贺家兴 黄斯惠

(湖南软件职业学院(本科),湖南湘潭 411100)

0 引言

校园管理系统主要作用是辅助管理师生。当前,很多校园已经建立了校园管理系统,包括基础互联网和物联网,基础业务系统如教务管理系统、人事管理系统或科研招标系统等,但各个系统彼此独立,设计架构多样化,数据标准不统一,系统的数据不同步,系统之间的相关性不大,处理效率难以提升,在大数据时代下,迫切需要更准确,严格和可靠的数据处理技术[1]。智慧校园大数据一体化平台依靠校园现有的信息管理系统更深入地挖掘大量数据资源,并对它们进行优化和整合,从而使校园的数据处理过程更加简单高效,同时可以加快校园信息化建设步伐,智慧校园大数据一体化平台建设的核心是标准化和智能数据处理。因此,在本文中将基于大数据技术探讨智慧校园数据一体化平台的设计与应用。

1 智慧校园平台需求分析

智慧校园的建设主要包括四种方式:合并、集成、升级和新建,其一体化平台是基于原始业务处理系统使用大数据技术构建的,建设主要目标是满足以下五个需求。

1.1 消除信息孤岛

在建立智慧校园之前校园就拥有许多业务处理系统,单独的服务器和数据库分布在多个地点,不同的历史数据、登录帐户和操作方式,底部架构难以深度集成,形成信息孤岛。这些信息孤岛消耗大量资源以及管理成本,并且难以应用和维护,因此,消除信息孤岛是智慧校园平台建设的主要需求。

1.2 数据全渗透

智慧校园是学校信息化达到一定水平的必然要求,并通过服务器虚拟化、容器、微服务和云桌面技术来构建数据中心,无需完全停止原始业务系统或清除历史数据,可以无缝移植到新平台构建的数据中心中,以实现完整的数据渗透和集成管理。

1.3 集成门户、单点登录

为用户提供唯一的用户ID和密码,并提供统一的初始用户界面,将所有松散耦合的业务系统都集成到一个系统中,用户只需要登录一次即可灵活切换功能模块,避免多次登录到不同的系统。用户登录后系统可以自动识别用户的角色并分配不同的权限以创建不同的工作界面,界面显示的内容和可以执行的操作取决于用户的类型和权限。

1.4 记录全过程数据,开展数字化考核

用户可以从电脑、APP或微信平台登录智慧校园平台以发布消息、关注其他用户、在线讨论、上传和下载资源、观看视频、在线练习、在线考试以及线上办公,整个过程基本上不需要用到纸张,签名一律通过电子图章进行统一认证。在整个过程中,信息记录在数据库中。学生的家庭作业、课程学习、考试复习状态,教师的年度考核、评优评先会根据指标系统自动生成,有效防止人为干扰。

1.5 助力学校领导决策

通过统一数据标准,收集过程数据,经过大数据一体化平台的大数据分析,根据决策需求因素及相关性进行统计分析,包含过程数据分析,展现学校领导关注的信息点,利用大数据分析综合校情,为领导决策提供数据支撑,助力决策。

2 智慧校园大数据一体化平台架构

基于大数据构建的校园智慧校园需要集成各个系统形成综合管理平台,满足智慧校园的一站式服务需求,将学校教育、科学研究、管理服务等相关系统高度集成。智慧校园数据中心平台使用专有的基于Hadoop的分布式存储和计算技术,其架构如图1所示。

图1展示了更完善的大数据一体化平台架构。该平台由硬件层、存储层、计算层、数据层、算法和模型层,数据访问和共享层、数据应用层,并辅以学校管理和控制体系和数据安全系统可以确保校园相关信息的机密性和安全性,并更好地管理校园。

数据支持层:借助大数据,物联网,虚拟化,云计算等技术对高级业务数据,应用程序、中间件等进行集成管理,实现对外集中管理,提供统一的业务支撑;进行资源管理和状态监视,动态资源分配和安全管理;建立统一的政策法规和数据标准,以确保智慧校园建设的顺利进行,建立符合信息标准的综合信息安全和运维体系。

数据资源层:提供大数据支持和集成数据接口,包括智慧校园数据中心,数据交换中心、标准数据、中间件、文件数据等以支持学校决策数据的构成。基于基础平台将现有的应用程序系统与将来需要在学校中构建的业务管理信息系统集成在一起,从而实现用户数据集成,实现数据,身份验证,信息共享以及用户管理和授权。

数据应用层:各种校园业务应用程序系统,包括现有的教育资源,教育管理,教育空间以及现有的模块和应用系统,例如IT操作和维护系统,提供统一身份认证和单点登录信息聚合和显示服务的智慧校园综合信息服务门户支持个性化页面设置,统一的登录界面以及针对所有类型用户的各种操作和管理。

3 数据中心设计

数据中心是智慧校园中的各个业务模块生成的数据收集和分发中心,也是智慧校园和数字化校园最大的区别。数据中心的主要作用是通过网络和传感器等设备收集各种业务数据,将其存储在服务器上,然后对这些数据进行处理加工,从而得到能够输出到应用程序软件的数据[2]。

智慧校园的基本数据包括各种帐户登录到Internet后生成的信息,发送和接收的电子邮件、上传的文档、聊天记录、问题回答、原始业务模块数据等非结构化或半结构化数据以及设备获得的信息。在进行统一的ID身份验证后,将不必要的信息排除在外,并执行数据,消息、内容的集成处理之后,将数据聚类并存储在分类数据库中,以形成过程数据库和最终数据库,并将数据提供给应用程序系统、中间数据库中的数据可以同时向多个应用程序提供,并根据业务需求动态生成。

图1 基于大数据的智慧校园平台架构Fig.1 Smart campus platform architecture based on big data

4 智慧校园数据中心一体化平台的应用

4.1 改进教学模式

传统的教育模式主要基于课堂上教师的讲解,而智慧校园中的教学模式主要将在线教育和离线教育这两个教育过程置于同等重要的地位,教师可采用混合式教育和个性化教育相结合的方法教学,学生一入学就可以获得与唯一的“ID卡”。通过智慧校园资源建设实现知识的转移,真实教室和虚拟教室的有效结合,教师和学生共同参与,教导学生如何学习并将知识应用于实际问题的解决。依赖大数据的课程管理系统可以记录整个过教学过程,并在学生学习过程中及时回答各种问题,可以帮助教师创建课件的基本内容,以便他们可以将更多精力投入到课堂教学设计中,从而提高课堂教学的整体质量。根据学生个人学习知识点,上传/下载文档,观看视频等各种学习过程,进行大数据分析,根据所涉及专业的大数据分享的知识结构特征有目的推送相关教育资源,方便教师制定学生的个性化教育计划。便于教师根据学生的具体学习情况制定个性化的教育计划,针对性地推送相应的教育资源,实现基于大数据的个性化教学。

4.2 优化评价考核模式

基于大数据的智慧校园平台可以借助指标系统对教师进行更科学地评价考核,可以实现相关数据地记录和自动统计分析,以获得更加合理地考核排名,评估考核结果可以使用大数据平台实时输入并及时更新结果[3]。此外,智慧校园中为所有师生设置一个统一身份帐户,全过程的实时记录教师的教学管理情况,及学生在校的学习活动和生活情况,为评估师生在校的综合情况提供科学手段和数据依据。

4.3 提高管理服务质量和办事效率

通过智慧校园数据中心一体化平台可以采集校园各个业务系统实时数据,分析数据的特征结构,基于数据对校园管理进行优化和改进,提高管理服务质量和办事效率。例如,通过平台可以统计学生,教职员工一卡通中的消费金额、校园食堂中最受欢迎的食物等,方便学校食堂调整菜谱,同时可以招聘更加符合学生口味的厨师;还可以基于平台实现教学管理工作的办公自动化,各种文档在线分发,在线审批等;此外,基于平台构建的智慧办公室、智慧教室可以实现自动检测温度、湿度,空调、照明、门窗的自动控制;在平安校园管理还可以基于平台实现脸部识别,有效防止陌生人员进入校园,防范校园安全事故。利用大数据分析可以随时以图表或AI的形式呈现教师、学生的综合情况,为校园用户提供个性化服务。

5 结语

综上所述,以大数据技术应用为出发点的智慧校园建设可以更合理分配和利用资源,促进教学质量的提升,优化评价考核体系,为师生提供更好的服务,提高办事效率。但目前智慧校园的建设与实际需求相去甚远。接下来需要着重于数据统一、数据治理和数据挖掘,将理论与实践相结合,开发更加完善的智慧校园数据一体化平台,使数据更有效,挖掘数据的价值,以提高校园信息化建设水平,让校园更智慧。