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【中图分类号】G472.1 【文献标志码】A 【文章编号】1005-6009(2016)02-0015-03
【作者简介】倪凯颜,江苏无锡市安镇实验小学(江苏无锡,214000)校长,江苏省特级教师。
从结绳记事到仓颉造字、从雕版印刷到活字印刷、从电子传播到网络传播,每一次技术革新,都引发教育从里到外深刻而意义深远的变化。当全球信息化发展大潮深刻影响和改造整个社会之际,教育的新图景又悄悄在我们眼前铺展开来。云计算、移动互联、社交网络、智能终端等技术的应用,使智慧校园应“云”而生。面对数字原住民,如何紧跟时代步伐,既脚踏实地又仰望星空,打破传统教育的时空观和价值观,改变教育行走方式,建构可感可操作的智慧校园,成为推动学校教育改革向纵深发展的强大动力。
一、“软硬兼施”,架构云环境
显而易见,智慧校园的建构首先必须基于充分的软硬件基础设施建设。信息技术真正给教育带来革命性影响的不是大量独立计算机进入校园,而是十多年来互联网进入校园,其汇聚的海量教育信息,促使现代教育变得几乎不能有一天离开网络。而如今,移动通信、wifi技术及便携智能终端的普及,开启了智慧教育篇章,教育信息化的内涵和外延随之悄然发生变化。
智慧校园云环境的架构,包涵无线网络覆盖、智慧教室建设、智能终端配备、门户网站云平台建构等基本设施设备的建设。
首先,学校要实现无线网络全校或局部地区的覆盖。学校敷设无线网络,可以利用这种融移动通信和互联网为一体的技术破除有线束缚,使原本固定地点、固定设备、固定网络的教育行为变得随时随地;孤立信息、孤立资源被云存储、云分享所融合,获取与分享信息资源、交流沟通变得易如反掌,“信手拈来”。
其次,学校要建设相应的智慧教室。智慧教室可以建成全校班级共享的专用教室,供进入该教室的师生使用;也可以基于BYOD方式,建在相应的普通教室,供该班级师生随时随地使用。教室中至少要配置无线投屏器和投影机――IOS系统平台可以采用Apple TV+HD高清投影,Android或Win8系统平台可以采用Miracast(Widi)+HD高清投影――形成全班共享屏,供师生讨论、共享信息等使用。条件许可的话,可以为每个合作小组配上无线投屏器+HD高清电视,形成小组分享屏,供小组合作学习使用。如果教室中能配置一台移动小车就更好,实现教室内所有智能终端同时充电,有的移动小车可以无须通过无线网络就实现同时给所有终端下达任务,便于教育APP的统一安装、统一管理等。
第三,学校要配置一定数量的智能终端。在全校共享的智慧教室中,要有至少供一个班级学生学习所需的智能终端,最好人手一台。教师要拥有相应的笔记本电脑或平板电脑,实现移动办公、移动教学。若能采用BYOD方式,不仅为学校减轻很大的经济负担,更重要的是学生拥有属于自己的终端,这一电子书包会在使用过程中不断丰富,有利于学生随时保存、整理、完善自己的学习信息与成长记录,有利于集成并分析数据,积极利用数据。
第四,尽量实现学校门户网站的云平台建构。门户网站是智慧校园架构的重要平台,目前大多数学校都采用Web版本的系统平台,虽然也能部分实现智慧管理,但其超链接方式下的动态交互、数据集成等已经跟不上智慧校园发展的需要。取而代之的是通过云计算构建的教育云平台,能将学校、家庭、社区等网络设备、平台、软件、数据等整合为公共云资源,被教育教学所用。因而,学校门户网站要尽量采用基于云计算插片功能的“一站式”云平台,通过统一用户认证、统一操作界面、统一管理组织,实现学校对外动态信息、对内教育教学管理、教师研修培训、学生成长记录、家校联系沟通等都集成在这一数据资源池中,形成学校资源信息云体。通过传统PC端,或装有相应APP的平板电脑,或智能手机等终端,生活其中的师生、家长,可以成为一个个信息分享节点,从垂直报送与获取,变成横向协同与分享,如获取水、电般自如获取资源与服务。
二、多管齐下,实施云管理
有人说,三项技术(云计算、移动互联、社交网络)加起来化学反应,就催生了一种新型管理模式――云管理。基于云环境,学校可以多管齐下,实施新的管理方式,把校内人员很多时间和精力从繁杂的日常管理活动中解脱出来,把碎片化时间积极利用起来,更好地为教育教学服务,从而进一步提升管理品质与效能。
通过学校门户网站办公OA,学校可以在云平台建立起一个对内开放、实时互动的管理系统,构建动态校本管理文化,集成精确的数据管理信息空间。笔者所在学校的办公OA就形成了六大功能模块:含公告、通知、公文流转等的日常信息管理;含用车、报修、室场使用、外出请假等的日常调度管理;含教师任课、班级课表、全校课程以及课程表维护的课程管理;含教师基本信息、获奖信息、全校通讯录、教师博客等的教师信息管理;含学生花名册、学籍卡、评语输入、成长日志、成绩输入与分析等的学生信息管理;含学校信息、班级动态、学科资源、家校互动等的班级家园管理。
比如,学校要举办“体育节”,无须召开各个层面的工作布置会议,只需把活动方案到门户网站云平台“公告”中。一方面,通过账号主动登录网站的师生、家长可以知晓,另一方面,学校智慧APP会将方案主动推送给每一位获得权限分配的教师与家长,双管齐下,相关人员就能根据方案各司其职,自主开展工作。活动过程中,教师、学生、家长都能用文字、照片、视频等,记录并上传至云平台,实现过程记录、即时分享、互动评论、数据集成等。待“体育节”闭幕,关于活动的综合报道可以轻松完成,更重要的是获得了更全面更生动的过程记录,有效地实施了管理,促进了师生发展,更有利于家校形成教育合力。
这一基于云平台的管理信息空间,作用于学校管理者、教师、学生、家长,使校内公务、教师发展、学生成长、家校互动等各个方面在云平台得到分布与协同管理,实现上下级之间更迅捷的沟通,实现不同部门之间的数据共享与协调,实现师生与家长高效便捷沟通,使学校管理更趋规范化、自动化、民主化,提高工作效率,提高管理水平和决策水平。
三、混合学习,创生云课堂
一所智慧云校,仅有云管理的实施,是不完整的。作为学校教育教学活动开展的主阵地,云课堂是智慧校园建设中的重要组成部分。所谓“云课堂”,起初是指基于SAAS模式的一种高效、便捷、实时互动的远程教学形式。现在,云课堂有了新的指向,即在学校教育教学体系中,学生通过云计算、移动互联、社交网络、云学习平台、智能终端等技术与设备,随时随地、高效、快速地与教室内或异地的老师“面对面”互动交流、学习探究等。
智慧教室的建构让数字化学习(简称“e学习”)成为可能。e学习课堂中,学生可以自主搜集、加工、整理资料,可以随时在电子书上圈画批注,也可以小组合作,围绕某个知识点、话题跟帖讨论,分享感悟,还可以通过绘本表达、争辩交流、直接推送思考过程等分享思想,深入探究,提升面向未来的关联与搜寻能力、知识管理能力,以及分布与协作能力等。另外,云平台在线测评系统,为学生提供了便捷的练习、检测的平台,能即时知晓对错,促进其反思矫正,为教师减轻了大量批阅的负担,更重要的是为教师提供了准确的即时分析反馈的依据,便于教师第一时间掌握学生学习情况,从而科学合理地调整教学内容与策略,有效提高课堂教学效率。
随着实践探究的不断深入,人们发现,传统课堂教学可以被变革,但不会被完全取代,集传统学习与e学习优势于一体的混合学习,越来越多地为广大学校所接受。将二者结合起来,优势互补,创生云课堂获取最佳学习效果,成为智慧校园建设研究的重要课题。
四、沟通无限,实现云家联
家庭教育既是学校教育的基础,又是学校教育的补充。家校携手,相互协作,共同促进学生健康成长,已经成为整个社会的共识。积极利用智慧校园云平台,通过移动互联技术与智能手机等设备,建立学校与家长之间实时沟通的纽带,能实现教师、学生和家长的全方位互动。不仅让家长更了解学校和孩子在校情况,也拉近了家校之间的距离,让家长成为学校的教育资源和教育伙伴,使家校共育方式也与时俱进,掀开新的篇章。
问题多倒逼观念转变
在提出“组建数字化校园”的办学特色以前,武龙中学学校基础设施薄弱,建筑全是破旧的平房;师资老旧,全校40多名教师平均年龄47岁,多为民师转正或中师毕业;地处偏僻信息不畅……种种问题使得学校发展举步维艰。
“当时学校学校主要面临两大难题,一是学校生源难以巩固,对优质教育的需求使得学习好的学生纷纷转到了外地优质校,学习较差的学生逐步失去学习兴趣,出现了辍学的现象;二是学校教育质量难提高,缺乏办学活力难发展。教师工作没干劲,学生学习没兴趣,办学社会声望低,亟需转变教学方式,提高课堂效率。”武龙中学校长郭立国介绍说,上任伊始,摆在面前的就是这么一个烂摊子,所以他开始带领全校师生转变传统办学观念,研究探索学校特色发展的突破口。
作为电脑爱好者,郭立国偶然接触到了“智慧校园”这个概念,其中阐述的“无处不在的网络学习、融合创新的网络科研、透明高效的校务治理、丰富多彩的校园文化、方便周到的校园生活”使得他眼前一亮。在学习了相关专业知识和国家政策,研究了国内外数字校园建设经验后,郭立国觉得,只有通过信息技术手段才能改变农村校的落后面貌。
探索本土数字化之路
自有经费严重不足,几乎没有懂技术的人才,没有宽带,学校的全部数字化家当只是一台老式的投影机和一台面临淘汰的电脑……在这样几乎无基础的条件下,该如何组建数字化校园?抱着“铁杵也能磨成针“的信念,郭立国带领全校师生开始摸索自建本土数字化校园。
“没钱找项目公司就自己动手,没技术就自己努力学习,总之,不机械的套用专业公司设计的数字化校园建设模式,也不去购买价格昂贵、没有专业水准不会应用的数字化校园系统软件。而是利用现有的成熟而廉价的科技产品及简单实用软件,先实现学校‘土’的数字化。”说起其中的过程,郭立国深有感触,“根据学校现状及实际情况,学校坚持可以不高档不漂亮,但要科学、实用、规范、先进。不是所有的方面都追求高科技和数字化,而是提倡二次利用和自己改进完善。
建设数字化校园的关键是校园网络建设,一定要有成熟的校园局域网和高速的外网宽带,然而农村学校有个通病,就是乡下的宽带通信水准很低,真正到用户也就1M多,为此,学校自购先进的多WAN口路由器,申请了4条家用宽带,硬是自己合成了一个8M的宽带互联网。同时,又基于此组建了完善的校园局域网,实现了无盲点、全覆盖的校园无线网络,还自己架设了远程教育资源、共享资源、管理等服务器。
在数字化校园建设中,需要资金最大的是班班通装备,这方面也是学校最吃力的,它不像建房、铺路等基础建设可争取到专项资金,学校只能在别的方面压缩开支分批安装。先是三年级两个班装了两套标准的液晶交互式多媒体,但资金需求太大,这样下去装不起,于是郭立国和老师们琢磨研究后,开始自己用大屏液晶电视、电脑、HDMI线、班班通讲台组装,这样成本就降下来了,原计划两年装备完8个班的计划提前了半年多装备齐全。
继续向“智慧校园”迈进
通过开展数字化校园特色校建设活动,学校教学质量明显提高,以2013年为例,76名毕业生中有58名升入高中。学校办学活力也进一步增强,整体办学水平优于部分城区学校,拉近了与市区学校的差距,得到了学生家长的认可,更愿意把孩子送到这里就读了。
同时,学校教师应用信息技术能力也明显提升:100%的任课教师能用,75%以上喜欢用,50%以上能创新应用;学生的学习兴趣也提高了;90%以上的学生喜欢数字环境下的学习,不仅三年来再没有学生流失,连以前转到外面的五名学生得知母校的变化也纷纷回来了。
关键词:智慧校园;信息化;网络基础设施;软件系统;应用平台
引言
在全球信息化迅猛发展的大背景下,智慧校园建设已经成为教育发展的大势所趋[1]。数字化校园建设的全面实施,将对学校各项工作和师生工作、学习与生活产生深远影响,将显著推动学校的发展,促进学校办学水平的提高。通过实施数字化校园建设将对校内的管理机构的重组、人员的优化等问题有很好的促进,数字化校园的建设将对学校的长期可持续发展产生非常大的战略影响。
基于智慧校园建设的发展趋势,黄冈某学校提出并实施了智慧校园建设,通过信息化的技术手段,立足于师生需求,改善和提升学校的教学环境、科研环境、管理环境和生活环境,为实现教学质量、管理水平和办学效益的进一步提高提供重要保障。通过“数据中心”的建设,提升学校数据整体的质量,为领导更准确的决策提供数据支撑;通过“应用中心”的建设,面向师生提供全生命周期、一站式的服务平台,面向校领导提供辅助决策分析的平台,全面支撑学校发展战略;通过“感知中心”的建设,为师生提供丰富化、多媒介、多渠道、多形式的应用服务。
1 总体架构
学校信息化建设是一项庞大的系统工程[2]。从宏观角度看,涉及教学、科研、管理和社会服务等诸领域;从微观来说,则包括信息基础设施建设、信息资源建设、技术队伍建设、应用系统建设和教师技能培训等[3]。综合分析黄冈某学校的现状及发展需求,站在学校全局的角度总体规划,通过对核心业务流程进行梳理优化,对全校业务流程进行完整设计。
根据学校的业务特点,基于“硬件集群、数据集中、应用集成”的建设理念,遵从于以上的建设模式,并借鉴国内外先进的设计思想与技术方法,采用顶层设计的方法,构建了一个松散耦合的分布式应用体系,在校园“IT基础设施平台”之上,以“应用支撑平台”为支撑,构建校级“信息化应用中心”,所有应用在校园综合门户进行个性化展现;整体数字化校园建设以“信息标准体系、信息安全体系、运维保障体系”为保障,智慧校园系统构架如图1所示。
2 功能实现
2.1 软硬件基础支撑平台
依据项目建设理念,建设智慧校园信息系统需要软硬件基础支撑平台,主要包括硬件方面的光缆线路及综合布线,中心机房建设如软件方面的计算机网络系统。
(1)硬件支撑
光|线路工程是黄冈某学校信息化建设方案的基础网络工程,是数据及信息传输的基础物理通道,是组建光传输网络的传输媒介。光缆中光纤数量的配置应充分考虑到网络冗余要求、预期系统制式、传输系统容量、网络可靠性、新业务发展、光缆结构和其他潜在的需求及维护用备料的储备。光缆根据组网的需要,纤芯的具体占用情况不同。本设计光缆路由为:从中心机房布放主干光缆至校区内的教学楼、食堂、宿舍及看台等各建筑,主干光缆需求表如表1所示。
黄冈某学校综合布线系统是利用先进的网络技术,将整个新办公楼形成一个集成统一的网络,提供语音、数据和图像通信服务。该综合布线系统采用六类非屏蔽布线产品,主要分为工作区子系统、管理子系统、水平子系统、垂直子系统、主配线间子系统。整个园区网络采用星型组网方式,以机房为中心,通过光缆将各建筑与中心机房相连接。各独立建筑内部设置楼层配线间,线缆经由垂直竖井、水平槽道进入各间教室、办公室及寝室。楼内垂直主干采用12芯或24芯单模光纤,水平部分采用六类非屏蔽双绞线,保障了数据信息安全、可靠、迅捷的传输。
(2)计算机网络
计算机网络系统是建设现代智能校园系统的基础,它为所有的软件系统提供了运行的基础平台,是校园个应用系统运行的基础。数据网子系统主要校区内数据网络工程项目,数据网主要承载业务包括设备管理、支撑系统、多媒体系统、一卡通、会议电视及互联网信息等,该网络在部署有线网络同时还利用无线网络对大空间无线覆盖,满足办公室内移动用户对数据网络接入的需求。网络系统主干汇聚线路为1000M,桌面接入带宽为10/100M。核心交换及分支交换机支持多种QOS、802.1Q、802.1P、802.1N优先级,网络交换设备支持多种ACL算法和应用。
2.2 智慧校园软件系统
智慧校园软件系统是数字化校园建设的核心[4]。智慧校园软件系统建设主要包含信息标准建设、公共数据平台、身份管理平台等基础支撑平台和数字迎新、教务教学管理、学工管理、协同办公、资产管理、财务系统、图书管理、人力资源、掌上校园等管理应用平台。系统基本涵盖学校日常管理事务与工作内容,实现了信息化、数字化、智能化。
信息标准建设是数字校园综合管理平台建设的基础性工作,是保证数据一致性的前提,是学校内部、学校与各级管理部门之间通过数据交换实现信息共享的依据。数据中心平台将遵循信息标准,基于元数据管理建设,全面涵盖学校各方面数据,并实现数据的唯一性、准确性和低冗余。数据中心平台架构如图2所示。
在身份认证模块,为了方便用户记忆和系统维护,本系统采用统一身份认证机制。统一身份认证的核心内容是统一用户认证、单点登录。
智慧校园软件系统管理应用平台实现了学校迎新、教学教务管理、学生工作、办公、资产财务、人力资源等功能。以迎新系统为例,展示系统主要功能实现。
数字迎新系统涉及新生入学各个环节,面向学校各部门、新生及家长的综合管理信息系统。基于先进的网络技术和数据共享理念,在参与迎新的各部门间实现数据高度共享和流动,并明确各部门责任和业务管理范围;在系统运行过程中将学校招生时产生的数据转换为新生数据加入学籍数据库,实现了新生数据与学籍数据的无缝连接,和“一站式”入学服务。
迎新系统涵盖新生入学各项业务,全面支持网络办公,功能全面。迎新系统与数字校园其他系统采用统一的数据结构,从迎新相关各项业务数据库中提取数据,为迎新工作中庞杂的各项业务提供了高度的数据共享和流通,实现了新生入学手续的规范化,新生数据集中管理,各部门实施共享,为学校各管理部门决策提供数据依据。
2.3 校园应用功能实现
校园应用主要涵盖“一卡通”系统、安全防范系统、智能会议系统、公共广播、无线WLAN、LED大屏、录播教室方案建设等内容。以“一卡通”系统为例介绍校园应用功能实现。
“一卡通”系统是以软件、硬件集成的综合信息集成系统,构建在数字化校园之上的统一身份认证、中央共享数据库、统一信息门户等基础平台,与学校其它业务管理信息系统紧密结合,实现数据共享和交换,组成数字化校园的重要信息采集网络,为学校提供实时可靠的信息来源和决策依据。“一卡通”系统由统一的身份认证中心、统一的信息门户中心、统一的公用数据中心及统一的“一卡通”管理应用中心四大部分构成一个一体化的完整系统。
“一卡通”系统具体实现的功能如下:
(1)电子钱包功能:校园内以卡代币,实现就餐、购物、上机等各类消费。
(2)身份识别功能:校园内以卡代证,实现图书借阅、考勤、考试等身份认证。
(3)金融功能:银行卡、校园卡有机结合,银行卡能向校园卡帐户自助实时转帐。
(4)第三方集成功能:与学校现有的应用系统集成。
(5)自助服务:交易情况查询、校园卡挂失、解挂等操作。
(6)自动对账和挂账机制:当出现卡库余额不一致的账户,系统自动对账和挂账。
(8)信息查询与统计:通过帐号和密码登录获取统计信息与报表,为管理决策提供依据。
3 总结
通过实施智慧校园项目,进行信息化建设使得黄冈某学校校园数字信息标准化、校园信息资源数字化、校园应用系统一体化、校园信息应用全面化、校园信息资源丰富化、数字化校园支撑平台集中化、信息化应用推动网络基础设施发展,改善和提升学校的教学、管理和生活环境,为实现学校教学质量、管理水平和办学效益进一步提高提供重要保障。
参考文献:
[1]黄荣怀, 张进宝, 胡永斌,等. 智慧校园:数字校园发展的必然趋势[J]. _放教育研究, 2012, 18(4):12-17
[2]宗平, 朱洪波, 黄刚,等. 智慧校园设计方法的研究[J]. 南京邮电大学学报(自然科学版), 2010, 30(4):15-19
>> 基于自助服务的高校智慧校园构建研究 基于物联网的智慧校园构建研究 基于教育云的智慧校园系统构建 基于ERP的商务智能系统的构建 基于物联网的智慧校园建设与发展研究 基于android平台的智慧校园应用研究 基于智慧校园的数据中心建设研究 基于NFC技术的智慧校园系统研究 基于BIM技术的智慧校园管理系统研究 基于Spark的智慧校园数据挖掘研究 基于智慧校园的PIM流程与数据智能管理平台建设 基于模式的校园电子商务研究 基于模式的校园服装电子商务研究 “智慧校园”的构建与实践 基于主体的商务智能系统设计方法研究 基于智能的电子商务应用研究 基于智能网的校园业务解决方案研究 基于WSN技术的智能数字校园系统研究 成都康赛:智慧计算构建的智慧校园 基于智慧校园的校园视频监控系统的建设研究 常见问题解答 当前所在位置:l.
[2] 周红春. 高校教育信息化的新发展:信息化教育——我国高校教育信息化试点学校建设的启示[J]. 电化教育研究,2012(6):5-11,28.
[3] 赵卫东. 商务智能[M]. 北京:清华大学出版社,2009.
[4] 李艳. 商业智能是一种解决方案[EB/OL]. .
高校教育信息化的发展不断深入,智慧校园理念在数字校园以及网络校园的发展实践基础上将高校教育信息化建设推向了新的阶段。本文从智慧校园理念的提出环境以及其发展过程分析入手,简要分析智慧校园的组成结构以及典型模块,结合已有智慧校园的应用示例效果,对智慧校园建设进程中出现的问题予以归纳,在此基础上,对今后我国高校智慧校园理念的进一步建设趋势进行阐述,以供相关人士参考。
【关键词】高校智慧校园 应用效果 策略研究
高校教育信息化建设的推进将高校教育功能推向了网络校园、数字校园的阶段,这两个阶段的实践过程已经取得一些成绩,而智慧校园则是继数字校园建设后的又一阶段目标。智慧校园的建设需要在网络校园以及数字校园的基础上进行,集合网络校园、数字校园在实践应用中的效果分析,寻求可行途径解决网络校园及数字校园在应用中出现的典型问题,不断优化校园教育信息化配置,为高校学生提供一个更加便捷、现代化的学习生活氛围。
1 高校智慧校园的提出背景及发展历程
高校教育信息化建设的着眼点在于现代信息化技术与高效校务管理的有机结合,随着云理念及云计算技术的不断革新,新一代网络技术俨然成为智慧校园建设的支撑引擎。现阶段我国智慧校园建设仍旧处于较为初期的阶段,需要各界人士加大智慧校园建设进程中的努力程度,实现高效能、低成本、多角度、全方位的可为高校师生提供智慧服务的校园环境。
1.1 智慧校园的提出环境
进入现代化社会,随着社会进程的不断推进,各行各业掀起了信息化升级的浪潮,对于高校校园信息化建设而言,其所需要达到的应用需求越来越高。智慧地球、智慧城市等智慧系列理念的提出,推进了信息化时代的智慧演化进程,高等院校作为知识和信息服务的重要媒介,其势必会加入智慧化转型大军,借助先进相关技术信息手段的发展与应用,建设智慧校园。
智慧校园理念的正式提出源自2010年浙江大学在信息化十二五规划中提出的议题,其建议宗旨在于创建无处不在的网络学习、融合创新的网络科研、透明高效的校务治理、丰富多样的校园文化生活、便利舒适的校园生活。也就是说,智慧校园概念自诞生以来,便伴随着安全、稳定、环保、节能等特征。浙江大学提出智慧校园建设意见后,便引起了教育领域众多高等院校的积极响应,在不断的探索与研讨过程中,人们在智慧校园的核心特征上达成了共识。智慧校园理念中包含三个核心特征:
(1)智慧校园建设工作旨在为高校环境中的广大师生营造一个全面的、智能感十足的、综合的信息服务品台氛围,并根据师生及校务相关的不同角色、诉求,提供个性化定制服务;
(2)智慧校园建设的技术支撑为融入高校的各个服务领域的计算机网络信息服务技术,其技术目标在于实现校务相关的互联以及即时写作;
(3)智慧校园的建设主体在于通过智能感知环境和校务综合信息服务平台的有效结合,为学校内部与外部环境提供一个可供师生之间、学生之间以及其与高校相关角色之间相互交流、相互感知的接口。
智慧校园建设的理念内涵与智慧地球理念如出一辙,其与当前流行的物联网技术有着密切关联,智慧校园的首要目标也是将物联网技术与校园应用进一步融合,借助物联网技术连接高校局域网中的各类型物件。
关于智慧校园在实际应用中的概念解析,不同应用目的的组织或企业有着不同的看法,有些企业认为智慧校园与特定的产品之间有着捆绑关系,有些企业则认为智慧校园的主要载体是运营商的相关产品。但从高校角度看,智慧校园是数字校园建设发展到一定阶段的表现形式,因此,智慧校园的概念可以理解为是数字校园的发展版。从这一理解方式看,智慧校园建设的首要任务便是建立一个具有统一性的基础设施平台以及具有统一性的数据共享平台和校务相关综合信息服务平台。
1.2 智慧校园的发展历程
我国在“十二五”以来对高等院校的教育投入比例有明显增加,越来越多的高校逐渐将革新眼光放在信息化特色与教育环境的结合上。教育信息化这一概念便应运而生,在众多高校响应国家政策号召兴建的新校区配置中,不乏一些具有典型现代社会信息化特色的教育资源,完成了教育教学环境逐步向网络化、信息化、数字化、智能化、多元化的转型雏形。这也为智慧型校园建设奠定了背景基础。信息化校园的建设目标在于培养集合创新性、应用性、复合型的综合人才,通过为学生提供良好的学习和生活环境的方式提升学生培养的多元化转型力度。
网络校园建设阶段回顾:从技术层面看,高校教育信息化建设中的网络校园阶段将原有校园网进行双栈式网络升级,实行IPv4与IPv6并存的校园局域网环境。引进了有线网络和无线网络的技术,为高校学生构建了一个连接所有校园内教学楼、支持多种数据终端访问校内资源的技术途径。在网络校园建设阶段,应用重点在于高校 门户站点、校内邮件系统、职能部门管理信息系统互通、视听教学、网络课程、教学资源库共享、图书馆文献资源系统查阅、网络办公等网络技术支持的项目建设。虽然在网络化高校校园建设阶段,师生们体会到网路化学习环境的优势,但不能忽略的是,在网络校园阶段存在着信息门户与身份认证方面有效的统一手段。
数字校园建设阶段回顾:数字校园理念出现于网络校园实践之后,其在网络校园建设成果的基础上以壮大信息化校园为核心目标,进一步整合了网络校园MIS系统、实现身份认证与信息系统的统一。可以说,数字校园建设阶段的应用重点在于校园内网络相关资源的统一化建设,从校园基础数据库、校园数据交换系统、校园信息门户站点到校园管理信息平台登录的身份认证,都实现了网络化校园阶段并未出现的统一化转变。从高校教育资源的整合及优化方面看,数字校园将校园一卡通以及包含智能决策支持系统在内的高校教育资源计划系统引入建设体系中,创建了数字图书馆、网络视听课程以及网络协同工作等应用系统,进一步方便了高校师生的日常工作及学习。
智慧校园构建设想概况:智慧校园的发展依托于已经有明显成效的数字校园实践成果,是高校教育信息化发展的创新目标,也是教育信息化建设的新兴模式。目前,智慧校园的应用尚处于构建阶段,其将尝试以有线无线一体化校园网、物联网、移动网等多类型网络进行融合,并以此为基础,采用近年来兴起且势头正猛的云计算技术,配合应用层数据交换技术以及应用集成框架技术等高端计算机技术,进一步推进教育信息化建设的力度。智慧校园的建设目标在于实现高校校园环境内的物物之间、物人之间、人人之间的感知互通、互联,从而改变传统静态状态中的校园管理模式,实现高校教学以及其他方面的动态管理,并通过一系列高端技术作为保障手段,不断提升教育信息化建设应用过程中的精细化程度。智慧校园目前在我国南方多所高校有所应用,例如,浙江大学将智慧校园建设的范围确立在平安校园建设、绿色校园建设、和谐校园建设、生态校园建设、科学校园建设等项目上;上海交通大学在国内高校首次提出“智慧泛在课堂”的智慧校园建设理念,将图书馆电子教参资源融入学校教务系统之中,方便师生在教学课程信息与教参资源之间的即时互通操作。
2 高校智慧校园建设的架构介绍
结合智慧校园的概念解析以及其在实际应用中的实践整合成果,按照鲁东明在《信息化VS高等教育创新-融合-发展》文中的观点,将智慧校园的定义所蕴含的总体架构可以分为基础网络、公共支撑、数据资源、共享服务、应用服务、用户访问等六个环节,具体的结构展示图如图1所示。
按照顺序对于高校智慧校园建设的结构中的典型主要模块的具体细节做如下分析:
(1)基础网络环节主要包括三个部分:数据通信、语音通信、电视传输。基础网络环节所依托的技术手段主要是超高速局域网技术,利用有线网络以及无线网络的相关计算机技术,构建智慧校园建设的基础平台,可支持包括文本、图形、图像、语言、媒体等多类型、大规模的数据之间的传输与共享,并支持校园一卡通的数据传输。前文提到的平安校园的视频流传输也可以通过智慧校园结构中的基础网络环节实现。而电视传输的主要对象则是数字化有线电视和校本电视,语音通信则是依托电信建设,实现有线电话以及近年来兴起的4G移动通信等。
(2)公共支撑环节主要包括多业务融合的高性能复合云计算、数据中心智能机房环境、校内楼宇集合的智能大楼以及智能场馆、协同感知相关设施等。
数据资源缓解主要包括基础数据库、办学资源库、图书文献库、物资环境数据库、人文环境数据库五类。其中,基础数据库包括教务管理、科技管理、人事管理、财务管理、学生管理、校务资产设备管理、高校体育运动管理、高校后勤服务管理、校园卡管理等。而办学资源库包含高校教学及辅助用场地、高校办公行政用房及场地、高校学生宿舍、高校学生食堂等数据库以及高校教育科研仪器资产数据库等。图书文献库主要指的是数字图书文献、学报校刊数据库等。物资环境数据库包含高校校园建设规划、高校校园卫生、高校校园绿化、高校校园景观等。人文环境数据库则主要包含高校校容校貌、高校班级风范、校规校纪、高校环境下的师生礼仪和人际关系等。
(3)共享服务环节包含六个模块:公共数据交换系统、统一身份认证、公共通讯系统、校园卡系统、平安校园监控系统、应用服务层、用户访问层。其中需要格外注意的是统一身份认证环节,其支持用户、权限管理以及应用服务注册等功能,保障平台使用的每一个用户均具有一个唯一的电子身份。统一化的身份认证也是智慧校园区别于网络校园的重要指标。
3 高校智慧校园建设的应用示例展示
高效智能校园建设在一些地区的高校应用所取得的成绩是令人们欣慰的,针对其中几项较为典型的应用及其效果,笔者将作如下分析:手机开门:鹰潭某学院施行了凭借手机扫描门禁读卡器的智慧校园建设项目,让学生们体会到了在校园生活的便利。手机考勤:对于高校学生而言,用手机进行考勤可以不用花费过多的时间在点名上,缺勤与出勤的确定可以在短时间内完成,尽可能少的占用课程时间,从某种程度上促进了学生上课的积极性。
校园一卡通:作为网络校园、数字校园的产物,在智慧校园中的校园一卡通相对于此前有更进一步的升级,不仅结合了多类型计算机高端网络技术,更在原有基础上,添加了网络校园以及数字校园建设中所缺少的统一身份认证,实现高校校务数据管理的集成和共享。
4 高校智慧校园建设应用中的问题分析
虽然智慧校园建设的应用成果展示了其方向的正确性,但对于高校智慧校园应用过程中出现的一些问题也不能忽略,对于其中的典型问题及结合实际的可行对策分析如下:
首先,智慧校园参与师生对于现代化信息素养程度有待提升。信息化技术的迅猛发展令高校师生在具体操作中对于相关技术的适应程度与智慧校园建设的要求之间出现差距。由于技术限制,造成智慧校园建设中的相关部门对于信息化的接受热情并不是很高,造成新进系统资源的利用率下降。现阶段我国高校在智慧校园建设的具体操作中多数将精力放置于外包网络技术公司完成,这一现状并不利于智慧校园建设的深入进行。正确的操作模式应该是外包公司与本校信息化部门共同完成,根据学校的不同需求将网络高端计算技术进行本土化、个性化加工、开发。
其次,可以尝试校企合作的模式推动智慧校园建设的发展。结合智慧校园建设的实践情况可以发现,高校环境下的师生对于技术性智慧校园的应用参与度并不高,一方面源于高校环境的影响,一方面源于缺乏有效激励手段。而校企合作的模式不仅可以提升办学水平,也可以推进信息技术在高校中的快速发展,更能通过人才培养计划吸引学生的对于智慧校园建设的参与热情。也就是说,高校可以通过认真调研以及与企业之间的商谈过程,确定合作企业,借助校企合作在高校人才培养方面的优势,推进本校智慧校园的信息化建设。
5 结语
基于本文分析不难看出,智慧校园建设已经成为未来较长时间内我国高校教育信息化建设的主要任务,虽然就目前智慧校园在国内高校的应用效果看,仍然存在一些不足,但对于问题原因的准确分析可以有效改善现状,通过参与师生观念的更新以及操作模式的多样化转变,进一步推进高校内智慧校园的渗透程度。
参考文献
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[2]杭州华三通信技术有限公司.新一代网络建设理论与实践.[M].北京:电子工业出版社,2013(3).
[3]周凯.上海交大首创"智慧泛在课堂"[R].中国青年报,2011(11).
关键词:智慧校园;机制保障;建设
中图分类号:TP315 文献标志码:A 文章编号:1673-8454(2015)01-0019-03
一、引言
自从2008年11月IBM首次提出“智慧地球”概念后,国内外教育信息化领域有关“智慧校园”的研究分析很快成为热点,许多活跃在教育信息化领域的专家学者纷纷提出智慧校园的内涵和建设方案,并在高校付之于实践,大力推动着我国教育信息化进程。2010年南京邮电大学提出并实施了“智慧校园”建设方案,正式拉开了中国高校智慧校园建设的序幕。经过这几年的积极探索和总结经验,智慧校园建设在信息化教育中的成效有目共睹,然而从理论研究角度来看,以技术角度对智慧校园进行探讨的研究占大多数,在CNKI中以“智慧校园”为关键字对期刊论文和硕博论文进行搜索,找到348条结果,90%以上的论文是从技术角度对智慧校园展开分析。可以说,智慧校园建设依旧还处于起步阶段,作为一项具备基础性、长期性、全局性和先导性的人造工程,其推进过程最大困难不仅仅是技术问题,在提高管理水平方面也势在必行。
智慧校园正逐渐成为教育信息化的重要组成部分,但取得快速发展的同时也暴露出诸多问题。为更好地全方位地推进智慧校园建设,适当适时建立有效的保障机制有助于提升教育信息化管理水平,有效促使教育信息化正能量最大发挥,对于今后智慧校园的发展将有着积极作用。
二、建立和完善智慧校园建设保障机制的必要性
制约智慧校园发展的因素各有不同,抛除技术原因,主要表现为:各业务部门沟通协调困难;相关法规制度不健全;持续发展资金不到位;人力资源建设不到位等。
1.信息部门主导项目,全员参与意识淡薄
总结近几年智慧校园建设的经验来看,多数建设的主导负责是技术部门信息中心,其他业务部门项目参与度往往取决于信息部门的倾向性、协调性,这样建设的智慧校园虽然有利于突出新媒体与新技术,但其缺点也日益凸显,主要表现在:(1)信息部门作为一个技术部门,其角色的能力、权力有限。在项目建设过程中,由于缺乏主管校领导的强力参与,在智慧校园的整体管理、沟通和协调方面显得举步维艰;(2)对办公、教学、科研和后勤等业务流程不了解,造成重技术轻应用的倾向,一定程度上忽视教与学等主流服务;(3)其他业务部门人员在思想上存在知识依赖,缺乏主人翁意识,很多日常信息化工作都被动地由信息管理部门承担,不能充分调动每个岗位上业务人员的积极性,致使不能全员参与校园信息化建设。
2.项目一次性投资,缺乏持续资金支持
目前,很多学校以项目方式筹建智慧校园建设初始资金,这种资金是一次性的投入,项目结束也就意味着资金投入结束。这种方式的资金一般投入比较大,主要用于购置软硬件基础设施,无法兼顾资源建设、团队建设、运维升级等方面的持续投入。智慧校园的建设是一个长期持续建设过程,除了初期建设一次性投入,还应该保证每年投入一定的专项资金,用于系统运维、教学资源开发、人员信息素养培训等方面。
3.信息素养偏低,人力资源建设不到位
智慧校园系统作为典型的人造系统,构架图中最上层是应用系统,其主要使用者包括行政人员和教师,他们的信息化水平对智慧校园的推进程度起着举足轻重的作用。实践证明,项目团队的整体信息化水平越高,智慧校园的推进越顺利。为提高团队整体信息化水平,必须先梳理目前智慧校园建设团队普遍存在的问题:(1)团队组员的不可选择性。智慧校园建设团队成员一定来自各业务部门,包括办公室、教务处、后勤等。他们来自不同岗位,兼职成为智慧校园建设团队成员,具有不同专业背景和工作背景,年龄、学历、职称等也各有不同。(2)缺乏提高信息素养氛围。业务部门行政人员、信息部门专业技术人员和学校领导的信息化素养均需要提高,必须建立长效保障机制,以营造潜移默化提高信息素养环境。
4.专项政策法规缺乏,激励机制不健全
近几年,教育部下发了诸多教育信息化方面的政策法规,涵盖了教师教育信息化、数字化校园、教育资源信息化方面等建设内容: 2010年1月,教育部下发 《关于印发<教育部2010年工作要点>的通知》,提出:“加强终身学习网络和服务平台建设”, “推进教育信息化和优质教育资源共享”;2010年5月,教育部、 人力资源社会保障部和财政部共同《关于实施国家中等职业教育改革发展示范学校建设计划的意见》,提出把建设数字化校园作为重要目标;2011年8月,教育部《关于实施国家示范性职业学校数字化资源共建共享计划的通知》;2012年3月,教育部印发《教育信息化十年发展规划(2011-2020年)》,等等。
1 我校信息化建设现状
学校信息化建设起步较晚,应用系统基于部门本身的业务建设,学校以自主研发模式建设为主,在投资较小的情况下实现学校业务部门信息化,并不能满足现在及未来智慧校园的长远发展;信息化资源共享较差,数据孤岛严重;信息化管理机制不合理,规章制度不完善;信息化推动困难。
2 我校智慧校园建设实践
四川工商学院深入贯彻“信息技术与教育教学深度融合”理念,大力推进教育信息化建设工作,综合利用云计算、物联网、移动互联、大数据等新兴技术,提升学院科学化决策与办学能力,推进信息技术与教学、科研、管理业务的深度融合,促进学科发展。将建成与特色鲜明的应用型高水平大学相适应的智慧校园。
2.1 列入学校整体规划
完善顶层设计和决策体系,加强统筹协调。学校结合多年的信息化建设和应用实践,吸取过往建设中的经验和教训,经过调研、广泛征求意见、专家论证、多轮修改、反复研究,制定了《四川工商学院智慧校园信息化“十三五”规划》。在十三五规划中,学院将信息化发展作为学院整体转型发展战略来考虑,制定出学院信息化建设的远景规划和阶段建设目标,并明确学院各阶段信息化建设中所需要实现的具体目标。
2.2 加强管理机制建设
学校信息化由学校统一领导、统一规划、分步建设、分级管理、建立学校网络安全和信息化领导小组,对信息化建设发展规划和重大事项进行决策。聘请信息化领域里资深专家,校内计算机学院教师组成信息化工作组,指导信息化建设的设计思路,负责咨询、规划等技术工作。学院信息网络中心是学校信息化建设业务技术服务部门。负责学院信息化和网络安全工作的组织协调和日常管理。信息网络中心帮助各职能部门和教学单位开展信息化工作,提供专业的技术支持和运维支撑服务。学院各个职能部门和教学单位共同参与到信息化建设中,确保了管理机制与业务系统的深度融合。
2.3 加强信息化制度建设
由“学校网络安全和信息化领导小组”牵头对制度性、技术性及网络信息安全层面进行分工协作、信息化建设各成员单位协作完善教育信息化建设和运行保障的规章制度制定,确保教育信息化建设成果能够长久的、可持续的发展下去;明确信息化所涉各级部门的责任和义务,破除信息共享的各种壁垒,保障各类信息能够准确、及时地实现按需共享。修订了《四川工商学院信息网络管理办法》《四川工商学院信息网络安全管理办法》《四川工商学院信息中心工作职责》《四川工商学院中心机房管理办法》。根据学校信息化智慧校园建设过程中的实际情况,逐步完善各类制度,为十三五信息化建设?划提供制度保障。
2.4 加强人才队伍建设
学校重视信息化人才的培养,加强信息化人才队伍的建设。增加信息网络中心的人员配备,建立一支专兼职结合,技术水平过硬的信息化队伍,在学校软件工程或网络本、专科专业中以校内实践训练等形式组建学生团队,由部门安排人员培训。经考察后,选取优秀学生以校聘方式留校工作。解决好信息网络中心专业队伍建设;在校内其他主要职能部门(校办、教务、人事、科研、计财、学工、招就)、各二级学院建设二级信息化队伍,探索建立多种编制有机搭配的信息化技术支持服务队伍,作为学校信息化应用、培训指导及建设的基本保障。建立常态化的信息技术专题培训和信息化培训制度,以确保各系统的有效使用。
【关键词】 网络 智慧校园 建设
引言:所谓的智慧校园,使指利用网络信息技术实现校园信息的交互,为师生提供更加智能的服务,保证学校信息系统的正常运行。基于网络的智慧校园建设主要是应用了云计算、物联网等新型技术,这些技术将数字校园发展到智慧校园的模式,有利于校园的稳定发展。
一、云计算技术
1.1内涵
云计算是计算机网络的一种新型技术,目前在各大校园网络中被广泛运用。如今校园内部各个部门之间没有实现信息资源的共享,信息传递的速度很慢。云计算能完善校园的信息化系统,存储大量数据,使各个部门的人掌握信息,制定利于校园发展的相关计划。云计算的基本应用服务有四个方面:第一是基础设施;第二是基础设施服务;第三是平台服务;第四是应用服务[1]。
1.2云计算技术在智慧校园中的应用
首先,云计算技术可以降低校园的维护费。云计算本身不需要投入大量资金,而且在硬件设备的配置上也没有过高要求。在日常维护的过程中,云计算的供应商定期对网络建设情况进行检查,基本不需要学校增派人手,从而节省了学校的财力、物力和人力。
其次,云计算技术可以提高校园网络的可靠性。云计算技术具有精确的优势,在应用过程中可以有效降低服务器的出错率,保障校园网络的安全运行。如果服务器出现问题,学校网络瘫痪,建设智慧校园的工作将难以为继。但是将云计算技术应用于校园网之后,可以快速恢复数据,使校园网络的安全得到有力保障[2]。
再次,云计算技术可以扩展信息资源的共享范围。应用云计算可以搭建网络信息平台,实现各部门的沟通交流。各部门把校园的有关数据放在“云”计算机中,可以互通有无,扩展信息资源的共享范围。
最后,云计算技术可以完善智慧校园多媒体教学的系统。云计算技术可以将多媒体设备和其他遥控设备连接起来,优化教学环境,丰富学生的视听体验。交互式的多媒体教学系统以云计算作为基础,通过教师和学生的手持移动终端进行具体操作,如播放课件、选择素材等等,有效地提高了课堂效率和教学水平。
二、物联网技术
2.1内涵
物联网技术是通过射频识别(RFID)、红外感应器、全球定位系统、激光扫描器等信息传感设备,按约定的协议,将任何物品与互联网相连接,进行信息交换和通讯,以实现智能化识别、定位、追踪、监控和管理的一种网络技术。
2.2物联网技术在智慧校园中的应用
首先,物联网技术可以应用在校园一卡通上。校园一卡通集消费、签到、考勤于一身,有利于便捷师生的生活。同时,物联网可以通过短信方式提醒用户账户信息、图书借阅情况、消费记录等等,让校园生活更加智能化和信息化。
其次,物联网技术可以应用在多媒体教室中。智慧校园应用物联网技术,不仅可以掌握教室的使用情况、教师的课堂情况,还能对教室的使用状态进行查询。目前我国很多高校都配置了多媒体教室,并为多媒体教室提供了音响、投影机等设备。应用物联网,一方面可以使多媒体教室的设备正常运作,顺利地播放媒体信息,另一方面可以使这些设备和无线网络连接,丰富课堂内容。
再次,物联网技术也可以应用在智慧图书馆中。图书馆作为学生收集资料的场所,急需进行智慧化管理,满足学生的阅览需求。图书馆在应用物联网技术后,可以实现无人工服务,优化校园的人力资源配置[3]。当前许多图书馆都通过基于物联网技术的RFID书籍归架车来对书籍进行管理,这种技术的操作流程如下:第一,将书籍放在归架车上,通过内部阅读器,归架车可以感知到书内存储的RFID信息。第二,图书馆的管理人员在查询书籍时,可以将信息传达给归架车,获取书籍的目标位置。第三,学生还书后,图书馆管理人员需要按照屏幕上的指示合理摆放书籍。将RFID应用于图书馆中,可以有效提升工作人T的效率。
结论:我国网络计算机技术不断发展,为了满足时代的发展需求,高校从数字校园过渡到智慧校园的模式。在过渡过程中,网络技术十分关键,高校只有把握网络技术的内涵,将其科学地应用于智慧校园建设之中,才能推动校园的长足发展。
参 考 文 献
关键词:智慧校园;网络环境;设计;方案
中图分类号:G434 文献标识码:A 文章编号:1009-3044(2016)17-0263-03
Abstract: In reviewing the achievements of campus information construction of Anqing Normal University in 12th Five-Year, the existing problems and challenges are analyzed. Combined with cloud computing, mobile Internet, Internet of things, virtualization and other technologies, construction objectives of Smart campus are proposed, the application of key technologies in the construction of smart campus network environment are studied, network structure optimization, the implementation of wireless network coverage planning programs are designed, carrying all kinds of things in the network support platform and a one-stop intelligent information management platforms are built. It provides a design scheme for the construction of the campus information network environment during 13th Five-Year.
Key words: intelligent campus; network environment; design; scheme
1 概述
基于云计算、物联网、虚拟化等技术的综合运用,智慧校园是数字校园的扩展与提升,是学校信息化发展的高级阶段。智慧校园通过与物联网相融合,实现对人、财、物等环境的主动感知;通过与无线网络的相融合,实现网络的无缝互联;通过提供的统一、便捷、智能化的信息应用和资源,实现个性化服务;通过校园网内外环境的融合开放、资源支持和空间拓展,构建开放的网络环境。网络环境的规划与建设是智慧校园的基础平台,本文在回顾安庆师范大学数十年信息化建设综合成就的基础上,面向十三五规划,研究并分析智慧校园网络环境的设计与实现。
安庆师范大学校园网络为扁平化大二层结构,网络主干万兆互联,有线网络全校覆盖,无线网络覆盖全校教学办公区域;全网交换机超过350台,校园网各类服务器超过80余台,信息点超过12000个,无线AP近714个,注册用户数30000人;校园网络提供四个出口(中国电信、中国移动、中国联通、教育科研计算机网络(含IPV6)),总带宽5.5G;提供DNS、WWW、E-Mail、VPN、FTP、VOD、OA、教务管理系统、科研管理、图书管理系统、学生管理系统、财务管理系统、国有资产管理系统、网络教学平台等应用服务;网络出口部署万兆防火墙、上网行为审计系统、网络管理平台、身份认证计费系统等;2015年6月,校园信息门户(统一身份认证系统)和移动信息门户顺利上线,基本实现全校用户数据共享和应用系统的信息融合。2015年12月,新建的150平方米标准机房正式投入使用,为智慧校园网络平台安全稳定运行提供了可靠的保障。
校园网络拓扑结构如图1所示。
图1 校园网络拓扑结构
2 存在的问题与面临的挑战
教育部《教育信息化十年发展规划(2011―2020年)》提出的“推进信息技术与教育深度融合,以教育信息化带动教育现代化”;安徽省政府《安徽省教育信息化中长期发展规划(2013―2020年)》高等教育信息化发展预期目标:2017年,高等教育“两平台”接入安徽教育公共服务平台;建成高质量的数字资源体系并与教育教学深度融合,科研创新信息化支撑体系基本建成。2020年,人才培养模式不断创新,人才培养质量显著提升,利用信息化手段服务社会和传承文化能力显著增强。
2015年7月,国务院印发《关于积极推动“互联网+”行动的指导意见》,互联网+已上升为国家战略。2015年7月,清华大学举办了“2015智慧校园规划与建设暨高校信息化峰会”,旨在推动智慧校园规划与建设创新,为高校信息化建设“十三五”规划指明方向。
结合安庆师范大学“十三五”校园信息化建设现状和需求,提出“高感知度 强协作能力的‘智慧校园’作为学校“十三五”信息化规划建设的重要内容。综合分析学校支撑智慧校园的网络环境,还面临以下挑战:
大二层网络架构对核心设备依赖严重,单点故障将影响全网,网络结构有待进一步优化。学校网络由原来的三层结构改造成大二层网络结构运行至今,期间,因设备版本自身BUG运行中两次宕机,导致全网网络服务中断,后通过版本升级,问题得以较快解决。
无线网络全校覆盖有待进一步优化和拓展。早期四栋教学楼无线网络AP支持802.11a/b/g,最大带宽54M,每楼层部署2个AP。AP密度低,带宽小,用户体验较差;少数公共广场和学生食堂网络没有覆盖,无感知上网存在盲区;学生宿舍区的无线网络覆盖有待进一步延伸。
各类专业子网需进一步整合资源,实现集约化管理,构建感知度高、协同能力强的智慧校园一体化网络平台。2014年12月,校园视频监控系统一期工程投入使用,龙山校区已全覆盖,各类摄像头940个。二期工程正在建设中,拟覆盖菱湖校区,各类摄像头超过200个。建成后的校园视频监控系统各类摄像头将达到1200左右,为学校师生员工学习生活提供了有力安全保障。2015年9月,由后勤管理处建设并管理的水电节能监控平台、由计算机学院建设并管理的水污染在线监控平台、由生命科学学院建设并管理的江豚研究在线监测平台等先后上线运行。随着非技术部门搭建的网络平台,如视频监控系统,节能监控平台,水污染在线监控平台,江豚研究在线监测平台等系统因前期规划等各种因素与校园网络的融合存在一定的障碍,如何构建一体化网络环境,实现智慧校园网络无缝隙对接显得尤其重要。
全网IPV6规划和应用;为开放办学提供便捷、开放的网络环境;内外网融合,为校园卡用户进一步拓展支付渠道等。
3 “智慧校园”网络环境建设目标
以物联网、云计算和虚拟化等新兴技术为支撑,构建感知度高、协同能力强的智慧校园网络基础设施,到2020年,基本建成覆盖全校的教学、科研、管理信息化环境;整合校内各应用系统,实现优质教学资源共享、数据集中存储、系统安全稳定运行、信息智能推送、一站式响应服务的信息化支撑体系;进一步提升教育管理信息化水平和公共服务信息化水平,建设师生满意的智慧校园。
4 关键技术设计与实现
结合学校实际情况,分析智慧校园建设存在的问题和面临的挑战,研究网络环境的关键技术,提出以下设计方案。
4.1 优化网络结构,夯实智慧校园支撑平台
传统网络结构主要由核心、汇聚和接入三层构成,该构架的核心层主要负责高速转发,汇聚和接入层负责用户接入、相互隔离以及协议终结。网络维护的主要工作量多集中在汇聚层和接入层,用户上网行为控制较难,整网精细化管理和控制比较复杂,此类结构对规模越来越大、应用越来越复杂的高校校园网络的发展构成瓶颈。
考虑到高校校园网络多业务承载下的高性能、优化网络构架和业务模式、简化运维工作量等需求,对传统的三层网络结构实施扁平化改造势在必行:将原来核心、汇聚、接入三层结构从逻辑上变成业务控制层和宽带接入层两层构架。
扁平化构架中的网络核心设备功能是完成用户业务控制和管理,主要有:ACL、QOS、带宽控制、认证控制、上网行为控制等,有利于发挥核心设备的高性能、稳定性和可靠性的优势;汇聚层和接入层提供用户宽带接入,只提供VLAN隔离功能,不涉及业务功能,有利于业务部署,同时也增强了汇聚层和接入层设备的通用性(汇聚层设备支持QinQ,接入层设备支持VLAN),简化了设备管理,尤其是降低了接入层设备的日常维护。两层构架的网络层次功能更清晰,并且实现“用户”级别的管控:用户的账号、MAC、IP地址、上线时间及访问行为可跟踪、可审计;用户可访问的资源权限、对网络带宽的占用等,实现了网络应用的精细化管理,保障重要应用系统的网络承载,包括安全性、稳定性和可靠性。
为使校园网络“无处不在,随处可用”,学校将进一步优化网络结构,校园网核心双机双路虚拟化,核心节点万兆双链路上行,使智慧校园支撑平台更加安全、健壮,拟进一步优化的网络拓扑结构如图2所示。
图2 拟进一步优化的校园网络拓扑结构图
4.2 构建与有线网络相互融合、用户体验良好的WLAN网络
为使用户能便捷地访问校内各类应用资源,畅享5A服务(Anyone、Anytime、Anywhere、Anyway、Anything),构建与有线网络相互融合,用户体验良好的WLAN网络,按照“统一规划,分步实施”的原则,学校无线网络(AQTCWLAN)项目分三期建设:
一期工程:教学办公区无线网络建设,主要覆盖教学楼、实验楼、办公楼、体育场馆、会议室、图书馆等区域,为学校教学、科研、管理,学生学习提供无线网络平台。
二期工程:学生生活区无线网络建设,拟主要覆盖学生宿舍区、食堂等,为学校管理,学生学习、生活、娱乐提供无线网络平台。
三期工程:校内公共区域无线网络全覆盖。
从1999年至今,无线接入已经历了四代技术,分别是802.11b,802.11a/802.11g,802.11n,802.11ac,主要终端产品接入速率也从2Mbps,54Mbps,450Mbps到现在的1.3Gbps,最新推出的11ac wave2产品接入速率已达1.7Gbps。
在一期建设中,作为有线网络的辅助手段,学校部分AP采用放装模式,使用支持802.11a/b/g/n技术的无线AP,部分场所用户体验较差。根据规划,在二期、三期工程中,将增加AP布放密度,增强用户在原四栋教学楼的无线感知。增补人员密集区域的无线网络设备覆盖密度,延伸无线校园网络覆盖范围,改善用户的网络体验。
由于无线网络与物理环境、电磁环境、人员密度、用户需求等因素有较强的关联,上述因素组合构成了不同的场景,导致无线网络具有较大的弹性。在设计中,基于现场勘查,无线网络的规划设计主要考虑无线覆盖的合理性、设备运行的可靠性及业务的高可用性。对一些环境面积较大、材质特别或建筑格局非常规场所,如体育馆、图书馆、实习车间等场景,可考虑采取抽取样本区域进行仿真设计。在设计AP位置和数量时,主要考虑以下因素:
保证目标区域人号全覆盖;
考虑在线用户数量,即高密环境下保障无线部署;
尽量避免安装在承重柱、实心障碍物等附近,影响覆盖;
尽量避免安装在强烈干扰源附近。
4.3 建设融合并承载各类物联网的泛在网络支撑平台和一站式智能化信息管理平台
智慧校园对网络需求是无所不在的连接,即泛在网络,它能提供给用户无论何时,无论何地都可以通过合适的终端设备与网络相连,获取个性化的信息需求。随着物联网技术的快速发展,泛在网络与物联网深度融合,通过采用各种不同的技术把物理世界的各种智能体、传感器接入网络,实现人与物、物与物、人与人之间按需进行信息获取、传递、存储、认知、决策、使用等服务。将通信网、互联网、物联网之间相互协同融合,具备环境感知、内容感知及智能感知,为用户和管理者提供泛在的,无所不含的信息服务和应用。
随着学校事业的快速发展,信息化系统得到广泛应用,近年来,现代教育技术中心牵头的一卡通系统从传输链路、网络设备、管理系统到中心机房,建设有相对独立的网络链路;保卫处牵头建设的校园视频监控平台、门禁系统的传输链路、网络设备、管理平台等相对独立组网;后勤管理处牵头建设的节能监控平台通信光缆、网络设备、服务器、采集器、机房相对独立组网;水污染在线监控网络、江豚研究在线监测系统均由相关学院牵头建设并管理。整合各类资源,建设能融合并承载各类物联网的泛在网络支撑平台和一站式智能化信息管理平台,提升无缝感知效能是智慧校园网络环境建设的重要目标。
泛在物联网融合平台具有支持第三方应用、终端兼容性好、基于海量的大数据分析和应用定制等特征,其基本构架如图3所示。
4.4 建立面向业务、面向服务的快响应、高质量协同运维服务体系
为了更好地保障学生公寓网络运维的可靠性,提高服务效率,解决业务量激增而人手不足的现状。2015年4月,学校与专业网络服务公司签署了“学生公寓网络维护协议”。维护内容包括楼栋交换机及以下的维护工作,经过半年的运维,整体效果良好,基本没有学生投诉。
随着智慧校园网络基础设施的逐渐完善,应用系统和最终用户的快速增加,需要建立快速响应、高质量的运维体系,用于保障全网的安全、稳定、可靠的运行。部门成立运维中心,专业管理外包运维团队,服务外包范围将进一步扩大,将包括学生公寓网络、教学办公网络、教工楼网络、多媒体教室维护等。依托网管和运维软件,以无线网络为支撑,开发并运行校园网络运维APP,改变传统运维模式,建立面向业务、面向服务的快响应、高质量协同运维服务体系。建立统一的运维平台后,用户服务将更加方便快捷,智慧校园支撑平台将更加完善。
图3 泛在物联网平台构架
5 校本创新点
智慧校园支撑平台和服务平台建设重点体现“高感知度”,不仅体现对网络环境的高感知度,更体现个性化定制服务的高感知度。智慧校园数据平台和应用平台重点体现“强协作能力”,各应用平台和相关数据平台分属不同的管理部门,需要各部门通力协作,也只有充分配合,信息充分利用,才能进行智慧分析并做出智慧决策。最终实现“以物联化、集成化、智能化为主要技术路线,以服务创新为导向,将智慧导入校园各个系统、过程和基础设施中,将信息化深植与教学、科研、管理和生活的各个方面,全面构建智慧校园。”
参考文献:
[1]李卢一,郑燕林.物联网在教育中的应用[J].现代教育技术,2010,20(2):8-10.