此我初步整理出一个“智慧校园”的结构拓扑图：
按功能和类型,我们可以把智慧校园划分为三个层面：基础层、应用层、平台层
（一）基础层
这一层的功能是为了我们整个“智慧校园”系统能正常运行，提供良好的基础环境，由综合布线（数据通讯）系统、信息网络安全系统、供配电系统、信息中心机房系统等构成。
综合布线系统：
就是能连接各个子系统和设备的有线无线网络，就像我们人体的神经系统，传输各种感知信息到大脑，再接收大脑反馈的指令。如果这种校园信息化的“神经感知系统”经常出问题，那么智慧校园的使用体验感就会非常差甚至运行瘫痪。所以这种基础工程的选材和线路设计的质量把控尤为关键，一定要选质量可靠的国标材料，点位尽量多预留，线路通道冗余量要够要有备用，特殊子系统网络之间需要物理隔离，如监控系统就需要单独一套的网络，因为视频传输时刻占据着网络的传输而且数据量很大，若和其他网络共用，势必影响其他系统的体验感；数据通讯设备（交换机、路由器）要选用性能稳定、质量可靠，倒不一定考虑多大的数据冗余，一般而言数据冗余量预计到2年内够用就行，因为这些数据传输设备技术发展的很快，成本也只会越来越低，而且这些设备替换也很方便，所以过早的采用大容量设备只会增加成本。至于具体选择什么品牌的产品，是否需要有线无线融合、划分多少网段、多少类接口等问题，因为需要具体分析，所以在此就不作赘述，但一定要选择技术实力强，售后服务好的厂家。
信息网络安全系统：
这一块以前很多学校不太重视，最多就是装个防火墙。但现在随着信息化设备越来越多，各方面数据量也越来越大，懂计算机技术的学生也越来越多，一旦发生网络安全事件，如：个人信息泄露、篡改个人空间、篡改成绩数据等等，那么势必会给我们的学校管理造成重大的不良影响。所以这一部分我们也应当重视起来，但需要配置哪些软硬件设备，还是具体情况具体分析。
供配电和信息中心机房系统：
一般我们传统的信息化设备供配电，都是接的校园建筑配电，这样存在一些问题，如：安防监控系统、无线网络系统、数字广播系统、服务器、网络安全设备等涉及到学校安全、学生考试等事情的时候，我们不希望因为停电而受到影响，所以这些系统或部分设备就需要我们的UPS系统对其专门不间断供电，一般UPS系统我们还是设计在信息中心机房内。因为信息中心机房，是我们整个“智慧校园”的物理核心，所有校园信息化系统、设备的软件、数据库、运行程序、服务器平台都要放在这个位置，包括UPS也在这个位置。所以其重要性相当于我们人类的大脑和心脏，是整个智慧校园的中枢及核心。其建设内容包括装饰装修（要求无尘）、空调新风系统（精密空调保证设备恒温，新风系统保证室内正压）、机房供配电（保证所有机房设备和线路满负荷负载）、动环监测系统（动力、水侵监测等）、消防灭火系统（具备报警和气体灭火功能）、电磁屏蔽及防雷系统等等，其建设标准要达到国家B类，因此建设费用并不低，如再加上购买服务器建立校园私有云，那么经费紧张的学校一定负担不起。但如果不做信息机房，众多的网络设备、软件、数据库服务器在哪儿摆放？我们的智慧校园云平台又在哪儿搭建？所以，我们要考虑引入租赁公共云服务的方式。在此我推荐三种解决方式：
1、完全租赁公共云服务：学校所有的信息化系统的中心平台程序、数据库、分析系统等全部部署到租赁的公共云平台上面。优点：这种方式每年的租赁费用不会太高，比自建平台划算，学校自身无需管理数据库和服务器，各系统只是通过中转服务器和设备，上传和接收云平台的数据和指令即可。缺点：对运营商网络依赖非常大，如果网络出现问题，那么本地设备和系统就处于独立工作状态，谈不上智慧校园。适合类型：经费紧张的学校和信息化系统不多的学校。
2、云存储+本地自建平台的方式：把数据库建立在云服务上，本地机房只建设中转服务器和平台服务器，计算和分析都在本地，本地也可以保存部分分析的有用数据。这样方式，优点：大量的数据存储在云服务端，：虽然本地还是需要建设中心机房，但标准可以按C类建设费用不会太高，学校平台只是调用数据即可，而且云服务租赁费用较低，并且数据安全性比自建的还高！因为像一些大数据云平台服务商，他们的网络安全管理系统是世界一流级别的，投入的经费是一般单位不能比的，所以数据的安全性非常有保障。缺点：本地还是需要建设中心机房，需要专业维护人员日常维护；数据的上传和调用还是依赖运营商的网速，虽然断网后，各系统间任可以联动和互通，但数据不能及时上传，如果断网时间过长，本地服务器存储不足就会造成数据的丢失。适合类型：学校信息化建设基本完善，本身就有信息机房（但不大），学校有网管老师或专业维护人员，运营商网络情况良好的学校。
3、自建私有云平台+云备份：就是我们前面说的，将所有的设备、数据库、服务器、云平台等，全部搭建在学校自身。优点：云端只是用来备份数据，各信息化子系统数据流转通畅，智慧平台（大数据、人工智能系统）能与用户之间进行更好信息交互，能更好的进行分析和自我训练，能最快的实现智慧校园。缺点：建设费用高，需要专业人员进行日常维护，有足够的场地建设中心机房。适合类型：预算经费充足的改建或新建学校，师生人数和信息化子系统多的学校。这一段我讲述的较多，因为信息机房的建设标准和需求程度不同预算价格差异非常大，如果按面积计算每平米可以3000元，也可高达每平米3万元。所以只有根据自身学校的实际情况才能对信息中心机房建设作出正确判断。
整个基础层，基本就由以上几个系统组成，这一层的建设重点除了“质量可靠，性能稳定，经久耐用、冗余充足、扩容方便”这个五个要素，还有一个重要的要求：就是能向平台层提供设备的实时运行数据！这一点很重要，因为以往的校园信息化网络基础建设，一直要出问题了“网络瘫痪了，设备烧坏了，线路断了”学校管理者才知道，然后找厂家维保人员查，维修人员短时间又不能及时到场解决，或者到了现场才知道是什么设备出问题但又没准备相应配件，又回去拿配件。这种传统校园信息化基础设备管理是满足不了智慧校园的要求的。只有能实时传上运行数据，通过平台层的大数据系统分析设备的运行状况，才能及时判断故障点，为学校管理人员提供准确的数据和管理方案，从而在问题发生前就解决问题！这样的信息化基础层才能支撑起整个“智慧校园”系统的稳定运行。
（二）应用层
校园万物联网是这一层的建设重点，这一层的内容也是我们一线教育管理者、老师、学生平时接触最多的，如班班通、考勤打卡、电子班牌、电子书包、常态录播系统、精品录播系统、数字广播系统...非常多的子系统分类，为我们提供了能实现智慧学习、智慧教学、智慧教育管理的环境。使学生具备了入境学习的条件，让老师有了智慧教学的工具，为教育管理者提高管理效率。在提高效率的同时能产生大量的教育教学和学习数据，但这些数据来源的系统、设备的厂家不同，在学校信息化建设中便形成了“各自为政”的情况，各用各的数据，系统互不相同，这也是阻碍智慧校园进程的一个难点。所以在选择这一类设备或各种前端应用产品时就要要求各个厂家提供开放式的软件协议，这一点要求必须的，也是19大以来国家教育管理部门对教育信息化产品的一个要求“2017年11月2日，教育部副部长杜占元在“教育大数据应用技术国家工程实验室”成立启动会上指出：教育信息化将不再仅仅是“可做或可不做”“可多做或可少做”的选择，而是具有战略性和全局性意义，将与教育所包含的一切空间深度融合，促进产品以及平台间的互联互通，实现校园物联网”，所以我们的学校在搞校园信息化建设要求产品厂家提供开放式的软件接口和数据接口是合理的要求，即是在已建成的系统中也可以要求这些厂家提供后续的软件或数据开放服务。
校园信息化建设到这一层，感觉已经比较丰富了，能实现校园物联网+这个概念，这也是很多商家所定义的智慧校园，但这些都还只是工具！是提高教育教学效率的工具，还只能算是一至四阶段的建设内容，还不能算真正意义上的智慧校园。要给教育的工具装上智慧的大脑--也就是我们的第三层-平台层的建设内容：智慧校园云平台。
（三）平台层
智慧校园云平台，这是一个集合了物联网、大数据技术和人工智能技术的软件平台。
很多人一说起互联网+、大数据、人工智能等这些现代化计算机技术，都觉得还属于前沿科学，好像还没有成熟的产品可应用，如人工智能的汽车自动驾驶技术还不能商用，而且还发生不少事故；语音识别在有噪音的环境下，识别率会大大降低，而且对语意和语境的理解也不准确；人面识别技术虽可以商用但也不尽如人意，比如只能对正面识别，如侧面或者背面还是不能像人一样立体的认识一个人。好像人工智能还是在下围棋或者电子游戏上应用的更多，对教育这个领域还是涉足不多。包括很多打着人工智能教育产品旗号的厂家也没弄出个多智能的东西，比如：可对话的智能机器人、智能阅卷、编程3D打印等等，但感觉这些都算不上人工智能的范畴，只是减轻了部分工作量，距离有真正意义上的人工智能还很远，更不用说如何超越人的智慧，实现智慧教育。而大数据技术好像在生活当中应用的更多，如政府的人口信息等各类数据治理；互联网购物的消费数据生成精准的广告推送等等。
所以，是不是在基础教育领域的校园信息化建设中谈论大数据、人工智能还有点早？其实不早，而是正好！因为“人工智能”是通过具体的数学算法来建立一个程序模型，而这个模型需要大量的相关数据来进行不断的学习和训练才能完善各种逻辑和指令，从而达到一种智能的判断和输出结果。比如现在的百度导航地图会根据你输入的地址，优化出你最佳的行驶路径，如果使用这个导航的人越多，那么相关的数据就越多，导航的中心就会合理的分配不同的路径给不同驾驶者并提前预告拥堵程度，从而进一步优化路径，使其更有效的避免拥堵，这就是人工智能的一种不断自我学习的成果展现。所以，我们的教育信息化要做人工智能，就必须以大量的教育教学数据和学习生活数据为基础，通过这些数据不断的对校园人工智能系统进行训练和使用，才会让系统越用越聪明，越用越智能。而这些数据的来源又是我们平时使用的各种教学设备（教学一体机、办公电脑、教学录播系统、阅卷系统等）、学习工具（学习平板电脑、在线练习题等）、安防考勤设备、生活穿戴设备所产生的，这些数据的产生和积累需要大量的时间和过程，如果我们现在不把这些数据记录和整理起来，那么我们学校的教育就永无有人工智能可用！因为每个地区、每学校都有自身的办学特点和教育理念，生源素质和教师资质也有差别，举个简单的例子：一个教育落后地方的孩子能用省市级教育先进学校的教学方案来教吗？他能跟上进度吗？这是因材施教吗？能让他主动学习吗？这是以学为主吗？所以不同的学校有不同的人工智能系统，有不同的教学方案，并且是针对每个老师、每个学生都应该有不同的教学方案和学习方案。好的厂家做的优秀的人工智能模型，可以从算法上更优秀更好，但不是说哪个好学校的人工智能系统搬到你们学校就直接可以用！因为他所依赖的数据资源基础，依然是各个学校自身的，这是其他学校代替不了的。所以说我们这个时候把人工智能、大数据、互联网+这些技术引入校园信息化建设一点都不早，因为只有从现在开始做，以后我们的校园才能有真正的人工智能系统可用，这才算建设智慧校园！
首先，根据学校自身情况决定是自身搭建私有云平台，还是租赁的公共云平台，然后把所有的系统、设备、程序在此进行数据交互。这就相当于一个人”大脑”存在，对所有教师、学生、系统、设备产生的教育、教学、学习、校园活动等数据都要分类、整理、“记忆”在这里，并通过分析这些数据，产生新的运行指令和数据。我们众多的子系统的软件也要部署在这个平台上，各个子系统的数据库要相互共享，最好能做到在数据层彻底打通。然后在众多商家和厂家中选择一家技术实力雄厚的集成商来做中心软件平台的集成工作，软件集成商的核心技术上是能接受不同厂家的不同数据格式，并进行分类整理。这就是我们智慧平台-大数据中心建设的基本要求！至于能分类和生成出哪些有效数据，这就要看我们学校的要求和厂家的技术实力，比如：学生的知识点掌握数据、偏科情况、师生互动情况、兴趣小组数据、同学小团体数据等等；老师的教学方案和教学质量数据、师生互动数据、教师研训数据、家校沟通数据等等；教育管理者的教育参与数据、管理数据（安全、设备运行、教学质量）等等，综合这些数据就能生成用户画像。
用户画像
那什么是用户画像？就是校园智慧云平台通过大数据抓取和分析，把用户日常的教学和学习生活数据形象化的呈现出来，为各项校园管理、教学、学习提供客观的数据指导。这是我们校园智慧平台交流应当有，也必须有的一个功能。从目前的技术和需要上看，我们至少可以归纳出四类用户画像：
① 学生成长画像：
学业成像：各学科成绩可精细到每个知识点的掌握情况、学习轨迹和学习时间分配情况，可与同班同校或同区进行横向对比，也可与自己纵向数据对比。
健康成像：身高、体重、视力、体检数据、体育成绩等等，可与在同学横向对比、也可与自己纵向对比；
兴趣爱好成像：体育特长、艺术特长、自然科学特长、社会科学特长等等，可横向、纵向对比呈现。
综合素质数据成像（数据：学业数据，健康数据、特长数据、社会实践活动成绩，德育成绩评价成绩）可横向、纵向对比呈现。
学生成长画像，记录了平时学生学习生活的点点滴滴，像一本随身日记一样伴随着学生的整个学习生涯，形象、全面的为高等学校的招生录取提供客观的数据依据，符合我们所倡导的素质教育选拔人才的理念，同时这些数据成像又能让学习者更了解自己，为弥补自己的不足和发挥自己的特长以及对未来的规划都有很好的指导意义。
② 教师教学画像
教学数据成像（授课班级成绩情况，按学生掌握知识情况对比，体现教学技能（信息化工具掌握使用情况、教学方法、教学强弱项，教学水平升降），横向纵向数据对比。
研训数据成像（网上研修课程完成情况，专业专科发展方向）可横向纵向对比呈现。
家校沟通数据成像（与家长沟通情况次数的成像）可横向纵向对比呈现。
健康成像（身高、体重、视力等职业健康数据等）可横向纵向对比呈现。
综合素质评价（优质教学教案数据，优质教学课件数据，优课评价数据以及各种获奖情况，学生、家长评价，学校管理者评价）可横向纵向对比呈现。
教师教学画像，为各位教师把平时教育教学的中的各项数据呈现出来，为教师研训学习、考评等都提供了多方位、全面的数据。
③ 家庭教育画像
家庭教育数据成像（子女学业数据、子女家校沟通数据、子女学业辅导数据、家庭教育学培训课程数据、亲子活动数据，子女评价数据，老师评测数据），横向、纵向数据对比。
家庭环境数据：生源地（小区、街道）、上下班时间、父母文化程度、生活习惯（是否有抽烟、酗酒等习惯）、家庭人口组成、健康数据等等）可横向、纵向对比呈现。
健康成像（身高、体重、视力、体检数据）可横向、纵向对比呈现。
学生学习好不好的原因不再是学生个人原因，用家庭教育的数据找出问题所在，把智慧教育教学的理念，从学校带回家中，贯穿整个生活学习当中。
④ 学校管理画像
学校管理数据成像（学生整体学业数据、各种获奖数据、校园安全保障数据、各种设备系统运行管理数据等等）横向纵向数据对比。
生源地数据成像：小区街道的生源地数据成像、家庭文化程度的数据成像，家庭人口及健康数据成像。可横向、纵向对比呈现。
学校管理者研学的数据成像，可横向、纵向对比呈现。学校好不好不再是靠汇报成绩、打广告宣传，也不是再靠名气吃老本!学校好不好，通过学校管理画像一目了然。
用户画像除了提供数据给用户看，我们还要用好他，比如：通过这些数据，如何做好学习规划，制定适合自己的学习方案和学习路径？把学习不好的原因找出来，不要再是凭主观的一句话“不努力学习”就把成绩不好的原因归集到学生自己身上，而是要把问题细化到具体是哪些知识点没掌握？是一系列的知识点还是单个知识点？是生活学习习惯有问题还是家庭教育有问题？是学校管理教学存在问题，还是学生不适应学校的教学方式（方言、口音）及教学进度？只有精准的找出原因并解决这些问题，才能让学生爱上学习、主动学习。
这种把用户学习生活中的各种数据具象化的呈现出来，同时利用这些数据，对用户进行相关的推送服务，如自动生成错题集推送给学生，推送相关的研学课程给老师，推送相关的家教指南给家长，推送相关的教育管理经验给校长等等，但这只是我们校园大数据技术应用的第一步，但这还不能算是智慧教育，因为还不能使学习者个性化的学习，比如推送错题集这个功能，如果只是靠做题这种强化练习来提高分数，那么还拿老师讲课干嘛？多做题就行了嘛！多做题就能掌握知识？显然是不行的！我们之前说过，知识的传递是需要相互交流的，在沟通的过程中学习者才能明白这个知识点是如何产生的，其这部分知识的发展过程和延伸的其他知识内容有哪些联系，这种理解性记忆是“死记硬背”无法比的，这种获得知识的学习过程也是错题集无法代替的，而我们不可能为每个学生配置一名优秀的全能教师，时时刻刻关注着学生，随时随地的为他答疑解惑，所以我们的需要人工智能来为我们解决这个问题。
人工智能小助手
这是能否实现智慧教育最重要的一个功能。前面我们说过，衡量智慧教育能否实现的标准就是看能否实现“个性化学习、差异化教学、泛在式学习、群智化学习、协作式学习”这五个标准能否实现，而这个五个标准有一个重要的前提就是要有一个老师或者“学习助手”时时刻刻的关注学习者（用户）、了解学习者，能听懂、能看懂，能随时随地提供服务和指南，能通过数据分析对一些事件（事情）进行预警和干预。显然，我们不可能为每个学习者、每个用户提供这样的老师、这样的私人助理，但机器能做到，计算机能做到，随着人工智能技术飞速发展的今天，人工智能技术通过深度学习等已经进入我们生活中，比如行车导航已经能为我们规划出多条出行路线，分析各条路线的达到时间、费用支出、拥堵情况，准确度也相当高，而我们教育是否也能有一个这样的人工智能小助手？答案是肯定的，也必须有！随着校园信息化的发展，人工智能小助手是会出现在我们的校园学习生活中的，因为我们需要有“人”来分析我们的学习状态、各科知识点掌握情况，能为我们每个学习者自动调整各学科的学习方案和制定自己的学习路径，也能对学校教学提供有效意见，如分班分层走班排课教学等等，群体事件预警等等。根据需求可以列举出以下几点重要功能:
① 学习小助手
能根据学习者在校、在家的各种学习生活数据，综合判断学习者的学习能力，学习的主观能动性，分析学习过程中的问题，并生成相应的报告，哪部分知识点掌握不足，把知识点进行细化和相互关联，并根据以往的学习数据，生成相应的学习路径，推送相应的知识点教学视频给学习者，而且这些知识点视频不因是一整堂课的视频，而应是按知识点细分来抓取视频，再根据知识点的相互关联性来组合视频，结合每个学习者的学习能力和学习深度来关联这些学习资料，再根据学习者自身学习理解能力，提炼其中精华的内容，或化繁为简，或由简变繁，主动推送给学习者，这样才能大大提高学习效率，形成适合学习者的个性化学习方案，这样才能算实现个性化学习；同时又能根据学习者的特长和爱好以及能力智能的组建学习团体或小组，实现群智学习、协作式学习模式，有效的激发出学习动力和灵感，才能更好的进行理解性学习和创新。同时由于智慧平台布置在云端，采用云计算的形式，统一账户登陆后小助手可以存在在任何能联网的多媒体设备上，这样无论学习者在哪里都可以实现随时随地学习，随时与小助手进行沟通和享用学习资源。
② 教学小助手
人工智能不仅仅为学生使用，同时教师，也应是人工智能受益用户！但侧重点是为老师减轻教学负担、提高工作效率以及提升个人教学水平。现在校园信息化建设充斥着各种各样的应用程序、教学工具，这其实是增加老师的负担，那么我们的小助手，首要解决的就是一个程序操控所有的教学工具，其中应有这几项重要功能：能记录和安排各种学习生活日程，主动根据教学排课预定多媒体教室或各种实验室，主动分析自身的教学特点和不足处，推送相关的研训学习方案和计划。根据学生自身学习能力，分层主推送老师自己审核过的作业给学生，主动为老师推送相关年级、班级、学生类别的教学方案，实现差异化教学，预警个别学生的学习、德育、身体情况；根据校园大数据对每个学生进行客观的综合素质评价。
③ 家教小助手
根据学生平时的学习学业数据、在校德育考评数据、身体体测数据、同学交流沟通数据、心理考评、考勤、消费、在校活动轨迹等等数据，综合分析学生的身心健康状态，提前预警如成绩下滑、学业偏科、早恋、追星、沉迷游戏、过渡消费、健康状态不佳等等问题，及时给出对策和教育方案让家长正确引导学生。让家长了解自己的孩子，用孩子愿意听、听的懂的方式与孩子沟通。为家庭教育和学校教育搭建一个思想高度一致的教育平台。
④ 管理小助手
及时、全面的掌握学校各方面信息，提供精准的管理预案（如根据基础设备运行数据判断出是否老化，是否需要新增设备；学校青年教师研训进度跟不上，自动推送干涉预案；自动推送解决学校安全隐患及预案；迎接上级领导视察一个口语命令就可发布LED欢迎标语、会议信息等等）。智能接受上级部门发送的文件，并根据文件内容关联其他相关文件的要求，并草拟一个实施方案及计划和日程安排；智能推送最新的教育管理资料；根据学生学业数据、选课倾向以及师资配比和教学资源进行智能排课，可全走班学习，也可半走班，也可坐班制的传统教学，实现分科分深度教学，不给学生贴标签，真正实现我们智慧教育育人育才的理念。
这些功能和要求，虽然听起来有点科幻，太前卫！但如果一步步把物联网，大数据，云计算，人工智能等技术有机的结合起来，那么实现这些功能就是不是梦想！何况我们的教育信息化不往这方面发展往哪儿发展？单单是靠堆多媒体教学工具能解决问题？做一个走班排课就能改变传统教育？提前推送点学习资料就能让孩子主动学习？就能翻转课堂？没有一个大统一的建设思想显然是不行的！因为智慧教育的首要任务就是要以学为主，只有让学习者爱学习，他才会主动学习，爱学习的前提就是要有一个全方位、随时随地能帮助他学习、了解他的“导师”在，这个真不是我们人类可以做到的，因此这些大统一的校园人工智能智慧平台是我们校园信息化建设必然走的一步，而且越早进行越好，因为人工智能是需要大量的数据进行深度学习才能完善的，所以我们的校园信息化建设者们在编写建设方案和产品采购时，一定要避免“穿新鞋，走老路”的问题，利用物联网、大数据、人工智能技术将各个相互独立的“死系统”串联起来形成一个统一的活系统，才能引领教育模式创新、实现教育现代化。
