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      基于航天信息技術(shù)的智慧校園構(gòu)想

      2018-07-19 02:54:42
      衛(wèi)星應(yīng)用 2018年6期
      關(guān)鍵詞:服務(wù)平臺(tái)北斗航天

      一、引言

      隨著云計(jì)算、移動(dòng)互聯(lián)、大數(shù)據(jù)分析、物聯(lián)網(wǎng)等先進(jìn)的信息化技術(shù)不斷發(fā)展,由數(shù)字化校園向智慧校園的過渡已成為教育信息化發(fā)展的必然趨勢(shì)[1]。近年來,校園暴力毆打、性侵、火災(zāi)、拐騙等惡性事件層出不窮,學(xué)生失蹤、被綁架等安全問題屢見報(bào)端,多名兒童涉嫌被倒賣器官等原因?qū)е路钦K劳觯汕先f的家庭蒙受不可承受的傷害。為了提高校園場(chǎng)所和師生人身安全,便于校方和家長(zhǎng)實(shí)時(shí)了解學(xué)生狀態(tài),優(yōu)化校園管理,建設(shè)智慧校園刻不容緩。

      應(yīng)用了北斗導(dǎo)航衛(wèi)星、遙感衛(wèi)星的航天信息技術(shù)為智慧校園建設(shè)提供了很好的技術(shù)保障。若把以定位、監(jiān)控、通信、計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)為代表的航天信息技術(shù)運(yùn)用到智慧校園建設(shè)和校園管理工作中,將會(huì)調(diào)動(dòng)各方面力量,擴(kuò)大網(wǎng)絡(luò)覆蓋面,提高系統(tǒng)整體性能,將會(huì)提升信息網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)的安全性和可靠性,實(shí)現(xiàn)校園網(wǎng)絡(luò)化辦公、信息化管理,優(yōu)化校園內(nèi)信息流和業(yè)務(wù)流,整合校園內(nèi)信息化資源,增加網(wǎng)絡(luò)應(yīng)用服務(wù)項(xiàng)目,提高工作效率和校園管理水平,推進(jìn)校園法制化、科學(xué)化、社會(huì)化、信息化和現(xiàn)代化建設(shè)[2]。

      2010年,浙江大學(xué)提出“智慧校園”的概念,涵蓋了無處不在的網(wǎng)絡(luò)學(xué)習(xí)、融合創(chuàng)新的網(wǎng)絡(luò)科研、透明高效的校務(wù)治理、豐富多彩的校園文化、方便周到的校園生活。簡(jiǎn)言之,智慧校園是一個(gè)安全、穩(wěn)定、環(huán)保、節(jié)能的校園。2015年,教育部、公安部聯(lián)合提出建設(shè)校園安防標(biāo)準(zhǔn)化體系,實(shí)現(xiàn)公安聯(lián)網(wǎng);設(shè)立校警崗位實(shí)現(xiàn)一鍵報(bào)警;完善電子巡更制度,建立考核督導(dǎo)體系,定期進(jìn)行應(yīng)急疏散演練;嚴(yán)格落實(shí)行政、刑事責(zé)任等一系列舉措。然而,目前在智慧校園建設(shè)和校園管理中仍然存在諸如門禁管理費(fèi)時(shí)擁堵、學(xué)生管理有盲點(diǎn)、學(xué)生安全設(shè)施不足、學(xué)生帶手機(jī)影響課堂秩序、學(xué)生上(放)學(xué)途中監(jiān)管空白、學(xué)生安全責(zé)任難以界定等一系列問題。

      針對(duì)上述問題,本文提出以衛(wèi)星遙感、數(shù)據(jù)服務(wù)、北斗導(dǎo)航定位位置服務(wù)等航天信息技術(shù)為基礎(chǔ),建設(shè)智慧校園的構(gòu)想:構(gòu)想建立學(xué)生安全位置服務(wù)平臺(tái)、家校互動(dòng)服務(wù)平臺(tái)和學(xué)校服務(wù)平臺(tái),實(shí)現(xiàn)學(xué)生位置查詢、電子簽到、SOS緊急求救等功能,優(yōu)化校園管理,便于家長(zhǎng)實(shí)時(shí)掌握學(xué)生狀態(tài)。旨在為學(xué)生提供更為安全的學(xué)習(xí)環(huán)境,為家長(zhǎng)提供更為有效監(jiān)控手段,提高校園管理水平,推動(dòng)校園法制化、科學(xué)化、社會(huì)化、信息化和現(xiàn)代化。

      二、兩種典型的航天信息技術(shù)

      1.衛(wèi)星遙感技術(shù)

      遙感技術(shù)是指用一些間接的手段去獲得目標(biāo)狀態(tài)和特征的方法。遙感衛(wèi)星對(duì)地面進(jìn)行觀測(cè)的工作原理,是指利用遙感衛(wèi)星的成像載荷,對(duì)大地上產(chǎn)生不同波譜的各類物體進(jìn)行成像,并存儲(chǔ)、傳輸、運(yùn)算并進(jìn)行判斷和識(shí)別,感知目標(biāo)的某些特性并加以分析,從中獲取重要信息,為航海、農(nóng)業(yè)、氣象、資源、環(huán)境、行星科學(xué)等各類領(lǐng)域提供服務(wù)。

      地理信息系統(tǒng)又被稱為“地學(xué)信息系統(tǒng)”,簡(jiǎn)稱GIS,是結(jié)合地理學(xué)與地圖學(xué),借助于計(jì)算機(jī)的軟硬件系統(tǒng),對(duì)地球表層及大氣層空間中的和地理分布相關(guān)的數(shù)據(jù)進(jìn)行收集、抽樣、濾波、存儲(chǔ)、運(yùn)算、分析、展示的信息管理系統(tǒng)。

      經(jīng)歷數(shù)十年發(fā)展,遙感技術(shù)已在多個(gè)領(lǐng)域得到廣泛應(yīng)用。

      2.衛(wèi)星導(dǎo)航技術(shù)

      北斗衛(wèi)星導(dǎo)航系統(tǒng)是自主運(yùn)行的四大全球衛(wèi)星導(dǎo)航系統(tǒng)之一,是重要的空間信息基礎(chǔ)設(shè)施,組網(wǎng)建設(shè)形成能夠覆蓋全球的北斗導(dǎo)航星座,為全球用戶提供定位、測(cè)試、授時(shí)、短信報(bào)文通信等功能。星座向用戶提供開放的位置服務(wù)和授權(quán)服務(wù)。開放的服務(wù)將向用戶提供免費(fèi)的授時(shí)、定位和測(cè)速服務(wù),授權(quán)服務(wù)將向授權(quán)用戶提供更穩(wěn)定、更高精度、更安全的導(dǎo)航定位服務(wù)信息。

      基于位置的服務(wù)(LBS)將衛(wèi)星定位系統(tǒng)和移動(dòng)通信網(wǎng)絡(luò)有機(jī)地結(jié)合在一起,通過定位技術(shù)來獲取移動(dòng)終端的位置信息(例如緯度經(jīng)度坐標(biāo)),從而為終端用戶提供各類位置相關(guān)的服務(wù);通信服務(wù)是通過用戶或他人提供其相關(guān)位置,在移動(dòng)通信和衛(wèi)星定位技術(shù)整合基礎(chǔ)上獲得相關(guān)移動(dòng)的位置信息。 北斗衛(wèi)星導(dǎo)航系統(tǒng)擁有著導(dǎo)航和通信相結(jié)合的自身特點(diǎn)。

      近年來,越來越多的學(xué)校建成了網(wǎng)絡(luò)數(shù)字校園,智慧校園在此基礎(chǔ)上應(yīng)運(yùn)而生。智慧校園將學(xué)校內(nèi)的資源統(tǒng)一起來,為師生的學(xué)習(xí)和生活提供了更加方便和現(xiàn)代化的環(huán)境。北斗導(dǎo)航定位功能目前主要應(yīng)用于虛擬校園、課程助手、活動(dòng)助手、電子圍欄及一鍵求助等五個(gè)方面[3]。傳統(tǒng)的地圖對(duì)學(xué)校的地理環(huán)境描述和路線規(guī)劃中,經(jīng)常會(huì)出現(xiàn)定位不準(zhǔn)確的問題,結(jié)合北斗系統(tǒng)進(jìn)行信息的精確采集,建立專門的校園地圖[4]。針對(duì)由于建筑物遮擋等問題而出現(xiàn)的信號(hào)較弱的情況,學(xué)??梢杂镁W(wǎng)絡(luò)全覆蓋的方式來解決,使之更加準(zhǔn)確有效[5]。

      三、基于航天信息技術(shù)的智慧校園構(gòu)想

      基于衛(wèi)星遙感、北斗衛(wèi)星導(dǎo)航定位等航天信息技術(shù),本文提出智慧校園總體構(gòu)想如圖1所示,主要包括學(xué)生安全位置服務(wù)平臺(tái)、家校互動(dòng)服務(wù)平臺(tái)和學(xué)校服務(wù)平臺(tái)。

      1.學(xué)生安全位置服務(wù)平臺(tái)

      圖1 智慧校園總體構(gòu)想

      對(duì)學(xué)生來說,安全位置服務(wù)具有校內(nèi)外一體的安全支持功能,同時(shí),移動(dòng)客戶端(APP)平臺(tái)能夠?qū)πM庵攸c(diǎn)地區(qū)實(shí)現(xiàn)熱點(diǎn)覆蓋、實(shí)時(shí)監(jiān)護(hù)、學(xué)生位置查詢,能有效地保障學(xué)生安全、健康地成長(zhǎng),具備以下功能[6]:

      1)實(shí)時(shí)定位。當(dāng)家長(zhǎng)或班主任想知道學(xué)生的具體位置時(shí),通過APP即可獲得學(xué)生當(dāng)前位置。系統(tǒng)采用北斗優(yōu)先、GPS輔助、基站、WiFi四重方式精準(zhǔn)獲取學(xué)生的位置[7]。

      2)電子簽到。學(xué)生安全位置服務(wù)平臺(tái)采用了長(zhǎng)距離射頻識(shí)別(RFID)技術(shù),保證了學(xué)生出入校門的識(shí)別率并避免了門禁系統(tǒng)擁塞、耗時(shí)等問題。通過手機(jī)APP的短信提醒功能,家長(zhǎng)可以明確地了解到學(xué)生進(jìn)出校園的時(shí)間。若校方在管理中有需求還可以增加部署寄宿制學(xué)生進(jìn)出宿舍樓信息,甚至部署學(xué)生是否到家信息提醒以便于高年級(jí)學(xué)生出行平安。

      3)一鍵通話。學(xué)生攜帶的航天智慧校園卡上可以綁定并授權(quán)的指定監(jiān)護(hù)人的手機(jī)號(hào)碼,學(xué)生按航天智慧校園卡上的相應(yīng)按鈕即可與對(duì)應(yīng)的預(yù)設(shè)號(hào)碼實(shí)現(xiàn)親情通話。

      4)電子圍欄。家長(zhǎng)可以設(shè)定多個(gè)許可或禁止學(xué)生活動(dòng)的范圍,學(xué)生進(jìn)出該區(qū)域都會(huì)報(bào)警并發(fā)送信息到手機(jī)APP。

      5)SOS緊急求助。當(dāng)學(xué)生遇到突發(fā)事件的時(shí)候,學(xué)生只需緊急按住航天智慧校園卡上的任意鍵5s,家長(zhǎng)就可以收到學(xué)生的求助信息,并循環(huán)撥打預(yù)設(shè)號(hào)碼直至親友接聽,并能提供短信方式發(fā)送到注冊(cè)手機(jī),基本描述持有者位置信息。

      6)學(xué)生身份識(shí)別。航天智慧校園卡的終端上可附學(xué)生照片、學(xué)校名稱、姓名、學(xué)籍號(hào)、出生年月和有效期等相關(guān)信息。

      2.家校互動(dòng)服務(wù)平臺(tái)

      家?;?dòng)服務(wù)平臺(tái)通過實(shí)現(xiàn)對(duì)學(xué)校教學(xué)資源的有效整合和優(yōu)化,使學(xué)校的教學(xué)與管理工作再上一個(gè)新的臺(tái)階。家?;?dòng)服務(wù)平臺(tái)作為家長(zhǎng)和學(xué)校雙方溝通的橋梁,填補(bǔ)了學(xué)校和家長(zhǎng)之間溝通的鴻溝,為學(xué)生帶來無微不至的關(guān)懷,給學(xué)校管理者、班主任老師和家長(zhǎng)之間提供便利、有效的溝通通道,真正實(shí)現(xiàn)社會(huì)、學(xué)校、家庭三方共存的和諧教育格局。

      通過家?;?dòng)服務(wù)平臺(tái),家長(zhǎng)可以及時(shí)了解學(xué)生的表現(xiàn)情況,教師能夠?qū)W(xué)生在學(xué)校的學(xué)習(xí)情況、考勤打卡、獎(jiǎng)懲情況、學(xué)習(xí)成績(jī)和日常通知等信息推送給家長(zhǎng);家長(zhǎng)和班主任可以使用平臺(tái)進(jìn)行及時(shí)溝通,方便快捷地掌握學(xué)生在校的基本狀況。老師的課程內(nèi)容也及時(shí)同步在官網(wǎng),幫助家長(zhǎng)實(shí)時(shí)瀏覽課程信息,指導(dǎo)學(xué)生功課。

      (1)定位查詢

      家長(zhǎng)和老師可通過定位查詢功能,實(shí)時(shí)掌握學(xué)生位置,了解學(xué)生最新動(dòng)態(tài)。

      (2)學(xué)生信息查詢

      1)學(xué)習(xí)成績(jī)通知。平臺(tái)可以在第一時(shí)間將考試成績(jī)推送至學(xué)生家長(zhǎng);在期中、期末等重要考試前及時(shí)推送信息,使得家長(zhǎng)能夠及時(shí)監(jiān)督、鼓勵(lì)學(xué)生復(fù)習(xí)功課,同時(shí),也能實(shí)時(shí)了解到學(xué)生成績(jī)的變化狀況。家長(zhǎng)可通過孩子學(xué)號(hào)通過手機(jī)APP查詢學(xué)生考勤、每日作業(yè)、歷史成績(jī)、歷史評(píng)語等信息。

      2)學(xué)生表現(xiàn)通知。平臺(tái)除了向家長(zhǎng)推送學(xué)生的日常學(xué)習(xí)情況外,還將學(xué)生的課內(nèi)外紀(jì)律、為人處世、功過獎(jiǎng)懲等通過手機(jī)APP推送給家長(zhǎng),幫助家長(zhǎng)一起關(guān)注學(xué)生的成長(zhǎng),促進(jìn)學(xué)生德智體美勞的全面發(fā)展。

      3)會(huì)議活動(dòng)通知。學(xué)??梢酝ㄟ^平臺(tái)及時(shí)地將家長(zhǎng)會(huì)、班級(jí)活動(dòng)的主題、時(shí)間、內(nèi)容、參與人員、注意事項(xiàng)等推送給家長(zhǎng),使他們提前做好準(zhǔn)備工作。

      4)收費(fèi)信息通知。學(xué)校通過手機(jī)APP平臺(tái),可以將具體的收費(fèi)信息通知到家長(zhǎng),使得家長(zhǎng)清楚各項(xiàng)收費(fèi)內(nèi)容,也避免了學(xué)生以各種收費(fèi)理由向家長(zhǎng)胡亂要錢。

      5)意外缺勤通知。針對(duì)學(xué)生意外的缺課情況,家長(zhǎng)可以使用手機(jī)APP平臺(tái),實(shí)時(shí)將缺課原因發(fā)送至老師和學(xué)校相關(guān)管理人員,減少或避免學(xué)生與學(xué)校之間的考勤錯(cuò)誤的概率[8]。

      3.學(xué)校服務(wù)平臺(tái)

      對(duì)學(xué)校來說,航天智慧校園管理平臺(tái)大量應(yīng)用了WiFi熱點(diǎn)覆蓋、電子圍欄、實(shí)時(shí)定位、自動(dòng)門禁識(shí)別以及校園信息化平臺(tái)等高新技術(shù),學(xué)校由傳統(tǒng)的教學(xué)管理向科技化教學(xué)管理發(fā)展,節(jié)約了大量人力物力,提高了學(xué)生安全、考勤管理以及教學(xué)管理的水平。

      1)學(xué)校門戶。門戶首頁包含學(xué)校歷史、師資力量、升學(xué)情況、校園環(huán)境、校園活動(dòng)、校內(nèi)新聞、開放校園和學(xué)校排名等。

      2)校園管理。依托北斗導(dǎo)航位置服務(wù),運(yùn)用各子系統(tǒng)對(duì)學(xué)校人、車、物、財(cái)、資源等進(jìn)行高效協(xié)同管理,實(shí)現(xiàn)互聯(lián)互通[9]。

      3)智能管理。每個(gè)學(xué)校都有獨(dú)立的管理帳號(hào)對(duì)本校師生進(jìn)行管理,學(xué)??蓪?duì)學(xué)校信息、師生信息、班級(jí)年級(jí)管理、學(xué)生考勤管理、學(xué)生卡信息、SOS報(bào)警管理等進(jìn)行添加刪改等編輯,教務(wù)處可對(duì)考試成績(jī)等各類信息進(jìn)行管理。

      4)校車管理。從校園延伸到校車,實(shí)現(xiàn)對(duì)學(xué)生從離家到校過程進(jìn)行全程跟蹤,并對(duì)校車的車速、位置、行駛方向等進(jìn)行實(shí)時(shí)監(jiān)控。

      5)教師大數(shù)據(jù)分析。通過對(duì)班級(jí)成績(jī)、學(xué)生評(píng)價(jià)、教師考勤等數(shù)據(jù)進(jìn)行大數(shù)據(jù)分析,對(duì)教師教學(xué)質(zhì)量、教學(xué)方案改進(jìn)、教師能力進(jìn)行全方位考評(píng),便于師資力量整體提升[10]。

      6)學(xué)生大數(shù)據(jù)分析。通過對(duì)學(xué)生日常行為習(xí)慣、考試成績(jī)等數(shù)據(jù)進(jìn)行大數(shù)據(jù)分析,實(shí)現(xiàn)遲到早退管理、薄弱知識(shí)點(diǎn)分析、個(gè)性化課程定制、綜合素質(zhì)分析、學(xué)生成績(jī)預(yù)測(cè)、問題學(xué)生分析預(yù)警等功能[11]。

      四、結(jié)論

      本文基于衛(wèi)星遙感和北斗導(dǎo)航位置服務(wù)等航天信息技術(shù),設(shè)計(jì)了具有學(xué)生安全位置服務(wù)平臺(tái)、家?;?dòng)服務(wù)平臺(tái)和學(xué)校服務(wù)平臺(tái)的智慧校園管理系統(tǒng)。讓校方、家長(zhǎng)可以通過航天智慧校園APP實(shí)時(shí)掌握學(xué)生的位置信息和即時(shí)動(dòng)態(tài),同時(shí)實(shí)現(xiàn)學(xué)生信息查詢、學(xué)校信息通知、家?;?dòng)等功能。該系統(tǒng)運(yùn)用了先進(jìn)的航天信息技術(shù),建設(shè)易于迭代的、可擴(kuò)展的、技術(shù)領(lǐng)先的智慧化校園,解決了學(xué)生安全的部分問題,加強(qiáng)了學(xué)校與家長(zhǎng)之間的互動(dòng),實(shí)現(xiàn)學(xué)校各類資源的整合和配置優(yōu)化,將提高學(xué)校的精細(xì)化運(yùn)營(yíng)和管理治學(xué)水平,使校園信息化應(yīng)用達(dá)到更高的層次。

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