关键词:移动互联网技术;智慧校园;Android;JAVA
中图分类号:TP311.1文献标识码:A
1引言(Introduction)
随着信息技术、移动通信技术和物联网技术快速发展,继“智慧地球”“智慧城市”的提出,高职院校的信息发展也有过去的“数字校园”逐渐过渡到了“智慧校园”,一种崭新的校园管理模式应运而出,促进了教学、学习、生活和校园资源系统等各种校园因素有机整合,实现校园智能化管理、提供更简单、便携的个。
在过去要想访问传统的信息系统,必须开启个人电脑连接网络或者到附近的网吧上网登录信息系统查询信息,也就是说必须拥有个人电脑和互联网才能够登录信息系统。而通常情况下,学生和老师随时随地打开电脑上网查询信息。在遇到紧急通知情况下,必须要采用“一对一”或者“一对多”层层的方式通知当事人,这就摒弃了传统的信息系统容易造成信息延迟,信息落漏等功能性的弊端。
基于移动终端的“移动智慧校园”除了拥有了传统的数字校园“信息共享”“高效率”“管理规范化”“管理制度化”特点,还拥有“个”“智能化”“成本低”“操作简单”等特点。以移动通信、物联网、4G手机为基础的智慧校园凭借各种应用服务系统充分对教学、科研、技能、生活和校园资源系统的整合利用,充分体现高效、互动、共享、节能的学习和生活校园环境。
2主要技术(Themaintechnology)
随着“智能”电子产品的普及、物联网技术、Android开发技术以及校园无线网络的发展,几乎所有的学生和老师拥有了Android系统的智能终端,为“移动智慧校园”的建设提供了技术支持和保障。
2.1智能手机
目前,互联网技术和移动通信技术统称为移动互联网技术,标志互联网技术和移动通信技术高度融合。智能手机价格也从以前的高端到现在的平民化,功能也堪比电脑,人们以更简单、方便、以操作的方式上网、聊天、视频、购物等,手机彻底改变的人们生活方式,移动办公、移动视频等等应运而生,手机应用越来越大众化。
学生通过手机上网查询竞赛、学术讲座、职业技能考试培训、兼职信息、课程表查询以及校园文体活动等;老师可以通过手机查询科研信息、课程表、手机办公等。总之移动互联网技术使得丰富多彩的校园生活发生了翻天覆地的变化,拥有一部手机万事无忧。
截至2014年12月底,据统计我国网民规模达到6.49亿(互联网普及率为47.9%),新增网民3117万人包括利用手机上网的人数为4.2亿,占到总网民数的74.2%。据统计,日照职业技术学院100%的学生通过手机这种便携式的设备上网,查询信息[1]。
2.2Android开发技术
Android是一种基于Linux系统的开源操作系统,支持手机应用软件开发[2]。体系结构由内到外四层构成分别是:LinuxKernel(Linux内核层)、Library(函数库)和AndroidRuntime(Android运行时库)、ApplicationFramework(应用软件架构)、Application(应用程序)。
2.3SQLite轻型数据库
基于占用内存资源少的特点,SQLite目前被广泛应用到嵌入式产品开发中,在运行软件只需要几百千兆的内存,提高软件运行速度[3]。
3移动智慧校园的体系结构(Mobilewisdom
campusarchitecture)
3.1移动智慧校园总体结构
通过移动互联网技术Android智能终端连接校园服务器。智慧校园软件设计分服务器和客户端APP两部分,Web服务器端应用程序采用通过JAVA、Servlet技术,客户端APP采用Android和Java技术。移动智慧校园物理体系结构如图1所示。
3.2移动智慧校园应用(APP)业务体系结构
移动智慧校园应用业务系统在不同的学校拥有不同的名字,譬如:日照职业技术学院的名称为“掌上日职”。主要包括:无忧课程表、成绩查询、校园二手交易,校园电影院售票,掌上图书馆,校园美食、校园信息通,掌上办公系统,选课系统和实训管理系统等模块,系统结构图如图2所示,系统文档结构图如图3所示。
建立统一数据,实现数据共享。智慧校园业务应用中的各个子系统建设时,首先做好数据的建设,例如学生基本信息,教师基本信息等。共享数据,保障数据的一致性和正确性,减少数据冗余,提高系统维护性是建立统一数据的最终目标。
4部分功能模块代码介绍及主要界面(Partofthe
functionmodulecodeisintroducedandthemain
interface)
4.1无忧课程表
通过无忧课程表,学生和老师可以随意添加、修改自己的课程表,简单方便操作,其界面如图4和图5所示。
4.2成绩查询
在大多数院校已经开发了一系列信息系系统,譬如大多数学校已经开发了教务管理系统。在智慧校园开发时直接利用就可,部分主要代码如下:
5结论(Conclusion)
充分利用移动互联网优势,开发适用院校发展的移动办公平台,提高办学效率,方便教师、学生工作、生活和学习的高效、简便、易操作等需求,丰富校园生活,提高校园建设高标准要求。
参考文献(References)
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作者简介:
关键词:智慧校园;服务与应用;案例分析
中图分类号:TP393.18文献标识码:A文章编号:1007-9599(2012)17-0000-02
最近几年,数字校园有逐步向智慧校园发展的趋势,这是数字技术和信息科技高度发展的产物。传统的数字校园是建立在掌握校园虚拟信息基础上的。智慧校园在保留这一概念的前提下,将虚拟校园向实体过渡。智慧校园是校园信息化进程的主流方向。
1“智慧校园”的概念
智慧校园是一种依靠信息技术,将校园的各种组成要素进行有效整合,以实现人力、设备、环境资源优化配置的校园系统。智慧校园是以物联网为技术平台,围绕信息相关性建立起来的,智慧校园的关键技术节点是多平台之间的信息传递,通过这一手段实现各个层面和领域的信息传递,最终达到教育信息化的根本目标,简言之就是促进学校向智能化方向发展。智慧校园的技术基础是信息化技术领域的各种方法在校园建设中的应用,其中感知技术、控制技术和智能技术都是其重要的应用方式。在校园建设的安全防护、网络管理、智能教学、图书馆信息管理、档案管理等方面实现全方位感知、及时反映的信息化校园系统,提高学校的运行效率。
2智慧校园的特征
智慧校园与数字校园的区别是什么?有观点将智慧校园看作是数字校园的高级发展阶段,是校园数字化进程中的一个环节。这一观点的核心是将数字校园当作智慧校园的基础条件,强调网络技术设施的建设是智慧校园的物质基础。与此同时,还要在网络基础设置的支撑下奖励信息共享平台实现校园内的数据传输畅通。以校园一卡通为例,学生从入学开始到学习、生活各个方面都实现智能化管理;其次是感知化。感知化是传感器技术、智能控制技术和图形识别技术的应用所带来的全新特性,他可以帮助管理者将教学、科研、生活各方面的信息进行采集和传输,并在此基础上进行统一管理和整合。感知化与物联网技术相结合可以实现校园管理工作的统一,提高整体管理效率。比如教室照明可以根据学生人数自动调整。第三,互动性。智慧校园可以实现人流、物流、信息流的互动,使其联系更加紧密。比如校务管理平台就集成了网络、手机等多种通信功能,并且实现了语音通信功能,可以再校方与家长和学生之间建立更加快捷的信息沟通渠道,提高了三方之间的沟通效率。最后是灵活性,因为智慧校园建立了无线、有限双网,并且实现了双网无缝衔接,因此其网络设施的基础条件是十分完备的,不仅网络容量大,而且具备了很强的拓展性,后续的客户可以自由的接入网络而不会受到容量和接入方式的限制。为学校的管理工作带来更加灵活多样的服务形式。云计算技术的应用时灵活性得到了进一步的加强。
3智慧校园的内容
3.1智能化的网络基础设施建设
网络基础设施是智慧校园的物质基础,是建设智慧校园的前提条件,因为稳定、高速的网络环境是智慧校园的必要条件。硬件设施是网络基础设施建设的重中之重,硬件设施在物理空间上上应该确保覆盖全校园的范围,既包括教学楼、实验楼、图书馆等教学设施,也要涵盖生活区。此外,网络硬件还应该具备可拓展性,随着校园建设的推进实现网络覆盖的跟进,确保智慧校园建设无死角。
3.2云计算平台
智慧校园之所以能体现出智慧性,其根本原因是它有一个强大的数据处理系统,而这个处理系统的核心就是云计算平台,云计算平台具有信息传输效率高、硬件集成度高、智能化程度高的三大特点,它可以利用网路技术将不同的计算处理器和存储单元进行统一的管理,形成一个规模庞大的计算资源,为客户提供个性化的服务。
3.3构建物联网
物联网,即物与物之间互联的网络,物联网的定义主要涵盖以下两方面:首先,物联网是以互联网为基础条件的,它是在互联网的基础上经过一定的功能拓展而得到的信息网络系统,物联网是物与物之间实现信息交换的平台。
4智慧校园的服务与应用的案例分析
4.1智慧校园的服务与应用的案例
以某高校为例,该校早在2010年结合当前高校信息化的发展趋势和学校的发展规划,就已经确立建立智慧校园的目标:首先是构建智慧的校园环境,以物联网作为智慧校园的基础条件,打造一个教学、科研和生活一体化的智能校园环境;第二,向全体教职员工提供高质量的服务,为全校师生提供全方位的信息服务,使其能够第一时间获取校内的人员、设施等资源信息,更好地为教学科研工作提供服务;第三,提升管理水平,在智慧校园的平台上实现业务流程优化和管理方法的改进,为学校开展体制创新提供技术支持;第四,提高决策水平。决策水平的提高要依靠数据的准确度,智慧校园可以提供智能化的数据分析功能,为科学决策提供数据保障;第五,提高资源共享效率,智慧校园里将不同的系统平台有效的联系在一起,实现在全校范围内的信息和资源共享,并且能够提高信息传递的速度和效率,最终实现提高教育及科研水平的目的。
4.1.1校园生活
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。
4.1.1.1食堂管理
食堂管理是智慧校园重要组成部分,在该校的食堂管理系统中,师生每人拥有一张“校园一卡通”的电子卡,卡里面包含了用户信息。食堂的所有窗口都安装了读卡器,可以将学生的刷卡信息与系统数据库建立通讯链接,实现远程数据查询功能,在学生购买饭菜时自动查询一校园卡内的余额,并按照消费金额在卡内消去相应的数额。数据库可以将每一名学生的注册信息储存起来,为管理者对食堂消费数据进行查询提供便利。
4.1.1.2浴室水控管理
浴室实现了用水自动控制,这一功能也是建立在物联网的基础上,其主要的过程是将校园一卡通的电子卡放在浴室安装的读卡器感应区,然后同样可以显示出校园卡余额,刷卡之后可以自动进入消费状态。消费分为及时消费和流量消费两种模式,所谓即时消费是在读卡之后立即出水并按照出水量计算费用,而流量计为需要安装流量计,流量计对一次使用的总流量进行统计并将其作为计费标准。
4.1.1.3考勤管理
学生考勤管理是学校开展教学工作的重要组成部分,一般由教师来承担考勤管理工作,但是这项工作会在耗费教师大量时间与精力。该校通过在教室中安装读卡器,在每次上课前学生都必须刷卡才能够进入教室,读卡器可以将学生的刷卡信息发送到远程数据库,数据库服务器接收到刷卡信息后,将每一次刷卡行为保存着数据库中。教师和教务管理人员在办公室内就可以通过网页浏览的方式查询考勤急了,对任意一节课中任意一名学生的出勤情况进行实时监察,还可以对一段时间内的考勤情况进行统计。整个学期的出勤情况可以按照学生或者课程名称进行历史统计,为教师开展考勤管理工作提供了便利节约了大量时间。
4.1.1.4智能照明
校园照明设施都可以通过无线网络接入互联网,实现所有灯具的远程监控和操作,教室照明和路灯按照总控制室的远程操作命令实现开关控制,而灯的开关状态也将传回控制中心,通过照明强度的反馈信号自动调节照明亮度。比如可以通过监控教室的照明强度来控制室内照明的开关状态,如果教师内没有人,则可以通过远程信号自动关闭照明系统。
4.1.2教学管理
教学管理包括日常教学、智慧图书馆和实验室管理等。
4.1.2.1日常教学
利用物联网技术,该高校建立了全面和主动的教学管理体系,利用物联网技术的支持,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。首先,物联网能为学生的自主学习、合作学习等提供支撑环境,拓展了学生的学习空间、培养学生自主学习能力。
4.1.2.2智慧图书馆
通过物联网技术,该校实现了图书馆智慧化的服务和管理。以智能书车为例,智能书车是一种移动式RFID文献归架管理设备,通过智能书车可以实现图书信息远程查询、自动定位、文献架位信息导航等功能。智能书车的操作流程如下:首先将书籍放进车内,读取书籍信息并与书架信息进行对比,方便工作人员进行高效率归架。
4.1.2.3实验室管理
实验室管理主要包括设备管理、实验过程管理。实验设备管理,利用阅读器地获取存储实验设备的基本属性等信息,学生可以实验室内通过电脑登陆网络,获取实验的操作流程,操作难点等信息。与此同时,学生如果在实验过程中出现了错误的操作,可以通过远程信息系统发出自动警告并切断实验过程以避免发生安全事故。实验过程的全部数据可以被记录下来并提供给实验者,以方便实验者对数据进行分析,对实验过程和操作步骤进行改进。实验室内还安装了智能插座,智能插座除了提供传统的电源更能够之外,还可以将实验设备的耗电量反馈给管理者,使管理人员国力能够通过控制插座的开关动作来完成实验室的能耗管理。
4.2案例分析
以智慧校园在以上案例中高校的应用与服务可知,智慧校园是建立在物联网基础上的,其目的是实现校园服务的智能化,物联网可以实现校园内的信息共享,将全校的人力、物力、信息资源全天侯、全方位的进行互联共享。海量信息通过物联网的整合能够推出新的信息,从而提供智能化的服务。智慧校园的建立为师生开展教学工作和日常生活提供了极大的便利。它提供的是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。但智慧校园在高校中应用的与实施也面临着许多挑战。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。
5结束语
从目前来看,智慧校园还是一个新概念、新事物,智慧校园的建设还处在起步阶段,要实现真正意义上的“智慧”的校园,还将是一个漫长的过程。随着社会的发展,科技的进步,智慧校园的建设也在不断发展和进步。智慧校园的建设对教育信息化的发展具有相当重要的作用。要根据学校的总体发展,统筹规划、逐步实施、通力合作,使智慧校园的建设日趋完善,突显校园信息化的魅力和物联低碳的生活乐趣。
参考文献:
[1]“数字学习与智慧校园建设研讨会”举行[J].教育学报,2012(2):99.
关键词:数字校园;智慧校园;智慧教室
中图分类号:G434文献标识码:A文章编号:1671-7503(2015)19-0006-03c
一、“智慧校园”的内涵
(一)“智慧校园”的概念
提起“智慧校园”,应该追溯到“智慧地球”,智慧地球也叫作“智能地球”,其核心目的在于解决当前社会发展所面临的能源短缺、效率低下等问题,它是2008年由IBM提出,2009年IBM颁布了《智慧地球赢在中国》计划书,正式揭开中国智慧地球战略的序幕,所谓的“智慧地球”,就是将感应器嵌入到生活中的各类物体中去,基于物联网技术将物联网与现有的互联网整合起来,实现人类社会与物理系统的整合。
相应地,所谓的“智慧校园”是以物联网技术为支撑,以各种服务系统为载体的集学习者的学习、生活和学校的各种工作为一体的智慧环境,同时,也是将丰富多彩的校园生活、井然有序的校园管理、高效保质的教学以及谨慎严谨的工作进行充分的融合。
(二)“智慧校园”的内涵
透过国外信息化发展情况来看,当前“智慧校园”走过了设备供给与基础设施建设阶段,已经应用到教育创新阶段,在国内,以浙江大学在信息化“十二五”规划中提出的“智慧校园”为代表,其他省市也逐渐在推进“智慧校园”试点建设工作,力争在不久的将来,实现全面的融合,破解制约我国教育发展的难题,促进教育改革与创新。
二、X大学的教育信息化现状
(一)数字校园硬件建设现状
1.学生创新教育实验室
为了贯彻落实创新教育的有利实施,在教育领域培养中小学生的创新意识、创新精神和创新能力,在初期建设中,设计开发基于3D打印的中小学生创造性思维训练课程,同时,也设计开发了基于乐高机器人的中小学生问题解决能力课程。在此基础上,该校创设了学生创新教育实验室,实验室设有3D打印机、3D扫描仪及辅助设备、教学用机器人、计算机等设备,为学生的实践提供了可能。
2.校园网络中心实验室
为方便师生使用网络开展教学活动,设置了校园网络中心实验室,建设大容量存储、备份数据备份系统的数据中心以及虚拟化服务器集群,实现数据集中存放和服务器集中整合,为学校的教学、科研提供了强有力的支撑。主要的软硬件及设备包括机房制冷、环控报警系统、网络设备、服务器集群与虚拟化、数据中心等。
3.教师专业发展实验室
利用现代信息技术为教师打造集教学、研究与培训于一体的数字化、网络化环境,可以实现教师网络电子备课、异地协同教学、基于课例的集体教研、网络研修、远程培训等功能。
4.智慧教室
智慧教室是当下数字教室和未来教室的必然发展趋势。一种新型的现代化智慧教室系统是基于物联网技术集智慧教学、人员考勤、资产管理、环境智慧调节、视频监控及远程控制于一体的一种新型的教育形式和现代化教学手段,是推进未来学校建设的有效组成部分。
智慧教室设有教学资源管理平台,提供电子教材管理与交流的功能,实现资源共享;教学评价分析平台,实时追踪和评价学生的学习成就,还可以通过网络评价,了解学生的学习历程;设有记录平台,以无纸化的形式加强课堂互动功能,提高学习效率;反馈平台可为课堂的教师提供及时反馈,使教师针对实际情况采取相应的措施。智慧教室在四种平台分工合作下迈向一个新的高度。
(二)教师与学生的信息技术应用能力现状
1.教师信息技术应用能力分析
我校信息技术教师,多年从事信息技术教育工作,已基本上具备了教学设计、多媒体综合应用能力,并且能够合理地将信息技术融入学科教学,促进学生自主学习,调动学生的主动性、积极性,使学生的创新思维与实践能力在整合过程中得到有效的锻炼。对于智慧课堂中的教学系统维护,安排有专业的维护人员进行设备维护。
2.学生信息技术应用能力分析
随着时代的进步,学生基本上了解计算机基本工作原理及网络的基本知识,能够熟练地使用网上信息资源,学会获取、传输、处理、应用信息的基本方法,通过与他人协作、熟练运用计算机编辑、综合、制作和传播信息及创造性地制作多媒体作品。尽管在课堂上还是有个别学生使用智能设备上网做一些与课堂无关的事情,但总体而言,智慧课堂的效率还是非常高的。
(三)与“智慧校园”之间的差距
“智慧校园”是一个多元的、泛在的、多功能的服务支持平台,“智慧校园”也逐渐走向移动化,目前,使用手机借阅书籍已经在很多高校得以实现,相信在不久的将来智慧校园将会应用到更多的移动领域,例如:手机开门、手机考勤、手机消费以及手机课堂等移动领域。手机开门是指在许多高校中的寝室和教学楼等地方设置了安全划卡门,将该技术整合到手机当中,保证了学生的安全,也方便了管理,手机考勤、手机消费以及手机课堂等都与该功能类似,同时,也将建设其他类别实验室,例如:微课优课制作实验室、数字化理科实验室和家校互动实验室,等等。这就使得在促进学校管理的同时也方便了师生的教与学,培养学生的学习兴趣,提高学习效率。
三、实践路径
(一)需要克服或解决的主要问题
1.规划的前瞻性与调整性的问题
信息技术是智慧校园的有力支撑,我们在智慧校园的建设上需要前瞻的规划;另一方面,也不能只顾前瞻性的综合考虑而盲目追求最为先进的技术体系,应该做到全面规划,综合把关。
2.管理制度以及负责部门的建设问题
智慧校园需要有专门的实权部门或者团队进行管理与维护,以便充分调动和调整学校各方面的资源系统。另外,管理制度的建设也非常重要,大家必须按照严格的管理制度去履行各自的职责,只有这样智慧校园才能有条不紊地工作。
3.智慧校园的后期维护问题
随着智慧校园的不断发展,信息技术发展所带来的智能化应用升级问题显然将是一个挑战,所以,智慧校园的建设将是一个不会停止的工作,我们应该在后期维护上长远规划,以确保智慧校园与时俱进和可持续发展。
4.智慧校园与教学效率问题
部分教师在智能化应用方面不是特别能适应时代的发展,面临着更新换代的问题,学生则自控能力不强易导致学习的分心现象,这些都在很大程度上影响智慧校园的教学效率。
5.基本措施
就X大学而言智慧校园的建设工作是对现有的教学环境的改造,因此,难免会出现规划与实际不相符的情况,就不得不面临规划的调整,而由于技术的发展,原有规划如果明显落后,也有必要做出新的调整。具体措施如下。
第一,坚持需求。
第二,避免改动基础计划。
第三,务必重新评估调整的项目。
第四,确立相关的规章制度。
四、结论
从目前来看,“智慧校园”还是一个新概念、新事物,“智慧校园”仍然处于建设初期,虽然其在当下教育信息化环境下是基于“数字校园”的一种必然发展趋势,但在某种意义上讲仍然存在着诸多不足之处,只有经历一个漫长的过程,不断完善,不断创新改进,才可以实现真正意义上的突破。随着教育信息化的发展,随着国家对高等教育的高度重视,随着科学技术的进步,“智慧校园”的建设也在不断地向新的高度发展,这其中有许多问题有待发现和解决。“智慧校园”的建设对教育信息化的发展具有引导性的作用,各地区、各高校要根据自己学校的总体发展,逐步实施、统筹规划,使基于教育信息化时代下的“智慧校园”朝着更加完美的方向发展。
参考文献:
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关键词:智慧校园;云计算;IaaS
中图分类号:TP393
1云计算定义
从云计算实质来看,云计算(CloudComputing)实际上是虚拟化技术和基础架构即服务(IaaS,InfrastructureasaService)两者的结合。其核心是将某一个或某几个数据中心的计算资源虚拟化之后,向用户提供以租用计算资源为形式的服务。云计算是一种新兴的IT部署和交付模式,用来通过网络实时提品、服务和解决方案[1]。也有人认为,云计算就是基于互联网的计算,是对互联网的抽象,是一种能够支持互联网上各类应用的系统[2]。维基百科给云计算下的定义为:云计算,是一种基于互联网的计算方式,通过这种方式,共享的软硬件资源和信息可以按需提供给计算机和其他设备[3]。目前,对云计算定义尚未达成一致,但基本共识认为云计算就是基于网络和虚拟化技术的,优化集中系统计算能力以满足多终端并行多任务需求的,达到特定服务水平的,实时弹性的计算处理执行环境,是虚拟化的IT资源服务集合。
2校园信息化存在的问题
通过多年的信息化建设,学校各个部门大都建立了各自的业务系统,为提高学校的管理水平发挥了积极的作用。但同时,我们也注意到,目前在校园信息化建设中,主要存在以下问题[4]:
2.1存在重复投资,资源利用率不高
学校的应用系统数量众多,如教务管理系统、人事管理系统、科研管理系统、财务管理、固定资产管理系统、图书管理系统、实验教学管理系统、研究生管理系统、各学院建设的网站等几十个应用系统。这些系统的建设需要大量的服务器来支撑,需要大量的资金投入。但是,在系统建成后,实际使用中有些应用系统一天可能只有少数人使用,使用的次数也很少。根据权威部门的统计数据显示,商业服务器的利用率一般不超过20%,而在校园内支撑部门应用的服务器利用率相对更低一般不会超过10%,造成了大量优质资源的浪费。
2.2信息难以共享,存在信息孤岛
学校中各部门的应用系统大多是在不同时期,由不同的公司建设或部门自建,导致一些基础信息在多个应用系统中存储多次,以教师为例,他们的信息被分散存储在人事管理系统、教务管理系统、科研管理系统、后勤管理系统中。此外,由于这些系统之间的数据接口不一致,很难实现信息共享,形成了大小不一的信息孤岛。
2.3管理维护困难,信息安全难以保证
由于系统建设时间、单位的不一致,导致了部署的硬件设备型号各部相同,运行的操作系统、支撑环境以及应用系统种类繁多,给系统的管理、维护带来很大难度,尤其是当个别系统的软硬件设备出现故障的时侯,管理人员需要花费较长的时间对系统进行重新部署和调整。此外,技术人员往往需要针对不同的设备、不同的系统制定不同的管理、维护和容灾备份方案,不仅增加了维护难度,也增加了技术人员的重复劳动。这种分散部署的应用系统,也增加安全风险,网络被攻破、信息系统被破坏的情况也时有发生。
3智慧校园总体设计
智慧校园将有效地利用现有的各种网络资源、信息资源、应用系统资源,构建统一的教育资源共享服务平台,为学校信息化建设提供支撑。全面推进学校教育在决策、管理、教学、科研、培训、考试、招生等方面高标准的信息化应用,促进学校现代管理和基础设施完善,为学生提供更加便利的学习环境。智慧校园总体架构如图1所示。
图1智慧校园架构图
应用交互层:用来响应客户层的业务数据请求,并把处理结果反馈给用户。对访问用户提供统一访问门户,具有统一用户认证管理、单点登录、个性化服务、桌面服务。
应用层:系统业务逻辑处理层,是智慧校园的核心。主要包括电子政务平台、教师信息化管理平台、学生信息管理平台、教育资源平台、平安校园平台。
应用支撑层:是智慧校园的核心,为上层的应用平台提供支撑。具有良好的开发性和可扩展性,提供丰富的、成熟的组件、构件和业务中间件,是系统持续稳定运行的保证。
数据资源层:主要由核心数据库系统组成。该层提供数据存储和管理、资源访问控制,为以上各层提供数据及资源服务。
基础设施层:提供智慧校园的硬件平台和网络平台,为信息系统提供网络传输、计算能力、存储空间、及机房环境设施等基本服务,确保系统的正常运行,以及与其他系统通讯的基础。
在云计算技术应用基础上,本设计具有以下特点:
(1)基础设施统一建设,节约信息化投入。通过构建统一的云计算平台,避免全校各职能部门、学院的硬件、技术、人力投入,避免每个部门对系统进行升级和维护,又能提高资源利用率,节约信息化投入,充分体现其经济性。
(2)基础数据共建共享,避免信息孤岛。对现有业务系统的数据资源进行抽取、转换、装载,形成规范、统一的公共资源库,包括:基础类数据库、用户类数据库、资源类数据库等。通过交换与共享机制为上层的应用提供服务,可有效避免信息孤岛。
(3)开放的架构,方便扩容和升级。整个设计方案遵循云计算平台的三层架构,从下往上依次是IaaS层、PaaS层和SaaS层。这种架构既有利于保护现有硬件投资,业务系统平滑升级。业务访问量增加时,又可以进行动态伸缩;在用户和应用规模需求增长时,扩容升级也很方便。
4结束语
本文首先介绍了云计算的概念,在分析了现有校园信息化建设存在的问题之后,给出了基于云计算技术的智慧校园的总体架构,简要分析了各层的功能,对学校信息系统进行了归类总结。
参考文献:
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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:InreviewingtheachievementsofcampusinformationconstructionofAnqingNormalUniversityin12thFive-Year,theexistingproblemsandchallengesareanalyzed.Combinedwithcloudcomputing,mobileInternet,Internetofthings,virtualizationandothertechnologies,constructionobjectivesofSmartcampusareproposed,theapplicationofkeytechnologiesintheconstructionofsmartcampusnetworkenvironmentarestudied,networkstructureoptimization,theimplementationofwirelessnetworkcoverageplanningprogramsaredesigned,carryingallkindsofthingsinthenetworksupportplatformandaone-stopintelligentinformationmanagementplatformsarebuilt.Itprovidesadesignschemefortheconstructionofthecampusinformationnetworkenvironmentduring13thFive-Year.
Keywords:intelligentcampus;networkenvironment;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―2022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―2022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。2022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2022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11acwave2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.
关键词:中小学校;智慧校园;建设;策略;
中图分类号:G72文献标识码:B文章编号:1672-1578(2016)11-0378-01
"智慧环境"论主要认为智慧校园是由学习空间、工作空间、生活空间、运动空间等若干空间环境组成。布置空间环境的智能设施及后台系统能为校园活动主体提供便捷的感知手段,活动主体对空间进行基于情境的智能感知贡献和获取感知数据,享受空间智慧服务。"智慧环境"论强调的是智慧校园硬件设施和其配套系统建设,重点主要是教学、学习、生活、管理等智慧环境,较少涉及校园信息化模型、架构、服务集成方法以及学习效果评估等。"智慧学习"论认为智慧校园核心功能是学习,如何利用信息化技术提高学生学习能力和老师教学水平才是智慧校园重中之重,其核心是基于新型信息技术构建资源共享、智能灵活的教育教学环境,他们注重数据交换、服务总线、基于云化思想软件集成方法论以及智慧教学、智慧学习方法和教学评价、改进等反馈机制的信息化研究。至于网络环境、安全环境、教学环境、生活环境、工作环境等则完全可以借助于传统的智能化理论来解决。
1.教育信息化建设现状
校园网是一个信息交流的平台,它的发展是一个长期的过程,有其客观规律,具有阶段性的特征。校园网的发展可分为以下几个阶段:搭建基础网络环境:初步具有校园网络环境,能实现简单的信息查询服务。教学应用信息化:具有较多的数字化资源,能实现应用系统集成和相关业务整合,对教学教研、管理和服务有一定的支持作用。业务系统资源整合:具有丰富的数字化资源,应用系统集成性强和相关业务高度整合,能较好的支持教学教研、管理和服务。教育云服务平台:能够有效支持教与学,丰富学校的校园文化,真正拓展学校的时空维度。以面向服务为基本理念,并基于新型网络技术构建业务流畅、资源共享、智能灵活的教育教学环境。
2.发展智慧校园的必然性
2.1智慧环境。首先对基础的网络建设提出了相应要求,目前各个校的校园网络基础参差不齐,可以根据自身的现实条件进行相应的升级改造,也可以引入最新的下一代网络技术O网络。其次在各终端也提出了相应要求;如教室、图书馆、实验室等学习场所的温度、湿度自动感知、自动调整、灯光亮度自动调整,自动通风、自动降噪等等。
2.2智慧管理。通过对各个应用平台的整合和管理,形成综合管理和服务平台,网络学习平台,平安校园平台,节能校园平台,和谐校园平台等,也可引入云计算平台。可以实现校园安全自动监控,智能考勤,智能门禁,水、电、暖等能源自动节能监控。办公文件智能流传,重要通知智能提醒,图书智能借阅,网络故障、服务器故障智能报警(故障信息直接发送给网络管理员),网络流量智能管理,教室、体育场、会议室智能管理等。
2.3智慧应用主要体现。(1)教学方面:教学内容的聚合,教学方法、模式的智能推荐,依据学生水平,智能组卷,网络协同备课,老师教学能力的智能训练。(2)智慧学习:学习情境自动识别,学习资料个性化推送,学习过程自动化分析,职业生涯的智慧资询,相同学习兴趣的伙伴智能聚合。(3)智慧科研:科研资料,最新研究进展、学术会议信息的自动推送,科研团队的网络聚合、网络协同。(4)智慧生活,生活、购物及其他需求信息的推送及提醒。
2.4系统运维。以往的信息化校园重建设,轻运维是普遍现象,最后导致网络利用率太低。智慧化校园虽然智能化程度提高,但是随着信息量及终端的增加运维工作必须高度重视,才能保证整个系统的正常运行,提高利用率,真正实现智慧校园。
总之,随着各项新兴的网络技术及硬件技术的发展,校园的信息化已基本完善,人们要求更智能,更人性化的服务网络,让现有的资源具有更高的利用率,变被动式服务为主动式服务。本文旨在提供从数字校园升级到智慧校园的方向及思路探究。各学校应因地制宜,结合现有建设和资源,根据学校的自身情况做统一方向整体规划设计,逐步扎实的分步骤、分阶段、有重点的进行实施,以达到符合本校风格和发展的智慧化校园。相比智慧城市、智慧园区建设,由于智慧校园涉及面和内容不是很庞杂,且学校信息化基础好、人员素质高,容易协调,条块分割在现实体制机制下也容易改观,智慧校园建设将不会像目前智慧城市、智慧园区建设那样普遍受阻、难以落地,智慧校园建设将是实实在在的,而且可以取得成功。
参考文献:
[1]胡钦太.教育信息化的发展转型:从数字校园到智慧校园,中国电化教育,2014.1