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中图分类号:F25
文献标识码:A
doi:10.19311/ki.16723198.2016.17.017
0引言
物联网技术主要是以用户需求、业务创新为核心,将智能感知、普适计算等技术运用到数据信息采集以及与互联网进行融合,并提供交流接口,为用户提供智能应用服务。目前,物联网技术作为智慧校园的核心技术之一,在重点高校应用较为广泛,已经取得显著成果。高职院校作为高等院校的重要组成部分,目前也逐渐开展智慧校园应用研究和建设,物联网技术是智慧校@重要支撑技术,对物联网技术在高职院校中的应用现状进行分析,并提出可行的对策建议,有利于高职院校更好的应用物联网技术,更有利于高职院校信息化建设从数字化校园向智慧校园迈进。
1物联网技术在高职院校智慧校园中的应用现状及问题分析
(1)技术应用基础条件差。
目前,大多数高职院校信息化建设尚处于数字化校园建设初期阶段,开展智慧校园建设研究的很少,即使开展智慧校园建设也是处于探索阶段,由此可知,高职院校对物联网技术的应用研究也不多,加上应用需求不强、资金短缺等原因,很少考虑在物联网技术应用方面的投入建设,集中体现在两个方面,一是在智能感知设备方面建设不足,缺乏RFID、二维码、IP CAM等感知设备;二是在网络环境营建方面不力,网络环境对物联网技术应用十分关键,而在物联网技术应用中比在数字化校园中对网络环境要求要高得多,不仅要求网络全覆盖,而且形式最好能丰富多样,比如网络种类包括以太网、无线网、移动网等。
(2)数字化校园建设规划缺乏前瞻性。
数字化校园建设起始时间较早,而信息技术发展迅猛,加上物联网等第三代信息技术的出现和应用,使得高职院校原有的数字化校园建设规划跟不上信息技术的发展步伐,比如数字化校园建设规划缺乏智慧校园的内容,没有物联网、大数据等技术应用方案等,因此,在数字化校园建设过程中,未考虑以后物联网技术的基础设施建设以及兼容等问题,这些问题不处理好,势必影响智慧校园物联网等技术的使用,有可能出现重建的风险。
(3)技术研究不足及人才队伍建设不力。
物联网技术是一门新型信息技术,且应用广泛,还没有固定的运用模式,值得高校、科研机构等进行大力研究和应用推广,另外,高职院校本身有自己的实际情况,比如资金短缺、校园面积相比较少、学生人数不多、用户不是特别多等,因此,各高职院校应加强智慧校园,特别是物联网、大数据、云计算等技术的应用研究,选取合适的技术,构建适合学校实际情况的技术架构模型,以防智慧校园建设缺乏合理性、科学性和前瞻性,使学校信息化建设立足长远,少走弯路。除此之外,学校还应加强有关物联网技术应用专门人才队伍建设,并保证技术人员队伍的稳定性。
2物联网技术在智慧校园中应用对策建议
(1)做好前期规划。
凡事预则立,不预则废。在数字化校园、智慧校园建设方面一定要合理规划,否则不仅以后可能出现重复建设,而且有可能出现资金花了,数字化校园、智慧校园建设不起来。电子信息设备更新快,基础设施规划建设要注意设备设施建设的同步性和兼容性。
(2)合理使用物联网感知设备。
高职院校要根据学校数字化校园实际情况,对比分析RFID、二维码、视频监控等智能感知设备,比较性能参数、所需耗材等,并结合数字化校园平台,选取合适的感知设备进行使用,对价格过于昂贵、目前需求不是很迫切的设备设施则暂时不用,以节省资金。
(3)加强网络建设。
网络与学校教学、管理等工作密切相关,而且需求会随着信息社会的不断发展而逐渐加大,因此,高职院校在网络方面的建设和投入要注重长久性和前瞻性,一是要注重网络设施建设规划的科学性和长远性,并保证性能可以满足发展需要。网络建设好比城市中心的马路建设,不单单考虑当下的车流量,更重要的是考虑5年后、10年后甚至几十年后车流量,如果现在马路过窄,以后翻修会非常麻烦,花的钱会更多;二是将物联网技术与互联网、移动互联、无线网等多种网络进行
结合,打造无处不在的智慧校园物联网。除了加强校园无线、有线双网建设,还要将物联网技术与校园网络进行结合使用,真正构建功能强大的校园物联网。
(4)合理运用普适计算、大数据等技术。
物联网的应用技术涉及到普适计算、大数据等核心技术,通过对这些技术的分析研究,选取部分大数据、云计算技术与物联网技术进行结合使用,对智慧校园物联网产生的海量数据进行数据分析、处理,并使用户能够在任何时间、任何地点、以任何方式进行数据信息的获取和使用,实现智慧校园数据的智能应用。
3结束语
高职院校数字化校园及智慧校园建设一定要在规划上下功夫,可以借鉴其他高校以,并进行专家咨询,结合高校实际情况制定物联网技术建设应用规划,确保规划的适应性、合理性和前瞻性。物联网技术的应用涉及感知、网络、应用等多个方面,要注重其层次性及兼容性,方能确保物联网技术在高职院校中的正确应用。
参考文献
从1996年至今,康赛公司一直关注高校信息化的研究和建设领域,经历了第一代数字校园从纸质文档向电子化的蜕变,也经历了第二代数字校园从单机向计算机网络的集成,同时也促进了第三代数字校园数据高度统一的升华。目前在数字校园的建设过程中,建设与应用的不对称成为高校信息化建设投资的最大困惑,很多学校投资建设了各个系统,学生参与应用的效果却并不令人满意。如何运用科学规范的管理,使高校的信息资源能够有序运转,更好地为教学、科研、管理和生活服务呢?一个超越时间、超越空间的服务型数字校园成为数字校园建设的新标准:一方面,移动计算延伸了数字校园的服务,云计算促进了数字校园的推进速度,社交计算改变着教与学的模式;另一方面,实现了人人教人人学、随时教随地学,同时有利于缩短城乡差别,填平数字鸿沟,促进教育公平公正。
康赛公司在此基础上推出了空中智慧校园的解决方案。空中智慧校园是基于学校资源,利用移动互联网技术为全校师生提供全面周到的校园信息服务。其通过将数字校园的功能进行分解重组与整合,同时融入移动互联网特色并移植到手机终端来实现。为全校师生提供了个性化、人性化的服务,使数字校园的可用性、便捷性得到了很大的提高。
康赛公司所提出的服务型数字校园不是把数字校园完全移植到手机客户端,而是基于对学校各业务的理解和分析,对相关数据和业务应用进行抽取、整合,封装成适合在移动客户端上的应用,从而为用户提供便捷的服务。康赛公司空中智慧校园是根据学生不同的学习周期设计的,比如:大一、大二的学生,对掌上学生会及手机图书馆的应用访问会多一些,大三、大四的学生对掌上求职易的关注度要高一些。所以,整个产品是伴随着学生成长的周期和过程,学生在任何学习阶段都可以使用。教育资源公共化是趋势,也是难点,康赛公司目前正在积极探索并尝试通过对毕业后学生提供学校的资源服务来逐步开放教育资源。
随着3G网络的加速,高校信息化已经开始从传统的管理为核心向主动服务的模式转变,服务型数字校园将是高校信息化的必由之路,也是学校与学生互动的一种新途径,是数字校园扩大外延服务的一种新尝试。
关键词:物联网 智慧校园
中图分类号:TP391.44 文献标识码:A 文章编号:1007-9416(2012)11-0069-02
1、引言
当今社会信息技术的快速发展,极大地促进了校园信息化程度。如今,几乎所有高校都建有数字校园,学校教学、办公、后勤保障等各方面对校园数字化依赖程度也越来越高。与此同时,数字校园提供的服务功能与用户的需求存在很大差距,需要借助新的技术手段完善和增加数字校园服务功能,提高服务水平,使其逐步向智慧校园转变。“智慧校园”是2010年信息化“十二五”规划中由浙江大学提出的概念,其蓝图是建设一个物联化、集成化、智能化的便于教学、科研、学习、生活的智能化校园。
物联网的概念在1999年的移动计算和网络国际会议上提出以后,立即引起世界各国广泛关注,并开始了对物联网技术的研究。在2009年IBM公司提出“智慧地球”的策略之后,物联网技术被各行各业广泛采用,遍及绿色农业、工业监控、公共安全、城市管理、远程医疗、智能家居、智能交通和环境监测等社会各个领域,物联网成为经济新的增长点并带来了又一次新科技产业革命。
2、物联网概述
2.1 物联网概念及特征
物联网(Internet of Things)简单的讲就是物与物连接的网络,所有实物都可以通过网络交互。具体的讲就是物体通过绑定射频识别装备、传感器或通过二维码技术、全球卫星定位技术和其他智能技术手段,遵循约定协议,接入到互联网或其他通信网络,实现网络上人与人、人与机器、机器与机器、物与物之间随时随地的互通。从技术角度讲,物联网应具备3个特征,一是全面感知,即利用RFID、传感器、二维码等随时随地感知物品信息;二是可靠传输,通过现有各种网络途径,将感知到的物品信息实时、准确传递出去;三是智能处理,利用智能计算技术对接收到的大量数据和信息进行分析处理,实现对物品的智能化控制。
2.2 物联网的总体架构
根据物联网的特征,其总体架构可以分为3个层次:感知层、网络层和应用层。
感知层是物联网对所有物品信息智能识别和全面感知,是物联网总体构架的最底层,是智慧校园建设的基础。进行智慧校园建设,首先要实现所有纳入管理的物品都有自己的ID标签,并配备与之相应数量的传感器、阅读器等感应装置。
网络层是物联网对感知到的物品信息通过各种网络途径实时、准确传递出去,是物联网总体架构的中坚层,是智慧校园建设的关键。目前,各高校网络基础建设比较成熟,多数高校实现了万兆核心和千兆桌面的快速园区网,并在图书馆、教室等重要教学场所部署大量无线节点,基本实现网络铺设到校园的各个角落,为智慧校园建设提供有力支撑。
应用层是物联网把接收到的物品信息通过智能计算技术进行信息存储、数据处理并实现信息的共享、交互和,是物联网总体架构的顶层,是智慧校园建设的核心。智慧校园应在数字化校园建设的信息门户、统一认证、一卡通系统等应用层系统基础上将其进一步融合,建立高效、统一共享的数据中心。
3、智慧校园总体布局
3.1 总体目标
智慧校园应提供统一的门户支撑平台,集成信息采集、管理和检索,实现规范的信息组织和网络协作,面向园区网用户提供灵活的、个性化的服务;提供统一的用户接入,集成个业务系统的用户认证信息,实现基于用户角色的权限分配和安全控制;提供统一的终端接入,支持多种通信设备和多种通信协议,能为所有应用终端提供统一的数据接入方案;提供统一的数据共享平台,支持现有业内常用应用系统和数据库,基本满足数据无缝共享的需求。智慧校园是数字校园发展的延续和发展,是在数字校园对园区全覆盖的有线和无线网络基础上建立的。
3.2 体系结构
借助物联网体系架构划分标准,智慧校园的体系结构同样可以分为应用层、网络层、感知层三个层次,如图1所示。
建设智慧校园首先确立统一的信息标准。由于校园网中运行的业务种类繁多,没有一套标准的编码体系,无法实现各业务系统融合和数据共享,因此编制信息标准体系是建设智慧校园的首要任务。
统一接入应用就是建设统一的数据服务平台,建立安全高效统一的数据交换中心是统一接入应用的基础。统一数据服务平台,应基于统一的元数据、统一的可扩展标记语言交换协议标准,应兼容现有业务系统数据结构或进行已有业务数据平台向统一数据服务平台迁移,可以使各类业务系统和各种数据能够无缝交互。统一门户支持和统一用户接入就是提供统一身份认证和接入平台,规范信息从采集、处理、存储、使用的全过程,对信息资源访问权限进行集中控制,细化认证服务,简化认证方式。应用业务融合是在校园网信息门户中集成校园内各种应用系统和信息资源,能够使用户在统一的信息门户中使用各自所需业务。
网络融合主要是将有线网络、无线网络和移动通信网络结合起来。其中有线网络是基础,随着业务量不断增多,网络上数据量剧增,其他方式很难达到满意的传输速度,而有线网络的传输速度可以轻易达到GB数量级,与此同时,网络交换设备必须拥有更大的数据吞吐率。很多院校建成数字化校园已经多年,基础网络交换设备性能相对落后,对这些设备的更新应该是迎接智慧校园的第一步。在有线网络的基础上,应实现教学、办公、宿舍等园区内无线网络的全覆盖,并借助快速的有线网络,提升无线网络速度,为用户随时随地接入网络提供便利条件和更好的用户体验。结合智能移动通信技术,将园区内业务系统平台扩展到移动终端,以更为便捷的方式满足用户需求。
数据采集主要利用传感器技术、RFID技术和二维码技术完成。传感器是物联网采集信息的终端工具,是感知、获取和检测信息的窗口。RFID是一种非接触式的自动识别技术,物品与RFID标签绑定以后,相当于拥有了身份证明,通过接收器或阅读器获取其身份信息。二维码是新型的条码技术,其缺点是只能单向表达,只能用扫描仪扫描后才能获取其信息,无法做到信息交互。感知层可以用两种方式接入园区网。一是直接使用TCP/IP协议接入园区网,此方式缺点是TCP/IP协议会增加网络开销,网络利用率低;二是在感知层管理节点处设置网关,利用网关重新封装感知网络的数据后再发送到园区网,此方式缺点在于一旦网关故障,感知网络数据将无法传送。
安全防护体系应根据国家安全标准,建立起一整套为设备、数据传输、数据库和应用服务相应的安全防护机制。建立运维管理系统,实现对机房环境、网络设施、数据库和业务应用系统实时监控,保障其安全稳定运行。
4、结语
近年来物联网技术发展迅猛,为智慧校园的实现提供了有力支撑,但同时我们不得不清醒的认识到智慧校园建设中所面临的一些问题。一是缺失建设规范,没有可供参考范本;二是数据融合难度大,早期建成的业务系统较多,其建设方式多种多样,基础平台不能提供相应接口,而重建成本太大;三是安全防护难度大,感知层的节点大部分部署在难以监控的位置,其物理安全难以保障。智慧校园是一个新兴的领域,任何新事物的建立必然不会一帆风顺,我们应根据自身实际,有条件有步骤,对现有数字化校园逐渐进行改造,相信在信息技术不断推进下,智慧校园会离我们越来越近。
参考文献
[1]宗平,朱洪波等.南京邮电大学学报(自然科学版).智慧校园设计方法的研究[J],2010(8):15-19.
关键词:数字化校园; 特殊教育;职业教育
残疾人由于生理的缺陷,在接受教育的过程中会遇到种种困难,如听力障碍和视力障碍残疾学习者由于“听不到”和“看不到”问题,无法在课堂上与教师进行有效的信息传递,准确获取知识,影响课堂效率,同时他们在校园内的学习和生活也受到限制。加拿大传播学者马歇尔说,“媒介是人体的延伸”,这种媒介当然包括文本、图形图像、声音、动画、视频剪辑等。在本研究中,我们则把“媒介是人体的延伸”视为“媒介是对人体缺陷的补偿”,因此在残疾人职教学院的数字化校园建设中,我们充分分析听力障碍、视力障碍、肢体残疾等学习者在学校学习生活的场景,利用先进的信息技术为他们在校园内搭建畅通的生活学习平台。
经过十多年的发展,目前数字化校园建设已经处于成熟期,很多高校的建设架构都是大同小异,只是在内涵建设上凸显自己的特色。特殊教育职业院校的数字化校园建设应以服务残疾的人学习和校园生活为理念,逐渐形成具有自身特色的数字化校园。从事特殊教育的院校,一般在多年的教育教学中积累了宝贵的关于残疾人教育的管理经验、教学经验和特色化的数字教学资源(如配备手语或者字幕的教学课件等),这些经验和资源是学校进行信息化建设的基础和方向,未来的信息化建设将围绕上述特色资源展开。
一、建设主题
考虑到目前教育信息化建设的趋势和残疾人职业教育的现状,我们将此次建设的主题定为“以信息无障碍理念打造面向残疾学习者的智慧校园”,其选题产生的原因如下:
1.新技术发展的趋势
在过去的半个多世纪,信息技术的发展,尤其是计算机和互联网技术的进步极大地改变了人们的工作和生活方式。大量企业开始采用以数据中心为业务运营平台的信息服务模式。进入新世纪后,数据中心变得空前重要和复杂,这对管理工作提出了全新的挑战,一系列问题接踵而来,其中最重要的就是企业如何通过数据中心快速地创建服务并高效地管理。虚拟化和云计算技术正在快速地发展,业界各大厂商纷纷制订相应的战略,新的概念、观点和产品不断涌现。云计算的技术热点也呈现百花齐放的局面,比如以互联网为支撑的虚拟化解决方案的运行平台,基于多租户技术的业务系统在线开发和运营平台,大规模云存储服务,大规模云通信服务等。
2.残疾人教育发展的趋势
据调查,目前云计算和物联网主要应用于为残疾人提供生活照料、外出陪护、安全监控、应急援助、康复、健康管理等多种服务。我校的学生主要是听力障碍和视力障碍的残疾人,他们在生活和学习中有很多困难。如果将云计算和物联网应用于校园,必将为残疾学生带来全新体验,大大提升他们校园生活的质量和学习效率。例如,学生在校区内漫游时,可以获得各个楼宇的各个行政职能部门的信息,从而方便学生办事;学生可以随时获得一些关于教学和学校活动的通知;每天提前获得食堂的菜谱和价格,方便视障和听障学生就餐;获得校内安全信息提示,等等。
综上所述,通过“以信息无障碍理念打造面向残疾学习者的智慧校园”的建设,一是为广大师生提供一个全面的智能感知环境和综合信息服务平台,提供基于角色的个性化定制服务;二是将基于计算机网络的信息服务融入学校的各个服务领域,实现互联和协作;三是通过智能感知环境和综合信息服务平台,为学校与外部世界提供一个相互交流和相互感知的接口。
二、建设原则
我校从事针对残疾人的职业教育,其信息化建设与普通教育的信息化建设相比,有自身的特点。特教学校校园数字化建设仍遵循数字化校园建设的基本架构,但是在应用需求分析上要更加细化,也就是要充分考虑到不同残疾类型学习者在使用相关应用的时候遇到的困境,同时遵守残疾人信息无障碍的规则。因此,特教信息化的建设应该从两个方面入手:第一,引用普教的相关应用后,根据使用的残疾人的特点进行二次开发;第二,专门开发针对不同残疾类型学习者的应用,满足特殊教育的需求。
特殊职业教育由于学生情况比较复杂,为数字化校园的规划带来难度,因此我们首先对特殊教育职业学校的角色进行分析,以更好地挖掘每个角色在数字化校园中的真实需求。针对不同角色,我们将服务类型划分为以下两类:教师和领导:工作、生活;学生:学习、生活。通过分析我们发现,教师的“工作”与学生的“学习”既有交集的部分(如课程平台),也有无交集的部分(如科研系统);教师的“生活”与学生的“生活”几乎都是有交集的。因此,我们在建设中只要考虑到与学生相关的部分,对于与学生无交集的部分则可以参照普教的模式建设(如科研系统)。
三、建设方案
信息化建设既是一个改造学校业务流程、管理方式的过程,更是全校从领导到基层工作人员和一线教学人员全面转变理念和提升信息素养的过程,因此不是一朝一夕能完成的。我们将遵循“统一规划、逐步建设”的原则,主要从两个方面开展建设:第一,基础平台的搭建;第二,特色服务平台的搭建。具体如下:
1.基础平台的搭建
一是借助校园基础建设的机遇,进一步完善学校的网络基础设施的建设;二是完成支撑平台的搭建,主要包括:数据中心、统一身份平台、信息门户平台;三是完善部分业务系统,对业务单一、服务职能少的业务系统还需要进行补充,如资产管理等。
2.特色服务平台的搭建
由于主要是针对残疾人开展的高等职业教育,鉴于教学对象的特殊性,因此对其服务平台提出了更高的要求。我们将以服务听力障碍、视力障碍等残疾学生为理念,从生活、教学等各个方面构建我校的无障碍智慧校园,它包括:利用物联网和移动技术打造校园内外的“全方位综合信息无障碍服务系统”,实现残疾学习者校园内外生活学习活动的信息无障碍;打造服务于听力障碍、视力障碍学习者的特色教学平台和学习平台,提升残疾人职业能力;改造学校现有的安保系统,做到校园安全无死角,为残疾学习者建设一个安全的校园环境。
四、特色建设内容
根据调查研究,特殊教育职业学校的特色建设内容可体现在远程教育教学平台、无障碍图书馆和安全校园三个方面。
1.远程教育教学平台
由于残疾人的生理缺陷,其异地求学存在一定困难,且目前参加职业培训的残疾人主要是听力障碍、视力障碍的残疾人,除了学校教育,针对残疾人的远程教育需求逐年增加,其原因如下:一是残疾人的残疾情况较复杂,除了听力障碍、视力障碍等,可能还伴有多重残疾,但是每个人都应平等享有受教育的权利,因此对于这部分残疾人,需要通过远程教育在家里学习;二是学校发展与社会需求的发展不相适应,特殊教育职业学校虽然已经逐年扩大招生规模,但是仍然难以满足残疾学生对于接受高等教育的需求。
为了满足更多残疾学习者接受教育的需求,目前国内针对残疾学习者开设的远程教育,主要有中央电大和中国残联合作的远程教育平台及北京联大特教学院开设的远程教育专业。但是,这样少的资源满足不了国内残疾人的需求,因此建议各个省可自己举办远程教育。
学校将与为残疾人提供服务的相关部门共建残疾人远程教育平台,其规划如下:初期,依托学校已有的视障教学资源,建设针对盲人的远程教育专业――针灸推拿专业;中期,依托学校已有的听障教学资源,建设针对聋人的远程教育专业――动漫制作专业、装饰艺术专业等;后期,扩大到其他类型残疾人(肢残、脑瘫等)的远程教育专业。
本远程教育平台目前受众为本省的残疾学习者,平台的开通将需要如下的改造:一是需要对“在线教育与学习平台”增加硬件投入(服务器、视频点播服务器等);对于“在线教育与学习平台”的管理功能不需要大的改动,但是对于课程的建设内容将进行部分改造,毕竟职业教育需要实训,利用远程进行实训,需要对内容进行重新规划。
2.无障碍图书馆
图书馆的无障碍建设主要是针对视力障碍残疾学习者,其中我们要了解如下术语:
(1)口述影像服务:一种透过口语或文字叙述,将视障者无法接收的影像讯息转换成言辞符号,协助他们克服生活、学习和就业环境中各种影像障碍的服务。简单地说,口述影像就是把“看见”的“说”出来。
(2)视障信息服务体系:是以政府为主导,以公益性文化单位为骨干,鼓励全社会积极参与,努力建设公共文化产品供给、视障设施网络、资金人才技术保障、组织支撑为基本框架的覆盖全社会的视障信息服务网络架构体系。
3.安全校园
特殊教育职业学校的学生主要以听障、视障、肢残等残疾人为主,未来将会有智障残疾人,甚至很多学生是具有轻度智障、听障和其他障碍的多重残疾人,其对社会和自身的认知程度受到一定限制。另外,这些残疾人可能还有一些其他基础性疾病,如心脏病等。这些都是校园安全需要保障的内容,我们将在学校信息化过程中,利用先进的信息技术提出解决方案。
(1)校区环境安全:由于我校残疾人较多,在某些危险区域设置一定安全边界,使学生在靠近危险区域时获得提醒。
(2)特异体质报警:建立特异体质人员信息档案,使上体育课或者进行一些其他活动时,相关教师与工作人员获得预警信息,从而避免危险发生。
五、结语
如果特殊教育职业学校的数字化校园建设只是参考普通高校的数字化校园建设,显然是不够的。特殊教育职业学校的数字化校园建设,应立足于接受教育的各类残疾人,在成熟的数字化校园框架下,利用先进的信息技术挖掘有内涵的特色服务。
参考文献:
[1]李玉顺,马丁.移动学习的现状与趋势[J].中国信息技术教育,2008(3):9-11.
[2]建设新一代无线校园网络[DB/OL].http://.
关键词:智慧校园;统一身份认证;技术分析
1 背景
智慧校园是校园数字化的一种高度发展的形式,或者说智慧校园与数字化校园在本质上没有区别,都是利用互联网技术对处于校园网的人进行统一的管理,因此派生了许多基于校园网方便师生的应用。虽然这些应用基于校园网,但是其本质依旧是一个个独立的系统,并且这些系统的管理员之间互不信任,因此就会出现面对不同应用用户得记忆不同的账号和密码,造成了在使用应用时的频繁登录与认证。比如在某高校,学生登录个人信息系统用的是自己的学号与密码A,学生登录学校图书馆时用的是自己的学号与密码B,学生用校园网上网时用的是自己的学号与密码C,虽然账号均为学生本人的学号,但是,密码却有三个,增加了记忆量,有的学校甚至在这些平台的登录上让用户使用不同的账号密码,也就是说虽然学校的个人查询信息平台、图书馆首页都是基于校园网而建立,但是相关的数据却互不通用,这不仅不能体现数字化校园给人带来的便利性,而且还会增加维护的困难,因此建立一个统一的管理、身份认证和授权的平台,使得用户可以使用一套账号密码“一键登录”一切基于校园网而建立的应用。
有人会有疑问,这些应用都用一套账号密码登录难道不会增加自身信息被盗取的危险?这种担心不是没有根据的,在多个应用使用相同的账号和密码确实会增加账号被盗取的风险,但是那是基于这些应用没有一个统一的数据库而言,而建立统一验证系统的本质即是建立一个总的用户数据库。
2 认证机制分类
2.1 用户口令认证
用户口令认证是一种早期的认证机制,一般用于早期的电脑系统中,现今也常用于某些对于安全性要求不高的系统中,比如Windows中的用户登录,pc的开机口令,Linux系统的用户登录等。其验证过程为,当遇到需要验证用户身份的操作时,用户输入相应口令,若用户输入的口令与系统中储存的口令一致时则通过验证,反之则拒绝用户的操作。但是其存在以下缺点:(1)验证方式简单容易被破解;(2)易被病毒截取口令;(3)口令泄露后用户不能及时察觉。
2.2 挑战-应答的认证
挑战-应答模式的作用过程为,当遇到需要认证用户的身份时,服务器会发送一串随机字符给用户,用户根据字符做出相应的回答然后将回答返回到服务器,若回答的结果与服务器结果相一致则用户通过验证,反之则终止操作或继续发送字符直到用户返回正确的结果。
该机制可以看作是口令认证的升级版,但是该机制因每次认证时都会发送不同的字符,因而不容易被攻击者破解,因此具有很高的安全性,但是用于每次验证时口令都是随机的,因而会浪费掉用户大量的时间。
2.3 Kerberos认证
Kerberos是一种认证协议,该协议的认证过程不依赖传统的主机操作系统的认证,亦不必基于对主机地址的信任,更不要求任一在网络上的主机都是安全的,该协议假定在网络上传输的数据包都是可以被任意读取、修改和扩充的。
Kerberos对信息进行的加密方式为对密钥加密,因此该认证方式提供了一个具有较高安全性的用户身份认证方式,其基本内容是,只要能够对信息进行正确解密的即是合法用户,用户在访问应用的服务器之前会先访问Kerberos(第三方)服务器以获取访问许可证。
该认证的运行环境可分为以下三部分:(1)密钥的分配中心:此
部分含有全部的用户账号信息,是整个系统的核心之处,并且提供两部分的服务,认证服务(Authentication Server, AS),以及票据授权服务(Ticket Granting Service, TGS)。(2)Kerberos的应用服务器:此部分用于接受用户的操作请求,验证用户,并且为合法用户提供相应的服务。(3)Kerberos的工作站:这部分的功能是将用户的登录时的密码转为该用户的长期密钥(秘密密钥)。
该认证方式的过程为:(1)用户A向AS做出要访问TGS的请求。(2)AS收到该请求并从用户的口令中导出密钥K-A进行加密,加密后只有用户能够解答。而后,向用户做出应答,内容包括:证明用户A身份的ID-tgs,A与TGS间会话所使用的密钥K-A-tgs,时间戳TS2,以及AS发放的Ticket-tgs(票据许可票据)。(3)A收到Ticket-tgs后,会向TGS发送请求,请求访问应用服务器服务。之后TGS使用K-tgs解密,导出用户A与自己会话使用的K-A-tgs,而后TGS进行数据比对确认A的身份。(4)TGS向A发出应答,应答内容为服务器X的身份ID-X,以及服务器与用户会话使用的K-A-X,服务许可票据Ticker-X。(5)A向服务器X出示认证符和服务许可票据,服务器解密票据后得密钥,利用该密钥确认A的身份。(6)最后服务器向A证明自己的身份。
由此可见,kerberos认证方式在于其能将用户的数据集中管理,是一种互相认证的机制,这可以大幅度服务器的维护成本。而且这种认证是双向的,不仅服务器要验证用户的身份,服务器还要向用户证明自己的身份。这样每次的密钥都不一样,因此可以防止非法服务器进行攻击。所以校园统一身份认证的认证机制采用kerberos认证较为适合。
3 其他框架
3.1 目录以及目录服务
目录服务即是按照树形信息组织方式来实现信息的管理和服务接口一种方式,所以目录服务是一种管理的工具也是用户的最终工具。在目录服务期间用户与服务器能够互相验证对方的身份。
3.2 Web Services
Web service是一种架构在XML技术基础上的程序集成技术,构筑Web service的主要技术为XML(可扩展标记语言)、SOPA(简单对象访问协议)、服务描述语言(WSDL)、统一描述、UDDI(发现和集成规范)。利用web service在各种异构平台的基础上搭建一个通用的平台。
3.3 Protal技术
由于在校园应用中有不同的操作系统、不同的数据库以及不同的开发平台,在建设智慧校园时应当使用一个统一的展现平台,而且还能够为用户提供定制的能力。而Protal技术即提供了这样一个平台,利用Protal技术可以实现的功能有:(1)内容聚合;(2)视图定制;(3)单点登录;(4)个性化服务;(5)可管理可配置等。
4 结束语
统一身份认证系统是建设智慧校园的重要部分,利用统一身份认证系统,用户可以不必记忆大量的账号和密码,可以用一个账号密码进行各个应用的登录,由于各应用服务器共同使用了一个数据库因此,可以大大降低服务器的维护成本,并且由于采用了互相认证的方式能够大大减少服务器被攻击的几率,而且统一认证系统比传统的认证系统显得更为可靠可以大幅度降低信息被盗用的风险。
参考文献
[1]王玮.数字化校园统一身份认证系统的研究与实现[D].北京邮电大学,2010.
[2]陈鸿.数字校园统一身份认证系统的研究与实现[D].电子科技大学,2013.
[关键词]物联网:智慧校园;感知识别
[中图分类号]G40-057 [文献标识码]A [论文编号]1009-8097(2011)06-0123-03
引言
2009年8月总理提出“感知中国”以来,物联网受到了全社会极大的关注。物联网的快速发展以及相关技术的不断成熟,将会对传统校园的发展产生深远影响。一物联网的内涵与特征
1 物联网的内涵
从字面含义看,物联网是“物物相连的互联网”,这句包含了二层意思:第一,物联网的核心和基础仍然是互联网,是在互联网基础上的延伸和扩展的网络;第二,其用户端延伸和扩展到了任何物品与物品之间,进行信息交换和通信。因此,物联网的定义是通过射频识别(ILFID,Radio FrequencyIdentification)、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,把任何物品与互联网相连接,进行信息交换和通信,以实现对物品的智能化识别、定位、跟踪、监控和管理的一种网络。
物联网可分为三层:感知层、网络层和应用层,如图1所示。感知层由各种传感器以及传感器网关构成,其主要功能是识别物体,采集信息,并且将信息传递出去;网络层负责传递和处理感知层获取的信息;应用层是物联网和用户的接口,它与行业需求结合,实现物联网的智能应用。
物联网运行过程:
(1)标识物体属性,属性有静态和动态属性,静态属性直接存储在RFID标签中,动态属性可由传感器检测:
(2)由阅读器读取物体的属性,同时将信息转换为适合网络传输的数据格式;
(3)将数据通过网络传输到信息处理中心,再由处理中心完成物体通信的相关计算。
2 物联网的特征
(1)连通性
连通性是物联网的基础。无论是专网、无线、有线或者是感知物体,都必须体现“连通”状态,并且和互联网连接在一起,这样才能体现出真正意义上的物联网。国际电信联盟认为,物联网的“连通性”有四个维度:一是任意时间的连通性:二是任意地点的连通性;三是任意物体的连通性:四是任何人的连通性。
(2)物物相联
在互联网中,人们利用电脑实现人与人之间相互交流:物联网通过传感器、射频识别技术、全球定位系统等技术实现物与物的交流。互联网实现人与人的远程交流,而物联网完成了人与物、物与物的即时互动,从而实现了由虚拟世界向现实世界的连接转变。
(3)智能化
智能化是利用计算机技术、传感技术和控制技术对系统中各个对象能够智能监控和智能控制,从这个角度看,物联网是智能化的重要环节,物联网的发展将推动智能化的进程。它使得世界中的物体不仅以传感方式也可以智能化方式关联起来。物联网具有智能化感知性,它可以感知人们所处的环境,最大限度地支持人们更好地洞察、利用各种环境资源以便做出正确的判断。
二 智慧校园
2008年11月,IBM公司正式提出“智慧地球”理念,2009年1月,“智慧地球”成为美国国家战略的一部分。2009年8月7日,国务院总理在无锡视察时,指示要迅速在无锡建立中国的“感知中国”中心。基于这种“智慧”的理念,学校作为知识与信息服务机构的前沿,应该抓住机遇,通过物联网的系统化发展与应用,打造智慧校园。
智慧校园是通过利用物联网技术来改变师生和校园资源相互交互的方式,以便提高交互的明确性、灵活性和响应速度,从而实现智慧化服务和管理的校园模式。具体的说,智慧校园是把感应器嵌入和装备到食堂、教室、图书馆、供水系统、实验室等各种物体中,并且被普遍连接,形成“物联网”,然后将“物联网”与现有的互联网整合起来,实现教学、生活与校园资源和系统的整合。
三 物联网在智慧校园中的应用
物联网在智慧校园中的应用主要包括校园生活和教学管理两方面,如图2所示。
1 校园生活
包括食堂管理、浴室水控管理、考勤管理、智能照明控制等。
(1)食堂管理
食堂管理是智慧校园重要组成部分,基于RFID技术的食堂管理系统主要分成三部分:
含RFID电子标签的饭卡:师生每人拥有一张这样的饭卡,卡里面包含了用户信息。
RFID阅读器:在每个食堂售饭窗口安置一个RFID阅读器,将读到的信息传至后台数据库查询,读取卡上金额,并扣除消费金额。
后台数据库管理系统:将用户的注册信息存储在数据库中,可以方便管理员对食堂消费业务的查询。
(2)浴室水控管理
基于RFID技术的浴室水控管理,可以实现用水自动化管理,主要功能以:
信息数据实时显示:当RFID卡位于阅读器感应区时,阅读器就显示卡上余额,然后可立即进入用水计费状态。
消费模式:消费模式采用实时计费模式,即读卡就出水,并根据用水量实时进行扣费;
计费方式:按使用的流量计费,即外接脉冲流量表,可根据计算产生的流量进行计费。
(3)考勤管理
学生考勤是学校日常教学过程中必不可少的一个组成部分。常规考勤工作主要都由教师承担,花费教师额外的时间与精力。
基于RFID技术的考勤管理工作流程:每次上课前,学生用含RFID标签的校园卡(或手机卡)刷卡进教室,教室内的设备在接收到读卡器发送来的学生刷卡记录数据后,将数据发送到远程服务器;远程服务器接收到数据后,将数据存储到数据库中;然后,教务人员或者教师通过浏览器登录到考勤查询网站,可以实时地远程查询某一节课或某一位学生或某个教室在某一段时间内的考勤情况;学期结束时,每门课程学生的出勤情况或者某个学生在一个学期的出勤情况可以自动统计出来。
(4)智能照明
智能照明是利用物联网技术,使校园内的灯能够无线自主组网,使每一盏灯都能遥测和遥控,教室和道路的灯接受控制中心的命令,反馈灯的各种状态,根据光强度和时段自动调节照明亮度。例如对教室照明智能控制,当教室光照比较暗,灯自动亮;当光照比较强时,灯自动关,如果发现教室里没人,可以远程控制灯的开关。
2 教学管理
包括日常教学、智慧图书馆和实验室管理等
(1)日常教学
利用物联网技术有利于建立全面和主动的教学管理体系,利用RFID技术的支持,可以完善教学管理的组织系统、评价和考核系统,从而对教学的质量建立保障和监控体系;有利于拓展学习空间、培养学习者自主学习能力,物联网能为学生的自主学习、合作学习等提供支撑环境。例如,无锡市感知生长校园数字化农植园系统,就是让学生通过“感知”动植物生长情况,利用计算机及网络收集、处理和观测信息,交流种植经验,展示研究成果,从而提升学生的科学素养。
(2)智慧图书馆
智慧图书馆通过物联网来实现智慧化的服务和管理。
它的理想模式就是无需人工服务。目前物联网在图书馆中的应用,主要是RFID电子标签的应用,以智能书车为例来说明。
智能书车是一种移动式RFID文献归架管理设备,具有查询、定位、书架智能导航等功能,可实现文献架位信息收藏、文献分拣、新文献上架等功能。具体流程:书籍拣到书车上,通过阅读器识别书籍的RFID中存储的信息,记录并显示文献在书车上的位置,同时根据获取的书籍存储架位信息,将需要进行上架工作的位置和书车上对应的书的存放档位对应起来,并在书车的显示屏幕上按照书库的位置将该车书的具体上架位置显示和指引出来,方便工作人员进行高效率归架。
(3)实验室管理
物联网应用到实验室中主要包括设备管理、实验过程管理和智能插座等。
设备管理:RFID存储实验设备的基本属性等信息,利用阅读器方便地获取相关信息,然后再利用网络进行统一管理。
实验过程管理:首先,RFID可以帮助学生方便地获取实验步骤、操作要点、使用帮助等信息。其次,在实验过程中,使用不当时能自动警告并中断实验过程,避免不必要的损失。另外,实验数据可以被实时采集并以适当的方式提供给实验者,实现实验教学的数字化、网络化与智能化。
智能插座除了拥有传统电源插座功能外,它能够将各个实验设备的耗电量信息实时反馈给实验室管理员,管理员能随时开关插座,实现插座与人的对话,起到高效节能的作用。
四 结束语
智慧校园是通过物联网来实现智慧化的校园服务和管理,它通过物联网实现了校园内任何人、任何物、任何信息载体、任何时间、任何地点的互联互通,海量信息在物联网平台的聚合而产生新的信息,从而给广大师生提供了智慧化的业务和服务模式。
毫无疑问,智慧校园为师生带来了极大便利,同时也面临着许多挑战。首先是成本问题,建设智慧校园首先要有一个统一的基础设施平台,包括有线与无线双网覆盖的网络环境;其次是师生隐私安全问题,由于物联网可以跟踪用户的行动、习惯以及偏好等,信息资源及师生隐私如何得到保护成为创建智慧校园亟待解决的问题;最后,管理机制尚不完备,物联网如何维护、如何管理、如何使用都是很大的问题。目前,智慧校园还处于摸索阶段,前景不明朗,但从长远来看,由于物联网应用前景相当广阔,智慧校园一定会像浙江大学在信息化“十二五”规划中描绘的那样: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。
参考文献
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【关键词】数字生态教育教学创新探索
【中图分类号】G4【文献标识码】A 【文章编号】2095-3089(2014)4-0063-01
一、 试点选题
(一)搭建教师校本研修平台
1.以国家课程、地方课程、校本课程为主线的课程建设模块;2.以上课、评课、听课、说课为主线的课堂教学评价模块;3.以个人独立式充分备课、集体聚集式备课、个人个性化备课为主线的课前准备模块;4.以做题、说题、组题、累题为主线的习题研究模块;5.以平衡学科、专项式补救、预约式辅导为主线的课后辅导模块。
(二)搭建学生成长评价平台
1.以学习、竞赛为主线的成绩模块;2.以三个文明、三个认真、三个百分百为主的德业评价模块;3.以阅读、社会实践、社团、探究性学习为主线的选修模块;4.以心理测量、体质测量、价值观测量为主线的测量模块。
(三)建立常规管理平台
1.以长春六中基本法为主线的教师考核模块;2.以服务教学、服务师生为主线的后勤管理模块;3.以管理国有资产为主线的国有资产管理模块。
充分、科学、合理地运用信息化手段,将教育教学管理中的三个平台十二个模块数字化,构建数字化校园。
二、试点目标
1.理论探索:探索新形势下多样化办学体系、生本化课程体系、学生自主学习为中心的课堂教学体系、以价值引导为核心的德育体系、以制度为核心的学校管理体系、以教师专业自主发展为核心的教师教育体系、培育自主教育的保障机制等方面的理论与实践。
2.实践应用:将自主教育理念下的三大平台十二个模块切实有效的开发及应用起来。
三、预期效果
1.远程培训,自主学习。远程培训为师生提供个性化、多样化的选择机会,增强培训的吸引力和感染力。便于采用开放自主的学习模式,师生根据自己的需求和爱好自主选择学习时间、学习地点、不同的课程和内容,根据需要自主调整学习进度。
2.专家引领,网络研修。建立一支优秀的课程专家团队。课程专家将全程参与课程建设管理,进行点对点的实时交互辅导和异步离线答疑。通过网络传输,实现多方对话,开展多边交流和专题研讨。
3.资源共建,成果共享。秉承“资源共建、成果共享”的课程资源建设理念,开发了一批精品课程资源,通过网络平台极大地满足广大师生的个性化需求。
4.学校管理,勤俭并举。将教师专业成长管理机制、行政管理制度、后勤管理制度等数字化,进行自动管理,有效督促教师高效、智慧地工作,勤俭治校。
四、保障措施
1.组织保障:切实加强组织领导,成立“信息化专项试点工作领导小组”,邀请教育局信息化办领导、东北师范大学教育教学方面的专家担任顾问,给予专业指导。
2.经费保障:一是学校自筹部分资金,通过政府采购方式,购置数字化校园所需硬件。二是争取专项经费,专款专用,确保试点项目广泛深入、持续有效地进行。
3.技术保障:提高教师的信息化水平,抓好教学信息化培训,把教育信息化做为教师专业发展的一个重要指标。
4.制度保障:建立各部门合作机制、联动机制及科学评估的长效机制;保证试点工作有序、有效开展。
五、进度安排
1.完善网络平台(2012年12月-2013年3月):根据《国家中长期教育改革和发展规划纲要》、《教育部关于开展教育信息化试点工作的通知》(教技函〔2012〕4号)的精神和我校全数字化生态校园方案,及时、高质量完成所需网络建设。
2.设计开发软件平台(2013年3月-2014年3月):根据我校全数字化生态校园方案开发相应软件平台,导入基础数据,为测试做准备。
3.全数字生态校园系统试运行(2014年3月―2014年8月):根据预期效果检测实际应用情况提出改进方案及时改进。
4.迎接中期评估(2014年8月-10月):认真总结2012年专项试点工作的经验和阶段性成果,撰写《教育信息化中小学校、职业院校试点中期报告》,迎接教育部和省教育厅组织的试点工作中期评估检查,组织“长春六中试点工作领导小组”成员赴兄弟院校进行专项考察。根据评估专家组意见和兄弟院校先进经验调整实施方案。
5.继续试点项目(2014年8月-12月):根据调整后的实施方案改进全数字生态校园系统并完成测试工作。
6.接受项目验收(2015年10月-12月):全面总结试点工作的理论与实践成果,撰写和整理《教育信息化中小学校、职业院校试点终期报告》,学校聘请有关专家组织试点工作的内部验收;根据教育部和省、市教育部门的统一部署,申请并接受上级教育行政部门的专项验收。
近日,由教育部科技发展中心主办,天津大学承办,新华三集团旗下杭州华三通信技术有限公司(以下简称“华三通信”)及《中国教育网络》联合协办的“2016年高校信息技术融合应用研讨会”在天津大学北洋园校区盛大召开。本次论坛的主题为“信息技术, 融合应用”,来自教育部科技发展中心、CERNET、“985”和“211”等院校信息化专家领导等超过1000人参加了本次论坛,共同探讨“十三五”期间信息技术如何与教育应用深度融合,推进教育事业发展,实现教育强国梦。
科技创新促教育变革
科技的创新不断地推动着社会的变革,信息技术与教育教学深度融合,是推进教育信息化的核心理念,也是实现教育现代化的必由之路。
天津大学是教育部直属国家重点大学,也是中国第一所现代大学。“天津大学网络中心于1995年成立,目的在于探索网络的应用。十年前计算机网络中心与教育信息中心合并,成立信息与网络中心。”天津大学信息与网络中心主任刘峰在接受《中国信息化周报》记者采访时说,“随着科技的发展,特别是IT信息产业的飞速发展,现在我们提出四大理念:和谐校园、人文校园、绿色校园、智慧校园。”
“十二五”期间,天津市高校已经完成了数字化校园建设,建立了业务应用全面的校园基础网络,为核心数据共享的教学科研服务提供有力的支撑体系,实现了IPv6下一代互联网建设以及特色资源建设,为各方面提供了强有力的技术支持。在“十三五”期间,天津市将持续以云计算、大数据、物联网、移动互联为基础,建设云网端一体化的智慧校园服务体系,融合高校各级各类数据资源等措施,创新校园的建设。
天津大学校长李家俊在会上表示:“在新IT技术蓬勃发展的今天,天津大学新校区从设计的时候,就致力于建立成为一个绿色校园、人文校园、智慧校园;其中智慧校园是建设的基础和保证。” 天津大学新校区的建设,已经成为国内高校“智慧校园样板间”,“新校区从基础设施建设开始,完全按照智慧校园的顶层设计,为实现扁平化、精细化管理打下基础。”刘峰说。目前已经建成了1张网络、7个中心、14个系统,以及云端一体化全方位应用服务。
新IT成就未来教育
华三通信从成立之初就密切关注教育信息化领域的变革趋势,利用其丰富的行业经验积累以及不断创新的自主研发能力,积极投入到中国教育信息化建设中。
华三通信一直伴随教育信息化的浪潮一路同行,在业内率先推出用户管理及控制、IPv6校园网、教育城域网、校园数据中心、无线校园、教育云等整体解决方案,为全部“211”高校和“985”高校提供校园网、数据中心等信息化基础建设服务;截止到2016年4月,服务于200余所高校私有云,超过10000CPU在线;服务于1500余所高校WLAN,在线AP数量超过100万,成为教育行业最大的IT服务商之一。
会上,华三通信了业界首款高校机房虚拟化智能解决方案――校园云学苑解决方案,为高校实现大量机房终端集中、简单、智能的管理运维带来更为先进的手段。该方案具有智能排课、调课、辅助教学等功能;具有独特的混合云计算技术,整合了终端计算资源和后端服务器计算资源,可实现高清视频图像效果。相比于传统机房,部署云学苑解决方案后可大大降低综合成本和云运维管理复杂度,分钟级初始化一个机房。
此外,华三通信还展示了一系列教育创新应用,包括基于SDN的开放、可编程的新一代校园网络架构AD Campus,全面场景化的H3C802.11ac WAVE2,以及H3C大数据平台等,革新管理,盘活校园信息化。
新华三与天大携手
共建新校园
在“2016年高校信息技术融合应用研讨会”上,新华三集团与天津大学签署战略合作协议,宣布双方共同推进产学研协作,重点在高校云计算实验平台应用实践与示范推广、标准规范研究、云计算人才培养等方面展开全面的战略合作,共同推进教育信息化及高校云计算的全面发展。紫光集团董事长赵伟国、新华三集团旗下华三通信云计算产品线总裁吴健、天津大学校长李家俊、天津大学副校长刘东志出席签约仪式。
华三通信与天津大学已经有10年的深入合作,近期先后为学校信息与网络中心及计算教学实验室部署了5600台802.11ac AP 及云平台、云学苑解决方案。全自动、无边界、智能感知的新IT“未来校园”蓝图已经日渐展开。
“作为清华大学控股的企业,紫光与教育界始终保持着密切与稳固的关系,而未来这种良好的合作和信赖关系将得到进一步发展和加固。我代表紫光集团郑重承诺:新华三集团将用最好的技术、最好的服务为中国的教育信息化提供最好的支持。” 赵伟国表示。
“天津大学在服务高校校园信息化建设政策理论研究和规划设计、高教网络设计、建设、运维等方面具备国内领先优势。而新华三集团作为业界领先的新IT解决方案领导者,近年来,在云计算、虚拟化、SDN等新领域更是不断开展广泛应用创新。希望通过双方的战略合作能够提升互联网、信息技术与教育行业融合的深度和广度,从而能让更多元的教育资源服务于更广泛的人群。” 李家俊这样说。
天津大学在高校信息化建设领先,而新华三集团在企业方面更是不断开展广泛应用创新。
“教育兴国、科技兴邦”,新华三集团反哺教育,持续变革,将新IT技术与教育变革相结合,与天津大学携手共进,以教育信息化带动教育现代化,促进教育公平和实现优质教育资源广泛共享、推动教育理念变革和培养具有国际竞争力的创新人才,最终加速中国从教育大国向教育强国的迈进。
关键词 媒体和技术;情境学习;数字化校园
中图分类号:G434 文献标识码:B
文章编号:1671-489X(2015)11-0058-02
1 时代背景
媒体和技术这两个概念,好像孪生兄弟,总是走在时代的前沿。特别是对信息化社会中所衍生的“数字土著”们,媒体与技术对他们而言再熟悉不过了。每一次媒体变化,随之而来就是技术的变革;每一次技术的革新,媒体却又是日新月异。它们不断地影响人们的日常生活,从而最终改变人类的学习和认知。
对于科学技术而言,从最初西方工业革命蒸汽机时代到现在的原子时代的整个发展历程,人们对科学技术发展观已经不陌生了。而媒体与信息技术的的确确又成为新时代的宠儿。加拿大学者麦克卢汉(Mcluhan H M)是当代系统论述媒体问题的最有影响的人物,他曾经在《理解媒体:人体的延伸》(Understanding Media: The Extension of Man)一书中提出三个关于媒体的观点:首先是媒体就是信息;其次,他认为媒体是人体的延伸;此外,他认为媒体有凉热之分[1]。这些观点在西方学术界引起过强烈轰动,尤其是第二个观点,正如他告诫人们:“现在充分认识人体延伸所带来的影响已经显得越来越迫切,越来越重要了。”特别是在当今,信息和知识成为社会的基本资源,对他们的获取、分析、加工利用成为信息社会每个公民必须具备的一种基本素质。
正是由于这种社会的需要,1993年9月,美国政府推出一项引人瞩目的高科技系统工程――国家信息基础设施(National Information Infrastructure,简称NII),俗称信息高速公路(Information Superhighway)计划,实质就是高速信息电子网络,为了推进信息技术在社会各个领域的广泛应用,特别是把信息技术在教育中的应用作为实施面向21世纪教育改革的重要途径(祝智庭,2001)[2]。这之后美国先后四次“国家教育技术计划”(National Educational Technology Plan),反映了美国教育信息化的发展重心经历了基础设施建设(1996年计划)、学习资源建设(2000年计划)、信息技术应用能力建设(2005年计划)和促进教育变革(2010年计划)的发展途径。直到今天,这项巨大的工程已经开始为来自世界各地的人们提供良好的信息环境,成为了载体与典范,做到无论何时、何地都能以最好的方式(图、文、声、像、数并茂)进行相互间的交流。
2 教育媒体多样化
在信息时代背景下,从传统的教学方法到新颖的教学设计,都是不断地适应社会大众的需求而逐步向前发展的。从最初视觉教育、再到视听教育、以及视听传播和现代教育技术,对媒体的正确使用逐渐成为合理使用教学模式的关键。在诸多经典视听教育的研究者和研究文献中,前美国教育传播和技术协会主席戴尔及其名著《教学中的试听方法》描述的“经验之塔(the cone of experience)”是当时以及后来试听教育的主要理论依据。
如图1所示,“经验之塔”提出了视觉教具层级分类模型的发展,它将人们获得知识和技能的各种经验依照抽象程度,分为三大类十个层次,说明人类学习经验可以由“塔”底部做的经验,再到中部“观察经验”,最终能上升到顶部“抽象的经验”,甚至发展到最简单的语词或数字符号的布鲁斯・乔伊斯等人在其《教学模式》(Models of Teaching)中的定义为:“教学模式是构成课程(长时间学习课程)、选择教材、指导在教室和其他环境中教学活动的一种计划或范型。”[3]
总得来说,教学模式是在一定的教育思想、教学理论和学习理论指导下的,为完成特定的教学目标和内容而围绕某一主题形成的、比较稳定且简明的教学结构理论框架及具体可操作的教学活动方式。最终达到教学目标,促使教育功能良好地发挥作用。换言之,是对具有特定教育目标的教育任务,找出现存的教育媒体的优化选择和组合的问题。一般说来,按照教育媒体使用的物理特性,它分成五大类:
第一类是所谓传统常规教育媒体,有印刷材料、图片、黑板、实物和模型等;
第二大类是所谓的光学投影教育媒体,主要指幻灯、投影和电影;
第三类是所谓的电声教育媒体,主要指扩音、无线电收音、录音等;
第四类是所谓的电视教育媒体,包括电视接收和监视、电视和摄像等;
第五类是所谓的计算机教育媒体,有程序学习机、计算机辅助教学系统、计算机教育网络。
现在的应用主要是将计算机与前述各类媒体的功能都整合起来,构成多媒体教学系统。
3 情境学习理论
对情境理论要从生态心理学和人类学两种视角下来进行分析。Young(1993)和Greeno(1998)曾讨论过情境学习理论的生态原则,那就是,人的头脑中存在无需中介性变量的直接感知;其次,作为对结构主义的二元论和唯物主义的一元论的补充,人们提出了功能主义,它假定心智状态作为系统一个功能而存在;最后,关键是系统的组织方式,而不是组成系统的材料,因而使系统(不一定是人脑)可以产生心智状态(Fordor,1994)[4]。
一般说来,传统教学方法主要有启发式、探究式和情境式这三种。那么,在情境学习理论下如何来引导教学模式正常地运行呢?例如,当代以计算机网络为基础知识载体的自由学习模式,它强调的是有机体―环境之间存在交互和互惠的关系。应用到学习理论,就是莱夫和温格的合法边缘参与(Lave和Wenger,1991)。这种假设也更加说明了媒体是传递信息载体,同时媒体也是人体延伸,特别是体现在现代教育技术领域尤为突出。因此,以现代化媒体为载体的数字化技术无疑成为整个社会文化关注的焦点。
4 数字化校园
中国国内的数字化模式,主要是用技术创造和支持教学资源优化配置、合理使用和高效开发,来完成数字化环境下课堂教学设计的实践,从而促进教育现代化进程。多媒体数字化技术是以网络为载体,将多媒体信息资源处理为数字资源,同时开发和利用其数字资源的一种现代化信息技术。数字化校园来源于“E-Campus(数码校园)”,要求网络基础、环境(设备、教案等)、资源(图书、课件)和活动(教学、管理、服务和办公等)全部数字化。在数字校园这四大系中,应用支持系统是校园数字化的核心[5]。目前内许多高校已经开始研发基于最新、最具发展前景的分布式计算模式――云计算,建设基于云环境中的数字化校园网络平台。
与此同时新的尝试已经开始。由于手机通信已经发展到4G时代,它在传输声音和数据上大大超过前代,同时也能够在全球范围内实现无线漫游。正是新通信技术的革新,使新的传播媒体也迅速进入校园及社会方方面面,如微信。特别是高校已成为整个社会最重要的数字化社区的组成部分。
5 结束语
从2005年开始,中国绝大部分中小学已经开始了最基础的信息应用技术建设,直到今天,数字化校园已经开始同教学和管理活动融为一体。但是新的教育技术和教学媒体却没因此止步,中国的教育现代化仍然处于不断的变革中。整个社会在这种趋势的推动下,实现终身学习、自主学习和自由学习,对任何年龄和背景的学习者已经不再是梦想。与此同时,任何媒体和技术都有自己特定的周期,可以称作冷热媒体与新旧技术的交互,但是整个周期内人们使用他们所积累的经验都是十分宝贵的。在新的周期内,新的技术和新的媒体如何支持中国现代化进程稳步前进,是值得继续深思的。
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