Python软件库对智慧校园建设路径的有效研究

张 伟

（兰州资源环境职业技术大学，甘肃 兰州 730020）

0 引言

为实现校园的数字化建设，提高智慧校园网络运行的稳定性，并进一步落实此项工作，各大高校提出了在教育过程中辅助信息化技术建设基础设施工程，包括基于AR技术、智能机器人的辅助教学工程；基于智能感知技术的助教工程等。但无论以何种形式建立智慧校园，都应当以大数据技术、云计算处理技术和物联网技术为支撑，通过现代化技术的集成，实现对优质教育资源、便捷教育环境的构建。目前大部分高校在建设智慧校园中仍存在认知层面的偏差，无法科学、合理地使用软件库辅助相关工作与任务的执行，导致智慧校园建设工作一直存在滞后的问题。为实现对教育资源的填充，提供智慧校园建设更加坚实的支撑，技术部门构建了完善的Python软件库。Python的本质是一种计算机程序语言，Python软件库便是基于Python语言编写的数据库，其中不仅含有丰富的教育资源，还包括大量的免费开源软件程序。基于综合角度分析，Python软件库具有较强的实用性与价值性。为此，该文将开展基于Python软件库的智慧校园建设方法设计研究，并通过此种方式实现校园数字化发展的推进。

1 基于Python软件库的智慧校园建设方法

1.1 开发智慧校园前端智能检索引擎

为实现对智慧校园的规划化建设，可根据建设工作的相关需求开发校园前端智能检索引擎。检索引擎基本架构如图1所示。

从图1所示的内容可以看出，智慧校园前端智能检索引擎主要由3个部分构成，分别为前端信息主动抓取、数据索引与检索。使用网络爬虫技术作为信息抓取的关键技术，用户在前端输入关键词等信息后，网络爬虫将主动进行后台收录信息的识别，识别到与用户检索关键词匹配的信息会呈现在计算机前端界面上。此过程的计算如公式（1）所示。

图1 智慧校园前端智能检索引擎基本架构

式中：为抓取的后台收录数据；为网络爬虫检索行为发生次数；为关键词；为检索行为发生时间；为抓取行为的迭代次数；为空间数据维度。

按照上述方式实现对网页数据的抓取，并在此基础上对抓取的数据添加检索引擎，按照词汇类别划分对应的组件信息，实现对语句等指令的主动查询。此过程的计算如公式（2）所示。

式中：为语句指令的主动查询过程；为文档集合中关键词数量；为关键词与检索信息的匹配度。

建立不同检索程序之间的连通关系，确保用户在使用某一指令在智慧校园前端进行信息的主动检索时，程序具有连贯性。

1.2 基于Python软件库的智慧校园网实名认证

该文在上述设计内容的基础上引进Python软件库，结合Python软件库提供的相关信息对智慧校园终端用户进行实名认证，以保证智慧校园网在运行中的安全性与可靠性。利用Python软件库中脚本程序设计实名认证流程的具体步骤如下。

操作计算机设备，在智慧校园网络中创建一个指定浏览器对象，使用脚本程序，打开信息服务类别。此时脚本程序将主动弹出浏览器身份注册与登录界面，在此界面进行访问认证权限的设计。同时，使用浏览器操作对象，获取界面访问权限，此时身份信息注册界面将处于被控制或被锁定状态，即此界面只有操作对象可以编辑，其他用户无法编辑界面。上述提出内容中的界面锁定状态控制过程的计算如公式（3）所示。

式中：为界面锁定状态；为状态控制程序；为用户操作与访问权限；为用户身份类别。通常情况下，的取值有3类，分别为学生、教务工作者与后台人员，根据登录对象身份的差异，可以设定的不同取值；为界面中存在的外部连接；为外设编辑指令。

完成上述处理后，滑动窗口界面，在界面中找到文本数据的输入框，点击脚本程序中的Find_ele_by_name指令，将Python软件库中与用户身份信息匹配的内容录入智慧校园网等级终端。当用户下次登录智慧校园网时，输入的数据信息将与录入的信息进行主动匹配，当匹配后发现存在Web类别时，证明身份匹配成功。反之，将匹配后发现不存在Web类别时，说明身份匹配失败。对登录用户的身份认证过程进行描述，如公式（4）所示。

具有地方高校特色的公共数学课程教学模式改革适用于地方高校理、工、经、管、生、农等有公共数学课程的专业人才培养，包括分类分级教学、管理机制、协同共享改革、学科竞赛、自主学习模式和精品资源共享平台建设等，充分体现了因材施教和OBE教学思想，以及以学生发展为本的教学理念．

式中：为登录用户的身份认证过程；为用户输入的身份认证信息；为终端录入的身份认证信息；为匹配指令；为Web类别。

按照上述方式进行用户身份的匹配，当用户输入信息后存在多次不匹配的问题时，登录界面将自动被锁定，此时需要用户通过其他方式进行身份验证才能完成对智慧校园网络的登录。

1.3 基于共享技术的智慧校园云数据中心构建

为提高智慧校园信息的存储与流通效率，该文引进数据共享技术，搭建针对智慧校园的云数据中心，通过此种方式集成智慧校园数据，实现对校内资源的高效流通。在此过程中，需要先进行数据控制节点的设置，将数据库与资源库与数据流通节点进行匹配。此过程的计算如公式（5）所示。

式中：为数据库、资源库与数据流通节点的匹配结果；q为数据控制节点；为匹配程度；为节点数据离散性。

完成对节点数据的搭建后，根据资源对应的IP地址，建立多个网络节点之间的通信关系。将对应的网络节点与控制中心建立安全认证关系，并使用脚该文件进行节点数据包的封装，以满足智慧校园云数据中心的安全构建需求。此过程的计算如公式（6）所示。

式中：为网络节点之间的通信信道；为节点数据包；为封装方式。

在上述内容的基础上，为保障存储在云数据中心的脚该文件具有较高的安全性，引进了数据加密技术，为不同节点分配对应的密钥，以此种方式为智慧校园云数据中心的安全性提供支撑。此过程的计算如公式（7）所示。

式中：为智慧校园云数据中心的加密处理]；为密钥；为密钥分配方式；为节点数据在存储空间的存储方式。

按照上述方式完成基于共享技术的智慧校园云数据中心构建与安全防护设计，实现基于Python软件库的智慧校园建设。

2 实例应用分析

上文从3个方面完成了基于Python软件库的智慧校园建设方法的设计研究，为检验该文设计的方法是否能起到助力校园数字化发展的作用，下述将以某地区试点高校为例，采用实例应用分析的方式，对该方法的可行性进行检验。

试验前，安排专门的负责人进行校园管理者的对接，掌握此校园数字化与智慧化建设现状，将校园机房作为此次试验的场所。搭建试验的操作环境见表1。

表1 智慧校园建设环境

试验中，使用表1中提供的工具进行智慧校园的建设，在编辑智慧校园脚本程序时，辅助使用Python软件库中的不同软件程序，由Chromediver进行校园网浏览器相关功能的控制。同时，在编译网络安全架构时，使用Python软件库中的第三方数据库，利用Selenium数据库提供的程序测试工具，进行浏览器程序与智慧校园场景的集成设计。此次选用的Selenium数据库可以在不同终端进行程序的编译执行，且不需要在终端安装其他软件，可以降低智慧校园建设的成本。在此基础上，使用Python软件库中OS标准数据库，利用OS数据库中的大量函数进行程序驱动，在驱动程序时应注意操作系统版本应与OS数据库版本一致。

通过上述方式完成智慧校园建设前的准备工作。在此基础上，按照该文设计的方法进行智慧校园的建设。建设过程中，集成分布在不同渠道的离散数据，使用Java语言辅助计算机编译程序，开发智慧校园智能检索引擎与前端。同时，在Python软件库中录入校内学生、教师与不同岗位教务工作者的个人身份信息，将相关信息以编码的方式存储在Python软件库中，通过此种方式实现对智慧校园网实名认证功能的完善与优化。此外，还需要引进互联网共享技术与云计算技术，构建智慧校园云数据中心，并安装防火墙等防病毒用于保障智慧校园网络安全。

按照上述方式完成基于Python软件库的智慧校园建设。在此基础上，将智慧校园前端的驱动运行速度作为评价指标，对该文构建的智慧校园网综合运行效率进行检验。在校内随机选择100名用户，操作终端设备，使用户接入校园网。调用后台数据，统计不同用户在操作智慧校园前端时网页的运行速度，将其作为试验测试结果，如图2所示。

从图2所示的试验结果可以看出，随着智慧校园网络终端接入人数的增加，校园网络运行速度并未出现显著波动或网速下降的问题。由此可证明该文建设的智慧校园在实际应用中是具有可行性的。

图2 不同数量用户在线时智慧校园网络的运行速度

在此基础上对智慧校园的检索引擎速度进行测试。按照上述方式，随机选择10名用户，在完成对个人身份的验证后，在数据中心进行资源的检索。调用后台数据，记录10名用户在检索资源后网页的跳转时间。试验结果统计见表2。

表2 智慧校园引擎运行时间

从表2所示的试验结果可知，该文建设的智慧校园引擎可以将用户检索资源网页跳转时间控制在1.5 s范围内，并实现在跳转过程中对终端数据库的检索，以此为用户提供大量与其需求匹配的展示资源。

3 结语

随着机器语言与计算机语言在教育产业发展中的融入，相关智慧校园的建设研究成了产业社会发展的关注重点。为全面推进智慧校园的建设工作，该文从开发智慧校园前端智能检索引擎、智慧校园网实名认证以及基于共享技术的智慧校园云数据中心构建3个方面对基于Python软件库的智慧校园建设方法展开了详细研究。完成研究后，以某地区试点高校为例，设计实例应用试验，通过试验证明了该文设计的方法不仅可以实现将用户检索资源网页跳转时间控制在1.5s范围内，同时还可以保障智慧校园网络在运行中的稳定性。总之，通过该文的研究，将Python软件库应用到校园建设工作中是十分可行的，但要进一步实现对此项工作的优化，还需要持续进行该文设计成果的测试投入，通过此种方式助力校园的数字化建设，优化教育市场发展模式，发挥教育产业在市场内的更高价值与效能。