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宁波大学打造数字教育“育人新空间”

2024-08-07 中国教育和科研计算机网

　　一、引言

　　教育的第一要务是“育人”，智慧教育也应围绕“育人”来展开。宁波大学以立德树人为根本任务，围绕学校一流人才培养总目标，深刻把握国家教育数字化战略行动内涵，依托宁波大学数字化改革工程，促进数字技术与教育教学实践深度融合，推动学校在网络空间、物理空间和应用空间的全面升级变革，聚焦“育人新空间”开展一体化智慧教育体系建设工作，形成具有宁大特色的数字教育新生态。

　　二、数字化改革的顶层设计与育人新空间落地的挑战

　　宁波大学是一所比较年轻的高校，很重视也很乐于采用新方法、新思路来促进学校的发展。在国家教育数字化战略的引领下，宁波大学将数字化改革作为“一号工程”，希望通过教育数字化探索一条我校特色的数字教育发展之路，全力助推学校双一流建设。打造数字育人的新空间，是我校数字化改革方案中重要的组成部分。

　　“人人皆学、处处能学、时时可学”、“个性化+智能化教学”等新生态教学环境构成“育人新空间”的核心要素，强大的网络支持、有效融合的物理空间与数字空间、丰富的智慧教育场景应用成为创设“育人新空间”的重要因素。

图1. 宁波大学数字化顶层设计“3+5+X”整体构架图

　　然而，学校信息化建设情况还不足以对上述目标做出有力支撑，主要体现在以下几个方面：

　　- 校园网络尚未全覆盖，无法满足多校区、多用户、用户多终端的入网需求；各个校区间用户接入、设备互联、应用互通和数据共享效率不高。

　　- 校园物理空间尚未全连接。无法实现学生无感进出校园、无感签到、个性化“因材施教”、智能化教学等业务要求，无法融合各类物联网络，打通人与人、人与物、物与物的联结。

　　- 智慧教育场景应用不够丰富。个性化教学不足、课堂教学千人一面等局面，无法让学生主动寻求知识，实现以学习者为中心的教学。

　　三、依托高等学校数字校园建设规范的探索与实践

　　立足“育人新空间”的创设要求，结合《高等学校数字校园建设规范（试行）》的要求，我们形成了宁波大学的数字化建设标准，并通过在网络空间层面升级校园信息化基础设施硬实力，在物理空间层面增强物联覆盖能力，在应用空间层面拓展智慧教育应用场景，以此引发教师、学生、学习资源、学习环境等教育场景要素的深刻变革，带来教学内容和学习方式的重大转变，来满足“人人互联”时代学生各种的学习需求，为学生提供“无限”、个性化、自适应、精准化的育人新空间。

　　（一）以业务网为核心建成多层次开放互联的“三网融合”环境

　　从数字新基建出发，整体搭建智慧校园三张网（校园网、物联网、校园5G专网），建成多校区高速互联互通，校园态势全面感知，海量信息快速获取，人机系统敏捷互动的基础设施底座，将硬件建设与应用建设有机融合，提升育人空间的硬实力。

图2. 宁波大学网络空间示意图

　　1.打造全新的数字校园业务承载网

　　按照我校信息化建设工作的统一部署，规划并构建新一代校园综合支撑网络环境，建设开放、灵活、高效、兼容、安全、智能的承载网络平台，为学校的智慧校园提供支撑服务。我校采用锐捷的方案，成功实施了数字校园业务承载网的全面升级。

　　首先是对校园网架构进行了重构。此次重构将原先的三层架构优化为更加扁平化的二层架构，显著提高了网络管理的效率和灵活性。并通过统一的SDN网络平台管理，实现了网络配置的灵活性和运维的高效性。

图3.三校区扁平化大二层设计

　　同时，我们进行了链路重构，加强了网络的稳定性，并建设了高可靠的三校区40G环形互联链路（如图4所示），实现了三个校区间的环网互联，形成覆盖三校区的多信道、高速率、高可靠的分布式网络架构，不仅大幅度提升网络容灾能力，也为后续异地网络拓展奠定了基础。

图4. 多校区高速互联架构示意图

　　此外，我们还对学校的网络核心进行了整体升级，通过整体设备的升级，骨干网速率提升了4倍，建立多网互联交换中心，显著提升了网络速度，满足了日益增长的业务需求。

　　最后，我们将网络建设与应用建设进行了深度融合，对认证体系进行了重构，使上网应用更便捷。原先的入网认证与统一身份认证（即应用认证）是分离的，现在我们成功地将两者整合，实现师生上网认证时，账号密码与现有统一身份认证的账号密码一致，可打通所有的认证的账号体系，所有认证账号一体化，做到无感入网、个人多终端同时入网，提升了认证系统的便捷性和安全性。

　　这一系列的升级和重构工作，为我校的数字校园建设奠定了坚实的基础。

图5. 校园认证界面登录

　　2.建成一体化校园物联专网

　　建设校园一体化物联平台，聚焦重点教学场所，完成对前端教学实验设备的接入和教学实验环境多维感知能力部署，实现将各类智慧教室、互动研讨室、实验室等物理空间、其中部署的教学实验设施设备及其能力向数字空间的完整映射。接入层需全面覆盖到所触及的所有物联设备，充分发挥物联平台全局感知、数据集成、资源融合能力，拓展建设课前设施自动就位、课程自动录制、环境监控、空闲教室指示、在线巡听课，课后教学过程数据自动上报分析等智能化场景应用。

　　3.布局形成校园5G专网

　　引入三大运营商，采用专用DNN+VPDN UPF 分流方案为学校开启5G 校园专网，专用DNN 开启二次身份认证，学校基于当前校园内网的IP 地址规划，通过VPDN UPF 进行基于目的IP 地址段的分流策略部署，并在校园侧部署独立DNAAA 作为安全管控平台对用户权限进行管理。

　　5G校园专网的部署，实现了师生在校外直接访问校园内网资源的功能，并且支持兼容4G 和全国漫游等特点，同时大幅度减轻了校园基础网的承载压力。

　　（二）依托平台充分释放数字资源价值

　　依托两大平台--校园大数据中心平台和一体化物联平台，有效释放了数据资源的价值。

　　校园大数据中心平台作为学校数字化发展的核心底座，实现对学校各类数据的汇集和治理。已接入25个部门，日常数据量达4.31亿，物联数据52.3亿。

　　一体化物联平台作为智慧校园感知和应用的核心底座，实现对学校各类终端的汇集、治理和共享利用。目前接入物联子系统18个，接入物联设备46类，接入设备总数8672个。还推出物联资源共享开放门户，实现了物联资源的有效利用，为多个部门提供了丰富的设备资源共享和推送服务。

　　为确保数据资源的有效利用，学校制定了一系列标准规范，包括《宁波大学数据标准目录2.0》、《宁波大学公共数据管理办法》等，通过平台实施规范化流程，开展过程监督，不断释放平台能力和资源价值。

　　同时，推出了数据共享开放门户，使用户能够便捷地查询和下载所需数据，并能在使用过程中评价数据质量。

　　目前，利用这两个平台，我校已初步支撑了19个应用，资源浏览量超过1300次，好评率为72%。后续我们会不断实践和完善，形成数据治理的良性循环。

　　（三）构建物联特色的线下教学空间

　　重点包括智慧教室、物联特色实验室以及物联共享空间三个方面。

　　1.通过对智慧教室的整体升级改造，实现具有物联特色的教学环境。其中不仅包含常规的云桌面功能，还引入了对设备的统一管理，如远程开关机等智能化管理，以及智能门禁系统。目前已有60多个新型智慧教室投入使用。

　　2.在物联特色实验室的建设上，选择具有典型特点的实验室进行改造，特别关注高危实验和涉及危险品的实验过程。通过物联设备对实验过程进行全程感知，确保在出现问题时能够及时发出警报，保障实验室的安全运行。

　　3.建立物联共享空间，对公共区域的使用情况和空间利用率进行监测分析，实现公共教学空间的统一管理和高效利用，提高校园资源的配置效率。

　　（四）布局建设育人数字空间

　　首先，建成了智慧教育融合门户“风华学堂”，在功能上，“风华学堂”支持在线教学、资源点播，集成虚拟仿真、劳动实践，并与第三方工具如云课堂、智慧树对接，提供多元化服务。平台还积累了丰富的教学资源，如学情数据、课程资源等，为师生提供学习材料。

　　该门户有效联动线上线下，塑造一体化的教育教学数字空间。获得了“浙江省智慧教育试点单位”的认可，不仅如此，还成功支撑了宁波大学教育部本科高校教育教学线上审核评估。

　　其次，建设系列智慧应用，赋能全过程人才培养。比如，通过智能导学等功能，辅助学生轻松学习研究；利用大数据平台，为师生提供个人数据中心，支持个人数据的展示与分析；成长守护应用通过构建学生全息档案，开展多维度的分析，及时发现风险隐患并进行预警，同时促进多部门协同处置安全事件。

　　最后，我校以物信联合为引擎，发布教育教学大数据看板，多维度展示学校校情，推动决策科学化。并依托物联平台，搭建3D数字孪生校园，创建了校园运行动态数字空间，助力校园高效综合治理。

　　四、未来展望

　　未来我校会进一步强化三网融合和基础平台能力，夯实对育人空间的支撑功能，深化拓展“风华学堂”门户平台内涵，构筑数字数学资源空间，加快提升数据赋能水平，探索治理和育人新模式，持续丰富智慧应用建设，提升育人空间智慧化水平。

　　作者：宁波大学信息中心傅松寅

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