基于数字平台的智慧校园应用创新研究

陈 坚

(江苏联合职业技术学院南京财经分院，江苏 南京 210004)

0 引言

根据《国家教育事业发展“十三五”规划》《教育信息化 2.0 行动计划》和《智慧校园总体框架》等相关文件建设要求，通过构建涵盖校园智慧化办公场景、教学场景、宣传场景、家校场景、数据场景和安防场景的一体化校园，打造智能化校园服务平台，促进移动互联网技术应用和教育、教学教研、管理和服务的深度融合，形成协同开放的智慧校园生态。

1 数字平台建设的思路

按照校园信息化应用新的建设思路，通过“事务、业务、服务”三级解构方式，保障对校园工作多变性的良好适应。(1)“事务”，将多部门相关业务进行聚合，形成对具体事项的完整办理，随着前后业务审批结果的不同，事务的发展路径存在差异。(2)“业务”，指的是部门内部的具体操作过程，通常有相对稳定的办理流程和明确的办理结果。(3)“服务”，业务过程中，用户的具体操作细化为“服务”，如：信息查询服务、报表生成服务、权限验证服务、数据同步服务、流程运转服务等，包括前台展现类服务、后台执行类服务和前后台响应式服务。

核心基础平台基于SOA架构思想、响应ESB技术，实现对各类应用服务的统一注册、调度与管理；实现用户身份认证与权限的分级管理；实现数据资源的交换与共享；实现平台运行情况的整体监控；实现数据仓库管理与主题数据分析。

2 数字平台基础建设

2.1 统一身份认证体系的完善

智慧校园需要建设统一的基础数据中心、统一身份认证、统一门户、统一桌面、进一步整合现有系统。基础数据库意义在于可以实现后续拓展业务系统的无缝整合，打破“信息孤岛”，实现数据共建共享。数据中心提供教育大数据采集、存储、分析平台，用户可在该平台上对教育基础数据及应用业务数据进行统一管理，对数据标准进行统一规范，并对海量数据进行多维度的、高效的分析挖掘。

2.2 开放的接口对接平台

通过智慧校园开放平台的应用程序编程接口(Application Programming Interface，API)接口，可以接入学校现有系统、合作伙伴软硬件系统，支持与学校现有系统的数据同步，同时，在应用市场里提供更加丰富的应用，不同场景、不同应用开放的接口满足学校的个性化需求。

采取微服务架构，在设计上保持高灵活性和扩展性，通过课程和实训，不断输出优质资源，持续提升学生创新实践能力。微服务平台是将各种不同的服务封装到一系列的数据接口中，并开放这些接口。开发者可以基于平台开放的API开发各种应用。因此，无论是第三方公司，还是学校各部门、老师，都可以很便捷地参与建设，构建出一个开放、共建和融合的校园生态系统。

3 智慧校园建设中的应用创新

智慧校园通过建设学校大场景的应用。教学应用帮助教师节省时间，提高工作效率，实现学校的教育事务无纸化处理；家校应用促进学校和家长间的沟通交流和家校共育，宣传应用树立学校品牌，提升学校影响力；安防应用建立校园师生主动安全防范体系；数据分析帮助学校对学生学情精准跟踪分析服务。

一个学校支持多个校区共存，可切换进入不同校区管理校园功能；一个成员可同时有教师、家长等多个身份，移动端即可切换身份使用各角色应用功能。智慧校园系统通过移动互联网技术辅助人工管理，提高管理效率，使繁杂的日常管理工作变得轻松，实现管理的信息化、规范化和科学化，提升校园信息化的整体水平。

3.1 构建以“人脸+校园卡”为载体的学校智能认证体系

完善建立校园卡与人脸身份认证的集成融合机制和方法。利用人脸识别、虚拟二维码等技术，对现有的软硬件平台进行改造，实现上课考勤、门禁认证、图书借阅、多媒体开锁、机房上机、业务系统免密码登录、就餐消费等功能，提供以一卡通系统为核心的校园生活物联化服务，提高效率和质量，使师生服务便捷化，增强师生获得感[1]。

3.2 利用物联网技术

建设基于射频电子标签技术的固定资产管理系统、智能图书馆管理系统，实现固定资产和图书文件、书架，资产存放地和使用者的综合识别。实现楼宇智能化管理，提供楼宇照明控制、空调管理、能源采集以及节能展示等功能，提供全天不间断的控制服务。管理员可以通过浏览器、手机APP可实时查看和控制设备，更高效、更直观地提高管理效率，在保证提供舒适、安全环境的同时，加强了能源利用率。

3.3 人工智能+教育大平台

当前，教学平台众多，彼此无法互联，形成一个个孤岛，不仅浪费资源，而且不利于进行有效的教学分析和决策。部分优质课程运行在第三方云平台上，过于分散。

建设基于大数据和人工智能技术的校本教学平台，支持网络课程、教学资源库、移动教学课程、MOOC，SPOC等项目的建设，在全校开展混合式教学、翻转课堂、移动教学等教学模式的改革。

通过教与学全过程数据的采集，可以对师生形成客观、科学、合理的评价。实现基于大数据的教学效果分析，给学校领导提供各种教学过程数据的详细统计汇总，实现数据驱动的学校发展性评估与科学决策。通过数据分析，让教师能够实现精准教学、因材施教，全面掌握学生的学习过程[2]。

3.4 空中课堂的建设

利用空中课堂可以实现寒暑假、特殊时期等师生不能到校时教师在线教学、辅导学生。相比较在线互动课堂，空中直播课堂学生端无须安装任何客户端软件，通过Web或微信扫码等方式，即可实现单向直播听课，并支持大规模并发。

网络在线课堂系统能够有效拓展教师教研时间和空间的限制，更高效地帮助组内教师平等、充分地实现资源的共享与再造。在“一人建课，多人协同，共同研磨，高质输出”的方式下，实现优质资源的高度整合、课程设计的最优配置。学科教师借助多样的教研开展方式，有效将日常教学工作、教学研究、教师成长真正融为了一体，实现了学科整体教研水平的提升和学科核心能力的沉积。

3.5 学习行为分析研究

随着信息化技术的不断发展与信息需求的不断深入，越来越多的用户和技术人员不再仅关注数据本身的计算与存储，而是进一步试图从大量数据中寻找规律，寻找到别人的“集体智慧”，并代入自己的决策与学习过程中。

对学生上课的行为进行分析，帮助学生提升学习效率。利用人工智能技术提高人脸识别、表情识别、情感分析等的准确度，辅助教学在课堂授课过程中，通过布设抓拍摄像头，对学生的人脸、微表情、行为姿态进行抓取、分析。

场景解决方案：基于人脸识别、情绪识别等AI能力，准确识别教学过程中老师的上课状态，如板书追踪、关键点识别等，帮助教师提升教学质量。

精准识别学生身份，辅助记录学生到课出勤情况；识别做题、转身、趴桌、站立、举手等多种典型课堂行为，辅助记录学生上课参与度情况；通过识别AU 动作组合，微表情情绪表达信息，辅助记录学生注意力集中情况。

3.6 5G应用

虚拟世界或物体和真实世界有机融合，在不妨碍正常生活的基础上，拓展了生存空间，丰富了生活，提供人类新的感知、认知、表达通道。利用5G高带宽和低延时的特性，构建与真实世界融合的VR/AR/MR新环境，提供可共享的生活、学习和工作新空间。5G信号覆盖到哪，VR/AR新环境就构建到哪；做好基础支持，从资源建设、课程设计、教学应用等多维度支持教师；对软件、设备、系统、理念等方面进行指引与培训。

随着5G网络覆盖的不断完善，5G在全方位提升教育互动性方面将会带来改变。持续探索5G技术在教育领域的应用与创新，基于“5G+”边缘云与更多AI技术结合，让教育“零距离”，推动智能教育在全息远程互动教学、生动MR课堂、AI大数据评测、校园智能化管理等应用的探索。

3.7 建立教育大数据管理与决策服务体系

智慧校园系统中的大量位置相关数据，包括轨迹、时间、类型、课堂出勤、上网行为等数据，与校园业务的数据结合，为个性化的教育、人性化的服务提供支撑，抽象出标签化的学生模型，掌握学生的行为动向、兴趣爱好、心理特征、互动行为，为学生的学习就业提供个性化的培养指导，为学校提供精细化的教育管理。

4 结语

总之，要不断进行智慧校园应用创新研究，融合互联网应用思维，有机整合校园核心业务系统，重塑师生信息化体验，建成一个精准决策、数据广泛、个性教学形式多样、高效服务实时主动、自然生活无拘无束的智慧教育新生态系统，全方位提升信息化应用水平。