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        智慧校園的技術(shù)要求和發(fā)展趨勢研究

        2022-08-25 08:44:54黃巧潔劉沛強
        電視技術(shù) 2022年8期
        關(guān)鍵詞:統(tǒng)一架構(gòu)校園

        張 帆 ,黃巧潔 ,劉沛強 ,3*,劉 奇

        (1.華迪計算機集團有限公司,北京 100195;2.廣東農(nóng)工商職業(yè)技術(shù)學(xué)院,廣東 廣州 510507;3.廣東宜教通教育有限公司,廣東 廣州 510663)

        0 引 言

        近十年來,我國加快了教育信息化建設(shè)[1]。隨著教育信息化的深入發(fā)展,越來越多的校園信息化應(yīng)用軟件得到部署和應(yīng)用。校園信息化大體經(jīng)歷了三個不同的發(fā)展階段:電算化階段、信息化系統(tǒng)建設(shè)和智慧校園的建設(shè)階段[2]。校園信息化建設(shè)初期,主要是解決校園數(shù)字化的問題,不同部門采購的產(chǎn)品之間幾乎沒有關(guān)聯(lián),形成一個個“數(shù)字孤島”。近年來,隨著5G應(yīng)用的開始普及、物聯(lián)網(wǎng)的興起、人工智能算法的成熟、大數(shù)據(jù)在教育中的應(yīng)用,原有的校園信息化體系已經(jīng)無法滿足今天師生的多樣化、個性化的應(yīng)用需求,亟待向智能化發(fā)展。

        1 校園信息化現(xiàn)階段面臨的問題

        當(dāng)前,校園信息化建設(shè)正處在從“數(shù)字校園”到“智慧校園”的轉(zhuǎn)型時期[1],許多學(xué)校已經(jīng)完成教務(wù)管理、消費管理、行政辦公及自動排課等系統(tǒng)的建設(shè),在一定程度上滿足了教育教學(xué)信息化的要求,然而還存在著許多不容忽視的問題。

        1.1 各業(yè)務(wù)系統(tǒng)之間缺乏統(tǒng)一協(xié)調(diào)

        在信息化建設(shè)初期,大部分信息化系統(tǒng)開發(fā)商都只關(guān)注某個垂直領(lǐng)域的功能開發(fā),沒有從平臺的角度為不同領(lǐng)域功能預(yù)留接口,難以實現(xiàn)協(xié)同辦公。由于缺少頂層設(shè)計,各業(yè)務(wù)系統(tǒng)之間形成條塊分割,缺乏統(tǒng)一協(xié)調(diào)。

        1.2 技術(shù)與業(yè)務(wù)脫節(jié)

        信息化系統(tǒng)必須與學(xué)校的實際情況相契合才能發(fā)揮最大的功效。由于歷史原因,不少學(xué)校的信息化系統(tǒng)是直接采購的,系統(tǒng)流程與實際的教學(xué)管理存在一定程度的脫節(jié),而且架構(gòu)陳舊,難以滿足新的需求。因此,數(shù)字校園建設(shè)的整體質(zhì)量不高。

        1.3 系統(tǒng)之間缺少統(tǒng)一的基礎(chǔ)數(shù)據(jù)管理

        不同的系統(tǒng),都需要使用到學(xué)生信息、教師信息、教學(xué)架構(gòu)信息以及行政組織信息等基礎(chǔ)數(shù)據(jù)。但由于系統(tǒng)之間缺少統(tǒng)一的基礎(chǔ)數(shù)據(jù)管理,這些基礎(chǔ)數(shù)據(jù)在所有系統(tǒng)都需要設(shè)置一次,不僅費時費力,而且容易出現(xiàn)數(shù)據(jù)不一致的情況。

        1.4 數(shù)據(jù)難以共享

        早期大多數(shù)系統(tǒng)之間的數(shù)據(jù)共享通過系統(tǒng)的導(dǎo)入導(dǎo)出功能實現(xiàn),例如,閱卷系統(tǒng)得到的分?jǐn)?shù),需要先導(dǎo)出為Excel文件,再導(dǎo)入到成績管理系統(tǒng)。這樣不僅使用不方便,而且人工編輯也容易出錯。數(shù)據(jù)可用性不強,難以共享??梢?,當(dāng)前的教育信息化尚未能實現(xiàn)各業(yè)務(wù)共享和協(xié)同處理。

        作為智慧教育的必然產(chǎn)物,智慧校園成為近年來教育信息化建設(shè)的熱點和趨勢[3-5]?!督逃畔⒒?.0行動計劃》[6]明確提出“信息化應(yīng)用水平和師生信息素養(yǎng)普遍提高,建成‘互聯(lián)網(wǎng)+教育’大平臺”的基本目標(biāo)。互聯(lián)網(wǎng)+、人工智能及大數(shù)據(jù)等技術(shù)的發(fā)展,為智慧校園提供了堅實的技術(shù)基礎(chǔ)[7]。

        2 校園信息化對智慧校園2.0的技術(shù)要求

        通過對校園信息化建設(shè)的分析,本文歸納出智慧校園2.0需要滿足的技術(shù)要求如下。

        2.1 統(tǒng)一規(guī)范化的系統(tǒng)架構(gòu)

        《中國教育現(xiàn)代化2035》[8]提出,智能化校園要統(tǒng)籌建設(shè)一體化智能化教學(xué)、管理與服務(wù)平臺。智慧校園平臺的建設(shè)對于提升校園信息處理水平,完善體系間信息資源的互聯(lián)互通、共享融合,實現(xiàn)協(xié)同性和智能化管理等具有極大的價值[9]。系統(tǒng)開發(fā)商需要研發(fā)統(tǒng)一架構(gòu)的智慧校園平臺,通過梳理各個學(xué)校的運行模式,抽象出通用的系統(tǒng)框架并進(jìn)行充分的彈性考量。

        2.2 統(tǒng)一規(guī)范化的基礎(chǔ)數(shù)據(jù)

        基礎(chǔ)數(shù)據(jù)包括學(xué)?;拘畔?、行政和教學(xué)組織機構(gòu)、教師信息、學(xué)生信息以及校產(chǎn)信息等結(jié)構(gòu)化數(shù)據(jù)。它們應(yīng)進(jìn)行統(tǒng)一的設(shè)置,并且在數(shù)據(jù)庫和數(shù)據(jù)訪問層中定義為規(guī)范化的元數(shù)據(jù)。這些元數(shù)據(jù)需要同步給不同的系統(tǒng),避免出現(xiàn)不同系統(tǒng)之間的數(shù)據(jù)二義性。

        2.3 統(tǒng)一規(guī)范化的應(yīng)用管理

        智慧校園2.0需要對學(xué)校的應(yīng)用進(jìn)行分類管理,建立教務(wù)管理、行政辦公、考勤管理、消費管理等默認(rèn)的常用模塊,在模塊內(nèi)創(chuàng)建不同的應(yīng)用。應(yīng)用管理應(yīng)支持動態(tài)可配置,模塊和應(yīng)用名稱均可以配置,滿足不同學(xué)校已經(jīng)約定俗成的使用習(xí)慣。圖1展示了一種具有統(tǒng)一基礎(chǔ)平臺和統(tǒng)一應(yīng)用管理的智慧校園綜合服務(wù)平臺。

        圖1 一種具有統(tǒng)一基礎(chǔ)平臺和應(yīng)用管理的智慧校園綜合服務(wù)平臺

        2.4 開放的架構(gòu)和接入規(guī)范

        由于每個學(xué)校的具體需求不同,平臺應(yīng)具有開放的架構(gòu),提供集成第三方系統(tǒng)的能力。建設(shè)主體應(yīng)構(gòu)建一體化的“互聯(lián)網(wǎng)+教育”大平臺,實現(xiàn)資源平臺、管理平臺的互通、銜接與開放[6]。因此,需要制定集成接入規(guī)范:

        (1)從智慧校園平臺登錄到第三方系統(tǒng),需要制定單點登錄規(guī)范;

        (2)為保證基礎(chǔ)數(shù)據(jù)的一致性,需制定數(shù)據(jù)同步規(guī)范;

        (3)進(jìn)行統(tǒng)一的菜單管理,需要制定菜單集成規(guī)范;

        (4)對物聯(lián)網(wǎng)設(shè)備進(jìn)行統(tǒng)一管理,需要制定校園物聯(lián)網(wǎng)接入規(guī)范。

        圖2展示了一種集成了多應(yīng)用系統(tǒng)的智慧校園綜合服務(wù)平臺的單點登錄流程。

        通過優(yōu)秀的框架和開放的集成能力,能夠打造良好的智慧校園生態(tài),形成具有教育管理、智慧教學(xué)及智能辦公等特性的一站式服務(wù)平臺。

        3 校園信息化的發(fā)展趨勢

        3.1 信息化系統(tǒng)云化部署

        在早期的校園信息化建設(shè)中,所有硬件和信息化系統(tǒng)都部署在學(xué)校機房中。隨著信息化系統(tǒng)的不斷升級和數(shù)據(jù)的不斷積累,服務(wù)器會變得不堪重負(fù),而云化部署固有的即開即用、彈性伸縮等特點恰好解決了這個問題。對于中小學(xué),云化部署的優(yōu)勢更加明顯,開發(fā)商提供的SaaS(軟件即服務(wù))平臺能顯著降低學(xué)校的建設(shè)和運營成本。特別是以區(qū)(縣)為單位進(jìn)行校園信息化系統(tǒng)的采購,不僅能降低單套系統(tǒng)的成本,而且對于各個學(xué)校教學(xué)活動的一致性有積極的意義。

        3.2 支持移動終端接入

        智慧校園2.0平臺將會頻繁地應(yīng)用于學(xué)校教學(xué)管理中,因此,把越來越多的業(yè)務(wù)移植到移動終端,是教育信息化發(fā)展的必然趨勢。通過移動終端不僅能實現(xiàn)掌上辦公,還能隨時隨地觀看教學(xué)視頻,讓學(xué)習(xí)資源觸手可及。隨著移動通信技術(shù)的發(fā)展,遠(yuǎn)程學(xué)習(xí)、終端學(xué)習(xí)作為一種重要的學(xué)習(xí)方式,將會成為課堂學(xué)習(xí)的有力補充[10]。

        3.3 教學(xué)行政管理一體化

        智慧校園平臺通過標(biāo)準(zhǔn)接口提供集成第三方系統(tǒng)的能力,構(gòu)建一體化管理平臺。通過校園物聯(lián)網(wǎng)連接電子班牌、閘機、視頻監(jiān)控系統(tǒng)、閱卷設(shè)備、刷卡機等設(shè)備,能夠為教學(xué)和行政管理提供更加智能的一體化服務(wù)。一種智慧校園物聯(lián)網(wǎng)一體化架構(gòu)[11]如圖3所示。

        3.4 大數(shù)據(jù)的綜合利用

        將教育研究中針對變量之間因果關(guān)系的主觀分析轉(zhuǎn)變?yōu)榭陀^、科學(xué)的大數(shù)據(jù)分析[12-13],利用大數(shù)據(jù)技術(shù)對智慧校園平臺產(chǎn)生的過程性數(shù)據(jù)進(jìn)行分析統(tǒng)計,能夠發(fā)現(xiàn)教學(xué)活動中的共性問題并加以解決,對教學(xué)管理改進(jìn)有著積極的意義。將大數(shù)據(jù)分析應(yīng)用于學(xué)生答題時間、答案修改次數(shù)及錯題統(tǒng)計中,能夠發(fā)現(xiàn)學(xué)生成績背后的薄弱知識點;通過對學(xué)生的消費行為、借閱記錄、考勤時間、成績波動及興趣愛好等進(jìn)行精準(zhǔn)畫像,以便因材施教;統(tǒng)計學(xué)校在日常運行中的各種關(guān)鍵指標(biāo),在“領(lǐng)導(dǎo)駕駛艙”進(jìn)行呈現(xiàn),能夠為學(xué)校領(lǐng)導(dǎo)的決策提供依據(jù)。對教學(xué)活動過程中的大數(shù)據(jù)進(jìn)行綜合利用,將成為校園信息化的一個趨勢。

        4 結(jié) 語

        統(tǒng)一標(biāo)準(zhǔn)化的系統(tǒng)架構(gòu)、基礎(chǔ)數(shù)據(jù)、應(yīng)用管理及開放的架構(gòu),能夠較好地解決校園信息化存在的問題?!都涌焱七M(jìn)教育現(xiàn)代化實施方案(2018—2022年)》提出要促進(jìn)信息技術(shù)與教育教學(xué)深度融合,構(gòu)建“互聯(lián)網(wǎng)+教育”支撐服務(wù)平臺。隨著云計算技術(shù)的發(fā)展、大數(shù)據(jù)綜合利用的普及,智慧校園2.0不僅將在校園教學(xué)和日常管理中發(fā)揮更加重要的作用,而且能促進(jìn)教學(xué)管理的變革。

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