安倩楠

摘要：近年來，大數(shù)據(jù)技術的迅猛發(fā)展為智慧校園的構建和落地帶來了新思路。與傳統(tǒng)的智慧校園相比，基于大數(shù)據(jù)技術的智慧校園能為師生提供教學、科研、管理、生活上的一體化智慧服務。首先設計一種新的大數(shù)據(jù)下的智慧校園體系架構，然后探索出一套智慧校園建設模型，其中包括數(shù)據(jù)采集、數(shù)據(jù)治理、數(shù)據(jù)分析、數(shù)據(jù)應用服務。最后在圖書館管理、教學監(jiān)督管理、用戶上網(wǎng)管理、網(wǎng)絡安全管理等方面進行應用展示。利用該模型能夠?qū)崿F(xiàn)數(shù)據(jù)資源的整合和校園安全預警，減少管理成本，進一步提高高校信息化水平。

關鍵詞：智慧校園;大數(shù)據(jù);體系架構;數(shù)據(jù)分析;建設模型

中圖分類號：TN926-34;TM62? ? ? 文獻標識碼：A

文章編號：1009-3044（2021）17-0094-02

開放科學（資源服務）標識碼（OSID）：

隨著信息技術的快速發(fā)展，高等教育的發(fā)展形態(tài)深受影響，高校信息化建設正由數(shù)字校園階段向智慧校園階段轉型發(fā)展[1]。教育部在《教育信息化“十三五”規(guī)劃》提出“積極利用云計算、大數(shù)據(jù)等新技術，創(chuàng)新資源平臺、管理平臺的建設、應用模式”，高校利用云計算、大數(shù)據(jù)等技術，把校內(nèi)各類數(shù)據(jù)進行提取、整合和分析。大數(shù)據(jù)下的智慧校園建設以數(shù)據(jù)為依托，為師生提供教學、管理、生活等智慧化服務。

1 體系架構

大數(shù)據(jù)下的智慧校園建設需要摒棄數(shù)字化校園業(yè)務獨立、信息封閉的現(xiàn)狀[2]，利用大數(shù)據(jù)和云計算技術對校園業(yè)務系統(tǒng)的基礎數(shù)據(jù)進行去冗余、標準化、存儲和計算分析，采用開放、協(xié)同的體系架構，在智慧校園中實現(xiàn)按需服務、精準服務和移動服務，從而加快校園各類資源的合理化配置，提高校園智能化管理水平。

基于大數(shù)據(jù)技術的智慧校園系統(tǒng)架構如圖1所示，自頂向下依次為應用服務、數(shù)據(jù)平臺、數(shù)據(jù)源層、數(shù)據(jù)標準與規(guī)范體系和信息維護與安全體系，從網(wǎng)絡、數(shù)據(jù)、制度標準等多個方面確保智慧校園能夠安全、穩(wěn)定運行。

2 基于大數(shù)據(jù)技術的智慧校園建設模型

大數(shù)據(jù)背景下的智慧校園建設本質(zhì)是充分利用云計算、虛擬化平臺等信息技術結合數(shù)據(jù)分析統(tǒng)計、信息檢索、在線分析處理、深度學習、人工智能等計算機技術[3]，把高校的各類基礎數(shù)據(jù)通過數(shù)據(jù)采集、數(shù)據(jù)標準化和數(shù)據(jù)分析整合，并在服務管理過程中應用于教學、輿情控制、校情服務的分析與決策中。

2.1 數(shù)據(jù)采集

數(shù)據(jù)采集是大數(shù)據(jù)下的智慧校園建設的基石。該模塊主要完成從各業(yè)務子系統(tǒng)中利用ETL工具采集業(yè)務相關的結構化數(shù)據(jù)，通過Nutch[4]爬蟲引擎采集外部互聯(lián)網(wǎng)中文本、圖像、視頻等非結構化數(shù)據(jù)，利用Flume日志處理工具預處理用戶網(wǎng)絡行為、服務器運行等日志文本數(shù)據(jù)，實現(xiàn)對各類數(shù)據(jù)有效、規(guī)范地采集、清理和標準化存儲與應用，為后續(xù)高校業(yè)務發(fā)展提供準確、一致、可互聯(lián)互通的數(shù)據(jù)來源。

2.2 數(shù)據(jù)治理

數(shù)據(jù)治理是對數(shù)據(jù)資產(chǎn)管理和控制，包括數(shù)據(jù)質(zhì)量管理、數(shù)據(jù)標準核對、數(shù)據(jù)清洗與整合交換和數(shù)據(jù)質(zhì)量評估。構建高校數(shù)據(jù)治理框架首先需要確定高校內(nèi)部的數(shù)據(jù)標準體系，其中包含數(shù)據(jù)標準、質(zhì)量標準、管理標準，確保各個部門能得到落實;其次，消除信息孤島，完成各業(yè)務系統(tǒng)的數(shù)據(jù)集成整合工作;最后評估數(shù)據(jù)質(zhì)量，最終實現(xiàn)校內(nèi)統(tǒng)一數(shù)據(jù)治理的目標。

2.3 數(shù)據(jù)分析

通過對高校大量的業(yè)務數(shù)據(jù)進行采集和治理，從海量的數(shù)據(jù)中進行數(shù)據(jù)分類、數(shù)據(jù)聚類發(fā)掘數(shù)據(jù)之間的關系，抽取具有標識的特征，比如老師、學生、科研、教務等。根據(jù)數(shù)據(jù)分析模型挖掘內(nèi)在的價值規(guī)律，從而加強學校的服務管理能力。

數(shù)據(jù)分析流程如圖2所示，最底層是存儲數(shù)據(jù)的文件系統(tǒng)和數(shù)據(jù)庫，對數(shù)據(jù)進行分布式緩存，提高數(shù)據(jù)讀取速度，中間層是利用Spark計算引擎處理批量數(shù)據(jù)，最上層是通過統(tǒng)計分析、聚類等算法根據(jù)數(shù)據(jù)特征進行分析和挖掘，最后提供面對不同應用服務的接口。

2.4 數(shù)據(jù)應用與服務

在對數(shù)據(jù)進行采集、處理分析后，通過大數(shù)據(jù)服務平臺為校內(nèi)師生提供個性化的服務。一是校園網(wǎng)絡數(shù)據(jù)管理，學生在校內(nèi)活動的相關數(shù)據(jù)搜集，包括終端設備（POS機、門禁、無線AP等）、防火墻、服務器、堡壘機、網(wǎng)絡日志數(shù)據(jù)等，對這些海量數(shù)據(jù)的分析和挖掘能夠發(fā)現(xiàn)和預警異常情況，實現(xiàn)學生精準化服務與管理。二是科研管理服務，該服務能夠根據(jù)老師的科研情況，找出不同學科、學院的投入和產(chǎn)出，發(fā)現(xiàn)具有潛力的科研團隊。同時，在科研項目管理過程中進行進度提醒，為科研人員提供同類型的研究報告等，從而有助于高?？蒲杏行?、精準地管理和發(fā)展。三是教學應用與服務，通過對教學資源管理平臺中的學生學習數(shù)據(jù)監(jiān)控，幫助老師有的放矢地把握教學中的重點，提高教學質(zhì)量。同時，教學數(shù)據(jù)也可以作為評價教師教學水平的依據(jù)。四是移動端服務。隨著智能手機的普及，基于移動端的智慧校園建設愈發(fā)受到人們重視。將學校各業(yè)務系統(tǒng)與微信小程序進行對接，如圖書館座位預約、線上統(tǒng)一支付平臺、成績課表查詢等，實現(xiàn)隨時隨地辦理業(yè)務，推進個性化、精準化服務。

3 大數(shù)據(jù)智慧校園應用效果

大數(shù)據(jù)服務平臺廣泛地從學校業(yè)務系統(tǒng)采集各種數(shù)據(jù)，經(jīng)過數(shù)據(jù)標準化處理，利用數(shù)據(jù)分析模型對數(shù)據(jù)進行分類和聚合，提取具有業(yè)務特征的數(shù)據(jù)集合，為不同場景提供更準確、一致的數(shù)據(jù)服務應用。

3.1 智慧圖書館

通過建設實時大數(shù)據(jù)服務平臺，搜集到館統(tǒng)計、借閱排行榜、借還圖書統(tǒng)計等數(shù)據(jù)，經(jīng)過數(shù)據(jù)聚合和分類，找出借閱數(shù)量最多的圖書，能夠為師生提供熱門圖書推薦，而且門禁數(shù)據(jù)能夠方便圖書管理人員清點到館人數(shù)、了解借還書情況，提高圖書管理水平。具體見圖3所示。

3.2? 用戶網(wǎng)絡行為管理

大數(shù)據(jù)服務平臺把新增用戶信息、用戶上網(wǎng)行為信息、服務器日志等數(shù)據(jù)進行廣泛采集和整理，通過大數(shù)據(jù)分析模型，基于相關算法對用戶行為數(shù)據(jù)進行分析和挖掘，可以發(fā)現(xiàn)用戶上網(wǎng)偏好和興趣，比如用戶檢索的熱門關鍵詞，如圖4所示。學校通過大數(shù)據(jù)服務平臺挖掘有價值的信息，有利于提高學校業(yè)務管理水平，具體如圖5。

3.3 教學監(jiān)督管理

全校統(tǒng)一各業(yè)務系統(tǒng)的數(shù)據(jù)標準，通過對結構化數(shù)據(jù)和非結構化數(shù)據(jù)的收集、處理和分析，提取和教學相關的數(shù)據(jù)信息，如圖6所示。大數(shù)據(jù)服務平臺科員統(tǒng)計出在線課程的數(shù)量、參與學生人數(shù)、課程訪問量和相關教學資源數(shù)量等信息。經(jīng)過數(shù)據(jù)聚合、數(shù)據(jù)分類和數(shù)據(jù)排序，得到活躍課程排行榜、活躍班級排行榜、學生簽到情況等教學實時情況，全面反映教學狀態(tài)，對于教師評價、提高學生教學質(zhì)量、學科建設開展具有一定的借鑒和參考價值。

3.4 網(wǎng)絡安全管理

通過對網(wǎng)絡日志數(shù)據(jù)、互聯(lián)網(wǎng)數(shù)據(jù)的采集、挖掘和建模分析，大數(shù)據(jù)服務平臺能夠監(jiān)督和管理學校整個校園網(wǎng)網(wǎng)絡信息安全情況，精準獲取網(wǎng)站攻擊IP地址、攻擊次數(shù)等信息，有效防范網(wǎng)頁篡改、信息竊取、拒絕服務等各類攻擊，便于校園網(wǎng)絡安全管理。具體見圖7所示。

4 結語

隨著大數(shù)據(jù)技術的蓬勃發(fā)展，建設智慧校園已經(jīng)成為高校的普遍共識。將大數(shù)據(jù)技術與智慧校園的構建相結合，有助于加快教育事業(yè)的迅速發(fā)展，還能夠完善智慧校園的建設。本文以大數(shù)據(jù)技術為支撐點，提出圍繞大數(shù)據(jù)的智慧校園建設模型，構建智慧圖書館、用戶網(wǎng)絡行為管理、教學監(jiān)督管理和網(wǎng)絡安全管理模塊功能，為高校更完善地建設智慧校園提供一定的參考價值。

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【通聯(lián)編輯：李雅琪】