沈陽市教育云體系結(jié)構(gòu)研究與應(yīng)用

黃艷

摘 要：將云計(jì)算技術(shù)引入到中小學(xué)信息化建設(shè)中，構(gòu)建中小學(xué)教育云，可以將中小學(xué)信息化水平提升到一個(gè)新階段，具有重要的社會意義和實(shí)際應(yīng)用價(jià)值。本文基于通用的云計(jì)算架構(gòu)，結(jié)合沈陽市中小學(xué)信息化的實(shí)際，提出了沈陽市教育云的體系結(jié)構(gòu)，以該結(jié)構(gòu)為指導(dǎo)，完成了沈陽市教育云的初步建設(shè)。

關(guān)鍵詞：云計(jì)算；教育云；教育信息化

中圖分類號：G434 文獻(xiàn)標(biāo)志碼：A 文章編號：1673-8454（2018）11-0025-05

一、引言

近年來，云計(jì)算作為一個(gè)新的技術(shù)趨勢已經(jīng)得到了快速的發(fā)展，在各行各業(yè)中得到了廣泛的應(yīng)用，取得了巨大的社會效益和經(jīng)濟(jì)效益。將云計(jì)算引入到教育行業(yè)，特別是中小學(xué)教育，較好地解決了信息化建設(shè)成本高、信息系統(tǒng)易用性差、教學(xué)資源利用率不高等教育信息化建設(shè)普遍存在的問題。同時(shí)云計(jì)算也徹底改變了教師、學(xué)生以及教育管理人員的工作方式。隨著云計(jì)算與教育融合的不斷深入，教育云已經(jīng)成為推動教育信息化的重要的核心技術(shù)。[1-4]

教育信息化有著多種類型應(yīng)用、涉及多種媒體、用戶類眾多并且使用方式多元化等特點(diǎn)，在一個(gè)良好設(shè)計(jì)的體系結(jié)構(gòu)的指導(dǎo)下，通盤考慮到涉及的眾多信息化系統(tǒng)以及使用方面的各種特點(diǎn)，需要由一個(gè)相對穩(wěn)定的結(jié)構(gòu)優(yōu)良的系統(tǒng)架構(gòu)來指導(dǎo)約束，這正是沈陽市教育云體系結(jié)構(gòu)研究的目標(biāo)所在。[5-8]

二、沈陽市教育云體系結(jié)構(gòu)

沈陽市中小學(xué)教育云總體結(jié)構(gòu)分為四層：物理層、數(shù)據(jù)層、平臺層和應(yīng)用層，如圖1所示。物理層包括整個(gè)項(xiàng)目所需的計(jì)算資源、存儲資源和網(wǎng)絡(luò)資源；數(shù)據(jù)層包括統(tǒng)一教育基礎(chǔ)數(shù)據(jù)庫、基礎(chǔ)教育教學(xué)資源庫、統(tǒng)一身份認(rèn)證中心和統(tǒng)一數(shù)據(jù)交換中心；平臺層包括統(tǒng)一門戶、人人通空間和門戶管理、用戶管理、資源管理、運(yùn)營管理、統(tǒng)計(jì)分析、活動管理、安全管理、配置管理、服務(wù)管理、客服管理等基礎(chǔ)平臺子系統(tǒng)；應(yīng)用層支持全市各區(qū)域平臺通過開放平臺進(jìn)行各種教學(xué)類、學(xué)習(xí)類、評價(jià)類、研訓(xùn)類、管理類服務(wù)接入。具體的平臺架構(gòu)如圖1所示。

另外，為了確保平臺長效穩(wěn)定運(yùn)行，還需要建立安全保障體系和運(yùn)維保障體系。安全體系構(gòu)建于物理網(wǎng)絡(luò)平臺，同時(shí)受到標(biāo)準(zhǔn)體系和管理體系的合規(guī)性制約；安全體系貫穿于應(yīng)用支撐、服務(wù)于應(yīng)用系統(tǒng)，為其提供各式服務(wù)，為核心數(shù)據(jù)安全保駕護(hù)航。運(yùn)維管理體系建設(shè)應(yīng)完善服務(wù)質(zhì)量管理，逐步建立起一套符合自身實(shí)際的運(yùn)維管理標(biāo)準(zhǔn)及應(yīng)用制度；采用標(biāo)準(zhǔn)的IT運(yùn)維管理流程，提供準(zhǔn)確、詳盡、專業(yè)的報(bào)告制度，通過客觀分析運(yùn)維過程中出現(xiàn)的各種障礙及問題，為平臺健康發(fā)展提供有力支撐。

三、沈陽市教育云系統(tǒng)建設(shè)

在沈陽市教育云體系結(jié)構(gòu)的指導(dǎo)下，沈陽市有計(jì)劃、分階段、分步驟、有序地開展了教育云的建設(shè)工作。依托該平臺，已建成并投入使用了20多個(gè)系統(tǒng)。主要系統(tǒng)建設(shè)情況如下：

1.基礎(chǔ)支撐平臺

基礎(chǔ)平臺包括門戶管理系統(tǒng)、用戶管理系統(tǒng)、資源管理系統(tǒng)、運(yùn)營管理系統(tǒng)、交易管理系統(tǒng)、互聯(lián)互通系統(tǒng)、統(tǒng)計(jì)分析系統(tǒng)和服務(wù)系統(tǒng)，總體技術(shù)實(shí)現(xiàn)功能架構(gòu)如圖2所示。

2.空間

空間分為個(gè)人空間（見圖3）和機(jī)構(gòu)空間。個(gè)人空間包括學(xué)生空間、教師空間、家長空間、校長空間等；機(jī)構(gòu)空間包括機(jī)構(gòu)空間、學(xué)校空間（見圖4）、班級空間等。個(gè)人空間為用戶提供社交互動、工作學(xué)習(xí)、個(gè)性化展現(xiàn)等功能。機(jī)構(gòu)空間為用戶提供宣傳、機(jī)構(gòu)個(gè)性化展現(xiàn)、機(jī)構(gòu)成員交流互動和機(jī)構(gòu)資源共建共享服務(wù)以及機(jī)構(gòu)信息化管理入口集成等功能。

3.門戶系統(tǒng)

門戶管理系統(tǒng)在區(qū)域教育資源公共服務(wù)平臺的計(jì)算資源、存儲資源、網(wǎng)絡(luò)資源基礎(chǔ)設(shè)施的環(huán)境下，以搜索服務(wù)、緩存服務(wù)和文件分發(fā)服務(wù)為基礎(chǔ)并通過獲取平臺其他子系統(tǒng)的相關(guān)接口數(shù)據(jù)進(jìn)行封裝組裝配置后予以展現(xiàn)，統(tǒng)一向沈陽教育資源公共服務(wù)平臺用戶提供一站式的頁面布局、欄目導(dǎo)航、新聞資訊、活動宣傳、空間和應(yīng)用推送服務(wù)，通過以上服務(wù)來滿足區(qū)域自主展現(xiàn)定制、自主內(nèi)容維護(hù)的個(gè)性化需求，具體技術(shù)實(shí)現(xiàn)功能架構(gòu)見圖5。

4.智慧教學(xué)

（1）學(xué)科教學(xué)

利用沈陽市教育云的帶寬優(yōu)勢，每間教室的多媒體教學(xué)設(shè)備都可以隨時(shí)下載和調(diào)用所需資源。教師在授課過程中利用平臺提供的教學(xué)應(yīng)用，豐富了課堂教學(xué)手段，通過利用授課軟件與學(xué)生互動將抽象的知識點(diǎn)可視化，便于學(xué)生理解加深印象，提高課堂教學(xué)效率。教師還可通過個(gè)人空間向?qū)W生空間發(fā)布預(yù)習(xí)和作業(yè)，學(xué)生利用教師空間的教學(xué)資源完成課前預(yù)習(xí)和課后作業(yè)，有助于學(xué)生自主學(xué)習(xí)、自主探究。同時(shí)也為師生的學(xué)習(xí)交流提供了便捷的平臺，讓課程資源的學(xué)習(xí)不再受時(shí)間、地點(diǎn)等限制，達(dá)到隨時(shí)隨地學(xué)習(xí)的目的。

（2）名師引領(lǐng)

云平臺的名師社區(qū)可以全面展示名師風(fēng)采，建設(shè)一批具有名師鮮明特色的優(yōu)質(zhì)數(shù)字教育資源，帶動學(xué)科教師專業(yè)成長。依托網(wǎng)絡(luò)充分發(fā)揮其在骨干教師培養(yǎng)、教學(xué)改革研究和學(xué)科建設(shè)方面的示范引領(lǐng)和輻射帶動作用，構(gòu)建信息技術(shù)環(huán)境下名師資源共享及師資培養(yǎng)新機(jī)制，從而促進(jìn)教育公平，實(shí)現(xiàn)教育均衡。而在專業(yè)成長方面，教師也可通過名師社區(qū)，及時(shí)與學(xué)科教研員和名師交流問題，參與教研員組織的網(wǎng)絡(luò)教研活動，拓寬教學(xué)思路、提升教學(xué)水平。

（3）家?；?/p>

各級空間的應(yīng)用展現(xiàn)了學(xué)校信息化的建設(shè)成果，促進(jìn)了學(xué)校信息化發(fā)展。學(xué)校將空間作為學(xué)校對外展示窗口，同時(shí)也是學(xué)校內(nèi)部聯(lián)系、互聯(lián)互通的紐帶。校內(nèi)校外人員通過學(xué)?？臻g快速查找和進(jìn)入相應(yīng)主題空間。學(xué)校動態(tài)、重要通知等均可通過學(xué)校平臺進(jìn)行發(fā)布。

（4）網(wǎng)絡(luò)培訓(xùn)（見圖6）

利用沈陽市教育云提供的良好技術(shù)支持，可以進(jìn)行教師培訓(xùn)，增強(qiáng)了培訓(xùn)實(shí)效，降低了培訓(xùn)成本?；谠破脚_的培訓(xùn)，學(xué)習(xí)時(shí)間靈活、負(fù)擔(dān)小、效率高。

（5）資源共享

教師可以通過教育云平臺上的資源自選系統(tǒng)，按照學(xué)科、冊別、章節(jié)精準(zhǔn)地找到想要的教學(xué)資源，還可以進(jìn)入教師的個(gè)人空間來獲取教學(xué)資源。平臺中的共享資源包含國家平臺資源、采購第三方的資源和內(nèi)生資源。內(nèi)生資源絕大部分來自于沈陽市一線教師，這些資源更符合沈陽本地教師的使用，教師在使用學(xué)習(xí)其他教師提供的資源時(shí)會產(chǎn)生新的教學(xué)資源，并將這些衍生資源再次上傳，這種循環(huán)使共享資源得以優(yōu)化，提升資源的質(zhì)量。教師既是資源的使用者也是資源的開發(fā)者和提供者，有利于教學(xué)資源根據(jù)教學(xué)情況不斷變化，推陳出新。

目前沈陽市教育云平臺內(nèi)生資源達(dá)到了4，889，158條，資源下載量達(dá)到了2，883，530條，資源的使用率達(dá)到了58.9%。

5.教育管理應(yīng)用

（1）網(wǎng)上評估

“數(shù)字校園網(wǎng)上評估與管理系統(tǒng)”提供了信息管理與網(wǎng)上評估服務(wù)，實(shí)現(xiàn)了高效評估、客觀評價(jià)，評估結(jié)果真實(shí)準(zhǔn)確。系統(tǒng)為建設(shè)項(xiàng)目校提供了展示與交流的主頁空間，全市項(xiàng)目校可在平臺中相互學(xué)習(xí)與交流，有效推動了沈陽市數(shù)字校園建設(shè)工作。系統(tǒng)的使用充分利用互聯(lián)網(wǎng)不受時(shí)空限制的優(yōu)勢，提升了評估效益，通過信息化手段實(shí)現(xiàn)了對信息化建設(shè)項(xiàng)目的評估與管理。

（2）技術(shù)支持服務(wù)體系（見圖7）

技術(shù)支持服務(wù)體系是為沈陽市中小學(xué)信息化設(shè)備的管理者和使用者搭建的“一站式”技術(shù)支持服務(wù)平臺。隨著國家不斷增加對教學(xué)信息化設(shè)備的投入，沈陽中小學(xué)信息設(shè)備數(shù)量達(dá)到8萬臺，帶來的設(shè)備維護(hù)壓力與日俱增，技術(shù)支持服務(wù)平臺提供的維修支持服務(wù)，可以讓教師享受到遠(yuǎn)程調(diào)試、上門維修心貼心的服務(wù)，而快速、便捷的維修模式，最大程度保證了各校信息化課程的穩(wěn)定全面的開展，真正做到用者無憂。同時(shí)，詳細(xì)準(zhǔn)確的學(xué)校信息化設(shè)備動態(tài)信息，又為各級教育管理者的決策提供數(shù)據(jù)上的支持。

（3）教育基礎(chǔ)數(shù)據(jù)庫

建設(shè)“沈陽教育基礎(chǔ)數(shù)據(jù)管理系統(tǒng)”是區(qū)域教育信息化建設(shè)的一項(xiàng)基礎(chǔ)性、戰(zhàn)略性工程，該系統(tǒng)可以管理教育大數(shù)據(jù)，打通市、縣、校和各教育應(yīng)用系統(tǒng)數(shù)據(jù)庫，融合市、縣、學(xué)校教育數(shù)據(jù)資源，推進(jìn)教育應(yīng)用信息系統(tǒng)的建設(shè)與融合，并實(shí)現(xiàn)與上級平臺數(shù)據(jù)的互聯(lián)互通。通過建立數(shù)據(jù)的元數(shù)據(jù)、標(biāo)準(zhǔn)，通過對數(shù)據(jù)的抽取、轉(zhuǎn)換、加載，將數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)變?yōu)樾畔ⅲ瑸樯蜿柺薪逃F(xiàn)代化建設(shè)提供基礎(chǔ)性服務(wù)。

6.監(jiān)測評價(jià)應(yīng)用

（1）網(wǎng)上閱卷（見圖8）

基于“讓數(shù)據(jù)為改善教與學(xué)服務(wù)”的理念，實(shí)現(xiàn)地市級統(tǒng)一建設(shè)，市、區(qū)（縣）、學(xué)校三級協(xié)同應(yīng)用，平臺可完成教育大數(shù)據(jù)的匯集、分析和應(yīng)用，從用戶角度出發(fā)，緊密圍繞數(shù)據(jù)，通過分析不同用戶的痛點(diǎn)，提供針對性解決方案。

（2）學(xué)業(yè)質(zhì)量綜合評價(jià)（見圖9）

2015-2016年，依托教育部中小學(xué)教育質(zhì)量綜合評價(jià)改革實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目，沈陽市先后兩次開展了小學(xué)教育質(zhì)量綜合評價(jià)。評價(jià)以“大數(shù)據(jù)·微診斷·深服務(wù)”為主要特征，目的是促進(jìn)學(xué)生的健康成長和全面發(fā)展，助力區(qū)域和學(xué)校教育質(zhì)量的綜合提升，同時(shí)引導(dǎo)社會和家長樹立科學(xué)的教育質(zhì)量觀。

7.公共服務(wù)應(yīng)用

沈陽網(wǎng)絡(luò)教育電視是由沈陽市教育研究院主辦的自有教育資源播出平臺，是個(gè)性化學(xué)習(xí)輔導(dǎo)的開放平臺，是打造優(yōu)質(zhì)教育視頻資源的支撐平臺，更是促進(jìn)教育均衡發(fā)展的共享平臺，目前已整合到沈陽市教育云平臺應(yīng)用中。網(wǎng)絡(luò)教育電視能夠積極響應(yīng)廣大師生的需求，針對熱點(diǎn)問題適時(shí)推出各種專題講座。截至目前，沈陽網(wǎng)絡(luò)教育電視已經(jīng)發(fā)布教育視頻6，509個(gè)，各制作基地和記者站上傳的教育動態(tài)及新聞近1，000余條。

8.科教風(fēng)云榜（見圖10）

沈陽市教育云平臺上的科教風(fēng)云榜是針對平臺用戶使用數(shù)據(jù)的統(tǒng)計(jì)系統(tǒng)，將學(xué)校、學(xué)生、教師、家長、資源等數(shù)據(jù)都納入統(tǒng)一管理，各種功能都作為子模塊呈現(xiàn)，使用同樣的基礎(chǔ)數(shù)據(jù)。利用科教風(fēng)云榜可以實(shí)現(xiàn)對每個(gè)人、每個(gè)班級、每個(gè)學(xué)校、每個(gè)區(qū)域的平臺使用情況進(jìn)行數(shù)據(jù)量化顯示，成為平臺應(yīng)用大數(shù)據(jù)分析的基礎(chǔ)。通過數(shù)據(jù)分析可以找出某一區(qū)域在平臺使用過程中的優(yōu)點(diǎn)和不足，幫助區(qū)縣調(diào)整應(yīng)用方向。科教風(fēng)云榜的數(shù)據(jù)按季度下發(fā)到各區(qū)縣教育局，對教育行政部門加強(qiáng)平臺的應(yīng)用意識，起到了很好的監(jiān)督作用。

四、結(jié)束語

體系結(jié)構(gòu)研究是教育云的基礎(chǔ)，是教育云系統(tǒng)穩(wěn)定性、可靠性、可擴(kuò)展性的基石?；诒倔w系結(jié)構(gòu)構(gòu)建的沈陽市教育云已初步建成，系統(tǒng)已經(jīng)穩(wěn)定運(yùn)行了三年左右的時(shí)間。

據(jù)統(tǒng)計(jì)，為全市接入學(xué)校每年節(jié)約互聯(lián)網(wǎng)使用費(fèi)4，254萬元，依托教育城域網(wǎng)支撐的中高考等網(wǎng)上巡考，每年節(jié)約資金800余萬元。平臺累計(jì)注冊學(xué)校空間680個(gè)，班級空間11，595個(gè)，注冊教師51，074個(gè)，注冊學(xué)生552，796個(gè)，教師上傳資源9，115，109條，共享資源4，889，158條，接入應(yīng)用42個(gè)，包含數(shù)字圖書40萬冊、電子期刊2000種，題庫60萬條，各種網(wǎng)絡(luò)開放課程4365節(jié)，應(yīng)用使用次數(shù)達(dá)到了1，193，142次，建設(shè)名師社區(qū)7494個(gè)，名師社區(qū)總訪問量12，941，847次，平臺累計(jì)總訪問量突破了1億次。

云平臺的下一步應(yīng)用，將重點(diǎn)轉(zhuǎn)向滿足教師與學(xué)生的個(gè)性化需求，營造智慧教學(xué)管理與學(xué)習(xí)環(huán)境，促進(jìn)沈陽市中小學(xué)教育事業(yè)的健康發(fā)展。

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（編輯：王曉明）