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關鍵詞：智慧教室 物聯網 體系結構

中圖分類號： TN929.5 文獻標識碼：A 文章編號：1007-9416（2015）11-0000-00

隨著物聯網技術的發展，起來越多的應用被冠以“智慧”的名稱，如：智慧城市、智慧醫療、智慧校園、智慧的交通等。如何將物聯網技術應用到教育領域，減小教學成本，提高教學質量，已成為很多國家教育科研人員關注的熱點問題，政府、企業以及科研院所投入大量的人力物力進行智慧教室的研究和開發。

1 智慧教室的概念及功能

智慧教室是為了促進學生構建學習知識而搭建起來的智慧學習空間，它運用了傳感技術、云計算技術、無線通信技術、物聯網技術和智能技術等。在這個學習空間中，實現了物理空間與智慧數字技術的結合，本地運用與遠程教育的結合，從而改善學習者和學習環境之間的關系，大大提升學習者的交流、協作和共享，有效地促進開放式學習、個性化學習和泛在式學習。

智慧教室功能主要體現在環境、工具、交互、學習支持等方面。

（1）從環境上看，能夠根據環境的溫度、濕度等自動進行教室溫度、濕度、照明等調節，提高學生的學習舒適性 ；

（2）從人際關系上看，能夠實現師生的和諧與平等，師生之間、生生之間能夠進行有效地交流和共享；

（3）從資源環境的利用上看，要能夠實現學生個性化需求信息的推送和資源共享，從而消除信息孤島；

（4）從交互功能上看，要能夠實現友好、簡單、自然的人機交互，提高學習者學習知識、討論問題和協作交流的效率；

（5）從學習支持的角度看，要能夠實現線上和線下學習地結合，正式學習方式和非正式學習方式地結合，為每個學習者提供方便快捷的學習支持服務，從而實現真正意義上的個性化學習。

2 智慧教室的體系結構

2.1智慧教室整體構架

智慧教室緊密結合物聯網技術，從物聯化、集成化、智慧化出發，提高人與人、人與物、物與物的互聯度，實現三者之間的實時感知，促進學校教務管理的高效運行，智慧教室已成為智慧校園的一部分。

智慧教室作為一個整體系統，從控制區域來看，主要包括：

（1）本地智能控制部分：通過本地傳感器及網絡實現教室設備（燈光、空調、門禁、、窗簾、電腦、投影儀等）的自動感知與控制；

（2）遠程智慧化管理部分：通過遠程網絡，配合和學校教學等管理系統系統，實現教室設備的智慧化管理和控制；

從組成構件來看，主要包括：

（1）智能控制及智慧教學硬件設備：主要包括各類傳感器、感知模塊、傳感網關、控制模塊、中控智能主機、控制器/控制模塊、智能控制設備等；實現本地/遠程網絡管理、教室設備和裝置的控制，配合環境感知傳感器，實現教室智慧控制；

（2）物聯網信息系統軟件平臺：包括網絡系統軟件、智慧控制系統軟件、設備管理軟件、智慧教學軟件、各類終端客戶端軟件等，提供智慧教室網絡接入、設備控制、設備管理、教學管理、教學資源共享與分發、教學互動與設備交互等。

2.2智慧教室運用的關鍵技術

在設計智慧教室的過程中，為了促進和支持學習者的學習和發展，將現代技術有效地運用于實際的教學環境和教學活動中，搭建科學合理的智慧教室架構，使傳統教室真正地充滿智慧，一直是教育工作者和研究開發人員重點關注的問題。目前的智慧教室設計中，應用了許多信息技術，包括無線通信接入、分布式伺候、多點觸控、泛在計算技術、云計算技術、情境感知、物聯網等技術。其中ZigBee協議和嵌入式Linux是開發與設計中經常用到的技術。

ZigBee是低功耗的局域網協議，基于IEEE802.15.4標準。ZigBee協議從下到上依次為物理層（PHY）、媒體訪問控制層（MAC）、傳輸層（TL）、網絡層（NWK）、應用層（APL）等。其中物理層和媒體訪問控制層遵循IEEE 802.15.4標準的規定。根據這一標準規定，ZigBee技術是一種短距離、低功耗的無線通信技術。其特點是近距離、低功耗、、低數據速率、低復雜度、自組織。特別適合用于自動控制和遠程控制領域，尤其是各種嵌入設備。因此，ZigBee就是一種便宜的，低功耗的近距離無線組網通訊技術，是一種低速短距離傳輸的無線網絡協議。

2.3智慧教室硬件結構

智慧教室主體功能模塊包括：智能教學系統、設備管理系統、燈光控制系統、空調控制系統、窗簾控制系統、智能安防系統以及門禁系統等。

2.4智慧教室的軟件管理系統

智慧教室的系統軟件必須能夠實現傳感網絡的正常鏈接，設備的智能控制和運轉等，主要包括各類終端客戶端軟件、智慧控制系統軟件、設備管理軟件、智慧教學軟件、物聯網基礎共享遠程平臺軟件等，提供智慧教室網絡接入、設備控制、設備管理、教學管理、教學資源共享與分發、教學互動與設備交互、以及基礎實驗和創新實驗的學習與開發。

3結語

自從2009 年8 月總理提出“感知中國””以來，物聯網技術得到了很大的發展。物聯網相關技術的不斷發展和成熟，對教育領域的發展產生了廣泛影響，基于物聯網的“智慧”教育成果不斷涌現。本人提出了一種基于物聯網技術的智慧教室結構方案，可以用于智慧教室的構架和設計，從而提高學校的教學和管理水平，使之成為智慧校園的一個組成部分。

參考文獻

[1]張亞珍，張寶輝，韓云霞.國內外智慧教室研究評論及展望[J].開發教育研究，2014，20（1）：81-91.

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[關鍵詞]物聯網：智慧校園；感知識別

[中圖分類號]G40-057　[文獻標識碼]A　[論文編號]1009-8097(2011)06-0123-03

引言

2009年8月總理提出“感知中國”以來，物聯網受到了全社會極大的關注。物聯網的快速發展以及相關技術的不斷成熟，將會對傳統校園的發展產生深遠影響。一物聯網的內涵與特征

1　物聯網的內涵

從字面含義看，物聯網是“物物相連的互聯網”，這句包含了二層意思：第一，物聯網的核心和基礎仍然是互聯網，是在互聯網基礎上的延伸和擴展的網絡；第二，其用戶端延伸和擴展到了任何物品與物品之間，進行信息交換和通信。因此，物聯網的定義是通過射頻識別(ILFID，Radio FrequencyIdentification)、紅外感應器、全球定位系統、激光掃描器等信息傳感設備，按約定的協議，把任何物品與互聯網相連接，進行信息交換和通信，以實現對物品的智能化識別、定位、跟蹤、監控和管理的一種網絡。

物聯網可分為三層：感知層、網絡層和應用層，如圖1所示。感知層由各種傳感器以及傳感器網關構成，其主要功能是識別物體，采集信息，并且將信息傳遞出去；網絡層負責傳遞和處理感知層獲取的信息；應用層是物聯網和用戶的接口，它與行業需求結合，實現物聯網的智能應用。

物聯網運行過程：

(1)標識物體屬性，屬性有靜態和動態屬性，靜態屬性直接存儲在RFID標簽中，動態屬性可由傳感器檢測：

(2)由閱讀器讀取物體的屬性，同時將信息轉換為適合網絡傳輸的數據格式；

(3)將數據通過網絡傳輸到信息處理中心，再由處理中心完成物體通信的相關計算。

2　物聯網的特征

(1)連通性

連通性是物聯網的基礎。無論是專網、無線、有線或者是感知物體，都必須體現“連通”狀態，并且和互聯網連接在一起，這樣才能體現出真正意義上的物聯網。國際電信聯盟認為，物聯網的“連通性”有四個維度：一是任意時間的連通性：二是任意地點的連通性；三是任意物體的連通性：四是任何人的連通性。

(2)物物相聯

在互聯網中，人們利用電腦實現人與人之間相互交流：物聯網通過傳感器、射頻識別技術、全球定位系統等技術實現物與物的交流。互聯網實現人與人的遠程交流，而物聯網完成了人與物、物與物的即時互動，從而實現了由虛擬世界向現實世界的連接轉變。

(3)智能化

智能化是利用計算機技術、傳感技術和控制技術對系統中各個對象能夠智能監控和智能控制，從這個角度看，物聯網是智能化的重要環節，物聯網的發展將推動智能化的進程。它使得世界中的物體不僅以傳感方式也可以智能化方式關聯起來。物聯網具有智能化感知性，它可以感知人們所處的環境，最大限度地支持人們更好地洞察、利用各種環境資源以便做出正確的判斷。

二　智慧校園

2008年11月，IBM公司正式提出“智慧地球”理念，2009年1月，“智慧地球”成為美國國家戰略的一部分。2009年8月7日，國務院總理在無錫視察時，指示要迅速在無錫建立中國的“感知中國”中心。基于這種“智慧”的理念，學校作為知識與信息服務機構的前沿，應該抓住機遇，通過物聯網的系統化發展與應用，打造智慧校園。

智慧校園是通過利用物聯網技術來改變師生和校園資源相互交互的方式，以便提高交互的明確性、靈活性和響應速度，從而實現智慧化服務和管理的校園模式。具體的說，智慧校園是把感應器嵌入和裝備到食堂、教室、圖書館、供水系統、實驗室等各種物體中，并且被普遍連接，形成“物聯網”，然后將“物聯網”與現有的互聯網整合起來，實現教學、生活與校園資源和系統的整合。

三　物聯網在智慧校園中的應用

物聯網在智慧校園中的應用主要包括校園生活和教學管理兩方面，如圖2所示。

1　校園生活

包括食堂管理、浴室水控管理、考勤管理、智能照明控制等。

(1)食堂管理

食堂管理是智慧校園重要組成部分，基于RFID技術的食堂管理系統主要分成三部分：

含RFID電子標簽的飯卡：師生每人擁有一張這樣的飯卡，卡里面包含了用戶信息。

RFID閱讀器：在每個食堂售飯窗口安置一個RFID閱讀器，將讀到的信息傳至后臺數據庫查詢，讀取卡上金額，并扣除消費金額。

后臺數據庫管理系統：將用戶的注冊信息存儲在數據庫中，可以方便管理員對食堂消費業務的查詢。

(2)浴室水控管理

基于RFID技術的浴室水控管理，可以實現用水自動化管理，主要功能以：

信息數據實時顯示：當RFID卡位于閱讀器感應區時，閱讀器就顯示卡上余額，然后可立即進入用水計費狀態。

消費模式：消費模式采用實時計費模式，即讀卡就出水，并根據用水量實時進行扣費；

計費方式：按使用的流量計費，即外接脈沖流量表，可根據計算產生的流量進行計費。

(3)考勤管理

學生考勤是學校日常教學過程中必不可少的一個組成部分。常規考勤工作主要都由教師承擔，花費教師額外的時間與精力。

基于RFID技術的考勤管理工作流程：每次上課前，學生用含RFID標簽的校園卡(或手機卡)刷卡進教室，教室內的設備在接收到讀卡器發送來的學生刷卡記錄數據后，將數據發送到遠程服務器；遠程服務器接收到數據后，將數據存儲到數據庫中；然后，教務人員或者教師通過瀏覽器登錄到考勤查詢網站，可以實時地遠程查詢某一節課或某一位學生或某個教室在某一段時間內的考勤情況；學期結束時，每門課程學生的出勤情況或者某個學生在一個學期的出勤情況可以自動統計出來。

(4)智能照明

智能照明是利用物聯網技術，使校園內的燈能夠無線自主組網，使每一盞燈都能遙測和遙控，教室和道路的燈接受控制中心的命令，反饋燈的各種狀態，根據光強度和時段自動調節照明亮度。例如對教室照明智能控制，當教室光照比較暗，燈自動亮；當光照比較強時，燈自動關，如果發現教室里沒人，可以遠程控制燈的開關。

2　教學管理

包括日常教學、智慧圖書館和實驗室管理等

(1)日常教學

利用物聯網技術有利于建立全面和主動的教學管理體系，利用RFID技術的支持，可以完善教學管理的組織系統、評價和考核系統，從而對教學的質量建立保障和監控體系；有利于拓展學習空間、培養學習者自主學習能力，物聯網能為學生的自主學習、合作學習等提供支撐環境。例如，無錫市感知生長校園數字化農植園系統，就是讓學生通過“感知”動植物生長情況，利用計算機及網絡收集、處理和觀測信息，交流種植經驗，展示研究成果，從而提升學生的科學素養。

(2)智慧圖書館

智慧圖書館通過物聯網來實現智慧化的服務和管理。

它的理想模式就是無需人工服務。目前物聯網在圖書館中的應用，主要是RFID電子標簽的應用，以智能書車為例來說明。

智能書車是一種移動式RFID文獻歸架管理設備，具有查詢、定位、書架智能導航等功能，可實現文獻架位信息收藏、文獻分揀、新文獻上架等功能。具體流程：書籍揀到書車上，通過閱讀器識別書籍的RFID中存儲的信息，記錄并顯示文獻在書車上的位置，同時根據獲取的書籍存儲架位信息，將需要進行上架工作的位置和書車上對應的書的存放檔位對應起來，并在書車的顯示屏幕上按照書庫的位置將該車書的具體上架位置顯示和指引出來，方便工作人員進行高效率歸架。

(3)實驗室管理

物聯網應用到實驗室中主要包括設備管理、實驗過程管理和智能插座等。

設備管理：RFID存儲實驗設備的基本屬性等信息，利用閱讀器方便地獲取相關信息，然后再利用網絡進行統一管理。

實驗過程管理：首先，RFID可以幫助學生方便地獲取實驗步驟、操作要點、使用幫助等信息。其次，在實驗過程中，使用不當時能自動警告并中斷實驗過程，避免不必要的損失。另外，實驗數據可以被實時采集并以適當的方式提供給實驗者，實現實驗教學的數字化、網絡化與智能化。

智能插座除了擁有傳統電源插座功能外，它能夠將各個實驗設備的耗電量信息實時反饋給實驗室管理員，管理員能隨時開關插座，實現插座與人的對話，起到高效節能的作用。

四　結束語

智慧校園是通過物聯網來實現智慧化的校園服務和管理，它通過物聯網實現了校園內任何人、任何物、任何信息載體、任何時間、任何地點的互聯互通，海量信息在物聯網平臺的聚合而產生新的信息，從而給廣大師生提供了智慧化的業務和服務模式。

毫無疑問，智慧校園為師生帶來了極大便利，同時也面臨著許多挑戰。首先是成本問題，建設智慧校園首先要有一個統一的基礎設施平臺，包括有線與無線雙網覆蓋的網絡環境；其次是師生隱私安全問題，由于物聯網可以跟蹤用戶的行動、習慣以及偏好等，信息資源及師生隱私如何得到保護成為創建智慧校園亟待解決的問題；最后，管理機制尚不完備，物聯網如何維護、如何管理、如何使用都是很大的問題。目前，智慧校園還處于摸索階段，前景不明朗，但從長遠來看，由于物聯網應用前景相當廣闊，智慧校園一定會像浙江大學在信息化“十二五”規劃中描繪的那樣：無處不在的網絡學習、融合創新的網絡科研、透明高效的校務治理、豐富多彩的校園文化、方便周到的校園生活。

參考文獻

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[2][15]李青校園物聯網的風向標[J].中國教育網絡,2010，(12)：43-44.

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[10]鄧趙紅，桑慶兵，物聯網在教育中的應用與思考[J].無錫職業技術學院學報,2010,9(4)：48-51.

篇(3)

在教育信息化飛速發展的時代，經常會聽到某高校建成了“智慧教學環境”或“智慧校園”，甚至有些高校進行了簡單的信息化教學設施的改造，也冠名為“智慧教育環境”建設。是技術發展太快，還是概念炒作呢？或者是人們對“智慧教學環境”的內涵理解有偏差呢？帶著這些問題，筆者對智慧教育的概念進行了深入研究，并對現階段已經建成的智慧教學環境進行了實地調研。希望通過開展此項研究找到當前智慧教學環境建設中存在的問題與漏洞，為今后智慧教學環境的建設提供建議。

一、智慧教學環境的內涵

今天我們所說的智慧教育源于IBM提出的“智慧地球”，智慧地球的核心是以一種更智慧的方法通過利用新一代信息技術來改變政府、公司和人們交互的方式，以便提高交互的明確性、效率、靈活性和響應速度。智慧地球具有三個明顯的特征：①對環境透徹的感知力，通過利用物聯網等實現隨時隨地感知、測量、捕獲和傳遞信息；②更全面的互聯互通，在有線和無線網絡支持下，利用先進的系統協同工作實現全面互通；③深入的智能化，利用人工智能技術獲取智能化的洞察并付諸實踐，進而創造新的價值。[1]

《2015中國智慧學習環境白皮書中》指出，智慧學習作為一類學習系統，是通過物聯網技術、大數據系統和人工智能技術等現代高科技來全面感知學習情境、識別學習者特征，提供合適的學習資源與便利的互動工具，自動記錄學習過程和測評學習結果，有效支持人們的終身學習、職業發展和自我價值的實現。從而可以實現人們能夠在任意時間（Any time）、任意地點（Any where），以任意方式（Any way）和任意步調（Any pace）（簡稱4A）進行學習，這類學習環境能夠支持學習者輕松地（Easy Learning）、投入地（Engaged Learning））和有效地（Effetive Learning））（簡稱3E）學習。[2]

我國學者祝智庭教授認為：智慧教育的真諦就是通過構建技術融合的學習環境，讓教師能夠施展高效的教學方法，讓學習者能夠獲得適宜的個性化學習服務和美好的發展體驗，使其由不能變為可能，由小能變為大能，從而培養具有良好的價值取向、較強的行動能力、較好的思維品質、較深的創造潛能的人才。[3]

通過對上述概念的分析可以看出，智慧教學環境的基本條件是對環境的感知、全面的互聯互通和深入的人工智能；智慧教學環境中主要用到物聯網、大數據和人工智能來感知學習環境和學習者特征、營造學習情景，主動提供學習資源、自動記錄和評價學習結果；智慧教學環境建設為培養具有良好的價值取向、較強的行動能力、較好的思維品質、較深的創造潛能的人才，提供環境保障。

智慧教學環境主要具有如下特征：①?ρ?習者和環境的感知，比如，通過一些傳感設備（物聯網）實時控制教室的溫度、濕度、亮度等，為學習者提供最為舒適的學習環境；②個性化資源的推送，在智慧教學環境中，可以實時感知學習過程，并主動推送個性化的學習資源；③對學習結果的記錄與分析。智慧教學環境通過對學習者學習過程的記錄與分析，可自動分析學習者的特征和學習情況，并產生相應的學習報表或者學習建議；[4]（4）智慧教育最根本的特征是要實現教育信息化的終極目標。

二、智慧學習環境的建設現狀

當前智慧教學環境的建設正在如火如荼的進行，部分高校已經建成了智慧教學環境示范區。為深入研究智慧教學環境的建設與應用情況，筆者對部分高校的智慧教學環境示范區進行了實地考察，發現當前的智慧教學環境可分如下幾類：

1.普通多媒體教室的改造升級

在已經建設成功的“智慧教室”中最為初級的是普通多媒體教室的升級版，此類教室只是對普通多媒體教室進行了裝修和改造，使得教室中的座位靈活、舒適，其多媒體設備配置更加先進。當前改造成功的多媒體教室中基本都安裝了高清投影、交互式電子白板或互動式大屏幕、無線擴音系統等。

2.課堂互動工具應用型

當前智慧教室中的互動系統種類繁多，比較常見的主要包括：利用臺式電腦通過局域網進行互動、利用Internet進行遠程的互動教學、基于手機或平板電腦的互動系統：

（1）基于臺式電腦的互動系統。這種類型的教室中，每個學生座位上配有一臺臺式計算機，通過相關的互動軟件，可實現師生之間、學生之間在網絡環境下的實時互動交流，包括教師單獨輔導，下發、上傳資料等。

（2）基于網絡的遠程直播、互動系統。為實現跨校區之間、跨區域之間的教學直播互動，部分院校建設了“遠程直播”教室。在此類型教室中通過高清攝像機、直播管理系統，可實現遠距離直播、互動等功能。此外，通過錄播控制系統，也可以實現對教師授課過程的自動錄制和保存。

（3）基于智能手機或平板電腦的課堂互動系統。有些學校的“智慧課堂”可以看到基于手機或平板電腦的互動系統，此類互動系統可以讓師生之間通過智能手機或平板電腦進行互動，下發、上傳資料，也實現了學生實時投票、搶答等功能。另外，此類課堂互動系統已經初步實現記錄課堂教學過程，并對授課情況可進行初步分析與統計。

3.教學資源庫及社會化軟件應用型

（1）有些地區或學校建設了相應的資源庫或學習平臺，便稱之為智慧教育環境。

（2）還有些學校可利用微信、QQ等社會化軟件實現新生注冊、宿舍查詢等功能，他們把這些社會化軟件的簡單應用說成了智慧校園。[5]

4.環境友好型

（1）教學環境的提升

部分智慧教學示范區中教室顏色鮮艷、明亮，走廊和學習區溫馨、清爽，桌椅板凳舒適、靈活，教室里面配置了中央空調、電動窗簾等，整個示范區使學生能感受到愉悅、清新。但在信息化智能技術的應用方面，很少看到大數據分析系統、物聯網、云計算等新型技術的應用，因此，這些環境也難以稱為智慧教學環境。

（2）物聯網的初步應用

有些學校建成的“智慧教室”中開始使用一些初級的物聯網設備，比如，顯示溫度、濕度、照度等參數設備。僅僅使用一些物聯網設備也難以稱之為智慧教學環境。

5.綜合應用型

一些學校智慧教室中綜合了各種前沿技術，我們似乎看到了智慧教育的影子。此類教學環境中：教室實現有線和無線網絡的全覆蓋；教室外安裝了人臉識別系統和RFID考勤機，這些系統采集的數據可直接傳送到教務系統；可以感知教室的溫度、光線等，并可實現自動控制；開發了基于云計算的教育資源庫和移動學習管理系統；此外，還有智能控制系?y、增強現實的互動演示和視頻會議系統、自動錄播系統等。[6]

三、現階段高等院校智慧教學環境“智慧”的缺失

通過對智慧教育內涵的研究，結合智慧教學環境的建設現狀，發現現階段“智慧教學環境”的建設與傳統教學環境相比已經有了很大的提升，但還沒真正實現“智慧教育”。下面筆者對照智慧教育的概念與特征，從環境建設、技術的運用以及對人才培養的支持等方面對現階段的“智慧教學環境”加以分析：

1.對環境和學習者的感知

感知學習情景涉及學習者特征分析、傳感器技術和自動推理等方面的應用，通過信息采集、動態建模和情景推理三個模塊來實現[7]，要感知學習情景，物聯網和人工智能技術是必不可少的。目前，智慧教學環境中對物聯網技術的應用還處在最初級的對基本環境的感知方面，比如，溫度、濕度和光線的感知，缺乏對物聯網的深入應用。要實現對學習者特征的自動識別，必然用到人工智能、學習分析等技術，但在目前的智慧教育環境中還沒有看到成功案例。

2.智慧教育資源的提供

智慧資源是指以培養具有21世紀生存技能的智慧創造者為目的，支持智慧學習和智慧教學活動的有效開展，具有泛在性、情景感知性、聯通性、進化性、多維交互性和個性化智能推送等核心特征的新型數字化學習資源[8]。在智慧教育資源的建設和應用過程中：首先，用到大數據分析技術，對學生的學習特征和學習情況進行全面的分析；其次，通過人工智能等技術實現向學習者進行優質教育資源的精準推送；第三，可通過物聯網、大數據和人工智能來全面感知學習環境，利用VR技術營造更為真實的學習情境。在當前建設的“智慧教學環境”中，雖然可以看到豐富的學習資源和互動工具，但它們并沒有達到智慧資源的標準。

3.對學習結果的記錄與分析

Siemens認為學習分析是：“關于學習者以及他們的學習環境的數據測量、收集、分析和匯總呈現，目的是理解和優化學習以及學習情境”[9]，學習分析必然會用到學習科學、人工智能、大數據等方面的理論和技術。目前我們看到的是一些授課軟件對課堂的記錄與初步的數據統計，并不能達到學習分析的標準。在對教學過程的記錄過程中，通過自動錄播系統，可以實現對教學過程的自動錄制，但這種記錄只能是機械的記錄，缺少智能成分。

4.對教育目標的實現

智慧教育最根本的特征是要實現教育信息化的根本目標，即“要破解制約我國教育發展的難題，促進教育的變革與創新；要對教育發展具有革命性影響”[10]。要對教育發展產生革命性影響，智慧教學環境應做到如下幾點：首先，要改變知識產生、傳播和管理的方法和模式，讓知識變得觸手可及；其次，要支持學習者的終身學習、職業發展和自我價值的實現；第三，要營造良性的教育生態環境，使學習者能隨時、隨地開展所需的學習。顯然目前的“智慧教學環境”還不能支持實現教育信息化的根本目標，因此還難以稱之為智慧教學環境。

四、智慧教學環境建設建議

通過上述分析可以看出智慧教學環境的建設還處在初級階段，目前建設的很多“智慧教學環境”只能說是現代教育環境，還不能稱之為智慧教學環境。要真正實現智慧教學環境，還需要在教育理論、技術和方法等方面大幅提升。結合上述分析，本文對智慧教學環境的建設提出如下幾點認識：

1.強化頂層設計，準確定位，系統規劃

智慧教學環境的建設是一個系統工程，它包括校園環境、教室環境、硬件設施、軟件系統，甚至還包括教師的教學理念、方法，學生的學習習慣、方式等方面的內容。因此，智慧教學環境的建設首先需要明確目標，強調頂層設計，對我們將要實現的目標進行系統的規劃。

2.遵從事物發展規律，循序漸進，穩步推進

智慧教學環境的建設是一個長期的過程，不可能一蹴而就。在智慧教學環境的建設過程中還伴隨著教學方法、理念的轉變。因此，智慧教學環境的建設應該在系統規劃的基礎上分階段開展，循序漸進地做好每個階段的工作，最后才有可能實現真正的智慧教育。

3.明確智慧教育本質，平心靜氣，不忘教育根本

智慧教育的本質是利用信息化手段，為學習者的學習提供更優質的環境、更人性化的服務。智慧教學環境的建設必然用到云計算、物聯網、大數據和人工智能等技術；智慧教學環境必然能給師生提供更便捷的教與學支持，讓學生可以開展任何時間、任何地點、任意方式的學習；智慧教學環境必然給師生提供豐富的、個性化的資源和及時的教與學的分析報告；智慧教學環境可以支持實現教育信息化的根本目標。滿足了上述條件才可稱之為智慧教學環境，切不可將簡單的環境改造、軟件應用和資源建設冠名為智慧教學環境。

篇(4)

【關鍵詞】物聯網；智慧校園；信息主導

美國IBM公司提出物聯網就是智慧地球。從信息的角度來看，“智慧”就是社會生產、生活各個方面的智能化。智慧的服務對象，大到整個地球，局域性到一個城市，小到一座學校、一個家，因此，實際上智慧的最大亮點在于信息化的應用和信息化的提升，以及附屬于信息化的一些產業和技術。因此，歸納為信息主導著智慧校園與物聯網的關系，可以理解為：所謂的信息，首先要能夠提供從各個智能化單元來提供相關的信息；第二是信息通過傳遞，要能實現信息的互通和資源的共享。智慧校園的目的就是要通過物聯網使得高速發展的信息得到一種合理的應用。

一、淺談智慧校園

智慧校園將校園中分散的、各自獨立的信息化系統以及計算機網絡通信系統整合起來，提升為一個具有較好協同能力和調控能力的有機整體，是傳統意義上的數字校園的升華和飛躍，并被賦予新的內涵。

智慧校園的基本內涵：智慧校園是新一輪信息技術變革和知識經濟進一步發展的產物，是以校園網、物聯網、電信網、廣電網、無線網等網絡的多樣化組合為基礎，更廣泛深入地推進基礎型與應用型信息系統開發建設和各類信息資源開發利用，形成技術集成、綜合應用、高端發展的網絡化、信息化、智能化和現代化的校園；是以智慧教學、智慧人文、智慧服務、智慧管理、智慧生活等為重要內容的校園發展的新模式。更確切地說，智慧校園是充分利用信息化相關技術，通過監測、分析、整合以及智慧響應的方式，綜合各職能部門整合優化現有資源，提供更好的教學、綠色的環境、和諧的服務，保證校園可持續發展，為教師及學生建立一個優良的工作、學習和生活環境。

智慧校園應具有三層構架：

（1）信息采集層：即感知層，包括RFID、讀卡器、傳感器。

（2）信息傳輸層：即網絡層，包括有線、無線及校園網。

（3）應用層：包括智慧校園的管理、智能教學、智能醫療、智能圖書館、智能食堂、智能教室、智能寢室等等。

智慧校園的特征：

（1）基于超級感知的物聯化。

（2）全面的互聯互通。

（3）更全面的智能化。

（4）先進多維的系統運作、城市發展、激勵創新。

二、物聯網技術基礎

物聯網的概念最早出現于比爾?蓋茨1995年出版的《未來之路》一書；1998年，美國麻省理工學院（MIT）提出了“物聯網”的構想。1999年，美國MIT研究RFID的Auto―ID中心主任Ashton教授提出了“Internet of Things” （物聯網）這一概念。2005年， 國際電信聯盟（ITU）在《ITU互聯網報告2005：物聯網》中正式提出了“物聯網” 的概念。在美國（或英文世界），專業人員將物聯網稱為M2M。

物聯網的定義。

（1）由于物聯網概念剛剛出現不久，其內涵還在不斷發展、完善，對于“物聯網”這一概念的準確定義尚未形成比較權威的表述。另外，尚沒有物聯網標準，從業人員的視角和立場不同（有的是從商業角度考慮），因此出現了五花八門的解釋，歸納起來主要有以下幾種定義：a.物聯網是傳感網而不接入互聯網；b.物聯網是互聯網的一部分；c.物聯網是互聯網的補充網絡；d.物聯網是未來的互聯網；e.物聯網是互聯網的延伸。

（2）物聯網是傳感網而不接入互聯網是早期應用階段的定義，即物聯網是通過射頻識別、紅外感應器、全球定位系統、激光掃描器、信息傳感設備等，按照約定的協議將任何物體通過網絡連接起來進行信息交換和通信，以實現智能化識別、定位、跟蹤、監控和管理的一種網絡。

當時認為，這種網絡不接入互聯網，以內網和專網形式存在。因為互聯網是一個“平臺” ，著重互聯網的信息共享，而物聯網不同，既然有“物”就有一定的產權和歸屬權，共享也是有條件的。物聯網的很多應用更依賴于無線網絡技術，如各種短距離RF （包括RFID和Mesh等）和長距離（GSM和各CDMA）。無線通信技術是目前物聯網產業發展的主要基礎設施，并認為物聯網就是傳感網，這種物聯網是“狹義的物聯網”。

（3）目前常用的定義：物聯網是通過各種信息傳感設備和系統（傳感網、射頻識別系統、紅外感應器、激光掃描器等）、全球定位系統，按照約定的通信協議，將物與物、人與物、人與人連接起來，通過各種接入網、互聯網進行信息交換，以實現智能化識別、定位、跟蹤、監控和管理的一種信息網絡。每一個物件都可以尋址，每一個物件都可以控制，每一個物件都可以控制通信。這種物聯網是“廣義的物聯網”。

（4）國際電信聯盟（ITU）對物聯網的定義和對物聯網概念進行了擴展，提出了任何時刻、任何地點、任意物體之間的互聯，是無所不在的網絡、無所不在的計算。

三、依托物聯網建立智慧校園

智慧校園的功能的實現必須綜合在一個可將全部信息進行共享的平臺上，即物聯網。通過物聯網建立智慧校園三大設備模塊和主要技術模塊。

設備模塊主要包括信息通信、設備管理和安防系統。

1、信息通信。這個信息通信主要體現在人與人之間的通信。在提出智慧校園建筑初衷的時候，并沒有提出物聯網的概念，所以智慧校園的通信主要是人與人之間的通信。

2、設備管理。這里主要指建筑物自控。通過一個系統對校園內建筑（例如教學樓、實驗室、圖書館、寢室、食堂）的設備進行實時監控、控制和管理。在這一部分體系了物與物之間的關系，也就是信息流通，主要體現了物與人之間的信息溝通。

3、安防系統。相對來說，安防系統的獨立性比較強。它的每一部分在校園建筑物內起的作用是不一樣的，但目標都是為教師、學生和工作人員創造一個安全、舒適、高效的環境。

技術模塊是主要指的是感知層的模塊構建構建。所謂感知層，它可以對物體進行哪幾方面的感知呢？實際上，首先就是對物體預先設置的信息進行感知，當然，每個物體都有它的身份，有固定的信息源，所謂感知，主要是對物體本身的信息源進行感知；第二，就是對物體本身所處的環境進行感知，對它所處的環境發生了什么變化進行感知；第三，是對物體地址碼，即對物體所在的位置進行感知；第四，是對物體在變化過程中的路徑和實體的變化進行感知。

從感知層來說，最重要的一點就是電子標簽的應用。電子標簽信息的傳送通常采用的是無線方式。電子標簽在物聯網中的應用是智能建筑和智能小區所沒有的。但是，物聯網出來的信息傳到哪去呢？這些信息一般要通過網絡傳到它的感知中心，該網絡可以是物聯網自身體系的網絡，但更多的是通過三網融合的網絡來進行互通，以便充分利用現有的資源。

另外，物聯網本身就可以組成一個網絡，但是，它的應用可以是在不同的地點，應用層可以體現在智能建筑、智能實驗室、智能生活區，它的應用層是分散的。但是，它的感知層相對來說，都涵蓋在物聯網范圍之內。

現有的數字校園的各種信息網絡已經為智慧校園創造了一個良好的平臺，尤其是目前無線技術的應用，為建筑的智能化、為物聯網開創了一個新的天地，只要將這些資源利用好，并做好各模塊之間的信息融合和設備共享，就可以真正建設一個完整的智慧型校園。

參考文獻：

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關鍵詞：高校信息化；智慧校園；物聯網；云計算；大數據

中圖分類號：G642 文獻標識碼：A 文章編號：1009-3044（2016）35-0158-03

根據《國家中長期教育改革和發展規劃綱要（2010―2020年）》要求：教育信息化納入國家信息化發展整體戰略，充分利用優質資源和先進技術，整合現有資源，構建先進、高效、實用的數字化教育基礎設施。根據教育部的《教育信息化十年發展規劃（2011-2020年）》中大力推進職業院校數字校園建設，構建繼續教育公共服務平臺，整合信息資源，建設信息化公共支撐環境等的具體內容。根據《教育部關于辦好開放大學的意見》的要求：運用現代信息技術發展新成果，聚集優質教育資源，豐富教育教學手段，創新人才培養模式，改革管理體制和運行機制，探索具有中國特色、體現時代特征的開放大學辦學模式，滿足全民學習、終身學習需要，建設學習型社會。把握《貴州省十三五規劃》大好機遇：加快發展大數據產業，實施“互聯網+”行動，促進數據資源開放共享。順應貴陽市智慧城市工程的建設。結合貴州省各個高校信息化建設的現狀：網絡基礎設施薄弱，安全保障體系不完善；信息化技術水平相對較低；各個服務系統相對獨立，沒有完善的共享與自動化機制。結合國內高校信息化建設的先進經驗。貴州各大高校都在紛紛力爭打造基于大數據、云計算和物聯網的校園信息化建設，加快“數字化校園”或者“智慧校園”的實現。本文以作者所在的單位貴州廣播電視大學（貴州職業技術學院）力爭在“十三五”打造基于大數據、云計算和物聯網的“智慧校園”為例，談談當前高校信息化建設的一些設想與方法。

1 基礎知識簡介

物聯網（Internet of Things，IoT）作為一種新興網絡技術和產業模式[1，2]，在業界受到廣泛關注。從國際電信聯盟（ITU）在信息社會世界峰會上的《互聯網報告2005：物聯網》中可以總結出物聯網所體現的兩層基本涵義：（1）目前的三大網絡，包括互聯網（Internet）、電信網、廣播電視網是物聯網實現和發展的基礎，物聯網是在三網基礎上的延伸和擴展；（2）用戶應用終端從人與人之間的信息交互與通信擴展到了人與物、物與物、物與人之間的溝通連接。因此，物聯網技術能夠使物體變得更加智能化。從目前的發展形勢看，最有可能率先獲得智能連接功能的物體包括家居設備、電網設備、物流設備、醫療設備以及農業設備，并基于此實現人類與自然環境的系統融合[3～5]。

IBM 公司于 2007 年底宣布了云計算計劃[6]，云計算的概念出現在大眾面前。所謂云計算，簡單地說就是以虛擬化技術為基礎，以網絡為載體，以用戶為主體為其提供基礎架構、平臺、軟件等服務為形式，整合大規模可擴展的計算、存儲、數據、應用等分布式計算資源進行協同工作的超級計算服務模式[7]。 虛擬化為云計算實現提供了很好技術支撐，而云計算可以看作是虛擬化技術應用的成果。在過去的幾年里，已經出現了眾多云計算研究開發小組，如谷歌（ Google） 、IBM、微軟（ Microsoft） 、亞馬遜 （ Amazon） 、EMC、SUN、HP、VMware、Sales-force、Alisoft、華為、百度、阿里巴巴、中國電信等知名 IT 企業紛紛推出云計算解決方案。

大數據（big data），指無法在一定時間范圍內用常規軟件工具進行捕捉、管理和處理的數據集合，是需要新處理模式才能具有更強的決策力、洞察發現力和流程優化能力來適應海量、高增長率和多樣化的信息資產。在維克托?邁爾舍恩伯格及肯尼斯?庫克耶編寫的《大數據時代》中大數據指不用隨機分析法（抽樣調查）這樣捷徑，而采用所有數據進行分析處理。大數據的5V特點（IBM提出）：Volume（大量）、Velocity（高速）、Variety（多樣）、Value（價值）、Veracity（真實性）。[8]

智慧校園主要依托上述三大技術，國內外已經具有很多成功例子。

加利福尼亞大學有10個分校以及5個醫療中心，同時還管理著美國能源部的一些實驗室。校區過于分散，迫切需要一個先進的決策系統來了解各方面信息，及時做出正確決策。加利福尼亞大學將整個校園看做是一統一、集成的生態環境，將所有數據進行整合和實時展現，對歷史數據進行挖掘、分析，提煉出關鍵信息，進行趨勢預測，為決策提供科學化的依據。這套決策系統以網絡和物聯網為基礎，實時了解各核心業務的動態，實現各個系統間的數據相互共享和協同，最終，將提取出有價值的信息進行分析，并在“校長儀表盤”上以圖表形式直觀的展現。例如，在對學生的精細化管理和服務上通過實時獲取學生信息，設定學生在校園內48小時內更新無狀態則報警。所展現的數據包括科研基本信息、教學狀態信息、業務管理信息、IT運維信息、學校財務信息、安防監控信息等覆蓋學校生活各個方面的整體狀況。校區及醫療中心的總體情況都會通過儀表盤應用顯示到校長面前，校長能夠實時了解校園安全、校園運轉、風險分析、財務情況等信息。

北卡羅萊納州立大學是一所擁有超過30000名學生和近8100名教職工，在工程、科學技術和教學方面的教學與研究都居世界領先地位的綜合性大學。隨著學校的發展壯大，師生對能提供學術計算的資源的需求也越來越大，校方想通過云計算平臺，高效管理這些相關資源。因此學校將資源進行整合，成立了虛擬計算機實驗室Virtual Computing Lab（ VCL ），建立云計算系統平臺。用戶可以及時或者預約的方式通過該系統獲取自己需要的資源和解決方案。學生能通過網絡接受免費的教學材料、應用軟件、在線存儲等。該系統的建立降低了75%的軟件許可成本，每個應用系統服務的人數也提高了150%，另外，計算資源在科研、教學和管理間的轉移更加靈活，學校服務器和計算機實驗室的利用率也提高了，師生滿意度大幅提升。

浙江大學智慧校園以通信網和云計算為基礎，搭建智慧應用平臺，總共有幾十種應用系統服務于校園的管理和設施，學校內的各個方面都包含其中。他們的規劃完全按照中國電信浙江省分公司的方案分成了智慧應用、智慧平臺、云計算和通信網四個部分。其中智慧應用分成了智慧校園的管理和設施兩個部分，服務于學校的教研、設備、日常生活、公共交通等各個領域。

南京郵電大學貫徹的是以物聯網為基礎的智慧校園的建設思路，利用先進的信息技術，建設各種先進應用服務系統作為載體，并將教研、學校管理和校園生活融為一體、構建出一個新型智慧化大環境，快速、準確地將校園中的各業務過程中的相關信息反饋給人們，學校制度和管理的創新和改進，需要各應用系統提供綜合的數據分析，為業務流程的管理、改進和再造提供數據技術，實現并促進信息化教育、科學化決策和規范化管理的科學發展。集成各應用系統從而使校園的信息得到共享，破除了信息孤島，推進教研、學校管理、校園生活、后勤服務向智慧化發展。

總之，智慧校園建設主要有三個方面的核心特征：根據識別用戶角色，為每個人提供可定制的個性化服務，在一個統一的全面感知環境和綜合信息平臺上獲取所需的服務；集成學校各個應用系統，實現信息互聯，系統協同，打破信息孤島；學校的大協同信息平臺不僅實現校內的協同工作和信息共享，還為學校和外部環境的溝通提供接口。

2 智慧校園的架構設計

從上面智慧校園實現的成功案例中，一般 “智慧校園”是一個包含大數據、云計算和物聯網等新一代技術的綜合體。首先，把傳感器嵌入和裝備到校園里的教室、圖書館、食堂、實驗室、會議室和宿舍樓等地方的終端設備上，使其形成的物聯網與互聯網相聯，實現校園生活與物理系統的整合；而后將教學系統、學習系統、管理系統、辦公系統等眾多軟件系統平臺整合并融人“校園云”；最終，將“校園云”、物聯網、互聯網整合起來，建立“大數據平臺”，實現數據共享，實現大規模數據實時抓取，深度分析計算，形成更有效的決策依據。基于大數據、云計算和物聯網的“智慧校園”體系結構如圖1所示。

為了更好地實現上面描述的“智慧校園”，一般建設重點主要包括四個方面：

（1）各種通信網絡與通信平臺的集成。研究電信網絡、WLAN、互聯網、教育資源網和物聯網高速融合通信，實現整個校園網絡覆蓋。研究集成高清視頻、語音、數據和流媒體的IP統一通信，研究語音通信能力、短信通信能力、微信通信能力和視頻通信能力的通信集成平臺。實現低成本、高安全、高清晰、高穩定、可重復、可擴充的校園信息通信和數據流通，促進應用集成、系統融合和數據共享，全面高效地支撐智慧校園的各種信息化建設和應用。

（2）各種異構系統的集成。研究現有各種異構應用系統的集成方法，實現統一操作和數據共享。由于之前大部分高校沒有一個統一規劃信息化建設的部門，由各個部門自己建設自己的應用系統，從而造成目前一個學校很多應用系統各自獨立，不能互動和共享信息，形成一個一個信息孤島。通過研究異構系統的集成方法，找出一種科學的，實用的辦法，是學校智慧校園建設的一大難題。

（3）大數據云計算中心。研究大數據存儲與分析的云架構，構建服務器集群和存儲器集群，為各個系統提供統一的數據源，對大量結構化與非結構化形態的數據進行有效管理與分析，形成智慧教學、智慧管理和智慧生活。實現開放教育的科學教學質量評估體系，對教學全過程和學習效果的監測、評價和綜合考核，為學歷教育和非學歷教育服務。

（4）云服務系統。研究云服務系統的開發與搭建，為教學、科研、管理和生活提供優質服務。對目前使用的在線學習系統、多媒體教學系統、虛擬實驗室教學系統、計算服務系統、辦公自動化系統、實驗系統與考試系統等等改建為云端系統、讓學生能利用各種設備完成學習，實現在校學生和社會學生隨時學習、隨處學習。

3 建設目標與要求

通過智慧校園的建設，一般要求達到如下目標：

（1）為廣大師生提供一個全面的智能感知環境和綜合信息服務平臺，提供基于個人的個性化設計定制服務。

（2）提供對學校各項業務的整體智慧化解決方案規劃，實現物物互聯共享與協作的高效運行。

（3）為學校的建設提供現代信息技術保障，聚集豐富的優質教育資源，提供先進的學習條件，擁有完善的、科W的辦學體系，基本滿足多樣化學習需求，為學習型社會提供重要支撐，為人力資源開發提供重要保障。

（4）為學校與外部環境提供一個共享與交流的借口，順應貴州省大數據發展和貴陽市智慧城市建設。

（5）為學校培養大數據、云計算和物聯網方面的人才提供實訓平臺。

為了完成上面提出的目標，一般在實施過程中要求：

（1）建設理念要先進，要充分利用好信息化發展的最新三大產物，發揮好信息化技術的最大優勢；

（2）重點為高等教育服務，支撐貴州教育云的建設；

（3）緊密結合省與學校十三五規劃的信息化建設內容；

（4）整體思考，一次規劃，分期投入，分步建設，做到邊建設，邊利用，達到立竿見影的效果；

（5）要深入調研，摸清家底，實事求是，充分利用好現有資源，合理規劃，節約成本，提供有效服務。

4實施內容規劃

智慧校園的建設是一個龐大的系統工程，一般不是一下就能建起來的，沒有一個科學的實施規劃方案，往往會導致工程的失敗。我們經過詳細的考察與研究，提出了下面的實施規劃方案。

總體建設思路：先骨干（骨干包括兩網（校園有線網和無線網）、一心（數據中心）、一出口、兩平臺（一卡通平臺和系統集成平臺）），后枝葉（各種業務系統）

下面是我們學校具體的實施步驟：

第一步：

1.全光網改造；

2. 全無線覆蓋；

3.出口帶寬提速；

4.數據中心云遷移；

5.一卡通平臺；

6.OA系統。

第二步：

系統集成平臺；

圖書館信息化的升級，改造，系統集成與一卡通對接；

第三步：

教務系統的升級，改造，系統集成與一卡通對接；

后勤管理系統的升級，改造，系統集成與一卡通對接。

第四步：

云桌面實驗室與辦公室的建設，系統集成與一卡通對接；

其它系統的升級，改造，系統集成與一卡通對接；

第五步：

建設大數據應用系統。

通過上面一步一步的完成，最終一個學校的智慧校園就給完成。

5 建設保障

智慧校園是一個讓人興奮，但又有很大風險的項目。因此必須要建立相應的保障體系，才能保證該項目能有效地完成。下面是我們研究后建設的保證體系。

學校成立信息化建設領導小組，成員包括學校校長和各個部門的主要領導，由校長任組長，一起把握和推進信息化建O；

學校成立信息化建設專家委員會，由校內和校外長期從事校園信息化建設的資深人員組成；

學校成立專門的信息化建設辦公室，負責信息化建設的具體事項；

在整個建設期間，學校每年預留專門的建設金費，供信息化建設專用。

6 建設成果的推廣

今天是云計算的大力發展時代，貴州三大電信運營商在貴陽的不同地方都建了超大的IDC。我們建設智慧校園應該充分利用這個條件，建設期間可以采用以租代建的方式，實現花小錢辦大事。建設好的系統，可以通過IDC中的云架構，分享給其它高校使用，大大降低建設經費，提高系統的使用率。

7 結束語

智慧校園建設工程是一個龐大的工程，也是當前各個高校開展得熱火朝天的項目。如何保證智慧校園建設成功，本文提出了一套嚴密的方法，供大家借鑒。

參考文獻：

[1] Huang Y H，Li G Y.Descriptive models for internet of things[A].International Conference on Intelligent Control and Information Processing[C].Harbin，China：IEEE Press，2010：483-486.

[2] 朱洪波，楊龍祥，朱琦.物聯網技術進展與應用[J].南京郵電大學學報（自然科學版），2011，31（1）：1- 9.

[3] 吳吉義，平玲娣，潘雪增，等. 云計算： 從概念到平臺[J]. 電信科學，2009， 25（12） ： 23-30.

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關鍵詞：智慧校園；物聯網；移動互聯；云計算；大數據

中圖分類號：TP311 文獻標識碼：A 文章編號：1009-3044（2016）24-0040-02

Abstract： Intelligent campus is developed on the digital campus， Intelligent campus is a new stage of education informationization， Intelligent campus covers all functions of the digital campus， using the key technologies such as internet of things technology， cloud computing， mobile Internet technology， and big data technology to promote transformation of digital campus， to realize the campus resources highly integrated， to offer service of full intellisense for the teachers and students.

Key words： intelligent campus； Internet of things； mobile Internet； cloud computing； Big data

隨著教育信息化的不斷推進，數字化校園建設穩步開展，為師生用戶提供豐富的信息資源服務，提高了教職員工的工作效率，并為學校節省了大量人財物等資源。近年來，物聯網技術、云計算技術、大數據技術等新技術的出現和應用，以及智慧地球、智慧城市建設理念的提出和實踐，為數字化校園帶來了新的發展契機，國內涌現了以浙江大學為首的智慧校園建設潮流，將物聯網、云計算、大數據、移動互聯等信息技術應用到數字化校園建設改造中，為師生用戶提供全面智能感知、用戶個性化需求、決策支持等服務。智慧校園代替數字化校園已成為不可阻擋的潮流趨勢。

1 智慧校園特點分析

智慧校園利用智能感知技術，收集校園人、物等信息，擁有無處不在的校園網絡，連接傳送各種校園資源信息，使用云計算等平臺，實現校園資源信息共享，運用大數據等數據處理技術，分析處理海量數據，形成有價值的數據信息供決策層使用。因此，智慧校園主要具有以下幾個特點。

（1）全面智能感知

智慧校園利用二維碼、RFID、視頻監控、無線傳感等感知技術和設備，連接校園中的每一個人和物件，使得人與人、人與物、物與物之間相連相通，并能根據識別的信息構建有關模型，使得智能感知的校園環境得以呈現在用戶面前。

（2）網絡無處不在

智慧校園致力于校園網絡全覆蓋，不僅擁有無線網、有線網、校園網、移動網等多種形式網絡，而且提供數量充足、方便接入的網絡終端接口，使得師生用戶隨時隨地可以接入自己想要接入的網絡。

（3）提供個性化服務

智慧校園中遵循“用戶至上”的服務原則，數字化校園平臺等資源服務平臺利用云計算平臺等對校內外各種資源進行整合，能夠根據用戶需求顯示友好的服務平臺界面，根據師生用戶實際需要，提供多樣化、快速化的信息資源服務。

（4）海量數據處理使用

智慧校園中會產生大量的信息資源數據，且數據存在種類多、字段長、結構復雜等特點，智慧校園中使用大數據等先進數據處理分析技術，對海量數據進行挖掘分析、處理，形成高價值的數據信息表，供學校管理人員決策參考。

2 智慧校園關鍵技術介紹

智慧校園除了包括數字化校園有關技術外，還包括大數據技術、物聯網技術、云計算技術、移動互聯等信息技術，技術種類具體見圖1所示。

智慧校園中除了使用傳統數字化校園中有關基礎設施平臺、數字化校園平臺、門戶網站、應用系統平臺等技術體系外，還使用到的關鍵技術簡要介紹如下。

（1）物聯網技術

傳統數字化校園中，對物體的定位、信息的收集等存在不準確和盲區現象，為此，智慧校園采用RFID、無線傳感器、二維碼、視頻監控等多種無線傳感設備及技術，將校園中的所有人、物全部“連接”起來，實現人與人、人與物、物與物之間的定位、識別、監控管理等成為一體，實現校園環境智能全面感知。

（2）移動互聯技術

智慧校園使用移動互聯等技術突破傳統數字化校園中網絡使用瓶頸，不再局限于有線網的接入和使用，提供無線WIFI網絡、3G網絡、4G網絡、自組織自治網絡等多種網絡接入和使用，并提供多樣化終端接入方式，致力于打造性能佳、種類多、全覆蓋校園網絡環境。

（3）云計算技術

智慧校園中利用云計算平臺等技術，提供教學等資源上傳功能，并整合校內外各種信息資源，為師生用戶提供個性化的信息資源服務，有效解決信息資源地域性差異、分配不均、更新不及時以及共享難等問題，師生用戶不僅可以隨意使用校內教學等信息資源，還可以瀏覽、下載其他高校教學信息資源。

（4）大數據技術

大數據技術包括數據分析、數據處理及數據結果呈現等技術，智慧校園利用大數據技術對構造復雜的海量數據進行有效處理、分析，并提煉有價值的數據信息，結合可視化等技術的使用，將數據表呈現給用戶以及管理者決策使用。

3 物聯網、大數據技術應用前景

（1）物聯網技術在智慧校園中的應用前景

物聯網技術的優勢在于智能感知，因此，在智慧校園中，可以將物聯網技術應用到安全監控、教學、學生管理等諸多方面，提高管理工作效率，為師生用戶提供便捷服務。具體應用包括以下四個方面：一是利用視頻監控、無線傳感設備及有關技術實現校園每棟教學辦公樓、每棟宿舍、每個食堂，甚至校園每條道路、每個角落都處于完全監控之中，實現人物準確定位識別，達到可視化精準管理，如果出現偷盜等安全問題，能夠智能報警，這些應用中應保證監控數據、感知設備數據傳輸及保存安全可靠，防止個人信息泄露，給師生用戶帶來不必要的損失；二是將物聯網技術應用到課堂教學管理以及教學信息資源使用中，主要包括智慧課程學習、智能課堂點名考勤管理、智慧圖書館等，在智能課堂點名考勤管理使用中，要注意學生私人信息保密問題；三是將物聯網技術應用到學生管理方面，比如智能學生宿舍管理、智能學生證等，智能學生宿舍管理能夠實現學生寢室分配、就寢、缺寢等情況的精準管理與統計，及時發現學生缺寢違紀等現象，智能學生證能夠對學生身份進行有效管理，并作為學生身份識別有效依據，為智能考勤管理作鋪墊；四是將物聯網技術應用到校園生活管理當中，包括智能一卡通、智能食堂管理等，為師生提供生活便捷服務，特別是對學生消費情況進行統計，掌握家庭經濟困難學生信息，為評審獎助學金提供參考依據。

（2）大數據技術在智慧校園中的應用前景

大數據技術包括海量數據的收集、分析、處理等技術，其中處理技術包括對靜態數據的批量處理，對在線數據的實時處理以及對圖數據的綜合處理，在處理過程中會用到Apache Hadoop、Spark等處理平臺系統；數據分析技術包括紹深度學習、知識計算和可視化等關鍵技術，解決如何對圖像、聲音、文本等數據進行有效表達、解釋和學習。大數據技術的優勢在于能夠對結構復雜的海量數據進行有效分析處理，因此，可以將大數據技術應用到智慧校園教學管理、學生管理、監控管理、一卡通管理、財務管理等應用系統平臺中，以提煉有價值的數據信息供校方使用。

4 結束語

智慧校園中利用物聯網、大數據、移動互聯、云平臺等前沿信息技術對傳統數字化校園進行提升改造，實現校園網絡全覆蓋，為師生提供全面智能感知環境，有效整合校內外各種信息資源，防止信息系統平臺之間出現信息孤島，并利用大數據技術對海量數據進行分析處理，形成有價值的數據信息，供學校決策層使用，真正使得智慧校園造福學校、造福師生。

參考文獻：

[1] 楊現民.智慧教育體系架構與關鍵支撐技術[J].中國電化教育，2015（1）.

篇(7)

關鍵詞：云計算；物聯網；智慧校園；移動教學；智能樓宇

中圖分類號：TP391.44

眾所周知，建設一個智慧校園必須有以下幾個方面的條件：（1）校園網絡基礎設施：建設泛在的無線的網絡環境、移動的網絡環境、無限通暢傳輸的網絡環境等網絡基礎設施。（2）智慧應用系統：依托網絡基礎設施和公共支撐平臺，建設智慧應用系統。（3）校園公共網絡平臺：繼續擴充互聯網絡中心的機房、校園卡網絡平臺、學生一卡通的認證容量，建設集成服務器主機、存儲和共享軟件于一體的云服務平臺及靜態和動態大數據倉儲。（4）智慧校園綜合網絡信息服務：按照智慧校園的思路，整合各項應用于一體，統一制定一個標準，面向師生、面向管理人員以及面向領導的綜合網絡信息服務平臺。（5）規范標準，建立體制機制：建立感知識別終端、傳感器件網絡接入和紅外線識別標準等等。

通過以上的建設與實施，在未來的智慧校園里，隨處可見本文中所描述的以下場景，注意：它絕不是美國好萊塢的大片。而是未來的智慧校園。

1 未來智慧校園中的手機

1.1 手機可開門。“宿舍鑰匙、抽屜鑰匙、教室鑰匙……一大串，粗心的男生可能會忘記帶，或是會丟失，但是在未來的智慧校園再也不會發生因為沒帶鑰匙而被‘拒之門外’了，因為手機就是開門的鑰匙。”只要同學把手機，在門禁讀卡器前輕輕一晃，“嘀”的一聲，宿舍門就會自動打開了。老師也是如此，教室的門、辦公室的門都能通過這款手機打開。同時，學校還借助門禁系統對持手機人的權限進行分類限制和管理，大大提高了身份識別的安全性。在安全校園中也發揮了一定的作用。

1.2 手機能借書。如果沒帶借書卡，就沒辦法去圖書館自習、借閱、歸還了……在未來的智慧校園里，各位親，不必再糾結。借助智慧校園的物聯網系統全面整合圖書管理系統，學生在宿舍里，或是在校園的各個角落里都可以先用這款手機完成查詢、預約，然后有目的性的輕松實現圖書的借閱、歸還，學生還可通過這款手機以短信的方式實現到期提醒、續借等其它服務。

1.3 手機可考勤。在每一次上課時，傳統的課堂中老師要通過點名考勤，可在智慧校園里，這個傳統被打破了。在每一次課程結束后，任課老師可以通過后臺基礎數據庫調出本次授課課堂考勤記錄文件，準確識別出班級所有人員的到課率情況，時間精確到秒，這樣不僅節省了時間，還杜絕了別人代替簽到的現象，給日常教學管理提供了巨大幫助。因為手機就能打考勤，老師不用每一堂課花太多時間在點名上，是不是缺勤、遲到一目了然，學生上課的積極性也提高了。

2 未來智慧校園中的教室

未來教室是智慧校園建設中的一個重大改變，它將徹底顛覆學生、家長對傳統教室的印象。在這個大house里上課，老師不用在黑板上寫字，當然也就不用吃粉筆灰了，學生更沒有教材，當然也就不用背沉重的大書包了，只有一個像超大屏幕的電子白板，老師的玉手輕輕一指，真的是在彈指一揮間，所有的授課內容就像一個電影一樣，圖文并茂、聲像結合的形式出現在學生的眼前。而學生只要隨手拎一個“電子書包”即可輕松上課，電子書包里裝滿了生動有趣的多媒體教材，學生能在上面直接做好作業并提交作業，也能在上面與老師展開精彩的互動。它就是一個專用的學習PAD。

除了當場布置課堂作業，并迅速反饋學生答題情況外。只要學生能上網，他無論是在家里還是在別的什么其它的地方，都可以和老師進行遠程互動，向老師提交作業，老師也可以即時在線批改作業。可以說互動無處不在。

所以說未來教室最大特色就在于互動的暢通性和無限性，除了課堂上的多媒體互動，還可以通過遠程系統實現平行班級之間，同類學校之間，同門課程之間的高清互動學習，這對于大學生中自主創業和在外兼職的學生來說，不失為一種很好的學習方式，不必擔心落下課程，真正實現“天涯若比鄰”！

3 未來智慧校園中的樓宇

智能樓宇，在教室里冷了嗎？光線夠充足嗎？這些問題，在智慧校園里就不用操心了。因為智能樓宇能根據學生不同時段身體狀況，自動監測環境溫度濕度、調節室外景觀照明自動設置，為學生提供了一個安全舒適的學習環境，將自然因素的影響降到最低。節能環保更安全。

4 未來智慧校園中的網絡

校園里到處都有無線WIFI信號，是不是很爽呢？智慧校園不僅有一張無縫WIFI網絡，而且實現內外網兩套網絡隔離，校內人員通過用戶名密碼認證方式接入無線網絡。無線校園能夠對用戶設置不同的內外網訪問權限，實現對上網權限的隔離。這樣的系統設計完全可滿足學校日常無線網絡使用需求，做到內外網信號獨立不干擾，提升了網絡的安全性。

5 未來智慧校園中的門衛

進出學校都要登記，但以前都由人工完成，在智慧校園都將由智能訪客系統代替保安查看身份證件、登記、記錄離開時間等一系列繁瑣的程序。前來學校造訪的人員只需拿著證件，在電子識別器上輕輕一按，訪客信息就能瞬間獲得，并出具訪客單，大幅度加快訪客登記及離開流程。提升管理質量和效率。

6 未來智慧校園中的教學管理

6.1 日常教學管理。利用物聯網技術，智慧校園里建立了全面和主動的教學管理體系，從此，教學督導組貌似無事可做了，校長想聽哪個老師的課，只要打開哪個老師所在教室的監控終端，所有情況一目了然……。下屬想找領導辦點事，可以先上網絡平臺上看看，領導在不在，或是看看領導忙不忙，這樣有選擇性的辦事，高效，方便。利用高科技，將更加完善教學管理的組織體系、評價和考核體系，從而對教學的質量有了一定的保障。

6.2 實訓室管理。因本人所在學校是一所職業類的學校，每個學期，每個班，幾乎都有3到5周的集中實訓，實訓，實驗內容超多，所以在智慧校園里實訓室管理會更加重要。傳統的管理方法工作量大，實訓過程有一定的安分隱患存在。在未來的智慧里，學生利用手機可以快速的獲取實訓設備的基本屬性等信息，學生還可以在實訓室里通過電腦打開網絡，獲取實訓的操作流程，操作內容，操作步驟等信息。與此同時，學生如果在實訓過程中出現了錯誤的操作，可以通過實訓室監控系統發出警報并切斷設備的電源，以避免發生安全事故。實訓過程的全部數據可以被記錄下來并提供給學生和老師，這樣可以對數據進行分析，以后可以對實訓過程和操作步驟進行改進。學生可以重復看實訓的步驟和內容，實訓室內還安裝了智能插座，智能插座不僅能提供傳統的電源，更重要的是可以將實訓設備的耗電量及時的反饋給實訓室管理人員，使管理人員能夠通過控制插座的開關動作來完成實訓室的全方位的安全有效的管理。這對于職業類的學校更是對教學有更大的幫助。

7 總結

智慧校園是依托物聯網建立的，其目的是實現校園服務的智能化。利用云計算和物聯網這兩個技術，可以實現校園內的所有信息即時共享，互聯共享。再生共享。大量信息通過物聯網的不斷整合能夠產生新的信息，從而提供智能化的服務。有了智慧校園，師生之間開展教學工作如魚得水，智慧校園同時也給學生的日常生活提供了很大的便利。總之一句可以概括：智慧校園提供的是豐富多樣的校園文化活動、無處不在的網絡學習氛圍、透明高效的教務管理平臺、融合創新的網絡科研環境。相信就在不久的將來，物聯萬端，云展智慧，定會建設一個美麗的校園。

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