智慧校园——实现智慧教育的必由之路

智慧校园是数字校园发展到一定阶段的产物，是实现智慧教育的必由之路。随着智慧时代的来临，智慧校园已经成为数字校园未来发展的必然形态。本书以智慧校园建设实践为导向，重点关注智慧校园的概念、内涵与特征，智慧校园建设与研究现状，智慧校园战略规划与设计，智慧校园关键技术，智慧校园基础设施，智慧大数据中心，智慧校园应用系统，以及智慧校园管理与评价等内容。本书旨在为智慧校园的建设和研究人员提供参考，也可作为高等院校教育技术学本科生和研究生智慧校园课程的教材或参考书，以期促进中国智慧教育的发展。

　　　　王运武，教育技术学博士，江苏师范大学副教授。教育技术学研究生导师、教育硕士研究生导师。已出版著作3部（《教育信息化战略规划学》《基于协同理论的数字校园建设的协同机制研究》《中外教育信息化比较研究》），参编著作1部（《中国教育信息化均衡发展研究》），参编教材1部。在期刊发表学术论文60余篇，会议发表论文12篇。在《人民政协报》《北京师范大学校报》等报纸发表论文4篇。10多项成果在全国多媒体教育软件大赛、江苏省高教科研成果等评比中获奖。主持完成省部级课题2项、校级课题2项，参与*、省部级课题10余项。
　　　　于长虹（1982— ），男，河南漯河人，教育技术学硕士，洛阳师范学院副教授。参编教材1部（《多媒体技术及应用》），在期刊发表论文10余篇，参与多项省部级课题。

目 录

第1章 智慧校园概述 …………………………………………………………..1
1.1 智慧校园建设背景 ……………………………………………………………….1
1.1.1 创新3.0时代与工业4.0时代 ……………………………………..1
1.1.2 智慧时代的来临 …………………………………………………………2
1.1.3 智慧城市建设方兴未艾 ………………………………………………2
1.1.4 大数据时代的来临 ……………………………………………………..3
1.1.5 “互联网 ”国家战略 ………………………………………………..5
1.1.6 智慧教育的勃兴 …………………………………………………………6
1.1.7 国家政策大力推进智慧校园 ……………………………………….7
1.2 新兴技术变革教育 ……………………………………………………………….8
1.2.1 自带设备（BYOD）浪潮即将来临 …………………………….9
1.2.2 学习分析和自适应学习提升个性化学习效果 ……………..10
1.2.3 增强现实和虚拟现实提供真实的学习体验 …………………11
1.2.4 创客空间激活创意经济 ……………………………………………..12
1.2.5 情感计算让机器具有“情商” …………………………………….13
1.2.6 机器人将与人类一起学习 ………………………………………….13
1.3 技术支持的学习方式变革 ……………………………………………………15
1.3.1 学习方式的内涵 ………………………………………………………..15
1.3.2 学习方式与教学方式 …………………………………………………16
1.3.3 学习史中的典型学习方式 ………………………………………….16
1.3.4 学习方式变革的标准与原因分析 ……………………………….17
1.3.5 学习方式的变革路径 …………………………………………………20
1.3.6 学习方式变革的趋势 …………………………………………………23
1.4 教育未来发展面临的机遇与挑战 …………………………………………24
1.4.1 教育亟需重塑业务流程，变革学校的学习、教学和管理方式 ………………………………………………………………25
1.4.2 教育亟需形成创新文化，营造浓厚的创新氛围 ………….25
1.5 数字校园未来发展的形态——智慧校园 ………………………………26
1.5.1 智慧校园的兴起 ………………………………………………………..26
1.5.2 智慧校园兴起的原因 …………………………………………………27
1.5.3 智慧校园引领教育创新与变革 …………………………………..33
1.5.4 智慧校园的未来发展 …………………………………………………35
1.5.5 智慧校园培养创新型、智慧型人才 ……………………………38

第2章 智慧校园建设与研究现状 …………………………………………40
2.1 教育信息化建设 ………………………………………………………………….40
2.1.1 教育信息化建设成果 …………………………………………………40
2.1.2 教育信息化的发展阶段 ……………………………………………..46
2.1.3 校园信息化建设目标的演化 ………………………………………46
2.1.4 从校园网到数字校园 …………………………………………………47
2.2 智慧校园建设的理论基础 ……………………………………………………50
2.2.1 教育信息化理论 ………………………………………………………..50
2.2.2 协同理论 …………………………………………………………………..51
2.2.3 联通主义学习理论 …………………………………………………….52
2.2.4 学习科学理论 ……………………………………………………………53
2.2.5 脑科学与学习 ……………………………………………………………54
2.2.6 技术创新理论 ……………………………………………………………56
2.2.7 创新扩散理论 ……………………………………………………………57
2.2.8 大成智慧学 ……………………………………………………………….58
2.3 智慧校园的内涵 ………………………………………………………………….58
2.3.1 智慧校园的定义 ………………………………………………………..58
2.3.2 智慧校园与传统校园 …………………………………………………61
2.3.3 智慧校园的“智慧”表现 ………………………………………….62
2.4 智慧校园建设现状 ………………………………………………………………65
2.4.1 国内掀起智慧校园建设浪潮 ………………………………………65
2.4.2 国外智慧校园在行动 …………………………………………………69
2.5 智慧校园研究现状 ………………………………………………………………72
2.5.1 国内智慧校园研究现状 ……………………………………………..72
2.5.2 国外智慧校园研究现状 ……………………………………………..76

第3章 智慧校园战略规划与设计 …………………………………………79
3.1 智慧校园战略规划 ………………………………………………………………79
3.1.1 智慧校园战略规划现状 ……………………………………………..79
3.1.2 智慧校园建设团队的组成与特点 ……………………………….80
3.1.3 智慧校园战略规划研制原则和理念 ……………………………82
3.1.4 智慧校园战略规划的构成要素 …………………………………..82
3.1.5 智慧校园的战略目标与战略重点 ……………………………….83
3.1.6 智慧校园战略规划流程 ……………………………………………..84
3.1.7 智慧校园建设规划方案 ……………………………………………..86
3.1.8 智慧校园规划与设计中常见的问题 ……………………………90
3.2 智慧校园的功能分析 …………………………………………………………..91
3.2.1 智慧教学 …………………………………………………………………..92
3.2.2 智慧学习 …………………………………………………………………..97
3.2.3 智慧管理 …………………………………………………………………..100
3.2.4 智慧生活服务 ……………………………………………………………102
3.3 智慧校园建设内容分析 ……………………………………………………….103
3.3.1 便捷、协作、节能的校园环境 …………………………………..103
3.3.2 基于大数据、学习分析、资源个性推荐等技术的智慧教学系统 ……………………………………………………………104
3.3.3 智慧协同办公系统 …………………………………………………….105
3.3.4 基于大数据的教育资源分配预测及决策系统 ……………..105
3.3.5 信息化环境与资产的智慧运维 …………………………………..106
3.4 智慧校园智慧性设计的构成要素分析 ………………………………….106
3.5 智慧校园设计的方法与原则 ………………………………………………..108
3.5.1 方法：基于分层思想的模型设计 ……………………………….108
3.5.2 原则：以用户为中心、以教学为目标 ………………………..110
3.6 智慧校园体系架构 ………………………………………………………………110
3.6.1 智慧校园系统的构成要素 ………………………………………….110
3.6.2 基于SOA的智慧校园体系架构 …………………………………113
3.6.3 以用户为中心的智慧校园体系架构 ……………………………114

第4章 智慧校园关键技术 ……………………………………………………117
4.1 物联网技术创设超级学习环境 …………………………………………….117
4.2 云计算与虚拟化技术助力智慧数据中心 ………………………………118
4.2.1 云计算 ………………………………………………………………………118
4.2.2 虚拟化技术 ……..

前 言

    目前，人类社会已经步入了创新3.0时代、工业4.0时代、大数据时代，“互联网 ”作为一种新的经济形态已经与工业、商业、金融、教育等全面深度融合，智慧时代已经悄然来临。近年来，全国掀起了智慧教育浪潮，智慧校园作为智慧教育的实践场所越来越受到幼儿园、中小学、高校等各级各类学校的关注和青睐。智慧校园是数字校园未来发展的必然形态，智慧校园是实现智慧教育的必由之路。智慧校园作为一种智慧学习环境，必将会变革学习、教学和管理方式，
必将会促使教育重塑业务流程，促使学校营造浓厚的创新氛围，形成创新文化，全面推动教育现代化和教育信息化未来发展，从而有利于培养21世纪亟需的创新型、智慧型人才。
全书分为9章：
    第1章 智慧校园概述。在分析智慧校园建设背景的基础上，阐述了自带设备、学习分析和自适应学习、增强现实和虚拟现实、创客空间、情感计算、机器人等将会如何变革教育，剖析了学习方式的内涵、典型学习方式、学习方式变革的标准与原因、学习方式的变革路径和趋势，提出了教育未来发展面临的机遇与挑战，以及智慧校园是数字校园未来发展的必然形态。
    第2章 智慧校园建设与研究现状。在分析教育信息化建设现状的基础上，阐述了智慧校园建设的理论基础，剖析了智慧校园的内涵，以及智慧校园的国内外建设和研究现状。  
    第3章 智慧校园战略规划与设计。阐述了智慧校园战略规划现状、建设团队的组成与特点、研制原则和理念、构成要素、战略目标和战略重点、战略规划流程、建设规划方案等内容。分析了智慧校园主要具有智慧教学、智慧学习、智慧管理和智慧生活服务四个方面的功能。剖析了智慧校园建设内容、智慧性设计构成要素、设计的方法和原则，以及智慧校园体系架构。
    第4章 智慧校园关键技术。阐述了物联网技术、云计算与虚拟化技术、大数据技术、先进组网技术、学习分析技术、3D打印技术、可穿戴技术、仿真技术、全息投影技术、3D成像技术十项智慧校园关键支撑技术，及其在智慧校园建设中的典型应用。
    第5章 智慧校园基础设施。阐述了智慧大楼、智慧交通、智慧研创室、智慧实验室、智慧图书馆、智慧办公室、智慧校医院、智慧宿舍、智慧餐厅、智慧健身场馆十个典型基础设施。
    第6章 智慧大数据中心。阐述了智慧大数据中心机房、建设原则、整体设计与标准、体系架构、主题库设计、角色库定义、元数据描述、功能描述、数据交换技术。
    第7章 智慧校园应用系统。阐述了智慧校园应用系统构成，以及具有代表性的8类智慧应用系统：学生成长类智慧应用系统、教师专业发展类智慧应用系统、科学研究类智慧应用系统、教育管理类智慧应用系统、安全监控类智慧应用系统、后勤服务类智慧应用系统、社会服务类智慧应用系统和综合评价类智慧应用系统。
    第8章 智慧校园管理与评价。阐述了智慧校园的利益相关者分析、智慧校园组织机构和制度建设、智慧校园建设管理、智慧校园智慧管理、智慧校园协同效应、智慧校园评价。
    第9章 智慧校园建设实例。以洛阳师范学院新校区智慧校园建设为例，在分析教育信息化概况和建设智慧校园必要性的基础上，介绍了智慧校园建设方案、实施方案、过程管理、应用举例等。
    尽管对数字校园/智慧校园进行了近10年研究，对高校和中小学数字校园/智慧校园进行了深入调研，在期刊发表了近20篇数字校园/智慧校园方面的学术论文，并于2013年出版了著作《基于协同理论的数字校园建设的协同机制研究》，但是由于作者能力和水平有限，书中难免存在一些值得进一步商榷和研究的问题，敬请各位专家批评指正。
    王运武撰写第1章、第4章、第5章、第6章、第7章。于长虹撰写第2章、第3章、第8章、第9章。后，感谢在课题研究过程中，各位领导和专家给予的帮助和支持，以及在读硕士研究生丁超、唐丽、王洪梅、刘甜、姚宇翔、田佳欣、吴若晨、李璐对书稿校对所做出的工作。感谢电子工业出版社吴长莘、朱雨萌等编辑在出版过程中付出的辛苦劳动。

                           2016年8月于江苏师范大学牛山公寓