劉邦奇 孫曙輝

（1．首都師范大學 教育學院，北京 100048；2．訊飛教育技術研究院，安徽合肥 230088）

融合發(fā)展是推進教育信息化發(fā)展的核心理念。自21世紀初以來，信息技術在教育領域得以廣泛應用，教育信息化進入深度融合、創(chuàng)新發(fā)展的新階段。隨著教育信息化的不斷發(fā)展，校園信息化也經(jīng)歷了一個從早期的校園網(wǎng)應用到整體的數(shù)字校園建設再到融合發(fā)展的智慧校園建設的發(fā)展過程。智慧校園是“互聯(lián)網(wǎng)+”時代校園信息化發(fā)展的新形態(tài)，是數(shù)字校園發(fā)展的高級階段。目前，有關智慧校園的概念、特征及應用需求方面的研究比較多，而智慧校園的具體建設方法、技術策略及建設模式等研究還有待深化。本研究從信息技術與教育全面深度融合的視角，構建了基于融合發(fā)展的智慧校園技術架構，并提出了實現(xiàn)智慧校園融合發(fā)展的技術策略。

一 智慧校園建設模式分類

國內(nèi)外許多知名高校早已開始進行智慧校園建設與應用的實踐探索[1]，如早期有美國的卡內(nèi)基梅隆大學、普渡大學，以及我國的北京師范大學、浙江大學、南京郵電大學等。近幾年來，開展智慧校園建設的高校越來越多，與此同時，不少專家學者紛紛就智慧校園的建設與發(fā)展進行了理論探索。從已有的研究成果來看，實施智慧校園建設的模式類型復雜，如有以物聯(lián)網(wǎng)、云計算、大數(shù)據(jù)、微信等新技術為引領的技術導向型模式，有以管理、教學、URP等需求為導向的應用驅(qū)動型模式，也有以知識管理、綜合集成、一卡通服務等為核心的其它驅(qū)動模式。參考相關研究成果，本研究將智慧校園建設模式概括為以下四種類型：

1 技術驅(qū)動型模式

技術驅(qū)動型模式是指以技術推動為主要特點，突出技術在智慧校園建設中的引領作用，以技術及技術裝備的應用為智慧校園建設的關鍵。如宗平等[2]提出基于物聯(lián)網(wǎng)技術，構建泛在感知、互聯(lián)互通、共享協(xié)作的智能化校園環(huán)境；蔣家傅等[3]提出建設基于云計算的智慧校園，采用云服務的方式和面向服務的多層架構模式，構建適應性、擴充性、易用性和維護性強的校園服務平臺；羅丹等[4]提出利用大數(shù)據(jù)構建智慧校園，基于信息互通、數(shù)據(jù)共享，打造能提供高效、實時、個性化服務的信息化校園環(huán)境；張雅彬[5]提出基于微信開發(fā)與建設的智慧校園服務平臺；黃榮懷等[6]提出基于情境感知、移動互聯(lián)、社會網(wǎng)絡、學習分析、數(shù)字資源組織和共享等多種技術，構建智慧校園。隨著新一代信息技術的迅猛發(fā)展及廣泛應用，技術驅(qū)動型模式成為學校智慧校園建設的常見模式之一。

2 應用驅(qū)動型模式

應用驅(qū)動型模式是指智慧校園建設以應用推動為主要特點，在建設過程中突出問題導向作用，以滿足應用需求和解決實際問題為智慧校園建設的標志性特征。校園信息化發(fā)展早期存在重硬件輕軟件、重技術輕應用的現(xiàn)象，為克服這一不足，必然要求“以應用需求牽引建設”，應用驅(qū)動型模式由此出現(xiàn)，“需求牽引、應用驅(qū)動”成為了高校智慧校園建設的重要原則。典型的有基于大學資源計劃（University Resource Planning，URP）構建智慧校園的模式[7]，即采用松散耦合的體系結(jié)構實現(xiàn)各類應用系統(tǒng)的集成，實施“1+N+1”策略——由1個基礎平臺、N個應用系統(tǒng)和1個門戶構成URP體系，為用戶提供統(tǒng)一的訪問服務。王運武[8]提出，傳統(tǒng)數(shù)字校園的功能結(jié)構偏離了學校的核心業(yè)務，只注重教育管理需求，對高校的創(chuàng)新性人才培養(yǎng)、知識創(chuàng)新和服務社會發(fā)展等核心業(yè)務的支持不夠，因此智慧校園的建設應向支持學校教學、科研、管理、服務的全面應用轉(zhuǎn)變。

3 知識驅(qū)動型模式

知識驅(qū)動型模式是指以知識推動為主要特點，在智慧校園建設中突出知識的決定性作用，以知識和知識管理的應用為重要標志。清華大學教育技術研究所最早提出基于知識管理的數(shù)字化校園模式[9]，把知識管理的理念和方法引入信息化校園建設，采取“技術體系+知識體系，數(shù)據(jù)庫+知識庫，參與者雙重角色”的基本策略，形成了基于知識管理的數(shù)字校園架構。徐華斌[10]從知識循環(huán)的視角，提出了基于知識循環(huán)模型的智慧校園模式，認為高校作為創(chuàng)造、承載、傳播和應用知識的主體，智慧校園建設應面向知識管理，以促進知識創(chuàng)新和應用為特色，實現(xiàn)教育資源的整合和共享、實現(xiàn)智慧教育；該模型的關鍵應用系統(tǒng)為“知識管理系統(tǒng)+狀態(tài)監(jiān)控系統(tǒng)+業(yè)務管理系統(tǒng)”，其中知識管理系統(tǒng)是智慧校園建設的核心系統(tǒng)，業(yè)務管理系統(tǒng)建設突出體現(xiàn)數(shù)據(jù)的自動生成和處理、數(shù)據(jù)挖掘和輔助決策，支持管理決策的智慧化應用。

4 融合驅(qū)動型模式

融合驅(qū)動型模式是指智慧校園建設以融合推動為主要特點，突出融合發(fā)展的帶動作用，包括技術的統(tǒng)合、應用的整合、技術與教育的融合等，并以融合發(fā)展為智慧校園建設的核心標志。如Boltman等[11]進行了技術沉浸（Technology Immersion，亦譯作“技術融合”）學習環(huán)境的構建與研究。在此基礎上，邵晰[12]提出了技術沉浸式的新型數(shù)字校園建設模型——在該模型中，技術并不是主角，技術的使用是為了讓學生能夠進入更佳的學習狀態(tài)，即“沉浸”狀態(tài)；該模型中最為核心的并不是硬件條件的建設，而是技術與課程的整合、與教育教學的融合。蔣東興等[13]明確提出，智慧校園建設是信息技術與教育教學的關系從組合、整合進入融合創(chuàng)新，基于信息技術解構、優(yōu)化、重組和創(chuàng)新，形成智慧教育模式。智慧校園的建設有利于師生與教學資源、環(huán)境的智能交互和深度融合，促進了教學模式的變革創(chuàng)新。

由上可知，智慧校園建設的四種模式各有側(cè)重和優(yōu)勢。但由于技術作為工具和手段自身沒有方向和目標，難以體現(xiàn)智慧校園發(fā)展的真正目的與價值，因而片面強調(diào)技術導向，對于正確把握智慧校園的發(fā)展方向是不利的；而單純強調(diào)應用驅(qū)動、知識驅(qū)動的作用，忽視技術的引領和推動作用，也帶有片面性。本研究贊同教育信息化專家楊宗凱[14]關于“教育信息化由應用驅(qū)動向融合驅(qū)動轉(zhuǎn)變”的觀點：融合驅(qū)動主要包括基礎設施環(huán)境的融合，技術、內(nèi)容和方法的融合，規(guī)?；c個性化的融合，教學信息化與管理信息化的融合以及重塑教育等。筆者曾對基于融合創(chuàng)新的智慧校園信息生態(tài)進行了探討[15]，提出融合創(chuàng)新是打造智慧校園信息生態(tài)的關鍵和實現(xiàn)智慧教育的必然途徑?；谏鲜鲅芯砍晒?，本研究認為在智慧校園建設中，應把多種驅(qū)動模式有機結(jié)合起來，加強技術、數(shù)據(jù)、知識、業(yè)務等多要素的多維度融合，基于融合發(fā)展的理念與策略，推進校園信息化的建設與應用，實現(xiàn)智慧校園的融合創(chuàng)新發(fā)展。

二 智慧校園的融合發(fā)展及特點分析

1 從數(shù)字校園到智慧校園

當前，國內(nèi)外校園信息化發(fā)展總體上處于整合集成和數(shù)據(jù)融合的階段，數(shù)字校園正逐漸轉(zhuǎn)型成為智慧校園。美國哈佛大學的Nolan教授提出了信息化發(fā)展演進的諾蘭模型[16]，將一個地區(qū)、行業(yè)或組織的信息化發(fā)展劃分為初始、推廣、控制、集成、數(shù)據(jù)管理、成熟等六個階段。數(shù)字校園的核心是集成和數(shù)據(jù)管理，通過整合集成消除“信息孤島”、實現(xiàn)信息共享和數(shù)據(jù)一致，進而采用數(shù)據(jù)融合和挖掘技術實現(xiàn)高級應用，邁入成熟的智慧校園階段。

從數(shù)字校園向智慧校園轉(zhuǎn)型的突出標志，就是從整合集成走向融合發(fā)展。在數(shù)字校園發(fā)展的基礎上，美國、英國、韓國、日本、新加坡等發(fā)達國家均已對智慧教育、智慧校園進行了布局和實踐[17]。如《美國2016教育技術規(guī)劃》指出，發(fā)展的焦點已經(jīng)從科技是否需要與教育融合的問題轉(zhuǎn)向如何融合的探討[18]，教育信息化已進入融合與革新階段。在我國，《教育信息化“十三五”規(guī)劃》要求“通過融合創(chuàng)新提升教育信息化的效能”，《2016年教育信息化工作要點》明確提出要“引導各級各類學校建設和應用數(shù)字校園/智慧校園”，而中國教育技術協(xié)會技術標準委員會起草的“智慧校園整體框架（國家標準）”也即將發(fā)布。由此可見，智慧校園建設已成為校園信息化深度融合、創(chuàng)新發(fā)展的必然趨勢，是數(shù)字校園深化發(fā)展的高級階段和新的形態(tài)。

表1 智慧校園融合發(fā)展的特點分析

2 智慧校園融合發(fā)展的特點分析

智慧校園是一種基于物聯(lián)網(wǎng)、云計算、大數(shù)據(jù)、人工智能等新一代信息技術的運用，通過與教育教學的深度融合而形成的校園信息化發(fā)展的新形態(tài)。智慧校園建設堅持以人為本、以學習為中心、融合創(chuàng)新的發(fā)展理念，利用“互聯(lián)網(wǎng)+”的思維方式和新一代信息技術手段，把學校各類信息化系統(tǒng)和資源整合為一個有機的整體，構建具有高度感知能力、協(xié)同能力和服務能力的新型信息化校園環(huán)境，深入融合滲透到教育教學的全過程，促進學校教育理念、教育模式和教育體系的變革與創(chuàng)新，全面提高教育教學的質(zhì)量與效能，實現(xiàn)全體學生和教師的智慧發(fā)展。

融合發(fā)展是校園信息化深化發(fā)展的核心理念。智慧校園建設是將“互聯(lián)網(wǎng)+”的思維方式和新一代信息技術在學校教育領域進行創(chuàng)新應用，融合滲透到學校教育的全過程，構建富有智慧、個性化的學習環(huán)境和學習活動，支持智慧的教與學。融合發(fā)展既包括信息技術與教育的深度融合，也包括不同技術之間、不同教育業(yè)務之間的多向融合。如隨著信息技術的飛速發(fā)展，以及互聯(lián)網(wǎng)、物聯(lián)網(wǎng)、移動互聯(lián)網(wǎng)等多種網(wǎng)絡技術在學校的應用，多種網(wǎng)絡的融合互通、無縫連接成為了智慧校園信息基礎設施建設的必然要求。智慧校園建設要通過多向的深度融合，實現(xiàn)信息技術的創(chuàng)新應用，并實現(xiàn)信息化教育環(huán)境、教育模式和教育體系的創(chuàng)新。智慧校園融合發(fā)展在技術和應用上的特點分析如表1所示。

三 基于融合發(fā)展的智慧校園技術架構

基于融合發(fā)展的智慧校園建設與應用，首先需要構建融合驅(qū)動型智慧校園的技術架構。通過分析融合驅(qū)動型智慧校園建設模式的特征，結(jié)合云服務、大數(shù)據(jù)分析、網(wǎng)絡融合等新的技術理念，本研究設計了基于融合發(fā)展的智慧校園技術架構，如圖1所示。智慧校園技術架構的核心組成要素包括服務展現(xiàn)、業(yè)務應用、支撐平臺、數(shù)據(jù)中心、基礎設施等五個方面。與過去的數(shù)字校園建設所不同的是，智慧校園建設總體上以云服務模式為基礎，融入企業(yè) ERP、多網(wǎng)絡融合、大數(shù)據(jù)分析等技術，各部分建設內(nèi)容體現(xiàn)了從組合、整合走向融合的特點，這也是校園信息化建設中技術發(fā)展、技術應用、業(yè)務變革和融合創(chuàng)新的必然結(jié)果。

圖1 基于融合發(fā)展的智慧校園技術架構

①服務展現(xiàn)：是智慧校園統(tǒng)一的門戶展現(xiàn)平臺，通過服務融合提供一站式信息門戶。由于每一個用戶的角色不同，因此平臺應呈現(xiàn)符合其角色身份的個性化門戶，使用戶可以根據(jù)自己的個性需求和愛好進行定制，實現(xiàn)一站式登錄，并享受個性化的門戶服務。此外，平臺還應提供移動信息門戶，以實現(xiàn)任何時間、任何地點的訪問服務。

②業(yè)務應用：借鑒企業(yè)ERP的理念，劃分學校教育教學應用的業(yè)務域，包括教學域、教學管理域、學工管理域、科研域、辦公管理域、生活服務域等；梳理并分析各個業(yè)務域內(nèi)業(yè)務系統(tǒng)間的數(shù)據(jù)流程和業(yè)務模型，通過業(yè)務融合，建立基于業(yè)務域的一體化管理應用；提供應用注冊、應用申請、應用審批、應用安裝、應用卸載等平臺管理功能。

③支撐平臺：主要為智慧校園建設提供統(tǒng)一的用戶管理服務、統(tǒng)一的身份認證服務、統(tǒng)一的權限管理服務和應用中間件的管理服務等。同時，通過平臺融合，提供各類應用開發(fā)的集成環(huán)境，構成智慧校園基礎平臺的統(tǒng)一管理和公共支撐服務環(huán)境。

④數(shù)據(jù)中心：建立高校大數(shù)據(jù)中心，主要進行基礎性的數(shù)據(jù)整合和治理工作，統(tǒng)一采集、存儲各類結(jié)構化數(shù)據(jù)和非結(jié)構化數(shù)據(jù)，并通過數(shù)據(jù)交換平臺進行相應數(shù)據(jù)的清洗、轉(zhuǎn)換、加載；基于數(shù)據(jù)融合、數(shù)據(jù)挖掘分析，提供高價值的數(shù)據(jù)服務。

⑤基礎設施：主要對校園現(xiàn)有的基礎設施環(huán)境升級改造，部署感知設備，構建校園感知環(huán)境；完善物聯(lián)網(wǎng)、無線網(wǎng)、互聯(lián)網(wǎng)建設，實現(xiàn)校園網(wǎng)絡無縫融合；增加云計算資源和存儲資源，實現(xiàn)虛擬化管理，提供資源智能彈性伸縮控制、智能功耗控制、網(wǎng)絡設備智能監(jiān)控等服務。

四 實現(xiàn)智慧校園融合發(fā)展的技術策略

智慧校園技術系統(tǒng)建設是一項技術性、教育性和實踐性很強的工程，既涉及許多新技術、新方法的融合開發(fā)，又涉及大量業(yè)務流程的整合與重構，還涉及對眾多用戶需求的調(diào)查與統(tǒng)合，因此必須始終堅持智慧校園融合發(fā)展的核心理念，準確把握其技術和教育特征，精心設計并組織實施。以融合驅(qū)動的模式推進智慧校園技術系統(tǒng)建設，其核心技術策略是從網(wǎng)絡融合、數(shù)據(jù)融合、平臺融合、業(yè)務融合、服務融合等五個維度加強深度融合，實現(xiàn)智慧校園的創(chuàng)新發(fā)展。

1 網(wǎng)絡融合

網(wǎng)絡融合主要是指智慧校園的感知設備、網(wǎng)絡設施、云資源等基礎設施環(huán)境的整合相融，實現(xiàn)基礎網(wǎng)絡設施環(huán)境的無縫覆蓋。網(wǎng)絡融合是智慧校園建設的基礎，即綜合利用各種網(wǎng)絡接入手段，整合校園內(nèi)的物聯(lián)網(wǎng)、有線網(wǎng)、無線網(wǎng)、移動互聯(lián)網(wǎng)等各種應用網(wǎng)絡，進行全網(wǎng)一致的智能管理與控制，并提供開放的網(wǎng)絡接口，實現(xiàn)網(wǎng)絡間的無縫連接和通信，將所有校園網(wǎng)絡設備連在一起，為智慧校園應用提供高速、穩(wěn)定、全覆蓋的網(wǎng)絡基礎環(huán)境。目前，很多高校已建成基于IPv4/IPv6的寬帶網(wǎng)絡、基于ZigBee的無線傳感器網(wǎng)絡、基于RFID和WiFi的網(wǎng)絡等網(wǎng)絡環(huán)境，通過融合先進的網(wǎng)絡及傳感技術，構建了多網(wǎng)絡融為一體的智慧校園網(wǎng)絡基礎環(huán)境。

2 數(shù)據(jù)融合

數(shù)據(jù)融合是指對校園各類基礎數(shù)據(jù)、應用數(shù)據(jù)、感知信息等數(shù)據(jù)信息資源進行融合，并提供數(shù)據(jù)存儲、數(shù)據(jù)治理等融合服務。其中，基礎數(shù)據(jù)包括人員、設備、設施等基本數(shù)據(jù)，應用數(shù)據(jù)包括各類業(yè)務系統(tǒng)中的過程性數(shù)據(jù)、學習行為數(shù)據(jù)、用戶網(wǎng)絡行為數(shù)據(jù)等動態(tài)數(shù)據(jù)。數(shù)據(jù)融合是智慧校園建設的核心，主要涉及三個方面：①按照學校的不同業(yè)務域，對不同域的數(shù)據(jù)進行采集、存儲，開展交叉、關聯(lián)應用等數(shù)據(jù)融合；②對來自校園不同平臺、不同系統(tǒng)、不同結(jié)構的異構數(shù)據(jù)源進行集成整合和統(tǒng)一管理；③對基本數(shù)據(jù)和動態(tài)數(shù)據(jù)進行關聯(lián)分析和處理，開展大數(shù)據(jù)分析和挖掘。校園數(shù)據(jù)融合的實施包括制定和完善數(shù)據(jù)標準、規(guī)范，進行數(shù)據(jù)治理和數(shù)據(jù)質(zhì)量提升，建立數(shù)據(jù)中心、數(shù)據(jù)交換及監(jiān)控管理平臺，做好數(shù)據(jù)服務的應用及監(jiān)管等。

3 平臺融合

平臺融合主要是指針對校園身份識別管理、數(shù)據(jù)統(tǒng)一管理、業(yè)務開發(fā)應用等需要，利用統(tǒng)一認證、云計算、SOA等技術進行整合建設，構建統(tǒng)一的校園基礎支撐服務平臺。平臺融合是智慧校園建設的關鍵，但目前在校園信息化建設中存在硬件設備分散配置管理、系統(tǒng)獨立建設與應用、C/S架構和B/S架構等多種系統(tǒng)架構混雜、部門之間服務難以統(tǒng)一調(diào)度、信息無法同步等問題，因此必須重點做好校園信息化支撐服務平臺的融合建設。平臺融合的實施主要通過SOA、云計算等技術來實現(xiàn)，即采用面向服務的SOA軟件架構體系和云管理平臺，提供統(tǒng)一的平臺化系統(tǒng)軟件支撐服務，為用戶的云應用提供統(tǒng)一的開發(fā)、運行和監(jiān)控支持環(huán)境，并提供統(tǒng)一認證、權限管理、安全、訪問控制、單點登錄和開發(fā)測試等多項服務。

4 業(yè)務融合

業(yè)務融合是指打破傳統(tǒng)的圍繞特定部門、特定業(yè)務需求獨立建設業(yè)務系統(tǒng)的方式，逐步將核心業(yè)務應用轉(zhuǎn)移到智慧校園的“大平臺”上來，進而實現(xiàn)核心業(yè)務領域各應用系統(tǒng)之間的聯(lián)系、制約和融合。業(yè)務融合是智慧校園建設的核心標志。從過去分散的業(yè)務系統(tǒng)開發(fā)到應用集成再到業(yè)務融合，破解了跨部門業(yè)務流程打通的難題，實現(xiàn)了校園內(nèi)智慧業(yè)務的應用。在智慧校園建設中，業(yè)務融合按照“大平臺小應用”的建設思路，利用共享數(shù)據(jù)和集成開發(fā)環(huán)境，基于統(tǒng)一的智慧校園平臺來整合各類業(yè)務系統(tǒng)，通過將建設粒度由“系統(tǒng)”級細化為“功能”級，不斷擴展個性化“小應用”，突破現(xiàn)有業(yè)務系統(tǒng)在支撐核心業(yè)務領域中存在的難題，實現(xiàn)跨職能域的業(yè)務應用對接和流程再造，最終從根本上解決長期存在的“信息孤島”、“應用孤島”問題。

5 服務融合

服務融合是基于網(wǎng)絡、數(shù)據(jù)、平臺、業(yè)務等融合，利用統(tǒng)一的信息門戶、豐富的信息展示和可視化呈現(xiàn)，實現(xiàn)一站式、個性化的校園融合服務平臺。服務融合是智慧校園建設的歸宿，體現(xiàn)了以人為本的理念。按照“自下而上、面向用戶”的思路，服務融合注重用戶體驗，優(yōu)化服務流程，全面整合學校的教學、科研、管理、技術資源，支持無縫集成的智慧應用，提供全業(yè)務、全過程的“一站式”服務。秉承“服務碎片化”等設計理念，服務融合實現(xiàn)了以數(shù)據(jù)融合、業(yè)務融合為核心的校園服務碎片化，屏蔽了用戶的業(yè)務系統(tǒng)和業(yè)務邏輯，強調(diào)一個應用（APP）只完成一個事務；根據(jù)業(yè)務需求，服務融合提供靈活、方便、按需選取的“組件化”服務模塊，以及跨平臺和多終端的智能化、個性化服務，提升智慧校園的用戶體驗和使用價值。

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