自2022年11月ChatGPT发布以来，以生成式大模型为代表的AI（人工智能）在各行各业中引起广泛关注，成为推动社会变革重要的技术动力。AI在教育领域中的应用已成为广泛共识，高校作为教育领域中技术研发和应用的前沿阵地，AI与教育的融合，推动高等教育改革，成为研究焦点。教育部印发的《国家教育数字化战略行动2024年工作要点》明确提出，实施教育系统人工智能大模型应用示范行动，以高等教育为切入口，推动生成式人工智能在相关专业领域的应用。
研究面向AI+教育的智慧校园建设非常必要且紧迫。南开大学在学校“十四五”发展规划中明确，加强信息化建设，积极推动新型基础设施建设，探索5G、大数据、物联网、AI等技术在学校发展建设中的广泛应用，同时将“数字南开”智慧校园建设列为学校“十大行动计划”之一，作为推动学校数字化转型和支撑引领学校事业高质量发展的重要举措。下面以“数字南开”智慧校园建设为切入点，探讨面向AI+教育的高校智慧校园建设。
一、建设原则
“数字南开”智慧校园建设遵循如下建设原则：
整体规划、分步实施。根据学校事业发展规划，综合考虑学校人才培养、科学研究、文化传承和社会服务愿景，制订学校的数字校园规划。
总体设计、标准引领。“数字南开”作为一个整体，加强总体设计，保障数字校园基础设施、信息资源、应用系统以及网络安全、保障体系等方面协调发展，提高建设效率和建设水平。
应用导向、数据驱动。以学校事业发展、师生教学科研及学校管理服务需求为导向，利用大数据技术为用户提供决策支持和智能化服务，促进高等学校数字化转型。
注重融合、体验优先。发挥数字校园的整体性，为各类用户提供集成化、个性化、智能化的信息和应用服务。重视用户体验，以师生的使用体验作为数字校园建设运行的重要评价指标。
安全可靠、适度超前。特别注重安全规划、安全实施和安全管理机制建设，构建完整的数字校园安全保障体系，确保数字校园安全运行。
积极探索、创新应用。积极探索新技术的创新应用，更好地支撑教学、科研、管理、服务等业务创新和高等学校事业发展。
二、建设目标
智慧校园建设旨在提升学校整体竞争力，改善学校办学条件，为此“数字南开”智慧校园建设明确建设目标，提出打造具备南开特色的新一代智慧校园“新四化”，具体如下：
标准化。依托“数字南开”智慧校园建设的实施，以项目推动变革，规划新一代数字校园相关标准规范，包括《南开大学网络建设标准》《南开大学网络安全标准》《南开大学数据标准》《南开大学系统和应用开发集成标准》，实现后续信息化建设的高效率、高质量、低成本。打造全国数字化转型样板，为其他学校提供参考和借鉴，促进资源的共享和协同。
融合化。将“数字南开”建成一个有机整体，融合校园网络、算力平台、数据平台，构建融合化的新教学、科研、管理和服务场景；打破各系统、平台之间的壁垒，破除因业务范围不同而造成的事务推行障碍，推动全校各部门之间协同工作；推进各种资源融合，形成南开数字资源库，为学校发展提供数字基座。
智能化。通过AI、大数据等新技术与学校业务进行深度整合，利用数据进行智能分析，实现智能辅助教学、科研、管理、服务，让师生的学习、工作、生活更加轻松、舒适、便捷，实现“人人皆学、处处能学、时时可学”，推动南开特色终身学习体系建设，助力国家终身学习型社会建设。
绿色化。“数字南开”整体规划坚持绿色和可持续发展理念，规划智能化管理平台，提升学校能源利用率，降低能源消耗；在项目建设和运营过程中将充分考虑数据中心能耗，通过切实手段和要求，降低机房PUE值，减少能源消耗和环境污染，实现可持续发展的“零碳”绿色数字校园。
三、建设框架
在面向AI+教育的智慧校园建设背景下，在“新四化”建设目标的指引下，“数字南开”智慧校园建设明确了建设框架，如图1所示，两侧为整个智慧校园建设的基本保证，框架自下而上涵盖从信息化基础设施、体系化技术支撑平台到应用场景、用户交互体验，具体如下：
图1 “数字南开”智慧校园建设框架
构建统一安全体系。智慧校园建设必须在安全的基础上实施，而高校在信息化建设过程中安全相关建设往往相对滞后，标准不统一，无法形成安全合力，因此需要统一的安全体系。以云安全、数据安全和系统安全为核心，从网络安全、数据安全、应用安全、终端安全、办公安全、安全咨询服务等维度进行全方位保障，逐步构建智慧校园整体安全体系。
构建智能运维体系。作为整体建设的智慧校园，其软件系统、网络和计算中心等运维应统一规划，并引入智能技术，先于用户发现故障，做到无感解决故障问题。基于物联网、大数据、人工智能等技术，构建南开大学智能运维体系，实现对校园基础设备设施和系统的全方位监控和管理，在减少人力投入的同时，能够及时发现和解决问题，保障校园设施的使用效率和安全性，实现降本增效，提高学校的管理水平。
构建统一标准体系。通过统一智慧校园建设标准，强化顶层设计，涵盖工程建设类、方法类、数据类、应用类、安全管理类、运维服务类等标准规范，推动智慧校园的标准化、规范化、制度化建设，实现以智慧校园建设推动学校机制体制创新。
建设校园信息化基础设施。升级为学校业务开展提供基础能力的信息化设施，包括网络建设、算力平台建设。
1、网络升级：建设“主干网+有线网+无线网+管理网”融合的新一代校园综合网络，其中管理网实现物联功能，将各种数字化终端连接在一起，形成绿色、灵活、高效、安全、智能的基础网络平台，为学校提供高速、稳定的网络环境。
2、算力融合：建设校级智算中心服务基础设施底座，构建基础设施云化、技术云化、架构云化、业务云化、运维云化的全面云化体系，包含完整的计算、存储、网络、数据库、中间件、云原生PaaS、云原生计算、安全等全栈云服务。各个部门以及在校师生可以根据业务需求，选择合适的功能，支撑学校业务全面数字化转型。
数据中心建设。建设面向AI+教育的大数据综合管理平台是智慧校园具备AI能力的重要基础。以大数据全栈能力为技术支撑，将结构化数据和非结构化数据进行统一纳管和治理，并提供数据接入、数据采集、数据治理、数据管理、数据安全、数据分析与服务开放等能力，实现一站式数据全生命周期管理，做到数据“进得来、管得了、治理好、看得见、控得住、可服务”。通过平台汇聚各类数据，编制统一的校级数据标准规范，经过标准化数据治理形成各专题数据，支撑资源目录服务，并为以生成式大模型为代表的AI校内应用提供重要的数据基础。
创新体系化技术支撑平台。为解决学校信息化建设过程中出现的系统繁杂和标准不一等问题，规范后期系统建设，打造智慧教育行业标准化操作系统（EDU-OS）。该系统是集资源管理、AI调用和应用开发为一体的体系化技术支撑平台，能够为学校、学院和职能部门的管理者或运营人员，提供模型AGI能力，并结合敏捷开发、标准API、iPaaS应用等工具，确保实际应用场景落地实施。
打造智慧化应用场景。在网络、算力、数据和技术平台支撑的基础上，围绕学校教学、科研、管理和服务等主要业务，打造智慧应用场景。
1、系统整合赋能智慧教学。教学是高校重要的业务场景，将现有分散、独立的教学系统、教学资源整合打通，将教学平台能力和智慧教室硬件能力进行整合，最终以统一的教学门户为入口，打造个性化的智慧教学生态。
2、智慧科研赋能高效科研。为提升学校科研能力，通过建设统一的校级支撑平台，构建科研高性能计算环境，实现面向科研群体提供一站式科研云工具服务和弹性资源支持，解决科研孤岛、数据封闭、协作困难、算力不足等问题，打造全链路智慧科研数字化生态。
3、数字孪生IOC赋能学校科学化管理。利用数字孪生平台构建校级智能运行中心（IOC），实现对学校的人、车、资产设施、各业务系统全联接，实现数据全融合、状态全可视、业务全可管、事件全可控，赋能学校科学化管理。
4、推进网上办事大厅平台建设，赋能师生服务。以流程引擎为基础，以业务部门为主体，通过梳理优化面向师生的服务事项，构建一站式网上办事信息化服务平台。该平台是集信息查询、数据查询、业务办理为一体的融合型门户，师生用户可查看事项、办理业务、填报数据、查找数据、浏览校内新闻，支撑多校区全场景的协同服务，实现“数据多跑路，师生少跑腿”，切实提升全校师生的信息化服务体验。
打造人机交互新模式。通过教学资源、大数据平台建设，基于生成式AI大模型，结合学校特色进行模型训练，打造具有南开特色的“NK-GPT”，让大模型应用充分赋能教学、科研、管理和服务。
利用生成式AI能个性化服务用户的特点，重点关注个性化学习服务，扩展教学服务广度，不仅在校师生可以享受智能化教学服务，社会人士也可获取南开学习资源；延展学生学习空间，使学生不仅可以在课堂上学习，课后在任何地方都可学；延伸学生学习时间，使学生不仅可以在学期间学习，毕业后仍可学习。实现“人人皆学、处处能学、时时可学”，推动南开特色终身学习体系建设，助力国家终身学习型社会建设。
四、技术路线
面向AI+教育的智慧校园建设在整体规划的情况下，在具体实施过程中涉及各系统平台的建设，应遵循“平台化”、“解耦化”和“数据驱动”的技术路线。
平台化。建设能够实现在某一领域通用功能的系统平台，解决学校各部门、各学院的一些通用性、基础性需求，为学校其他信息化业务提供能力和支撑。
第一，要从学校信息化建设整体发展角度，以平台化思想设计各种基础信息化能力，包括云服务、数据中心、统一身份认证、师生服务平台，等等。
第二，要强化平台系统能力，弱化应用端能力，对终端设备要求专业化。以摄像头为例，尽量选取物理性能强的产品，包括分辨率、景深、抓拍功能等参数，弱化对摄像头的功能性要求，比如智能分析，因该功能可在平台系统中实现。这样在大量类似项目建设时，只需做终端设备采购，在降低建设成本的同时，也能降低运维成本。
第三，平台能力专业化，各种平台更加专注于某一种能力的实现，比如统一身份认证平台更加专注于认证的实现，而人员身份信息数据可通过数据中心同步数据。
解耦化。平台系统之间尽量不发生直接功能上的耦合，尽量解耦。这样各平台系统在升级或更换时，对其他系统和智慧校园整体的影响最小。
数据驱动。通过数据将各平台关联起来，组合出具体场景所需功能。这样一方面，当场景出现变化时，平台系统的调整可快速且低成本做出相应改变；另一方面，确保数据储存在数据中心，系统平台变化不会影响到具体数据。
南开大学依据“平台化”、“解耦化”和“数据驱动”的技术路线规划了“数字南开”智慧校园建设内容，其中核心的系统建设部分在图2中给出。
图2 “数字南开”智慧校园核心系统建设内容
从图2中可以看出，整个系统都在统一运维体系和统一安全管理体系下实施运行。首先，智算中心服务平台作为基础设施层，为各系统和平台的运行提供支持环境。其次，应用开发支撑平台结合校园大数据综合管理平台和校园视频中台形成平台服务层，为业务系统应用场景提供数据、资源和开发能力支撑。再次，将相关系统或平台进行组合，为学校教学、科研、管理和服务提供有力的信息化支撑。最后，校园协作平台和身份认证管理平台组合成为用户获取信息化服务的入口。
五、结语
自2024年3月正式启动“数字南开”智慧校园建设以来，南开大学目前已经完成了智算中心服务平台建设，并为30余个系统平台提供运行环境，大数据综合管理平台已经完成了以教学为核心的数据治理相关工作，智慧教学环境建设完成并进入试运行阶段。
总而言之，为深入研究面向AI+教育的智慧校园建设，本文以南开大学为例，从建设原则、建设目标、建设框架和技术路线等方面进行了深入的分析和研究，介绍了标准化、融合化、智能化和绿色化的新一代智慧校园建设“新四化”建设目标，并据此分析了智慧校园建设框架，进一步提出“平台化、解耦化和数据驱动”的技术路线，以期为各高校开展相关业务提供可参考的方案。
（作者：焦宝臣、赵星、李涛，南开大学大数据管理中心；来源：《中国教育网络》2024年8月）