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關鍵詞:物聯(lián)網(wǎng);教學模式;教學方法;教學實踐
作者簡介:施炯(1982-),男,浙江余姚人,浙江萬里學院電子信息學院,講師;楊亞萍(1967-),女,浙江寧波人,浙江萬里學院電子信息學院,副教授。(浙江 寧波 315100)
基金項目:本文系寧波市服務型教育重點專業(yè)子項目物聯(lián)網(wǎng)工程專業(yè)實踐教學體系建設(文件號:甬教計[2009]359號文件)的研究成果。
中圖分類號:G642.0 文獻標識碼:A 文章編號:1007-0079(2013)28-0106-02
“十二五”期間,從全國到浙江省寧波市,以物聯(lián)網(wǎng)為特征的產(chǎn)業(yè)導向是產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)優(yōu)化調(diào)整的一項重要內(nèi)容和重要舉措,對于提高總體的經(jīng)濟實力和技術(shù)水平具有舉足輕重的作用。在此背景下,浙江萬里學院(以下簡稱“我?!保┯?011年7月申報了物聯(lián)網(wǎng)工程專業(yè),并于2012年2月在《教育部關于公布2011年度高等學校本科專業(yè)設置備案或?qū)徟Y(jié)果的通知》(教高[2012]2號)中得到了批復,浙江省首批物聯(lián)網(wǎng)工程專業(yè)高校達到四所,浙江萬里學院成為目前浙江除杭州外唯一擁有物聯(lián)網(wǎng)工程本科專業(yè)的高校。物聯(lián)網(wǎng)工程這個新專業(yè)與實際緊密結(jié)合,應用范圍涉及到了社會的各行各業(yè)。[1,2]正是由于其處于初始階段,且與現(xiàn)有專業(yè)相關的技術(shù)知識體系存在較大的差異性,使得該專業(yè)的教學模式不能照搬現(xiàn)有專業(yè)的教學模式,[3]而必須探索新的教學模式和方法,以適應社會對于物聯(lián)網(wǎng)工程專業(yè)人才的需求。[4]
一、“物聯(lián)網(wǎng)工程導論”課程目標
“物聯(lián)網(wǎng)工程導論”是物聯(lián)網(wǎng)工程專業(yè)學生學習的第一門專業(yè)基礎課,其主要目的是使學生了解物聯(lián)網(wǎng)的基本概念和相關技術(shù),對物聯(lián)網(wǎng)在各個領域的典型應用有所認識,[5]在此基礎上了解物聯(lián)網(wǎng)系統(tǒng)的整體框架,明確物聯(lián)網(wǎng)工程各個專業(yè)課程的意義和課程之間的關系,為后續(xù)的學習打好基礎,同時激發(fā)學生的學習興趣。因此,設計“物聯(lián)網(wǎng)工程導論”課程時,不應該把重點放在核心原理上,而應該注重基本概念的理解和對物聯(lián)網(wǎng)系統(tǒng)的認識。[6]
二、“物聯(lián)網(wǎng)工程導論”教學模式和教學內(nèi)容
物聯(lián)網(wǎng)工程專業(yè)是一個新的本科專業(yè),包含的技術(shù)和概念較多,如何精心設計課程內(nèi)容來幫助學生理解相關的知識,激發(fā)其學習后續(xù)課程的興趣,是教學工作的關鍵。因此,為了培養(yǎng)學生主動學習的能力和學習興趣,提出了“內(nèi)外結(jié)合、聯(lián)系實際、項目驅(qū)動”的教學模式和方法,即教師授課與專家講座相結(jié)合,課堂教學與實際產(chǎn)品體驗相結(jié)合,以項目為驅(qū)動,推動整個課程的教學。
1.課程總體教學規(guī)劃
在內(nèi)容上,“物聯(lián)網(wǎng)工程導論”課程側(cè)重于物聯(lián)網(wǎng)的應用、技術(shù)、服務、知識體系以及作為物聯(lián)網(wǎng)工程師的合格人才標準,涉及到的技術(shù)包括RFID技術(shù)、WSN技術(shù)、常見組網(wǎng)技術(shù)和應用開發(fā)技術(shù)等。在授課方式上,采用課堂講解與企業(yè)參觀相結(jié)合、學校老師和業(yè)內(nèi)知名專家相結(jié)合的方式。通過這種課程安排,自下而上對物聯(lián)網(wǎng)的應用案例、技術(shù)支撐、知識體系進行講解和討論,一方面讓學生對企業(yè)實際的物聯(lián)網(wǎng)項目和人才需求有所認識;另一方面,使得學校在物聯(lián)網(wǎng)工程專業(yè)人才培養(yǎng)方面,形成以本地物聯(lián)網(wǎng)企業(yè)的實際情況為依據(jù),以地方物聯(lián)網(wǎng)產(chǎn)業(yè)的發(fā)展為依托,樹立應用創(chuàng)新型人才培養(yǎng)的目標,強調(diào)應用創(chuàng)新和實踐創(chuàng)新的結(jié)合,從而創(chuàng)建以培養(yǎng)應用創(chuàng)新能力為核心的實踐教學體系。
2.課程內(nèi)容分析
以課程總體教學規(guī)劃為基礎,設計了“物聯(lián)網(wǎng)工程導論”課程的內(nèi)容,詳細安排如表1所示。
第一講主要介紹物聯(lián)網(wǎng)在國內(nèi)外發(fā)展的近況,了解物聯(lián)網(wǎng)發(fā)展需要經(jīng)歷的幾個階段和我國目前物聯(lián)網(wǎng)發(fā)展所處的階段,了解物聯(lián)網(wǎng)在各行業(yè)的應用和發(fā)展前景。第二講安排寧波市智慧城市建設領域?qū)<覟閷W生講課,讓學生了解智慧城市的發(fā)展歷史,了解智慧城市的整體架構(gòu),理解物聯(lián)網(wǎng)與智慧城市的關系,熟悉寧波市智慧城市建設的現(xiàn)狀和發(fā)展前景。在此基礎上,第三講安排學生參觀寧波市智慧城市建設應用成果展示廳,親身體驗物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)在智慧城市建設中的各項成果和應用。在研討課環(huán)節(jié),引入物聯(lián)網(wǎng)產(chǎn)品創(chuàng)意設計比賽,以小組為單位,根據(jù)前兩次課對智慧城市應用領域的學習和參觀,設計一款理想中的物聯(lián)網(wǎng)產(chǎn)品,比賽分為初賽和決賽環(huán)節(jié),在初賽中表現(xiàn)出色的團隊進入決賽。在“物聯(lián)網(wǎng)應用體驗——手機控制家電”環(huán)節(jié),利用學院已有的實驗條件,向?qū)W生介紹手機控制家電的原理,熟悉控制信號的流程,了解應用程序和硬件之間的接口和開發(fā)流程,同時提供手機客戶端的應用程序,使得學生可以現(xiàn)場安裝,現(xiàn)場體驗,激發(fā)學生的興趣。在物聯(lián)網(wǎng)設計作品與分析環(huán)節(jié),以高年級同學進行電子設計大賽的成果為基礎,展示與物聯(lián)網(wǎng)相關的作品,通過視頻和現(xiàn)場演示等多種手段,向同學們展示觸手可及的物聯(lián)網(wǎng)產(chǎn)品,解開物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)的面紗,排除技術(shù)等因素給學生帶來的困惑。
三、“物聯(lián)網(wǎng)工程導論”教學實踐
以“內(nèi)外結(jié)合、聯(lián)系實際、項目驅(qū)動”的教學模式和方法為參考,采用“走出去、請進來”的策略,結(jié)合“項目驅(qū)動”的物聯(lián)網(wǎng)產(chǎn)品創(chuàng)意比賽,進行了“物聯(lián)網(wǎng)工程導論”課的實際教學。
1.走出去——智慧城市建設應用成果展廳參觀
寧波市是我國首批進行智慧城市建設的試點之一,物聯(lián)網(wǎng)為智慧城市建設提供了堅實的技術(shù)基礎;反過來說,智慧城市是物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)的重要應用領域。從已經(jīng)舉辦兩屆的“中國寧波智慧城市技術(shù)與應用”展會來看,很多基于物聯(lián)網(wǎng)的產(chǎn)業(yè)和應用都已經(jīng)服務于智慧城市的方方面面,物聯(lián)網(wǎng)為智慧城市提供了城市的感知能力,并使得這種感知更加深入和智能,從而實現(xiàn)市政、民生、產(chǎn)業(yè)等方面的智慧管理。
利用寧波的地域優(yōu)勢,在“物聯(lián)網(wǎng)工程導論”課程中引入智慧城市建設應用成果展廳參觀的環(huán)節(jié),有利于學生更好地理解和體驗多種物聯(lián)網(wǎng)關鍵技術(shù)的應用場景。在參觀過程中,學生對智慧城市應用成果展廳中展示的云計算技術(shù)、互聯(lián)網(wǎng)技術(shù)、物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)和RFID技術(shù)表現(xiàn)出極大的興趣。通過實物展示、應用系統(tǒng)演示、現(xiàn)場體驗、動態(tài)更新等多種形式,學生形象直觀地了解了智慧城市建設十大應用體系的建設成果,其中包括智慧社會管理、智慧公共服務、智慧健康保障、智慧交通、智慧物流、智慧貿(mào)易、智慧制造、智慧能源、智慧文化服務、智慧安居服務首批共36個應用成果,為后續(xù)的物聯(lián)網(wǎng)產(chǎn)品創(chuàng)意比賽提供了靈感和素材。
2.請進來——智慧城市建設專家講座
由于物聯(lián)網(wǎng)工程是新建專業(yè),因此,在人才培養(yǎng)方向方面,需要充分考慮寧波本地經(jīng)濟對物聯(lián)網(wǎng)人才培養(yǎng)的需求,及時了解本地物聯(lián)網(wǎng)產(chǎn)業(yè)的發(fā)展趨勢,適時地調(diào)整專業(yè)方向,合理設置培養(yǎng)目標、課程體系和教學內(nèi)容,以更好地服務于區(qū)域物聯(lián)網(wǎng)產(chǎn)業(yè)鏈。在“物聯(lián)網(wǎng)工程導論”課程中引入專家講座的環(huán)節(jié),既有利于學生熟悉物聯(lián)網(wǎng)相關的專業(yè)背景知識,又能夠使學生了解企業(yè)實際的項目和用人需求,盡早樹立自身的職業(yè)規(guī)劃。
在本課程的教學過程中,邀請了浙江思創(chuàng)理德物聯(lián)網(wǎng)(寧波)科技有限公司總經(jīng)理黃生顏女士來我校授課。思創(chuàng)理德物聯(lián)科技有限公司是中瑞思創(chuàng)科技股份有限公司旗下專注于物聯(lián)網(wǎng)應用集成和市場開發(fā)的子公司,已成功開發(fā)并逐步推廣服裝供應鏈管理、數(shù)字化倉儲管理、工廠精益管理、行業(yè)服務平臺管理、防偽防竄貨管理等系列RFID解決方案和關鍵產(chǎn)品。黃經(jīng)理在向同學們介紹基于RFID技術(shù)的服裝供應鏈管理的同時,引入了企業(yè)實際項目的運轉(zhuǎn)和人才需求的現(xiàn)狀,描述了物聯(lián)網(wǎng)產(chǎn)業(yè)蓬勃發(fā)展的前景,鼓勵同學們認真學好相關的專業(yè)課程,從而在畢業(yè)時能夠成為一名滿足企業(yè)需求的物聯(lián)網(wǎng)工程專業(yè)人才,為寧波智慧城市建設和物聯(lián)網(wǎng)產(chǎn)業(yè)的發(fā)展貢獻力量。
3.項目驅(qū)動——物聯(lián)網(wǎng)產(chǎn)品創(chuàng)意比賽
通過之前物聯(lián)網(wǎng)產(chǎn)生的背景和發(fā)展前景的學習,結(jié)合專家對于智慧城市建設的介紹和對智慧城市建設應用成果的體驗,在研討課環(huán)節(jié),引入物聯(lián)網(wǎng)產(chǎn)品創(chuàng)意設計比賽,讓同學們以物聯(lián)網(wǎng)相關技術(shù)為基礎,設計一款產(chǎn)品,解決日常生活中碰到的問題。
在實施過程中,讓同學們以小組為單位,由組長負責協(xié)調(diào),各成員進行項目的創(chuàng)意、調(diào)研和設計,最終形成產(chǎn)品文檔和展示材料。在產(chǎn)品展示環(huán)節(jié),組員以PPT、視頻和實物演示等多種手段,對小組設計的產(chǎn)品進行詳細的講解,內(nèi)容主要包括創(chuàng)意來源、用戶場景、產(chǎn)品功能、技術(shù)規(guī)范和產(chǎn)品前景。在項目的評分規(guī)則上,主要包含創(chuàng)意、影響力和執(zhí)行力這三個部分,占的比重分別為50%、30%和20%。其中,“創(chuàng)意”是指產(chǎn)品或者服務是否具有創(chuàng)新性和突破性,是否具有全新的功能或者在很大程度上提升了已有的功能;“影響力”是指產(chǎn)品或者服務的影響力有多大,是否會被大量的用戶和機構(gòu)所采用;“執(zhí)行力”是指設計的產(chǎn)品或服務是否具有較好的商業(yè)可行性。在評分環(huán)節(jié),每個小組對除自己以外的每個項目進行打分,各個小組的最后得分為總分取平均。
研討課環(huán)節(jié)一方面增強了學生們對于課程的參與度,另一方面通過小組頭腦風暴和討論,培養(yǎng)了學生的團隊合作精神和集體榮譽感,極大地提升了其對于本專業(yè)后續(xù)課程學習的興趣。
4.課程評價
在合作式學習模式的基礎上,參考學生在課程過程中的參與程度以及課堂表現(xiàn),課程的評價包含自我評價、小組評價、項目評價和教師評價。其中,小組評價在小組內(nèi)部產(chǎn)生,主要參考組員在物聯(lián)網(wǎng)產(chǎn)品創(chuàng)意比賽過程中的投入和參與程度。項目評價主要參考小組項目的評分,即其他各小組對本組項目的綜合評價。教師評價主要參考學生的出勤率、課堂參與度。這種評價方式已經(jīng)在我校其他“項目化”課程及合作式課程中實施,從學生的反饋來看,這種綜合、全面的評價方法比傳統(tǒng)、單一的評價方法更加合理,它有效地減少了學生的逃課現(xiàn)象,提高了學習的自主性和參與度,增強了學習的興趣。
四、教學效果
在浙江萬里學院物聯(lián)網(wǎng)工程新專業(yè)建設過程中,探索了“物聯(lián)網(wǎng)工程導論”課程的教學模式和教學方法,并付諸了實踐。從目前來看,學生通過該課程的學習,培養(yǎng)了專業(yè)的學習興趣,增強了專業(yè)的學習熱情,為后續(xù)課程的開展打好了基礎。從培養(yǎng)學生的角度來看,物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)在飛速發(fā)展,對于物聯(lián)網(wǎng)課程教學的探索也沒有終點,必須總結(jié)現(xiàn)有的經(jīng)驗,不斷改進和完善。
參考文獻:
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智慧校園物聯(lián)網(wǎng)就是一個物聯(lián)網(wǎng)平臺,一個信息化交互平臺,一個實現(xiàn)校園資源共享的信息系統(tǒng)。智慧校園物聯(lián)網(wǎng)有利于實現(xiàn)校園資源的整合,實時實現(xiàn)教師與學生,學生與學生,教師與教師之間的互動。智慧校園物聯(lián)網(wǎng)可以提高教育資源的共享程度,有效的組織教學,實現(xiàn)教育效率最大化。智慧校園物聯(lián)網(wǎng)一般包括感知層、網(wǎng)絡層、應用層和服務層,可以實現(xiàn)校園內(nèi)各種傳感設備的互聯(lián),有效的管理和處理各種信息資源,同時為教師和學生提供實時數(shù)據(jù),實現(xiàn)數(shù)據(jù)的共享服務。
2智慧校園物聯(lián)網(wǎng)系統(tǒng)的系統(tǒng)結(jié)構(gòu)
智慧校園物聯(lián)網(wǎng)系統(tǒng)主要由四層組成,分別是感知層、網(wǎng)絡層、應用層和服務層,實現(xiàn)學校教學服務、科研服務、共享資源和生活服務。
(1)感知層:主要通過各種RFID技術(shù)和紅外感應器實現(xiàn)校園基礎數(shù)據(jù)的采集,通過視頻采集、GPS通信技術(shù)等實現(xiàn)校園資源的有效監(jiān)控。
(2)網(wǎng)絡層:將感知層采集的基礎數(shù)據(jù)安全無誤地傳送到應用層,高職院校應該充分利用原有校園網(wǎng)的基礎網(wǎng)絡,使用其它無線網(wǎng)絡技術(shù)輔助實現(xiàn)校園網(wǎng)絡全覆蓋,提供一個高速、穩(wěn)定的網(wǎng)絡環(huán)境。
(3)應用層:實現(xiàn)校園各種資源和數(shù)據(jù)的有效整合。高職院校應用服務系統(tǒng)大體上可以分為教學管理相關的服務、生活應用相關的服務和后勤社會資源的管理服務等三大塊。智慧校園物聯(lián)網(wǎng)系統(tǒng)就是要利用云技術(shù)實現(xiàn)數(shù)據(jù)的共享。
(4)服務層:通過應用子系統(tǒng)為學生和教師提供教學、生活和資源服務。教師和學生都可以通過這個平臺實現(xiàn)教學互動,學生也可以通過這個平臺生活,真正實現(xiàn)校園資源有效利用。
3智慧校園物聯(lián)網(wǎng)系統(tǒng)的應用系統(tǒng)
(1)教學管理系統(tǒng)。教學管理系統(tǒng)是智慧校園物聯(lián)網(wǎng)系統(tǒng)中最重要的組成部分,該系統(tǒng)承擔教學管理的功能,實現(xiàn)對教學考勤、學生管理、圖書管理、實訓設備管理等管理功能。其中考勤子系統(tǒng)通過校園一卡通的刷卡方式來采集師生的考勤情況,利用網(wǎng)絡向系統(tǒng)中心處理器自動反饋數(shù)據(jù),實現(xiàn)對學生考勤的管理。而實訓設備管理子系統(tǒng)則是通過現(xiàn)場傳感器,及進發(fā)現(xiàn)實訓設備的運行狀態(tài),一旦設備報警,就要及時做出響應,維護或修理實訓設備,實現(xiàn)實訓設備的高效管理。圖書管理子系統(tǒng)通過紅外傳感器提高圖書的查閱和管理的效率,幫助教師或?qū)W生快速找到圖書。
(2)應用服務系統(tǒng)。應用服務系統(tǒng)是智慧校園物聯(lián)網(wǎng)系統(tǒng)中必不可少的組成部分,該系統(tǒng)實現(xiàn)教師和學生校園生活服務的功能,實現(xiàn)對學生食堂消費、宿舍電費、洗浴中心、超市等消費管理。其中最重要一個子系統(tǒng)就是校園一卡通系統(tǒng),該系統(tǒng)通過設置一個RFID電子標簽,將學生財務數(shù)據(jù)與校園應用服務窗口關聯(lián)在一起,通過校園卡刷卡消費,實現(xiàn)校園內(nèi)商鋪、學生、消費之間的管理。
(3)后勤管理系統(tǒng)。后勤管理系統(tǒng)是智慧校園物聯(lián)網(wǎng)系統(tǒng)中的輔助部分,該系統(tǒng)實現(xiàn)校園安全、校園物業(yè)等管理功能。校園監(jiān)控系統(tǒng)充分利用安射頻識別、圖像識別、遙感、GPS等技術(shù)實現(xiàn)對校園環(huán)境的全面監(jiān)控。安防視頻監(jiān)控系統(tǒng)利用網(wǎng)絡可實現(xiàn)向管理系統(tǒng)的數(shù)據(jù)庫中心傳送監(jiān)控數(shù)據(jù),而后在計算機系統(tǒng)中分類處理監(jiān)控數(shù)據(jù),以確保對校園環(huán)境的實時監(jiān)控和管理。一旦發(fā)現(xiàn)意外情況,視頻監(jiān)控系統(tǒng)會及時采集和傳送感應數(shù)據(jù)給管理中心,通過管理中心確定事故具體方位,學校安防部門可迅速組織人員趕往現(xiàn)場采取相應處理。
4結(jié)語
何謂“智慧校園”
智慧校園的建設離不開物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)的應用。據(jù)了解,智慧校園有三個核心的特征:一是為廣大師生提供一個全面的智能感知環(huán)境和綜合信息服務平臺,提供基于角色的個性化定制服務;二是將基于計算機網(wǎng)絡的信息服務融入學校的各個應用于服務領域,實現(xiàn)互聯(lián)和協(xié)作;三是通過智能感知環(huán)境和綜合信息服務平臺,為學校與外部世界提供一個相互交流和相互感知的接口。
中國教育與科研計算機網(wǎng)華南地區(qū)網(wǎng)絡中心主任陸以勤介紹說,校園建設有別于智能交通等其他行業(yè),是一個比較特殊的領域,其中主要包括教學、科研、管理等方面的內(nèi)容。據(jù)陳博士介紹,物聯(lián)網(wǎng)在校園中的應用范圍較廣泛,每個領域都有涉及。首先,在教學方面有類似智能家居的智能教室。目前很多教室已經(jīng)實現(xiàn)了電教化,物聯(lián)網(wǎng)在Power Point、作業(yè)批改、遠程教育、課堂互動等方面都能發(fā)揮較大的作用。其次,在科研方面,通過物聯(lián)網(wǎng)可以輔助科學研究,同時,科研也可以更好的去研究新的物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)。最后,就是管理方面,現(xiàn)在物聯(lián)網(wǎng)的應用在管理上已經(jīng)有了一定的應用實例,像一卡通、安防、監(jiān)控等都已經(jīng)在校園里面實現(xiàn)了應用。通過物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)的支持,在校園管理中可以達到流程化、更高效的作用。
當前,校園建設中更注重實現(xiàn)校園的信息化,校園信息化是利用信息科技把一些教學、科研、管理流程做得更好、更加高效。那么,校園信息化下一步的計劃就是云計算、物聯(lián)網(wǎng)的應用。陸以勤指出,物聯(lián)網(wǎng)在校園中的應用屬于剛剛起步階段,但是不排除一些先知先覺的學校已經(jīng)采取了一些應用模式來實現(xiàn)學校的安保、節(jié)能,甚至是更好的科研教學等功能。但是目前校園建設在架構(gòu)上還沒有一個比較系統(tǒng)的規(guī)劃,只是點的應用。所以在不影響學?,F(xiàn)有的信息化路徑的情況下,如何把物聯(lián)網(wǎng)、云計算融合到校園信息化建設中,是目前需要研究的課題,這也是一項大有作為的工作。
但物聯(lián)網(wǎng)的應用是一個逐步摸索的過程,在將物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)應用到校園中時要考慮兩個問題,一個是載體的接受程度,一個是建設成本。
從接受程度方面來講,學校普遍要比企業(yè)接受程度高。一方面是因為目前學校的信息化水平高,學校的科研水平、研發(fā)力量不但可以推動物聯(lián)網(wǎng)在學校內(nèi)部孕育出更好的創(chuàng)新技術(shù),還可以身先士卒,率先將物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)應用到校園中予以實踐。另一方面,學校老師、學生對新生事物接受能力相對較強,有助于物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)在校園中的應用。
就成本而言,這是物聯(lián)網(wǎng)應用在各行業(yè)中都必須要考慮的問題。例如,RFID傳感器達到一定的規(guī)模后,成本降低才能大規(guī)模的普及。因此,學校在實施物聯(lián)網(wǎng)應用時要量力而行,根據(jù)實際情況設定目標,切忌做打腫臉充胖子,一步登天的事。
泛在學習
“2011年9月新學期開學時,4個示范學校的‘智慧校園’樣板教室就能正式啟動了”,在今年5月份的“智慧校園”國家標準研討會上,佛山“智慧校園”示范工程總設計師蔣家傅如是說。在課室里打開電子書包的按鈕,就可以自動“簽到”、晚自習時點一下電子書包登錄網(wǎng)絡,可以回顧老師講課的視頻、老師用手觸屏,就可在“電子白板”上調(diào)出視頻等多媒體課件為學生講課。
記者從禪城區(qū)教育局了解到,該局實施的“智慧校園”示范工程選取了佛山三中、汾江中學、佛山市實驗學校、南莊中心小學四所學校作為“智慧校園”試點學校。這些課室已在2011年下半年投入使用,從2012年起,通過師資的培訓和招標,智慧教室會在更多的學校進行推廣。
從“智慧校園”示范工程試點學校佛山三中的智慧教室“樣板房”可以看到,智慧教室的裝修現(xiàn)代科技感十足,過去伴隨著我們幾代人的黑板不見了,取而代之的是兩塊超大屏幕的“電子白板”,課室里的課桌也大變樣,六張連成一排的課桌上,一體化傾斜向上延伸,上面有一塊空格,可以讓學生在上課時安放“電子書包”。
禪城區(qū)“智慧校園”項目課題組組長蔣家傅教授表示,學生們只要進入課室,在格子中安放電子書包后開機,就可以實現(xiàn)自動考勤。課堂上,學生再也不用“奮筆疾書”抄板書,課件可以直接發(fā)送到學生屏幕上。下課后,學生們可以拿走電子書包,在校園內(nèi)外“移動學習”。
如果學生錯過一節(jié)課也不要緊,因為智慧課室擁有的智能教學錄播系統(tǒng),會在每節(jié)課上把老師講課的內(nèi)容全部錄下,并儲存在教育網(wǎng)絡平臺上。此外,智慧課室還體現(xiàn)在其智能環(huán)境控制系統(tǒng)上,老師可以通過手機上網(wǎng),看到課室內(nèi)的情況,并可以控制課室內(nèi)燈光的開關,以及溫度的調(diào)節(jié),方便校方對各個課室進行管理。
“現(xiàn)在的孩子書包挺重的,里面除了課本外,還要裝練習題、課外讀物,背起來還對孩子脊椎不好影響發(fā)育。”家住南海的岳先生稱贊“電子書包”為學生減負,而借助孩子對電子產(chǎn)品的興趣,能夠提升孩子學習積極性。
【關鍵詞】內(nèi)涵;發(fā)展趨勢;發(fā)展策略
一、智慧教育內(nèi)涵與特征
“智慧教育”是“智慧地球”、“智慧城市”建設發(fā)展在教育領域的具體體現(xiàn),它是指以物聯(lián)網(wǎng)、云計算、大數(shù)據(jù)處理、無線寬帶網(wǎng)絡為代表的一批新興信息技術(shù)為基礎,以智能設備和互聯(lián)網(wǎng)等為依托,以教育資源建設為中心,以各項配套保障措施為基礎,以深入實施教育體制改革為主導,全面構(gòu)建網(wǎng)絡化、數(shù)字化、個性化、智能化的現(xiàn)代教育體系。該體系由云計算、物聯(lián)網(wǎng)、互聯(lián)網(wǎng)、數(shù)字課件、公共服務平臺和先進的云端設備組成開放校園或網(wǎng)絡教育系統(tǒng)。任何人可以在任何時候、任何地方借助電腦、數(shù)字電視、手機等各種云端設備進行主動、高質(zhì)量和個性化的學習。圖1是智慧教育的基本架構(gòu)圖式,描述了智慧教育、智慧環(huán)境(智慧計算是其核心技術(shù))和智慧教學的關聯(lián)性。根據(jù)不同的尺度范圍,智慧環(huán)境可以劃分出不同的學習空間,如智慧終端、智慧教室、智慧校園、智慧教育云資源等,智慧教學根據(jù)學習的情境和方式的不同,可以將智慧學習分為個性學習、群智學習、泛在學習、入境學習(情境化投入性學習)等。與傳統(tǒng)教育信息化相比,智慧教育具有集成化、自由化、體驗化、多樣化的突出特征,可以集成多種信息資源,可以隨時隨地、隨心所欲互動學習交流,亦可以根據(jù)構(gòu)建虛擬現(xiàn)實的學習環(huán)境讓親身體驗知識,因此,順應時展要求,推動智慧教育,有利于實現(xiàn)因材施教,有利于消除區(qū)域之間的教育鴻溝,有利于促進教育領域的國際交流。
圖1智慧教育架構(gòu)圖式
二、智慧教育發(fā)展現(xiàn)狀及趨勢
新一代信息技術(shù)在歐美、日本等發(fā)達國家教育領域已經(jīng)得到初步應用。例如,美國北卡羅來納州格雷漢姆小學開展了教育云計算項目,全校600名師生通過“通用云計算服務”來獲取虛擬電腦桌面,里面有非常豐富的學習材料。許多發(fā)達國家研究性大學利用云計算技術(shù)開展前沿科學技術(shù)研究。日本總務省啟動了“未來校園”項目,建立了一個一對一電腦應用系統(tǒng)、互動性白板以及連接家庭和學校的協(xié)同教育平臺,為所有6~12歲的學生提供電子課本和學習資源物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)在發(fā)達國家校園安防領域得到應用。電子書包在發(fā)達國家逐漸流行,利用iPad等移動智能終端進行學習的學生數(shù)量也不斷增加。
目前我國通過實施一系列重大工程和政策措施,面向全國的教育信息基礎設施體系初步形成,城市和經(jīng)濟發(fā)達地區(qū)各級各類學校已不同程度地建有校園網(wǎng)并以多種方式接入互聯(lián)網(wǎng),信息終端正逐步進入農(nóng)村學校;數(shù)字教育資源不斷豐富,信息化教學的應用不斷拓展和深入;教育管理信息化初見成效;網(wǎng)絡遠程教育穩(wěn)步發(fā)展。但智慧教育在我國才剛剛起步。智慧教育在《教育信息化十年發(fā)展規(guī)劃(2011-2020年)》中有所體現(xiàn)。例如,建設智能化教學環(huán)境;建設國家教育云服務平臺,構(gòu)建穩(wěn)定可靠、低成本的國家教育云服務模式,建設教育云資源平臺,推動省級教育行政部門建設云教育管理服務平臺,建設覆蓋全國、分布合理、開放開源的基礎云環(huán)境,支撐形成云基礎平臺、云資源平臺和云教育管理服務平臺的層級架構(gòu)。一些地方將智慧教育納入智慧城市規(guī)劃建設。例如,寧波市鎮(zhèn)海區(qū)正積極開展智慧城區(qū)建設,其中一項重要內(nèi)容就是推進智慧教育建設。
三、智慧教育發(fā)展策略
1.深刻把握智慧教育的深刻內(nèi)涵
智慧教育旨在借助信息技術(shù)的力量,創(chuàng)建具有一定智慧的(如感知、推理、輔助決策)學習時空環(huán)境,旨在促進學習者的智慧全面、協(xié)調(diào)和可持續(xù)發(fā)展,通過對學習和生活環(huán)境的適應、塑造和選擇,以最終實現(xiàn)對人類的共善(對個人、他人、社會的助益)。智慧教育充分體現(xiàn)了“以學習者為中心”的思想,強調(diào)學習是一個充滿張力和平衡的過程,揭示了“教育要為學習者的智慧發(fā)展服務”的深刻內(nèi)涵。因此必須明確,智慧教育的關鍵在于學習者學會如何利用富有智慧的信息技術(shù)支持學習和實踐,讓學習者獲得更多的真實感、擁有感、責任感、安全感和平衡感。
2.積極推行智慧教育資源云服務
技術(shù)進步消除了界定教育機構(gòu)的傳統(tǒng)條框,資源的集約化,讓學習者獲得新資源以及由此創(chuàng)造出結(jié)合更緊密的合作者和資源網(wǎng)絡。當前我國應加強教育云頂層設計,構(gòu)建層級分明、應用清晰、功能完備的教育云,通過統(tǒng)一建設和集約化管理,節(jié)約教育機構(gòu)信息化經(jīng)費開支,讓其區(qū)域內(nèi)成千上萬的各類學校、幼兒園、培訓機構(gòu)、教育科研、學生社團、教師、班會等單位,都能在自己的一套教育云平臺上,零門檻、微費用享用多種教育信息化應用服務資源,并快速形成一張先進、高效的教育系統(tǒng)管理與服務網(wǎng)絡,多、快、好、省跨越式地提升區(qū)域教育系統(tǒng)整體信息化的應用水平,實現(xiàn)教育信息共享和教育部門的業(yè)務協(xié)同。
3.建設未來校園和未來教室,構(gòu)建智能化學習環(huán)境
未來校園和未來教室是指數(shù)字化、網(wǎng)絡化、信息化、智能化水平很高的校園和教室,老師可以通過多種媒介直觀呈現(xiàn)教學內(nèi)容,學生可以進入虛擬場景進行互動體驗。在這樣的校園和教室里,可以充分發(fā)揮信息技術(shù)在教學互動和學生自主學習中的作用。教育主管部門可以引進發(fā)達國家先進教學技術(shù)和設備,有計劃地開展未來校園和未來教室試點示范工作。
4.加強教師智慧教育技術(shù)提升
未來智慧教育的發(fā)展離不開數(shù)字化終端和應用平臺的建設、開放數(shù)字教育資源的布局和管理、軟硬件平臺的有機融合,更離不開一批教師骨干。因此,在技術(shù)進步的同時,要培養(yǎng)一批教育技術(shù)專業(yè)骨干,提升信息環(huán)境下教育教學方式的探索與實踐能力、信息技術(shù)與學科整合及其評價能力、網(wǎng)絡信息資源的正確獲取與分析能力、信息技術(shù)環(huán)境下的管理和服務能力,實現(xiàn)教師教學能力與技術(shù)的同步共進。
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在現(xiàn)代信息技術(shù)與教育深度融合的時代背景下,信息技術(shù)要考慮為教育發(fā)展帶來新的理念和動力,促進教育方法和模式的深刻變革。這為未來教室的構(gòu)建提供了一種新思路,即顛覆傳統(tǒng)教學模式、拆掉現(xiàn)有學校圍墻,建立以學生為中心,支持個性化學習、開放學習、泛在學習等多種新型學習模式的教學生態(tài)環(huán)境。
現(xiàn)代中慶圍繞“ 三通兩平
臺”,進行了構(gòu)建智慧型未來教室的有益嘗試,推出了“智慧教室”整體解決方案?!爸腔劢淌摇奔闪擞|控大屏、分布式錄播、功放、電子書包、網(wǎng)絡控制等硬件設備,以及基于物聯(lián)網(wǎng)和大數(shù)據(jù)理念的云平臺軟件,以四種“新面孔”實現(xiàn)對傳統(tǒng)教學模式的根本性變革。
新教學模式:以學生為中心
信息技術(shù)擴展了教與學的手段與范圍,也改變了傳統(tǒng)的教學模式和學習方法。現(xiàn)代中慶認為,未來教室是利用移動互聯(lián)網(wǎng)(平板/手機 +WiFi/3G/4G),基于豐富的數(shù)字教學資源和云平臺,實現(xiàn)以學習者為中心的個性化學習、自主學習、探究性學習、協(xié)作性學習等新型教學模式,高效提高學生的知識水平和素質(zhì)?!爸腔劢淌摇睆娬{(diào)以學生為設計主體,增強學生在教學過程中的參與度,學生在學習方式、學習進度、時間和地點等方面獲得一定的自主權(quán)。
新學習形式:開放式+泛在式
國家教育發(fā)展的目標是構(gòu)建全民學習、終身教育、隨時隨地可學習的學習型社會, “智慧教室”為教育形式的多元化提供了契機。與以課本和課堂為主要學習平臺的封閉式學習相比,以任務為指向,通過師生互動、生生互動、課堂與社會互動等形式獲取知識、解決問題的開放學習將在未來教室中得到普及。而智慧教室中無處不在的網(wǎng)絡和不斷普及的移動終端,則為學生提供了無時無刻、無處不在、或零或整的泛在學習環(huán)境。
新學習空間:廣泛的互動
智慧教室不再是一間封閉的教室,而是開放的學習空間。它打破了學校圍墻的壁壘,調(diào)動了班級之間、師生之間、生生之間的互動積極性,學習也由個人的、機械的記憶轉(zhuǎn)變?yōu)樯鐣?、互動的過程。同時,基于網(wǎng)絡的互動教學,智慧教室也突破空間局限,讓區(qū)域間的班級互動成為可能。
新技術(shù)應用:基于物聯(lián)網(wǎng)和大數(shù)據(jù)理念的云平臺
智慧教室的核心理念是按照學生的學習進度推進教學,引入物聯(lián)網(wǎng)和大數(shù)據(jù)的云平臺為這一理念提供了切實的保障。智慧教室對教室中的人與設備均引入了“身份”的概念,通過物聯(lián)網(wǎng),可以即時地捕捉、分析師生的教與學需求信息。同時,現(xiàn)代中慶與首都師范大學教育技術(shù)系研發(fā)團隊達成戰(zhàn)略合作,共同啟動了促進教師專業(yè)發(fā)展的COP項目,開啟了基于教學一線數(shù)據(jù)提升教師實踐性知識與能力的深度合作。
關鍵詞:物聯(lián)網(wǎng);智慧校園;RFID
中圖分類號:TP393文獻標識碼:A文章編號:1009-3044(2012)23-5561-02
Discussion on the Networking Technology in Intelligent Campus Construction Application
CHEN Xiao-yan
(Department of Information Engineering,Jiangsu Polytechnic College of Agriculture and Forestry, Jurong 212400, China)
Abstract: Along with the Internet technology has become more sophisticated, the Internet of things in college applications more and more widely. This paper introduces the concept of Internet of things, put IOT times wisdom campus, pointed out the key technology of the In? ternet of things, and deeply discusses the Internet application in intelligent campus.
Key words: internet of things; intelligent campus;RFID
1物聯(lián)網(wǎng)概述
物聯(lián)網(wǎng)(The Internet of things)是現(xiàn)今計算機信息技術(shù)的一個重要分支。它的概念最早由麻省理工大學Auto-ID實驗室于1999年首次提出,當時的EPC(Elec-tronic Product Code)系統(tǒng),即為“物聯(lián)網(wǎng)”概念的雛形。2003年,美國《技術(shù)評論》提出傳感網(wǎng)絡技術(shù)將是未來改變?nèi)藗兩畹氖蠹夹g(shù)之首。2005年,在突尼斯舉行的信息社會世界峰會(WSIS)上,國際電信聯(lián)盟(ITU)了《ITU互聯(lián)網(wǎng)報告2005:物聯(lián)網(wǎng)》,正式提出了物聯(lián)網(wǎng)的概念。
物聯(lián)網(wǎng)是通過智能傳感器,如:射頻識別(RFID)裝置、紅外感應器、全球定位系統(tǒng)、激光掃描器等各種裝置,按照相應的協(xié)議與互聯(lián)網(wǎng)結(jié)合起來而形成的一個龐大網(wǎng)絡。把所有的物體與網(wǎng)絡連接起來,方便智能化識別、定位、跟蹤、監(jiān)控及管理。它把新—代的IT技術(shù)充分運用到各行各業(yè)之中,然后將物聯(lián)網(wǎng)與現(xiàn)有的互聯(lián)網(wǎng)整合起來,實現(xiàn)人類社會與物理系統(tǒng)的整合。在這個整合的網(wǎng)絡當中,人類可以用更加精細和動態(tài)的方式管理生產(chǎn)和生活,提高資源利用率和生產(chǎn)力水平,使人與自然更加和諧。
2在物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)下的智慧校園
高職類高校是一個開放式的校園,學生不但要學習書本上的知識,還要學會一些基本技能,更要適當?shù)亓私馍鐣⒔佑|社會,培養(yǎng)自己各方面的能力以能更好地適應高速發(fā)展的社會。新課改提出“充分發(fā)揮信息技術(shù)的優(yōu)勢,提倡學生自主、合作、探究的學習方式,要求對教學內(nèi)容的呈現(xiàn)方式進行變革、改革教師教學方式和師生互動方式,為學生的學習和發(fā)展提供豐富多彩的教育環(huán)境和有力的學習工具”[2]的要求,人性化地提供移動學習、泛在學習、終身學習等、智能化學習理念的發(fā)展,IPv6、云計算、3G通信、無線傳感網(wǎng)等技術(shù)的興起,都預示著物聯(lián)網(wǎng)在大學校園中的必然發(fā)展,為智慧校園的實施建設提供技術(shù)支撐平臺。我校物聯(lián)網(wǎng)是以現(xiàn)有的校園辦公網(wǎng)絡技術(shù)為基礎,利用無線數(shù)據(jù)通信、射頻識別、計算機等技術(shù),構(gòu)造了一個能覆蓋校園的物體互聯(lián)網(wǎng)。
3關鍵技術(shù)分析
物聯(lián)網(wǎng)它具廣泛存在和廣泛應用的特點,它強調(diào)的是將所有的物體都連接到互聯(lián)網(wǎng)中,它不是簡單的物物相連和人物相連,而是通過建立一定關系的智能系統(tǒng),使得人、物、信息是互動的,通過這一系統(tǒng),我們可以實現(xiàn)人對物的定位、管理、控制等。
物聯(lián)網(wǎng)有三項關鍵性技術(shù):
1)全方位感知:包括智能傳感器,例如紅外感應設備、無線射頻識別、全球定位系統(tǒng)等;其次是傳感網(wǎng)絡通信系統(tǒng)。
2)可靠、安全通信:執(zhí)行統(tǒng)一編碼,按一定協(xié)議連接入無線通信網(wǎng)絡。
3)智能化管理:通信網(wǎng)接入計算機網(wǎng)絡,實現(xiàn)“網(wǎng)上網(wǎng)”,構(gòu)建智能化管理系統(tǒng)。
4物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)在智慧校園中的應用
智慧校園是物聯(lián)網(wǎng)在學校教學管理、學校教育管理、公共安全、后勤保障的具體應用,為學校構(gòu)建智能化的學習和生活環(huán)境。
4.1物聯(lián)網(wǎng)在教學管理中的應用
在高職類高校,學生的首要任務還是學習。利用物聯(lián)網(wǎng)技術(shù),能夠為師生提供智能化的教學環(huán)境和豐富的教學資源,并且使教學中的每個物體都具有數(shù)字化、網(wǎng)絡化、智能化的特征。上課鈴響,學生步入教室,教室里的窗簾會根據(jù)室內(nèi)的光線進行自動開合,通過學生隨身佩戴的RFID電子標簽連接RFID基站,從而打開桌上的觸摸系統(tǒng),學生可通過網(wǎng)絡將自己存在的問題交給老師,還可以瀏覽老師上課所要講解的內(nèi)容。上課鈴響,教師進入教室,打開教室前面的多媒體教學管理系統(tǒng),了解學生的出勤情況,查看學生提交的問題,老師通過多媒體系統(tǒng)、投影設備進行講授,對學生的問題進行解答,并將授課情景傳送到網(wǎng)絡。利用物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)學生也可以及時了解有關學習的信息,例如學術(shù)、考證、就業(yè)、講座信息等,達到教學相長的目的。
利用物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)學生也可以及時了解有關學習的信息,例如學術(shù)、考證、就業(yè)、講座信息等,達到教學相長的目的。
當今社會亟需可持續(xù)發(fā)展人才,而培養(yǎng)學生自主學習的能力和可持續(xù)發(fā)展的能力是高職類高校的顯著特征。許多課程和技能需要學生自主學習,與教師講授相比較,學生很難抓住重點。通過引入RFID技術(shù),學生可以通過查閱相關資料找到需要的課程進行針對性學習,有利于拓展學生的學習空間、培養(yǎng)學生的自主學習能力。物聯(lián)網(wǎng)能為學生的移動學習和泛在學習等提供支撐環(huán)境[3]。
4.2物聯(lián)網(wǎng)在教育管理中的應用
物聯(lián)網(wǎng)在教育管理中可用于教務管理、圖書管理、設備管理和安全管理等方面。將物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)用于教務管理,能夠有效地降低教務部門的教務成本,提高管理效率,有助于學生學籍管理電子化,排課自動化、辦公電子化,促使學生、家長、學校互動,方便家長隨時掌握學生的學習情況。將電子標簽嵌入到每一個教學管理設備中,并相應的建立教學設備管理系統(tǒng),從而大大地提高教學資源的利用率,有效的節(jié)約辦學成本,實現(xiàn)教學設備的規(guī)范化、自動化和智能化管理。通過建立校園物聯(lián)網(wǎng)智能系統(tǒng),實現(xiàn)餐飲、水電、圖書借閱、校園宿舍出入管理、校園通信等的一體化管理,實現(xiàn)智慧校園。
4.3物聯(lián)網(wǎng)在公共安全中的應用
目前,高職類高校校園管理的最大弊端是學生的高度自由,并且這也是許多危險事件發(fā)生的原因。引用物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)對學生進行實時定位,確保學生的人身安全,為確保學生的用水安全,每一個宿舍都安裝水壓檢測器。為實現(xiàn)每一個宿舍的用電安全,對學生宿舍安裝智能感應電表。為最大限度的減少火災隱患,可通過安裝煙孔感應系統(tǒng)和對每一個消防設施的定位。
4.4物聯(lián)網(wǎng)在后勤保障中的應用
在整個校園物聯(lián)網(wǎng)管理平臺中,通過一些射頻識別、圖像識別、GPS、無線傳感等技術(shù),并結(jié)合日常的視頻監(jiān)控系統(tǒng),全面感知校園的環(huán)境、人和物的變化,例如門禁監(jiān)控、健康監(jiān)控、教室照明監(jiān)控、儀器控電、路燈節(jié)能監(jiān)控、水電氣的監(jiān)控、災害監(jiān)控以及生態(tài)監(jiān)控等。全力打造綠色、節(jié)能的環(huán)保智能型校園,為學生創(chuàng)建一個舒適健康的學習環(huán)境。
5結(jié)束語
隨著人們不斷提高地對于物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)關注程度,以及物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)的日益成熟,它將越來越廣泛地被各類高校校園所應用,從而為學生創(chuàng)建一個更加宜學、宜教、宜研的大學校園。在即將到來的物聯(lián)網(wǎng)時代,無處不在的學習環(huán)境、融合創(chuàng)新的科研環(huán)境、透明高效的教務管理、豐富多彩的校園文化、方便快捷的校園生活都將實現(xiàn),一個安全、穩(wěn)定、環(huán)保、綠色的“智慧校園”將成為現(xiàn)實。
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關鍵詞:大數(shù)據(jù);云計算;智慧校園;信息化
中圖分類號:TP311 文獻標識碼:A 文章編號:1009-3044(2016)28-0004-02
Abstract: With the development of technology, University information system has entered the era of big data, big data as a new data processing technology, has played an important role in the cloud-based computing, networking and wisdom campus construction. This article describes the current situation wisdom campus, explained the meaning of the wisdom of the campus, put forward the goal of wisdom campus building was constructed, wisdom campus overall design. Finally, the construction steps wisdom campus, provide a reference for the university wisdom campus planning and construction .
Key words: big data; cloud computing; wisdom campus; information technology
2008年 “智慧地球”的概念被提出,與之密切相關的物聯(lián)網(wǎng)、云計算等,成為科技發(fā)達國家發(fā)展的重點。在新技術(shù)應用的高校,智慧的概念已經(jīng)滲入校園信息化建設中,智慧校園正是高校信息化研究領域一個重要的組成部分。近年來,大數(shù)據(jù)、云計算、物聯(lián)網(wǎng)等高新技術(shù)的快速發(fā)展為智慧校園建設提供了技術(shù)支持,國內(nèi)外諸多高校也開始越來越多地關注智慧校園的建設與發(fā)展。
1 智慧校園的內(nèi)涵
隨著信息技術(shù)的發(fā)展,高校從電子校園、數(shù)字化校園逐步邁向智慧校園的信息化建設。智慧校園運用物聯(lián)網(wǎng)、云計算、虛擬化等信息技術(shù),打破傳統(tǒng)校園的時空限制,把校園里分散的、獨立的信息系統(tǒng)和資源整合為一個具有高度感知能力、協(xié)同能力以及服務能力的有機整體,實現(xiàn)對環(huán)境全面感知、網(wǎng)絡互聯(lián)互通和師生個性化服務,從而對學校的正常運作、教學管理和公共服務提供強有力的智能支撐。
智慧校園有3個核心特征:①提供一個感知環(huán)境和云服務平臺,為師生和管理部門提供個性化定制服務;②將學校管理和學生生活各個領域的數(shù)據(jù),經(jīng)過統(tǒng)一接口進行數(shù)據(jù)處理,匯聚于云端的數(shù)據(jù)共享中心,實現(xiàn)互聯(lián)和協(xié)作;③通過智能感知環(huán)境和信息服務平臺,為學校與外界提供一個交流接口。
2 智慧校園的建設目標
大數(shù)據(jù)時代下,高校智慧校園建設要利用云計算、物聯(lián)網(wǎng)、SOA、數(shù)據(jù)挖掘等技術(shù)。
要進行統(tǒng)一認證、數(shù)據(jù)中心、各業(yè)務應用系統(tǒng)、安全防護體系的建設。借助數(shù)據(jù)中心以及集成共享平臺,將物聯(lián)網(wǎng)和應用系統(tǒng)整合起來,實現(xiàn)高校學習、教學、管理工作和學校基礎設施的有機結(jié)合。智慧校園的建設目標有:
1)搭建大數(shù)據(jù)共享與交換平臺。在原有校園建設的基礎上,制定統(tǒng)一標準、形成信息規(guī)范體系,將各類管理系統(tǒng)加以集成,搭建大數(shù)據(jù)共享與交換平臺,實現(xiàn)業(yè)務系統(tǒng)之間數(shù)據(jù)的同步交換,促進校園信息資源共享。
2)統(tǒng)一身份管理與認證。簡化用戶訪問校園的過程,將用戶和訪問權(quán)限統(tǒng)一進行集中管理,用戶只需通過一次身份認證就可訪問具有權(quán)限的所有資源,實現(xiàn)用戶身份的統(tǒng)一認證和單點登錄,提升智慧校園的訪問體驗。
3)實現(xiàn)一站式的綜合管理服務系統(tǒng)。智慧校園涉及學校各方面的管理與服務,如學生管理系統(tǒng)、教務管理系統(tǒng)、行政管理系統(tǒng)等,智慧校園綜合管理服務系統(tǒng)最終把各業(yè)務系統(tǒng)融合,形成一站式的信息管理服務體系,服務師生,輔助學校決策。
4)更好地服務移動智慧校園。通過移動終端,師生可以更方便地獲取、實時處理信息。學生可以隨時隨地獲取知識,充分發(fā)揮其主觀能動性;在管理上,提高了管理者獲取信息的效率,保證實時溝通。
5)保證安全性。智慧校園的安全設計指軟硬件運行環(huán)境、安全體系、規(guī)劃管理等方面,包含數(shù)據(jù)安全、網(wǎng)絡安全、系統(tǒng)安全等安全體系設計。
3 智慧校園的設計
智慧校園基于現(xiàn)有數(shù)字校園,增加云計算、物聯(lián)網(wǎng)、大數(shù)據(jù)等技術(shù)所需基礎設備作為后臺保障。在應用支撐層中,要建立信息資源共享與交換、對各種數(shù)據(jù)進行統(tǒng)一管理的大數(shù)據(jù)共享交換平臺,這是利用大數(shù)據(jù)技術(shù)實現(xiàn)深層次數(shù)據(jù)分析與挖掘的基礎。智慧校園通過對高校各業(yè)務系統(tǒng)的整合與開發(fā),實現(xiàn)校園門戶、移動智慧校園、綜合管理服務平臺等應用呈現(xiàn)。智慧校園總體構(gòu)架如圖1所示。
3.1 感知層
感知層主要用于對各類活動進行感知和數(shù)據(jù)采集,并按照數(shù)據(jù)規(guī)范對數(shù)據(jù)進行簡單封裝和處理,實現(xiàn)對校園內(nèi)學生個體的活動狀態(tài)、學習與生活環(huán)境以及各類設備的運行狀態(tài)進行感知,為智慧校園提供海量數(shù)據(jù)。
3.2 傳輸層
傳輸層充分利用現(xiàn)有校園網(wǎng)、無線局域網(wǎng)、互聯(lián)網(wǎng)和各類移動服務網(wǎng)絡, 將感知層處理的數(shù)據(jù)匯聚并向上傳輸。
3.3 大數(shù)據(jù)層
在智慧校園建設中,其核心是大數(shù)據(jù)層,大數(shù)據(jù)層是智慧校園各部分連接以及各種信息匯聚的樞紐,提供數(shù)據(jù)方面的保障。包含信息收集與管理平臺、數(shù)據(jù)存儲與計算平臺、數(shù)據(jù)分析處理應用平臺。
3.4 應用層
應用層主要包含教學、管理、服務等校園信息化業(yè)務的應用,利用各類支撐系統(tǒng)和應用系統(tǒng),進行數(shù)據(jù)繼承、服務和處理,支持最終的分析、決策和結(jié)果呈現(xiàn)。在應用層建設中,重點進行4類應用系統(tǒng)的建設。
3.4.1 教學服務類系統(tǒng)
1)網(wǎng)絡教學系統(tǒng):為教師提供在線教學資料管理、遠程輔導、作業(yè)布置和批改等服務,為學生提供資料下載、作業(yè)提交等服務。
2)教務系統(tǒng):進行課程安排和查詢、日常出勤查詢和統(tǒng)計、成績錄入和查詢等功能。結(jié)合移動互聯(lián)網(wǎng)技術(shù),將學生的請假和審批流程納入實時數(shù)據(jù)傳遞流中,利用自動點名模塊,簡化點名過程,為統(tǒng)計學生出勤情況和學生日常管理提供準確的數(shù)據(jù)支持。
3)圖書借閱系統(tǒng):提供在線圖書查詢、借閱、歸還、文獻檢索等常規(guī)功能,還可以通過數(shù)據(jù)分析和挖掘,及時向用戶有針對性地推送新書及各類信息。
3.4.2 校務管理系統(tǒng)
1)綜合辦公平臺:對管理過程中涉及的人員、財產(chǎn)、物品、事務四類信息進行收集、處理、整合。生成基本數(shù)據(jù),為決策支持和教育查詢等服務。
2)教學評價平臺:該平臺主要針對日常課程教學和各類輔導活動,由相關活動參與者對其他參與者及活動本身進行評價。
3)招生就業(yè)管理平臺:本平臺涵蓋了招生管理、學生實習和就業(yè)推薦各個環(huán)節(jié),并為后續(xù)實習和就業(yè)工作提供數(shù)據(jù),借助云平臺實時匯聚最新的學生就業(yè)信息和企業(yè)招聘信息,推送到使用者的移動設備端,實現(xiàn)信息的高效流轉(zhuǎn)。
3.4.3 校園文化系統(tǒng)
1)校園導覽系統(tǒng):通過在校園各方位部署傳感器,為用戶提供關鍵建筑的地理位置及設施信息,幫助用戶準確到達目的地。
2)社團管理平臺:將校內(nèi)社團的各類活動信息和交互信息納入智慧校園建設范疇,為校園輿情監(jiān)控提供有力保障。
3)校友交流平臺:校友資源是高??赏卣埂⒖梢蕾嚨霓k學資源和就業(yè)資源,應通過不斷豐富校友信息,將校友交流平臺建設作為一項長期的情感建設工程,從而達到開展創(chuàng)業(yè)教育、開發(fā)校友資源的目的。
3.4.4 公共服務類系統(tǒng)
1)統(tǒng)一身份認證系統(tǒng):對于各類應用系統(tǒng),提供統(tǒng)一的授權(quán)機制,讓用戶使用唯一的用戶名和密碼,就能使用校園網(wǎng)絡上所有授權(quán)使用的信息服務,從而實現(xiàn)各種應用系統(tǒng)無縫接入和集成。
2)智能樓宇管理系統(tǒng):對教學樓和行政樓等各類設備進行智能管理,實現(xiàn)智能化照明控制、水電使用監(jiān)測、能耗額定管理等服務,實現(xiàn)節(jié)能校園的建設目標。
3)公共服務查詢平臺:各類用戶可通過統(tǒng)一查詢?nèi)肟诓樵兏黝惙?,如學生可查詢公選課的開設情況、一卡通賬戶余額等。
4)智能安防系統(tǒng):結(jié)合視頻監(jiān)控系統(tǒng),通過圖像識別、射頻識別、遙感等技術(shù),全面感知校園環(huán)境,通過云服務對感知信息進行匯總、處理,及時進行提示或報警。
4 智慧校園的建設步驟
高校信息化建設是一項長期、系統(tǒng)的工程,工作量大、涉及面廣,結(jié)合智慧校園建設目標,擬分步實施并推進整體計劃。
4.1 總體規(guī)劃及基礎信息設施建設
前期先對智慧校園的信息化建設進行總體規(guī)劃,并完成傳輸層的建設,明確智慧校園建設方向,按照“集中管理,統(tǒng)一規(guī)劃”的原則,理順高校信息化發(fā)展機制,制定相關標準和政策。
4.2 數(shù)據(jù)中心與應用系統(tǒng)的建設
本階段是智慧校園建設的關鍵階段。部署部分感知層熱點,完成感知層建設目標。重點完成智能樓宇、數(shù)據(jù)中心、節(jié)能監(jiān)控等基礎設施項目。
校園云數(shù)據(jù)中心作為整個智慧校園建設的核心工程,由學校信息中心承擔建設規(guī)劃和實施工作。結(jié)合智慧校園的感知層和應用層建設,強化信息編碼與數(shù)據(jù)標準體系建設,感知層和應用層數(shù)據(jù)的共享和管理,并加快信息中心建設。
應用層建設,主要面向各類使用者提供教學管理、科研支撐、校園文化和公共服務幾類業(yè)務的綜合信息服務平臺。
4.3 智慧化服務建設與應用優(yōu)化
利用數(shù)據(jù)分析和挖掘技術(shù),重點完成智慧管理、個和決策支持類建設項目,實現(xiàn)校園區(qū)域的感知層建設,實現(xiàn)高校信息服務的智慧化。
大數(shù)據(jù)時代的到來,高校智慧校園建設是信息化的必然趨勢。然而智慧校園建設不是一蹴而就的,是一個漫長的過程,需要統(tǒng)籌規(guī)劃,分階段實施,不斷調(diào)整、持續(xù)優(yōu)化,使智慧校園切實為提高教學、管理、科研服務。
參考文獻
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關鍵詞:智慧校園;校園一卡通;發(fā)展方向
DOI:10.16640/ki.37-1222/t.2015.21.113
1 前言
當前高校信息化的進程正由“數(shù)字校園”向“智慧校園”演進。數(shù)字校園建設的內(nèi)涵主要體現(xiàn)在數(shù)據(jù)整合與應用集成兩個方面[1],大多數(shù)學校都已建設了統(tǒng)一信息門戶、統(tǒng)一身份認證和統(tǒng)一數(shù)據(jù)交換等信息化基礎平臺,以及統(tǒng)一數(shù)據(jù)標準之上的各類管理信息系統(tǒng)。數(shù)字校園對學校傳統(tǒng)的業(yè)務流程及教學模式產(chǎn)生了一些變革,但是整體上仍是側(cè)重管理,服務模式單一,對師生的服務支撐較弱。隨著信息技術(shù)的發(fā)展,數(shù)字校園逐步升級到智慧校園的發(fā)展階段。
2 智慧校園的特征
2008年,美國IBM總裁彭明盛首次提出了“智慧地球”的概念;隨后,國內(nèi)學者相繼提出了“智慧校園”的概念和建設思路。有的學者強調(diào)物聯(lián)網(wǎng)在智慧校園中的作用,即以物聯(lián)網(wǎng)為基礎,打造校園工作、學習和生活一體化環(huán)境;有的學者認為智慧校園是各種技術(shù)的綜合應用,通過物聯(lián)網(wǎng)的智能感知,分析識別個體特征,提供個性化的智能服務。綜合業(yè)界專家的觀點,智慧校園應具有以下特征[1-3]:
(1)對師生學習、生活等個體特征的感知和傳遞;
(2)校園各種網(wǎng)絡包括有線、無線、傳感網(wǎng)絡的泛在與互通;
(3)各業(yè)務系統(tǒng)的智能融合;
(4)海量數(shù)據(jù)的分析、挖掘和決策支持;
(5)為師生提供智能化、個性化的服務。
3 校園一卡通與RFID
智慧校園以物聯(lián)網(wǎng)作為智能感知的手段,物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)包含二維碼、射頻識別(RFID)、紅外感應、全球定位、激光掃描等。一卡通就是一個典型的RFID應用,校園卡作為射頻標簽,分布于各個一卡通應用子系統(tǒng)上的讀卡器就是射頻閱讀器,各應用系統(tǒng)軟件收集數(shù)據(jù)并作進一步處理。目前我校一卡通系統(tǒng)包含(或?qū)樱┝瞬蛷d消費、浴室水控、門禁管理、圖書借閱、機房上機、教室講臺刷卡開柜、大學生體測、自助打印復印等二十多個應用,通過記錄師生的刷卡行為,可以統(tǒng)計、分析師生在學習、生活等方面的個體特征,為實現(xiàn)智慧校園的智能化、個性化服務提供大數(shù)據(jù)基礎。
4 校園一卡通與校園高速泛在網(wǎng)絡
目前我校已經(jīng)建設了高速的校園以太網(wǎng)以及覆蓋學校教學、辦公區(qū)域的無線網(wǎng)絡,一卡通網(wǎng)絡與校園網(wǎng)絡深度融合,骨干網(wǎng)多采用VLAN隔離,接入層多為物理專網(wǎng)。一卡通的應用除了使用校園的有線網(wǎng)絡,還利用了WiFi、以及Zigbee無線傳感網(wǎng)絡。我們在室外體育場的管理中,應用了基于校園無線網(wǎng)的手持pos,通過刷卡進行身份認證,并經(jīng)由無線網(wǎng)絡實時上傳流水。在辦公室門禁管理中,我們應用了基于Zigbee的電子門鎖。利用Zigbee協(xié)議低功耗、自組網(wǎng)的特性,刷卡門鎖采用電池供電、無線聯(lián)網(wǎng),可以進行遠程授權(quán)、流水實時上傳。我們開發(fā)了一卡通網(wǎng)上服務平臺,提供了網(wǎng)上充值和在線繳費的功能;利用移動互聯(lián)網(wǎng)技術(shù),開發(fā)了一卡通手機客戶端,提供了手機充值和繳費的功能,滿足了師生個性化的需求。
5 校園一卡通與其他應用系統(tǒng)的智能融合
我們已經(jīng)利用一卡通系統(tǒng)的第三方接入接口(用于C/S開發(fā))和WebService接口,廣泛集成了校園各應用系統(tǒng),提供統(tǒng)一的身份認證和電子支付的功能。在智慧校園時代,我們更注重多業(yè)務系統(tǒng)的智能融合。在教室講臺多媒體設備的管理中,我們進行了多媒體中控與教務系統(tǒng)以及一卡通的三方對接,實現(xiàn)了多媒體中控根據(jù)教務課表授權(quán),任課教師在課表規(guī)定的時間和教室能夠刷卡打開多媒體講臺,免除教師課前向物業(yè)借鑰匙的繁瑣程序。在新建的研討型教室中,我們同樣對教室門禁、多媒體中控和教務系統(tǒng)三方進行了對接,根據(jù)課表授權(quán)本節(jié)課的師生刷卡進入教室;同時任課教師刷卡時,門禁控制器給多媒體中控一個啟動信號,自動開啟多媒體設備。
6 校園一卡通與大數(shù)據(jù)挖掘
校園一卡通已經(jīng)廣泛集成了校園各個應用系統(tǒng),師生在使用校園卡會產(chǎn)生大量的數(shù)據(jù)記錄。這些數(shù)據(jù)中蘊涵了與師生工作、學習、生活相關的行為偏好和活動規(guī)律,利用這些數(shù)據(jù)進行挖掘分析,可以更好的洞察師生的個體需求,從而合理調(diào)配學校資源、改善決策,為師生提供智能的、個性化的服務。
7 結(jié)束語
校園一卡通作為RFID的一種典型應用,在校園身份認證、師生日常行為感知、大數(shù)據(jù)收集等方面有著不可替代的作用。在智慧校園時代,通過與其它應用系統(tǒng)智能融合,一卡通將發(fā)揮更重要的作用。
參考文獻:
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