智慧校園的技術(shù)基礎(chǔ)是什么？

我從黃榮懷老師等人2012年8月發(fā)表在《開放教育研究》上的文章《智慧校園:數(shù)字校園發(fā)展的必然趨勢》中摘錄編輯了關(guān)于支撐智慧校園的若干關(guān)鍵技術(shù)的部分內(nèi)容，供大家參考。

文章提到的技術(shù)其實并非具體的技術(shù)，而是從功能實現(xiàn)的角度來考慮要實現(xiàn)智慧校園的服務(wù)，采用的技術(shù)應(yīng)該具有的功能，中間充滿了想象力。但要實現(xiàn)這些功能以及將這些功能與教學融合，需要行業(yè)內(nèi)的企業(yè)、研究院所、學者、教師、教育主管部門等通力合作，從不同領(lǐng)域借鑒技術(shù)能力，改造業(yè)務(wù)流程等等。想象它應(yīng)該具有什么功能比較容易，但要實現(xiàn)，則要付出更多。

文章關(guān)于這些技術(shù)的描述，也有助于幫助我們理解智慧校園這個概念的含義。

===支撐智慧校園的若干關(guān)鍵技術(shù)===

技術(shù)發(fā)展是智慧校園建設(shè)的基礎(chǔ)，在多種技術(shù)的支持下才能真正實現(xiàn)個性化服務(wù)的理念。

1．學習情景識別與環(huán)境感知技術(shù)

學習情景識別是個性化學習資源推送、學習伙伴聯(lián)接以及學習活動建議的前提，是智慧校園建設(shè)中的關(guān)鍵技術(shù)。學習情景識別的目標是根據(jù)可獲取的情景信息識別學習情景類型，診斷學習者問題和預(yù)測學習者需求，以使得學習者能夠獲得個性化的學習資源，找到能夠相互協(xié)作的學習伙伴、接受有效的學習活動建議。學習情景識別涉及學習者特征分析、傳感器技術(shù)和自動推理等方面的綜合應(yīng)用，是一個跨領(lǐng)域的研究方向。

環(huán)境感知技術(shù)是“智慧校園”的基礎(chǔ)技術(shù)，有助于實現(xiàn)對校園各種物理設(shè)備的實時動態(tài)監(jiān)控與控制。RFID、二維碼、視頻監(jiān)控等感知技術(shù)與設(shè)備在學校中有很多應(yīng)用之處。目前，其已經(jīng)在校園安保、節(jié)能、科研教學等方面得以應(yīng)用。例如，將RFID技術(shù)整合到校園一卡通、圖書、儀器設(shè)備、電梯、燈具等物品上，可以實現(xiàn)樓宇出口人員管理、教室與會議的智能考勤、圖書自助借還與自動盤點、貴重設(shè)備防盜及定位、實驗室開放控制，以及照明、空調(diào)與通風系統(tǒng)控制等節(jié)能控制，但尚未形成系統(tǒng)化體系與應(yīng)用。

2．校園移動互聯(lián)技術(shù)

無處不在的寬帶無線網(wǎng)絡(luò)使得高清晰度的網(wǎng)絡(luò)教學資源傳輸成為可能，也讓異地的視頻連接不再受帶寬資源的限制，讓學習者有“身臨其境”的感覺。

3G技術(shù)和各種無線接入的普及，讓無線網(wǎng)絡(luò)的覆蓋不再僅僅限于教室和圖書館，學習者通過網(wǎng)絡(luò)進行學習，將不再受任何地域限制。為廣大師生提供無處不在、穩(wěn)定、安全、易于管理的無線網(wǎng)絡(luò)環(huán)境，是構(gòu)建智慧校園的基本條件。校園無線網(wǎng)絡(luò)一般情況都具有規(guī)模大的特點(地域范圍大、用戶多、數(shù)據(jù)通信量大)，網(wǎng)絡(luò)覆蓋的要求也很高(應(yīng)能實現(xiàn)室內(nèi)、室外、禮堂、宿舍、圖書館、公共場所等之間的無縫漫游)，負載均衡尤為重要。此外，互聯(lián)網(wǎng)、移動網(wǎng)和廣電網(wǎng)的三網(wǎng)合一也為實現(xiàn)學校無線網(wǎng)絡(luò)全覆蓋提供了更加廣闊的空間。

伴隨著移動技術(shù)的飛速發(fā)展，視頻通訊技術(shù)也隨之給人們帶來了更多便利?；诟咔逡曨l通信技術(shù)，開展校內(nèi)實時同步視頻通訊，已成為當下數(shù)字校園發(fā)展的熱點。

3．社會網(wǎng)絡(luò)技術(shù)

社會網(wǎng)絡(luò)是由某些特定群體(人、企業(yè)和組織)間的社會關(guān)系構(gòu)成的相對穩(wěn)定的關(guān)系網(wǎng)?；赪eb的社會網(wǎng)絡(luò)分析技術(shù)對智慧校園的建設(shè)具有重要意義。當前的互聯(lián)網(wǎng)發(fā)展強調(diào)從以數(shù)據(jù)為中心的傳統(tǒng)Web轉(zhuǎn)變?yōu)橐杂脩魹橹行牡腤eb2．0，其關(guān)鍵特征是基于社會性軟件(即時通訊、博客、微博、社會問答、社會標簽、在線社會網(wǎng)絡(luò)等)為用戶提供多樣化服務(wù)。因而影響服務(wù)質(zhì)量的關(guān)鍵在于對用戶興趣、關(guān)系及群體的分析。

社會網(wǎng)絡(luò)分析可以看作是網(wǎng)絡(luò)知識發(fā)現(xiàn)或網(wǎng)絡(luò)挖掘的一個分支，涉及數(shù)據(jù)挖掘、機器學習、信息抽取與檢索等不同領(lǐng)域。社會網(wǎng)絡(luò)分析應(yīng)用廣泛，對其的學習與研究也越來越重要，而在線社會網(wǎng)絡(luò)集成了社會網(wǎng)絡(luò)與信息技術(shù)的特點，是人類社會的虛擬化表示及延伸，具有自組織性。通過對社會網(wǎng)絡(luò)特征的分析，確定社會網(wǎng)絡(luò)中的用戶群體或個人的中心性程度，對關(guān)鍵小團體特征進行分析，以及確定用戶位置、角色等情況，有助于掌握師生在虛擬網(wǎng)絡(luò)中的活動狀況，為其更好地提供服務(wù)，實施必要的管理措施。

4．學習分析技術(shù)

學習分析技術(shù)源自早期的課堂教學效果分析。目前在線交互文本分析和早期的課堂教學效果分析有一種走向融合的趨勢，學習分析技術(shù)便是這種融合的一個產(chǎn)物。

學習分析是對學習者以及學習情境的數(shù)據(jù)進行測量、收集、分析和報告，以便更好地理解和優(yōu)化學習以及學習發(fā)生的情景，從而提高學習效率和效果。

學習分析技術(shù)可作為教師教學決策、優(yōu)化教學的有效支持工具，也可為學生的自我導向?qū)W習、學習危機預(yù)警和自我評估提供有效數(shù)據(jù)支持，還可為教育研究者的個性化學習設(shè)計和增進研究效益提供數(shù)據(jù)參考。

針對學習者個人信息、學習者情景信息等內(nèi)容進行建模，通過對交互文本、視音頻和系統(tǒng)日志等能夠反映學習過程信息的數(shù)據(jù)，利用參與度分析法、社會網(wǎng)絡(luò)分析法和內(nèi)容分析法等自動化的交互文本分析技術(shù)，來獲取學習者學習的參與度、學習者的社會網(wǎng)絡(luò)、學習者關(guān)注的學習內(nèi)容、學生和教師的課堂行為信息、學習情況和學習資源的利用情況等內(nèi)容，是學習分析技術(shù)實現(xiàn)學習分析的核心。

文本挖掘技術(shù)可從學習資源庫和學習者信息中挖掘?qū)W習者關(guān)注的各種信息，如文本的主題、文本作者對某一事物的觀點傾向、作者在某一主題的專業(yè)程度等。這些信息一方面可以幫助學習者根據(jù)這些信息檢索學習資源，另一方面可以幫助學習者了解學習資源庫在某一側(cè)面的總體概況和趨勢。

5．數(shù)字資源的組織和共享技術(shù)

學習資源的組織及共享一直以來都是數(shù)字校園的建設(shè)重點之一。按照班杜拉的社會學習理論，觀察他人的行為和結(jié)果是習得知識、技能的重要來源，真實的榜樣能對觀察者起到示范作用。學習者在學習過程中產(chǎn)生的生成性資源，可以作為其他學習者的學習觀察對象，這也是一種重要的學習資源。

為了便于檢索和共享，傳統(tǒng)的學習資源常常使用靜態(tài)的詞匯表來描述元數(shù)據(jù)，但這種描述方法無法滿足泛在學習環(huán)境下靈活多變、極具個性化的學習需求。因此，吸收借鑒語義網(wǎng)絡(luò)和本體技術(shù)的相關(guān)研究成果，提供更為靈活和智能化的元數(shù)據(jù)描述方式成為一種趨勢。借助語義Web和本體技術(shù)來組織學習資源，能夠靈活、精確地表達資源的屬性，便于學習者對資源的檢索、歸類，可以極大地提高檢索的查全率和準確度，更容易被自動化的數(shù)據(jù)挖掘工具發(fā)現(xiàn)和集成，有助于實現(xiàn)泛在學習環(huán)境下分布式資源靈活的共享、聯(lián)結(jié)和重用，同時具備良好的擴展性，并且能作為智能的資源檢索和推送的基礎(chǔ)，大大增強學習系統(tǒng)的適應(yīng)性和針對用戶的個性化服務(wù)能力。

（本文作者曾令斌，歡迎關(guān)注微信公眾號：DigitalEdu與作者交流！）