智慧水务平台建设应用
DOI：10.19850/j.cnki.2096-4706.2021.08.040
摘 要：对智慧水务平台建设的现状进行了研究，充分论证了智慧水务对供水系统的现存问题的改进方法，并详细介绍了搭建智慧水务平台所需的基础建设内容。以具体事例阐述了自来水公司收据管理和水厂运营现状，阐述了智慧水务平台建设的必要性，报告了智慧水务平台建设方案及建设内容，以及智慧水务平台的建设为水务系统管理与基础设施维护所带来的革新之处。
关键词：智慧水务;建设方案;建设內容
Construction and Application of Smart Water Platform
QIAO Xin
(Shanxi Urban & Rural Planning and Design Institute，Taiyuan 030001，China)
0 引 言
智慧水务(SWG)是基于信息和通信技术建立的管理平台，容纳所有的供水系统的基础设施元素，并实现各元素间双向通信，从而及时有效的解决日常水务系统的运营问题。智慧水务的发展为水务管理人员提供了新角色，也为未来供水系统的整体规划提供了新的见解与思路。基于此标准，智慧水务提出了一种将物联网技术与业务流程协调和决策支持系统相结合的智能供水系统管理模型[1]。
目前智慧水务系统的三大发展方向体现在：
(1)开发用于控制、监测和故障诊断给水管网的决策支持系统。
(2)开发管理支持系统，以维护供水基础设施的日常检修。
(3)开发用于需求侧管理的信息系统[2]。
传统的大型单一式供水系统有着管网水量损失和或水质污染严重、供水运输成本高、日常运营管理效率低、缺乏替代水源等问题，限制着水务系统的运行效率，也使得管网安全事故频发。智慧水务旨在提出一种全新的管理模式，全面克服上述问题。
此外，由于现行的供水管网大多缺乏对监控设备的标准化运行方案，用于水务系统控制的信息和通信技术系统目前面临着操作性问题，从而影响着水务系统管理的各个阶段，例如水的分配、系统识别和供水基础设备维护。解决这些问题，需要建立统一的平台架构，用于监测基础设备的实时数据、控制水务运营部门，并允许特定的设备供应商在水务管理的过程中互相合作操控设备。
智慧水务系统的建立有助于更好地进行多水源调度，包括自然资源(如河流、湖泊、地下水等)和人工水源(如海水淡化、回用水等)，统一管理各水厂配水方案，保障用户基本用水需求，确保水量安全、水质安全。
管网漏损和水锤问题是城市供水管网的常见故障，严重影响配水效率和供水安全。通过分散式系统的集中管理与实时监控，改变水厂各自为营的现状，更合理的划分配水分区，使用替代水源，管网供水更灵活有效率。整合智慧水务技术可以让水务管理人员深入了解、合理规划供水系统中的基础设施，并为智慧水务在未来智慧城市中的作用奠定基础。
用于监测的传感器系统越来越多地应用于制造业、环境部门、生命科学和电力系统等。它是不断增长的物联网趋势的一部分，旨在连接我们生活的方方面面。而大量的监测设备的标准化运行，以及将原始数据有效快捷的链接到水务系统，正是智慧水务平台搭建的基础。
智慧水务平台的有效运营离不开信息和通信技术(ICT)，基于信息和通信技术建立的网络平台配置，可以从整体上监控用水量的实时数据，并创建收集到的数据的各种可视化图表，帮助水务运营管理者进行数据实时分析辅助决策，从而有效的应急处理供水系统中基础设施的水务问题，提高运营维护效率[3]。
智慧水务系统的另一基础是基于GIS系统对数据的实时监测与预测，不仅能够很好的辅助水务系统的日常决策，还可以通过提高供水系统基础设施能源效率，将智能电网管理作为智慧水务系统的一部分，达到水务系统的低能耗过程[4]。
基于智慧水务系统的应用工具，需要很容易地被技术和管理人员使用，例如对管网中漏损点的监测、定位和识别，对泵、阀门等基础设备的分析优化，对应急管网路线的选择等。此外，水力模型在供水系统的管理中发挥着重要作用，不仅体现在初期供水管网的规划设计中，也体现在管网运行中各管段的数据分析与日常维护中。模型的建立依靠大量的数据信息获取与处理，从而建立相应的数据库以得到合理的计算模型[5]。
1 智慧水务平台概况
随着国家对“智慧城市”建设的政策推动，城市水务工作面临着巨大的发展机遇，同时也存在着巨大的挑战。信息发展大数据化、移动化趋势，自来水公司未来需要紧跟时代潮流，谋划信息系统的移动端转型，建立移动互联网应用的统一平台，逐步建立OA、管网巡线、抄表收费、内涝预警、客户服务、三级巡检、GIS、PMIS等移动互联网应用平台。
2 自来水公司掌握数据管理现状
2.1 营收系统
收集当前自来水公司的供水区域覆盖的城区及乡镇街道情况，供水用户数量，是否已实现一户一表供水，水表是否可基于无线传感器网络接入的水务管理系统。
当前水表系统的主要系统模块一般包括：基础档案、抄表管理、收费管理、用户变更、表务管理、抄收报表、综合业务、短信管理、系统设置、权限管理、个人设置、业务流程。
由于传统的人工抄表方式不便、费时、浪费资源。这种方法也无法有效管理可持续水资源，因此需要高效、准确和可靠的实时监测技术，使市政水务部门和消费者都能够实时了解用水量。可由用户监控的智能水表是必不可少的，是水务管理系统的关键组成部分。智能水表监测系统将使用户注意他们的用水量甚至系统的帮助用户减少用水量。同时，用户会收到异常用水警报，以减少水损失。水表对于提高用水效率，特别是对于以建设由智能电网网络支持的智能城市为目标的市政水务系统至关重要。
2.2 DMA分区
统筹了解DMA分区当前接入的水表数量。了解水表系统所包含的系统总览、分区管理、管网流量计、管网系统管理、系统工具。
3 智慧水务平台建设的必要性
随着城镇水务行业快速发展，城市水务发展面临巨大的压力，其主要表现在：管网漏失率高、信息化管理水平不高、企业管理和业务运营效率低等问题。通过大数据挖掘为城市及水务行业管理者提供决策支撑，创新水务运营、管理、服务模式，完善智慧水务信息化系统、助推智慧城市健康有序发展。提升水务管理效率和服务水平。提升水务应急、联动及反应能力。
4 智慧水务平台建设方案
依据“智慧水务”的核心理念，结合自来水公司的业务特点，以先进、灵活、可靠、低风险、满足未来需求为原则，在原有信息化体系基础上，实现对供水系统全面的监控预警，推进信息资源整合与业务协同，加强智能化技术的深度应用，形成由“智慧水务”数据共享平台、应用支撑平台、智能应用系统、监控预警体系、IT基础支撑设施、实施保障体系组成的“智慧水务”总体框架，如图1所示。其中监控预警体系是关键，数据共享平台是核心，智能应用体系是主线，信息和业务标准化、组织与制度创新是保障。
5 智慧水务平台建设内容
结合自来水公司管理范围，将定制四大业务板块服务，生产运营、管网运维、营销服务、协同办公。面对不同的业务板块定向汇总和整理对应业务数据。
5.1 数据共享平台建設
在预定的标准规范下，采用私有云计算与虚拟化技术，建立能够虚拟分布、共享应用的数据共享平台(数据中台)，实现数据的统一集中存储，统一数据结构，规范所有子系统的调用规则与接口规范，提高数据交互速度及数据的匹配程度;实现数据统一处理，缩短数据筛选、数据挖掘等过程;为公司及其下属各基层单位智能化应用提供全方位的数据资源和数据服务，支撑统计、分析、管理、决策等业务过程。
5.2 数据接入平台与整合
通过Datahub(数据接入管理平台)，整合物联网数据、管网压力监测系统数据和第三方表务数据等，包含水源、水厂、大表、二供设施等等。
5.3 综合管理信息门户系统建设
实现现有系统和数据最大限度地集成和融合、信息的共享和交互，为管理决策提供支撑。通过对各类信息的主题整合、挖掘分析，以管理驾驶舱、应急中心、报表中心等各种形式动态展现企业生产、营销、客服、维修等相关信息，根据不同单位、部门和人员的需要，提供信息主动及时的推送服务，实现公司内部、下属单位之间、公司与外部相关单位之间的信息共享与业务协同。搭建自来水公司综合管理信息门户的基本框架，根据数据接入情况，实现多个系统单点登录到统一用户平台，开发公司门户。
5.4 基于GIS的供水管网运维管理
本系统注重如何从技术层面实现管网空间数据、各类地图应用等的空间信息资源的共享，为各类应用注入GIS元素，让“管网GIS”产生众多的“客户群”，从而促进、规范管网的更新工作。通过构建数据中台，实现管网空间数据的管理，为应用系统提供管网空间数据的支撑。同时也可以满足供水系统相关的水源、客户等其他空间数据的采集与管理。
5.5 应用平台支撑建设
为智能应用体系提供统一的数据调用、分析、计算、展现和消息传递等服务支撑，提高开发与应用效率，降低应用系统开发与维护成本，为智慧水务平台打穿数据孤岛，实现流程再造。
6 实例应用
6.1 统一管理门户
实现多个系統单点登录到统一用户平台，大幅简化用户登录过程，解决客户登录多个系统时需要记住多个ID和密码的问题，减少因忘记密码而影响到正常管理工作的时间，以及减少IT维护管理人员重置密码的工作量，从而显著提高了办公效率。
6.2 多数据分析
多维分析报表结合商业智能的核心技术——OLAP，进行多角度、灵活动态的分析。多维分析报表由“维”(影响因素)和“指标”(衡量因素)组成，能够真正为用户所理解、并真实的反映企业特性信息，多维分析报表示例如图2所示。多维度数据分析是一种综合应用，是通过FineReport的决策报表、图表、参数查询、钻取、联动等多个功能来实现的。
6.3 报表中心建立
能按照事先设定好的查询条件、报表格式等展示报表，能提供柱形图、折线图、饼图、面积图、柱形+折线等多种形式的图样展示报表，支持表格、图表、文字等不同形式的结合展示，报表格式字段支持自由配置，可导出成Excel、Word格式，即可用于日常查看，也可用于领导汇报，报表分析示例如图3所示。报表分析有趋势分析、对比分析、相关分析、回归分析等。
6.4 供水调度管理系统建设
调度管理系统建设用于支撑和服务城市供水调度管理业务。城市供水调度是指在取水、制水、输配水过程中为实现供需平衡和保障供水安全，而进行的信息采集、实时监控、日常运行、应急处置等相关工作，应用示例卫星截图如图4所示。
7 结 论
智慧水务工程项目符合城市总体规划的要求，在供水规划指导下，对智慧水务建设进行统一规划、统一搭建平台开发和统一管理;充分利用“物联网、云计算、大数据、移动应用”等新一代信息技术，与业务应用相结合，提高企业决策能力、管理能力，提升服务水平。并根据自来水公司实际需求情况进行确定，涉及各个城区和乡镇街道、水厂、配水管网建设，同时包括视频监控与视频会商等基础设施及信息化管理系统的开发与部署。满足自来水公司当前及今后供水管理信息化管理需求，提高了企业管理水平，增加了企业的营收效益，同时有效地降低了企业管理成本。
参考文献：
[1] 田雨，蒋云钟，杨明祥，等.智慧水务建设的基础及发展战略研究 [J].中国水利，2014(20)：14-17.
[2] 李燕华.“互联网+智慧水务”技术在水务行业发展及应用探讨 [J].文摘版：经济管理，2015(6)：30.
[3] ROBLES T，ALCARRIA R，MART?N D，et al. An IoT based reference architecture for smart water management processes [J].Journal of Wireless Mobile Networks，Ubiquitous Computing，and Dependable Applications，2015，6(1)：4-23.
[4] LEE S W，SARP S，JEON D J，et al. Smart water grid：the future water management platform [J].Desalination & Water Treatment，2015，55(2)：339-346.
[5] MUDUMBE M J，ABU-MAHFOUZ A M. Smart water meter system for user-centric consumption measurement [C]//2015 IEEE 13th International Conference on Industrial Informatics(INDIN).Cambridge：IEEE，2015：993-998.
作者简介：乔鑫(1993—)，女，汉族，山西太原人，助理工程师，硕士，研究方向：市政给水工程。
收稿日期：2021-03-15
作者：乔鑫
摘 要：《教育信息化“十三五”规划》《教育部关于进一步推进职业教育信息化发展的指导意见》《教育信息化2.0行动计划》等一系列教育信息化文件出台以后，潍坊工程职业学院高度重视这一发展契机，致力于做好顶层设计，引领学院教育信息化建设迈入快车道。文章主要从智慧校园基础设施建设、优质数字资源开发、数字教学平台搭建、师生信息素养提升等方面，介绍学院信息化建设与应用的思路与做法。
关键词：智慧校园 教育信息化 教学资源 信息素养
一、实施背景
根据教育部《教育信息化2.0行动计划》“三全两高一大”的发展目标[1]，山东省教育厅《关于加快推进职业教育信息化发展的实施意见》的要求，以及潍坊工程职业学院“十三五”发展规划，学院以安全、高速的校园网络硬件建设为基础，以先进、高效的网络教学平台建设为核心，以丰富、优质的数字化教学资源建设为重点，统筹规划、分步实施，强化应用、服务教学，全面推进智慧校园建设，推进信息技术与教育教学深度融合，提升全体教师信息技术素养，提高学院人才培养质量和现代化管理水平。目前，学院信息化建设工作初见成效，在2018年全国高等职业教育满意度调查中，学院“教育总体满意度”指数位居全国高职院校第19位。潍坊工程职业学院是全国定向培养士官试点院校、山东省技能型人才培养特色名校、山东省优质高等职业院校建设工程、山东省教育信息化试点单位。
二、建设目标
潍坊工程职业学院的目标是拓展智慧服务网上综合服务大厅，重点建设智慧校园移动门户，建立跨平台业务流程引擎，建成集办公、教学、科研、图书、财务、学工、后勤管理于一体的网上综合服务大厅。推进数字化教学资源建设，建成5门国家级精品在线开放课程、1个国家级职业教育专业教学资源库、4个省级职业教育专业教学资源库。创新教育教学模式，构建慕课(MOOC)、小规模限制性在线课程(SPOC)、翻转课堂的混合教学模式，形成“互联网+”教育教学新形态。构建教师信息化能力培训与评价体系，把信息技术应用能力纳入教师评聘考核内容。50岁以下的教师信息素养考核通过率达到100%，信息化教学能力达到优秀的教师占30%以上，教师执教能力显著提升。
三、建设内容与措施
(一)推进智慧校园建设，提升管理服务水平
1.建设云计算智慧校园数据中心
在“满足现在、适应未来”的总体建设原则上，建设集计算机技术、通信技术、控制技术和图形显示技术为一体的智能化、模块化数据中心机房，为信息系统安全、稳定运行提供可靠保障。优化升级现有网络布局，主干链路带宽实现双万兆。以IPv4/IPv6双栈作为技术基础，校园网全网部署IPv6。数据中心计算能力提升至400核，内存容量提升至6T，存储容量提升至500T，为智慧校园建设提供高速稳定可靠的硬件架构、软件平台和技术支持。搭建学院云计算平台，将智慧校园所有系统模块作为云服务应用搭建在云计算平台之上[2]，通过云服务模式，为教学、管理、科研等业务系统提供统一云平台服务。
2.优化全域覆盖高性能校园无线网络
以802.11ac Wave2协议为核心升级改造校园无线网络，新增3000多個接入信息点，实现校园各区域无线网络的全面、优质覆盖，为广大师生提供时时处处的校园无线网络服务。对互联网出口带宽升级扩容，出口总带宽达4G，提高校园网用户访问速度和质量。建成覆盖全部校区的高速无线网络，实现移动应用、网络应用和数字教学资源的随时接入，以及校园各种信息和数字资源的统一化、标准化和集成化管理，有效改善校园管理的精细化决策，为智慧校园数字资源的共建共享打下良好基础(见图1)。
3.完善立体化部署信息安全防护体系
根据《网络安全法》和网络信息安全等级要求[3]，学院建立并完善网络与信息安全技术防护体系。加强信息安全应急处置方案演练，提升信息安全综合处置能力;增加IPS入侵防御检测系统、杀毒软件、日志审计系统、漏洞扫描设备、上网行为与流控、安全认证、堡垒机、数据自动备份系统和虚拟化管理等软硬件设备;加强身份认证、密码口令的精细化操作，强化积极防御、主动防护，防范网络与信息安全事件的发生;建设学院网站群，整合优化信息资源，对学院门户网站和所有二级网站采用统一标准和技术架构，统一部署，提高管理效率、资源利用率和安全管理水平;建设网络统一运维监控平台，实时对网络和服务器进行监控、分析、故障排除和调度管理，实现运维智能化、管理精细化(见图2)。
4.拓展智慧服务网上综合服务大厅
以学院各种应用为基础，进行系统整合、二次开发和业务流程再造，实现学院业务的“碎片化”服务重构。重点建设智慧校园移动门户，与现有的办公自动性(OA)系统、教务管理系统、人事管理系统、图书馆管理系统、科研管理系统、网络教学系统等进行对接，实现相关业务的移动化办理。通过建立跨平台业务流程引擎，学院致力于打破线下业务流程模式和部门界限，以服务师生为宗旨，优化设计业务流程，建成集办公、教学、科研、图书、财务、学工和后勤管理于一体的网上综合服务大厅，让“数据多走路、师生少跑腿”(见图3)。
(二)开发优质数字资源，促进学习方式转变
1.校企合作，推进数字化教学资源建设
按照“校企共建、资源共享、动态更新”的原则，提升现代职教数字教学资源质量，为专业核心课程、公共基础课程实现网络化教学提供技术和资源支持。利用慕课创新通识教育，开发学院通识教育课程资源库，立项100门通识教育特色课程，实现学生线上自主学习与模拟实训、专业群优质教学资源共建共享。
按照“颗粒化资源、系统化设计、结构化课程”的组织建构逻辑，推进精品课程资源共建共享。与卡特彼勒(青州)有限公司、潍柴动力股份有限公司密切合作，成立学院、行业、企业组成的数字教育资源共建共享组织，组建由行业专家、企业工程师和专任教师组成的课程资源开发团队。学院在已经建成《液压与气动技术》《建筑工程测量》《食品营养与卫生》等71门省级精品资源共享课程(精品、特色课程)的基础上，计划两年内建成5门国家级精品在线开放课程、1个国家级职业教育专业教学资源库、4个省级职业教育专业教学资源库，满足教学需要。
2.应用虚拟仿真技术，破解实践教学难题
围绕“中国制造2025”专业需求，与卡特彼勒(青州)有限公司、广联达科技股份有限公司合作，完善学院虚拟仿真平台建设，采用虚拟现实技术，解决“看不见、进不去、动不了、难再现”的实践教学难题，提高学生的实际操作能力和分析问题、解决问题的能力。学院计划在两年内开发20套虚拟仿真系统软件，新增5个装饰虚拟现实(VR)空间展示体验实训、幼儿园虚拟仿真实训等虚拟仿真实训室，申报省级虚拟仿真实验实训中心资质，面向社会提供服务。
(三)搭建数字教学平台，培育课堂教学新形态
1.构建“MOOC+SPOC+翻转课堂”的应用教学平台
与北京超星尔雅教育科技有限公司、智慧树在线教育等企业合作，利用其网络教学综合平台，建立学习管理系统，开展线上教学资源发布、答疑讨论、测试作业、过程性评价等活动，实现翻转课堂和混合式教学。通过重构或重组MOOC资源，在网络教学平台中建设本土化的SPOC课程教学环境，提高优质MOOC资源的利用率，解决教育教学中存在的重难点问题，以信息化推動全院教育教学改革，实施线上线下混合式教学模式，促进教与学、教与教、学与学的全面互动。
2.加强工学云顶岗实习教学系统建设
与掌淘网络科技(上海)有限公司合作，搭建满足学院、企业、学生三方需求的“蘑菇丁”工学云顶岗实习教学系统，为多方参与的教学、管理、指导、评价实习过程提供支持平台。在教学方面，实现在线学习、在线辅导、问题讨论等功能;在管理方面，实现远程考勤、实习统计、工作总结等功能;在指导学生方面，实现心理咨询、法律咨询等功能。创新顶岗实习教学模式，实现对校外顶岗实习学生的远程教学和精细化管理。
3.为教学模式改革和实践研究提供支持
联合南京第五十五所技术开发有限公司等企业信息化专家团队，开展信息化教学设计、虚拟仿真应用等方面的教学研究。完成“基于VR仿真技术的高职建筑工程技术专业混合式教学模式改革研究”“基于信息化教学平台的电子信息专业混合教学模式改革研究”等省级教学改革项目以及“高职学前教育专业‘学前儿童卫生保健’混合教学模式研究与实践”等院级教学改革项目，形成一系列具有推广价值的理论、方法和案例。
4.运用大数据技术，为教学诊改和质量监控提供支持
利用大数据技术，分析专业主体库、课程主体库等系统数据，从学院、专业、课程、教师、学生五个方面进行分析挖掘，探究教学活动运行各环节的内在规律，支撑教学运行质量管理与分析，指导教学活动与决策，及时掌握教学信息，为教学工作诊断与改进提供必要的决策依据。
基于教务管理系统、一卡通系统、教学资源管理系统等，建设教学质量与学情预警平台。从教学资源利用、课堂教学实时评价、学生到课率等多维度，勾勒出教师教学的行为轨迹模型，设定报警阈值;建立学情预警系统，根据学生的行为轨迹，建立不同种类的预警分析模型，设定报警阈值，一旦出现偏离，及时将预警信息发给学生、教师、教务处、团委学生处，提高管理效能。
(四)组织开展全员培训，提升师生信息素养
1.构建教师信息化能力培训与评价体系
根据《教育信息化“十三五”规划》的要求，结合学院信息化发展的实际，成立教师信息化教学能力提升工作领导小组，完善《教师信息化教学能力提升实施方案》，制定《教师信息化教学能力考核标准》，成立信息化应用能力测评机构，把信息技术应用能力纳入教师评聘考核内容。将教师信息化教学、社会服务和培训结果与教师评聘、年度考核相结合，促进教师信息化教学能力提升。
2.开展形式多样的师生信息化能力培训
定期邀请信息化教学能力强的教师为青年教师传授经验，营造良好的传、帮、带氛围。每年利用寒暑假组织两期教师信息化教学能力提升培训，根据教师应用能力情况及教学环境设计不同的培训课程和模块。积极派出教师参加教育信息化相关工作会、研讨会、成果展示会和培训班。组织开展形式多样的教师校内培训，提高全体教师在岗位工作中学习和应用信息技术的主动性。开展管理人员信息化应用能力培训，增强管理者的信息化意识，提升规划能力、执行能力和评价能力[4]。加强学生信息技术综合应用训练，提高学生数字化学习能力和综合信息素养。
3.激励教师参加各类信息化教学大赛
出台相关政策，激励教师积极参加各级各类信息化教学竞赛，与中国电子科技集团公司第五十五研究所、北京超星尔雅教育科技有限公司、北京后意向建筑设计有限公司等合作，在建筑工程系成立教师教学能力大赛信息化研究中心，为教师搭建教育技术发展平台，促进教师专业化发展。不断完善信息化教学大赛制度，积极转化大赛成果并广泛共享。例如，在2015年度全国职业院校信息化教学大赛中，我院教师代表山东省参赛，以优异成绩获得信息化教学设计比赛一等奖;在教育部主办的 2018年全国职业院校技能大赛职业院校教学能力比赛中，我院教师凭借超强的实力和出色的表现斩获高职组物联网实训教学比赛一等奖;在2018年第四届全国高校青年教师教学竞赛中，我院教师获得工科组一等奖，填补了该项赛事举办以来山东省一等奖的空白，也是本届比赛中获得一等奖的唯一一位职业院校教师。
四、预期效益
(一)建成智慧校园，有力支撑教学改革
建成数据共享、服务融合的智慧校园，智能化教学环境和优质数字教育资源有效利用，实现现代信息技术与教育教学的深度融合。建成一批优质职业教学资源，提升教师信息化教学能力，推动信息化教学模式改革，对教学改革和发展的支撑与引领作用明显增强。
(二)建成一流数据中心，推动学校治理能力现代化
根据学院数据标准规范，完成分散在各业务系统中需共享的主数据，清洗、优化、统一存储和对外发布及共享，提升学院管理、服务与决策水平，推动职业教育治理能力现代化。
(三)教育信息化建设示范引领作用突出
学院信息化环境有效支撑MOOC、SPOC、翻转课堂、探究式学习和协作式学习的教学改革，教学理念、教学模式和教学内容发生根本变革，培养学生自主学习意识与学习能力，形成课堂教学新形态，为高职院校信息化建设提供可借鉴、可复制的案例。
参考文献：
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编辑 朱婷婷 校对 王亭亭
作者：潍坊工程职业学院
[摘 要]在分析当前院校智慧教室建设现状的基础上，根据智慧教学的要求，对智慧教室的内涵和特征进行了分析梳理，研究阐述了智慧教室的功能建设要求，阐明了智慧教室应用建设的几种模式，并对智慧教室建设与应用问题进行了详细思考，给出了相应的建议和要求。
[关键词]智慧教学;智慧教室;建设与应用
[
近年来，智慧教室建设已在很多院校逐步展开，部分院校结合教学改革与试点已进行了局部应用，并取得了一定的成效。但多数院校仍在研究探索和试点中，由于教育观念跟不上技术的发展，对智慧教学的理念和需求还缺乏深入的理解和认识，配套的措施和应用机制尚未建立，对智慧教室的建设与应用还存在一些模糊的认识，迫切需要对智慧教室建设与应用的相关问题进行研究与梳理，以便规范指导智慧教室的建设与应用。
一、智慧教室的内涵与特征要求
(一)智慧教学的基本要求
智慧教室是智慧教学的主要支撑环境，其建设应用取决于智慧教学的特征需求。智慧教学可概括为以满足学习者的学习需要、激发学习者的创新潜能为目标，以现代先进教育理念为指导，依托新一代信息技术所构建的智能化教学手段和环境，运用丰富便捷的教学资源和灵活适用的教学方法而开展的个性化、交互化、协同化的教与学活动[1]。智慧教学的核心是对教与学环境和教与学模式进行创新变革。其基本要求必须体现现代先进的教育思想和理念，落实以学生为中心的教育观，改变传统教育教学过程，建立以“教为主导，学为主体”的教学结构，实施课内与课外有机结合、线上与线下相互融合的混合式教学模式，实现教与学的双向乃至多向互动;同时基于大数据技术，聚合学习过程和教学管理数据，开展学情分析和学习诊断，精准评估教学效果，提供个性化学习服务等[2]。
(二)智慧教室的内涵梳理
智慧教室是新一代信息技术与教育教学深度融合的产物，它是一种能感知学习情境，识别学习者特征，提供合适的学习资源与便利的互动工具，自动记录教学过程和测评学习成果，以促进学习者有效学习的活动空间[3]。智慧教室建设必须利用新一代信息技术，支持先进教育理念和多种创新教学模式，能够突破课堂教学的时空界限，将线下实体课堂教学与线上虚拟课堂教学紧密结合，实现教与学的多向互动。同时，必须利用物联网、大数据和人工智能等技术，对教学全过程各要素的行为和状态数据进行汇聚分析，为教学评价、个性化学习和管理决策提供支持服务。智慧教室与多媒体教室的最大区别是教学时空全面拓展，教学交互更加方便，教学分析、诊断、评价更加数据化，课堂教学与在线教学高度融合，全面支持多种教学模式的创新应用。
(三)智慧教室的特征要求
1.支持全过程、全方位智能感知。基于智能传感器，对教学及其管理活动的全过程行为与状态进行感知，便于教学过程大数据的采集，以便为教学过程分析、诊断、评价、管理、决策提供依据。2.支持不同设备和平台的异构通讯。确保教学活动中相互连接与集成的不同的设备、系统或平台可以异构通讯，实现无缝连接，数据共享。3.支持多种网络环境的无缝移动。网络全覆盖，能够基于校园有线、无线网络或其他通信网络，确保课内课外结合、虚实结合，无縫切换，多终端随时随地访问。4.支持线下和线上教学的高度融合。建立在线互动教学平台和资源系统，拓展教学时空，为多种教学模式创新应用提供支持。5.支持人机、人人和多屏多终端间的全向交互，能够多方位、多角度、多渠道、多种媒体形式呈现教学内容。交互不仅只是通过键盘、鼠标、触摸屏等，还可以通过语言、手势、眼神、动作进行自然交互，实现多屏多终端、师生之间、生生之间随时随地的互动交流，以促进深层学习的发生。6.支持多任务驱动。学习环境能够理解用户的行为和意图，主动提供交流和服务。7.支持可视化操作与管理。运行过程、设备状态、数据操作、统计分析等直观呈现。8.支持环境与设备的智能管控。各种教学设备、环境设备的使用管理实现智能管控，预知维护，包括智能控制、诊断、分析、调节和调度等。9.支持自适应、个性化服务。按照用户喜好，用户的学习偏好和学习需求，个性化推送学习资源、信息和服务等。
二、智慧教室功能建设要求
智慧教室建设应包括物理环境和虚拟环境两部分。物理环境指实体的教室空间及其信息化的教学设备设施等，它是实体课堂教学的基础，但仅依托物理环境还开展不了智慧教学，还必须有相配套的虚拟环境。虚拟环境指虚拟教室空间，它是实体教室的延伸与拓展，师生在此环境下可开展各种形式的在线教学，实现交流互动，开展基于数据分析的教学反馈与评价。智慧教室功能系统建设要求如下。
1.多媒体显示与播放系统。支持教学内容的全方位、多角度多媒体呈现，便于教学内容与过程的全媒体显示与播放。其中包括计算机、投影仪、显示大屏、音视频播放设备等。
2.多屏多终端交互系统。支持实体课堂互动教学，实现多种教学终端无缝连接、教学内容多屏任意切换，教学活动多向交互等需求。
3.课堂教学录播系统。支持课堂教学常态化自动录播，具有微课等精品资源录制和日常教研观摩、巡课、督导、直播、点播等功能。
4.智能感知与数据采集系统。支持对教师、学生、教学设备、环境和教学全过程场景的实时感知与捕捉，自动对教与学行为和设备状态进行识别与记录，为学习分析、诊断与服务和智能管控与决策等提供数据。
5.教室环境监控系统。支持对教室环境及其设备，如温度、亮度、空调、电扇、灯光等的智能监控，以及教室安防监控与管理。
6.教室设备智能管控系统。支持对教室多媒体设备和环境设备的智能化控制与管理，包括本地一键控制、远程集群控制、运行状态监控等。支持设备故障或异常状态报修、设备使用与维护信息推送、运维记录智能管理与统计等。
7.无线网络同屏系统。配置无线网络系统，满足多终端之间的无缝通讯以及同屏推送需要。
8.教学资源管理系统。支持数字教学资源的智能化检索、查询与应用，便于资源的上载与维护管理，能够根据教学特征和行为数据智能推送个性化的学习资源。
9.在线互动教学系统。支持在线课堂互动教学，具有教学设计与备课、资源上下载、网上课堂、自主学习、小组协作、讨论交流、在线作业、在线测评、教学评价、数据采集等功能。
10.课堂行为分析系统。支持采用人脸识别等技术对学生进行到课考勤，对课堂学生行为进行监控与分析，对课程选修和教学到课情况进行统计等。
11.教学大数据分析应用系统。支持学习者学习行为和特征数据采集，基于大数据建立学生学习分析与诊断系统，智能推送学习资源、工具和各种服务，及时进行教学信息反馈等。支持教学过程智能跟踪与信息采集，建立大数据和专家督导评价系统对教与学的效果进行可视化评价。
12.精准教学管理系统。借助于智能感知和数据挖掘分析等技术，实现教育运行状况的实时监控、过程督导和可视化管理。为管理人员和决策者提供及时、全面、准确的数据支持，从而提高教育管理与决策的科学性。
13.空间规划与桌椅配置。重视空间尺寸和环境色彩对于人的行为和情绪的影响，适应多种教学模式和教学场景的应用需要。
三、智慧教室应用类型
理想的课堂教学是每个教学班30～50人，这样教师既可开展集中讲授教学，也可开展分组协作教学，智慧教室建设标准可以统一，智慧教学也容易推广应用。但在实际教学中，院校对基础性课程，一般采用大合班的形式授课，教学班人数达到80～150人，课堂主要以讲授为主，在线协作学习很难进行。而对教学班人数在20人以下的研究生课程，课堂主要以探究学习为主，相应的教学环境设备配置就存在很大差异。因此，需要根据实际教学需要建设不同类型的智慧教室。针对上述三种课堂教学需要，可以将智慧教室建设分为三种基本类型，即讲授辅导型智慧教室、互动协作型智慧教室和探究研讨型智慧教室。
(一)讲授辅导型智慧教室
该类型主要针对基础性大课教学需要而建，以讲授辅导为主，适用于理论讲授、演示讲解、专题讲座、集中辅导等模式。但其又区别于现有的多媒体教室教学，该类智慧教室的建设，必须建立相应的线上教学环境，教学中要将课堂教学与在线教学融合为一体，增加在线教学的比重，如资源的在线呈现、移动终端的同屏使用、课后作业和预习复习要求等。可将课内教学向课前和课后延伸，增加翻转课堂的教学环节，课中讲授可根据课前学生学习情况自动反馈，有针对性地开展讲解。另外，除主讲外，助教主要进行在线辅导、作业批改等的线上教学工作。该类教室满足了以讲授为主的大课教学需要，缺点是由于人数多，课中教与学互动有限，难以开展分组讨论协作学习。
(二)互动协作型智慧教室
院校专业课程教学，人数在30～50人，特别适合在互动协作型智慧教室中开展教学。一般以协作教学模式为主，即以小组或团队的形式，组织学生协作完成某种既定的学习任务，主要方式包括讨论、辩论、竞争、协同、伙伴、角色扮演、小组评价、问题解决等[4]。教室桌椅可以灵活组合，多屏多终端全向互动，既可讲授演示、总结点评，也可分组协作、讨论交流，滿足了多种教学模式，特别是翻转课堂、案例教学、基于问题的教学等混合式教学模式的创新应用。但该类教室的使用对教师的信息技术素养要求非常高，尤其是教学设计、组织与控制能力等，需要建立相应的培训和应用管理机制。
(三)探究研讨型智慧教室
探究教学是指学生在教师的指导下，主动发现问题，以一种类似科学研究的方法对问题进行分析和研究，从而达到问题解决和知识获取的过程与活动。探究研讨型智慧教室以探究教学为主，特别适用于10人左右的高年级和研究生的小班化课程教学，教学方式主要有自主探究、合作探究、主题研讨等[4]。该型教室可以圆桌会议的形式布局，对网络要求较高，需要建立屏幕共享系统等。教师的主要工作是根据教学内容设计相关问题，参与并对探究学习进行指导、总结点评等。学生需要针对问题查阅资料，在自主探究的基础上，进行协作讨论，最后拟制出解决问题的方法。
三种类型的智慧教室在功能系统建设配置上有较大的差别，对空间规划和桌椅的配置也有不同的需求，在实际建设中应根据应用需求进行设计。
四、建设应用的几点思考
(一)立足学校教改需求，试点先行
智慧教室建设与应用不仅需要新一代信息技术的支撑，而且还涉及教育理念、教学模式、教学资源、师生信息素养等多种要素，其建设是一个复杂的系统工程，其中实体软硬件环境建设是基础，应用环境建设是关键。目前，一些院校在智慧教室建设中具有一定的盲目性，导致建成后成为摆设，应用效果无法体现。因此，应根据学校教学改革需要，先进行建设试点，在试点应用的基础上再推广。
(二)突出智慧教室软硬件建设的交互性和智能性
新一代信息技术和泛在网络的推广应用，为智慧教室的交互性和智能性提供了强大支撑，智慧教室与多媒体教室的最大区别就是交互性和智能性的显著增强。因此，在智慧教室软硬件建设时，要充分考虑多屏多终端、人机、人人以及人和环境等之间的全向交互，同时，要利用智能感知等技术，提高软硬件系统的智能性，通过“物”的智能和“人”的交流，促进教学的智慧化。
(三)同步进行线上互动教学系统建设
智慧教学是传统课堂教学和在线教学的融合运用，教学时空进一步拓展，教学交互更加广泛。智慧教室建设中除了传统多媒体交互环境外，需要配套建设基于泛在网络的在线互动教学系统，以满足线上教与学及其互动需要。如果没有建立在线互动教学系统和教学资源系统，智慧教室就只能当作普通多媒体教室使用。
(四)建立教学大数据采集与分析系统
智慧教学必须基于大数据技术，聚合学习过程和教学管理数据，开展学情分析和学习诊断，精准评估教学效果，提供个性化学习服务，支持精细化管理和科学决策。因此，在进行智慧教室建设时，必须基于智能感知技术，对教学过程及其环境设备和在线学习行为结果数据进行采集，同时建立相应的大数据分析系统，为教学决策提供依据。
(五)落实一切以应用为中心，操控简单、方便实用的建设理念
智慧教室建设应在广泛调研与论证的基础上，制定先进实用的技术方案，选用成熟的技术和产品，确保软硬件系统安全可靠、方便实用。一切从应用出发，充分考虑师生的操控行为，操作界面应尽量简单简洁，一目了然，软件系统操作应尽量提供必要的提示和选择，并且具有较高的容错和纠错能力，以便于师生好用、愿用、会用，真正用出效果来[5]。
(六)转变教学应用观念，提升师生信息素养
智慧教学需要现代教育理念和信息素养的支撑。基于智慧教室的教学不能采用传统的满堂灌的教学方法，也不能完全以教师为中心开展单一模式的教学，而要体现以学为中心、以学生为中心的教育思想，教师更多的是开展教学设计、进行教学指导，成为学生学习的帮助者、促进者。学生也要转变过去的依赖思想，要主动参与学习，开展自主个性化学习，从而真正使教与学动起来，实现教学相长。同时，智慧教室集信息化技术与设备于一体，如何操控设备与系统，如何配套进行教学资源与活动设计，如何开展多模式教学等，需要师生具有较高的信息素养，应让教师有计划分期分批进行培训与实践[6]。
(七)同步开展教学应用模式研究与培训
当前，智慧教室的建设与应用还处于探索试点阶段，环境建构的技术产品还不够成熟，教学模式的应用也在不断探索中，技术环境和教学实践需要不断磨合与完善，这样才能实现技术与教学的真正融合。因此，应在智慧教室建设的同时，加强基于智慧教室的教学模式与方法创新研究与实践，以智慧教学应用为中心，开展好智慧教室的建設与应用，避免出现环境建设与教学应用两张皮的问题。
(八)强化技术支持与服务
智慧教室建设集成了大量的软硬件设备和系统，这些设备和系统能否正常运行直接影响到智慧教学活动的开展。可见，智慧教室的技术支持和日常运维服务显得尤为重要。一方面，应采用技术手段，对设备系统的运行状态进行智能监测，发现异常及时报警报修;另一方面，应加强日常维护管理工作，随时保证教室设备系统运行的完好。再者，应加强设备系统使用的培训与服务工作，确保设备系统得到科学合理的使用。
[ 参 考 文 献 ]
[1] 钟晓流，宋述强，胡敏，等.第四次教育革命视域中的智慧教育生态构建[J].远程教育杂志，2015(4)：34-40.
[2] 杨现民，余胜泉.智慧教育体系架构与关键支撑技术[J].中国电化教育，2015(1)：77-84.
[3] 黄荣怀，胡永斌，杨俊锋，等.智慧教室的概念及特征[J].开放教育研究，2012(2)：22-26.
[4] 钟志贤著.信息化教学模式[M].北京：北京师范大学出版社，2006.
[5] 朱婉平.智慧教室建设与应用的实践探究[J].教育信息技术，2014(12)：21-23.
[6] 李春林，李文莉.以应用为导向的智慧教室建设研究[J].中国教育信息化，2018(9)：23-25.
[责任编辑：陈 明]
作者：孙进康 张学平 赵剑
1.从数字校园到智慧校园
今天的主题是"智慧校园建设"，不得不从"智慧教育"的概念说起。我把智慧教育的原创观点归功于钱学森，因为他1997年提出了培养"大成智慧"的教育理念。
钱学森是我国国防科技元勋，他发现一些国防大项目的领军人物不仅科技知识深厚，而且大多懂哲学、人文等，便很有感触，提出如何培养具有"大成智慧"人才的战略构想。曾有专家向钱学森请教大成智慧的英文译名，钱老提出两种译法，其中之一是"Wisdom in Cyberspace"(网络信息空间中的智慧)，这个说法跟我们现在说的以信息化促进智慧教育十分吻合，所以我们可以把钱学森的大成智慧说作为智慧教育研究的出发点。
2008年，IBM公司提出"智慧星球"的概念，引发了智慧城市、智慧交通、智慧医疗等方面研究与应用，自然想到还应该有"智慧教育"，其英文名称是smart education。这个英汉对译存在一些争议，因为smart是机智灵活的意思，而wisdom才对应"智慧"。什么是智慧?我很喜欢华东师范大学已故哲学家冯契教授的界定，他在晚年用文言文写了一本《智慧说》，其中说道：智，法用也;慧明道也;智慧，道法也。
另外，知识管理专家认为从数据、信息、知识到智慧的提升与情境关联性密不可分，并且智慧是面向未来的创新能力。
智慧教育的核心技术是智慧计算(smart computing)， 被认为是计算技术史上的第四次浪潮(前三次为主机计算、个人计算、网络计算)，可以概括为五大特征：境觉、分析、抉择、行动、溯因。其中境觉包括环境感知、情境感知、社会感知，对于智慧系统来说是最基本的、必需的功能。 教育界人所熟知的多元智能，其英文名称是Multiple Intelligences，但近年出现了用Smart代替Intelligence的趋向，比如语言智能叫做word smart，数理逻辑智能叫做number smart， 身体运动智能叫做body smart。 我倡导的智慧教育把wisdom、intelligent、smart整合在一起，代表道、法、术三者在教育教学中融合。
有个美国网站上提出这样一个问题：如果我们现在需要智慧学习， 难道我们有过愚笨学习吗?此话给我很大的启发，我就采用逆向思维方法，给愚笨教育"画像"，仔细一想， 还真的发现很多愚笨教育现象，例如：凡是造成学生高负担、低成效的教育是愚笨的教育;凡是以书本为上、忽视实践能力发展的教育是愚笨的教育;凡是抹杀个人特性、拒绝因材施教的教育是愚笨教育。如此等等，不胜枚举。我们教育的本意是让人脱离愚昧，但为什么愚昧性却与许多教育过程形影相随，挥之不去，这是值得我们反思的问题。
我是2012年开始关注智慧教育的研究，提出智慧教育的初步定义(为了抛砖引玉吧)：智慧教育是利用先进的信息技术来构建智能化的环境，使得师生能够开展高效能的教与学方法，能为学习者提供最合适的个性化学习服务，使他们从不能变为可能，从小能变为大能，从而培养具有良好的价值取向、较高的思维品质、较强的思维能力的人才。这也是我们发展智慧校园的一个目标。我们从数字化教育转向智慧教育，就是为了实现这个目的。
我做了一个关于智慧教育的图示，把智慧教育的英译改成Smarter Education，用了以一个比较级Smarter，是为了避免要么智慧、要么愚笨的二元对立，追求越来越灵巧、越来越有智慧的教育，没有最好，只有更好，鞭策我们自己不断进取。为了实现这个理念，我们必须运用先进信息技术来构建智能化教育环境，包括智慧终端、智慧校园、智慧教室、智慧实验室、智慧教育云等，再加上智慧的教学法，这样才能培养智慧型的人才。
我们现在积极推行智慧教育，有可能找到求解"钱学森之问"的钥匙。2005年，时任国家总理的温家宝去看望病中的钱学森，钱老还十分关心教育，他问道："为什么我们的学校总是培养不出创新人才?"这句话被媒体命名为"钱学森之问"。所以，我们现在践行智慧教育，用信息化促进教育创新发展，实在是责任重大，使命光荣。
2.智慧校园的技术发展
如何从数字校园变成智慧校园的?这两者之间有什么差别?目前，我们提炼出智慧校园环境的十大特征：
1、位置感知：感知学习者的物理位置;
2、情境感知：探测学习者在不同场景以及他与谁在什么时间、地点做什么;
3、社会感知：感知个人与他人之间的社会关系;
4、互操作性：不同学习资源、服务和平台之间的互联互通;
5、无缝连接：在任何设备以任何连接时，提供持续的服务会话;
6、适应性：根据个人学习偏好和需求推送最合适的学习资源;
7、泛在性：随时随处通过与环境互动获得感兴趣的学习资源;
8、全程记录：记录学习历史数据，便于数据挖掘和深入分析，作出科学合理的评价、建议以及推送相应的服务;
9、自然交互：利用多种感官及肢体语言开展人机互动，如语音、姿势、表情识别;
10、深度参与：沉浸于技术丰富环境中开展多向互动，获得平常难以企及的体验。 当然，一个具体的信息化教育环境不可能全部符合这十条，能达到
三、五个已经不错了。所以我们对智慧校园应该有新的认识，不能把它等同于数字校园，也不能硬把普通数字校园贴上智慧校园的标签。
从技术上看，智慧校园系统可以看作为一个三层架构: 第一层是云计算(Cloud computing)，其实质是把网络中服务器的功能虚拟化;第二层是雾计算(Fog computing)，即把终端虚拟化，我们现在终端品种很多，如果为每个终端设计独立的信息格式，是没法交换的;第三层叫群计算(Swarm computing)，与物联传感技术相关，在物理环境中安装很多联网的传感器，它们体积很小，数量众多，像昆虫群落一样。既然网络中的服务器功能通过云计算技术虚拟化了，终端功能通过雾计算技术虚拟化了，那么网络中的交换机、路由器功能可以虚拟化吗?能，这个技术就叫SDN(软件定义网络)技术。华为公司已经实现了这项技术，并且产生了基于SDN的敏捷校园网解决方案iCampus，还提出的智慧校园的几个维度：科学的决策系统、实时地控制、泛在宽带的互联、便捷的服务、面向服务的计算、透彻地感知。
现在大家都在讲大数据的问题，我看到涂子沛写了一本《大数据》，封面上有句话：除了上帝，任何人都要用数据来说话。美国教育部组织专家出了一本如何做教育数据分析的专题报告。我认为教育大数据的价值归结为三点：精准决策、个性服务、优化结果。但数据类型很多，我们怎么进行有效管理又是一个问题，因此我们开始研究智慧校园系统中的数字治理问题。
智慧校园包括很多功能板块，例如智慧课堂、智慧实验室、智慧教管、智慧家校通、智慧节能、智慧校安等。其中最重要的是改善师生关系， 做到以学生为主体， 为学生提供个性化服务。我们现在需要研究怎么构建无缝学习平台，把课内课外、校内校外顺畅地沟通起来。但有一个问题，如果学生没有平板电脑，学生和老师如何开展课堂互动?我看到一个简易的方案：教师可以用笔记本上的摄像功能扫描学生的批量答题卡，用智能手机识别学生手持的二维码应答卡，用低成本技术来实现课堂互动。
3.智慧校园的应用发展
目前，数字化校园有三大热点：视频微课、翻转课堂、MOOCs。
一是视频微课。或许大家知道萨尔曼•可汗的故事，为了给表妹辅导数学，他把知识点讲解录制成视频，放到视频分享网站上，已经积累了六千多条， 覆盖中小学课程全部知识点，成为名副其实的"可汗学院"。现在国内有很多学校在做视频微课，发现对教师改进教学水平很有帮助，老师看到自己录的视频，可以找出自己讲课的不足。当然，好的视频微课可以使很多学生受益，允许他们自定步调地学习。
二是翻转课堂。也有一个故事，2007年，美国科罗拉多州有一所名叫"林地高中"( WoodlandPark High School)的二位化学老师，开头利用视频录课给迟到学生补课，后来发展到课堂教学改革，课前让学生看教学录像，做针对性练习，课中快速做测评，重点解决难点重点疑点，效果很好，创造了"翻转课堂"的教学模式。 这给我们一个启示，进行教育信息化创新要实现三个突破：一要突破时空限制，我们不能只盯着课堂，课内课外、校内校外要统筹考虑。二要突破思维限制，不能固守传统的教学流程。说到突破思维限制，数学中有个一笔画难题，让你用一笔画四段折线贯穿一个九点方阵，只有突破方框限制，画二段延长线才能做到。三是改变教师角色，要从单纯讲师变为导学者、助学者、评学者、促学者。
在国内也有很好的翻转课堂案例，如山东省潍坊市昌乐一中146个班级全部实现了课堂翻转。传统教学和翻转课堂最重要的差别在：传统教学流程是讲解、练习、评阅作业，翻转教学流程是自学、评测、研习。无论是师生关系还是学生的地位、学习方法都有明显的变化。
三是MOOCs(大众在线公播课，国内将其简称为"慕课")。斯坦福大学一位大牌教授开了一门《人工智能导论》课，结果吸引了来自195个国家和地区的16万人选学。从目前流行的 xMOOC(基于行为主义的MOOC)来看，教学法并无创新，主要创新体现在管理机制上，打破名校门槛，做到优质资源共享，谁都可以免费听课，能坚持到最后想拿学分和证书的时才缴费。此类创新只有在信息化环境下才能实现，因为数字化的资源和服务可以无限拷贝，但无需增加太大的边际成本，这就是信息化的优势。
当然MOOCs的课程形态也在发生变化，甚至有专家声称现在已转入"后MOOC"时期，形成了在线学习新生态。MOOCs是发源于高等教育的，能否用于基础教育呢?举个例子，浙江省创办了一个高中选课网，要求省内高中学校把好的校本课程改造成网络课程，上传到高中选课网上，让全省高中生上网自由选课拿学分。华东师大也搞了一个慕课联盟C20，邀请了20所高中名校加20所初中名校来开发优质慕课。
以上三个热点所用到教学技术手段依次是视频微课、在线练习、在线测评、在线社区，并没有多少"智慧技术"含量。我注意到美国推出一个比较有智慧技术含量的个性化学习平台Knewton,据说可以生成27亿条个性化学习路径呢。
目前，实现智慧教育比较好的办法就是采用电子书包。电子书包，我们把它当作教育技术革命的千年机遇(从活字印刷至今已有九百多年)。我们团队是2010年开始牵头做国家电子书包、电子课本的技术标准，并且在国际标准组织中代表我国率先提出电子课本技术标准议案，并获得立项。
再说说"人人通"。从"校校通"到"班班通"再到"人人通"，人人通的建设很有意义，也很有难度。我们一直在研究人人通中的个人学习空间的功能：记录个人学习过程;汇集个人学习资源，开展个人知识建构，提供个人才艺展示等，需要很多工具支持。教育部教育信息化技术标准委员会(CELTSC)已经设立了网络学习空间标准工作组。
关于区域推进电子书包应用，从2012年开始，我们团队作为上海市闵行区电子书包应用项目咨询方，帮助设计推进方案，已经有65所学校、百余班级参加试验。我们通过到试点校观察，寻找电子书包教学应用切入点，目前找到七个：
1、将课前预习情况带进课堂，将课堂延伸至课外
2、丰富课堂呈现的教学资源
3、提供电子课本加强学生与文本的"对话"
4、通过课堂测试及时了解学生对知识点的掌握情况
5、加强学习过程的协作对话
6、创设信息对称空间，支持师生基于生成性信息的"对话"
7、推送个性化资源/任务，拓展课外学习
当然，我们不能满足于让学生用电子书包学习书本知识和做练习测试，而是要开拓更多的发展空间，例如支持项目学习、创客教育、泛在学习等。
接下来我讲讲智慧校园应用对教师信息化教学能力的挑战。2013年10月25日教育部发布了《关于实施全国中小学教师信息技术应用能力提升工程的意见》，把工程办公室设在华东师大，我们邀请了一大批很多国内专家，经过很多调研， 制定了教师能力标准、培训课程标准、能力评估指南、项目管理规范等。
对教师的信息技术应用要求因环境而已。环境差异的分界线体现在学生能否上网。在学生不能上网的多媒体教室环境中，要求教师能够利用技术优化课堂教学，主要利用信息技术进行讲解、启发、示范、指导、练习与反馈等教学活动。 请看这个案例：有位小学语文老师发现学生写作文三言两语就完了，怎么用巧妙方法启发学生呢?她找了二段视频资源让学生观察：一是姚明在NBA打篮球时灌篮的视频，只有24秒;二是日本动漫《灌篮高手》中流川枫的灌篮过程，足有2分钟，以此启发学生理解"真实的生活时间"和"电影/文学作品里的时间"(作文时间)的区别，让学生懂得如何处理"作文时间"，使文章生动有趣。这就是智慧教学法啊，虽然用到的技术很简单，但教学效果却很好。所以我提炼出关于教育科技文化的四句"箴言"：科学研究发现真理，技术应用实现价值，创意设计提升价值，文化影响价值取向。如果大家都认可的话，那么就越来越像教育信息化"公理"了。
在学生能够上网的环境中，我们就希望老师能够利用信息技术支持学生开展交流合作、探究建构、自主学习与个性化发展等学习活动。 我们也找到一批较好的案例，例如上海闵行区蔷薇小学音乐老师让学生利用电子书包配套的声音传感器收集自然环境中的多种声音(青蛙叫声、鸟鸣声等)，通过合作创作一首美妙的音乐，送给他们的父母。
智慧校园的典型实例应用---CY-TIY物联网实验箱
所谓“智慧校园”是指通过CY-TIY物联网新技术来改变人和校园资源相互交互的方式，实现从环境(包括实验室、教室、设备等))、资源(如公文、图书、讱义、课件等)、、到活动(包括教、学、科研、管理、服务、办公等)的全部数字化、智能化。在“智慧校园” 这幅蓝图描绘中，可以看到无处不在的网络学习、融合创新的网络平台、丰富多彩的校园文化、方便周到的校园生活。
CY-TIY物联网教学实验系统是专为高等院校、职高的物联网专业和计算机、通讯、电子等专业的学生学习、应用物联网技术而开发的完整的实验教学系统，结合现在市场需求，用实验方法为学生提供整套实验设备，使学生能通过直观的操作实验来加深学习理论。实验系统的设计紧贴现今的物联网行业实际应用，使学生通过该实验系统的学习，毕业后能够较快的适应物联网行业的工作。
CY-TIY实训系列以“智慧校园”体系中最具代表性的“智慧校园生活”物联网应用部分， 结合高职物联网人才培养的特点和要求等进行浓缩和典型化设计，适用于高等职业教育的物联网就业教学。
学生通过CY-TIY实训系列，可以进行体验性实验、操作性实验和设计性实验等。学生通过体验性实验的学习，掌握“智慧校园生活”业务和物联网技术概念性知识，了解各种典型的物联网业务模型。在有了对“智慧校园”典型业务和物联网技术的基础性了解之后，学生通过操作性实验的学习，了解和掌握物联网各种设备管理维护和软件开发技能，具备基本的物联网应用模型分析、管理和开发技能，并能借助实训系统搭建来实现“智慧校园生活”模型。通过体验性实验和操作性实验两部分实验的学习，学生进入最后的设计性实验的学习，设计性实验重点培养学生运用所学的物联网知识和技术实践真实的技术活动，让学生在物联网设计过程中找到学习的乐趣。
硬件平台
硬件平台包括：交换机、服务器、串口服务器、无线路由器、超高频 RFID、Zigbee模块、网络摄像机、条形码扫描枪、智能电表、智能窗帘、火焰探测器、烟感探测器、 感应式门禁等设备。
软件平台
软件平台包括： Win
7、IIS、Adobe Flash Player、Microsoft 、NET FrameworkVisual Studio 200
8、SQL Server 200
8、Android、Visio、文本编辑器等操作系 统及软件。
实现目标
(1) 掌握应用物联网设备，包括：传感器、条码识读设备、ZigBee 模块、RFID 识读设备、数 据采集模块及常用网络设备等。 (2) 掌握物联网开发相关知识和技术。
(3) 综合运用软件工程思想，以“智慧校园生活”案例为典型代表，运用面向对象分析和设计方法、C#、Android、数据库等基础知识，完成“智慧校园生活”中的宿舍、图书馆两个学生活动场所的典型物联网应用业务。
湖北大学教育学院 王旭
摘要：学校是促进社会发展和个体发展的主要载体。在社会信息化的大背景下，由当下的数字校园转变为“智慧型”校园也正迫不及待。本文提出了智慧校园的概念和特征，简要介绍并分析了智慧校园的发展现状，并提出几点思考。 关键词：智慧校园 应用现状 思考
一、智慧校园的概念及特征
(一)概述
智慧校园(Smart Campus)：以数字校园的建设思路为基础，利用云计算、物联网及虚拟化等新的信息技术来改变学校的管理者、教师、学生及家长和校园资源相互交互的方式，将学校的各类教学活动、科研项目、系统管理与校园资源和应用系统进行整合，以提高应用交互的明确性、灵活性和响应速度，从而实现智慧化服务和管理的校园模式。这一概念是在2010年信息化“十二五”规划中提出开始明确地被提出的;在2012年，《教育信息化十年发展规划(2011-2020年)》中明确要求全国各院校加快教育信息化建设，通过建设智慧校园，实现学校之间优质资源共享，提高教育教学质量，实现教育信息化;《教育管理信息数据标准(20120315)》也为全国“智慧校园”的建设提供了标准和应用规范。
(二)核心特征
1. 无处不在的互联网络(泛在网络)。通过有线接入或者无线局域网，师德互联网络覆盖校园每一个角落。智慧校园支持所有需要互联的软件系统和硬件设备的连接，信息感知后可迅速、实时的传递，这是所有用户按照全新的方式协作学习，协同工作的基础。
2. 环境全面感知。从人员到物品，从校园各类资源(水、电、气等)一天的运行消耗到个人一天的轨迹，智慧校园通过无处不在的传感器、摄像头及各种系统平台，能够随时随地客观的感知、捕获和传递有关人、设备、资源的信息。
3.智能化的数据处理。依托于数字校园海量数据的收集和存储基础，智慧校园将建立科学性的预测方法，建构出各类实用的数据挖掘模型，同时综合各方面及时新鲜的数据、信息、规则等内容，通过智能推理，做出快速反应，改迟缓地被动分析为迅速地主动应对，更加突出智能化特点。
二、“智慧校园”的应用现状
(一)应用实例——武汉建设智慧城市的校园实践
“孩子校园出入时间，能精确到秒即时了解;孩子在学校的消费，哪怕是买瓶水，家长也能随时知道······”武汉建设智慧城市有了校园实践。
2010年，通过3G无线传输、互联网三方关联等技术应用于电子学生证。经过3年多的推广和运用，以电子学生证为载体的信息化管理平台已经广泛应用于武汉市各重点高中。
学生佩戴新型电子学生证，这张学生证不仅可以实现传统的校园卡的功能，学生可以在学校刷卡消费;而且当学生每天进入校园或者离开校园时，通过GPS定位技术，系统会自动将这个时间发送到家长手机。通过手机或电脑平台，家长还可以查看学生的学习成绩变化和老师评语，实现家长和老师的沟通。
通信运营商也对智慧校园建设表现了极大热情。如某通信运营公司这样表述智慧校园：以高性能的校园网络为基础，实现学校办公、财务管理、教学管理、教学资源、后勤服务、产业发展等方面数宇资源的全面整合，增强信息技术的应用能力，进一步提高信息技术服务于学校教育教学工作的能力，最终使其达到增值服务的目的。他们规划的智慧校园包括校园信息化、校讯通、家校圈、翼机通、三网融合、无线覆盖等业务。
(二)实例思考
1.建设经费和隐私安全保护问题
首先是建设经费，要想建设一个完善的智慧校园是需要庞大的资金、技术平台的支持，同时也需要完善的无线、有线校园网络的支持;其次是隐私安全问题，物联网技术在很大的程序上将我们用户联入了网络，对用户在大量信息进行了收集，信息的过渡集中容易导致师生隐私的泄露。
2. 加强对智慧校园建设规范、标准的研究和制订。
智慧校园建设的基础是前期数字校园的建设与发展，但相对于数字校园，智慧校园无论是在技术层面还是在整合度方面都有相当大的提升。因此，研究和制订智慧校园建设规范和标准对于院校信息化发展具有重要的指导意义。在明确智慧校园的概念与建设策略的同时，我们也应该积极跟踪最新信息技术发展，组织专家去研究和制订有着高科学性、强针对性、易操作性、可拓展性的智慧校园建设标准和规范。
(三)智慧校园的安全性与可靠性
智慧校园以物联网为基础，以各种应用服务系统为载体，而这些系统涉及繁多的基础设备、庞杂的应用服务，所以这对于整个系统的安全性与可靠性具有更高的要求。智慧校园建设中的安全性与可靠性主要包括基础实体、系统运行和信息数据三个方面。特别需要注意的是，物联网的应用涉及无线网络、传感器网络等技术，为防止带来安全隐患和安全问题，应选用较为成熟和可靠的系统。
智慧校园建设能推动院校信息化建设，但是同时智慧校园也是一个新生事物，需要在建设过程中不断优化与提高，这样才能实现智慧校园建设的健康、稳定、可持续发展。
三、结束语
校园是个体正式学习发生的主要场所，良好的校园建设的会有效地提高整个校园系统的运行效率和质量。伴随着学习情景识别与环境感知、校园移动互联等技术的逐步兴起和应用，智慧校园已不是一种概念，而是正在慢慢地变为现实。但要实现真正意义上的“智慧”校园还需要一个漫长的过程，目前的智慧校园建设仍然处于起步阶段，有很多的问题亟待进一步去解决。不断的研究和探索智慧校园建设项目，对于当前的数字化校园建设、优化教学和管理过程、促进学生创新能力培养具有重要意义。 参考文献
[1] 《教育信息化十年发展规划(2011-2020年)》
[2] 黄荣怀，张进宝等.北京师范大学.智慧校园：数字化校园发展的必然趋势.开放教育研究，2012 [3] 周彤，刘文.智慧校园建设的现状与思考.信息与电脑，2011
物联网调研报告
题目：物联网在智慧校园的应用 班级：13电子信息工程技术4班
目录
一、物联网的相关知识 ..................................................................................................... 3
1、物联网定义 ......................................................................................................................... 3
2、物联网的分层 ..................................................................................................................... 3
3、物联网的特点 ..................................................................................................................... 4
4、物联网运行过程 ................................................................................................................. 5
5、物联网的关键技术 ............................................................................................................. 5
6、物联网的主要发展历程 ..................................................................................................... 6
二、智慧校园 ........................................................................................................................ 7
1、智慧校园的提出背景 ......................................................................................................... 7
2、智慧校园的概念 ................................................................................................................. 7
3、智慧校园的核心特征 ......................................................................................................... 7
三、物联网在智慧校园的应用 ..................................................................................... 8
1、校园安防 ............................................................................................................................. 8
2、校园生活 ........................................................................................................................... 11
3、校园教学 ........................................................................................................................... 13
四、物联网发展问题......................................................................................................... 14
1、核心技术有待突破 ........................................................................................................... 14
2、标准规范有待统一 .......................................................................................................... 14
3、急需网络平台 ................................................................................................................... 14
4、信息安全和保护隐私有待解决 ....................................................................................... 15
五、结束语 .............................................................................................................................. 15 参考文献 ................................................................................................................................... 16
一、物联网的相关知识
1、物联网定义
物联网是新一代信息技术的重要组成部分，也是“信息化”时代的重要发展阶段。其英文名称是：“Internet of things(IoT)”。顾名思义，物联网就是物物相连的互联网。这有两层意思：其一，物联网的核心和基础仍然是互联网，是在互联网基础上的延伸和扩展的网络;其二，其用户端延伸和扩展到了任何物品与物品之间，进行信息交换和通信，也就是物物相连。物联网通过智能感知、识别技术与普适计算等通信感知技术，广泛应用于网络的融合中，也因此被称为继计算机、互联网之后世界信息产业发展的第三次浪潮。物联网是互联网的应用拓展，与其说物联网是网络，不如说物联网是业务和应用。因此，应用创新是物联网发展的核心，以用户体验为核心的创新2.0是物联网发展的灵魂。
总的来说，物联网是利用局部网络或互联网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，实现信息化、远程管理控制和智能化的网络。物联网是互联网的延伸，它包括互联网及互联网上所有的资源，兼容互联网所有的应用，但物联网中所有的元素(所有的设备、资源及通信等)都是个性化和私有化。
2、物联网的分层
物联网可分为三层：感知层、网络层和应用层。图1为分层结构
图1 (1)感知层——感知信息。
作为物联网的核心，承担感知信息作用的传感器，一直是工业领域和信息技术领域发展的重点，感知层由各种传感器以及传感器网关构成，其主要功能是识别物体，采集信息，并且将信息传递出去，传感器不仅感知信号、标识物体，还具有处理控制功能。
(2)网络层——传输信息
传感器感知到基础设施和物品信息后，需要通过网络传输到后台进行处理，而网络层就起负责传递和处理感知层获取的信息的作用。
(3)应用层——处理信息
应用层是物联网和用户的接口，它与行业需求结合，实现物联网的智能应用。
3、物联网的特点
(1)连通性
连通性是物联网的基础。无论是专网、无线、有线或者是感知物体，都必须体现“连通”状态，并且和互联网连接在一起，这样才能体现出真正意义上的物联网。国际电信联盟认为，物联网的“连通性”有四个维度：一是任意时间的连通性：二是任意地点的连通性;三是任意物体的连通性：四是任何人的连通性。
(2)物物相联
在互联网中，人们利用电脑实现人与人之间相互交流：物联网通过传感器、射频识别技术、全球定位系统等技术实现物与物的交流。互联网实现人与人的远程交流，而物联网完成了人与物、物与物的即时互动，从而实现了由虚拟世界向现实世界的连接转变。
(3)智能化
智能化是利用计算机技术、传感技术和控制技术对系统中各个对象能够智能监控和智能控制，从这个角度看，物联网是智能化的重要环节，物联网的发展将推动智能化的进程。它使得世界中的物体不仅以传感方式也可以智能化方式关联起来。物联网具有智能化感知性，它可以感知人们所处的环境，最大限度地支持人们更好地洞察、利用各种环境资源以便做出正确的判断。
4、物联网运行过程
(1)标识物体属性，属性有静态和动态属性，静态属性直接存储在RFID标签中，动态属性可由传感器检测。
(2)由阅读器读取物体的属性，同时将信息转换为适合网络传输的数据格式。
(3)将数据通过网络传输到信息处理中心，再由处理中心完成物体通信的相关计算。
5、物联网的关键技术
(1)传感器技术：这也是计算机应用中的关键技术。大家都知道，到目前为止绝大部分计算机处理的都是数字信号。自从有计算机以来就需要传感器把模拟信号转换成数字信号计算机才能处理。
RFID标签：也是一种传感器技术，RFID技术是融合了无线射频技术和嵌入式技术为一体的综合技术，RFID在自动识别、物品物流管理有着广阔的应用前景。 (3)嵌入式系统技术：是综合了计算机软硬件、传感器技术、集成电路技术、电子应用技术为一体的复杂技术。经过几十年的演变，以嵌入式系统为特征的智能终端产品随处可见;小到人们身边的MP3,大到航天航空的卫星系统。嵌入式系统正在改变着人们的生活，推动着工业生产以及国防工业的发展。如果把物联网用人体做一个简单比喻，传感器相当于人的眼睛、鼻子、皮肤等感官，网络就是神经系统用来传递信息，嵌入式系统则是人的大脑，在接收到信息后要进行分类处理。这个例子很形象的描述了传感器、嵌入式系统在物联网中的位置与作用。
6、物联网的主要发展历程
1990年物联网的实践最早可以追溯到1990年施乐公司的网络可乐贩售机——Networked Coke Machine。
1991年美国麻省理工学院(MIT)的Kevin Ash-ton教授首次提出物联网的概念。 1999年美国麻省理工学院建立了“自动识别中心(Auto-ID)”，提出“万物皆可通过网络互联”，阐明了物联网的基本含义。早期的物联网是依托射频识别(RFID)技术的物流网络，随着技术和应用的发展，物联网的内涵已经发生了较大变化。
2005年11月17日，在突尼斯举行的信息社会世界峰会(WSIS)上，国际电信联盟(ITU)发布《ITU互联网报告2005：物联网》，引用了“物联网”的概念。物联网的定义和范围已经发生了变化，覆盖范围有了较大的拓展，不再只是指基于RFID技术的物联网。
2009年欧盟执委会发表了欧洲物联网行动计划，描绘了物联网技术的应用前景，提出欧盟政府要加强对物联网的管理，促进物联网的发展。
2009年1月28日，奥巴马就任美国总统后，与美国工商业领袖举行了一次“圆桌会议”，作为仅有的两名代表之一，IBM首席执行官彭明盛首次提出“智慧地球”这一概念，建议新政府投资新一代的智慧型基础设施。当年，美国将新能源和物联网列为振兴经济的两大重点。
2009年8月，温家宝“感知中国”的讲话把我国物联网领域的研究和应用开发推向了高潮，无锡市率先建立了“感知中国”研究中心，中国科学院、运营商、多所大学在无锡建立了物联网研究院，无锡市江南大学还建立了全国首家实体物联网工厂学院。自温总理提出“感知中国”以来,物联网被正式列为国家五大新兴战略性产业之一，写入“政府工作报告”，物联网在中国受到了全社会极大的关注，其受关注程度是在美国、欧盟、以及其他各国不可比拟。物联网的概念已经是一个“中国制造”的概念，它的覆盖范围与时俱进，已经超越了1999年Ashton教授和2005年ITU报告所指的范围，物联网已被贴上“中国式”标签。
二、智慧校园
1、智慧校园的提出背景
2008年11月，IBM公司正式提出“智慧地球”理念，2009年1月，“智慧地球”成为美国国家战略的一部分。2009年8月7日，国务院总理温家宝在无锡视察时，指示要迅速在无锡建立中国的“感知中国”中心。基于这种“智慧”的理念，学校作为知识与信息服务机构的前沿，应该抓住机遇，通过物联网的系统化发展与应用，打造智慧校园。
2、智慧校园的概念
智慧校园指的是以物联网为基础的智慧化的校园工作、学习和生活一体化环境，这个一体化环境以各种应用服务系统为载体，将教学、科研、管理和校园生活进行充分融合。具体的说，智慧校园是把感应器嵌入和装备到食堂、教室、图书馆、供水系统、实验室等各种物体中，并且被普遍连接，形成“物联网”，然后将“物联网”与现有的互联网整合起来，实现教学、生活与校园资源和系统的整合。2010年，在信息化“十二五”规划中，浙江大学提出建设一个“令人激动”的“智慧校园”。这幅蓝图描绘的是：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。简而言之，“要做一个安全、稳定、环保、节能的校园。”
3、智慧校园的核心特征
智慧校园的三个核心的特征：一是为广大师生提供一个全面的智能感知环境和综合信息服务平台，提供基于角色的个性化定制服务;二是将基于计算机网络的信息服务融入学校的各个应用于服务领域，实现互联和协作;三是通过智能感知环境和综合信息服务平台，为学校与外部世界提供一个相互交流和相互感知的接口。
三、物联网在智慧校园的应用
物联网在智慧校园中的应用主要包括校园安防、校园生活和校园教学三个方面。
1、校园安防
(1)校园安防的定义及意义
校园安防就是以一般人居环境安全防范系统为基础，结合高等学校建筑物多、人员密集复杂、环境功能主体繁杂的特点，充分运用信息技术手段，根据国家教育部门和公安部门的有关规定，对大学校园中重点要害部门进行实时监控，及时采取有力措施，使校园安全管理实现人防、物防、技防相结合的安全防范系统。
随着社会经济的不断发展，人类活动领域巨大延伸，人为的治安问题日趋动态化和复杂化，自然灾害也呈现突发性和严重危害性的特点，高技术犯罪上升，新安全问题突现，人们的工作和生活空间受到来自于多方面的威胁。为避免人身受到伤害、财务受到损失，使人们的工作和生活不受干扰，针对各种主要安全威胁的综合安防系统就应用而生。综合安防系统是指利用各种高科技的监控手段和信息处理技术，对各种居住环境加以监控，及时反馈环境中的各种事故、灾害和违法事件信息，从而对治安和安全进行预防和有效处理的安全防范系统。高校校园作为特定的人群居住环境，保证该环境的安全和稳定对于国家和社会的整体稳定有着重要的意义。
(2)校园安防的主要特点
重要性的特点。高等学校是国家培养高层次建设者和接班人的重要场所，在高校校园生活的学生属于特殊群体，其人身和财产安全影响着千家万户的的稳定，因此在高校校园建立的综合安防系统较其他人群居驻地有着独特的重要性，属于重点监控和防范的区域，不论是从技术上还是从认识上都具有重要性的特点。
高技术的特点。在我国，高校本身是技术生产的重要场所，与此相对应的治安案件、灾害事故也有着同样的高技术性质。学校聚集的人群由于受到环境的影响，其知识水平造就的治安案件或者违法事件以及灾害事故的技术水平也相应较其它区域有所提高。因此防御此类事故的发生必须与其相对应，使用高技术的手段和措施加以预防和处理，决定了高校校园综合安防系统的高技术的特点。
广泛性的特点。在其他人群聚居地，进行综合安防系统设计与管理的时候，公安部门或者安全保卫部门独立工作和行动的特点很突出。但是在高校这一特殊的环境中，综合治理的特点十分明显，它需要有着广泛地参与，调动环境中一切有利于系统实施的因素协同进行工作。因此便决定了高校校园综合安防系统的广泛性特点。
预防为主的特点。其它环境之中的安全防范系统除了强调预防功能之外，更加注重事件的事后处理问题，而系统主要是提供事件处理的各种重要信息。但是在高校校园这一特定的环境中，考虑到对整个社会的突出影响，一般不允许重大不稳定事件发生。因此高校校园综合安防系统必须注重于事前预警和防范功能，使各类事件的发生最大可能的被消灭在萌芽状态。所以说，高校校园综合安防系统必须是以预防各类治安案件的发生为主要功能。
(3)校园安防的主要应用
校园安防的主要应用包括入侵报警系统、车牌识别---校园内的电子警察、访客系统、移动智能卡等等。 入侵报警系统主要有：通常用于办公室和机房的红外入侵探测器，通常用于围墙周界及部份通道的多光束红外对射探测器，通常用于办公室和机房的门磁感应器，用于报警信号联动的睿丝强光灯，用于报警提示的声光警号器，用于联动外部设备如联动关门的继电器模块，用于报警主机联动拨号通知管理人员的电话拨号器，对所有前端探测器编程控制的报警控制主机等。图2为校园入侵报警系统。
图2
防盗报警装置是校园安防中最实用和基础的组成部分，它可以在发生意外时让教师及时与外界联系，得到援助，也因此，北京等部分城市将其作为必备的安防设备。从安装范围看，防盗报警装置主要是分布在学校围墙、电教室、财务室、化学实验室等重点部位。在一些安全事故多发的地点，如大门口、学生宿舍门口、自行车存放处、学校财务室等地安装报警器，发生意外时可以迅速连接到学校的保卫处和附近的110接警中心，学校一旦遇险，学校值守人员可手工启动报警。在第一时间得到帮助，避免更大悲剧的发生。同时，由于中小学生好奇心强而自控能力差，报警系统在设计和安装时应注意避免“恶作剧”式的报警发生。 因为有了车牌识别系统就像多了很多的电子眼，能全天候的从出入的视频数据中抓拍车辆出入并登记，但它更先进的是，能够根据车辆出入的方向和系统设定好的黑白名单决定应该不应该放这辆车进入校园。而且系统中心数据随时更新，你可以很清晰的看到校园内共有多少辆车，分别是什么时候进入校园的，不但提高了管理人员的工作质量和效率，更增加了校园的安全性。 进出学校都要登记，但以前都由人工完成，在智慧校园都将由智能访客系统代替保安查看身份证件、登记、记录离开时间等一系列繁琐的程序。前来学校造访的人员只需拿着证件，在电子识别器上轻轻一按，访客信息就能瞬间获得，并出具访客单，大幅度加快访客登记及离开流程， 从而提升了管理质量和效率。
借书要出示借书卡、吃饭要出示饭卡、坐公交要出示公交卡，是不是很烦呢?在智慧校园里一张移动智能卡就能通行校园，凡有现金、票证或需要识别身份的场合均只要出示这张卡就可以了。此外，这张卡还就以实现部分公交乘坐、校内考勤、图书借阅管理等功能，并可结合校讯通功能。此种管理模式代替了传统的消费及身份识别管理模式，为学生及员工的管理带来了高效、方便与安全。
2、校园生活
包括食堂管理、浴室水管理、考勤管理、智能照明管理、人员可视化管理、车辆精细化管理、智能化后勤保障、电子岗哨等等。
(1)食堂管理
食堂管理是智慧校园重要组成部分，基于RFID技术的食堂管理系统主要分成三部分： 含RFID电子标签的饭卡：师生每人拥有一张这样的饭卡，卡里面包含了用户信息。RFID阅读器：在每个食堂售饭窗口安置一个RFID阅读器，将读到的信息传至后台数据库查询，读取卡上金额，并扣除消费金额。后台数据库管理系统：将用户的注册信息存储在数据库中，可以方便管理员对食堂消费业务的查询。
(2)浴室水控管理
基于RFID技术的浴室水控管理，可以实现用水自动化管理，主要功能如下：
信息数据实时显示：当RFID卡位于阅读器感应区时，阅读器就显示卡上余额，然后可立即进入用水计费状态。
消费模式：消费模式采用实时计费模式，即读卡就出水，并根据用水量实时进行扣费;
计费方式：按使用的流量计费，即外接脉冲流量表，可根据计算产生的流量进行计费。
(3)考勤管理
学生考勤是学校日常教学过程中必不可少的一个组成部分。常规考勤工作主要都由教师承担，花费教师额外的时间与精力。
基于RFID技术的考勤管理工作流程：每次上课前，学生用含RFID标签的校园卡(或手机卡)刷卡进教室，教室内的设备在接收到读卡器发送来的学生刷卡记录数据后，将数据发送到远程服务器;远程服务器接收到数据后，将数据存储到数据库中;然后，教务人员或者教师通过浏览器登录到考勤查询网站，可以实时地远程查询某一节课或某一位学生或某个教室在某一段时间内的考勤情况;学期结束时，每门课程学生的出勤情况或者某个学生在一个学期的出勤情况可以自动统计出来。
(4)智能照明管理
智能照明是利用物联网技术，使校园内的灯能够无线自主组网，使每一盏灯都能遥测和遥控，教室和道路的灯接受控制中心的命令，反馈灯的各种状态，根据光强度和时段自动调节照明亮度。例如对教室照明智能控制，当教室光照比较暗，灯自动亮;当光照比较强时，灯自动关，如果发现教室里没人，可以远程控制灯的开关。
(5)人员可视化管理
为校园人员配备管理卡(可以与借书卡、饭卡、浴卡等功能合并，形成一卡通，该卡可以远距离读取)，通过各门禁系统和遍布校园的感应点，可以实现对所属人员24小时不间断、全校园不留死角、全自动实时感知与定位。学院安保单位、各系辅导员、班主任可以通过智慧校园管理平台实时了解到所属人员在位情况。借助此卡，还可以实现对学生、职工的日常管理、电子签到、定位等，对学生、职工的在位、外出情况进行有效管控、实现电子点名、智能查岗等可视化管理。
(6)车辆精细化管理
通过为校园的车辆、重点装备设备等安装电子标签、嵌入传感器、卫星定位装置等，实现对交通工具、各种装备设备进行准确定位和实时跟踪，并通过嵌入的各类智能传感器，监控其工作状态、完好情况等，从而实现对其精细化管理。
(7)智能化后勤保障
为仓库、物资安装包含其型号、种类、数量等状态信息的电子标签，使得后勤物资的发放更加智能和快捷;为草皮配备温度、湿度传感器，使得灌溉更加合理;为路灯安装光学传感器使其更节能。
(8)电子岗哨
为财务、油库及校园的其他重点区域安装智能传感器，实现对其24小时不间断地安全检测，一旦发现可疑情况，可由感应点自动调整摄像头的方向进行视频监控，并向值班人员发出通知或巡视提醒，以便及时处理。
3、校园教学
校园教学又包括日常教学、智慧图书馆和实验室管理等方面。
(1)日常教学
利用物联网技术有利于建立全面和主动的教学管理体系，利用RFID技术的支持，可以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;有利于拓展学习空间、培养学习者自主学习能力，物联网能为学生的自主学习、合作学习等提供支撑环境。例如，无锡市感知生长校园数字化农植园系统，就是让学生通过“感知”动植物生长情况，利用计算机及网络收集、处理和发布观测信息，交流种植经验，展示研究成果，从而提升学生的科学素养。
(2)智慧图书馆
智慧图书馆通过物联网来实现智慧化的服务和管理。 它的理想模式就是无需人工服务。目前物联网在图书馆中的应用，主要是RFID电子标签的应用，以智能书车为例来说明。
智能书车是一种移动式RFID文献归架管理设备，具有查询、定位、书架智能导航等功能，可实现文献架位信息收藏、文献分拣、新文献上架等功能。具体流程：书籍拣到书车上，通过阅读器识别书籍的RFID中存储的信息，记录并显示文献在书车上的位置，同时根据获取的书籍存储架位信息，将需要进行上架工作的位置和书车上对应的书的存放档位对应起来，并在书车的显示屏幕上按照书库的位置将该车书的具体上架位置显示和指引出来，方便工作人员进行高效率归架。
(3)实验室管理
物联网应用到实验室中主要包括设备管理、实验过程管理和智能插座等。
设备管理：RFID存储实验设备的基本属性等信息，利用阅读器方便地获取相关信息，然后再利用网络进行统一管理。
实验过程管理：首先，RFID可以帮助学生方便地获取实验步骤、操作要点、使用帮助等信息。其次，在实验过程中，使用不当时能自动警告并中断实验过程，避免不必要的损失。另外，实验数据可以被实时采集并以适当的方式提供给实验者，实现实验教学的数字化、网络化与智能化。
智能插座除了拥有传统电源插座功能外，它能够将各个实验设备的耗电量信息实时反馈给实验室管理员，管理员能随时开关插座，实现插座与人的对话，起到高效节能的作用。
四、物联网发展问题
1、核心技术有待突破
目前，物联网关键技术研发和规模化应用处于初始阶段，其中，传感器核心芯片和传感器接入技术和中间件技术有待进一步发展。一是当前传感器所能连接的通信距离受限，传感器对外部工作环境指标要求较高，受外部环境影响较大。二是传感器节点计算能力、存储能力和通信能力不足，能量有限。另外，为了能够快捷地实现传感器网络上的大量应用且保证应用程序的运行性能，传感器网络中间件技术将是未来传感器网络领域急需解决的问题。
2、标准规范有待统一
标准是推动物联网应用的保障，统一标准体系的缺乏将阻碍物联网的发展。目前，物联网标准体系尚在建立，中国、美国、德国和韩国是世界物联网领域标准的重要制定国。ISO/IEC在传感网络、IUT一在泛在网络、IEEE在近距离无线、IETF在IPv6的应用、3 GPP在M2M等方面纷纷启动了相关标准研究工作。由于物联网发展涉及国家间巨大利益，制定一种能被世界各国认可的统一的物联网国际标准，难度很大，短期内标准难以统一，规范协议难以形成。
3、急需网络平台
物联网的价值在于网，而不在于物。传感是容易的，但是感知的信息，如果没有一个庞大的网络体系，不能进行管理和整合，那网络就没有意义。因此，建立一个全国性的，庞大的，综合的业务管理平台，把各种传感信息进行收集，再进行分门别类的管理，进行有指向性的传输，是一个大问题。一个小企业都可以开发出传感技术和传感应用。但小企业没办法建立起一个全国性的高效网络。平台的建设者会在未来的物联网发展中，取得较好的市场地位，甚至是最大受益者。
4、信息安全和保护隐私有待解决
信息与网络安全是要保证被保护信息的机密性、完整性和可用性。与互联网和移动通信网相比，物联网还存在一些特殊的安全问题。
首先，物品的感知是物联网应用的前提，射频识别是物联网的关键技术。物联网中的物与物、物与人之间互联是通过RFID(射频识别)、传感器、二维识别码和GPS定位等技术来自由地自动感知和获取物品信息的。如不加控制，物品的信息会不受限制地被扫描、定位及追踪。这无疑对信息的隐私构成了极大的威肋、。在数据处理过程中同样存在隐私保护问题，如基于数据挖掘的行为分析等。因此要建立访问控制机制，控制物联网中信息采集、传递和查询等操作，保证不会由于个人隐私或机构秘密的泄露而造成对个人或机构的伤害。
其次，加密在较多情况下仍然是保证实现信息机密性的重要手段，保密现在己经成为物联网识别技术的关键问题。由于物联网的多源异构性，使密钥管理显得更为困难，而对感知网络的密钥管理更是制约物联网信息机密性的瓶颈。物联网的安全特征体现了感知信息、网络环境和应用需求的多样性，其网络的规模和数据的处理量大，决策控制复杂，给安全研究提出了新的挑战。
第三，IP地址有待扩充。物联网中的每个物件都需要一个唯一的IP地址，IPv4显然己不能满足地址需要，只能依靠IPv6来支撑。如何实现由IPv4向IPv6转型以及妥善解决与IPv4的兼容等一系列问题，也需要引起足够重视。
第四，设备生产成本需进一步降低。只有扩大物联网应用规模，具备一定数量，物联网相关设备生产成本才能降低到可以接受的程度，物品的网络智能化特征才能发挥应有作用。
五、结束语
智慧校园是通过物联网来实现智慧化的校园服务和管理，它通过物联网实现了校园内任何人、任何物、任何信息载体、任何时间、任何地点的互联互通，海量信息在物联网平台的聚合而产生新的信息，从而给广大师生提供了智慧化的业务和服务模式。目前，智慧校园还处于摸索阶段，前景不明朗，但从长远来看，由于物联网应用前景相当广阔，智慧校园一定会像浙江大学在信息化“十二五”规划中描绘的那样：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。
参考文献
[1]百度文库，物联网在智慧校园的应用，2013 [2]百度百科，智慧校园的概念
[3]中国安防展览网，安防在智慧校园中的应用,2013 [4]百度百科，物联网的概念 [5]百度百科，智慧校园的概念
[6]百度文库，物联网发展前景及问题分析研究，2015
摘要：随着经济的发展和时代的进步，互联网在我国不断深入发展，近年来，伴随着技术的不断进步和提高，物联网作为一种新型技术发展起来，其应用领域极为广泛，对社会各行各业都产生了巨大影响。本文将针对物联网技术在高校智慧校园建设中的应用进行研究探讨，目的在于提升物联网应用质量，促进其发展，为我国社会主义经济建设更好地做出贡献。
关键词：物联网;智慧校园;建设
中图分类号：TP393 文献标识码：A 文章编号：1009-3044(2018)17-0293-02
高校作为科技前沿阵地，对于新型技术的接受和研究一直居于各行业前列，物联网的发展在高校中已经得到了充分的应用，从学校日常教学到学校的行政管理，处处都在应用物联网管理，通过物联网技术，提高学校教学质量，加强了学校内部控制，提升了学校的综合实力。目前，智慧校园已经出具规模，文章主要普及物联网知识，具体探讨物联网应用实践，从而实现物联网在智慧校园建设中作用，更好地促进科技的应用。
1 物联网概述
物联网是基于计算机网络、通信和数字工程实现的一种新型技术，其开发的目的在于加强人与人、物与物、人与物之间的联系，实现资源共享，优化资源配置，提高资源使用率，方便人们生产生活。物联网技术在校园中的应用，一方面为学生提供了良好地学习环境和资源，改变了学生学习的方式，方便了学生日常生活与学习，同时，对于技术的研究和发展也带来了积极的影响。
2 物联网技术在高校智慧校园建设中的应用
2.1 物联网技术在高校教学中的应用
物联网技术的发展对智慧校园的影响主要体现在教学当中，教学是学校的基本任务，不断提升教学质量是我国教育改革的基本要求，物联网技术的应用也为我国教育改革拓宽了途径，开辟了新的渠道。
改革开放以来，市场经济在我国得到长足的发展，面临这样的社会环境，我国开始深入的教育领域改革，教育改革的目的之一就是调整人才培养目标，不断提高人才的市场适应性，培养具有文化素质和实践技能的综合型人才。而物联网技术的应用是有利于这个目标实现的，教师可以通过物联网技术搭建教学平台，让学生不仅可以学习理论知识，也可以通过电子平台进行实践，不断培养学生的实践动手能力。同时，近年来，随着技术的进一步发展，“微课”等学习方式出现，这对于高校教学是具有促进意义的，“微课”可以实现师生的在线交流，节约教师资源的同时，提高了学生学习效率，有利于培养学生学习的主动性。
此外，在对学生考勤管理和考试管理中，物联网技术也有重要的现实意义。通过设置好的软件，可以直接显示学生出勤打卡情况，节省了时间，提高了课堂管理效率，对于学生管理具有积极的现实意义。同时，对于学生的考试管理也可以防止作弊现象的出现，有效的提高了考试管理效率，实现了学生管理的公平性。
2.2 物联网在高校校园生活管理中的应用
校园生活是大学生在校期间的主要生活方式，在校园中学生可以实现日常的消费与活动，每个大学生校园都是一个小型的社会，学生要在其中生存，必然的基础设施和物联网建设是尤为重要的。物联网在学生生活服务一个重要方面就是“校园一卡通”的实现，伴随物联网的不断深入发展，目前大学生往往都拥有一卡通，一卡通可以实现食堂、超市、图书馆以及校内各种场馆和设施的使用，甚至一些高校的一卡通已经延伸到校外，公共交通、银行、医院挂号都可以利用一卡通实现，这种生活便利的实现即是物联网发展的结果，实现了人、物的各种联系，对于现代化社会的建设也是十分重要的。
2.3 物联网在高校资源管理中的作用
高校是一个庞大的组织机构，师生众多，面积庞大，管理冗杂，因此，在高校资源管理中，节约和控制是非常必然的，任何一项小的资源浪费放到高校中都会变得巨大。现代化高校基本都已经实现了智慧校园的建设，主要表现在对于资源的控制上，无论是教室还是办公室，空调、灯都是必备，尤其是一些学校的实验室，对于温度、湿度都有严格要求，因此，在对于这些资源的控制和管理中物联网发挥了巨大作用，通过中控台，可以实现任何一间教室资源的开关， 同时对于要求严格的实验室，可以通过自动控制相关外界因素让实验室设备自动开关，对于提高学校管理效率，节约高效能耗具有重要意义。人类最重要的水资源，尤其是学生宿舍的水资源，部分学生无意中会造成水资源浪费的情况，结合物联网管理，可以实现“无人即停”，节约水资源，提高资源利用率。
3 物联网在智慧校园建设中的应用策略
3.1 提高认识，加强设施投入
物联网的应用是需要一定基础设施投入的，目前我国部分高校在物联网建设方面存在投入力度不足，管理者不重视的情况。高校管理者作为高校的第一责任人，要不断提高思想认识，充分了解时代发展背景，对于物联网这种新型技术要不断认可的和接受，主动了解相关技术，对于在基础设施投入方面，要积极加强对于技术方面的投入，对于智慧校园的建设要不断拓展途径，加强基础设施建设，保证物联网在校园建设中地位，同时，加强学校相关方面专业建设，努力适应市场，不断改变高校人才培养目标，不断践行教育改革相关政策，落实教育改革目标，提高社会主义人才培养水平。
3.2 不断引进人才，提高科技人才比例
教学是学校的基本任务，人才培养是高校创办的根本目的，伴随着时代的发展，物联网技术逐渐兴起，智慧校园的提出让物联网在高校中获得了长足的发展，物理网技术的发展基础是人才，只有不断提高人才的专业水平才能实现物理网技术的不断发展，我国部分高校目前存在物理网科技人才不足和专业程度不够的情况，人才的缺乏导致智慧校园建设存在问题，人才专业程度不足造成物联网不能充分利用，更无法实现智慧校园的建设，因此，解决人才问题是关键，首先，高校作为人才培养基地，要不断从内部培养专人人才，培养相关专业学生，让其毕业后积极投身到母校的建设当中，充分发挥所学，将理论不断应用于实践;其次，要加大人才引进力度，从各个方面给予人才补贴，增强吸引力，为人才的到来做好准备，重视人才培养，不断实现人才培养和学校发展的齐头并进。
3.3 加强技术研发，创新物联网技术
创新是一个民族的灵魂，创新的重要性不言而喻，高校作为我国人才培养摇篮，创新势在必行。针对物联网技术在智慧校园中的建设问题，高校作为人才培养主体，要不断加深科研力度，提高科研水平，不断在实践中总结经验，创新技术应用，提高物理?W应用程度，对其做更加深入的研究，从理论和实践两个方面推动物理网的发展和进步，为我国科技事业的发展做出应有的贡献，同时，对于科技环境的净化也将起到积极的作用。
4 结束语
物理网的发展是基于计算机技术和相关周边技术发展起来的，在科技发达的今天，物联网已经应用到社会各个方面，对人们生产生活产生了极大影响。物联网在智慧校园中应用无疑是物联网发展最直接作用的体现，对于高校教学、学生生活以及教师工作都产生了巨大影响，对于我国相关政策的落实也具有积极意义，虽然目前在发展中仍然存在一些问题，但这是改革和发展过程中的必然，相信随着时间的推移，问题必将迎刃而解，物理网在我国也必将被应用到更加广泛的领域当中，促进人们生产生活便捷的同时也使自身技术得到发展，更好地应用到社会生产生活当中，为社会主义事业做出更大的贡献。
参考文献：
[1] 舒杰. 物联网技术在高校智慧校园建设中的应用研究[J]. 数字技术与应用， 2016(12).
[2] 贾文潇， 刘婷. 浅析物联网在高校智慧校园建设中的应用[J]. 电子测试， 2016(5).
[3] 杜非非. 试论物联网技术在高校智慧校园建设中的应用[J]. 山东工业技术， 2016(2).
许多年以来，我读过不少中国古代传统的经典，可仅仅是从欣赏的角度来进行理解。今天，听了翟洪燊教授精彩绝伦的演讲，我宛如醍醐灌顶，恍然大悟，茅塞为之顿开。这些盛传数千年的人生智慧，是我们炎黄子孙的文化精髓。我们要学习它，要精通它，精通的目的全在于应用。将中国传统文化融合到现代企业文化建设当中，通过修炼广阔的胸襟，培育人文情怀，凝塑自我魅力、提升管理实践，提高管理和领导才干。
要弘扬我国的传统美德。人要思无邪、万事善为本，百善孝为先。小孝治家，中孝治企，大孝治国治天下。孝是一切伦理道德的根本，是德育教育的核心，是凝聚一个家庭、一个民族乃至一个国家的重要精神力量。行孝要尽早，人世间最不能等的事就是孝敬父母，切莫树欲静而风不止，子欲孝而亲不待。人生有三处花钱绝对连眼睛都不要眨：一是给自己的父母花钱眼睛都不要眨，因为厚重的养育之恩是再多的金钱都无法诠释的;二是给自己的铁哥们儿和兄弟姐妹花钱眼睛都不要眨，因为他们中的任何一个人都是有可能飞黄腾达的;三是对学习的投资眼睛都不要眨，因为拒绝学习就等于拒绝成长和晋升。
一个人真能爱父母、爱家庭、爱社会，也一定能对工作、对事业充满热爱。一定能能忠于职守，能忠于企业。一个人是不是一个优秀的人，不仅仅在于你赚了多少钱，而在于你到底关爱了多少人，帮助了多少人。要有一颗感恩的心。感恩是什么?感恩是一种大智慧，是一种快乐心境，是一种人生境界。其实，感恩更是一种内心的觉悟。心存感恩，
知足惜福。企业与员工之间的感恩文化一旦建立，员工对企业的忠诚度将会达到最高点。一份好心情，可以让周围的人感到快乐，一份烦躁的心情，会严重影响关心你的人。要学会人际沟通，沟通最忌讳的就是一脸死相，领导人要在沟通上善于破冰，永远不要做气氛的污染源。沟通是信息的传递，是情绪的转移，是感觉的互动。企业中的业务能力和沟通能力是一脉相承的，没有好的沟通能力，就不会有好的业务能力。
一个人，只有融入到集体的事业中才能实现人生的价值。一个成功的营销案例背后都有一支强有力的团队支撑。依靠集体的力量，充分发挥团队精神才能使工作做得更出色。树立与团队风雨同舟的信念，拥有团队精神，才能和团队一起得到真正的发展。一个优秀的领导者学会打造团队的魂魄，建设企业精神，把中国这种魂魄文化掌握了，企业一定能够基业常青。
一个人，修养提高了，胸怀敞开了、格局提升了，才能获得有效的、高品质的境界。才能觉悟人生，净化心灵，回报社会，服务大众。人的生命是有限的，可是，为人民服务是无限的，我要把有限的生命，投入到无限的为人民服务之中去。
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