便利的生活环境；蒋东兴教授[3]认为智慧校园具有互联网络高速泛在、智能终端广泛应用、团队协作便利充分、集体知识共生共荣、业务应用智能融合、外部智慧融会贯通6方面特征。随着信息技术和移动互联技术的高速发展，这些新技术与数字校园的融合使校园信息更趋于社会开放化，校园环境更加个性友好化，学校的教育教学、科研管理更加优质便捷化，从而带动了数字校园向智慧校园的转变。通过以上对于数字校园和智慧校园的分析，笔者认为数字校园是智慧校园发展的必经阶段，智慧校园是数字校园发展的必然结果。
2智慧校园主要技术
智慧校园是基于云计算技术、物联网技术、大数据技术等高新科技而建立起来的一个与外界互联互通、可提供智能服务、以人为本的智能环境。以下探讨智慧校园的几项关键技术：
2.1云计算技术
云计算是在分布式计算、并行计算及网络计算上发展起来的新兴计算模式，同时其基于虚拟化环境和网络，可根据不同用户的个性化需求，通过按需和易扩展等方式优化系统计算能力，达到多个终端并行的任务需求。
在智慧校园建设过程中，云计算技术在教育教学、学校管理和校园信息安全方面都起着重要作用。云计算技术可帮助学习者根据具体需求在网络中选择合适的应用，以更加便捷地获取所需资源，并帮助教育管理机构和教育科研工作者更好地管理教学资源，开展教学设计，优化教学过程。掌握云计算技术的思想和应用模式，并应用于网络系统的设计和开发中，将为学校教学带来新的变革。采用云计算模式可以有效地整合现有硬件资源，降低软件采购成本，在有限的资金和时间条件下加快院校网络建设及应用。利用云计算技术进行校园网建设时，不用担心数据信息的丢失以及病毒入侵，而且云计算中的权限管理可实现数据信息的共享。此外，数据集中存储模式可有效地实现安全监测，即将信息资料存储于某个数据中心之中，然后对数据资料实施统一管理，并分配资源、均衡负载、部署软件，同时加强安全管理，降低应用成本[4]。
2.2物联网技术
物联网是以信息网络（互联网、无线传感网络等）为平台，通过射频识别技术（RFID）、二维码技术、虹膜、传感器技术、无线通信技术等，在指定的通信协议下，将需要的物品联入互联网，实现物物相联、人物相联、人人相联的多元信息交流，最终实现对物品的智能化识别、对物品所处位置进行GPS定位、对监视物体进行追踪和管理的一种网络系统。物联网具有全面感知、可靠传递、智能处理等特点。将物联网技术应用于校园的信息化建设，可以有效提高校园的可视化程度、管理效能及安全防卫水平。
物联网技术已在智慧校园建设中发挥了重要作用，例如：在智能图书馆中为图书安装被动式射频标签，方便阅读和管理；智能后勤管理为草皮配备温度、湿度传感器，使灌溉更加合理；为路灯安装光学传感器使其更节能；人员可视化管理，实行校园一卡通，通过校园卡对师生进行日常管理；智能化保密措施，利用二维码检测技术或嵌入射频检测技术来确保重要文件、设备的安全[5]。
智慧校园通过物联网实现了校园内任何人、物或信息载体在任何时间、地点的互联互通，海量信息通过物联网平台的聚合而产生新的信息，从而给广大师生提供智慧化的业务和服务模式[6]。
2.3大数据技术
维基百科对于大数据的定义是：“大数据是指所涉及的资料量规模巨大到无法透过目前主流软件工具，在合理时间内达到撷取、管理、处理，并整理成为帮助企业经营决策等更积极目的的资讯[7]。”因此，大数据拥有“3V”特性，即：数据量的规模性（Volume）、数据类型的多样性（Variety）与数据处理的时效性（Velocity）。
通过使用大数据技术可以将学生的学习行为、生活习惯甚至思想动态，以及教师的教学行为、工作状态记录下来进行科学地分析判断，以预测未来的发展趋向，全面优化校园的教学方式和管理模式。智慧校园必须对大量非结构化形态的数据进行分析，因此对数据如何获取、复杂数据类型实现、数据处理速度和数据分析能力要求较高。大数据在智慧校园中的战略意义不仅在于获取庞大的数据信息，更在于对其中有意义的数据进行专业化处理。大量获取的结构化、半结构化和非结构化数据作为原始类信息，将其经过深度加工、整理和分析，可提炼转化为有效的信息和知识，为学校实现智能化管理和教学提供有力支撑[8]。
2.4泛在网络建设
泛在网络是由智能网络、最先进的计算技术及其它领先的数字技术基础设施装备而形成的技术社会形态。泛在网是指基于个人和社会的需求，实现人与人、人与物、物与物之间，按需进行的信息获取、传递、存储、认知、决策、使用等服务[9]。通过泛在网络的概念，可以推出泛在网络的4A化特点，即在任何时间（Any time）、任何地点（Any where），任何人（Any one）、任何物（Any thing）的无障碍互通。智慧校园要求网络带宽广、覆盖面积大、数据容量大、协同工作好。在智慧校园建设中，网络的建设如同地基，如果缺乏坚实的地基，智慧校园这栋大楼则不可能建成。
3智慧校园设计与架构
智慧校园是建设一个智慧的生态圈，以高速泛在的网络、强大互融的数据库、精确统筹的云计算、互通协同的物联网为依托，满足师生在教育、学习、生活中的个性化需求，全面提升学校的综合环境水平，并促进学校信息与社会信息的全面融合。国内很多高校已开始实施智慧校园建设，如浙江大学在2010年的信息化“十二五”计划中就提出了建设基于物联网和移动网络的智慧校园目标，可以使师生在校园内随时随地学习，并能便捷地管理学校事务、丰富学生的课余生活等；南京邮电大学利用物联网技术，与通讯公司合作建设智慧校园，使学校的教学、科研、管理、财务、学习、生活等连接在一个环境下。
3.1智慧校园功能需求
智慧校园是一项宏大而艰巨的工程，需要长时间的努力与坚持才能完成。智慧校园设计由以下要素构成：智慧理念、智慧环境、智慧应用、智慧服务、智慧体验。智慧校园建设的最终目的是建设成为一个可以满足一站式个性化服务的综合统一管理环境。在该环境中，关于校园的一切事务都可以一站式解决，包括学校的校园管理、教育教学管理、学生生活服务管理、教师科研管理等，而且所有信息高度集成、高度分析、高度共享，在任何时间、地点不管突发了什么事件，环境内的成员都可以得到及时通知。
3.2智慧校园设计原则
（1）整体性原则。智慧校园的建设在设计之初就应从全局角度进行思考与分析。在全国甚至全球范围内，学习先进技术，借鉴先进经验。然后结合自身实际整合调动已有资源，使智慧校园在建设之初就站在一个比较高的平台上，为以后的发展打下坚实基础，还可以带动所在省市其它高校的智慧校园建设。
（2）开放性原则。智慧校园是一个包容性的大环境，通过云计算、物联网、大数据技术将所有资源与他人分享，同时也希望第三方能借助智慧校园的平台分享知识和教育教学资源，因此也可将其作为远程教育建设中的一个关键平台。
（3）系统安全性原则。智慧校园是个统一管理的大环境，因此环境系统安全是重中之重。在智慧校园建设中，要充分考虑到数据安全、网络安全、信息安全、传输安全与管理安全。对每一个技术的应用都应做到准确无误，对每一个环节都要严格把关，不能有丝毫放松。
3.3智慧校园架构
智慧校园的架构要从总体大局出发，网络架构、智能感知架构、应用架构、安全架构应该相辅相成，相互连接。具体架构如图2所示。
（1）网络架构。网络架构可采用有线网络与无线网络相结合的双接入网络覆盖架构，同时以移动网络作为补充，各网络间无缝融合。该网络结构灵活且扩展性好，能够提供固定或移动的网络应用环境，并支持安全多样的网络接入方式。网络基础设施建设的重点是校园网络硬件基础的搭建，地理范围应该覆盖全校教学、科研、办公楼宇和教师、学生生活区，同时应具有可扩展性，能够随着校园的开发扩大而扩展网络覆盖范围，不断提高网络利用率[10]。
（2）智能感知架构。智能感知建设以物联网为基础，通过各种传感技术和视频识别技术及其它应用设备对全校所有人员、资源、设备等环境进行全面感知，从而更好地分析学习者的学习情境和学习个性特征，以帮助学习者学习与妥善保管设备，并观察资源的分享情况。
（3）应用架构。智慧校园的应用架构是全方位立体化的，应用层主要提供个性化服务、智能决策服务等。通过教务管理系统、科研管理系统、人事管理系统、财务管理系统、资产管理系统等典型业务系统，以及传感系统、视频监控系统、社交网络系统等新型业务系统，各种应用系统高度融合，构建开放的学习环境，以实现为师生提供个性化、智能化的应用服务[11]。
（4）安全架构。运行维护与安全体系是智慧校园正常运行的重要保障。智慧校园中的安全涉及物理安全、网络安全、数据安全和内容安全4个方面。物理安全包括设备安全、环境安全、容灾备份、介质安全等；网络安全包括风险评估、安全检测、数据备份、追踪审计、安全防护等；数据安全主要涉及数据库安全、数字签名、认证技术等；内容安全主要包括数据挖掘、隐私保护、信息过滤等。
4结语
智慧校园作为数字校园发展的高级阶段，国内目前尚无成熟案例，而且很多高校在建设中也存在一些问题。一些学校未能真正理解智慧校园的内涵，只是在硬件上投入高额成本，对于教师的“软教育”却并不重视；一些学校购买的设备兼容性差，影响智慧校园一体化建设；还有些学校不愿与其它学校交流合作，造成了信息流通的闭塞。针对以上情况，应正确对待，积极解决问题。智慧校园的建设不是一蹴而就的，而是一个漫长的系统过程，在总结国外经验的同时，高校要考虑自身的发展特点，最终建设可以真正融入中国社会的特色智慧校园。
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[11]王燕.智慧校园建设总体架构模型及典型应用分析[J].中国电化教育，2014（9）：8892.
责任编辑（责任编辑：黄健）