智慧教育總體設(shè)計(jì)解決方案探討

仇 亞，譚 飛

（山東省郵電規(guī)劃設(shè)計(jì)院有限公司，濟(jì)南 250101）

1 項(xiàng)目建設(shè)的必要性

（1）智慧教育是落實(shí)國(guó)家、省中長(zhǎng)期教育改革和發(fā)展方針的必然要求。教育是民族振興、社會(huì)進(jìn)步的基石，是提高國(guó)民素質(zhì)、促進(jìn)國(guó)民全面發(fā)展的根本途徑，全面貫徹我黨教育方針，堅(jiān)持教育為社會(huì)主義現(xiàn)代化服務(wù)的根本任務(wù)。為進(jìn)一步落實(shí)國(guó)家、省、市中長(zhǎng)期教育改革和發(fā)展規(guī)劃綱要，促進(jìn)教育事業(yè)科學(xué)發(fā)展，實(shí)現(xiàn)教育和經(jīng)濟(jì)社會(huì)協(xié)調(diào)發(fā)展，全面推進(jìn)教育信息化和教育現(xiàn)代化進(jìn)程，以信息化引領(lǐng)教育現(xiàn)代化理念以及教育創(chuàng)新發(fā)展的模式，信息技術(shù)在智慧教育建設(shè)中起到支撐作用，引領(lǐng)教育改革與創(chuàng)新發(fā)展。按照政府總體的發(fā)展戰(zhàn)略，搶抓教育改革和發(fā)展的重大機(jī)遇，將在智慧城市體系下建設(shè)“智慧教育項(xiàng)目”。力爭(zhēng)在“互聯(lián)網(wǎng)+”和智能化信息生態(tài)環(huán)境中構(gòu)建以學(xué)習(xí)者為中心的教學(xué)新模式，推動(dòng)教育信息化跨越式發(fā)展，實(shí)現(xiàn)教育均衡發(fā)展，提供優(yōu)質(zhì)教育資源，促進(jìn)教育公平，提升教育管理信息化水平和信息技術(shù)與教育融合發(fā)展的水平，豐富智慧城市的建設(shè)內(nèi)涵，為人才培養(yǎng)和經(jīng)濟(jì)發(fā)展起到助推作用。因此智慧教育的建設(shè)是落實(shí)國(guó)家、省、市中長(zhǎng)期教育改革和發(fā)展方針的必然要求。

（2）智慧教育是全面推進(jìn)教育改革、構(gòu)建現(xiàn)代化教育服務(wù)體系的戰(zhàn)略選擇。解決教育發(fā)展難題，推動(dòng)教育改革；引領(lǐng)智慧教育創(chuàng)新發(fā)展，培養(yǎng)高素質(zhì)人才；滿足全民教育需求，促進(jìn)城市和諧發(fā)展；完善現(xiàn)代化教育管理體系，推動(dòng)智慧城市發(fā)展。

（3）智慧教育是智慧城市建設(shè)的核心內(nèi)容和重要保障。智慧教育是智慧城市建設(shè)體系發(fā)展基礎(chǔ)保障，近年來(lái)智慧城市建設(shè)掀起熱潮，加速推動(dòng)智慧教育發(fā)展，隨著信息化浪潮的興起，教育發(fā)展已經(jīng)步入一個(gè)全新的歷史時(shí)期，大力發(fā)展智慧教育，對(duì)于城市發(fā)展具有重大意義。

2 項(xiàng)目建設(shè)的需求分析

2.1 用戶需求

智慧教育系統(tǒng)的五類核心用戶包括：教育管理者、教師、學(xué)生、學(xué)生家長(zhǎng)和社會(huì)公眾。智慧教育要為各類用戶提供最需要、最適合、最準(zhǔn)確、最便捷的教育服務(wù)。為管理者提供智慧管理服務(wù)；為教師提供智慧教學(xué)與教研服務(wù)；為學(xué)生提供智慧學(xué)習(xí)服務(wù)；為家長(zhǎng)提供智慧溝通服務(wù)；為社會(huì)公眾提供智慧資源服務(wù)。

2.2 業(yè)務(wù)需求

（1）教育管理業(yè)務(wù)需求。校務(wù)管理業(yè)務(wù)需求；教室教學(xué)業(yè)務(wù)需求；學(xué)生學(xué)習(xí)業(yè)務(wù)需求；學(xué)校多方之間互動(dòng)業(yè)務(wù)需求；學(xué)校環(huán)境業(yè)務(wù)需求。

（2）教育教學(xué)業(yè)務(wù)需求。課堂教學(xué)業(yè)務(wù)需求；人人通空間業(yè)務(wù)需求；家、校溝通業(yè)務(wù)需求；學(xué)生、教師、學(xué)校檔案業(yè)務(wù)需求。

3 總體思路

3.1 建設(shè)原則

應(yīng)用驅(qū)動(dòng)、融合創(chuàng)新；轉(zhuǎn)換模式、以軟帶硬；統(tǒng)籌規(guī)劃、分布實(shí)施；長(zhǎng)遠(yuǎn)規(guī)劃、頂層先進(jìn)；政府主導(dǎo)、校企合作；互聯(lián)互通、開放融合；回歸本位、服務(wù)教學(xué)。

3.2 建設(shè)目標(biāo)

“總體推進(jìn)教育“三通兩平臺(tái)體系”的建設(shè)，基本實(shí)現(xiàn)各級(jí)、各類學(xué)校之間“寬帶網(wǎng)絡(luò)校校通、優(yōu)質(zhì)資源班班通、網(wǎng)絡(luò)學(xué)習(xí)空間人人通”；基本建成市、縣（市、區(qū)）兩級(jí)服務(wù)平臺(tái)，即教育資源公共服務(wù)平臺(tái)和教育管理公共服務(wù)平臺(tái)；逐步建成智慧校園體系。實(shí)施“三通兩平臺(tái)”，要開發(fā)和引進(jìn)優(yōu)質(zhì)教育教學(xué)資源、學(xué)習(xí)工具和數(shù)字化課程，全面推進(jìn)數(shù)字教育資源公共建共享；探索“網(wǎng)上學(xué)?！苯ㄔO(shè)，實(shí)現(xiàn)學(xué)習(xí)、家庭、社會(huì)三位一體的教育網(wǎng)絡(luò)服務(wù)體系，面向社會(huì)提供服務(wù)，推動(dòng)教育信息資源深層次的共建共享，構(gòu)建多層次、多渠道公民自主學(xué)習(xí)的智慧學(xué)習(xí)環(huán)境，實(shí)現(xiàn)“隨時(shí)、隨地、隨需”的學(xué)習(xí)。”

在政府指導(dǎo)的“智慧城市”建設(shè)體系，堅(jiān)持以信息化引領(lǐng)教育現(xiàn)代化，以智慧教育大數(shù)據(jù)為核心，以“三通兩平臺(tái)”為基礎(chǔ)，構(gòu)建多層次、全覆蓋、智慧型教育信息化體系。

4 總體思路

4.1 設(shè)計(jì)思路及原則

4.1.1 設(shè)計(jì)思路

智慧教育建設(shè)需要符合國(guó)家相關(guān)的教育政策導(dǎo)向，應(yīng)遵循政府統(tǒng)籌規(guī)劃、滿足教育事業(yè)建設(shè)需求及應(yīng)用、學(xué)校服務(wù)與保障三位一體的整合模式，探索現(xiàn)代信息技術(shù)與教育的全面融合，通過(guò)信息化技術(shù)促進(jìn)教育理念和教育模式的變革，積極發(fā)揮教育信息化在教育改革和發(fā)展中的支撐、引領(lǐng)作用。建設(shè)覆蓋全市的教育公共服務(wù)平臺(tái)，主要實(shí)現(xiàn)教育管理的現(xiàn)代化、教育資源的共建共享、教學(xué)手段的信息化等。

智慧教育旨在構(gòu)建地本區(qū)、校兩級(jí)的教育資源整合與教育數(shù)字服務(wù)的資源平臺(tái)，構(gòu)建區(qū)、校兩級(jí)教育行政部門信息化協(xié)同辦公、教育數(shù)據(jù)采集、分析監(jiān)督管理平臺(tái)。通過(guò)智慧教育平臺(tái)構(gòu)建獨(dú)立的學(xué)校數(shù)字化校園環(huán)境，來(lái)提升教育、教學(xué)管理水平、效率，同時(shí)可以降低校園的信息化建設(shè)資金和管理人員的投入；又可以通過(guò)智慧教育平臺(tái)便捷、低成本地獲得優(yōu)質(zhì)的教育資源、創(chuàng)新教育服務(wù)，體現(xiàn)教育公平性，實(shí)質(zhì)性的提升教學(xué)質(zhì)量和教育管理水平。

4.1.2 平臺(tái)定位

智慧教育平臺(tái)以教育管理者、教師、學(xué)生、家長(zhǎng)為服務(wù)對(duì)象，在完善教育信息化基礎(chǔ)環(huán)境基礎(chǔ)上，全面建設(shè)覆蓋地區(qū)、校兩級(jí)數(shù)據(jù)互聯(lián)互通的一體化智慧教育公共服務(wù)體系，避免信息孤島和重復(fù)建設(shè)；以各種教育教學(xué)應(yīng)用服務(wù)為載體，納入第三方優(yōu)質(zhì)應(yīng)用和資源，共同構(gòu)建包含教學(xué)、學(xué)習(xí)、管理、評(píng)價(jià)、研訓(xùn)充分融合的智能化、統(tǒng)一開放的開放能力應(yīng)用服務(wù)平臺(tái)；以教育管理和教學(xué)信息化“常態(tài)化應(yīng)用”為基礎(chǔ)，構(gòu)建全市統(tǒng)一的智慧教育大數(shù)據(jù)服務(wù)平臺(tái)，改革創(chuàng)新教育管理、學(xué)校管理、教學(xué)方法和評(píng)價(jià)方式，初步構(gòu)建開放、共享、交互、協(xié)作的智慧教育體系，助力教育綜合素質(zhì)改革發(fā)展，全面實(shí)現(xiàn)現(xiàn)代化教育。

圖1-智慧教育公共服務(wù)體系

智慧教育平臺(tái)是一個(gè)集開放和以應(yīng)用為重點(diǎn)的平臺(tái)，通過(guò)開放基礎(chǔ)平臺(tái)的數(shù)據(jù)、制定標(biāo)準(zhǔn)的接入流程、制定相關(guān)的技術(shù)規(guī)范，區(qū)、校各級(jí)應(yīng)用自主接入智慧教育平臺(tái)。

4.2 總體架構(gòu)

為了滿足教育信息化發(fā)展需要，在大用戶量、高訪問(wèn)率的前提下保證系統(tǒng)的高可用性、高可靠性，智慧教育平臺(tái)總體擬采用基于云計(jì)算的技術(shù)路線，基于物聯(lián)網(wǎng)、軟件即服務(wù)、云平臺(tái)的基礎(chǔ)上，通過(guò)多種終端展現(xiàn)形式，以教育管理者、教師、學(xué)生、家長(zhǎng)為服務(wù)對(duì)象，以各種教育教學(xué)應(yīng)用服務(wù)為載體，納入第三方優(yōu)質(zhì)教育資源，共同構(gòu)建一個(gè)將教學(xué)、科研、管理等各方面進(jìn)行充分融合的智能化、統(tǒng)一開放的管理平臺(tái)。

按照展現(xiàn)層、應(yīng)用層、平臺(tái)層、數(shù)據(jù)層和基礎(chǔ)設(shè)施層規(guī)劃系統(tǒng)架構(gòu)，如下圖所示：

圖2-智慧教育公共服務(wù)平臺(tái)總體架構(gòu)

（1）基礎(chǔ)設(shè)施層。依托云計(jì)算中心為智慧教育終端設(shè)備及軟件平臺(tái)提供網(wǎng)絡(luò)支撐，利用數(shù)據(jù)中心的網(wǎng)絡(luò)設(shè)施、計(jì)算資源、存儲(chǔ)資源和基礎(chǔ)系統(tǒng)軟件，為智慧教育智慧教育平臺(tái)提供穩(wěn)定的運(yùn)行環(huán)境。

（2）數(shù)據(jù)層。建立智慧教育統(tǒng)一數(shù)據(jù)庫(kù)，為智慧教育平臺(tái)提供數(shù)據(jù)存儲(chǔ)服務(wù)，重點(diǎn)建設(shè)覆蓋學(xué)生、教師、學(xué)校資產(chǎn)及辦學(xué)條件三大類基礎(chǔ)數(shù)據(jù)庫(kù)，與教育資源數(shù)據(jù)庫(kù)形成統(tǒng)一的標(biāo)準(zhǔn)；建立統(tǒng)一身份認(rèn)證服務(wù)和數(shù)據(jù)交換服務(wù)，為國(guó)家、省、市平臺(tái)提供數(shù)據(jù)支撐。

（3）平臺(tái)層。搭建智慧教育基礎(chǔ)支撐平臺(tái)，為智慧教育平臺(tái)地區(qū)、校兩級(jí)應(yīng)用系統(tǒng)提供統(tǒng)一的功能和組件支撐，是整個(gè)智慧教育平臺(tái)的核心層。

（4）應(yīng)用層。搭建智慧教育應(yīng)用服務(wù)平臺(tái)和智慧校園綜合服務(wù)平臺(tái)，通過(guò)對(duì)基礎(chǔ)服務(wù)的調(diào)用和組合，結(jié)合實(shí)際需求構(gòu)建可完成指定工作內(nèi)容的業(yè)務(wù)平臺(tái)，包括智慧管理、智慧學(xué)習(xí)、智慧評(píng)價(jià)、智慧研訓(xùn)、智慧教學(xué)等應(yīng)用系統(tǒng)，并根據(jù)校園業(yè)務(wù)需求，提供智慧校園綜合服務(wù)，滿足最終校園用戶群體使用需求。

（5）展現(xiàn)層。建設(shè)智慧教育統(tǒng)一門戶和空間系統(tǒng)，提供教育資源、教育管理一站式的門戶服務(wù)和個(gè)性化空間服務(wù)，滿足不同用戶人群的教育信息服務(wù)需求，提供多種終端軟件系統(tǒng)，滿足不同方式體驗(yàn)教育信息服務(wù)需求。

4.3 數(shù)據(jù)架構(gòu)

為了滿足各級(jí)系統(tǒng)對(duì)于數(shù)據(jù)的不同要求，同時(shí)支撐全市教育單位跨部門、跨層級(jí)業(yè)務(wù)協(xié)作的需求，需要數(shù)據(jù)滿足業(yè)務(wù)性、關(guān)聯(lián)性、通用性等特點(diǎn)。根據(jù)平臺(tái)對(duì)于數(shù)據(jù)的不同業(yè)務(wù)需求，目前把數(shù)據(jù)分為基礎(chǔ)數(shù)據(jù)、學(xué)習(xí)應(yīng)用數(shù)據(jù)、管理應(yīng)用數(shù)據(jù)、學(xué)業(yè)測(cè)試、學(xué)生體質(zhì)健康數(shù)據(jù)五類，通過(guò)數(shù)據(jù)交換中心提供全面的數(shù)據(jù)服務(wù)。

通過(guò)標(biāo)準(zhǔn)的數(shù)據(jù)交換機(jī)制和數(shù)據(jù)格式來(lái)實(shí)現(xiàn)異構(gòu)系統(tǒng)的數(shù)據(jù)共享，建立數(shù)據(jù)沉淀池，數(shù)據(jù)沉淀池中按照數(shù)據(jù)主題分為了基礎(chǔ)數(shù)據(jù)主題、學(xué)習(xí)記錄主題、教學(xué)進(jìn)度主題、考試成績(jī)主題等主題，數(shù)據(jù)交換中心的應(yīng)用層數(shù)據(jù)將按照數(shù)據(jù)交換標(biāo)準(zhǔn)將譬如基礎(chǔ)數(shù)據(jù)、在線學(xué)習(xí)數(shù)據(jù)、教師教學(xué)數(shù)據(jù)、學(xué)生學(xué)業(yè)數(shù)據(jù)、健康體質(zhì)數(shù)據(jù)通過(guò)數(shù)據(jù)交換中心輸入到數(shù)據(jù)沉淀池中，隨著應(yīng)用的大規(guī)模是的使用，數(shù)據(jù)的大量沉淀和積累對(duì)未來(lái)的數(shù)據(jù)建模、挖掘和分析提供了分析數(shù)據(jù)基礎(chǔ)，最終形成的數(shù)據(jù)報(bào)表模型及結(jié)果實(shí)現(xiàn)個(gè)性化的智能推送服務(wù)，反過(guò)來(lái)應(yīng)用也可以訂閱相關(guān)分析出的學(xué)習(xí)建議、運(yùn)動(dòng)鍛煉、教學(xué)復(fù)習(xí)建議，最終為智慧用戶乃至智慧城市公眾用戶提供精準(zhǔn)的大數(shù)據(jù)服務(wù)。

5 結(jié)束語(yǔ)

智慧教育是一個(gè)復(fù)雜的系統(tǒng)，其發(fā)展核心包括智慧教育關(guān)鍵技術(shù)、教育數(shù)據(jù)資源、智慧教育支撐環(huán)境、智慧教育業(yè)務(wù)、智慧教育用戶、配套的智慧教育標(biāo)準(zhǔn)體系和支撐可持續(xù)發(fā)展的智慧教育產(chǎn)業(yè)。隨著云計(jì)算、大數(shù)據(jù)、物聯(lián)網(wǎng)、人工智能等先進(jìn)信息技術(shù)發(fā)展，教育信息化發(fā)展已經(jīng)從數(shù)字化向數(shù)據(jù)化轉(zhuǎn)變，大數(shù)據(jù)技術(shù)將貫穿整個(gè)智慧教育建設(shè)和運(yùn)營(yíng)體系。未來(lái)，智慧教育將改變教育產(chǎn)業(yè)的現(xiàn)有結(jié)構(gòu)，促進(jìn)傳統(tǒng)教育產(chǎn)業(yè)創(chuàng)新升級(jí)，形成規(guī)?；闹腔劢逃a(chǎn)業(yè)，為當(dāng)?shù)亟?jīng)濟(jì)建設(shè)和人才培養(yǎng)起到積極作用。