摘 要：移动互联网教育已成为信息化教育的一种高级形态，其与云计算和教育大数据的结合将加速推进智慧校园的建设进程。本文分析了智慧校园业务的虚拟映像关键机制，设计了基于移动互联网业务元数据的智慧校园顶层架构，并结合实践阐述了基于移动互联网的教育大数据技术对智慧校园的预测与干预、行为分析和精细化反馈的情境应用等。

　　关键词：移动互联网；智慧校园；教育大数据；业务元数据

　　业务处理的数据逻辑结构设计是实现智慧校园深层次个性化服务的关键，而基于移动互联网教育业务元数据的支持架构，可以有效提高智慧校园的应用效率。通过数据挖掘、数据分析等过程，将数据精细化和可视化，并预测、干预学生和管理者的行为，可实现个性化定制学习和服务，以及精细化即时反馈。智慧校园旨在支持多维的新型学习环境。它不仅包括翻转课堂、平板课堂和智慧课堂，还有更丰富的内容。智慧校园为我们提供了一种复合型的数字环境——智慧学习环境[1]。要实现精细化、动态化服务于师生，将移动互联网技术应用到智慧校园中至关重要。而教育大数据技术在全面分析与个性化定制等方面则发挥着重要作用。这些因素共同促进了智慧校园的建设及其业务数据的精细化与定制化。

　　一、相关概念

　　元数据是对数据属性信息的描述。业务元数据是指对业务系统的业务描述及其支撑业务处理的数据逻辑结构[2]。利用大数据技术收集智慧校园业务的相关数据之前，需获得业务元数据（内容、属性、范围和相关关系等）并予以规范。利用业务元数据可以将复杂的以半结构化和结构化数据为主的教育大数据全部联系起来。

　　教育大数据分为广义和狭义两类: 广义的教育大数据泛指所有来源于日常教育活动中人类的行为数据；狭义的教育大数据是指学习者行为数据[3]。也有研究指出，教育大数据是整个教育活动过程中所产生的及根据教育需要采集到的，一切用于教育发展并可创造巨大潜在价值的数据集合[4]。教育大数据是指面向教育全过程、全时空的多种类型的全样本的数据集合。“教育大数据”不仅仅是教育行为大数据的集合，也不仅仅表现在对全过程学习数据的分析，更多的是一种共享的生态思想的体现[5]。

　　移动互联网包括3 个要素——移动终端、移动网络和应用服务[6]。智慧校园中的移动互联网是指学习者与教育者可以通过各种类型的移动设备（如移动电脑、平板电脑、智能手机等）和无线移动通信网络（2G、3G、WLAN、校园网等）接入互联网。此外，学习者可以通过佩戴设置有传感器的移动设备接入位置网络和物联网等，并获得个性服务与位置服务。智慧校园的发展方向是开发轻量级的移动应用，引入社交化、可运营、自我发展机制[7]。

　　国内关于智慧校园研究主要有三方面视角——物联网、教育技术、学校管理。从物联网技术的角度来看，智慧校园是通过利用物联网技术来改变师生和校园资源相互交互的方式，以实现智慧化服务与管理的模式[8]。从教育技术学角度来看，智慧校园是指一种以面向师生个性化服务为宗旨，能全面感知物理环境，识别学习者个体特征和学习情景，提供无缝互通的网络通信，有效支持教学过程分析、评价和智能决策的开放教育教学环境和便利舒适的生活环境[9]。从学校管理角度来看，智慧校园中应用多种技术使业务或服务更加精细化，并可将整个校园的实时状态向师生做出即时反馈，实现教学、管理等的个性化与即时化。本研究是基于以上三方面视角的融合应用。

　　二、智慧校园业务元数据的虚拟映像关键机制

　　智慧校园“虚拟映像”是基于云计算、云存储、云服务等技术构建校园网络空间，将校园中产生的各种结构化、半结构化和非结构化数据组装起来，在网络空间中建立校园虚拟映像，全面、准确、及时地反映物理校园的运行状况[10]。也就是建立一个与物理校园逻辑完全对应的优化虚拟映像空间。传统中小学校园的业务主要包括教学、管理和教研三大类，各业务对应各种不同的应用。基于移动互联网的应用将这些业务应用映射到虚拟校园业务元数

　　据中，以实现校园的移动化，使各种业务服务更加便捷。在引入教育大数据技术的智慧校园中，虚拟业务还要进一步映射到精细化的数据采集点，以便在大数据层完成对数据的采集、存储与分析等过程。智慧校园的二级映射关系如图1 所示。

图1 智慧校园中业务元数据的二级映射

　　智慧校园的虚拟映像是对物理校园的一个逻辑映射，不仅仅是对数据信息的存储，还是对复杂校园业务关系的反映。当一个智慧校园的虚拟数字映像被建立，信息便形成了一个整体，将物理校园与虚拟校园联系起来。当我们以校园这个主题的虚拟映像为基础来构架城市管理系统，信息与应用之间成了松耦合关系， 彼此相对独立。通过物联网获取的信息，首先被整合为一个城市的部分虚拟映像来反映校园自身的实际状况；而各种应用则建立在虚拟映像之上，从中可以获取所需信息并加以利用。

　　三、基于移动互联网业务元数据的智慧校园架构

　　智慧校园环境架构以实现业务定制化、数据可视化和数据深入挖掘为目标，以基本数据库和规则库为基础，以校园业务为依托，以大数据采集、存储、分析处理平台为核心，以通信网络、物联网和位置网络为桥梁，构建智慧校园中的智慧学习环境。移动互联网使智慧校园走向社会，促进了智慧校园内部与外部在知识、资源和信息等方面的互联互通。同时在智慧校园内部，利用移动互联网技术与教育大数据技术可将师生、环境、资源和虚拟应用等融合在一起。如图2 所示的是智慧校园环境架构基于移动互联网业务元数据的智慧校园架构可分为四层，即业务元数据层、标记层、重构层和交互层。利用移动互联网和大数据技术实现以上四个层次的功能，就可以建成一个满足业务定制化需求的智慧校园。

图2 基于移动互联网业务元数据智慧校园架构

　　1. 业务元数据。它是对校园业务通过二级映射之后相对应的数据采集点采集的数据进行规范化的名称、内容、性质和关系的描述，在此基础上收集用于构建智慧校园大数据的基础数据、元数据和基础数据形成的一个基本数据库。

　　2. 标记。学习者、教育者和管理者等可以通过移动互联网标记智慧校园的业务，并保存或分享。

　　3. 重构。学习者、教育者和管理者等可以对智慧校园的业务进行模块化重组，用以选择自身需要的校园业务，建立一个自适应的智慧校园。

　　4. 交互。基于移动互联网业务元数据的智慧校园必须具有交互性，一方面用户可以与使用者进行交互，另一方面用户可以与基本数据库进行交互。

　　四、基于业务元数据的智慧校园特征分析

　　基于业务元数据的智慧校园具有三个特征。一是校园业务定制化。校园业务通过两次映射，在移动互联网及大数据技术支持下形成“元业务”，根据学习者、教育者及学校的使用习惯等数据分析进一步达到可定制化，提升用户使用体验。这是一个显性特征，定制校园业务的便利性可以完全体现在使用者日常的学习、生活或工作中。二是业务数据可视化。随着教育数据的规模不断增长，教育数据报表变得越来越复杂。应用数据可视化技术可使数据直观可视，仅仅需要查看数据视觉报告，就能很容易地识别数据的趋势和关系。对已有数据进行包装，可以形成数据产品与数据服务。这是一个不完全显性特征，部分数据可视化成果可直接呈现给使用者，另外的成果则在桌面之下推动智慧校园的运转。三是元数据可挖掘。基本数据库中存储有校园的基础数据，如学籍信息、教职工信息及设备信息等。基本数据库与移动互联网层相连。大数据平台通过移动互联网层将基本数据库中的数据与校园中的实时数据结合，依照规则库中的规则实现深度数据挖掘，以发现校园中潜在的问题与规律。可见这是一个隐性的特征。

　　大数据技术是数字校园走向智慧校园的关键技术。与传统数据统计只针对清洗后的数据进行关联分析和趋势预测不同，大数据是针对结构化数据、半结构化数据和全结构化数据的全数据量的分析。通过对海量数据的分析与智慧应用，大数据在智慧校园中可以帮助学习者和教育者发现更深层次的问题。

图3 基于移动互联网的智慧校园支持学生个人业务元数据档案实时访问

　　如图3 所示为一个基于移动互联网业务元数据智慧校园架构支持的学生个人业务元数据档案实时访问的情境案例。一般的策略是按照“以人为本”的原则，系统形成学生个人档案，包括与学生相关的活动汇报与状态情况等，比如视频、图片和数据等信息。基本流程：确定学生个人业务元数据（如学生学号、姓名、性别等），将学生信息数据汇总为学生个人档案；学生本人或教师对以上数据进行标记（定义或录入）；每个学生的个人档案还可以被重构组合；最后，个人档案是实时更新的，家长、学生、教师及学校可以通过移动互联网即时访问学生的个人档案。

　　五、总结

　　智慧校园基础业务通过二级映射可以实现物理校园的虚拟映像，实现校园业务的移动化。业务元数据的规范化有利于建设智慧校园的基本数据库。基于移动互联网业务元数据构建智慧校园可促进传统校园更好地实现业务的定制化。此外，教育大数据技术通过数据挖掘、数据分析等过程将数据精细化、可视化，并预测、干预学习者和管理者的行为，实现个性定制学习和服务，以及精细化即时反馈。

　　特别值得一提的是，当前很多应用是基于微信平台的应用。这类应用可以实现在微信端管理校园业务，收集并导出数据等服务；可以整合智慧校园的社会化属性，在教育大数据应用方面有进一步深化融合的空间。借助教育大数据平台，可以实现校园业务定制化、数据可视化等。顺应技术发展的大趋势，需要中小学信息化部门充分理解大数据并深入研究平台的部署与维护，真正使其发挥作用。此外，业务的规范化和流程化是智慧校园融合发展的难点，需要深入研究与实践，需要在业务应用融合整体系统架构设计方面进一步创新与突破。

　　参考文献:

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　　[5] 杜婧敏, 方海光, 李维杨, 等. 教育大数据研究综述[J].中国教育信息化,2016(19):1-4.

　　[6] Ministry of Industry and Information Technology and Telecommunications Research Institute. Mobile Internet

　　White Paper, 2011.

　　[7] 胡钦太, 郑凯, 林南晖. 教育信息化的发展转型：从“ 数字校园” 到“ 智慧校园”[J]. 中国电化教育,2014(1):35-39.

　　[8] 严大虎, 陈明选. 物联网在智慧校园中的应用[J]. 现代教育技术,2011,21(6):123-125.

　　[9] 黄荣怀, 张进宝, 胡永斌, 等. 智慧校园: 数字校园发展的必然趋势[J]. 开放教育研究,2012,18(4):12-17.

　　[10] 蒋东兴, 付小龙, 袁芳, 等. 高校智慧校园技术参考模型设计[J]. 中国电化教育,2016(9):108-114.

　　[作者方海光系首都师范大学教育技术系教授，国家新闻出版广电总局出版融合发展（人教社）重点实验室首席专家；杜婧敏、仝赛赛系首都师范大学教育技术系学生]

　　责任编辑：祝元志