智慧校園系統構建物聯網技術應用研究

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摘要：隨著信息化建設在教育領域的逐步推進，物聯網技術逐漸開始了與校園內的各種事物之間的關聯，從而使得數字化校園得以快速發展，并朝著智慧校園的建設方向拓展與實施，這不僅為學生的學習和教師的教學提供了便利，也為校園的可視化指揮管理提供了良好的支撐。本文從物聯網與智慧校園的基本特點出發，就物聯網在我校智慧校園中的應用價值及應用策略展開探究，從而為我國其他各高校的智慧校園建設提供一定的參考。

關鍵詞：物聯網；可視化；智慧校園

一引言

從當前的教育發展趨勢看，各種大數據、云計算、物聯網等新型技術手段開始被采納并逐漸延伸到我國高等教育教學的各個領域，促使我國高校信息化建設日益完善，并進行著從數字校園向智慧校園的轉變。其中，物聯網技術的應用更是實現了校園內部各種信息的有效互通，讓整個校園的管理與教學變得更加智能。然而僅在物聯網的作用下，傳統教學與校園管理的弊端逐漸顯露出來。因此，必須對當前的教學模式進行改革與創新，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合實際對物聯網進行深入地分析，探索其在智慧校園建設中的具體應用路徑，切實提高學校的管理和服務能力。

二物聯網與智慧校園的特點

物聯網的概念最早出現于比爾•蓋茨1995年出版的《未來之路》一書；1998年，美國麻省理工學院提出了“物聯網”的構想。1999年，美國MIT研究RFID的AUTO—ID中心主任ASHTON教授提出了“Internetofthings”（物聯網）這一概念。2005年，國際電信聯盟在《互聯網報告2005：物聯網》中正式提出了“物聯網”的概念。在美國（或英文世界），專業人員將物聯網稱為M2M。目前常用的定義：物聯網是通過各種信息傳感設備和系統（傳感網、射頻識別系統、紅外感應器、激光掃描器等）、全球定位系統，按照約定的通信協議，將物與物、人與物、人與人連接起來，通過各種接入網、互聯網進行信息交換，以實現智能化識別、定位、跟蹤、監控和管理的一種信息網絡。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。這種物聯網是“廣義的物聯網”。國際電信聯盟對物聯網的定義和對物聯網概念進行了擴展，提出了任何時刻、任何地點、任意物體之間的互聯，是無所不在的網絡、無所不在的計算。物聯網是電子信息化水平快速發展的重要表現，也是互聯網的延伸，其借助各種通信技術成功將人員、控制器、傳感器等物質連接在一起，實現了人與物的信息溝通與指令。簡單來說，物聯網兼容互聯網所有的應用，同時具備私有化和個性化的特點，既可以為教師、學生的教與學提供支持，又能為高校的現代化管理創造條件，有效地推動了智慧校園的建設。通過物聯網可以按照學校的課程表要求自動操控各物聯網智慧教育中心的多媒體設備、錄播設備、環境監測（照度、溫度、濕度、空氣質量等）、設備設施（校車、空調、新風、安防、消防等）和人員（人員信息和位置動態）等。可以自動或遠程控制各種教學設備按教學情景需求開關及運行，對各教室設備、校園各場所實現24小時監控管理，實現學校教學設備的自動化控制。智慧校園是一個一體化環境，主要通過融合教學、科研、管理和校園生活等實現多個層面的互聯與共享，構建科學、智能、安全的學習天地，是為師生提供綜合信息服務的平臺，也是為學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以及計算機網絡通信系統整合起來，并提升為一個具有較好協同能力的有機整體，是傳統意義上的數字校園的升華和飛躍，并被賦予新的內涵。智慧校園是新一輪信息技術變革和知識經濟進一步發展的產物，是更廣泛深入地推進基礎型與應用型信息系統開發建設和各類信息資源開發利用，形成技術集成、綜合應用、高端發展的網絡化、信息化、智能化和現代化的校園；是以智慧教學、智慧人文、智慧服務、智慧管理、智慧生活等為重要內容的校園發展的新模式。更確切地說，智慧校園是充分利用信息化相關技術，通過監測、分析、整合以及智慧響應的方式，綜合各職能部門整合優化現有資源，提供更好的教學、綠色的環境、和諧的服務，保證校園可持續發展。通過物聯網，學校領導、老師能遠程巡課；教師也可以課后觀看自己的上課情況，它有利于課堂教學的管理，提高課堂教學的質量。通過物聯網的云平臺，有利于跨區域空中課堂、同步課堂、交互課堂的實施，有利于名師資源的共享，實現區域教育的高位均衡。通過完善教學管理的組織系統、考勤管理系統、評價和考核系統，從而保障教學質量并進行有效的監控；物聯網能為學生的自主學習、合作學習等提供環境，有利于拓展學習空間、培養學生的自主學習能力。

三物聯網技術在我校智慧校園中的應用價值

一直以來，在傳統的校園建設中人力就是最突出的關鍵點，但隨著時代的發展，這種傳統的校園模式已經逐漸落后，導致整個校園的發展難以達到理想狀態。物聯網的應用推動了智慧校園建設的步伐，以北京建筑大學為例，在學校資源、學校管理和教育實踐等方面皆表現出了突出的作用與應用價值。

（一）發揮學校資源的最大價值物聯網技術在我校智慧校園中的應用能夠在很短的時間內輕松實現信息的投放，最大化地避免了資源浪費。突出表現在，各種傳感器設備和識別標簽能夠對學校的資源信息進行更加系統的整理，既可以實現各種優質資源的有效利用，又能夠達到資源的共享。比如，學生在我校校園內的主網系統中購買車票時就可以借助物聯網的識別功能輕松識別出個人信息，既安全又高效。

（二）提升學校的智慧管理效果物聯網技術的應用能夠加快智慧校園建設，同時也提升學校的智慧管理效果。營造可視化校園環境就是突出代表，其主要借助物聯網技術快速、高效地識別廣大師生的身份和考勤，并對校園內的各種教學設備實現更高層次的可視化監測，如學生必須在“刷卡識別”后才能夠進入寢室，這就在很大程度上提高了寢室的安全性。

（三）推進教學實踐的落實教學實踐是理論教學的強化和學生能力的提升的有效保證。物聯網在智慧校園中的有效應用給了教學實踐順利開展的充足條件，通過連通和整合各種校園設備，搭建可變可控的教學環境，為師生進行更加深入的溝通與實踐奠定了基礎。不止于此，物聯網還可以促進更加真實的實踐活動的開展，并對實際的過程進行有效監控，最大化地確保了實踐活動的安全性與有效性。

四物聯網技術在智慧校園中的應用路徑

智慧校園的建設有賴于校園實際，必須從我校的實際情況出發進行更具針對性的擴展，才能具備旺盛的生命力，實現更好、更快的發展。目前，我國部分高校的智慧校園建設已經取得初步進展，但在具體的應用與數據共享上仍有所欠缺，各自為政、互不共享的情況較為普遍，而具體的應用細節也沒有得到切實的落實。這些都要求我們開展物聯網在智慧校園建設中的融合路徑的分析與探討。具體應用路徑如下。

（一）校園環境校園環境建設對物聯網的應用有著突出的效果，經過相關的改造升級，學習環境更加舒適和便捷。這一點在校園的基礎設施建設中可見一斑。其一，智能照明。物聯網技術應用于校園的照明系統，可以實現無線自主組網，利用遙測和遙控技術對每盞燈進行控制，如此既可以充分掌握每盞燈的狀態，又能更加自如地調節照明的強度與亮度。比如，智能控制教室照明，光照暗時自動亮燈，光照強時自動關等。其二，食堂管理。智慧校園的環境建設還涉及食堂。利用物聯網將用戶的注冊信息存儲在后臺數據庫中，既方便系統讀取卡上金額并進行扣費，又可以方便管理員實時對食堂消費業務的查詢。其三，廣播電視網絡建設。廣播電視網絡建設主要包含室內和室外兩方面的內容，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節目的接收與播放，還可以在緊急情況下切換消防廣播系統指揮人員調度。另外，校園內部的噪聲、空氣、土質等也是校園建設的重要內容。物聯網可以對這些因素的相關數據進行科學研究，改善當下的校園環境，從而為學生營造出更加舒適、便捷的學習環境。

（二）教學管理物聯網助力教學管理能夠有效打破傳統教學模式的桎梏，為學生創設更加真實的場景，也能夠幫助學生獲取數字化資源信息，還能夠進一步實現自助學習、實時學習，讓移動化教學成為現實。一般而言，物聯網在教學管理中的應用主要包括以下幾點。其一，教學過程。物聯網技術在教學過程中的應用能夠進一步完善教學的組織、評價與考核，建立主動的教學管理體系，從而在一定程度上拓展教師的教學空間和學生的學習空間，強化自主學習、合作學習。比如，數字化建筑設計與規劃系統就是借助物聯網所出現的校園數字化系統，其借助物聯網技術進行信息的收集與處理，使學生對建筑設計與規劃情況有了直觀、深刻的認識，并在不斷的交流中強化了學生的科學素養。其二，實驗室和圖書館管理。實驗室和圖書館也是教學管理的重要方面。物聯網的應用得當可以促使實驗室和圖書館發揮最大的教學輔助功能。在實驗室管理上，利用RFID技術可以幫助學生快速、高效地獲取相關的實驗信息、實驗步驟，一旦學生的實驗操作不當，其還會自動警告，必要時可以中斷實驗過程，將不必要的損失降到最低。在圖書館管理上，RFID電子標簽的應用可以輕松實現對定位、導航與查詢的相關功能，有利于文獻分揀和信息收藏的功能的快速實現，還可以實現不同學校的圖書資源共享，推進了教育資源的均衡發展。其三，實踐應用。物聯網是一個平臺，一個契機，想要真正讓教學變得高效，還需要教師主動參與實踐。以我校電子白板為例，雖然很多教師已經對電子白板的應用基本掌握，但缺乏對其功能的深入挖掘，導致電子白板在一定意義上仍然是“黑板”。因此，教師應具備探索精神，讓物聯網成為自己教學的輔助，如此才能達到事倍功半的效果。

（三）平安校園安全性是智慧校園建設的一大保障，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保障，那么智慧校園建設將無從談起。物聯網的應用就對平安校園建設有著突出的作用和意義。其一，信息保護。智慧校園服務系統的信息保護至關重要。利用物聯網技術可以實現在服務系統內部加密，并借助一定的措施保護系統內網與外網之間的信息傳遞，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。物聯網技術的應用可以實現對校園各個方面的實時監管，如對進出我校校園的車輛進行智能化管理、實時掌握水電的使用量、監控各種照明系統的使用情況、出現火災等危險情況自動報警、對人員密集的地方智能監控等。有了這些細節的建設便給了學校及師生最大化的安全保護，提升了智慧校園服務系統的可靠性和安全性。

（四）數據分析通過對我校圖書館、教務網、教學平臺等網絡平臺的使用情況調查，不同年級的學生對校內資源使用不一致，因此在數據分析時按照年級不同進行分類分析。通過調研的對象僅限于大二和大三兩個年級，具有局限性。通過數據分析后對比，發現如下問題：在對數字圖書館使用方面，大多數人都處于偶爾使用的狀態，甚至有一部分學生不知道有數字圖書館的存在。大三學生也比大二學生使用較多。從學生方面出發，這可能與現代人讀書較少，本科生對學術研究較少、對文獻需求較少等因素有關；從學校方面，可能與數字圖書館的宣傳過少有關。在對教務管理系統的使用方面，大部分人處于偶爾使用狀態，大多數學生都反映，在使用高峰期經常出現系統無法登錄或非常卡的情況。這就需要注意平臺的建設。在網絡教學平臺的使用方面，大三學生中經常使用的人數較少，說明教學平臺使用率不高；大二學生中經常使用、偶爾使用和很少使用的人數相當。由于教學平臺是教師與學生溝通的橋梁，這可能與不同年級教師對平臺的使用程度不同有關。因此，在網絡平臺資源的利用方面，學校要加大對各種平臺的宣傳，平臺的開發是智慧校園建設的重要步驟，能否真正在學生與教師中投入使用，能否為學生與教師的學習、生活帶來便利，才是智慧校園建設是否成功標準。

（五）智能門禁系統傳統的門禁系統基本上都是接觸式的，通過指紋識別、門禁卡等方式來實現考勤、門禁等管理。而基于RFID的門禁系統則不然，由于我校RFID可以遠距離感應，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標簽攜帶者遠距離感應即可識別身份。目前已在我校中實施，作為北京市龍頭學校，倡導“高大上”，目標是建立智慧型校園。同樣采用了RFID的考勤方案：學生一卡通集成了RFID電子標簽，在進出校門的時候，門崗通過布設遠距離感應器或者地感線圈來識別學生或教師身份，也作為考勤的數據。

五結語

在當前這個教育信息化的大環境下，智慧校園成為高校發展的主流，但智慧校園的建設并不是簡單改革與創新就能實現的，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務和服務模式。為了打造我校智慧校園，我們必須將物聯網技術引進校園建設中，借助其突出優勢對當前智慧校園建設的意義及其存在的現實問題進行分析，從校園環境、教學管理、平安校園等層面展開探索，從我校智慧校園的現實需求和應對策略出發，制訂科學的、實際的，有著更廣泛意義的建設計劃，從而推動教師、學生與校園的三級聯動，實現教學質量的提高。先進的技術在校園中的恰當使用能提高師生的學習生活效率，但若技術背后的制度不夠合理，就無法完全體現技術的價值。這就需要完善校園各方面制度，為“智慧校園”的建設提供理論基礎。

參考文獻

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作者：于淼 單位：北京建筑大學