智慧校園系統(tǒng)構(gòu)建物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)應(yīng)用研究

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摘要：隨著信息化建設(shè)在教育領(lǐng)域的逐步推進(jìn)，物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)逐漸開始了與校園內(nèi)的各種事物之間的關(guān)聯(lián)，從而使得數(shù)字化校園得以快速發(fā)展，并朝著智慧校園的建設(shè)方向拓展與實(shí)施，這不僅為學(xué)生的學(xué)習(xí)和教師的教學(xué)提供了便利，也為校園的可視化指揮管理提供了良好的支撐。本文從物聯(lián)網(wǎng)與智慧校園的基本特點(diǎn)出發(fā)，就物聯(lián)網(wǎng)在我校智慧校園中的應(yīng)用價值及應(yīng)用策略展開探究，從而為我國其他各高校的智慧校園建設(shè)提供一定的參考。

關(guān)鍵詞：物聯(lián)網(wǎng)；可視化；智慧校園

一引言

從當(dāng)前的教育發(fā)展趨勢看，各種大數(shù)據(jù)、云計(jì)算、物聯(lián)網(wǎng)等新型技術(shù)手段開始被采納并逐漸延伸到我國高等教育教學(xué)的各個領(lǐng)域，促使我國高校信息化建設(shè)日益完善，并進(jìn)行著從數(shù)字校園向智慧校園的轉(zhuǎn)變。其中，物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)的應(yīng)用更是實(shí)現(xiàn)了校園內(nèi)部各種信息的有效互通，讓整個校園的管理與教學(xué)變得更加智能。然而僅在物聯(lián)網(wǎng)的作用下，傳統(tǒng)教學(xué)與校園管理的弊端逐漸顯露出來。因此，必須對當(dāng)前的教學(xué)模式進(jìn)行改革與創(chuàng)新，形成全新的管理模式，才能解決其中凸顯的諸多問題。這就對我校的教育和管理提出了更多的新要求，我們所要做的便是結(jié)合實(shí)際對物聯(lián)網(wǎng)進(jìn)行深入地分析，探索其在智慧校園建設(shè)中的具體應(yīng)用路徑，切實(shí)提高學(xué)校的管理和服務(wù)能力。

二物聯(lián)網(wǎng)與智慧校園的特點(diǎn)

物聯(lián)網(wǎng)的概念最早出現(xiàn)于比爾•蓋茨1995年出版的《未來之路》一書；1998年，美國麻省理工學(xué)院提出了“物聯(lián)網(wǎng)”的構(gòu)想。1999年，美國MIT研究RFID的AUTO—ID中心主任ASHTON教授提出了“Internetofthings”（物聯(lián)網(wǎng)）這一概念。2005年，國際電信聯(lián)盟在《互聯(lián)網(wǎng)報(bào)告2005：物聯(lián)網(wǎng)》中正式提出了“物聯(lián)網(wǎng)”的概念。在美國（或英文世界），專業(yè)人員將物聯(lián)網(wǎng)稱為M2M。目前常用的定義：物聯(lián)網(wǎng)是通過各種信息傳感設(shè)備和系統(tǒng)（傳感網(wǎng)、射頻識別系統(tǒng)、紅外感應(yīng)器、激光掃描器等）、全球定位系統(tǒng)，按照約定的通信協(xié)議，將物與物、人與物、人與人連接起來，通過各種接入網(wǎng)、互聯(lián)網(wǎng)進(jìn)行信息交換，以實(shí)現(xiàn)智能化識別、定位、跟蹤、監(jiān)控和管理的一種信息網(wǎng)絡(luò)。每一個物件都可以尋址，每一個物件都可以控制，每一個物件都可以控制通信。這種物聯(lián)網(wǎng)是“廣義的物聯(lián)網(wǎng)”。國際電信聯(lián)盟對物聯(lián)網(wǎng)的定義和對物聯(lián)網(wǎng)概念進(jìn)行了擴(kuò)展，提出了任何時刻、任何地點(diǎn)、任意物體之間的互聯(lián)，是無所不在的網(wǎng)絡(luò)、無所不在的計(jì)算。物聯(lián)網(wǎng)是電子信息化水平快速發(fā)展的重要表現(xiàn)，也是互聯(lián)網(wǎng)的延伸，其借助各種通信技術(shù)成功將人員、控制器、傳感器等物質(zhì)連接在一起，實(shí)現(xiàn)了人與物的信息溝通與指令。簡單來說，物聯(lián)網(wǎng)兼容互聯(lián)網(wǎng)所有的應(yīng)用，同時具備私有化和個性化的特點(diǎn)，既可以為教師、學(xué)生的教與學(xué)提供支持，又能為高校的現(xiàn)代化管理創(chuàng)造條件，有效地推動了智慧校園的建設(shè)。通過物聯(lián)網(wǎng)可以按照學(xué)校的課程表要求自動操控各物聯(lián)網(wǎng)智慧教育中心的多媒體設(shè)備、錄播設(shè)備、環(huán)境監(jiān)測（照度、溫度、濕度、空氣質(zhì)量等）、設(shè)備設(shè)施（校車、空調(diào)、新風(fēng)、安防、消防等）和人員（人員信息和位置動態(tài)）等?？梢宰詣踊蜻h(yuǎn)程控制各種教學(xué)設(shè)備按教學(xué)情景需求開關(guān)及運(yùn)行，對各教室設(shè)備、校園各場所實(shí)現(xiàn)24小時監(jiān)控管理，實(shí)現(xiàn)學(xué)校教學(xué)設(shè)備的自動化控制。智慧校園是一個一體化環(huán)境，主要通過融合教學(xué)、科研、管理和校園生活等實(shí)現(xiàn)多個層面的互聯(lián)與共享，構(gòu)建科學(xué)、智能、安全的學(xué)習(xí)天地，是為師生提供綜合信息服務(wù)的平臺，也是為學(xué)校與外部世界提供相互交流和感知的接口。它將校園中分散的信息化系統(tǒng)以及計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)通信系統(tǒng)整合起來，并提升為一個具有較好協(xié)同能力的有機(jī)整體，是傳統(tǒng)意義上的數(shù)字校園的升華和飛躍，并被賦予新的內(nèi)涵。智慧校園是新一輪信息技術(shù)變革和知識經(jīng)濟(jì)進(jìn)一步發(fā)展的產(chǎn)物，是更廣泛深入地推進(jìn)基礎(chǔ)型與應(yīng)用型信息系統(tǒng)開發(fā)建設(shè)和各類信息資源開發(fā)利用，形成技術(shù)集成、綜合應(yīng)用、高端發(fā)展的網(wǎng)絡(luò)化、信息化、智能化和現(xiàn)代化的校園；是以智慧教學(xué)、智慧人文、智慧服務(wù)、智慧管理、智慧生活等為重要內(nèi)容的校園發(fā)展的新模式。更確切地說，智慧校園是充分利用信息化相關(guān)技術(shù)，通過監(jiān)測、分析、整合以及智慧響應(yīng)的方式，綜合各職能部門整合優(yōu)化現(xiàn)有資源，提供更好的教學(xué)、綠色的環(huán)境、和諧的服務(wù)，保證校園可持續(xù)發(fā)展。通過物聯(lián)網(wǎng)，學(xué)校領(lǐng)導(dǎo)、老師能遠(yuǎn)程巡課；教師也可以課后觀看自己的上課情況，它有利于課堂教學(xué)的管理，提高課堂教學(xué)的質(zhì)量。通過物聯(lián)網(wǎng)的云平臺，有利于跨區(qū)域空中課堂、同步課堂、交互課堂的實(shí)施，有利于名師資源的共享，實(shí)現(xiàn)區(qū)域教育的高位均衡。通過完善教學(xué)管理的組織系統(tǒng)、考勤管理系統(tǒng)、評價和考核系統(tǒng)，從而保障教學(xué)質(zhì)量并進(jìn)行有效的監(jiān)控；物聯(lián)網(wǎng)能為學(xué)生的自主學(xué)習(xí)、合作學(xué)習(xí)等提供環(huán)境，有利于拓展學(xué)習(xí)空間、培養(yǎng)學(xué)生的自主學(xué)習(xí)能力。

三物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)在我校智慧校園中的應(yīng)用價值

一直以來，在傳統(tǒng)的校園建設(shè)中人力就是最突出的關(guān)鍵點(diǎn)，但隨著時代的發(fā)展，這種傳統(tǒng)的校園模式已經(jīng)逐漸落后，導(dǎo)致整個校園的發(fā)展難以達(dá)到理想狀態(tài)。物聯(lián)網(wǎng)的應(yīng)用推動了智慧校園建設(shè)的步伐，以北京建筑大學(xué)為例，在學(xué)校資源、學(xué)校管理和教育實(shí)踐等方面皆表現(xiàn)出了突出的作用與應(yīng)用價值。

（一）發(fā)揮學(xué)校資源的最大價值物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)在我校智慧校園中的應(yīng)用能夠在很短的時間內(nèi)輕松實(shí)現(xiàn)信息的投放，最大化地避免了資源浪費(fèi)。突出表現(xiàn)在，各種傳感器設(shè)備和識別標(biāo)簽?zāi)軌驅(qū)W(xué)校的資源信息進(jìn)行更加系統(tǒng)的整理，既可以實(shí)現(xiàn)各種優(yōu)質(zhì)資源的有效利用，又能夠達(dá)到資源的共享。比如，學(xué)生在我校校園內(nèi)的主網(wǎng)系統(tǒng)中購買車票時就可以借助物聯(lián)網(wǎng)的識別功能輕松識別出個人信息，既安全又高效。

（二）提升學(xué)校的智慧管理效果物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)的應(yīng)用能夠加快智慧校園建設(shè)，同時也提升學(xué)校的智慧管理效果。營造可視化校園環(huán)境就是突出代表，其主要借助物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)快速、高效地識別廣大師生的身份和考勤，并對校園內(nèi)的各種教學(xué)設(shè)備實(shí)現(xiàn)更高層次的可視化監(jiān)測，如學(xué)生必須在“刷卡識別”后才能夠進(jìn)入寢室，這就在很大程度上提高了寢室的安全性。

（三）推進(jìn)教學(xué)實(shí)踐的落實(shí)教學(xué)實(shí)踐是理論教學(xué)的強(qiáng)化和學(xué)生能力的提升的有效保證。物聯(lián)網(wǎng)在智慧校園中的有效應(yīng)用給了教學(xué)實(shí)踐順利開展的充足條件，通過連通和整合各種校園設(shè)備，搭建可變可控的教學(xué)環(huán)境，為師生進(jìn)行更加深入的溝通與實(shí)踐奠定了基礎(chǔ)。不止于此，物聯(lián)網(wǎng)還可以促進(jìn)更加真實(shí)的實(shí)踐活動的開展，并對實(shí)際的過程進(jìn)行有效監(jiān)控，最大化地確保了實(shí)踐活動的安全性與有效性。

四物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)在智慧校園中的應(yīng)用路徑

智慧校園的建設(shè)有賴于校園實(shí)際，必須從我校的實(shí)際情況出發(fā)進(jìn)行更具針對性的擴(kuò)展，才能具備旺盛的生命力，實(shí)現(xiàn)更好、更快的發(fā)展。目前，我國部分高校的智慧校園建設(shè)已經(jīng)取得初步進(jìn)展，但在具體的應(yīng)用與數(shù)據(jù)共享上仍有所欠缺，各自為政、互不共享的情況較為普遍，而具體的應(yīng)用細(xì)節(jié)也沒有得到切實(shí)的落實(shí)。這些都要求我們開展物聯(lián)網(wǎng)在智慧校園建設(shè)中的融合路徑的分析與探討。具體應(yīng)用路徑如下。

（一）校園環(huán)境校園環(huán)境建設(shè)對物聯(lián)網(wǎng)的應(yīng)用有著突出的效果，經(jīng)過相關(guān)的改造升級，學(xué)習(xí)環(huán)境更加舒適和便捷。這一點(diǎn)在校園的基礎(chǔ)設(shè)施建設(shè)中可見一斑。其一，智能照明。物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)應(yīng)用于校園的照明系統(tǒng)，可以實(shí)現(xiàn)無線自主組網(wǎng)，利用遙測和遙控技術(shù)對每盞燈進(jìn)行控制，如此既可以充分掌握每盞燈的狀態(tài)，又能更加自如地調(diào)節(jié)照明的強(qiáng)度與亮度。比如，智能控制教室照明，光照暗時自動亮燈，光照強(qiáng)時自動關(guān)等。其二，食堂管理。智慧校園的環(huán)境建設(shè)還涉及食堂。利用物聯(lián)網(wǎng)將用戶的注冊信息存儲在后臺數(shù)據(jù)庫中，既方便系統(tǒng)讀取卡上金額并進(jìn)行扣費(fèi)，又可以方便管理員實(shí)時對食堂消費(fèi)業(yè)務(wù)的查詢。其三，廣播電視網(wǎng)絡(luò)建設(shè)。廣播電視網(wǎng)絡(luò)建設(shè)主要包含室內(nèi)和室外兩方面的內(nèi)容，通常情況下，其主要用于對校園文化的宣傳和號聲、背景音樂的播放，也可以用于本地有線電視網(wǎng)節(jié)目的接收與播放，還可以在緊急情況下切換消防廣播系統(tǒng)指揮人員調(diào)度。另外，校園內(nèi)部的噪聲、空氣、土質(zhì)等也是校園建設(shè)的重要內(nèi)容。物聯(lián)網(wǎng)可以對這些因素的相關(guān)數(shù)據(jù)進(jìn)行科學(xué)研究，改善當(dāng)下的校園環(huán)境，從而為學(xué)生營造出更加舒適、便捷的學(xué)習(xí)環(huán)境。

（二）教學(xué)管理物聯(lián)網(wǎng)助力教學(xué)管理能夠有效打破傳統(tǒng)教學(xué)模式的桎梏，為學(xué)生創(chuàng)設(shè)更加真實(shí)的場景，也能夠幫助學(xué)生獲取數(shù)字化資源信息，還能夠進(jìn)一步實(shí)現(xiàn)自助學(xué)習(xí)、實(shí)時學(xué)習(xí)，讓移動化教學(xué)成為現(xiàn)實(shí)。一般而言，物聯(lián)網(wǎng)在教學(xué)管理中的應(yīng)用主要包括以下幾點(diǎn)。其一，教學(xué)過程。物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)在教學(xué)過程中的應(yīng)用能夠進(jìn)一步完善教學(xué)的組織、評價與考核，建立主動的教學(xué)管理體系，從而在一定程度上拓展教師的教學(xué)空間和學(xué)生的學(xué)習(xí)空間，強(qiáng)化自主學(xué)習(xí)、合作學(xué)習(xí)。比如，數(shù)字化建筑設(shè)計(jì)與規(guī)劃系統(tǒng)就是借助物聯(lián)網(wǎng)所出現(xiàn)的校園數(shù)字化系統(tǒng)，其借助物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)進(jìn)行信息的收集與處理，使學(xué)生對建筑設(shè)計(jì)與規(guī)劃情況有了直觀、深刻的認(rèn)識，并在不斷的交流中強(qiáng)化了學(xué)生的科學(xué)素養(yǎng)。其二，實(shí)驗(yàn)室和圖書館管理。實(shí)驗(yàn)室和圖書館也是教學(xué)管理的重要方面。物聯(lián)網(wǎng)的應(yīng)用得當(dāng)可以促使實(shí)驗(yàn)室和圖書館發(fā)揮最大的教學(xué)輔助功能。在實(shí)驗(yàn)室管理上，利用RFID技術(shù)可以幫助學(xué)生快速、高效地獲取相關(guān)的實(shí)驗(yàn)信息、實(shí)驗(yàn)步驟，一旦學(xué)生的實(shí)驗(yàn)操作不當(dāng)，其還會自動警告，必要時可以中斷實(shí)驗(yàn)過程，將不必要的損失降到最低。在圖書館管理上，RFID電子標(biāo)簽的應(yīng)用可以輕松實(shí)現(xiàn)對定位、導(dǎo)航與查詢的相關(guān)功能，有利于文獻(xiàn)分揀和信息收藏的功能的快速實(shí)現(xiàn)，還可以實(shí)現(xiàn)不同學(xué)校的圖書資源共享，推進(jìn)了教育資源的均衡發(fā)展。其三，實(shí)踐應(yīng)用。物聯(lián)網(wǎng)是一個平臺，一個契機(jī)，想要真正讓教學(xué)變得高效，還需要教師主動參與實(shí)踐。以我校電子白板為例，雖然很多教師已經(jīng)對電子白板的應(yīng)用基本掌握，但缺乏對其功能的深入挖掘，導(dǎo)致電子白板在一定意義上仍然是“黑板”。因此，教師應(yīng)具備探索精神，讓物聯(lián)網(wǎng)成為自己教學(xué)的輔助，如此才能達(dá)到事倍功半的效果。

（三）平安校園安全性是智慧校園建設(shè)的一大保障，如果師生的個人信息或者校園信息得不到安全保障，抑或師生的人身安全沒有切實(shí)保障，那么智慧校園建設(shè)將無從談起。物聯(lián)網(wǎng)的應(yīng)用就對平安校園建設(shè)有著突出的作用和意義。其一，信息保護(hù)。智慧校園服務(wù)系統(tǒng)的信息保護(hù)至關(guān)重要。利用物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)可以實(shí)現(xiàn)在服務(wù)系統(tǒng)內(nèi)部加密，并借助一定的措施保護(hù)系統(tǒng)內(nèi)網(wǎng)與外網(wǎng)之間的信息傳遞，最大化地防止了師生信息和校園信息的泄露。其二，后勤保障。物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)的應(yīng)用可以實(shí)現(xiàn)對校園各個方面的實(shí)時監(jiān)管，如對進(jìn)出我校校園的車輛進(jìn)行智能化管理、實(shí)時掌握水電的使用量、監(jiān)控各種照明系統(tǒng)的使用情況、出現(xiàn)火災(zāi)等危險(xiǎn)情況自動報(bào)警、對人員密集的地方智能監(jiān)控等。有了這些細(xì)節(jié)的建設(shè)便給了學(xué)校及師生最大化的安全保護(hù)，提升了智慧校園服務(wù)系統(tǒng)的可靠性和安全性。

（四）數(shù)據(jù)分析通過對我校圖書館、教務(wù)網(wǎng)、教學(xué)平臺等網(wǎng)絡(luò)平臺的使用情況調(diào)查，不同年級的學(xué)生對校內(nèi)資源使用不一致，因此在數(shù)據(jù)分析時按照年級不同進(jìn)行分類分析。通過調(diào)研的對象僅限于大二和大三兩個年級，具有局限性。通過數(shù)據(jù)分析后對比，發(fā)現(xiàn)如下問題：在對數(shù)字圖書館使用方面，大多數(shù)人都處于偶爾使用的狀態(tài)，甚至有一部分學(xué)生不知道有數(shù)字圖書館的存在。大三學(xué)生也比大二學(xué)生使用較多。從學(xué)生方面出發(fā)，這可能與現(xiàn)代人讀書較少，本科生對學(xué)術(shù)研究較少、對文獻(xiàn)需求較少等因素有關(guān)；從學(xué)校方面，可能與數(shù)字圖書館的宣傳過少有關(guān)。在對教務(wù)管理系統(tǒng)的使用方面，大部分人處于偶爾使用狀態(tài)，大多數(shù)學(xué)生都反映，在使用高峰期經(jīng)常出現(xiàn)系統(tǒng)無法登錄或非?？ǖ那闆r。這就需要注意平臺的建設(shè)。在網(wǎng)絡(luò)教學(xué)平臺的使用方面，大三學(xué)生中經(jīng)常使用的人數(shù)較少，說明教學(xué)平臺使用率不高；大二學(xué)生中經(jīng)常使用、偶爾使用和很少使用的人數(shù)相當(dāng)。由于教學(xué)平臺是教師與學(xué)生溝通的橋梁，這可能與不同年級教師對平臺的使用程度不同有關(guān)。因此，在網(wǎng)絡(luò)平臺資源的利用方面，學(xué)校要加大對各種平臺的宣傳，平臺的開發(fā)是智慧校園建設(shè)的重要步驟，能否真正在學(xué)生與教師中投入使用，能否為學(xué)生與教師的學(xué)習(xí)、生活帶來便利，才是智慧校園建設(shè)是否成功標(biāo)準(zhǔn)。

（五）智能門禁系統(tǒng)傳統(tǒng)的門禁系統(tǒng)基本上都是接觸式的，通過指紋識別、門禁卡等方式來實(shí)現(xiàn)考勤、門禁等管理。而基于RFID的門禁系統(tǒng)則不然，由于我校RFID可以遠(yuǎn)距離感應(yīng)，意味著門禁不需要近距離刷卡或者刷指紋的方式，而只需要通過RFID標(biāo)簽攜帶者遠(yuǎn)距離感應(yīng)即可識別身份。目前已在我校中實(shí)施，作為北京市龍頭學(xué)校，倡導(dǎo)“高大上”，目標(biāo)是建立智慧型校園。同樣采用了RFID的考勤方案：學(xué)生一卡通集成了RFID電子標(biāo)簽，在進(jìn)出校門的時候，門崗?fù)ㄟ^布設(shè)遠(yuǎn)距離感應(yīng)器或者地感線圈來識別學(xué)生或教師身份，也作為考勤的數(shù)據(jù)。

五結(jié)語

在當(dāng)前這個教育信息化的大環(huán)境下，智慧校園成為高校發(fā)展的主流，但智慧校園的建設(shè)并不是簡單改革與創(chuàng)新就能實(shí)現(xiàn)的，還要依賴于各個層面的相互配合，盡最大努力為廣大師生提供智慧化的業(yè)務(wù)和服務(wù)模式。為了打造我校智慧校園，我們必須將物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)引進(jìn)校園建設(shè)中，借助其突出優(yōu)勢對當(dāng)前智慧校園建設(shè)的意義及其存在的現(xiàn)實(shí)問題進(jìn)行分析，從校園環(huán)境、教學(xué)管理、平安校園等層面展開探索，從我校智慧校園的現(xiàn)實(shí)需求和應(yīng)對策略出發(fā)，制訂科學(xué)的、實(shí)際的，有著更廣泛意義的建設(shè)計(jì)劃，從而推動教師、學(xué)生與校園的三級聯(lián)動，實(shí)現(xiàn)教學(xué)質(zhì)量的提高。先進(jìn)的技術(shù)在校園中的恰當(dāng)使用能提高師生的學(xué)習(xí)生活效率，但若技術(shù)背后的制度不夠合理，就無法完全體現(xiàn)技術(shù)的價值。這就需要完善校園各方面制度，為“智慧校園”的建設(shè)提供理論基礎(chǔ)。

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作者：于淼 單位：北京建筑大學(xué)