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大數據時代如何建設高校智慧校園

Time:2017-12-25

大數據時代如何建設高校智慧校園

教育資訊騰訊大浙教育整合2017

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1 高校信息化面臨新挑戰

我國高校信息化發軔于上個世紀八十年代,前期十多年主要是校園網絡、CAI課件和分散獨立的管理信息系統建設。進入二十一世紀,高校數字校園建設得到快速發展,幾乎所有的高校在這十多年都經歷了一至兩輪的數字校園建設,提升了高校信息化的整體水平。然而,最近兩年,以管理信息化為核心的高校數字校園建設遇到了多方面的挑戰,隨著云計算、物聯網、移動互聯、大數據、以及知識管理與社交網絡等新型信息技術的廣泛應用,高校信息化即將進入一個新的階段。

(1) 信息技術的挑戰

近年來,各種新型信息技術快速推廣普及,對高校信息化形成了巨大的挑戰:海量存儲、按需計算的云計算模式沖擊著高校傳統的數據中心建設;以智能終端、移動互聯、物聯網為代表的移動化風潮不但沖擊著高校校園網絡建設,更是扭轉了信息系統建設的思路與方向;融溝通、協作、分享于一體的社交網絡,在取代校園BBS之后,又對傳統的以管理者為中心的信息系統產生了巨大的沖擊;而以大量化、多樣化、快速化為特征的大數據,因其蘊藏的高附加值,已經引起了各方的高度重視。

(2) 業務融合的挑戰

高校經過多年的信息化建設,信息技術從簡單的工具應用逐漸深度融入到教學、科研、管理與服務的各項活動中,學校師生和管理人員的信息化素養與需求也越來越高,已經不滿足于簡單的業務管理與信息查詢,基于IT的創新教育教學模式和管理模式不斷涌現,日益受到各方重視。教育部制定頒發的《教育信息化十年發展規劃(2011-2020年)》也把“推動信息技術與高等教育深度融合,創新人才培養模式”作為高校信息化當前的主要目標。

(3) 建設運行模式的挑戰

隨著高校信息化的發展,學校的信息系統越來越龐大復雜,已經給建設運行模式提出了嚴峻的挑戰:沒有一家IT公司能夠提出一個高校數字校園的整體解決方案并圓滿地實施,很多高校信息化建設陷入進退維谷的境地;高校自身的信息化隊伍日益緊缺,安全穩定運行的壓力與風險日增。什么是科學、可持續的高校信息化建設與運行模式?當前階段意見相當分裂,缺乏共識,甚至開始導致高校信息化行業發展方向出現迷茫。

面對如此多方面、立體化的挑戰,高校信息化向何處去?成為擺在我們面前的一個重要課題,提升數字校園,實現向智慧校園的躍升,是一種合理而現實的選擇。

2 高校智慧校園的特征

智慧校園是高校信息化的高級形態,是對數字校園的進一步擴展與提升,它綜合運用云計算、物聯網、移動互聯、大數據、智能感知、商業智能、知識管理、社交網絡等新興信息技術,全面感知校園物理環境,智能識別師生群體的學習、工作情景和個體的特征,將學校物理空間和數字空間有機銜接起來,為師生建立智能開放的教育教學環境和便利舒適的生活環境,改變師生與學校資源、環境的交互方式,實現以人為本的個性化創新服務。相對于數字校園,高校智慧校園有如下特征:

(1) 互聯網絡高速泛在

網絡是信息時代的基礎,沒有網絡就無法實現教育信息化的絕大部分工作。智慧校園的網絡基礎更強調移動互聯和物聯網,要為校園中人與人、人與物、物與物之間的全面互聯、互通、互動,為各類隨時、隨地、隨需、隨意的應用提供寬帶、泛在的基礎網絡條件。

(2) 智能終端廣泛應用

智能終端可以實現隨時隨地的普適計算、信息獲取與感知,已經成為高校師生日益普及的隨身裝備。各種智能感應技術的廣泛應用,可以遠程使用、管理與控制的數字裝備已然普遍,使得各種監測信息可以隨時獲得,人與物的互動成為現實,全面感知校園環境和師生活動狀態成為智慧校園的物質基礎。

(3) 團隊協作便利充分

有意識的大規模協作是展現人類智慧的重要基礎。通過統一通訊、日程共享和協同工作等工具的支撐,為師生提供隨時隨地、統一集成、模式多樣的通訊與協作服務,支持個體與群組的交流協作,支持線上線下的有機互動,讓學習討論從課上拓展到課下,讓協同研究從實驗室拓展到網絡虛擬空間。

(4) 集體知識共生共榮

對于以產生知識、傳播知識為己任的高校來說,支持知識的創造、傳播、管理和使用是智慧校園的重要任務,也是其核心特征。通過為個人提供完善的知識存儲、分類與分享工具,幫助個人將擁有的各種資料和信息變成更具價值的知識,實現知識的收集、消化吸收、分享和創新;通過在學校建構支持團隊知識管理的知識系統,讓學校中的信息與知識透過獲得、創造、分享、整合、記錄、存取、更新、創新等過程,不斷地回饋到知識系統內,形成不間斷的學校智慧循環,提高學校整體智商,推動學校知識創新。

(5) 業務應用智能融合

智慧校園的作用與功能最終要體現在學校的各項業務之中。必須揚棄數字校園業務分割、相對封閉的信息化架構,采用開放、整合、協同的信息化架構,基于云計算和大數據技術實現對海量數據的存儲、計算與分析,通過“云”與“端”的結合廣泛吸納用戶的“智慧”參與,在各項業務應用中實現個性定制、主動推送和智能推薦,推動實現智能融合、隨時隨地、隨需隨意的個性化應用,推動從個人通訊、個人計算到個人創造的發展,從而充分發揮智慧校園整體效能,大大提升基于IT的學習研究與管理決策能力。

(6) 外部智慧融會貫通

高校已不是傳統意義上的象牙塔,現代大學必須與社會接軌。因此,智慧校園也不是孤立的,需要和外部世界息息相通,通過與外部智慧的融會貫通,來推動學校的可持續創新發展。比如,教師的學術活動必須和國內外同行進行廣泛交流,教學和科研只有融入到世界范圍的學科發展環境中,才能創新和出一流的成果。又如,學校通過兄弟院校間的互相學習、交流、對比和借鑒,來把握高校改革和發展潮流與規律,發展本校的傳統與特色;通過了解社會發展對于學校的需求,如就業需求、人才素質需求等,來調整學校專業設置、改進人才培養模式;通過把握經濟社會發展趨勢、技術進步發展趨勢和教育變革發展趨勢,不斷優化學校的發展規劃,促進學校持續快速發展。

3 高校智慧校園的發展目標

高校信息化的目標是促進學校教育內容、教學手段和方法現代化,創新人才培養、科研組織和社會服務模式,推動文化傳承創新,促進高等教育質量全面提高。[3]因此,高校智慧校園的發展目標,就是要支撐高校四項基本職能與管理服務的改革創新。

3.1 智慧型人才培養

人才培養是高校的根本任務,智慧型人才培養自然是高校智慧校園的第一發展目標。隨著移動互聯與大數據等技術的快速發展,基于線上線下融合的智慧型人才培養模式必將逐步成為主流。

在智慧校園中,依托知識管理、校園社交網絡、在線教育等IT平臺的支撐,教師備課擺脫了時間、空間和個人知識孤島的局限性,能夠基于歷年教學資料、同行教學狀態和學生學習反饋的大數據有針對性地準備教案;學生擺脫了傳統的課本學習和統一課堂灌輸的被動學習模式,可以在知識的海洋中自由翱翔并能夠得到基于大數據分析的適時、貼切的個性化指導;師生交流可以隨時隨地隨意,聲音、視頻、文字、圖像等各種交流工具隨需而動,交流過程還可自動記錄并根據需要回放復習;教學評價不再是純粹的主觀打分,而是基于師生教學互動和學生學習過程的大數據開展的多維、動態、全面、智能的教學評價,并指導學校按照客觀教育規律不斷改善教學內容、方法、手段和模式;因材施教和個性化人才培養模式成為主流,學生的職業發展、就業引導與人生指導也將綜合其個性特點與社會發展而更加科學、合理。

3.2 智慧型科學研究

科學研究的信息化支撐是數字校園一直沒有能夠解決好甚至沒有發過力的領域,所做不過是簡單的資料搜索與數字圖書文獻提供,智慧校園的建設將極大地改變這種狀況。在科學研究大數據的支持下,智慧校園將能夠在課題申報、科學研究、項目結題等多個環節發揮巨大作用。在科研人員低效勞動最多的課題申報環節,智慧校園綜合多個方面的課題來源為研究人員主動提供個性化的課題申報建議,幫助研究人員自動填報個人基礎信息和研究履歷,為研究人員主動推薦合作者,使得科研課題申報過程方便、快捷、貼心。在科學研究過程中,智能的知識管理與服務能夠幫助研究人員方便、快捷、精確地獲取研究資料;各種智能儀器設備可以在線使用,并且能夠智能感知、自動收集各種實驗數據;高效的協同工作支持與服務,使得合作伙伴間的交流協作方便通暢;便捷的科研項目管理、事務管理服務和豐富的研究支持工具,使得科學研究過程高效、協調、舒暢。此外,在項目結題階段,智慧校園還能夠幫助研究人員對課題研究過程中的各種數據進行及時、到位的統計分析,對研究成果進行智能、自動的匯總,提高科研項目結題的效率與質量。

3.3 智慧型社會服務

社會服務作為高校的一項重要職能,也是信息化能夠大顯身手的地方,但在數字校園建設中一直沒有得到應有的重視。高校作為一個知識聚集之地,其社會服務職能大都是基于知識,而信息技術對于跨時空的知識傳播天生就具有優勢。因此,更好地支撐高校服務社會的職能也是智慧校園的發展目標之一,可從三個方面來推進:(1)積極利用信息化手段,推進產學研用結合,加快科研成果轉化,提高高校服務經濟社會發展的能力;(2)依托信息技術,面向社會公眾開展學科教育、科普教育和人文教育,提高公眾科學素質和人文素質,推動學習型社會建設;(3)利用積累的海量數據資源和大數據分析技術,深入開展政策研究,積極發揮高校的思想庫和智囊團作用,為國家和地方各級政府科學決策、民主決策做貢獻。

3.4 智慧型文化傳承創新

文化傳承創新已經成為高校第四大職能,近年來越來越得到各方面的重視。在當前移動互聯和社交網絡充分發達的情況下,如何推動高校文化的傳承與創新已成為一個很有挑戰性的問題。對于高校智慧校園來說,可以從兩個方面來推動:(1)建立有吸引力的校園網上虛擬社區,加強學生思政教育,廣泛進行思想與文化交流,創新、繁榮健康向上的大學網絡文化,發展先進文化,創新高校網絡思想政治教育陣地建設,促進文化傳承創新;(2)開發國際漢語教學和文化宣傳優質數字教育資源,建立國際化、多語種的在線傳播平臺,支持中文教育國際化及跨文化教育交流,提升高校面向社會的文化宣傳與輻射能力,傳播中華民族優秀文化,展示我國高等教育發展成果,提升我國高校的國際影響力。

3.5 智慧型管理決策

數字校園解決了高校日常管理信息化問題,但不少高校因為信息系統相互孤立、數據不能互聯互通,導致多部門管理流程的不協調、不通暢。因此,智慧校園必須面向大學資源的管理和調度,為學校各部門、院系開展教學、科研提供人、財、物管理的整合統一、深入廣泛的信息化支撐和協同的校務管理支持,實現校系間、部門間業務協同;提供全面的信息服務,為師生個人的信息關聯、學校各級管理部門間業務協作提供有力的信息技術支持,為全校師生提供個性集成、多維度、全方位的貼心信息服務;提供科學的決策支持,為各部門日常業務管理及對外數據上報提供統一的、分級分類授權的統計報表,為學校教育教學質量提高、高素質人才培養、高端人才引進、學術科研創新等戰略管理決策提供科學的數據支持。

3.6 智慧型生活服務

在數字校園的基礎上,智慧校園對于高校師生的生活服務可以在兩個方面進一步提升:(1)從服務師生的角度,以師生校內生活為核心,整合校內各種生活服務資源,拓展校外生活服務資源,打通公共生活服務和互助生活服務,構建“一站式”智慧校園信息化生活服務空間,為師生提供隨時隨地、隨需而動的校園信息化生活服務;(2)從支撐后勤的角度,充分利用物聯網技術和智能感知技術,建立智慧型校園后勤管理與服務信息化支撐平臺,實現對建筑大樓節能、實驗室安全監測、校園環境監控、車輛交通管理的信息化支撐,提高學校后勤服務能力與水平。

4 高校智慧校園的結構與關鍵技術

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4.1 智慧校園的結構

相對于數字校園,智慧校園更強調融合——在智能感知技術、物聯網技術、移動互聯技術、大數據技術和云計算技術的支撐下,高校的物理校園和虛擬校園已經越來越不可分,高校師生的活動已經處于一個物理空間和數字空間融合的智慧校園中。

為了實現物理空間與數字空間的融合,需要建立以大數據為核心,以智能感知為神經末梢,以移動互聯為神經網絡,以智慧應用為依托,以自適應、個性化用戶交互為目標的智慧校園信息化支撐平臺,實現高校各項業務的智慧型應用。

(1) 智能感知層

采用各種感應技術,實時采集各種數據,實現對師生的活動狀態、儀器設備的運行狀態、學習與生活環境的互動狀態等全面感知,為智慧校園提供采集海量數據的物質基礎。

(2) 網絡通信層

綜合采用有線和無線網絡技術,及時傳輸各種數據,實現隨時隨地的接入、高速全面的互聯、隨需隨意的應用,為智慧校園提供寬帶泛在的網絡基礎。

(3) 大數據層

大數據層是智慧校園的核心,包括數據的存儲與計算的物理平臺、信息收集與數據管理平臺、以及數據分析處理的應用支撐平臺,是連接智慧校園各部分、匯聚智慧校園各種信息的樞紐,為智慧校園提供堅實的數據基礎。

(4) 智慧校園應用層

包括各種智慧型的校園信息化業務應用,如教學、科研、管理、服務等各類應用,是智慧校園發揮作用的關鍵,也是智慧校園建設的重點。

(5) 自適應交互平臺

支持各種智能終端,為各類用戶提供與其所處環境、所用終端相適應的多屏交互模式,為用戶提供貼心的服務,提升智慧校園的用戶體驗。

(6) 支撐保障體系

包括信息安全保障體系、系統運維服務體系等,為智慧校園安全、穩定、高效的運行提供切實的保障。

4.2 關鍵技術簡介

(1) 大數據

大數據技術最核心的價值在于對海量數據進行存儲和分析。相較于數字校園,智慧校園最核心的特征是通過各種智能終端、可感知設備和信息系統獲取了海量的活動過程與狀態數據,以及基于這些海量數據分析而掌握事物的規律,開展智慧的應用。這其中最重要的,是對于高校大數據的組織與建模,這是挖掘出大數據價值的關鍵所在,謝耘博士在《轉折——眺望IT巔峰》一書中提出的“主體虛擬映像”是非常值得引薦的。

(2) 云計算

智慧校園作為復雜巨系統,只有采用開放、整合、協同的信息化架構和可動態配置資源、高可擴展性、按需服務的云計算模式,才能提供很好的基礎設施支持。

(3) 物聯網、移動互聯與智能感知

物聯網通過融合智能感知、識別技術和有線網絡、移動互聯等通信技術,把傳感器、控制器、機器、人員和物等通過新的方式聯在一起,形成人與物、物與物相聯,實現智能化識別、定位、跟蹤、監控和管理,為智慧校園提供了物理基礎。

(4) 商務智能

商務智能利用數據倉庫、數據挖掘技術對用戶數據進行系統的儲存和管理,并通過各種數據統計分析工具對用戶數據進行分析,提供各種分析報告,為高校的各種活動提供決策信息,是智慧型管理決策應用的技術基礎。

(5) 知識管理

知識管理是對知識、知識創造過程和知識的應用進行規劃和管理,這是知識人和高校最為重要和經常的活動,因此知識管理也成為智慧校園的關鍵技術之一。

(6) 社交網絡

社交網絡涵蓋了以人類社交為核心的所有網絡服務形式,是一個能夠相互交流、相互溝通、相互參與的互動平臺,這對于高校師生的交流、協作與知識分享至為重要,因此也是實現智慧校園的關鍵技術。

快速發展的高校信息化向何處去?這是當前階段很多高校都在思考的問題。在大數據技術蓬勃發展的背景下,建設高校智慧校園已經成為越來越多同行的共識。

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