張 偉

（蘭州資源環(huán)境職業(yè)技術(shù)大學(xué)，甘肅 蘭州 730020）

0 引言

為實(shí)現(xiàn)校園的數(shù)字化建設(shè)，提高智慧校園網(wǎng)絡(luò)運(yùn)行的穩(wěn)定性，并進(jìn)一步落實(shí)此項(xiàng)工作，各大高校提出了在教育過程中輔助信息化技術(shù)建設(shè)基礎(chǔ)設(shè)施工程，包括基于AR技術(shù)、智能機(jī)器人的輔助教學(xué)工程；基于智能感知技術(shù)的助教工程等。但無論以何種形式建立智慧校園，都應(yīng)當(dāng)以大數(shù)據(jù)技術(shù)、云計(jì)算處理技術(shù)和物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)為支撐，通過現(xiàn)代化技術(shù)的集成，實(shí)現(xiàn)對優(yōu)質(zhì)教育資源、便捷教育環(huán)境的構(gòu)建。目前大部分高校在建設(shè)智慧校園中仍存在認(rèn)知層面的偏差，無法科學(xué)、合理地使用軟件庫輔助相關(guān)工作與任務(wù)的執(zhí)行，導(dǎo)致智慧校園建設(shè)工作一直存在滯后的問題。為實(shí)現(xiàn)對教育資源的填充，提供智慧校園建設(shè)更加堅(jiān)實(shí)的支撐，技術(shù)部門構(gòu)建了完善的Python軟件庫。Python的本質(zhì)是一種計(jì)算機(jī)程序語言，Python軟件庫便是基于Python語言編寫的數(shù)據(jù)庫，其中不僅含有豐富的教育資源，還包括大量的免費(fèi)開源軟件程序?；诰C合角度分析，Python軟件庫具有較強(qiáng)的實(shí)用性與價(jià)值性。為此，該文將開展基于Python軟件庫的智慧校園建設(shè)方法設(shè)計(jì)研究，并通過此種方式實(shí)現(xiàn)校園數(shù)字化發(fā)展的推進(jìn)。

1 基于Python軟件庫的智慧校園建設(shè)方法

1.1 開發(fā)智慧校園前端智能檢索引擎

為實(shí)現(xiàn)對智慧校園的規(guī)劃化建設(shè)，可根據(jù)建設(shè)工作的相關(guān)需求開發(fā)校園前端智能檢索引擎。檢索引擎基本架構(gòu)如圖1所示。

從圖1所示的內(nèi)容可以看出，智慧校園前端智能檢索引擎主要由3個部分構(gòu)成，分別為前端信息主動抓取、數(shù)據(jù)索引與檢索。使用網(wǎng)絡(luò)爬蟲技術(shù)作為信息抓取的關(guān)鍵技術(shù)，用戶在前端輸入關(guān)鍵詞等信息后，網(wǎng)絡(luò)爬蟲將主動進(jìn)行后臺收錄信息的識別，識別到與用戶檢索關(guān)鍵詞匹配的信息會呈現(xiàn)在計(jì)算機(jī)前端界面上。此過程的計(jì)算如公式（1）所示。

圖1 智慧校園前端智能檢索引擎基本架構(gòu)

式中：為抓取的后臺收錄數(shù)據(jù)；為網(wǎng)絡(luò)爬蟲檢索行為發(fā)生次數(shù)；為關(guān)鍵詞；為檢索行為發(fā)生時間；為抓取行為的迭代次數(shù)；為空間數(shù)據(jù)維度。

按照上述方式實(shí)現(xiàn)對網(wǎng)頁數(shù)據(jù)的抓取，并在此基礎(chǔ)上對抓取的數(shù)據(jù)添加檢索引擎，按照詞匯類別劃分對應(yīng)的組件信息，實(shí)現(xiàn)對語句等指令的主動查詢。此過程的計(jì)算如公式（2）所示。

式中：為語句指令的主動查詢過程；為文檔集合中關(guān)鍵詞數(shù)量；為關(guān)鍵詞與檢索信息的匹配度。

建立不同檢索程序之間的連通關(guān)系，確保用戶在使用某一指令在智慧校園前端進(jìn)行信息的主動檢索時，程序具有連貫性。

1.2 基于Python軟件庫的智慧校園網(wǎng)實(shí)名認(rèn)證

該文在上述設(shè)計(jì)內(nèi)容的基礎(chǔ)上引進(jìn)Python軟件庫，結(jié)合Python軟件庫提供的相關(guān)信息對智慧校園終端用戶進(jìn)行實(shí)名認(rèn)證，以保證智慧校園網(wǎng)在運(yùn)行中的安全性與可靠性。利用Python軟件庫中腳本程序設(shè)計(jì)實(shí)名認(rèn)證流程的具體步驟如下。

操作計(jì)算機(jī)設(shè)備，在智慧校園網(wǎng)絡(luò)中創(chuàng)建一個指定瀏覽器對象，使用腳本程序，打開信息服務(wù)類別。此時腳本程序?qū)⒅鲃訌棾鰹g覽器身份注冊與登錄界面，在此界面進(jìn)行訪問認(rèn)證權(quán)限的設(shè)計(jì)。同時，使用瀏覽器操作對象，獲取界面訪問權(quán)限，此時身份信息注冊界面將處于被控制或被鎖定狀態(tài)，即此界面只有操作對象可以編輯，其他用戶無法編輯界面。上述提出內(nèi)容中的界面鎖定狀態(tài)控制過程的計(jì)算如公式（3）所示。

式中：為界面鎖定狀態(tài)；為狀態(tài)控制程序；為用戶操作與訪問權(quán)限；為用戶身份類別。通常情況下，的取值有3類，分別為學(xué)生、教務(wù)工作者與后臺人員，根據(jù)登錄對象身份的差異，可以設(shè)定的不同取值；為界面中存在的外部連接；為外設(shè)編輯指令。

完成上述處理后，滑動窗口界面，在界面中找到文本數(shù)據(jù)的輸入框，點(diǎn)擊腳本程序中的Find_ele_by_name指令，將Python軟件庫中與用戶身份信息匹配的內(nèi)容錄入智慧校園網(wǎng)等級終端。當(dāng)用戶下次登錄智慧校園網(wǎng)時，輸入的數(shù)據(jù)信息將與錄入的信息進(jìn)行主動匹配，當(dāng)匹配后發(fā)現(xiàn)存在Web類別時，證明身份匹配成功。反之，將匹配后發(fā)現(xiàn)不存在Web類別時，說明身份匹配失敗。對登錄用戶的身份認(rèn)證過程進(jìn)行描述，如公式（4）所示。

具有地方高校特色的公共數(shù)學(xué)課程教學(xué)模式改革適用于地方高校理、工、經(jīng)、管、生、農(nóng)等有公共數(shù)學(xué)課程的專業(yè)人才培養(yǎng)，包括分類分級教學(xué)、管理機(jī)制、協(xié)同共享改革、學(xué)科競賽、自主學(xué)習(xí)模式和精品資源共享平臺建設(shè)等，充分體現(xiàn)了因材施教和OBE教學(xué)思想，以及以學(xué)生發(fā)展為本的教學(xué)理念．

式中：為登錄用戶的身份認(rèn)證過程；為用戶輸入的身份認(rèn)證信息；為終端錄入的身份認(rèn)證信息；為匹配指令；為Web類別。

按照上述方式進(jìn)行用戶身份的匹配，當(dāng)用戶輸入信息后存在多次不匹配的問題時，登錄界面將自動被鎖定，此時需要用戶通過其他方式進(jìn)行身份驗(yàn)證才能完成對智慧校園網(wǎng)絡(luò)的登錄。

1.3 基于共享技術(shù)的智慧校園云數(shù)據(jù)中心構(gòu)建

為提高智慧校園信息的存儲與流通效率，該文引進(jìn)數(shù)據(jù)共享技術(shù)，搭建針對智慧校園的云數(shù)據(jù)中心，通過此種方式集成智慧校園數(shù)據(jù)，實(shí)現(xiàn)對校內(nèi)資源的高效流通。在此過程中，需要先進(jìn)行數(shù)據(jù)控制節(jié)點(diǎn)的設(shè)置，將數(shù)據(jù)庫與資源庫與數(shù)據(jù)流通節(jié)點(diǎn)進(jìn)行匹配。此過程的計(jì)算如公式（5）所示。

式中：為數(shù)據(jù)庫、資源庫與數(shù)據(jù)流通節(jié)點(diǎn)的匹配結(jié)果；q為數(shù)據(jù)控制節(jié)點(diǎn)；為匹配程度；為節(jié)點(diǎn)數(shù)據(jù)離散性。

完成對節(jié)點(diǎn)數(shù)據(jù)的搭建后，根據(jù)資源對應(yīng)的IP地址，建立多個網(wǎng)絡(luò)節(jié)點(diǎn)之間的通信關(guān)系。將對應(yīng)的網(wǎng)絡(luò)節(jié)點(diǎn)與控制中心建立安全認(rèn)證關(guān)系，并使用腳該文件進(jìn)行節(jié)點(diǎn)數(shù)據(jù)包的封裝，以滿足智慧校園云數(shù)據(jù)中心的安全構(gòu)建需求。此過程的計(jì)算如公式（6）所示。

式中：為網(wǎng)絡(luò)節(jié)點(diǎn)之間的通信信道；為節(jié)點(diǎn)數(shù)據(jù)包；為封裝方式。

在上述內(nèi)容的基礎(chǔ)上，為保障存儲在云數(shù)據(jù)中心的腳該文件具有較高的安全性，引進(jìn)了數(shù)據(jù)加密技術(shù)，為不同節(jié)點(diǎn)分配對應(yīng)的密鑰，以此種方式為智慧校園云數(shù)據(jù)中心的安全性提供支撐。此過程的計(jì)算如公式（7）所示。

式中：為智慧校園云數(shù)據(jù)中心的加密處理]；為密鑰；為密鑰分配方式；為節(jié)點(diǎn)數(shù)據(jù)在存儲空間的存儲方式。

按照上述方式完成基于共享技術(shù)的智慧校園云數(shù)據(jù)中心構(gòu)建與安全防護(hù)設(shè)計(jì)，實(shí)現(xiàn)基于Python軟件庫的智慧校園建設(shè)。

2 實(shí)例應(yīng)用分析

上文從3個方面完成了基于Python軟件庫的智慧校園建設(shè)方法的設(shè)計(jì)研究，為檢驗(yàn)該文設(shè)計(jì)的方法是否能起到助力校園數(shù)字化發(fā)展的作用，下述將以某地區(qū)試點(diǎn)高校為例，采用實(shí)例應(yīng)用分析的方式，對該方法的可行性進(jìn)行檢驗(yàn)。

試驗(yàn)前，安排專門的負(fù)責(zé)人進(jìn)行校園管理者的對接，掌握此校園數(shù)字化與智慧化建設(shè)現(xiàn)狀，將校園機(jī)房作為此次試驗(yàn)的場所。搭建試驗(yàn)的操作環(huán)境見表1。

表1 智慧校園建設(shè)環(huán)境

試驗(yàn)中，使用表1中提供的工具進(jìn)行智慧校園的建設(shè)，在編輯智慧校園腳本程序時，輔助使用Python軟件庫中的不同軟件程序，由Chromediver進(jìn)行校園網(wǎng)瀏覽器相關(guān)功能的控制。同時，在編譯網(wǎng)絡(luò)安全架構(gòu)時，使用Python軟件庫中的第三方數(shù)據(jù)庫，利用Selenium數(shù)據(jù)庫提供的程序測試工具，進(jìn)行瀏覽器程序與智慧校園場景的集成設(shè)計(jì)。此次選用的Selenium數(shù)據(jù)庫可以在不同終端進(jìn)行程序的編譯執(zhí)行，且不需要在終端安裝其他軟件，可以降低智慧校園建設(shè)的成本。在此基礎(chǔ)上，使用Python軟件庫中OS標(biāo)準(zhǔn)數(shù)據(jù)庫，利用OS數(shù)據(jù)庫中的大量函數(shù)進(jìn)行程序驅(qū)動，在驅(qū)動程序時應(yīng)注意操作系統(tǒng)版本應(yīng)與OS數(shù)據(jù)庫版本一致。

通過上述方式完成智慧校園建設(shè)前的準(zhǔn)備工作。在此基礎(chǔ)上，按照該文設(shè)計(jì)的方法進(jìn)行智慧校園的建設(shè)。建設(shè)過程中，集成分布在不同渠道的離散數(shù)據(jù)，使用Java語言輔助計(jì)算機(jī)編譯程序，開發(fā)智慧校園智能檢索引擎與前端。同時，在Python軟件庫中錄入校內(nèi)學(xué)生、教師與不同崗位教務(wù)工作者的個人身份信息，將相關(guān)信息以編碼的方式存儲在Python軟件庫中，通過此種方式實(shí)現(xiàn)對智慧校園網(wǎng)實(shí)名認(rèn)證功能的完善與優(yōu)化。此外，還需要引進(jìn)互聯(lián)網(wǎng)共享技術(shù)與云計(jì)算技術(shù)，構(gòu)建智慧校園云數(shù)據(jù)中心，并安裝防火墻等防病毒用于保障智慧校園網(wǎng)絡(luò)安全。

按照上述方式完成基于Python軟件庫的智慧校園建設(shè)。在此基礎(chǔ)上，將智慧校園前端的驅(qū)動運(yùn)行速度作為評價(jià)指標(biāo)，對該文構(gòu)建的智慧校園網(wǎng)綜合運(yùn)行效率進(jìn)行檢驗(yàn)。在校內(nèi)隨機(jī)選擇100名用戶，操作終端設(shè)備，使用戶接入校園網(wǎng)。調(diào)用后臺數(shù)據(jù)，統(tǒng)計(jì)不同用戶在操作智慧校園前端時網(wǎng)頁的運(yùn)行速度，將其作為試驗(yàn)測試結(jié)果，如圖2所示。

從圖2所示的試驗(yàn)結(jié)果可以看出，隨著智慧校園網(wǎng)絡(luò)終端接入人數(shù)的增加，校園網(wǎng)絡(luò)運(yùn)行速度并未出現(xiàn)顯著波動或網(wǎng)速下降的問題。由此可證明該文建設(shè)的智慧校園在實(shí)際應(yīng)用中是具有可行性的。

圖2 不同數(shù)量用戶在線時智慧校園網(wǎng)絡(luò)的運(yùn)行速度

在此基礎(chǔ)上對智慧校園的檢索引擎速度進(jìn)行測試。按照上述方式，隨機(jī)選擇10名用戶，在完成對個人身份的驗(yàn)證后，在數(shù)據(jù)中心進(jìn)行資源的檢索。調(diào)用后臺數(shù)據(jù)，記錄10名用戶在檢索資源后網(wǎng)頁的跳轉(zhuǎn)時間。試驗(yàn)結(jié)果統(tǒng)計(jì)見表2。

表2 智慧校園引擎運(yùn)行時間

從表2所示的試驗(yàn)結(jié)果可知，該文建設(shè)的智慧校園引擎可以將用戶檢索資源網(wǎng)頁跳轉(zhuǎn)時間控制在1.5 s范圍內(nèi)，并實(shí)現(xiàn)在跳轉(zhuǎn)過程中對終端數(shù)據(jù)庫的檢索，以此為用戶提供大量與其需求匹配的展示資源。

3 結(jié)語

隨著機(jī)器語言與計(jì)算機(jī)語言在教育產(chǎn)業(yè)發(fā)展中的融入，相關(guān)智慧校園的建設(shè)研究成了產(chǎn)業(yè)社會發(fā)展的關(guān)注重點(diǎn)。為全面推進(jìn)智慧校園的建設(shè)工作，該文從開發(fā)智慧校園前端智能檢索引擎、智慧校園網(wǎng)實(shí)名認(rèn)證以及基于共享技術(shù)的智慧校園云數(shù)據(jù)中心構(gòu)建3個方面對基于Python軟件庫的智慧校園建設(shè)方法展開了詳細(xì)研究。完成研究后，以某地區(qū)試點(diǎn)高校為例，設(shè)計(jì)實(shí)例應(yīng)用試驗(yàn)，通過試驗(yàn)證明了該文設(shè)計(jì)的方法不僅可以實(shí)現(xiàn)將用戶檢索資源網(wǎng)頁跳轉(zhuǎn)時間控制在1.5s范圍內(nèi)，同時還可以保障智慧校園網(wǎng)絡(luò)在運(yùn)行中的穩(wěn)定性?？傊?，通過該文的研究，將Python軟件庫應(yīng)用到校園建設(shè)工作中是十分可行的，但要進(jìn)一步實(shí)現(xiàn)對此項(xiàng)工作的優(yōu)化，還需要持續(xù)進(jìn)行該文設(shè)計(jì)成果的測試投入，通過此種方式助力校園的數(shù)字化建設(shè)，優(yōu)化教育市場發(fā)展模式，發(fā)揮教育產(chǎn)業(yè)在市場內(nèi)的更高價(jià)值與效能。