傅杰梅

摘要：“互聯(lián)網(wǎng)”的生態(tài)圈下，智慧教育成為大趨勢，也是教育改革發(fā)展的方向。如何為學(xué)校、師生家長構(gòu)筑起切實(shí)可行的智慧教育互聯(lián)系統(tǒng)已成為具有時代普適意義的教育范疇和前沿性思考?；诖耍恼绿骄苛恕盎ヂ?lián)網(wǎng)+”背景下智慧教育互聯(lián)系統(tǒng)的設(shè)計內(nèi)容與實(shí)現(xiàn)方式。

關(guān)鍵詞：智慧教育；教育互聯(lián)；溝通平臺

中圖分類號：G642 文獻(xiàn)標(biāo)識碼：A 文章編號：1009-3044（2018）08-0096-02

著名教育家蘇霍姆林斯基說過：“只有學(xué)校教育而沒有家庭教育，或者只有家庭教育而無學(xué)校教育，都不能完成培養(yǎng)人這一極其艱巨而復(fù)雜的任務(wù)?！贝龠M(jìn)學(xué)生全面的發(fā)展，離不開學(xué)校教育和家庭教育聚集形成目標(biāo)認(rèn)同、行動協(xié)調(diào)、互促互補(bǔ)的教育合力。當(dāng)前，信息時代的來臨，云計算、物聯(lián)網(wǎng)、大數(shù)據(jù)等技術(shù)推動了教育模式的改變與轉(zhuǎn)型，教育已然趨于智慧化。其中，智慧教育互聯(lián)通過建設(shè)一個帶有感知和智能的新形態(tài)系統(tǒng)，能夠?yàn)閷W(xué)生、教師、家長提供學(xué)習(xí)、教育以及互動溝通的良性平臺。因而，可看出構(gòu)建智慧校園是時代的要求，實(shí)現(xiàn)“互聯(lián)網(wǎng)+”背景下智慧教育互聯(lián)具有必要性。

1智慧教育互聯(lián)系統(tǒng)框架的設(shè)計

智慧教育互聯(lián)系統(tǒng)是現(xiàn)代化交互平臺，也是現(xiàn)代信息有效管理平臺，該系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)了家長、學(xué)生以及老師更加密切的聯(lián)系，系統(tǒng)當(dāng)中所有的用戶都可以把相關(guān)消息利用手中的終端設(shè)備實(shí)現(xiàn)向云平臺的上傳，同時，相關(guān)硬件設(shè)備在實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)采集之后，也可以將相應(yīng)數(shù)據(jù)在無線網(wǎng)絡(luò)的連接之下向云平臺當(dāng)中傳輸，并通過云平臺實(shí)現(xiàn)二次轉(zhuǎn)發(fā)。

智慧教育互聯(lián)系統(tǒng)技術(shù)性能非常高，系統(tǒng)自身包括了射頻識別技術(shù)、云服務(wù)、移動應(yīng)用開發(fā)技術(shù)以及物聯(lián)網(wǎng)通訊技術(shù)，在實(shí)現(xiàn)多種技術(shù)應(yīng)用之后，該系統(tǒng)運(yùn)維效率非常高，師生在利用該系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)溝通過程中更加迅速和便捷，同時在體統(tǒng)當(dāng)中還可以實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)便捷的共享，各種功能都比較齊全。系統(tǒng)構(gòu)成部分以及分層結(jié)構(gòu)圖可以見圖1。

1.1網(wǎng)絡(luò)層

系統(tǒng)當(dāng)中的網(wǎng)絡(luò)層相應(yīng)構(gòu)成部分是移動通信系統(tǒng)和云平臺，當(dāng)中的云平臺采用的是Saa模式，在該模式利用下，實(shí)現(xiàn)信息統(tǒng)一化的推送服務(wù)，在實(shí)現(xiàn)消息推動過程中，不需要考慮上層應(yīng)用程序相應(yīng)類型，也不需要考慮是否在線，直接就能夠通過最大線路實(shí)現(xiàn)信息推送。同時，在網(wǎng)絡(luò)層還能提供存儲服務(wù)以及信息溝通服務(wù)。在這一層當(dāng)中的所有新配置、新消息以及新郵件都會在PUSH機(jī)制應(yīng)用之下實(shí)現(xiàn)向上層相關(guān)應(yīng)用程序當(dāng)中的推送。

系統(tǒng)當(dāng)中的移動通信系統(tǒng)屬于控制層和云平臺相應(yīng)銜接系統(tǒng)，在連接網(wǎng)絡(luò)之后可以對控制層相關(guān)消息進(jìn)行獲取，并對硬件設(shè)備相應(yīng)指令進(jìn)行采集，以實(shí)現(xiàn)分析信息并存儲信息，當(dāng)即將達(dá)到相應(yīng)警戒邊緣的時候，就會向指定的用戶實(shí)現(xiàn)警戒消息的推送。

1.2控制層

控制層主要是實(shí)現(xiàn)采集信息的相關(guān)工作，改成主要構(gòu)成部分包括主控制器、相關(guān)傳感器以及RFID閱讀器。

1.3終端應(yīng)用系統(tǒng)

終端應(yīng)用系統(tǒng)是用戶和網(wǎng)絡(luò)層之間的相應(yīng)接口，構(gòu)成部分包括PC端程序以及iOSAPP和Android的移動應(yīng)用程序。該系統(tǒng)和網(wǎng)絡(luò)層進(jìn)行數(shù)據(jù)的有效傳輸，通過相應(yīng)APP以及Web等形式實(shí)現(xiàn)向終端用戶呈現(xiàn)相應(yīng)的信息和內(nèi)容。

2智慧教育互聯(lián)系統(tǒng)網(wǎng)絡(luò)層的設(shè)計

網(wǎng)絡(luò)層是系統(tǒng)上層和下層之間重要的接口，該層將以往PV機(jī)服務(wù)器端替換成云平臺，實(shí)現(xiàn)替換之后，云平臺屬于上位機(jī)，通過此實(shí)現(xiàn)和設(shè)備傳輸相關(guān)數(shù)據(jù)，并以此實(shí)現(xiàn)向終端應(yīng)用系統(tǒng)推送消息。

2.1云平臺設(shè)計方案

當(dāng)前我國在應(yīng)用云平臺當(dāng)中屬于初級階段，其中相關(guān)的云儲存相應(yīng)形式較為簡單，所以，在實(shí)際設(shè)計網(wǎng)絡(luò)層當(dāng)中，要積極利用公共云，以此確保功能更全面，并且使用的更加靈活。

在云計算當(dāng)中，實(shí)際面向的對象具有較大差異性，因此，將云計算服務(wù)直接分為三個層次，即：SaaS、IaaS和PaaS。由于設(shè)計的智慧教育互聯(lián)系統(tǒng)最主要是為學(xué)生、教師以及家長提供服務(wù)的，服務(wù)對象在相應(yīng)移動終端實(shí)現(xiàn)服務(wù)的獲取，所以，設(shè)計當(dāng)中網(wǎng)絡(luò)層主要將SaaS模式當(dāng)做終端系統(tǒng)實(shí)際開發(fā)當(dāng)中后臺相應(yīng)云服務(wù)的提供者。

SaaS模式自身功能眾多，能夠?qū)崿F(xiàn)托管環(huán)境、存儲等方面功能提供，還能夠?qū)崿F(xiàn)通行后端相應(yīng)技術(shù)能力，比如推送服務(wù)等，該模式能夠有效促使軟件開發(fā)轉(zhuǎn)向云端，并實(shí)現(xiàn)常用資源轉(zhuǎn)化為獨(dú)立API。在該模式利用下，把系統(tǒng)需要的各方面資源實(shí)現(xiàn)了有效的匯集和分類，促使開發(fā)者在實(shí)際開發(fā)當(dāng)中效率更高。網(wǎng)絡(luò)層的具體結(jié)構(gòu)設(shè)計可見圖2。

2.2移動通信設(shè)計方案

當(dāng)前移動終端在與云平臺實(shí)現(xiàn)通信主要通過兩種形式進(jìn)行，即API接口和Socket。在實(shí)際應(yīng)用當(dāng)中，利用API接口能夠促使通信流程更加清晰，并且在各種流行框架實(shí)現(xiàn)封裝之后，能夠?qū)⑼ㄐ帕鞒虒?shí)現(xiàn)大程度的簡化，所以，在系統(tǒng)設(shè)計當(dāng)中利用API接口的方式進(jìn)行通信實(shí)現(xiàn)。

選擇通信形式之后，以云平臺當(dāng)做實(shí)際服務(wù)器端，將通過Java Script實(shí)現(xiàn)編寫的基于服務(wù)相應(yīng)RESTRPI發(fā)布給每個移動終端，在API當(dāng)中包括了數(shù)據(jù)相應(yīng)發(fā)送方法與讀取方法，重復(fù)利用API當(dāng)中的方法經(jīng)過統(tǒng)一模型，促使和終端設(shè)備實(shí)現(xiàn)通信的相應(yīng)編程流程得到了極大的簡化。平板、PC以及手機(jī)等其他終端能夠利用發(fā)布之后的相應(yīng)API對傳感器等相應(yīng)硬件設(shè)備進(jìn)行監(jiān)測和操作，同時，本地系統(tǒng)在與云平臺相應(yīng)服務(wù)器進(jìn)行信息的交互過程中，不需要考慮在線與否的問題。

3智慧教育互聯(lián)系統(tǒng)控制層的設(shè)計

系統(tǒng)控制層能夠?qū)χ苓叚h(huán)境、學(xué)習(xí)情況等相應(yīng)信息實(shí)現(xiàn)便捷有效的獲取，并將獲取到的信息數(shù)據(jù)實(shí)現(xiàn)向網(wǎng)絡(luò)層的反饋。控制層要實(shí)現(xiàn)高效實(shí)時的解決相關(guān)問題，可以利用模塊化相關(guān)設(shè)計思想，并將控制層實(shí)現(xiàn)三個部分的設(shè)計，即RFID閱讀器、主控制器以及采集模塊。

3.1主控制器

AVR單片機(jī)Arduino UNO開發(fā)板具有可以跨越平臺的特點(diǎn)，因此，主控制器設(shè)計當(dāng)中要積極進(jìn)行利用。它的處理器是Atmega 328，該處理器操作靈活，上手比較方便，能夠進(jìn)行大量資源的連接，并且不同種類的資源都能夠和Arduino實(shí)現(xiàn)連接控制或者輸入與輸出的操作，并具有多人交互功能。控制層當(dāng)中通過Arduino開發(fā)板實(shí)現(xiàn)采集傳感器當(dāng)中的相關(guān)數(shù)據(jù)，并能分發(fā)指令，還能對RFID系統(tǒng)相應(yīng)數(shù)據(jù)進(jìn)行后期的處理操作，同時還可將相應(yīng)數(shù)據(jù)提供給上位機(jī)，以實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)顯示。

3.2采集模塊

在采集模式當(dāng)中，包含了GPS模塊、傳感器、攝像頭以及繼電器等相關(guān)硬件涉筆，以實(shí)現(xiàn)采集和控制環(huán)境數(shù)據(jù)，并針對環(huán)境情況實(shí)現(xiàn)報警功能，還能定位相應(yīng)地理位置以及對攝像頭相應(yīng)內(nèi)容實(shí)現(xiàn)遠(yuǎn)程調(diào)取等。

3.3 RFID閱讀器

將RFID閱讀器進(jìn)行完好的封裝，并將其安裝到特定的通道內(nèi)部，并將相應(yīng)通道設(shè)定在校園內(nèi)部，在此基礎(chǔ)上，學(xué)生將RFID卡片以貼片形式安置在手機(jī)內(nèi)部，實(shí)現(xiàn)學(xué)生對卡片的隨身攜帶，只要學(xué)生出現(xiàn)在可讀區(qū)域內(nèi)，卡片內(nèi)部的相關(guān)信息就會被閱讀器進(jìn)行識別，對相應(yīng)時間進(jìn)行記錄，同時把相關(guān)信息上傳到主控制器當(dāng)中，之后針對相關(guān)數(shù)據(jù)進(jìn)行整理和操作，將整理好的數(shù)據(jù)實(shí)現(xiàn)向云平臺服務(wù)器的有效傳遞。

在系統(tǒng)的控制層，RFID閱讀器使用的是ETAG-R530超高頻RFID閱讀模塊，并通過impini R2000模塊設(shè)計，對相應(yīng)區(qū)域內(nèi)所有電子標(biāo)簽當(dāng)中的信息以及數(shù)量通過無線電信號實(shí)現(xiàn)有效檢測，該技術(shù)能夠識別的標(biāo)簽數(shù)量比較多，一般能夠100張。以此為前提通過內(nèi)置的防碰撞實(shí)現(xiàn)檢測，可以將相關(guān)信息快速準(zhǔn)確地向主控制器當(dāng)中反饋。

該模塊符合ISO18000-6B/6C協(xié)議，能夠有效讀取電子標(biāo)簽當(dāng)中多重并且超高頻的信息，在對閱讀器與指定標(biāo)簽相應(yīng)端口實(shí)現(xiàn)利用之后，能夠有效識別距離較廣的相關(guān)標(biāo)簽。通過串口實(shí)現(xiàn)讀取電子標(biāo)簽其內(nèi)部各種信息，頭部信息是0×BB，末尾信息是0×7E。在保證信號具有較高準(zhǔn)確度的同時，可以科學(xué)的規(guī)劃信號相應(yīng)數(shù)據(jù)段，依據(jù)實(shí)際需求進(jìn)行所需字段的獲取，以實(shí)現(xiàn)更加快速的讀取信息。

3.4與網(wǎng)絡(luò)層之間的接口

為了能夠完成數(shù)據(jù)的上傳以及快速進(jìn)行指令傳輸，在設(shè)計當(dāng)中利用無線路由器進(jìn)行WIFI網(wǎng)絡(luò)的創(chuàng)建，在選擇較為合適的路由器之后把它配置為相應(yīng)客戶端，在此設(shè)計基礎(chǔ)上，無線路由器就成為網(wǎng)絡(luò)層和控制層傳輸數(shù)據(jù)的相應(yīng)橋梁。網(wǎng)絡(luò)層和控制層相應(yīng)通訊形式可見圖3。

要實(shí)現(xiàn)網(wǎng)絡(luò)層和主控制器之間數(shù)據(jù)有效傳輸，其基礎(chǔ)就是TCP協(xié)議。在對Socket實(shí)現(xiàn)使用過程中，要通過：服務(wù)器監(jiān)聽→客戶端請求→連接確認(rèn)這樣的流程實(shí)現(xiàn)連接。與此同時，利用HTTP當(dāng)中相應(yīng)Post方法將采集模塊當(dāng)中相關(guān)數(shù)據(jù)向云平臺當(dāng)中進(jìn)行上傳。

一旦有緊急情況出現(xiàn)，急需向終端實(shí)現(xiàn)信息的發(fā)送，則可以通過GPRS模塊將短消息傳送給指定用戶相應(yīng)終端當(dāng)中。

4智慧教育互聯(lián)系統(tǒng)終端應(yīng)用系統(tǒng)的設(shè)計

智慧教育互聯(lián)系統(tǒng)把學(xué)生的各類信息結(jié)合不同的使用者不同的功能需求實(shí)現(xiàn)信息不同形式的展現(xiàn)，促使教育互聯(lián)得以有效實(shí)現(xiàn)。在相應(yīng)平臺當(dāng)中，學(xué)生的出勤信息、課程信息、成績信息、請假信息、作業(yè)信息以及教師信息與通知信息都會展現(xiàn)出來，同時教師能夠方面快捷的將相關(guān)信息發(fā)送給家長，并能夠?qū)崿F(xiàn)一對多的發(fā)送，家長也能夠?qū)崟r掌握學(xué)生在校的相關(guān)情況與信息，教師實(shí)現(xiàn)工作負(fù)擔(dān)逐漸減輕的同時，家長對學(xué)生實(shí)際在校狀態(tài)掌握得更加全面。

終端應(yīng)用系統(tǒng)和用戶的聯(lián)系是最緊密的，該系統(tǒng)包括了PC端、Android客戶端以及iOS客戶端，三者能夠獨(dú)立地進(jìn)行運(yùn)行，并能夠同步對數(shù)據(jù)進(jìn)行有效接收，所以，用戶可以根據(jù)自身實(shí)際情況對終端設(shè)備進(jìn)行自由的選擇。

在對終端應(yīng)用設(shè)計當(dāng)中，充分考慮到了不同使用者其使用需求，在功能與界面方面都進(jìn)行了針對性的設(shè)計，操作更加方便，只要用戶會操作相應(yīng)終端設(shè)備即可實(shí)現(xiàn)信息的獲取與接收相關(guān)推送消息，上手容易并且容易維護(hù)。老師的應(yīng)用界面當(dāng)中將豐富的功能凸顯出來，幫助老師便捷的管理；家長界面將消息接收和信息查找凸顯出來，促使家長能一目了然地看到相關(guān)信息；學(xué)生界面當(dāng)中設(shè)計的操作比較簡單，界面設(shè)計比較生動活潑。

終端應(yīng)用系統(tǒng)實(shí)際結(jié)構(gòu)圖可見圖4，圖中依據(jù)不同角色對終端應(yīng)用相關(guān)主要功能進(jìn)行了介紹。

4.1教師角色

教師在相應(yīng)終端應(yīng)用當(dāng)中能夠操作消息發(fā)送，包括校園動態(tài)、學(xué)生作業(yè)、學(xué)生成績以及學(xué)校通知等信息，同時教師還能在應(yīng)用當(dāng)中對學(xué)生提交到系統(tǒng)中的作業(yè)進(jìn)行在線批改，同時將結(jié)果反饋給學(xué)生。還能在應(yīng)用中批示家長提交的相應(yīng)請假信息。

4.2家長角色

家長在登錄到應(yīng)用當(dāng)中之后，可以對系統(tǒng)當(dāng)中關(guān)于學(xué)生的作業(yè)、考勤、通知以及成績等消息進(jìn)行接收，新消息進(jìn)來之后會出現(xiàn)紅點(diǎn)，以提示家長查看。在應(yīng)用當(dāng)中家長還能對學(xué)生實(shí)際地理位置進(jìn)行查看，并在系統(tǒng)中提交學(xué)生請假申請。

4.3學(xué)生角色

學(xué)生在進(jìn)入相應(yīng)應(yīng)用當(dāng)中之后，可以對老師發(fā)布的相關(guān)通知與作業(yè)進(jìn)行查看，在系統(tǒng)當(dāng)中完成作業(yè)，并提交上傳。所有角色都能進(jìn)到用戶中心當(dāng)中，對基本信息進(jìn)行查看，還可修改密碼以及提出反饋意見。

5結(jié)束語

要實(shí)現(xiàn)現(xiàn)代化教育建設(shè)，就要注重學(xué)校和家庭之間的互動和諧，在實(shí)現(xiàn)基于“互聯(lián)網(wǎng)+”的智慧教育互聯(lián)系統(tǒng)設(shè)計之后，將學(xué)校和家庭之間的關(guān)系拉得更近，不僅方便了教師管理，也使家長動態(tài)的掌握學(xué)生相關(guān)信息，家長和老師共同努力，推動學(xué)生健康全面的成長和發(fā)展。