教育部在2018年4月印發《教育信息化 2.0 行(xíng)動計(jì)劃》。這是首個(gè)關于教育信息化 2.0 的指導性文件,也是貫徹2015年全國教育信息化工作(zuò)電(diàn)視(shì)電(diàn)話(huà)會(huì)議和(hé)2016年《教育信息化“十三五”規劃》精神的政策性文件。其中,智慧教育創新發展行(xíng)動指出,要以人(rén)工智能、大(dà)數(shù)據、物聯網等新興技(jì)術(shù)為(wèi)基礎,依托各類智能設備及網絡,積極開(kāi)展智慧教育創新研究和(hé)示範,推動新技(jì)術(shù)支持下教育的模式變革和(hé)生(shēng)态重構。智慧校(xiào)園信息服務平台 正是符合上(shàng)述要求的有(yǒu)效載體(tǐ)之一,它全面感知物理(lǐ)環境,識别學習者個(gè)體(tǐ)特征和(hé)學習情景,提供無縫互通(tōng)的網絡通(tōng)信,有(yǒu)效支持教學過程分析、評價和(hé)智能決策的開(kāi)放教育教學環境和(hé)便利舒适的生(shēng)活環境,向師(shī)生(shēng)全方位和(hé)個(gè)性化的信息服務。
背景:
21 世紀第一個(gè)十年,随着計(jì)算(suàn)機和(hé)互聯網技(jì)術(shù)高(gāo)速發展,國內(nèi)高(gāo)校(xiào)教育信息化建設體(tǐ)現出網絡化、數(shù)字化特征。大(dà)多(duō)數(shù)高(gāo)校(xiào)建成信息資源整合、應用模塊集成的統一信息服務門(mén)戶。這在一個(gè)時(shí)期內(nèi)基本滿足了師(shī)生(shēng)需求,提高(gāo)了辦事效率,但(dàn)也産生(shēng)諸多(duō)問題:
( 1 )交互性不強,用戶與系統的聯系停留在 PC 端,沒有(yǒu)覆蓋 到更廣泛場(chǎng)景和(hé)設備。
( 2 )信息割裂,各應用模塊間(jiān)信息無法共享,導緻用戶重複 操作(zuò)消耗時(shí)間(jiān)。
( 3 )服務模式單一,以被動處理(lǐ)方式為(wèi)主,難以滿足用戶精 細化需求。
( 4 )擴展性較差,集中式建設犧牲單一模塊的專業性和(hé)擴展性。
智慧校(xiào)園信息服務平台是順應教育信息化發展趨勢, 解決以上(shàng)校(xiào)園信息門(mén)戶瓶頸問題的最佳解決方案。它以大(dà)數(shù)據、物聯網、雲計(jì)算(suàn)、人(rén)工智能和(hé)移動互聯技(jì)術(shù)為(wèi)載體(tǐ),在感知用戶需求、多(duō)維度反饋信息、資源組織與協同運維,以及信息交換與共享方面,将人(rén)、物和(hé)事件緊密連接。它的特征包括:
( 1 )人(rén)物互聯,利用物聯網傳感器(qì)和(hé)感知技(jì)術(shù)采集人(rén)、物和(hé) 環境信息,将其映射到網絡中,構建多(duō)維輻射的應用環境。
( 2 )虛實映像,利用雲計(jì)算(suàn)、雲存儲和(hé)雲服務等技(jì)術(shù)構建校(xiào)園網絡空(kōng)間(jiān),使信息結構化、标準化,實現虛、實對應與協同操作(zuò)。
( 3 )深度認知,利用大(dà)數(shù)據技(jì)術(shù)對采集到的信息和(hé)虛實映射信息分析,研判用戶需求,結合人(rén)工智能技(jì)術(shù)高(gāo)效調用資源。
( 4 )開(kāi)放融合,管理(lǐ)系統內(nèi)部使用标準模塊與可(kě)擴展模塊,共享采集到的信息,根據不同用戶使用權限,提供定制(zhì)化、精細化服務。
主要技(jì)術(shù)載體(tǐ):
大(dà)數(shù)據
Hadoop是大(dà)數(shù)據開(kāi)發的重要框架 , 其核心是HDFS和(hé)MapReduce,HDFS為(wèi)海量的數(shù)據提供存儲,MapReduce為(wèi)海量的數(shù)據提供計(jì)算(suàn)。Hive 是基于Hadoop的一個(gè)數(shù)據倉庫工具,可(kě)以将結構化的數(shù)據文件映射為(wèi)一張數(shù)據庫表,并提供簡單的 SQL 查詢功能。Spark 是專為(wèi)大(dà)規模數(shù)據處理(lǐ)而設計(jì)的快速通(tōng)用的計(jì)算(suàn)引擎,其提供了一個(gè)全面、統一的框架用于管理(lǐ)各種不同性質的數(shù)據集和(hé)數(shù)據源的大(dà)數(shù)據處理(lǐ)的需求。Python是面向對象的 編程語言,擁有(yǒu)豐富的庫,主要可(kě)用于數(shù)據采集、數(shù)據分析以及數(shù)據可(kě)視(shì)化等。
雲計(jì)算(suàn)
“雲”是一些(xiē)能夠自我管理(lǐ)的虛拟計(jì)算(suàn)資源,通(tōng)常是一些(xiē)大(dà) 型服務器(qì)集群,包括計(jì)算(suàn)服務器(qì)、存儲服務器(qì)、寬帶資源等。雲計(jì)算(suàn)是并行(xíng)計(jì)算(suàn)、分布式計(jì)算(suàn)和(hé)網格計(jì)算(suàn)的發展形态。它通(tōng)過網絡将龐大(dà)的程序自動分拆成許多(duō)個(gè)較小(xiǎo)的子程序,再交由多(duō)部服 務器(qì)所組成的龐大(dà)系統計(jì)算(suàn)分析,然後将處理(lǐ)結果回傳給用戶。它可(kě)以在數(shù)秒(miǎo)之內(nèi),處理(lǐ)數(shù)千萬計(jì)甚至億計(jì)信息,達到類似“超 級計(jì)算(suàn)機”的強大(dà)效能。雲計(jì)算(suàn)是虛拟化、效用計(jì)算(suàn)、IaaS 、PaaS和(hé)SaaS 等概念混合演進并躍升的結果。
物聯網
為(wèi)滿足設備的連接需求,物聯網這種低(dī)功耗廣域網應運而生(shēng)。LPWAN 專為(wèi)低(dī)帶寬、低(dī)功耗、遠距離、大(dà)量連接的物聯網應用而設計(jì)。它主要分為(wèi)兩類:一類是工作(zuò)于未授權頻譜的LoRa技(jì)術(shù);另一類是工作(zuò)于授權頻譜下的 NB-IoT。相比于NB-IoT,LoRa 能夠以較低(dī)功耗遠距離通(tōng)信,可(kě)以使用電(diàn)池或其他能量收集的方式供電(diàn),同時(shí)具有(yǒu)更好的穿透能力與避障能力。LoRaWAN 是由LoRa 聯盟推出的一個(gè)廣域網規範,它能夠提供雙向通(tōng)訊。
基本架構:
智慧校(xiào)園架構在技(jì)術(shù)載體(tǐ)之上(shàng),按照職能區(qū)别,由底層到高(gāo)層,主要分為(wèi)以幾個(gè)下層級:
( 1 )數(shù)據層。智慧校(xiào)園信息服務平台采集到的各種數(shù)據彙聚 在一起。在線實時(shí)數(shù)據處理(lǐ)機制(zhì)開(kāi)展全局、群體(tǐ)及個(gè)體(tǐ)數(shù)據特征分析,構建虛拟映像,形成統一、多(duō)維的數(shù)據空(kōng)間(jiān)。
( 2 )系統層。智慧校(xiào)園信息服務平台的軟件系統包括操作(zuò)系 統及各類子系統,硬件系統包括中心服務器(qì)及終端分布式設備。它連通(tōng)和(hé)支撐其他各層,是整個(gè)智慧校(xiào)園的軟硬件載體(tǐ)。
( 3 ) 網絡層。該層為(wèi)智慧校(xiào)園各類信息傳輸和(hé)覆蓋提供支撐。它包括用戶與系統聯系的有(yǒu)線和(hé)無線網絡;為(wèi)人(rén)、物定位的位置網絡;支撐各類傳感器(qì)數(shù)據傳輸的物聯網絡。
( 4 )應用層。該層包括标準化和(hé)定制(zhì)應用,通(tōng)過業務規則和(hé) 管理(lǐ)流程向用戶提供交互服務,可(kě)實現新建功能融入,也可(kě)提供開(kāi)放的應用系統開(kāi)發環境。
形态優勢:
智慧校(xiào)園信息服務平台對比以往的校(xiào)園信息服務平台具以下形态優勢:
數(shù)據形态優勢
以往的校(xiào)園信息服務平台的數(shù)據采集大(dà)多(duō)由管理(lǐ)者和(hé)用戶被動完成, 智慧校(xiào)園信息服務平台采集數(shù)據 依托物聯網端設備。大(dà)量數(shù)據經過自動組合生(shēng)成場(chǎng)景、活動、事件或素材的高(gāo)維度描述形式。這些(xiē)數(shù)據傳遞迅速,更新周期短(duǎn),能自動剔除或預警異常值,人(rén)工隻需在必要時(shí)審核即可(kě)。業務流 程時(shí)間(jiān)縮短(duǎn)。
組織形态優勢
以往的校(xiào)園信息服務平台多(duō)采取信息化 管理(lǐ)部門(mén)統一管理(lǐ),各職能部門(mén)運營子模塊的形式。無論管理(lǐ)者還(hái)是用戶都存在大(dà)量重複性操作(zuò),如錄入、變更信息等。智慧校(xiào)園信息服務平台以人(rén)、物和(hé)事件為(wèi)中心,将相應操作(zuò)和(hé)使用權限分配給不同職能部門(mén),用以管理(lǐ)人(rén)、物和(hé)事件的相關變量。各職能部門(mén)分工協同效率提升。
關系形态優勢
在以往的校(xiào)園信息服務平台中,雖然用戶是服務對象,但(dàn)實際上(shàng)管理(lǐ)者獲得(de)了更多(duō)便捷,如紙質化辦公時(shí)代,用戶報送紙質版材料即可(kě),而辦公自動化時(shí)代,用戶既要報送紙質版材料還(hái)要提交電(diàn)子版材料。在智慧校(xiào)園信息服務平台中,無論是用戶還(hái)是管理(lǐ)者都能根據權限定制(zhì)服務。固有(yǒu)角色定位被打破,服務內(nèi)涵更加豐富。
建設策略:
完善制(zhì)度建設
智慧校(xiào)園建設是實現教育信息化 2.0目标的重要抓手之一。高(gāo)校(xiào)要從戰略上(shàng)認識到建設智慧校(xiào)園的必要性和(hé)迫切性, 充分論證,合理(lǐ)制(zhì)定近、中和(hé)遠期規劃。在細節設計(jì)上(shàng)先選擇小(xiǎo)範圍試點,再大(dà)規模推進。軟件系統功能短(duǎn)期試錯,快速叠代,不斷完善。智慧校(xiào)園體(tǐ)系下,數(shù)據量、涉及面和(hé)傳播範圍都會(huì)極大(dà)提升,因此要制(zhì)定升級版數(shù)據安全保障制(zhì)度,加強軟硬件安全保障,嚴格監督管理(lǐ)員和(hé)用戶權限。
組建專業管理(lǐ)團隊
數(shù)據無處不在,但(dàn)未經采集、整理(lǐ)、分析和(hé)傳播的數(shù)據是無法使用的。讓智慧校(xiào)園活起來(lái),關鍵在人(rén)。需要建立專門(mén)的運維、分析人(rén)員團隊。當下大(dà)多(duō)數(shù)高(gāo)校(xiào)設置的信息化辦公室職能以運維為(wèi)主,很(hěn)難滿足大(dà)數(shù)據體(tǐ)系下的分析任務,需要引入專業人(rén)才和(hé)團隊負責,處理(lǐ)好自身和(hé)外包任務銜接。可(kě)嘗試設立首席信息官,在各職能部門(mén)中設置信息專員。首席信息官、信息辦和(hé)部門(mén)信息專員形成的校(xiào)園信息化管理(lǐ)的基地、網絡與節點。
構建高(gāo)校(xiào)大(dà)數(shù)據庫
智慧校(xiào)園體(tǐ)系下的數(shù)據圍繞學校(xiào)核心資源,即人(rén)、物和(hé)事件産生(shēng),這将打破以往職能部門(mén)收集、整理(lǐ)數(shù)據的傳統。數(shù)據無處不在,數(shù)據采集終端也應廣泛分布,由此形成人(rén)、物、事件與數(shù)據 的虛實映射,改變數(shù)據割裂的、零散的弊端,形成系統的、多(duō)維的優勢。主管部門(mén)應收集用戶對信息服務平台的建議,不斷擴充和(hé)完善數(shù)據庫。倡導高(gāo)校(xiào)之間(jiān)建立大(dà)數(shù)據庫聯盟,為(wèi)數(shù)據在更廣泛領域互通(tōng)、共享創造有(yǒu)利條件。
人(rén)類受到信息時(shí)代深刻影(yǐng)響,渴望結構化、高(gāo)效率、多(duō)維度和(hé)前瞻性的信息。對于身處高(gāo)校(xiào)的師(shī)生(shēng)來(lái)說,智慧校(xiào)園信息服務平台能滿足他們這一需求。該平台運用大(dà)數(shù)據、雲計(jì)算(suàn)和(hé)物聯網等先進技(jì)術(shù),改變以職能部門(mén)彙集數(shù)據的形式,圍繞高(gāo)校(xiào)核心資 源人(rén)、物和(hé)事件建立虛實映射的數(shù)據網絡。為(wèi)實現該平台功能,除了要軟硬件達标之外,還(hái)需在頂層設計(jì)、專業人(rén)員隊伍等方面 下功夫。面向未來(lái),它可(kě)以不斷更新、叠代和(hé)擴展,有(yǒu)望形成依托 高(gāo)校(xiào)大(dà)數(shù)據庫聯盟,能夠更廣泛應用的智慧平台。
本文轉載中國教育信息化