智慧校園基礎（簡體書）

前.言

隨著現代科技的快速發展，各種新思想、新方法層出不窮，極大地改變了人類社會生活和工作的方方面面。在此背景下，信息技術與教育教學深度融合，其發展趨勢已經清晰地呈現出數字化、智能化、個性化和社交化的特徵，“智能校園”作為信息技術在教育領域中的具體實踐，既是信息技術實踐探索的產物，也是信息技術實踐發展的需要。目前，加快“智能校園”的建設與應用步伐，發揮“智能校園”的教育教學功能，既是“需求驅動”，也是“政策推進”；既有“條件支撐”，也有“技術保障”。可以說，“智能校園”取代“傳統校園”的教育教學模式，既是教育信息化發展的必然趨勢，也是教育教學改革創新的必然要求。因此，以“智能校園”為研究物件，以信息技術為研究視角，研究開發全媒體數字教材《智能校園基礎》，緣起於筆者對信息技術在“智能校園”建設與應用中的作用日益彰顯的關注與思考。

《智能校園基礎》一書分為以下五部分：第一，介紹了智能校園的發展背景、基本內涵和主要特徵，通過對數字校園現狀的調查研究，分析了數字校園存在的問題及其原因，並通過對數字校園與智能校園內在聯繫的剖析，提出了智能校園是數字校園智能化建設的產物的結論，在論述了智能校園的作用和意義後，筆者對智能校園建設提出了思考和建議；第二，闡述了智能校園建設的總體目標，以及智能校園的基本架構和核心內容；第三，介紹了智能校園涉及使用的關鍵技術，即移動互聯網技術、物聯網技術、雲計算技術、虛擬技術、大資料技術和人工智能技術，同時，對這些關鍵技術的概念、內涵和特徵、作用以及在教育領域中的應用作了闡述；第四，論述了智能校園的規劃、設計與評價的相關內容；第五，介紹了智能校園的實踐探索情況和未來發展趨勢。

本書主要面向中職學校、高職學院和應用型本科院校的教師和管理人員，作為他們的培訓教材；也可以面向多媒體技術、網絡技術和教育信息技術等專業的學生，作為他們學習智能校園相關知識的輔導教材；還可以面向智能校園建設和維護的工程技術人員，作為他們的參考用書。全書共五章，第一章由李進生撰寫；第二章由黃晉撰寫；第三章由林豔華撰寫；第四章由宋玲琪撰寫；第五章由汪萃萃撰寫。全書由李進生統稿、朱志雄高級工程師審稿。

序

教育的智能與智能校園

如何把知識傳遞給下一代，始終是文明社會面臨的焦點問題。軸心時代的孔子、佛陀和蘇格拉底，他們通過思考和辯論，把人生的智能凝練成直到今天我們都耳熟能詳的格言警句，這些真知灼見像投入水中的石子激起的漣漪一樣，一圈一圈地傳遞開來。不過它們並沒有像水波一樣消失，而是通過語言和文字鐫刻在人類文明史和心靈史上，我們至今仍需不斷回首汲取這些先知們的智能。

在工業革命之前，人類的識字率低得可憐，知識的傳播永遠在精英圈內進行。改變這一切的是學校的出現。組班教學和分科教學是學校教育的兩大核心支撐，這兩點使學校成功超越希臘的學園和東方的私塾，成為人類將知識傳遞給下一代的最高效的組織。如果我們把農業文明教育的基本模式概括為師徒制的話，那麼工業文明學校教育的核心要素則是組班教學。師徒制的核心模式是師傅加徒弟，而組班教學的核心模式則是教師、學生加教材。學校既是文明的塑造者，也是文明的象徵。學校在批量培養人才的同時，由於統編教材的“教”和針對標準化考試的“學”主導了教學，使得教師自然成為教學的中心，學生的個性很容易被統一化所淹沒，加之教育的功利主義盛行，從而導致教育逐漸和先知們所追求的智能漸行漸遠。

我們正生活在托夫勒 20世紀所預言的知識爆炸的時代，互聯網上的信息每兩年翻一番。環顧四周，我們沒有淹沒在托夫勒所擔心的信息爆炸中，反而沉溺於移動時代的信息海洋不能自拔，人類一下子從信息匱乏的時代進入到信息饜足的時代。身處基於互聯網的信息時代，學校會向何處去？教師還能拿著教科書，按部就班地向那些把信息穿戴在身上的學生傳道授業解惑嗎？ 20年前，美國麻省理工學院的尼葛洛龐蒂教授在他那本著名的《數字化生存》中借派普特的一個故事“幽”了當代教育一“默”。故事說如果讓 19世紀的醫生通過時光隧道來到今天的手術室，他會茫然不知所措，但是，如果讓一位 19世紀的教師來到今天的教室，他會拿起教鞭，開始他的教學。

學校真的能以不變應萬變嗎？如果認真觀察一下慕課、微課、翻轉課堂的崛起，以及基於大資料的教學評價在學校的逐步應用，我們也許會得出另外一種答案。雖然僅僅過了 20年，但尼葛洛龐帝的寓言卻正在迅速被改寫。

李進生教授與幾位志同道合的同事們一起，在學校教育信息化領域耕耘很多年，他們親歷了中國近 20年教育技術和信息化曲折而快速的發展歷程，他們是傑出的實踐者，更是冷靜的思考者，這本《智能校園基礎》正是他們多年研究成果的結晶。我們期待著本書的出版能為智能校園的建設和信息時代的教育提供有力的幫助！

單從凱 2020年 12月 6日於北京五棵松

①單從凱，國家開放大學研究員，國家數字化學習資源中心主任，中國成人教育協會數字化學習專業委員會理事長，教育部職業教育信息化教學指導委員會委員。

目錄

1.緒論 …………………………………………………………………… 1

1.1.智能校園的緣起 ……………………………………………………… 2

1.1.1　需求驅動 ……………………………………………………… 2

1.1.2.政策推進 ……………………………………………………… 3

1.1.3.條件支撐………………………………………………………… 4

1.1.4.技術保障………………………………………………………… 6

1.2.智能校園的基本內涵與主要特徵 …………………………………… 7

1.2.1.智能校園的概念 ……………………………………………… 7

1.2.2.智能校園的基本內涵…………………………………………… 10

1.2.3.智能校園的主要特徵…………………………………………… 11

1.3　數字校園的現狀分析 ………………………………………………… 15

1.3.1　數字校園的定義………………………………………………… 15

1.3.2　數字校園的現狀調查——以武漢市中等職業學校為例 …………… 17

1.3.3　數字校園存在的問題…………………………………………… 20

1.3.4　原因分析………………………………………………………… 21

1.4　數字校園智能化建設 ………………………………………………… 22

1.4.1　數字校園與智能校園的內在聯繫……………………………… 22

1.4.2　數字校園智能化建設…………………………………………… 24

1.5　智能校園建設的意義和思考 ………………………………………… 28

1.5.1　智能校園的主要作用…………………………………………… 28

1.5.2　建設智能校園的重要意義……………………………………… 29

1.5.3　智能校園建設的思考與建議…………………………………… 31

2.智能校園的基本架構和核心內容 …………………………………… 34

2.1　智能校園建設的總體目標 …………………………………………… 35

2.2　智能校園的基本架構 ………………………………………………… 35

2.2.1　簡介……………………………………………………………… 35

2.2.2　基礎設施層……………………………………………………… 36

2.2.3　支撐平臺層……………………………………………………… 39

2.2.4　應用平臺層……………………………………………………… 40

2.2.5　應用終端層……………………………………………………… 40

2.2.6　信息安全體系…………………………………………………… 41

2.2.7　條件保障體系…………………………………………………… 41

2.3　智能校園的核心內容 ………………………………………………… 43

2.3.1　智能教學環境…………………………………………………… 43

2.3.2　智能校園的教學資源…………………………………………… 49

2.3.3　智能校園管理…………………………………………………… 53

2.3.4　智能校園的服務………………………………………………… 61

2.3.5　智能校園的信息安全…………………………………………… 69

2.3.6　智能校園的條件保障…………………………………………… 71

3.智能校園的關鍵技術 ……………………………………………… 80

3.1　移動互聯網技術及其教育應用 ……………………………………… 81

3.1.1　什麼是移動互聯網技術………………………………………… 81

3.1.2　移動互聯網技術的內涵與特徵………………………………… 82

3.1.3　移動互聯網技術對教育的影響………………………………… 83

3.1.4　移動互聯網技術的發展………………………………………… 84

3.1.5　移動互聯網技術的教育應用…………………………………… 86

3.2　物聯網技術及其教育應用 …………………………………………… 89

3.2.1　什麼是物聯網技術……………………………………………… 89

3.2.2　物聯網技術的內涵與特徵……………………………………… 90

3.2.3　物聯網技術在智能校園中的作用……………………………… 92

3.2.4　物聯網技術的教育應用………………………………………… 92

3.3　雲計算技術及其教育應用 ………………………………………… 100

3.3.1　什麼是雲計算技術…………………………………………… 100

3.3.2　雲計算技術的內涵和特徵…………………………………… 101

3.3.3　雲計算技術的服務模式……………………………………… 102

3.3.4　雲計算技術在智能校園中的作用…………………………… 105

3.3.5　雲計算技術的教育應用……………………………………… 107

3.4　虛擬技術及其教育應用 …………………………………………… 110

3.4.1　什麼是虛擬技術……………………………………………… 110

3.4.2　虛擬技術的內涵與特徵……………………………………… 111

3.4.3　虛擬技術在智能校園中的作用……………………………… 112

3.4.4　虛擬技術的教育應用………………………………………… 113

3.5　大資料技術及其教育應用 ………………………………………… 120

3.5.1　什麼是大資料技術…………………………………………… 120

3.5.2　大資料技術的內涵與特徵…………………………………… 121

3.5.3　大資料技術在智能校園中的作用…………………………… 124

3.5.4　大資料技術的教育應用……………………………………… 127

3.5.5　教育大資料的挖掘和學習分析技術………………………… 132

3.6　人工智能技術及其教育應用 ……………………………………… 133

3.6.1　人工智能技術概念…………………………………………… 133

3.6.2　人工智能技術的內涵與特徵………………………………… 134

3.6.3　人工智能技術在智能校園中的作用………………………… 136

3.6.4　人工智能技術的教育應用…………………………………… 138

4.智能校園的實施 …………………………………………………… 143

4.1　規劃與設計 ………………………………………………………… 144

4.1.1　規劃與設計的內容…………………………………………… 144

4.1.2　規劃與設計方案的要素……………………………………… 146

4.2　建設與部署 ………………………………………………………… 147

4.2.1　建設與部署的內容…………………………………………… 147

4.2.2　建設與部署的模式…………………………………………… 147

4.2.3　技術系統的部署方式………………………………………… 150

4.2.4　系統集成的模式……………………………………………… 151

4.3　管理與維護 ………………………………………………………… 151

4.3.1　管理與維護的任務…………………………………………… 151

4.3.2　運維管理體系………………………………………………… 151

4.4　應用與推廣 ………………………………………………………… 154

4.4.1　智能校園應用與推廣的任務………………………………… 154

4.4.2　智能校園應用與推廣的策略………………………………… 154

4.5　評價與回饋 ………………………………………………………… 155

4.5.1　評價與回饋的任務…………………………………………… 155

4.5.2　評價指標的設置……………………………………………… 156

5.智能校園的實踐探索與發展展望 ………………………………… 172

5.1　智能校園的實踐探索 ……………………………………………… 173

5.1.1　典型案例一——以河北某中等職業學校為例……………… 173

5.1.2　典型案例二——以湖北某高等職業學院為例……………… 181

5.1.3　典型案例三——以寧夏某應用型本科學院為例…………… 188

5.2　智能校園的發展展望 ……………………………………………… 201

5.2.1　智能校園與智能城市銜接融合……………………………… 202

5.2.2　推進資源差異化供給和智能化服務………………………… 202

5.2.3　建立全時空的立體化智能教學環境………………………… 203

5.2.4　以服務師生為目的，構建完善技術應用體系……………… 203

5.2.5　建立規範的智能校園建設規範與評價指標體系…………… 203

綜合練習 ………………………………………………………………… 206第一套綜合練習題………………………………………………………… 206第二套綜合練習題………………………………………………………… 207