區(qū)域電子書包支撐平臺的設計與實施

朱林輝，劉太如

（上海市閔行區(qū)教育學院 技術中心，上海 200241）

一、前言

隨著教育信息化的發(fā)展，國內掀起了進行電子書包相關研究與實踐的第二次熱潮。在研究層面，以華東師范大學工程中心為代表的學者從電子課本和電子書包技術標準體系的制定入手，對電子書包的相關理論進行了深入的研究。祝智庭教授對電子書包的相關基礎理論進行了闡述，并對本次電子書包熱潮后的特點進行了分析。他們認為，電子書包系統(tǒng)主要包括學習內容、學習終端、學習工具和學習平臺四大部分。[1]這四部分互相關聯，共同組成一個有機整體，形成一個互相聯系彼此共生的教育生態(tài)。此外，他們還在研究了國內外相關案例的基礎上，提出了“媒體——功能”二維建構及拓展集成和“核心、可選、擴展”三級配置與功能關聯的電子書包系統(tǒng)的功能建模的總體架構。[2]在實踐層面，以閔行區(qū)為代表的區(qū)域基礎教育工作者首先開始了電子書包整體解決方案的區(qū)域實踐探索，從頂層設計、模型構建和區(qū)域服務和實踐體系的構建等角度入手，搭建了區(qū)域服務平臺，構建了區(qū)域電子書包整體服務生態(tài)體系。本文基于閔行區(qū)電子書包服務平臺構建的實踐，從區(qū)域平臺的功能建模入手，詳細闡述了閔行區(qū)電子書包平臺的建設歷程。

二、平臺規(guī)劃

在平臺規(guī)劃中，不能脫離電子書包各個有機組成部分，孤立的、單獨的規(guī)劃平臺，應該在大的環(huán)境下，在學習內容、學習終端、學習工具和學習平臺構成的生態(tài)體系中通盤考慮，頂層設計。在規(guī)劃階段需要清晰了解學習平臺所面臨的問題，明確平臺定位，從而確定開發(fā)策略。

1.規(guī)劃所面臨的問題

（1）目標問題

傳統(tǒng)教育存在諸多弊病，諸如教育資源分配不均衡、教學方式單一、過多采用“灌輸式”教學、忽視學生的綜合發(fā)展、評價方式單一等等問題。教育系統(tǒng)已經在努力改變現狀，如上海市的“二期課改”已經經歷了十五年，課改成果輝煌。在信息技術應用領域，也已經經歷了信息技術與學科整合、信息技術與學科體系全面整合等階段，目前正在進入信息技術與學科融合階段。在這樣的大背景下，有些地區(qū)走入了目標制定的誤區(qū)，盲目地將電子書包作為解決一切教育弊病的良藥，從而制約了電子書包本身的發(fā)展。

電子書包項目應該在現階段教育大背景下，滿足現有教育業(yè)務需求的基礎上，逐步、適度地向前發(fā)展，從而避免與現有教育業(yè)務脫節(jié)。

現代信息技術具有即時、互動、共享、富媒體等特點，閔行區(qū)在充分調研現狀，在信息技術特點指導下確立了“為每一個學生提供個性化和無處不在的教育”的總目標。[3]在總目標的指導下，除了滿足學習支持的必備功能外，還需要實現對移動學習和個性化學習的支持。

（2）“靈魂”問題

信息化平臺的建設離不開先進教育思想的指導，即信息化平臺離不開“靈魂”。閔行區(qū)已經經歷較長時間的數字化學習探索，在數字化學習環(huán)境中探索了“前移、后續(xù)、合作互動、自適應評價”的指導思想，充分體現了以學生為中心，以及混合學習和泛在學習的理念，而且融入了“顛倒課堂”的核心思想。閔行區(qū)所探索的“靈魂”，充分體現了與新技術相匹配的新的教育教學法。

（3）設計策略

平臺的建設歷來是互聯網中最核心的部分，各大互聯網公司都在將平臺建設作為公司優(yōu)先發(fā)展的策略。電子書包平臺作為區(qū)域數字化學習的支撐系統(tǒng)，涉及到教與學的方方面面，建設過程必定充滿了艱辛，建設過程也不是一蹴而就的，需要在科學的策略指導下，迭代建設，螺旋推進。

1）頂層設計，科學決策。在電子書包各要素組成的生態(tài)體系中通盤考慮，長遠規(guī)劃，按照科學性、先進性的要求進行科學決策。

2）需求導向，務實服務。以閔行區(qū)中小學教育發(fā)展需求為出發(fā)點，充分調研現狀，優(yōu)化現有教學模式，切實滿足廣大師生教與學的需求。

3）合理定位，統(tǒng)籌兼顧。對區(qū)、校、人三級平臺進行準確定位，區(qū)級層面自上而下推進，學校層面自下而上實施，形成自主研究，共建共享的機制。鼓勵各實驗學校自主研究，形成特色；通過交流、研討、展示等方式推動資源共建，實現智慧共享。

4）整體推進，分步實施。整體規(guī)劃，全面協(xié)調，按照“核心、可選、擴展”，對功能進行分類，確定優(yōu)先建設核心功能的策略。

三、平臺設計[3]

圖1 閔行區(qū)電子書包支撐平臺架構

閔行區(qū)電子書包支撐平臺主要包含硬件層、數據層、支撐平臺層、應用層、接入層和用戶層。其中支撐平臺和應用是閔行區(qū)電子書包支撐平臺的核心部分。其系統(tǒng)架構如圖1所示。

系統(tǒng)架構的底層是基礎硬件支撐層，主要通過虛擬化實現硬件資源的虛擬化、池化，實現網絡、計算、存儲資源的自動化管理，提高硬件使用率，提高硬件運行效率，減少運維管理的復雜度。

數據層，實現基礎數據的統(tǒng)一管理、存儲，從而減少數據冗余，提高數據的讀取效率。

支撐平臺包含基礎支撐平臺、基礎資源管理平臺和基礎資源之上的應用平臺。主要包括：身份認證中心、統(tǒng)一門戶構建、學習管理系統(tǒng)（LMS）、學習內容管理系統(tǒng)（基礎資源管理平臺，LCMS）、個性化測評系統(tǒng)、導學本系統(tǒng)。此外還預留了其他系統(tǒng)的接口，作為系統(tǒng)擴展的通道，使得整個平臺預留了可選方案。

1.身份認證中心

身份認證中心承擔為全區(qū)所有參與實驗中小學教師和學生提供統(tǒng)一的身份管理、權限管理、統(tǒng)一審計和身份認證服務。

（1）統(tǒng)一身份管理、權限管理：將全區(qū)40所（以后會增加到覆蓋全區(qū)）實驗學校的用戶信息集中管理；統(tǒng)一用戶權限管理，用戶可以簡便快捷地訪問數字化學習平臺和資源。

（2）統(tǒng)一審計和認證服務管理：采用單點登錄技術，實現用戶訪問信息門戶及各個平臺的統(tǒng)一認證；用戶只需要認證一次，可以訪問數字化學習平臺所有子平臺。此外還預留統(tǒng)一認證接口，采用符合標準的接口技術，實現系統(tǒng)統(tǒng)一登錄的可擴展性。

2.統(tǒng)一門戶構建

圖2 統(tǒng)一門戶首頁

統(tǒng)一門戶系統(tǒng)是數字化學習平臺對外發(fā)布信息的窗口，實現實驗項目信息公開的主陣地，此外還具備實驗項目管理，實驗教師管理功能，是實驗項目教師協(xié)同作業(yè)的有效溝通橋梁。其首頁如圖2所示。實現區(qū)、學校、班級、個人的各級門戶系統(tǒng)。主要包括：新聞系統(tǒng)、項目動態(tài)功能、通知系統(tǒng)、項目報表系統(tǒng)、個性化內容推送功能、門戶系統(tǒng)。

（1）新聞系統(tǒng)。支持項目新聞的發(fā)布，支持項目新聞的分類，支持校級新聞的發(fā)布與管理，支持校級新聞的匯聚。

（2）項目動態(tài)功能。支持其他各個平臺的信息調用，包括學校項目動態(tài)、學校公開課等。可調用教師創(chuàng)建課程數量，教師公開課信息，學校學生總體表現報表和教師報表等。

（3）通知系統(tǒng)。通知系統(tǒng)可以實現區(qū)、校、教師、學生之間的信息互動，有效提高信息傳遞的效率。

（4）項目報表系統(tǒng)?？梢詫崿F項目班級數、課程數、教師數、學生數、重大活動、公開課開展等情況的區(qū)級報表。

（5）個性化內容推送。面向學生、教師、管理人員等的個性化內容推送功能。

（6）門戶系統(tǒng)。門戶系統(tǒng)將以上各功能和在各個子系統(tǒng)的數據進行匯聚并集中展示。

3.學習管理系統(tǒng)（LMS）

學習管理系統(tǒng)是閔行區(qū)電子書包項目的核心平臺，是直接面向教師和學生的服務平臺。在本項目中學習管理系統(tǒng)將采取利用Moodle進行二次開發(fā)的方式，二次開發(fā)主要包括以下內容：

（1）課表功能。學校課堂教學活動都以課程表為中心，課程表是課堂教學活動的秩序手冊，是教師和學生共同遵循的日程安排，具體功能如圖3所示。

圖3 課程表功能列表

在課表中，點擊學科進入相應的課程頁面。此外在課堂教學時，根據課表自動呈現當前課程內容。支持教務管理功能，能夠實現課表的導入。

（2）課堂管理。實現班級學生的分組，學生課堂表現記錄等功能。

（3）課程內容管理。實現課程內容的添加、刪除、修改、發(fā)布等功能。

4.學習內容管理系統(tǒng)（基礎資源管理平臺，LCMS）

建立電子課本、數字資源的區(qū)域及學校統(tǒng)一內容管理系統(tǒng)，實現內容的統(tǒng)一建設、上傳、管理、分發(fā)、審核等各項功能。學習內容管理系統(tǒng)包括以下幾部分：基礎資源管理（基礎資源、電子教材（電子課本）、題庫）；資源檢索系統(tǒng)；積分系統(tǒng)；資源調用模塊。

學習內容管理系統(tǒng)分為兩層：基礎資源管理層和學習內容應用管理層，如圖4所示?；A資源管理層，提供區(qū)域資源共享，實現對區(qū)域優(yōu)質資源、標準資源的管理、維護、展示、發(fā)布與推送，構建區(qū)域、學校的資源共享機制；學習內容應用管理層，則按照數字化學習模式，對資源進行排列組合，結合相應的數字化學習活動要素，如討論區(qū)、聊天室、程序學習、測驗、作業(yè)等，行成新的學習資源聚合體。在閔行區(qū)數字化學習平臺中主要采用Moodle課程、導學本和個性化測評三種應用模式。

圖4 學習內容管理

5.個性化測評系統(tǒng)

圖5 個性化測評系統(tǒng)

（1）測試系統(tǒng)。支持題庫的管理，支持題庫和資源管理平臺的無縫接入?？梢詫崿F整套試卷的批量導入，支持紙質試卷的批量導入，并支持紙質試卷的批量入庫。支持在線解答演算題、作文等形式試題，支持在線手動批閱該題型。支持智能組卷（按題型、難度、知識點、錯題集，智能批量組卷），支持將試卷分發(fā)給不同學生，支持學生的分班、分組；支持程序教學功能，實現學生個性化學習；支持錯題集功能，實現學生個性化錯題集，班級錯題集，學科錯題集，并能支持基于錯題集的自動組卷；支持基于知識點的補救功能，并將該功能和測驗功能結合，實現錯題知識點的自動識別，并實現自動補救。支持與學習內容管理系統(tǒng)的無縫連接，實現相關資源的無縫調用。支持對試卷的集中分析，實現試卷的各項分析，如錯誤率、分數段統(tǒng)計、試卷難度統(tǒng)計等。支持區(qū)域分數的統(tǒng)計、學校分數的統(tǒng)計、班級分數的統(tǒng)計。

（2）個性化評價系統(tǒng)，如圖3所示。累積學生自主學習、合作學習、探究學習的數據，并對學生的學習情況進行分析、反饋。為“以需求為導向，以解決問題為主線”的課程與教學的新實踐模型提供技術支撐。支持個人學習風格測定、學習歷程評定、個人學習診斷，實現教師教學決策功能，輔助教師了解學生學習狀況。并根據相關結果提供智能學習路徑（需要和Moodle課程及導學本系統(tǒng)相結合）。實現體質健康檢測指標的錄入、管理、呈現，實現綠色學業(yè)質量標準的測定，實現相關數據的自動抓取、管理、呈現。

（3）平臺應實現和現有學業(yè)質量分析系統(tǒng)、網上閱卷系統(tǒng)的接入。實現相關數據的共享和統(tǒng)一調用、呈現。

（4）自主學習系統(tǒng)。支持基于學習行為分析的自主學習，個性化學習計劃的制定。

6.導學本系統(tǒng)

圖6 導學本系統(tǒng)

導學本是指依據學科課程標準、教學基本要求，以國家審定通過的中小學課本為藍本編制的指導學生開展自主、合作、探究性學習的文本，如圖6所示。它是閔行區(qū)獨創(chuàng)的數字化學習應用系統(tǒng)。

和傳統(tǒng)教材相比較，導學本的學習主體是學生，是寫給學生的書；和一般“導學案”相比較，導學本超越“一課一導”“一課一練”，具有系統(tǒng)性、整體性。根據學業(yè)標準對“教材”進行整體梳理，并依托導學本指導學生自主、合作、探究學習。

電子書包中的導學本，是一種多種媒體組合而成非紙質的電子書。它以科學直觀的視、音、圖、文等實現教學內容的數字化、交互功能的智能化，多角度、多維度地呈現教學內容，方便學生理解和掌握知識、技能，并及時地和同學、教學展開互動。多媒體閱讀、教學性交互是其最重要的功能特征。為支持學生學習，在內容上將學習需要的教材、教輔、工具書等按照科學的結構整合而成的綜合的學習資源包；在時空上既可以在學校課堂進行在線在場的學習，也可根據學生需要的離線學習。

四、平臺實施

目前比較流行的平臺開發(fā)方法為自主開發(fā)和購買成熟軟件兩種。自主開發(fā)周期長，而且存在較大的質量風險。購買成熟軟件實施周期短，軟件質量有保障，但是存在功能不能完全符合需求、操作習慣不適應等問題。閔行區(qū)在項目周期短，工作任務重的情況下，選擇自主開發(fā)、購買成熟軟件和借助開源軟件相結合的實施方案，保證了項目進度，最大限度地滿足了數字化學習需求。

在對現有軟件進行了大量考察后，一批優(yōu)秀的開源軟件被發(fā)現。如可以用作門戶系統(tǒng)的Liferay，著名的開源單點登錄系統(tǒng)CAS，優(yōu)秀的學習管理系統(tǒng)Moodle，這些系統(tǒng)都可以直接滿足區(qū)域電子書包支撐平臺的功能需求。對于學習內容管理系統(tǒng)、個性化測評系統(tǒng)則采用購買成熟軟件方式建設。對于導學本系統(tǒng)，由于是閔行區(qū)首創(chuàng)，沒有成熟軟件可供選擇，因此采用自主開發(fā)的模式建設。

確定軟件開發(fā)方向后，首先遇到的問題是所選擇軟件整合與集成問題。由于平臺各部分模塊之間耦合度較低，都存在不同的應用場景，因此選取了整合度較低的策略。在基礎數據管理方面，使用數據同步模式實現基礎數據的一致；在門戶系統(tǒng)開設專門的基礎數據管理入口，進行用戶、組織的添加、刪除、修改和批量操作。在操作完成后生成XML日志文件，各子系統(tǒng)定時讀取日志執(zhí)行門戶相同的操作。

第二個問題是各子系統(tǒng)與門戶之間的通信問題。Liferay具有優(yōu)秀的整合能力，可以通過WebService的方式與異構系統(tǒng)進行通信，而且可以將子系統(tǒng)的主要功能制作成插件接入Liferay，從而創(chuàng)造一致性體驗，實現系統(tǒng)間的整合。

第三個問題就是導航問題，由于子系統(tǒng)自成體系，很容易造成使用者迷航，為了防止迷航的發(fā)生，在各個子系統(tǒng)的相同位置都添加了統(tǒng)一導航，使用者可以在統(tǒng)一導航的指引下鏈接到任意子系統(tǒng)，從而避免迷航。

五、后記

閔行區(qū)已經建成了統(tǒng)一認證中心、統(tǒng)一門戶、學習內容管理系統(tǒng)、學習管理系統(tǒng)、導學本系統(tǒng)、個性化測評系統(tǒng)。閔行區(qū)電子書包支撐平臺建設已經克服了種種困難，有了突破性進展，但“路漫漫其修遠兮”，我們對數字化學習的了解才剛剛開始。除了不斷地解決在建設中發(fā)現的問題，在未來將從以下方面繼續(xù)深化平臺功能。[4]

1.大數據分析

閔行區(qū)數字化學習平臺自建成以來已經運行一年有余，閔行區(qū)四十所實驗學校4000名師生的使用行為數據有了豐富的積累，如何深入挖掘這些大數據，從而為閔行區(qū)師生所用是閔行區(qū)電子書包項目組下一個攻關的難點。

2.個性化內容推送

數字化學習平臺的實時反饋、資源共享、個性化等特性，使得學習的針對性更強，閔行區(qū)數字化學習雖然已初步完成基于題庫的個性化測評，但是距離全部學習行為的個性化還有很長的一段距離，在未來閔行區(qū)數字化學習平臺將實現學習行為的統(tǒng)一記錄、分析，學習內容的個性化推送，基于個人學習記錄的個性化學習輔導等功能。

3.開放的學習環(huán)境

以區(qū)域教育行政推動的數字化學習項目，帶有濃厚的行政組織架構背景，已建成的數字化學習還是在現有的學校、班級的組織形式下管理維護。在未來，閔行區(qū)數字化學習平臺將跳出傳統(tǒng)組織架構的束縛，真正地以信息流為導向，建立開放、共享、自適應的數字化學習支撐系統(tǒng)。

4.優(yōu)秀的碎片化學習資源，支持泛在學習

整個社會、生活都步入了快節(jié)奏時代，無處不在的電子設備充斥于我們周圍，造成了一個碎片化的時間環(huán)境，人們的注意力不時被光怪陸離的電子設備所吸引，如何在碎片化的時間環(huán)境下實現有效學習呢？項目組認為與碎片化時間相對應的碎片化的學習資源可以解決該問題，今后項目組將致力于建設系列化的、覆蓋全部教學大綱知識點的、碎片化的優(yōu)秀學習資源。

5.在線學習與離線學習相輔相成

目前閔行區(qū)數字化學習平臺僅支持在線學習，在今后將實現離線學習，以解決網絡不穩(wěn)定或者無網絡的環(huán)境下的學習問題。

6.準確的區(qū)校兩級平臺定位

在今后的平臺建設中，將準確劃分區(qū)級平臺和校級平臺的邊界，對兩者功能進行細分，充分調動學校平臺建設的積極性。

[1]吳永和,祝智庭,何超.電子課本與電子書包技術標準體系框架的研究[J].華東師范大學學報（自然科學版）,2012,3(2)：74.

[2]祝智庭,郁曉華.電子書包系統(tǒng)及其功能建模[J].電化教育研究,2011(4).

[3]閔行區(qū)電子書包項目組.閔行區(qū)電子書包項目建設方案[DB/OL].

[4]朱林輝,劉太如.雄關漫道真如鐵，而今邁步從頭越——閔行區(qū)數字化學習平臺建設漫談[DB/OL].中國多媒體與網絡教學學報,2014,2(1).