大数据背景下的高校智慧校园建设探讨

蒋东兴、付小龙、袁芳、吴海燕、刘启新

（清华大学信息化技术中心，北京 100084）

摘要：本文从分析高校信息化当前面临的挑战出发，提出了大数据背景下高校智慧校园的概念，分析了高校智慧校园的典型特征与发展目标，设计了物理空间与数字空间融合的高校智慧校园体系结构，并探讨了高校智慧校园的关键技术。

关键词：智慧校园；大数据；知识管理；社交网络；移动互联

中图分类号： G203文献标识码：

Discussion on the construction of wisdom campus in universities under the background of big data

Jiang Dongxing, Fu Xiaolong, Yuan Fang, Wu Haiyan, Liu Qixin

(Tsinghua University Information Technology Center, Beijing 100084)

Abstract:Based on the analysis of the current challenges of informatization in universities, this paper put forward the concept of the wisdom campus under the background of big data. It analysis the typical features and the development goal of wisdom campus, designs the wisdom campus architecture with fusion of physical space and digital space, and discusses the key technology of wisdom campus.

Key words:wisdom campus;big data;knowledge management;social network;mobile Internet

1 高校信息化面临新挑战

我国高校信息化发轫于上个世纪八十年代，前期十多年主要是校园网络、CAI课件和分散独立的管理信息系统建设。进入二十一世纪，高校数字校园建设得到快速发展，几乎所有的高校在这十多年都经历了一至两轮的数字校园建设，提升了高校信息化的整体水平。然而，最近两年，以管理信息化为核心的高校数字校园建设遇到了多方面的挑战，随着云计算、物联网、移动互联、大数据、以及知识管理与社交网络等新型信息技术的广泛应用，高校信息化即将进入一个新的阶段。

（1)信息技术的挑战

近年来，各种新型信息技术快速推广普及，对高校信息化形成了巨大的挑战：海量存储、按需计算的云计算模式冲击着高校传统的数据中心建设；以智能终端、移动互联、物联网为代表的移动化风潮不但冲击着高校校园网络建设，更是扭转了信息系统建设的思路与方向；融沟通、协作、分享于一体的社交网络，在取代校园BBS之后，又对传统的以管理者为中心的信息系统产生了巨大的冲击；而以大量化、多样化、快速化为特征的大数据，因其蕴藏的高附加值，已经引起了各方的高度重视。

（2)业务融合的挑战

高校经过多年的信息化建设，信息技术从简单的工具应用逐渐深度融入到教学、科研、管理与服务的各项活动中，学校师生和管理人员的信息化素养与需求也越来越高，已经不满足于简单的业务管理与信息查询，基于IT的创新教育教学模式和管理模式不断涌现，日益受到各方重视。教育部制定颁发的《教育信息化十年发展规划（2011-2020年）》也把“推动信息技术与高等教育深度融合，创新人才培养模式”作为高校信息化当前的主要目标。

（3)建设运行模式的挑战

随着高校信息化的发展，学校的信息系统越来越庞大复杂，已经给建设运行模式提出了严峻的挑战：没有一家IT公司能够提出一个高校数字校园的整体解决方案并圆满地实施，很多高校信息化建设陷入进退维谷的境地；高校自身的信息化队伍日益紧缺，安全稳定运行的压力与风险日增。什么是科学、可持续的高校信息化建设与运行模式？当前阶段意见相当分裂，缺乏共识，甚至开始导致高校信息化行业发展方向出现迷茫。

面对如此多方面、立体化的挑战，高校信息化向何处去？成为摆在我们面前的一个重要课题，提升数字校园，实现向智慧校园的跃升，是一种合理而现实的选择。

2 高校智慧校园的特征

智慧校园是高校信息化的高级形态，是对数字校园的进一步扩展与提升，它综合运用云计算、物联网、移动互联、大数据、智能感知、商业智能、知识管理、社交网络等新兴信息技术，全面感知校园物理环境，智能识别师生群体的学习、工作情景和个体的特征，将学校物理空间和数字空间有机衔接起来，为师生建立智能开放的教育教学环境和便利舒适的生活环境，改变师生与学校资源、环境的交互方式，实现以人为本的个性化创新服务。相对于数字校园，高校智慧校园有如下特征[1]：

（1)互联网络高速泛在

网络是信息时代的基础，没有网络就无法实现教育信息化的绝大部分工作。智慧校园的网络基础更强调移动互联和物联网，要为校园中人与人、人与物、物与物之间的全面互联、互通、互动，为各类随时、随地、随需、随意的应用提供宽带、泛在的基础网络条件。

（2)智能终端广泛应用

智能终端可以实现随时随地的普适计算、信息获取与感知，已经成为高校师生日益普及的随身装备。各种智能感应技术的广泛应用，可以远程使用、管理与控制的数字装备已然普遍，使得各种监测信息可以随时获得，人与物的互动成为现实，全面感知校园环境和师生活动状态成为智慧校园的物质基础。[2]

（3)团队协作便利充分

有意识的大规模协作是展现人类智慧的重要基础。通过统一通讯、日程共享和协同工作等工具的支撑，为师生提供随时随地、统一集成、模式多样的通讯与协作服务，支持个体与群组的交流协作，支持线上线下的有机互动，让学习讨论从课上拓展到课下，让协同研究从实验室拓展到网络虚拟空间。

（4)集体知识共生共荣

对于以产生知识、传播知识为己任的高校来说，支持知识的创造、传播、管理和使用是智慧校园的重要任务，也是其核心特征。通过为个人提供完善的知识存储、分类与分享工具，帮助个人将拥有的各种资料和信息变成更具价值的知识，实现知识的收集、消化吸收、分享和创新；通过在学校建构支持团队知识管理的知识系统，让学校中的信息与知识透过获得、创造、分享、整合、记录、存取、更新、创新等过程，不断地回馈到知识系统内，形成不间断的学校智慧循环，提高学校整体智商，推动学校知识创新。

（5)业务应用智能融合

智慧校园的作用与功能最终要体现在学校的各项业务之中。必须扬弃数字校园业务分割、相对封闭的信息化架构，采用开放、整合、协同的信息化架构，基于云计算和大数据技术实现对海量数据的存储、计算与分析，通过“云”与“端”的结合广泛吸纳用户的“智慧”参与，在各项业务应用中实现个性定制、主动推送和智能推荐，推动实现智能融合、随时随地、随需随意的个性化应用，推动从个人通讯、个人计算到个人创造的发展，从而充分发挥智慧校园整体效能，大大提升基于IT的学习研究与管理决策能力。

（6)外部智慧融会贯通

高校已不是传统意义上的象牙塔，现代大学必须与社会接轨。因此，智慧校园也不是孤立的，需要和外部世界息息相通，通过与外部智慧的融会贯通，来推动学校的可持续创新发展。比如，教师的学术活动必须和国内外同行进行广泛交流，教学和科研只有融入到世界范围的学科发展环境中，才能创新和出一流的成果。又如，学校通过兄弟院校间的互相学习、交流、对比和借鉴，来把握高校改革和发展潮流与规律，发展本校的传统与特色；通过了解社会发展对于学校的需求，如就业需求、人才素质需求等，来调整学校专业设置、改进人才培养模式；通过把握经济社会发展趋势、技术进步发展趋势和教育变革发展趋势，不断优化学校的发展规划，促进学校持续快速发展。

3 高校智慧校园的发展目标

高校信息化的目标是促进学校教育内容、教学手段和方法现代化，创新人才培养、科研组织和社会服务模式，推动文化传承创新，促进高等教育质量全面提高。[3]因此，高校智慧校园的发展目标，就是要支撑高校四项基本职能与管理服务的改革创新。

3.1 智慧型人才培养

人才培养是高校的根本任务，智慧型人才培养自然是高校智慧校园的第一发展目标。随着移动互联与大数据等技术的快速发展，基于线上线下融合的智慧型人才培养模式必将逐步成为主流。

在智慧校园中，依托知识管理、校园社交网络、在线教育等IT平台的支撑，教师备课摆脱了时间、空间和个人知识孤岛的局限性，能够基于历年教学资料、同行教学状态和学生学习反馈的大数据有针对性地准备教案；学生摆脱了传统的课本学习和统一课堂灌输的被动学习模式，可以在知识的海洋中自由翱翔并能够得到基于大数据分析的适时、贴切的个性化指导；师生交流可以随时随地随意，声音、视频、文字、图像等各种交流工具随需而动，交流过程还可自动记录并根据需要回放复习；教学评价不再是纯粹的主观打分，而是基于师生教学互动和学生学习过程的大数据开展的多维、动态、全面、智能的教学评价，并指导学校按照客观教育规律不断改善教学内容、方法、手段和模式；因材施教和个性化人才培养模式成为主流，学生的职业发展、就业引导与人生指导也将综合其个性特点与社会发展而更加科学、合理。

3.2 智慧型科学研究

科学研究的信息化支撑是数字校园一直没有能够解决好甚至没有发过力的领域，所做不过是简单的资料搜索与数字图书文献提供，智慧校园的建设将极大地改变这种状况。在科学研究大数据的支持下，智慧校园将能够在课题申报、科学研究、项目结题等多个环节发挥巨大作用。在科研人员低效劳动最多的课题申报环节，智慧校园综合多个方面的课题来源为研究人员主动提供个性化的课题申报建议，帮助研究人员自动填报个人基础信息和研究履历，为研究人员主动推荐合作者，使得科研课题申报过程方便、快捷、贴心。在科学研究过程中，智能的知识管理与服务能够帮助研究人员方便、快捷、精确地获取研究资料；各种智能仪器设备可以在线使用，并且能够智能感知、自动收集各种实验数据；高效的协同工作支持与服务，使得合作伙伴间的交流协作方便通畅；便捷的科研项目管理、事务管理服务和丰富的研究支持工具，使得科学研究过程高效、协调、舒畅。此外，在项目结题阶段，智慧校园还能够帮助研究人员对课题研究过程中的各种数据进行及时、到位的统计分析，对研究成果进行智能、自动的汇总，提高科研项目结题的效率与质量。

3.3 智慧型社会服务

社会服务作为高校的一项重要职能，也是信息化能够大显身手的地方，但在数字校园建设中一直没有得到应有的重视。高校作为一个知识聚集之地，其社会服务职能大都是基于知识，而信息技术对于跨时空的知识传播天生就具有优势。因此，更好地支撑高校服务社会的职能也是智慧校园的发展目标之一，可从三个方面来推进：（1）积极利用信息化手段，推进产学研用结合，加快科研成果转化，提高高校服务经济社会发展的能力；（2）依托信息技术，面向社会公众开展学科教育、科普教育和人文教育，提高公众科学素质和人文素质，推动学习型社会建设；（3）利用积累的海量数据资源和大数据分析技术，深入开展政策研究，积极发挥高校的思想库和智囊团作用，为国家和地方各级政府科学决策、民主决策做贡献。

3.4 智慧型文化传承创新

文化传承创新已经成为高校第四大职能，近年来越来越得到各方面的重视。在当前移动互联和社交网络充分发达的情况下，如何推动高校文化的传承与创新已成为一个很有挑战性的问题。对于高校智慧校园来说，可以从两个方面来推动：（1）建立有吸引力的校园网上虚拟社区，加强学生思政教育，广泛进行思想与文化交流，创新、繁荣健康向上的大学网络文化，发展先进文化，创新高校网络思想政治教育阵地建设，促进文化传承创新；（2）开发国际汉语教学和文化宣传优质数字教育资源，建立国际化、多语种的在线传播平台，支持中文教育国际化及跨文化教育交流，提升高校面向社会的文化宣传与辐射能力，传播中华民族优秀文化，展示我国高等教育发展成果，提升我国高校的国际影响力。

3.5 智慧型管理决策

数字校园解决了高校日常管理信息化问题，但不少高校因为信息系统相互孤立、数据不能互联互通，导致多部门管理流程的不协调、不通畅。因此，智慧校园必须面向大学资源的管理和调度，为学校各部门、院系开展教学、科研提供人、财、物管理的整合统一、深入广泛的信息化支撑和协同的校务管理支持，实现校系间、部门间业务协同；提供全面的信息服务，为师生个人的信息关联、学校各级管理部门间业务协作提供有力的信息技术支持，为全校师生提供个性集成、多维度、全方位的贴心信息服务；提供科学的决策支持，为各部门日常业务管理及对外数据上报提供统一的、分级分类授权的统计报表，为学校教育教学质量提高、高素质人才培养、高端人才引进、学术科研创新等战略管理决策提供科学的数据支持。

3.6 智慧型生活服务

在数字校园的基础上，智慧校园对于高校师生的生活服务可以在两个方面进一步提升：（1）从服务师生的角度，以师生校内生活为核心，整合校内各种生活服务资源，拓展校外生活服务资源，打通公共生活服务和互助生活服务，构建“一站式”智慧校园信息化生活服务空间，为师生提供随时随地、随需而动的校园信息化生活服务；（2）从支撑后勤的角度，充分利用物联网技术和智能感知技术，建立智慧型校园后勤管理与服务信息化支撑平台，实现对建筑大楼节能、实验室安全监测、校园环境监控、车辆交通管理的信息化支撑，提高学校后勤服务能力与水平。

4 高校智慧校园的结构与关键技术

4.1 智慧校园的结构

相对于数字校园，智慧校园更强调融合——在智能感知技术、物联网技术、移动互联技术、大数据技术和云计算技术的支撑下，高校的物理校园和虚拟校园已经越来越不可分，高校师生的活动已经处于一个物理空间和数字空间融合的智慧校园中，如图1所示。

图1 物理空间与数字空间融合的智慧校园示意图

为了实现物理空间与数字空间的融合，需要建立以大数据为核心，以智能感知为神经末梢，以移动互联为神经网络，以智慧应用为依托，以自适应、个性化用户交互为目标的智慧校园信息化支撑平台，实现高校各项业务的智慧型应用。高校智慧校园体系结构图如图2所示，具体说明如下。[4]

图2 高校智慧校园体系结构图

（1)智能感知层

采用各种感应技术，实时采集各种数据，实现对师生的活动状态、仪器设备的运行状态、学习与生活环境的互动状态等全面感知，为智慧校园提供采集海量数据的物质基础。

（2)网络通信层

综合采用有线和无线网络技术，及时传输各种数据，实现随时随地的接入、高速全面的互联、随需随意的应用，为智慧校园提供宽带泛在的网络基础。

（3)大数据层

大数据层是智慧校园的核心，包括数据的存储与计算的物理平台、信息收集与数据管理平台、以及数据分析处理的应用支撑平台，是连接智慧校园各部分、汇聚智慧校园各种信息的枢纽，为智慧校园提供坚实的数据基础。

（4)智慧校园应用层

包括各种智慧型的校园信息化业务应用，如教学、科研、管理、服务等各类应用，是智慧校园发挥作用的关键，也是智慧校园建设的重点。

（5)自适应交互平台

支持各种智能终端，为各类用户提供与其所处环境、所用终端相适应的多屏交互模式，为用户提供贴心的服务，提升智慧校园的用户体验。

（6)支撑保障体系

包括信息安全保障体系、系统运维服务体系等，为智慧校园安全、稳定、高效的运行提供切实的保障。

4.2 关键技术简介

（1)大数据

大数据技术最核心的价值在于对海量数据进行存储和分析。相较于数字校园，智慧校园最核心的特征是通过各种智能终端、可感知设备和信息系统获取了海量的活动过程与状态数据，以及基于这些海量数据分析而掌握事物的规律，开展智慧的应用。这其中最重要的，是对于高校大数据的组织与建模，这是挖掘出大数据价值的关键所在，谢耘博士在《转折——眺望IT巅峰》一书中提出的“主体虚拟映像”[5]是非常值得引荐的。

（2)云计算

智慧校园作为复杂巨系统，只有采用开放、整合、协同的信息化架构和可动态配置资源、高可扩展性、按需服务的云计算模式，才能提供很好的基础设施支持。

（3)物联网、移动互联与智能感知

物联网通过融合智能感知、识别技术和有线网络、移动互联等通信技术，把传感器、控制器、机器、人员和物等通过新的方式联在一起，形成人与物、物与物相联，实现智能化识别、定位、跟踪、监控和管理，为智慧校园提供了物理基础。

（4)商务智能

商务智能利用数据仓库、数据挖掘技术对用户数据进行系统的储存和管理，并通过各种数据统计分析工具对用户数据进行分析，提供各种分析报告，为高校的各种活动提供决策信息，是智慧型管理决策应用的技术基础。

（5)知识管理

知识管理是对知识、知识创造过程和知识的应用进行规划和管理，这是知识人和高校最为重要和经常的活动，因此知识管理也成为智慧校园的关键技术之一。

（6)社交网络

社交网络涵盖了以人类社交为核心的所有网络服务形式，是一个能够相互交流、相互沟通、相互参与的互动平台，这对于高校师生的交流、协作与知识分享至为重要，因此也是实现智慧校园的关键技术。

5 结束语

快速发展的高校信息化向何处去？这是当前阶段很多高校都在思考的问题。在大数据技术蓬勃发展的背景下，建设高校智慧校园已经成为越来越多同行的共识。本文作者根据多年的高校信息化实践和对教育信息化的研究，提出了高校智慧校园的特征、发展目标、体系结构和关键技术，试图为高校智慧校园建设描述出一个较为清晰的发展方向与实施线路。但由于高校智慧校园的实践在国内外都不多，加之作者水平所限，谬误在所难免，希望同行专家不吝指教。

参考文献

[1]蒋东兴. “云端一体化”高校智慧校园畅想. 《中国教育网络》. 2014年1月刊. p49-52

[2]黄荣怀、杨俊锋、胡永斌. 从数字学习环境到智慧学习环境——学习环境的变革与趋势. 《开放教育研究》. 2012年第18卷第1期. p75-84

[3]规划编制专家组. 《教育信息化十年发展规划（2011-2020年）》解读. 北京：人民教育出版社. 2012年

[4]张连城、蒋东兴、刘东等. 高校信息化建设理论与实践——智慧校园. 北京：北京航空航天大学出版社. 2014年

[5]谢耘. 转折——眺望IT巅峰. 北京：清华大学出版社. 2014年