周婷 任志愿

摘? ?要：本文研究并實現(xiàn)一種“互聯(lián)網(wǎng)+”新型移動智慧化校園信息平臺，該平臺針對學校管理、教學和生活三個方面，提供了具有移動性、智慧性和開放性的服務，具有情境感知、可視化、全向交互、智慧管控、智慧推送等特性。該信息平臺基于互聯(lián)網(wǎng)、藍牙、WiFi和手機3G/4G數(shù)據(jù)通信等多種通信方式，結(jié)合精確定位、數(shù)據(jù)融合、數(shù)據(jù)集成、智能分析、基于地理位置的社交網(wǎng)絡等技術(shù)，實現(xiàn)定位及多系統(tǒng)互通，從而提供基于位置的移動智慧化服務。

關(guān)鍵詞：互聯(lián)網(wǎng)+;智慧化校園;移動智慧化;位置服務

中圖分類號：TP311 文獻標志碼：A 文章編號：1673-8454（2019）07-0082-04

一、引言

李克強總理提出的“互聯(lián)網(wǎng)+”戰(zhàn)略已經(jīng)上升為國家戰(zhàn)略。根據(jù)國務院的決策部署，“十三五”教育信息化工作中，需要加快教育信息化進程，順應世界教育發(fā)展趨勢，不斷深化應用、融合創(chuàng)新，促進信息技術(shù)與教育教學深度融合，以教育信息化帶動教育現(xiàn)代化的發(fā)展;教育部辦公廳關(guān)于印發(fā)《2016年教育信息化工作要點》，提到“推動學校開展利用信息技術(shù)轉(zhuǎn)變教學模式、改進教學管理的數(shù)字校園/智慧校園應用”、“深入推進學校的教育管理信息化”。

一系列智慧校園的創(chuàng)新建設思路，需要通過行之有效的實踐才能得出。學校的教學管理、師生互動、學習生活方式等，應該借助“互聯(lián)網(wǎng)+”的戰(zhàn)略模式，融合到最前沿的移動互聯(lián)網(wǎng)領(lǐng)域里去，通過實踐進行實驗、反思、改進，形成良好的解決方案，推動一個可行性好的智慧校園建設模式。

傳統(tǒng)的教育信息化模式是每個系統(tǒng)完全獨立，比如一卡通、平安校園、教育資源共享網(wǎng)站、人事系統(tǒng)、學工系統(tǒng)、教務系統(tǒng)、信息門戶等，這種模式中的多個系統(tǒng)基本各自獨立，信息不能融合，數(shù)據(jù)冗余、信息不一致，更是缺乏智能性和移動性，系統(tǒng)結(jié)構(gòu)的缺陷導致傳統(tǒng)模式已經(jīng)落后于時代。

本文研究一種新型移動智慧化校園信息平臺，設計精確定位、數(shù)據(jù)融合、數(shù)據(jù)集成、智能分析引擎、基于地理位置的社交網(wǎng)絡，把“互聯(lián)網(wǎng)+教育”概念滲透到學校教學、管理、生活的每個環(huán)節(jié)。主要功能包括：

（1）互聯(lián)網(wǎng)+課堂：上課智能點名簽到、課堂一鍵靜音、課堂互動、基于空間的師生答疑等功能;

（2）互聯(lián)網(wǎng)+食堂：食堂最新信息推送、食堂智能化點餐、食堂菜品智能化管控、智能衛(wèi)生監(jiān)控等功能;

（3）互聯(lián)網(wǎng)+學習：課程智能提醒、空教室查詢、在線課程表、學習材料線上共享等功能;

（4）互聯(lián)網(wǎng)+生活：校園身邊新鮮事分享、網(wǎng)絡商城服務平臺，兼職資訊、周邊外賣服務等功能;

（5）互聯(lián)網(wǎng)+迎新：把近場通訊技術(shù)滲透到新生報到的各個環(huán)節(jié)中實現(xiàn)報到的智能化便捷化;

（6）互聯(lián)網(wǎng)+師生互動：構(gòu)建掌上師生互動功能，學生可以實時和校內(nèi)名師進行即時互動溝通，還可以實現(xiàn)基于空間的信息交互;

（7）互聯(lián)網(wǎng)+校訊通知：利用移動的校訊綜合發(fā)布平臺，可以向全校師生隨時發(fā)送校訊通知，也可以精準針對部分師生推送校訊通知，信息到達率達百分之百;

（8）互聯(lián)網(wǎng)+后勤：一鍵智能報修、維修時間監(jiān)控、后勤線上評價、后勤工作考評等功能;

（9）互聯(lián)網(wǎng)+圖書館：與學校圖書館系統(tǒng)對接、實現(xiàn)智能借書還書、新書資訊、圖書館導航導覽等功能;

（10）互聯(lián)網(wǎng)+教務：統(tǒng)一教務系統(tǒng)入口、實時課堂互動、智能校訊通知、師生在線互動等功能。

二、總體架構(gòu)設計

“互聯(lián)網(wǎng)+”新型移動智慧化校園信息平臺是一個基于“互聯(lián)網(wǎng)+”的新型智慧信息系統(tǒng)，覆蓋PC客戶端和移動設備客戶端，主要分為“移動客戶端”、“后臺管理系統(tǒng)”兩大子系統(tǒng)。

系統(tǒng)架構(gòu)總體設計上應使用分層設計，盡量減少各應用層之間的依賴，并采用當前主流的分布式架構(gòu)和介于web-app、native-app兩者之間的新型混合式移動開發(fā)技術(shù)（hybird app），使程序兼具“native-app良好的用戶體驗”和“web app跨平臺”。系統(tǒng)總體架構(gòu)如圖1所示。

三、技術(shù)方案

1.開發(fā)平臺和技術(shù)

系統(tǒng)以Spring Framework為核心框架，集成Apache Shiro安全框架、Quartz調(diào)度框架等，以組件的方式實現(xiàn)功能，且各模塊之間互不干擾。采用面向?qū)ο笤O計與編程，嚴格遵循開發(fā)規(guī)范。系統(tǒng)層設計包含高性能的Redis數(shù)據(jù)緩存，以保證系統(tǒng)運行流暢。系統(tǒng)建立容錯機制，使程序在出現(xiàn)錯誤時依然能夠繼續(xù)運行，不影響客戶使用。系統(tǒng)采用混合式移動開發(fā)技術(shù)，使用戶在不同客戶端都能使用本系統(tǒng)。

主要采用技術(shù)如表1所示。

2.數(shù)據(jù)庫

（1）數(shù)據(jù)庫設計要求（見圖2）

（2）數(shù)據(jù)庫選型

考慮到數(shù)據(jù)庫的上手快速、簡單易用、可伸縮性和優(yōu)秀的性能。同時，為減少開發(fā)成本和學習成本，并且當前有很多基于MySQL的深層次優(yōu)化方案可提高MySQL數(shù)據(jù)庫的性能，綜合考慮使用MySQL數(shù)據(jù)庫。

（3）數(shù)據(jù)庫部署方案

平臺數(shù)據(jù)庫采用分庫部署，不同模塊訪問不同數(shù)據(jù)庫，減少數(shù)據(jù)庫性能消耗，提高數(shù)據(jù)訪問可用性和可靠性，單節(jié)點損壞不影響其他功能模塊的運行。

3.頁面技術(shù)

平臺系統(tǒng)的頁面開發(fā)采用目前主流的前端開發(fā)技術(shù)，主要包含HTML5、DIV+CSS、Bootstrap、JavaScript、jQuery、AngularJS等，以提供友好的用戶體驗。手機端采用混合式移動開發(fā)平臺Cordova+Ionic2，配合使用HTML5技術(shù)?？奢p松地跨系統(tǒng)跨平臺，與各操作系統(tǒng)、瀏覽器兼容。

4.安全性

平臺有完善、周密的安全體系，和安全支撐平臺緊密配合，基于物理、傳輸、網(wǎng)絡、應用，采用多層次的安全保障措施，保證系統(tǒng)能夠抵抗內(nèi)部和外部黑客性質(zhì)的攻擊。平臺具備嚴格的等級訪問及授權(quán)機制;擁有嚴格、有效的分級管理模式，對于認定的關(guān)鍵功能和數(shù)據(jù)，只有經(jīng)過授權(quán)的合法用戶才能使用訪問及修改，并具有完備的日志及審核功能。平臺存在大量的數(shù)據(jù)，要確保用戶不能夠直接存取關(guān)鍵數(shù)據(jù)，而只能通過相關(guān)的功能模塊對數(shù)據(jù)進行操作，建立完備的數(shù)據(jù)備份與災難恢復機制及策略。

四、功能設計

該平臺的整體架構(gòu)分成兩部分——手持終端APP（包括ios端以及Android端）和Web后臺管理系統(tǒng)，如圖3所示。

1.手持終端APP功能

手持終端APP（以下簡稱APP端）主要包含登錄/注銷、首頁、校歷、設置四個功能，如圖4所示。

（1）登錄/注銷

APP端接入學校統(tǒng)一身份認證進行登錄，即學生使用學號，教師使用職工號進行登錄，無需注冊。

用戶登錄后需要填寫個人相關(guān)信息。

（2）首頁

首頁主要展示APP中當前可用的應用，點擊進入相關(guān)應用即可使用;可定制首頁顯示的應用，可排序應用、隱藏應用、顯示應用。

①校園地圖

點擊校園地圖模塊即可進入地圖，地圖sdk使用百度地圖。進入地圖模塊后功能包括定位至當前終端所在位置;搜索某個建筑或教室，支持模糊搜索;搜索到某個建筑或教室后，可以使用大頭針在地圖上進行標注;點擊標注可進行導航，查看位置信息介紹（如有）、當前時間上的課（教室）、聯(lián)系方式（某某辦公室）等。

②學校概況

點擊學校概況進入學校概況應用，學校概況應用主要包含的功能有：學校介紹，以文字和圖片的方式介紹學校相關(guān)內(nèi)容;院系介紹，以圖片和文字的方式介紹某學院相關(guān)內(nèi)容;黃頁，以列表的方式展示學校各部門相關(guān)的聯(lián)系方式。

③在線課程

點擊在線課程應用進入在線課程，主要包含的功能有以列表形式展示當天狀況，當天的狀況分成以下幾種情況：一是假期。如周六、周日顯示周末放假，寒暑假、清明、國慶等按時間顯示假期。二是工作日，按列表顯示當天所需要上的課，如上午9∶00-12∶00 組合數(shù)學，教師：XXX，上課地點：品學樓-B312。三是點擊進入某一個課程即可進入課程詳細內(nèi)容，包含課程介紹、上課時間。四是課程詳細內(nèi)容下方為簽到按鈕，如果用戶在正常的上課時間和正確的地點點擊簽到后，即可完成簽到。如果用戶手機未打開藍牙，則提示需要開啟藍牙，否則不能正確開啟。點擊上課地點即可跳轉(zhuǎn)至校園地圖應用進行導航;該應用可以使用日視圖、周視圖、月視圖進行查看，在周視圖、月視圖上僅顯示某天是否有課、是否為假期，如果要查看詳細信息則要點擊某一天進入日視圖進行查看。

④工資查詢

如果登錄用戶的角色是教師（即使用工資號登錄的APP），那么主頁可以顯示工資查詢模塊，工資查詢模塊分成三個標簽：一是工資。工資按照列表形式展示過去半年每個月的工資情況，主要展示應發(fā)：XXX，實發(fā)：XXX，本月稅：XXX，補扣稅：XXX。二是社保。社保按照列表形式展示過去半年每個月的社保情況，主要展示養(yǎng)老：XXX，醫(yī)療：XXX，失業(yè)：XXX，補扣保險：XXX。三是公積金。公積金按照列表形式展示過去半年每個月的公積金發(fā)放情況，主要展示公積金：XXX，補扣公積金：XXX。

⑤圖書館

點擊圖書館應用進入圖書借閱查詢，首頁顯示當前登錄用戶的借書概況，內(nèi)容如下：顯示用戶名稱、用戶借書數(shù)量、最近一本書到期歸還時間。借書概況下方為登錄用戶所借閱每一本書的概況，使用列表形式展現(xiàn)書名、作者、到期時間、是否過期。點擊某一本書進入詳細內(nèi)容查看，包含的內(nèi)容有書名、作者、書號、借閱時間、到期時間、罰款金額（若過期）。

⑥一卡通

點擊進入一卡通模塊進入一卡通記錄首頁，在首頁中可以顯示當前一卡通的卡號以及余額;點擊查詢詳細記錄可以查看某一個時間范圍內(nèi)一卡通的詳細查詢記錄：時間范圍為XX年XX月XX日-XX年XX月XX日;記錄顯示字段為時間、消費類型、消費地點、消費設備，金額;點擊充值可轉(zhuǎn)入支付寶進行充值。

（3）校歷

點擊校歷模塊進入校歷，校歷功能主要是從后臺讀取當前學期以及下學期的校歷時間安排，包括周數(shù)、放假時間等;從后臺讀取用戶的課程信息，并在校歷上進行展示;校歷可以分成學期視圖、月視圖、周視圖以及日視圖。

（4）設置

設置模塊的功能有：人的信息設置，包括頭像、學院、專業(yè)、生日、性別;更換皮膚，提供幾套可以更換的皮膚;消息設置，開啟關(guān)閉消息推送;注銷，點擊注銷退出登錄。

2.后臺管理系統(tǒng)

后臺管理系統(tǒng)的功能主要有用戶管理、信息管理、設備管理、推送管理，如圖5所示。

（1）用戶管理

用戶管理主要功能有：創(chuàng)建管理系統(tǒng)用戶，用戶包含用戶名、密碼、部門、聯(lián)系方式;修改用戶信息;系統(tǒng)管理員可以刪除用戶。

（2）信息管理

信息管理主要用于維護APP端所用數(shù)據(jù)的正確性，包含的內(nèi)容有地圖信息管理、課程信息管理、工資接口管理、圖書館接口管理、一卡通接口管理。

①地圖信息管理

地圖信息管理的內(nèi)容有創(chuàng)建、修改、刪除、查看地圖信息。地圖信息包括建筑名稱、簡介、聯(lián)系電話、經(jīng)緯度。

②課程信息管理

課程信息管理的內(nèi)容是查看課程信息。課程信息包括課程名稱、上課時間、上課教師、上課地點（關(guān)聯(lián)地圖信息）、課程名單。課程信息與學校教務數(shù)據(jù)進行同步，且上課地點根據(jù)名稱與地圖信息進行關(guān)聯(lián)。

③接口管理

接口管理包含工資接口、圖書館接口和一卡通接口，主要配置工資接口、圖書館接口、一卡通接口地址。

（3）設備管理

設備管理主要用于對教室內(nèi)部署的iBeacon設備信息進行管理、增刪、查改，包含的內(nèi)容有設備名稱、設備型號、設備安裝地址、安裝人員、是否可用等。

（4）推送管理

推送管理主要是針對APP端進行推送消息管理，具體功能包括開啟/關(guān)閉課程推送管理、推送時間設置（開課前一天、開課前半天等）;新增、修改推送規(guī)則，推送規(guī)則包含推送內(nèi)容、推送人、推送時間、重復規(guī)則（每日、每周等）;查看推送日志;每設置一個推送規(guī)則在后臺開啟一個推送日程來進行推送。

五、結(jié)束語

新型移動智慧化校園信息平臺旨在為廣大高校師生提供全面的智能環(huán)境感知和綜合信息服務，以教師和學生為中心，深入學校的教學、科研、管理與服務等各個應用領(lǐng)域，實現(xiàn)互聯(lián)和協(xié)作，為學校師生提供一個便捷的、移動的、感知的、智能的相互交流和相互感知的開放式信息服務平臺，為教育信息化和智慧校園建設提供解決方案。

1.環(huán)境的全面感知

擁有對環(huán)境的全面感知，方可提供智能的服務。全面感知包括兩方面：①通過傳感器感知、捕獲人和資源的位置;②個體特性的感知、捕獲和傳遞，包括人的愛好、風格、狀態(tài)，以及所處時空狀態(tài)。

利用近場通信技術(shù)，設計“定位服務引擎”，實現(xiàn)人和物的精準定位，從而提供基于地理位置的服務，包括管理服務和學習生活服務等，打造智能區(qū)域網(wǎng)絡。

利用歷史數(shù)據(jù)跟蹤和大數(shù)據(jù)分析技術(shù)，設計“智能分析引擎”，高速地從PB級的大數(shù)據(jù)中主動地提取信息，形成抽象層次高的行為信息，實現(xiàn)個體特性的感知，從而為個性化的服務提供基礎。設計“數(shù)據(jù)融合引擎”，通過融合用戶的歷史數(shù)據(jù)，形成用戶的偏好、習慣信息。

2.網(wǎng)絡無縫連接

結(jié)合有線、藍牙、WiFi和手機3G/4G數(shù)據(jù)通信等多種通信手段，實現(xiàn)網(wǎng)絡的物理連通;設計“數(shù)據(jù)集成引擎”，經(jīng)過對各種類型數(shù)據(jù)的訪問、過濾、轉(zhuǎn)換等過程，實現(xiàn)異構(gòu)數(shù)據(jù)的有機整合，從而實現(xiàn)各個應用系統(tǒng)的互聯(lián)互通，徹底解決信息孤島問題，為智慧化校園奠定基礎。

3.基于地理位置的社交網(wǎng)絡

為了滿足實時、實地的區(qū)域性交流，不同于Facebook這種在網(wǎng)絡上重構(gòu)現(xiàn)實生活的社交網(wǎng)絡，設計“基于地理位置的社交網(wǎng)絡”，通過地理位置感知，自動發(fā)現(xiàn)附近的人，形成一個微型社交網(wǎng)絡。師生利用智能設備和手機終端，可以在校園的任何地點、任何時間，構(gòu)建區(qū)域性的社交網(wǎng)體系，獲得其希望的學習、生活交流，比如圖書館高數(shù)學習討論組、演播廳興趣組，或者體育場足球比賽召集組等。

（編輯：王天鵬）