黃偉豐

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0 引言

大數(shù)據(jù)在促進(jìn)當(dāng)前社會(huì)發(fā)展的過程中發(fā)揮著重要的作用，將大數(shù)據(jù)應(yīng)用到智慧校園的建設(shè)過程中，能夠通過數(shù)據(jù)共享和分析來滿足加快高水平的校園建設(shè)的要求。而在當(dāng)前信息技術(shù)不斷發(fā)展的背景下，大數(shù)據(jù)技術(shù)應(yīng)用的范圍也越來越廣。對大數(shù)據(jù)在智慧校園建設(shè)中的應(yīng)用進(jìn)行分析，能夠結(jié)合具體的分析結(jié)果，為當(dāng)前我國智慧校園的建設(shè)提供一些建設(shè)和發(fā)展的經(jīng)驗(yàn)。

1 大數(shù)據(jù)與智慧校園

1.1 高校大數(shù)據(jù)

大數(shù)據(jù)是依托現(xiàn)代信息技術(shù)建立起來的，能夠在網(wǎng)絡(luò)應(yīng)用中體現(xiàn)出大容量、多類型、存取速度快等特點(diǎn)的一種數(shù)據(jù)集合。在大數(shù)據(jù)誕生之初，通常將其應(yīng)用于IT 行業(yè)，而隨著大數(shù)據(jù)的應(yīng)用價(jià)值逐漸被發(fā)現(xiàn)，現(xiàn)階段，大數(shù)據(jù)已經(jīng)能夠被廣泛地應(yīng)用于計(jì)算機(jī)、數(shù)學(xué)、金融以及統(tǒng)計(jì)學(xué)等領(lǐng)域，在為各個(gè)行業(yè)和領(lǐng)域提供發(fā)展條件的同時(shí)，也對促進(jìn)社會(huì)的發(fā)展起到了積極的作用。從當(dāng)前我國社會(huì)的發(fā)展情況來看，各種類型的數(shù)據(jù)資源共享開放已經(jīng)成為能夠促進(jìn)行業(yè)產(chǎn)業(yè)發(fā)展的有效措施[1]。在依托大數(shù)據(jù)發(fā)展的過程中，不僅需要注重保障各種數(shù)據(jù)信息的網(wǎng)絡(luò)安全，還需要充分發(fā)揮大數(shù)據(jù)在促進(jìn)行業(yè)發(fā)展、提高服務(wù)質(zhì)量水平等方面的作用，才能夠更好地讓大數(shù)據(jù)為促進(jìn)我國社會(huì)整體的發(fā)展提供助力。

將大數(shù)據(jù)應(yīng)用到高校信息化建設(shè)的過程中，是大數(shù)據(jù)與教育的首次融合形式，而在高校信息化建設(shè)和發(fā)展的過程中，高校大數(shù)據(jù)能夠呈現(xiàn)出以下幾個(gè)方面的特點(diǎn)：首先，學(xué)生是各種數(shù)據(jù)產(chǎn)生的主體，具體單一性的特點(diǎn)[2]。其次，高校信息化建設(shè)中的教務(wù)系統(tǒng)、學(xué)工系統(tǒng)、招生系統(tǒng)、收費(fèi)系統(tǒng)都是數(shù)據(jù)的主要來源，呈現(xiàn)出來源豐富的特征。第三，收集到的數(shù)據(jù)信息不僅量大，而且結(jié)構(gòu)具有更多樣化的特征。第四，盡管高校有意識地將各種數(shù)據(jù)信息收集起來，但尚未實(shí)現(xiàn)對各種數(shù)據(jù)信息的有效處理，使得被收集的各種數(shù)據(jù)信息利用率較低。第五，盡管高校內(nèi)部能夠?qū)崿F(xiàn)對于信息的及時(shí)收集和處理，但高校與高校之間尚未形成數(shù)據(jù)信息的共享和聯(lián)動(dòng)機(jī)制，不僅會(huì)出現(xiàn)信息數(shù)據(jù)重復(fù)采集的情況，還會(huì)產(chǎn)生信息孤島的現(xiàn)象，從而影響到高校信息化的建設(shè)成果[3]。

在這種情況下，以建設(shè)智慧校園為主要目標(biāo)，充分發(fā)揮大數(shù)據(jù)和信息化建設(shè)在促進(jìn)高校教育發(fā)展中的作用，不僅能夠?qū)崿F(xiàn)對大量數(shù)據(jù)信息的有效處理，還能夠有效解決信息孤島等問題的存在，并對促進(jìn)高校之間的交流與合作起到重要的作用。

1.2 智慧校園

智慧校園是當(dāng)前一種新型的校園建設(shè)和發(fā)展的模式，以大數(shù)據(jù)、云計(jì)算和物聯(lián)網(wǎng)等技術(shù)為基礎(chǔ)，在結(jié)合校園信息化建設(shè)發(fā)展趨勢的基礎(chǔ)上，讓信息化系統(tǒng)運(yùn)行中的各種數(shù)據(jù)進(jìn)行有效的分析和運(yùn)用，以此來更好地滿足促進(jìn)教育教學(xué)以及校園管理等工作水平不斷提高的要求，滿足當(dāng)前學(xué)生群體的學(xué)習(xí)要求，并通過對各項(xiàng)數(shù)據(jù)的有效分析來及時(shí)發(fā)現(xiàn)當(dāng)前各項(xiàng)校園工作開展過程中存在的問題，為師生營造一個(gè)更加和諧、舒適的校園環(huán)境奠定良好的基礎(chǔ)[4]。在這個(gè)過程中，智慧校園能夠以為師生提供更好水平的建設(shè)服務(wù)為主要目標(biāo)，在滿足師生學(xué)習(xí)和工作開展要求的同時(shí)，以更加先進(jìn)的技術(shù)來為師生提供更加個(gè)性化的服務(wù)。

大數(shù)據(jù)是能夠?qū)崿F(xiàn)智慧校園建設(shè)的基礎(chǔ)技術(shù)，促進(jìn)現(xiàn)代信息技術(shù)和教育教學(xué)工作的有效融合、各種教育教學(xué)資源和數(shù)據(jù)的信息共享，都離不開大數(shù)據(jù)技術(shù)的支持。充分發(fā)揮大數(shù)據(jù)在建設(shè)智慧校園中的作用，能夠有效解決智慧校園建設(shè)中存在的一些實(shí)質(zhì)性問題，從而更好地滿足提升校園質(zhì)量、提高教學(xué)服務(wù)水平等方面的目的。

2 大數(shù)據(jù)在智慧校園建設(shè)中應(yīng)用的具體分析

建設(shè)智慧校園是我國為了實(shí)現(xiàn)促進(jìn)教育信息化建設(shè)和發(fā)展需要采取的必然措施，智慧校園的建設(shè)工作目前是以高校為基礎(chǔ)的，通過建設(shè)智能化的網(wǎng)絡(luò)服務(wù)評價(jià)架構(gòu)，滿足對于教育現(xiàn)代化的建設(shè)和發(fā)展要求[5]。大數(shù)據(jù)技術(shù)是智慧校園建設(shè)的重要組成部分，對促進(jìn)智慧校園的建設(shè)具有重要的作用。在對大數(shù)據(jù)在智慧校園建設(shè)中的應(yīng)用進(jìn)行分析時(shí)，主要可以從以下幾個(gè)方面來入手。

2.1 構(gòu)建高校智慧校園建設(shè)框架

智慧校園的建設(shè)需要遵循國家對于智慧校園和教育信息化建設(shè)的主要規(guī)范，按照目前我國對于建設(shè)智慧校園提出的要求，在構(gòu)建高效智慧校園建設(shè)框架時(shí)，需要包括基礎(chǔ)設(shè)施層、支撐平臺(tái)層、應(yīng)用平臺(tái)層、應(yīng)用終端以及信息安全體系5 個(gè)主要的部分。

基礎(chǔ)設(shè)施層以數(shù)據(jù)庫、服務(wù)器、感知設(shè)備和校園內(nèi)部的基礎(chǔ)設(shè)施為主，能夠?yàn)橹腔坌@的建設(shè)提供網(wǎng)絡(luò)搭建、網(wǎng)絡(luò)通信、數(shù)據(jù)存儲(chǔ)等方面的功能，有效滿足數(shù)據(jù)采集、存儲(chǔ)、網(wǎng)絡(luò)傳輸?shù)确矫娴囊螅恢纹脚_(tái)層需要以云計(jì)算和大數(shù)據(jù)為基礎(chǔ)來搭建核心技術(shù)結(jié)構(gòu)，從而在智慧校園建設(shè)中起到承接應(yīng)用平臺(tái)層和聯(lián)系基礎(chǔ)設(shè)施層的作用；應(yīng)用平臺(tái)層是教師和學(xué)生能夠接觸到的智慧校園的構(gòu)成部分，是能夠?yàn)榻處熀蛯W(xué)生提供智慧服務(wù)的重要平臺(tái)；應(yīng)用終端是為師生提供智慧服務(wù)的主要載體，能夠用于智能手機(jī)、平板以及各種移動(dòng)端設(shè)備，讓教師和學(xué)生在校園內(nèi)能夠隨時(shí)隨地借助信息平臺(tái)共享教育資源；信息安全體系則是能夠有效保障整個(gè)智慧校園系統(tǒng)運(yùn)行安全的重要依據(jù)，能夠貫穿于整個(gè)智慧校園的建設(shè)過程中，能夠有效保障各類信息的安全。

在以此為大的標(biāo)準(zhǔn)構(gòu)建高校智慧校園建設(shè)框架時(shí)，需要充分認(rèn)識到校園設(shè)備以及網(wǎng)絡(luò)空間的重要性，以搭建一個(gè)完整的網(wǎng)絡(luò)空間為主要目標(biāo)，讓智慧校園能夠?qū)崿F(xiàn)對于校園環(huán)境和校園內(nèi)部各種隱蔽角落的有效監(jiān)控，將信息安全體系貫穿到整個(gè)智慧校園的建設(shè)過程中，以此來更好地發(fā)揮保障校園安全的作用。在這一前提下，智慧校園的建設(shè)框架主要包括4 個(gè)方面的內(nèi)容：首先，在感知層借助RFID、WSN、ZigBee 等技術(shù)，及時(shí)獲取校園環(huán)境以及學(xué)習(xí)活動(dòng)中產(chǎn)生的各種數(shù)據(jù)，并依據(jù)這些數(shù)據(jù)來實(shí)現(xiàn)對于各種校園設(shè)施工作狀態(tài)的有效監(jiān)控。其次，網(wǎng)絡(luò)層需要將校園網(wǎng)、互聯(lián)網(wǎng)、移動(dòng)網(wǎng)以及物聯(lián)網(wǎng)結(jié)合起來，讓信號傳輸服務(wù)能夠覆蓋到校園的每個(gè)角落，從而為師生提供更加便利的學(xué)習(xí)條件。第三，數(shù)據(jù)層主要依據(jù)數(shù)據(jù)庫、數(shù)據(jù)集成、云計(jì)算平臺(tái)、數(shù)據(jù)挖掘平臺(tái)、校園一卡通平臺(tái)、數(shù)據(jù)智能分析等來實(shí)現(xiàn)校園內(nèi)部各項(xiàng)信息的有效整合。第四，應(yīng)用層主要包括智慧教學(xué)、綠色校園、智慧管理、智慧生活以及平安校園5 個(gè)方面的內(nèi)容。在建設(shè)智慧校園的過程中，依據(jù)這些具體的框架內(nèi)容來實(shí)現(xiàn)對于智慧校園機(jī)制的建設(shè)，能夠?qū)I造更加和諧的校園環(huán)境起到重要的作用。

2.2 基于大數(shù)據(jù)技術(shù)設(shè)計(jì)高校智慧校園一體化平臺(tái)

搭建智慧校園一體化平臺(tái)，是建設(shè)智慧校園過程中最為重要的一項(xiàng)內(nèi)容。以大數(shù)據(jù)技術(shù)為基礎(chǔ)來設(shè)計(jì)高校智慧校園一體化平臺(tái)，能夠依據(jù)大數(shù)據(jù)技術(shù)擁有的數(shù)據(jù)庫、數(shù)據(jù)挖掘、分布式文件系統(tǒng)以及云計(jì)算等具體的技術(shù)內(nèi)容，實(shí)現(xiàn)對各項(xiàng)校園數(shù)據(jù)信息的有效整理和分析，并依據(jù)最終的分析結(jié)果來為高校各項(xiàng)決策的制定提供更加科學(xué)的依據(jù)。

在設(shè)計(jì)高校智慧校園一體化平臺(tái)的過程中，首先需要充分認(rèn)識到一體化平臺(tái)是一種能夠呈現(xiàn)出復(fù)雜多樣特點(diǎn)的信息資源管理平臺(tái)，從本質(zhì)上來說，一體化平臺(tái)的建設(shè)能夠?qū)崿F(xiàn)對各種信息資源的有效管理，而大數(shù)據(jù)基礎(chǔ)本身也是能夠?qū)π畔①Y源進(jìn)行處理的一種技術(shù)方法，再加上大數(shù)據(jù)擁有更龐大的信息存儲(chǔ)空間，在保證校園內(nèi)部各項(xiàng)信息能夠被即時(shí)處理的同時(shí)，也能夠確保資源信息處理結(jié)果的準(zhǔn)確性。從這種意義上來說，基于大數(shù)據(jù)技術(shù)設(shè)計(jì)高校智慧校園一體化平臺(tái)，不僅能夠滿足基本的數(shù)據(jù)信息資源收集和處理的需要，還能夠更好地為師生提供定制化的服務(wù)，從而進(jìn)一步提高校園服務(wù)的質(zhì)量和水平。具體來說，在以大數(shù)據(jù)技術(shù)為基礎(chǔ)設(shè)計(jì)高校智慧校園一體化平臺(tái)的過程中，可以將一體化平臺(tái)的框架具體分為3 個(gè)大的部分：應(yīng)用層、平臺(tái)以及數(shù)據(jù)層。在應(yīng)用層主要為師生提供學(xué)生管理、教務(wù)管理、科研管理、后勤服務(wù)以及資源查詢等方面的內(nèi)容；平臺(tái)主要能夠支撐一卡通、學(xué)工系統(tǒng)、教務(wù)系統(tǒng)、科研系統(tǒng)、后勤系統(tǒng)、圖書館系統(tǒng)的運(yùn)行；在數(shù)據(jù)層則具體包括業(yè)務(wù)數(shù)據(jù)、日志源等內(nèi)容。需要注意的是，在依據(jù)以上框架設(shè)計(jì)高校智慧校園一體化平臺(tái)時(shí)，不僅需要注重?cái)?shù)據(jù)信息的及時(shí)收集和處理，還需要提高對教學(xué)管理工作的重視程度，在校園建設(shè)的過程中將教學(xué)、教研、管理等方面的工作有機(jī)結(jié)合起來，以此來更好地滿足校園信息化和智慧化的建設(shè)要求。

2.3 建立校園建設(shè)一體化平臺(tái)數(shù)據(jù)采集模塊

對于智慧校園一體化平臺(tái)而言，數(shù)據(jù)采集模塊是否能夠正常運(yùn)行，直接關(guān)系到智慧校園的最終建設(shè)成果。在完成一體化平臺(tái)的建設(shè)任務(wù)之后，就可以依據(jù)一體化平臺(tái)來實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)的采集功能。對于一體化平臺(tái)的數(shù)據(jù)采集模塊來說，具體可以將其劃分為內(nèi)部采集模塊和外部采集模塊兩個(gè)主要的內(nèi)容。本文著重分析的就是這種內(nèi)部采集模塊。內(nèi)部采集模塊主要針對的是校園內(nèi)部各項(xiàng)數(shù)據(jù)的采集工作，應(yīng)用線上采集和線下采集兩種具體的方式，線上采集主要針對的是各種網(wǎng)絡(luò)日志和操作日志數(shù)據(jù)。線下主要是借助互聯(lián)網(wǎng)技術(shù)來滿足對于校園信息自動(dòng)采集的相關(guān)要求。在進(jìn)行內(nèi)部數(shù)據(jù)采集的過程中，可以借助樸素貝葉斯算法來滿足數(shù)據(jù)挖掘的要求。

在應(yīng)用樸素貝葉斯算法時(shí)，首先需要假設(shè)樣本集為X={x1，x2，…，xn}，并在假定有j 個(gè)分類的前提下，將樣本集用bj 的形式表現(xiàn)出來，然后再依據(jù)給定描述對象的屬性值＜a1，a2，…，an＞，就可以將目標(biāo)值表示為：

V=argmaxP（bj）ΠP＜a1|bj＞

在該表達(dá)式中，P（bj）表示概率，P＜a1|bj＞表示后驗(yàn)概率。

在完成數(shù)據(jù)挖掘和采集的任務(wù)之后，及時(shí)將各種數(shù)據(jù)信息保存到一體化平臺(tái)當(dāng)中，借助平臺(tái)中的技術(shù)來滿足將數(shù)據(jù)從非結(jié)構(gòu)化到結(jié)構(gòu)化的轉(zhuǎn)換要求，從而轉(zhuǎn)換后的結(jié)構(gòu)化的數(shù)據(jù)能夠更好地滿足智慧校園建設(shè)和管理的要求。

2.4 實(shí)現(xiàn)高校智慧校園的大數(shù)據(jù)架構(gòu)

在進(jìn)行高校智慧校園大數(shù)據(jù)架構(gòu)的過程中，無論是數(shù)據(jù)資源的采集還是分析處理，都需要建立在對高校校園內(nèi)部建設(shè)情況熟練掌握的基礎(chǔ)上，才能夠更好地促進(jìn)智慧校園的建設(shè)和發(fā)展。結(jié)合我國高校智慧校園的建設(shè)情況來看，建設(shè)高校智慧校園的基礎(chǔ)架構(gòu)，按照基礎(chǔ)設(shè)施的標(biāo)準(zhǔn)劃分為建筑、交通、能源、通信、生態(tài)以及科學(xué)6 個(gè)主要的類型。其中，建筑類主要包括教學(xué)樓、實(shí)驗(yàn)樓、科技樓和學(xué)生活動(dòng)中心；交通類主要包括停車場、候車區(qū)、停車棚、公交站牌；能源類主要包括供水、供電、供暖等方面；通信類主要包括有線、無線通信設(shè)備、快遞收發(fā)等內(nèi)容；生態(tài)類主要包括各種維護(hù)生態(tài)平衡的設(shè)施；科學(xué)類主要包括各種能夠?yàn)檠芯咳藛T提供良好科研環(huán)境的物質(zhì)和技術(shù)。在建設(shè)高校智慧校園大數(shù)據(jù)架構(gòu)的過程中，充分發(fā)揮數(shù)據(jù)中心、文獻(xiàn)檢索等教學(xué)管理系統(tǒng)的作用，能夠更好地滿足建設(shè)智慧校園的目的和要求。

2.5 仿真實(shí)驗(yàn)和具體的應(yīng)用場景

仿真實(shí)驗(yàn)是能夠有效驗(yàn)證智慧校園一體化平臺(tái)是否符合實(shí)際高校建設(shè)發(fā)展要求的有效途徑。在基于大數(shù)據(jù)技術(shù)基礎(chǔ)上建設(shè)智慧校園時(shí)，首先需要在準(zhǔn)備實(shí)驗(yàn)的過程中確定好用于實(shí)驗(yàn)的樣本選取方式。在高校內(nèi)部選取實(shí)驗(yàn)樣本對象時(shí)，需要從本科學(xué)生、研究生學(xué)生、博士生、研究員、教師和輔導(dǎo)員、教授、管理人員等隊(duì)伍中選取合適的比例進(jìn)行實(shí)驗(yàn)。而在依據(jù)這些數(shù)據(jù)來對智慧校園一體化平臺(tái)的服務(wù)能力進(jìn)行實(shí)驗(yàn)時(shí)，需要依據(jù)測算公式來實(shí)現(xiàn)：

Pi=xi+rand(0，1)×（yij-xi）

在該式中，Pi表示數(shù)據(jù)響應(yīng)時(shí)間，xi表示誤碼率，rand(0，1)表示一體化平臺(tái)數(shù)據(jù)庫規(guī)模，yij表示實(shí)際的查詢情況。表1 為某一種高校智慧校園一體化平臺(tái)的實(shí)驗(yàn)測算結(jié)果。

表1 一種高校智慧校園一體化平臺(tái)的測算結(jié)果

從表1 可以看出，在經(jīng)過5 次測算之后，數(shù)據(jù)響應(yīng)時(shí)間的平均值為53 ms，誤碼率能夠達(dá)到0.3%以下，數(shù)據(jù)庫規(guī)模的平均數(shù)為122.7 TB，且查詢次數(shù)均能夠達(dá)到10 000次以上。

而從現(xiàn)實(shí)的角度來說，智慧校園是當(dāng)前我國高校建設(shè)發(fā)展的主要方向和趨勢，也是能夠?qū)崿F(xiàn)高校信息化建設(shè)目標(biāo)的一個(gè)重要途徑?；诟咝Ｐ@內(nèi)部不同群體的需求不同，一體化平臺(tái)在實(shí)驗(yàn)過程中呈現(xiàn)出來的良好性能，不僅能夠?yàn)椴煌后w提供各種類型的信息服務(wù)，還能夠在保證信息準(zhǔn)確性的前提下，通過提高校園管理水平來更好地滿足促進(jìn)智慧校園和信息化建設(shè)發(fā)展的需要。舉例來說，在現(xiàn)實(shí)的校園場景當(dāng)中，智慧校園一體化平臺(tái)能夠被應(yīng)用到學(xué)校各個(gè)部門業(yè)務(wù)開展和可視化展示的工作當(dāng)中，滿足學(xué)校對于招生情況的展示以及改善生源情況等方面的業(yè)務(wù)要求；智慧校園一體化平臺(tái)還能夠被應(yīng)用到減少安全事故發(fā)生概率中，借助智慧校園中應(yīng)用的大數(shù)據(jù)技術(shù)，對校園內(nèi)部學(xué)生的行為軌跡進(jìn)行實(shí)時(shí)監(jiān)測，針對一些存在異常的行為能夠及時(shí)預(yù)警，從而有效減少各類安全事故的發(fā)生概率；智慧校園一體化平臺(tái)還能夠被應(yīng)用到教學(xué)管理工作當(dāng)中。在開展教學(xué)工作的過程中，從教學(xué)任務(wù)大數(shù)據(jù)、學(xué)生培養(yǎng)大數(shù)據(jù)的收集和分析結(jié)果的角度，讓教師能夠?qū)W(xué)生當(dāng)前的學(xué)習(xí)情況進(jìn)行及時(shí)準(zhǔn)確的了解。這樣不僅能夠讓教師為制定各種針對學(xué)生的教學(xué)方法提供更加科學(xué)的依據(jù)，還能夠?qū)?yōu)化教學(xué)進(jìn)度、調(diào)整改善教師應(yīng)用的教學(xué)模式起到重要的作用。

3 結(jié)論

綜上所述，大數(shù)據(jù)在智慧校園建設(shè)中發(fā)揮著重要的作用。結(jié)合當(dāng)前我國智慧校園建設(shè)發(fā)展的實(shí)際情況來看，無論是教學(xué)管理、科研分析還是生活服務(wù)，都需要借助大數(shù)據(jù)技術(shù)的作用，才能夠更好滿足建設(shè)智慧校園的發(fā)展要求。在以大數(shù)據(jù)技術(shù)為基礎(chǔ)建設(shè)智慧校園的過程中，不僅需要注重整體框架的搭建，還需要從平臺(tái)建設(shè)、數(shù)據(jù)采集和大數(shù)據(jù)架構(gòu)等方面來對智慧校園的建設(shè)進(jìn)行補(bǔ)充和完善，才能夠更好滿足智慧校園的建設(shè)需要和發(fā)展要求。