張皓健，楊 琳，黎 明

（1河北工業(yè)大學(xué) 河北 廊坊 065000）

（2中國石油天然氣管道局中學(xué) 河北 廊坊 065000）

（3河北工業(yè)大學(xué)廊坊分校 河北 廊坊 065000）

0 引言

智慧校園是互聯(lián)網(wǎng)時(shí)代的產(chǎn)物，借助于網(wǎng)絡(luò)化、云計(jì)算等技術(shù)手段，滲透于校園工作的各個(gè)環(huán)節(jié)，推動(dòng)校園發(fā)展進(jìn)入到新生態(tài)模式中[1]。網(wǎng)絡(luò)大數(shù)據(jù)技術(shù)手段的應(yīng)用使校園在智慧發(fā)展中獲得更為廣闊的發(fā)展空間，形式也變得更為多樣化，資源更豐富。將科學(xué)技術(shù)手段運(yùn)用于校園建設(shè)中，形成智慧校園建設(shè)新模式，這是新時(shí)代下的一種探索與嘗試，許多高校已經(jīng)取得了初步成效。智慧校園是我國高等院校未來校園建設(shè)發(fā)展的主要方向[2]。

1 智能化校園的建設(shè)

智慧化校園的建設(shè)發(fā)展是以學(xué)生為核心，所有工作內(nèi)容都應(yīng)圍繞學(xué)生展開。智慧學(xué)校的建設(shè)是為了滿足以學(xué)生為主體的數(shù)字化校園建設(shè)發(fā)展需求，加強(qiáng)各個(gè)部門配合，通過運(yùn)用云計(jì)算以及數(shù)字網(wǎng)絡(luò)媒介等現(xiàn)代化手段，構(gòu)建出適合智慧校園建設(shè)的框架結(jié)構(gòu)。具體從以下5個(gè)方面來進(jìn)行。

1.1 基礎(chǔ)設(shè)施層

基礎(chǔ)設(shè)施層是智慧校園建設(shè)的基本保障。我國許多高校在近10年的探索與發(fā)展中充分意識到這一點(diǎn)，從建設(shè)主干交換網(wǎng)到網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)的不斷完善，整個(gè)建設(shè)過程使信息技術(shù)傳遞變得更加完善，利用信息點(diǎn)服務(wù)器硬件設(shè)施實(shí)現(xiàn)了運(yùn)轉(zhuǎn)的基礎(chǔ)。通過網(wǎng)絡(luò)主干服務(wù)器這一服務(wù)化系統(tǒng)平臺(tái)建設(shè)，學(xué)校網(wǎng)絡(luò)化大環(huán)境逐步成型，從而保障了智慧校園運(yùn)行狀態(tài)的穩(wěn)定與暢通。不僅如此，學(xué)校還配備了辦公計(jì)算機(jī)以及巡考監(jiān)控設(shè)備等，這些數(shù)字化設(shè)施都是為了打造智慧校園而服務(wù)。

1.2 支撐平臺(tái)層

數(shù)字化校園的基礎(chǔ)是支撐平臺(tái)層，由智慧校園的引擎工具作為支撐來進(jìn)行。有了技術(shù)手段的支撐，各軟硬件便可以順暢地連接，它的延展性也會(huì)變得更強(qiáng)。支撐平臺(tái)層將實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)資源的整合一體化。與此同時(shí)，學(xué)校也可以利用現(xiàn)行門戶技術(shù)對未來發(fā)展做出前瞻性的判斷。此外，它還能提供單點(diǎn)登錄及個(gè)性化服務(wù)等，操作人員在進(jìn)行使用的過程中也更具有便利性。

1.3 應(yīng)用平臺(tái)層

應(yīng)用平臺(tái)層的價(jià)值在于精準(zhǔn)服務(wù)性功能。通過平臺(tái)層能使智慧校園的服務(wù)得到充分發(fā)揮，進(jìn)而為師生提供更多便利。

1.3.1 以三維空間觀融通智慧化校園

數(shù)字化校園的建設(shè)總體特征就是統(tǒng)一性標(biāo)準(zhǔn)的形成，而統(tǒng)一性標(biāo)準(zhǔn)是通過數(shù)字化體系及網(wǎng)絡(luò)化基層建設(shè)所提供[3]。它涵蓋了工作環(huán)節(jié)中的各個(gè)部分，包括組織結(jié)構(gòu)體系、制度評判標(biāo)準(zhǔn)、公共服務(wù)等多方面內(nèi)容。在校園環(huán)境的建設(shè)與發(fā)展中，這種智能化的軌跡被充分加以運(yùn)用。作為技術(shù)手段的實(shí)踐性運(yùn)用，它將形成的數(shù)據(jù)信息資源統(tǒng)一整理歸納，為廣大在校師生提供更適合于個(gè)性化發(fā)展的信息資源。

在智慧時(shí)代校園建設(shè)中，傳統(tǒng)的資源空間被打破，使求知者更具自主性、獨(dú)立性，資源空間變得更加廣闊。除此之外，智慧校園是以數(shù)據(jù)化資源作為整體發(fā)展驅(qū)動(dòng)力，在這種驅(qū)動(dòng)力的作用下，能更好地識別求知者的特征，使學(xué)校能根據(jù)該特征展開個(gè)性化的教學(xué)服務(wù)。而在教學(xué)的具體實(shí)施場景中，這種形式也被列入更具立體性的三維空間范疇，既包括了物質(zhì)空間、社會(huì)空間，還包括了精神空間。物質(zhì)空間主要指實(shí)施過程，目的就是為了使學(xué)生獲得更多的知識。社會(huì)空間則更加強(qiáng)調(diào)師生之間形成的教學(xué)關(guān)系，主要體現(xiàn)于學(xué)生對教學(xué)內(nèi)容的問題反饋，以及作為施教者疑難解答的過程。精神空間主要指作為求知的個(gè)體，在求知過程中的一種自我反思性的對話空間認(rèn)知。認(rèn)知的行程是云數(shù)據(jù)環(huán)境下智慧校園的計(jì)算結(jié)果。它的作用性體現(xiàn)在知識構(gòu)建、數(shù)據(jù)聯(lián)通、知識應(yīng)用等各個(gè)層面。為高校教育的發(fā)展提供了更多可能性，激發(fā)出學(xué)生更多發(fā)展?jié)撡|(zhì)，使教育的形式更具立體性、多樣性與人性化特點(diǎn)。

學(xué)校為了能更好地促進(jìn)學(xué)生發(fā)展，通過對課程的改革以及技術(shù)結(jié)構(gòu)的調(diào)整來促使學(xué)生獲得更多知識內(nèi)容。為了完善個(gè)性化成長，學(xué)校借鑒了更多的經(jīng)驗(yàn)。而這些經(jīng)驗(yàn)性的指引將轉(zhuǎn)化為一種內(nèi)在核心力去促使教師更好輔導(dǎo)學(xué)生完成知識體系構(gòu)建。為此，學(xué)校提倡用探究的方法來促使高校朝更專業(yè)化方向發(fā)展邁進(jìn)，教學(xué)過程更為情境化。學(xué)校通過平衡創(chuàng)新與考評體系，使學(xué)生找到適合自身發(fā)展的方式。而智慧化校園建設(shè)也終將成為一種必然趨勢[4]。

現(xiàn)代化的水資源信息平臺(tái)是實(shí)行最嚴(yán)格水資源管理制度和“三條紅線”管理的技術(shù)手段和支撐工具，該平臺(tái)建設(shè)也是實(shí)現(xiàn)水利現(xiàn)代化的必由之路。泉州通過持續(xù)不斷努力，投入2 600萬元，于2012年建成了擁有自主知識產(chǎn)權(quán)的水資源動(dòng)態(tài)管理系統(tǒng)，實(shí)現(xiàn)了水資源的實(shí)時(shí)監(jiān)測、實(shí)時(shí)評價(jià)、實(shí)時(shí)預(yù)警、實(shí)時(shí)調(diào)度和實(shí)時(shí)管理。

在智慧校園模式下，學(xué)生的綜合素養(yǎng)得到提升。而學(xué)校為了迎合學(xué)生的發(fā)展需求，將學(xué)生學(xué)習(xí)過程中的各個(gè)數(shù)據(jù)統(tǒng)計(jì)匯總，進(jìn)行分析整合，這些數(shù)據(jù)最終被搜集到一個(gè)大的數(shù)據(jù)平臺(tái)下，這也是智慧校園建設(shè)中的數(shù)字化智慧管理體現(xiàn)。

以學(xué)生發(fā)展為核心的智慧校園建設(shè)，就是通過數(shù)據(jù)資源整合以及各種移動(dòng)設(shè)備的應(yīng)用使學(xué)校教育管理成為一個(gè)統(tǒng)一性整體。在這一流程中，學(xué)校的各個(gè)層次都將得到充分重視，治理水平也明顯得到提高。有了這種數(shù)字化的校園模式，校園生活變得更加高效化，作為施教者也能通過這種模式將學(xué)生的信息資源掌握得更加透徹，追蹤每一個(gè)個(gè)體的相關(guān)數(shù)據(jù)信息，便于后期開展個(gè)性化教學(xué)及管理。

1.3.2 以開放空間架構(gòu)賦能智慧化校園服務(wù)

有了智慧化校園建設(shè)這一形式，學(xué)校無論在學(xué)習(xí)還是生活中都有了一體化標(biāo)準(zhǔn)，而這種標(biāo)準(zhǔn)貫穿于學(xué)校的各個(gè)部門，幫助學(xué)校在實(shí)施教學(xué)的過程中變得更為人性化與個(gè)性化[5]。與此同時(shí)，學(xué)校在其他教學(xué)環(huán)節(jié)中也能利用網(wǎng)絡(luò)及云計(jì)算等各種技術(shù)手段，使交互學(xué)習(xí)成為一種常態(tài)化方式。例如某高校構(gòu)建了智慧化校園的空間情境模型，如圖1所示。通過該模型可以看到，它通過劃分出不同的功能模塊來構(gòu)建出適應(yīng)性的智慧校園發(fā)展情境，從而使學(xué)校在管理過程中更具主動(dòng)性。

圖1 智慧化校園的空間情境模型

為了能使校園發(fā)展?jié)M足社會(huì)發(fā)展需求，學(xué)校融合了網(wǎng)絡(luò)技術(shù)手段而設(shè)計(jì)了智慧化校園開放空間架構(gòu)，如圖2所示。在這一空間架構(gòu)模式下，依據(jù)數(shù)據(jù)資源整合等技術(shù)，將學(xué)校的教學(xué)、管理與決策，以及記錄與評價(jià)等各個(gè)部分整合為一體進(jìn)行規(guī)劃，最終形成素養(yǎng)護(hù)照以及學(xué)生畫像。

圖2 智慧化校園的開放空間架構(gòu)

1.4 應(yīng)用終端層

應(yīng)用終端方便更多的訪問者對學(xué)校服務(wù)器進(jìn)行訪問，它是為了更好地服務(wù)于學(xué)校中的各層操作人員而進(jìn)行的不同權(quán)限平臺(tái)服務(wù)共享方式。

1.5 信息系統(tǒng)安全體系

信息系統(tǒng)安全體系建設(shè)是一個(gè)系統(tǒng)化工程，它包含了多項(xiàng)內(nèi)容。首先，防火墻的實(shí)時(shí)監(jiān)控，是為了防止重要信息的泄露而設(shè)置的關(guān)口端入侵防御系統(tǒng)。其次推行合規(guī)體系定期審查制，將其納入常態(tài)化檢查規(guī)定當(dāng)中，用于保證網(wǎng)絡(luò)安全運(yùn)行。最后統(tǒng)一身份認(rèn)證授權(quán)，加強(qiáng)密碼保護(hù)以及數(shù)據(jù)化資源安全，使防護(hù)機(jī)制變得更加高效。

2 大數(shù)據(jù)背景下智慧校園網(wǎng)絡(luò)平臺(tái)的實(shí)現(xiàn)途徑

2.1 創(chuàng)建良好的網(wǎng)絡(luò)環(huán)境

為了學(xué)生更加便利地使用各類信息資源，學(xué)校通過建設(shè)智慧校園網(wǎng)絡(luò)平臺(tái)，利用無線網(wǎng)絡(luò)優(yōu)勢，打破傳統(tǒng)學(xué)習(xí)方式，使學(xué)生在智慧校園平臺(tái)上獲取到更多資源。智慧校園的建設(shè)使學(xué)校的各個(gè)辦公區(qū)域都被無線網(wǎng)絡(luò)所覆蓋，學(xué)生在任何一個(gè)區(qū)域都能通過無線網(wǎng)絡(luò)尋找到自身所需要的學(xué)習(xí)內(nèi)容。并且在訪問方式上也并非單一的途徑，它可選取任何一種方式來進(jìn)行權(quán)限訪問。為了進(jìn)一步提升網(wǎng)絡(luò)平臺(tái)的運(yùn)用率，針對學(xué)生不同的需求層次劃分不同的權(quán)限內(nèi)容，圖3為網(wǎng)絡(luò)拓?fù)鋱D。

圖3 網(wǎng)絡(luò)拓?fù)鋱D

2.2 智慧校園網(wǎng)絡(luò)平臺(tái)集群部署的實(shí)現(xiàn)

在智慧校園網(wǎng)絡(luò)平臺(tái)集群部署方面，為了能滿足更多用戶需求，智慧校園網(wǎng)絡(luò)平臺(tái)通常采用Hadoop集群找方式，它以高效頻率來處理日益增多的海量數(shù)據(jù)，即便如此，后臺(tái)穩(wěn)定性也絲毫不受影響。但值得注意的是，在進(jìn)行網(wǎng)絡(luò)平臺(tái)集群部署之前，必須要做好節(jié)點(diǎn)之間的配置工作。因?yàn)檫@一環(huán)節(jié)直接關(guān)系到后臺(tái)運(yùn)行的穩(wěn)定性和安全性。對于節(jié)點(diǎn)之間配置工作主要是結(jié)合與分散的關(guān)系性處理問題。也就是說在將所有IP地址進(jìn)行整合完畢后，選擇主節(jié)點(diǎn)與分散節(jié)點(diǎn)，然后安裝Ubuntu Linux系統(tǒng)，之后便可建立賬戶，將Hadoop集群安裝在主節(jié)點(diǎn)上。除此環(huán)節(jié)外，還涉及hosts文件的修改問題，它主要關(guān)系到后臺(tái)運(yùn)作的安全性，在訪問的過程中必須通過身份驗(yàn)證，尤其是各個(gè)節(jié)點(diǎn)之間的認(rèn)證更是必不可少。為了能夠節(jié)省時(shí)間，可以通過增加無遠(yuǎn)程訪問功能來避免該問題的產(chǎn)生。具體措施可通過在結(jié)點(diǎn)上設(shè)置公鑰這種方式提升運(yùn)作效率，這樣就可免去重復(fù)認(rèn)證操作。

2.3 增加信息數(shù)據(jù)存儲(chǔ)功能

在智慧校園網(wǎng)絡(luò)平臺(tái)的建設(shè)中，可通過HDFS集群創(chuàng)建方式來避免學(xué)生用戶在訪問端進(jìn)行讀取文件時(shí)的延時(shí)問題，通過訪問權(quán)限的設(shè)置將所有文件集中于代理用戶地址上，這樣就可以自由安全地進(jìn)行信息資源的使用操作。

2.4 信息數(shù)據(jù)計(jì)算服務(wù)

為了使用戶在進(jìn)行信息數(shù)據(jù)處理與應(yīng)用中更加便利，建設(shè)智慧校園網(wǎng)絡(luò)平臺(tái)可通過運(yùn)用代碼和編程的設(shè)置來實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)的獲取和提交，然后再通過runjob這一功能實(shí)現(xiàn)，這樣操作還可以有效避免來自其他軟件的干擾。

2.5 實(shí)現(xiàn)統(tǒng)一身份驗(yàn)證

在智慧校園網(wǎng)絡(luò)平臺(tái)建設(shè)中，可通過Spring Web Flow來辨別用戶訪問時(shí)的身份。在這一環(huán)節(jié)中，服務(wù)器與路由器發(fā)揮出了重要的功能，當(dāng)服務(wù)器接到身份驗(yàn)證請求時(shí)，路由器便根據(jù)相應(yīng)的處理順序進(jìn)行身份驗(yàn)證，并且在整個(gè)操作流程中它可以根據(jù)不同的需求做出調(diào)整。對于首次登錄的用戶需要進(jìn)行信息的填寫，一旦身份驗(yàn)證成功，便可以進(jìn)行登錄。但如果想要獲取到相應(yīng)的信息資源，還需要后臺(tái)進(jìn)行身份驗(yàn)證，只有身份驗(yàn)證通過后，才可以進(jìn)入下一步操作。用戶在驗(yàn)證身份的過程中，會(huì)產(chǎn)生ST和TGT兩種票證，這兩種票證的形成就是對用戶訪問時(shí)身份的證明。在以后的登錄中只需要驗(yàn)證這些票證便可以進(jìn)行登錄。但這些票證只能應(yīng)用一次，因?yàn)樗_保用戶信息的安全性，一旦這些票證運(yùn)用完畢便直接被銷毀。

3 智慧化校園的實(shí)踐效果

通過多年的探索，智慧化校園取得了以下成效：

3.1 形成“管理駕駛艙”，實(shí)現(xiàn)精準(zhǔn)化校園管理

某高校注重通過大數(shù)據(jù)進(jìn)行課程管理與評價(jià)，無論是作為一名教師還是學(xué)生，可根據(jù)數(shù)據(jù)資源來調(diào)整自身狀態(tài)，并能清楚查詢到自身的不足之處，進(jìn)而開展有針對性的學(xué)習(xí)。這也是教師對教學(xué)工作的一種自我評價(jià)與反思，它有利于教師在進(jìn)行教學(xué)過程中及時(shí)地調(diào)整教學(xué)策略，將智慧化校園建設(shè)貫穿于整個(gè)體系當(dāng)中，形成整體性的數(shù)據(jù)采集和處理。有了數(shù)據(jù)資源庫，也可稱為“管理駕駛艙”，所有的工作程序變得一目了然，從而保證了學(xué)校信息化工作的順利進(jìn)行。包括公寓每日常規(guī)檢查公示數(shù)據(jù)可視化及教職工數(shù)據(jù)可視化。

3.2 描繪“學(xué)生畫像、教師畫像”，開展智慧化評價(jià)

數(shù)字化校園作為一種校園發(fā)展優(yōu)化性解決方案，它利用了信息化的技術(shù)使教學(xué)工作變得更加豐富多彩。從整體發(fā)展而言，教學(xué)變得更為高效化、統(tǒng)一化和目標(biāo)化，而學(xué)校發(fā)展也通過此種形式更具延展性。

有了智慧校園的技術(shù)模式，學(xué)生通過信息化整合來獲取資源，伴隨教學(xué)活動(dòng)的整體過程；而教學(xué)的活動(dòng)也變得更具有規(guī)劃性與標(biāo)準(zhǔn)性，沒有了傳統(tǒng)壓制性的框架限定。也就是說，在智慧校園模式下，學(xué)校所進(jìn)行的教學(xué)活動(dòng)中任何一項(xiàng)內(nèi)容，都會(huì)被納入活動(dòng)標(biāo)準(zhǔn)當(dāng)中，都具有明確的教學(xué)計(jì)劃和培養(yǎng)目標(biāo)，適合于學(xué)生的成長，使其作為促進(jìn)學(xué)生成長的必要手段來進(jìn)行。

3.3 創(chuàng)建自適應(yīng)平臺(tái)，實(shí)現(xiàn)個(gè)性化泛在學(xué)習(xí)

智慧校園環(huán)境下的教學(xué)將更加注重學(xué)生個(gè)性化訴求，它的主體目的已經(jīng)不簡單是為了學(xué)生課堂上學(xué)習(xí)，而是為了拓展學(xué)生的學(xué)習(xí)空間，打破固有教育模式與教育資源，讓他們在發(fā)揮自我潛能的同時(shí)更加高效地去利用云數(shù)據(jù)，使學(xué)生的個(gè)性化需求充分展現(xiàn)，這也是智慧校園建設(shè)中的核心內(nèi)容。通過創(chuàng)建自適應(yīng)平臺(tái)，學(xué)生自主地進(jìn)行選擇性學(xué)習(xí)，在豐富課程資源下，學(xué)習(xí)也更具有個(gè)性化。

例如某高校通過智慧校園的建設(shè)來進(jìn)行教學(xué)工作的開展，利用信息化的技術(shù)手段進(jìn)行線上的教學(xué)，使學(xué)生去自主地選擇課程，然后自主地完成學(xué)習(xí)任務(wù)。通過所形成的數(shù)據(jù)統(tǒng)計(jì)發(fā)現(xiàn)，學(xué)生在線學(xué)習(xí)高達(dá)36 110次，取得了良好教學(xué)效果。

4 結(jié)語

綜上所述，通過深入探究高校智慧校園的建設(shè)與實(shí)踐性發(fā)展，提出建設(shè)智慧化校園的構(gòu)想，這種形式的產(chǎn)生符合當(dāng)下社會(huì)發(fā)展的總體趨勢，是技術(shù)手段的實(shí)踐性運(yùn)用。它打破了傳統(tǒng)的教學(xué)空間，使學(xué)生可以自主地進(jìn)行選擇，不再依賴于單純的課堂教學(xué)。在這種信息化模式下，網(wǎng)絡(luò)空間被最大化利用。由此可見，基于云數(shù)據(jù)環(huán)境下的智慧校園建設(shè)是未來高校發(fā)展中的必然性選擇，它使學(xué)校充分地意識到自身的導(dǎo)向性及價(jià)值性。高校智慧數(shù)字化建設(shè)順應(yīng)時(shí)代發(fā)展潮流，值得應(yīng)用推廣。