本文由《現代遠程教育研究》雜志授權轉載
作者：楊現民
摘要
智慧教育是信息技術(shù)與教育發(fā)展高度融合而產(chǎn)生的新型教育模式，是國際教育信息化發(fā)展的新方向。區域智慧教育綜合服務(wù)平臺建設作為一項大型信息化系統工程，是當前各地推進(jìn)區域智慧教育發(fā)展面臨的重要任務(wù)。較之傳統教育信息化平臺，智慧教育綜合服務(wù)平臺具有高度的整合性、智能性、數據化、靈活性等特點(diǎn)?？茖W(xué)推進(jìn)區域智慧教育綜合服務(wù)平臺建設，在建設思路上，應處理好統籌規劃與分布實(shí)施、應用需求與升級創(chuàng )新、上下聯(lián)通與開(kāi)放拓展的關(guān)系；在體系架構上，智慧教育綜合服務(wù)平臺由基礎層、數據層、公共服務(wù)層、應用層、門(mén)戶(hù)層及用戶(hù)層構成；在關(guān)鍵問(wèn)題上，應重點(diǎn)解決應用系統間無(wú)縫集成、平臺智慧性提升、平臺建設有序推進(jìn)以及系統應用的可持續發(fā)展四大問(wèn)題。
關(guān)鍵詞：區域教育信息化；智慧教育；綜合服務(wù)平臺；建設思路；體系構架；關(guān)鍵問(wèn)題
一、研究背景
隨著(zhù)智慧教育理念在全國的興起以及國家智慧城市建設步伐的加快，一些省、市、區縣已經(jīng)開(kāi)始著(zhù)手規劃區域智慧教育發(fā)展。2014年3月，北京市海淀區教委發(fā)布了《海淀區智慧教育中長(cháng)期發(fā)展規劃（2014-2020年）》和《海淀區智慧教育建設項目管理辦法》，正式啟動(dòng)智慧教育發(fā)展戰略，力爭到2020年建成全國領(lǐng)先的智慧教育示范區。（海淀區政府，2014）此外，深圳市南山區與羅湖區、寧波市鎮海區等信息化先行區域，也都在緊鑼密鼓地推動(dòng)智慧教育發(fā)展規劃與建設方案的制定與實(shí)施。
區域智慧教育的健康、可持續發(fā)展需要構建和諧的教育信息化生態(tài)系統，核心要素包括無(wú)縫整合的智慧教育基礎環(huán)境（智慧校園、智慧博物館、智慧社區等）、可進(jìn)化的海量?jì)?yōu)質(zhì)教學(xué)資源庫、智能化的教育云平臺、智慧型的教師與管理者隊伍、推動(dòng)教育變革的創(chuàng )新體制與機制等。其中，智慧教育云平臺是整個(gè)教育生態(tài)系統有效運轉的關(guān)鍵，將為各種智慧教育業(yè)務(wù)的開(kāi)展提供平臺支撐。目前，國家層面正在大力推進(jìn)兩大教育云平臺建設，分別是國家教育管理信息系統和國家教育資源公共服務(wù)平臺。為了更好地推進(jìn)區域教育綜合改革與跨越式發(fā)展，在國家教育云平臺的基礎上，部分地區開(kāi)始規劃建設區域智慧教育綜合服務(wù)平臺，期望對現有區域教育信息化平臺進(jìn)行實(shí)質(zhì)性的升級改造，以支撐和引領(lǐng)新一輪的區域教育改革與發(fā)展。
盡管目前國內已有學(xué)者對智慧教育云服務(wù)體系（張進(jìn)寶等，2012）和智慧教育云構建方法與技術(shù)（葛虹，2012）等進(jìn)行了初步探討，但是各地區在建設智慧教育綜合服務(wù)平臺的過(guò)程中仍面臨諸多現實(shí)和共性的問(wèn)題，如智慧教育綜合服務(wù)平臺應采用何種架構模式、如何提升平臺的智慧性、如何有序推進(jìn)諸多應用系統的建設與完善、如何實(shí)現系統應用的可持續發(fā)展等?；诖?，本文將對區域智慧教育綜合服務(wù)平臺建設中的關(guān)鍵問(wèn)題進(jìn)行探討，以期能夠為各地區智慧教育平臺的建設提供借鑒與指導。
二、區域教育信息化應用系統現存問(wèn)題
國家和地區對教育信息化政策的傾斜以及大量資金的投入，不少地區已基本形成了覆蓋全區的教育信息化綜合服務(wù)平臺（盡管實(shí)踐中的名稱(chēng)多有不同，常見(jiàn)的有教育網(wǎng)、教育信息化網(wǎng)、教育公用服務(wù)平臺等）。服務(wù)平臺中的應用系統數量逐年增加，其所提供的教育服務(wù)種類(lèi)也越來(lái)越多，這對于推動(dòng)區域教育信息化發(fā)展、帶動(dòng)區域教育邁向現代化起到了積極的作用。然而，隨著(zhù)大數據和智慧時(shí)代的到來(lái)，當前各區域教育信息化綜合服務(wù)平臺無(wú)論在建設思路與功能架構，還是在服務(wù)模式與應用體系上，都需要進(jìn)行徹底的升級改造，以應對時(shí)代發(fā)展對教育提出的嚴峻挑戰。
2014年5月，筆者帶領(lǐng)研究團隊對深圳市某區的教育信息化系統建設與應用現狀進(jìn)行了網(wǎng)絡(luò )調查和實(shí)地調研。該區是深圳的商貿、金融和信息中心，在全國區域教育信息化發(fā)展方面具有較強的代表性。調研發(fā)現，區域教育信息化平臺建設與應用依舊存在一些“頑疾”，突出表現為如下６個(gè)方面：
1.缺乏頂層設計，“孤島現象”嚴重
不可否認，我國早期教育信息化的發(fā)展屬于“無(wú)序疊加模式”，即缺乏系統的、強執行力的頂層設計與規劃，導致各區域在發(fā)展過(guò)程中盲目建設了大量的應用系統，而多數應用系統在建成后便處于“沉眠”狀態(tài)。由于缺乏信息化頂層設計和統籌規劃，因此難以形成具有區域特色的教育信息化發(fā)展模式，系統孤島問(wèn)題依舊存在。區校各應用系統之間難以實(shí)現基礎數據交換與共享，校際之間難以實(shí)現優(yōu)質(zhì)教學(xué)資源共建共享。沒(méi)有系統全局的應用推進(jìn)機制，致使系統建設與應用脫節。產(chǎn)生孤島的原因也是多方面的，如區校在信息系統建設與應用方面職責不明確，系統建設技術(shù)標準滯后與不完善，市場(chǎng)上的資源與系統提供商對教學(xué)的實(shí)際需求不理解，行業(yè)約束機制不健全以及市場(chǎng)利益的驅動(dòng)，等等。
2.應用系統操作繁瑣、使用率低、智能化程度不高
雖然區校部署了大批教育信息化應用系統，然而調研發(fā)現，“重建輕用”現象依舊嚴重。大多數系統的應用率很低，甚至有些系統自部署以來(lái)從未被使用過(guò)，而僅在一些報告中發(fā)揮了“充數”的作用。造成上述問(wèn)題的原因大體有三方面：一是系統的功能設計不合理，不符合教育的實(shí)際需求；二是操作繁雜，出錯率高，用戶(hù)體驗不好；三是缺乏應用培訓和相關(guān)應用推進(jìn)機制的保障。各應用系統除了能滿(mǎn)足基本的教育業(yè)務(wù)需求外，還需重視系統智能性的提升，即通過(guò)智能型的技術(shù)讓用戶(hù)花更少的時(shí)間去完成更多的工作。商業(yè)領(lǐng)域的“傻瓜相機”模式非常值得當前諸多教育應用系統提供商學(xué)習與借鑒。
3.教育數據共享困難，管理負擔重、效率低
近年來(lái)，學(xué)校部署的信息系統越來(lái)越多樣，在享受信息化便利的同時(shí)，也面臨諸多管理問(wèn)題，帶來(lái)很多額外的工作負擔，包括設備維護、信息安全、數據管理等。其中，教育基礎數據的采集、統計與管理是區校面臨的常規性工作。每年新生入學(xué)、學(xué)籍變動(dòng)、教師流動(dòng)、成績(jì)上報、人事考核、報表統計等都需要區校相關(guān)管理人員花費大量時(shí)間重復錄入各項教育數據，管理負擔重，而且效率低下。其主要原因是教育信息化管理系統無(wú)論在橫向（不同類(lèi)別的系統，如教務(wù)、學(xué)籍、人事、財務(wù)等系統）還是縱向（不同級別的系統，如學(xué)校的學(xué)籍系統、區學(xué)籍系統、市學(xué)籍系統等）上都缺少標準化、統一的部署與管理，嚴重阻礙了區域教育信息化管理的深層次推進(jìn)。
4.采集的教育數據有限，數據價(jià)值未能得到充分發(fā)揮
隨著(zhù)大數據理念與技術(shù)的逐步推廣，教育數據資產(chǎn)的地位將逐步提升，教育數據思維也將逐步融入教育的全過(guò)程。然而，當前尚未建立起教育大數據采集、處理、分析與應用的規范化流程、制度以及成熟的應用模式。教育數據的采集僅限于一些常規的結構化數據（如成績(jì)、學(xué)籍、人事、資產(chǎn)等），應用也僅是單純的匯總統計和比較分析。實(shí)際上，很多應用系統（如互動(dòng)教學(xué)系統、網(wǎng)絡(luò )教研系統、電子作業(yè)系統等）已經(jīng)存儲了大量的半結構化或非結構化數據（如帖子、提問(wèn)、評論、教案、答題過(guò)程等），但是目前這些“體制外”的教育數據仍處于“沉睡”狀態(tài)，其價(jià)值遠未得到充分發(fā)揮。此外，調研還發(fā)現區級教育管理者尚未形成“數據決策意識”，亟待通過(guò)專(zhuān)題培訓來(lái)增強教育管理者的數據決策意識和決策能力。
5.各教學(xué)資源系統之間缺乏整合，資源散亂，質(zhì)量不佳
教學(xué)資源建設始終是區域教育信息化推進(jìn)過(guò)程中的重點(diǎn)任務(wù)。各區在教育資源建設與共享方面投入了巨大的人力和財力，搭建了學(xué)科資源網(wǎng)、資源管理系統、博客網(wǎng)站群、微課制作系統等資源系統，購買(mǎi)了一系列的專(zhuān)題資源庫。然而，一線(xiàn)教師卻普遍反映，他們很難從資源系統中找到適合自己課堂教學(xué)需要的資源，備課往往需要花費大量時(shí)間來(lái)搜集和整理資源。經(jīng)調研發(fā)現，不同的資源系統由于提供商不同而缺乏資源交換的標準接口，導致不同資源系統之間“各自為政”。教師往往需要從多個(gè)系統和資源庫中搜集和下載教學(xué)資源，或者登錄不同的系統創(chuàng )作和提交資源。為了便利教師建設與應用資源，從區級層面應當建立集中的教育資源管理平臺，通過(guò)標準化接口匯聚來(lái)自不同資源系統的資源，并通過(guò)統一的資源門(mén)戶(hù)系統為廣大師生提供一體化的資源服務(wù)。此外，資源系統還應強化其在動(dòng)態(tài)資源聚合、智能過(guò)濾、自動(dòng)分類(lèi)、語(yǔ)義檢索等方面的功能，從而以更加智能化的方式為廣大師生服務(wù)。
6.尚未建立完善的信息化應用系統管理制度
目前，區級層面和校級層面都部署了若干套教育信息化應用系統，且很多系統功能和角色相互重疊，呈現出“零散、無(wú)序、重復”的特點(diǎn)。調研發(fā)現，無(wú)論是區中心還是各學(xué)校，在硬件設備的管理上往往有較清晰的管理制度和流程，而在應用系統的管理、維護、升級等方面普遍缺乏完備的管理制度和辦法，導致應用系統部署混亂、維護不到位、故障率高、升級困難，直接影響了系統的應用效果?！叭旨夹g(shù)、七分管理”是信息化領(lǐng)域的共識。教育信息化應用系統的可持續發(fā)展離不開(kāi)科學(xué)的管理，各區在推進(jìn)綜合服務(wù)平臺建設過(guò)程中，應逐步建立健全應用系統管理制度和機制，合理配置資源，實(shí)現建設、應用與管理三個(gè)環(huán)節的高效聯(lián)通。
三、智慧教育綜合服務(wù)平臺建設思路
1.智慧教育綜合服務(wù)平臺的特點(diǎn)分析
智慧教育是信息技術(shù)與教育發(fā)展高度融合而產(chǎn)生的新型教育模式，旨在綜合應用各種信息技術(shù)提升現有教育系統的智慧化水平，培養大批具備21世紀技能、擁有創(chuàng )新意識和創(chuàng )新能力的智慧型人才。（楊現民，2014）智慧教育綜合服務(wù)平臺是在智慧教育理念指導下，全面支撐區域智慧教育業(yè)務(wù)開(kāi)展，采用一體化架構的、可靈活擴展的信息化系統。與傳統教育信息化服務(wù)平臺相比，智慧教育綜合服務(wù)平臺呈現出如下特點(diǎn)：
高度的整合性。雖然當前區域教育信息化平臺大多已實(shí)現了單點(diǎn)登錄、統一身份認證、統一門(mén)戶(hù)管理等功能，但在數據流層面和業(yè)務(wù)功能層面并未實(shí)現真正意義上的無(wú)縫整合，導致應用系統的孤島問(wèn)題仍然存在。而智慧教育綜合服務(wù)平臺中的各應用系統在物理上雖然是獨立的，但在邏輯上卻是高度集成的，即通過(guò)標準化的接口可以實(shí)現系統數據的無(wú)縫交換與共享，共性業(yè)務(wù)也可以通過(guò)WebService的方式實(shí)現靈活調用與共享。
高度的智能性。當前多數應用系統操作繁瑣，使用率低，智能化程度不高，給教育管理者和廣大師生等帶來(lái)諸多不便。智慧教育綜合服務(wù)平臺中的各應用系統在規劃設計時(shí)，需要充分考慮用戶(hù)的需求，提升用戶(hù)體驗度，靈活應用云計算、物聯(lián)網(wǎng)、大數據、無(wú)線(xiàn)通信、增強現實(shí)等先進(jìn)的信息技術(shù)，大大增強系統的智能化水平，包括系統功能的智能化和系統運維的智能化。
高度的數據化。從“數字化”到“數據化”是人類(lèi)社會(huì )步入大數據時(shí)代的一個(gè)顯著(zhù)特征。如果說(shuō)傳統的教育信息化實(shí)現了教育業(yè)務(wù)的“數字化”，那么智慧教育將實(shí)現教育業(yè)務(wù)的“數據化”。數字化帶來(lái)了數據化，數據化是對數字化的拓展與推進(jìn)。（維克托·邁爾-舍恩伯格等，2013）智慧教育綜合服務(wù)平臺高度重視教育數據的規范化采集與深度挖掘，通過(guò)教育大數據中心，動(dòng)態(tài)匯聚來(lái)自各業(yè)務(wù)系統的數據，并以數據為核心進(jìn)行系統功能與流程建模。
高度的靈活性。當前各區域教育信息化服務(wù)平臺雖然也強調系統建設的靈活性，但由于在建設初期缺乏頂層架構設計，導致擴展性和靈活性非常受限。智慧教育綜合服務(wù)平臺中每個(gè)系統的建設都嚴格遵循統一的技術(shù)標準，便于數據交換和功能模塊的靈活集成。對于運行效果不佳的系統可以進(jìn)行即時(shí)淘汰，按需“插入”新的應用系統；各系統的功能模塊可以通過(guò)“開(kāi)關(guān)”按需使用，而不會(huì )影響整個(gè)服務(wù)平臺的正常運行。
2.智慧教育綜合服務(wù)平臺的建設思路
智慧教育綜合服務(wù)平臺的建設是一項規模龐大、技術(shù)含量高、結構復雜、涉及面廣、建設周期長(cháng)的大型信息化系統工程，必須進(jìn)行全局的統一規劃，才能夠使信息系統建設健康有序地運行，從而帶動(dòng)區域教育信息化水平整體提升，滿(mǎn)足區域教育現代化發(fā)展的大局需要。
各區應立足本區教育發(fā)展的實(shí)際需求，全面貫徹“智慧教育”理念，依托區教育云基礎平臺，整合各類(lèi)教育應用系統，促進(jìn)應用系統貫通與集成，規劃建設基于統一數據環(huán)境的集成化、智能化的區域智慧教育綜合服務(wù)平臺，著(zhù)力解決當前區域教育信息化存在的條塊分隔、系統孤島、優(yōu)質(zhì)資源匱乏、管理效率低下等現實(shí)問(wèn)題，進(jìn)而推進(jìn)信息技術(shù)與區域教育的深度融合，為各級教育管理者、教師、學(xué)生、家長(cháng)和社會(huì )公眾提供最需要、最適合、最準確、最便捷的教育服務(wù)。區域智慧教育綜合服務(wù)平臺的建設思路如下：
（1）統籌規劃，分步實(shí)施。
站在全區教育綜合改革與發(fā)展的高度，整體規劃新時(shí)期區域智慧教育綜合服務(wù)平臺的體系架構、核心功能、建設任務(wù)、保障機制等，創(chuàng )設具有超前性、先導性和示范性的區域智慧教育信息化環(huán)境。同時(shí)，在統一規劃和總體設計的基礎上，堅持突出重點(diǎn)、合理配置、注重效益、逐步到位的工作方法，并能充分利用前一階段教育信息化發(fā)展所取得的成果，有效整合已有硬件、軟件資源，保護已有投資。新建的各種教育應用系統，均應遵循統一的數據及互操作標準，以促進(jìn)系統的互聯(lián)互通。
（2）需求驅動(dòng)，融合創(chuàng )新。
教育信息化的各項工作要始終圍繞實(shí)際應用需求來(lái)展開(kāi)。區域智慧教育綜合服務(wù)平臺建設是一項大型系統工程，涉及到眾多應用系統的規劃建設。任何一個(gè)應用系統的規劃都應本著(zhù)“需求驅動(dòng)”的原則，以滿(mǎn)足實(shí)際教育需求為基本前提，結合先進(jìn)信息技術(shù)的發(fā)展與新型教育理念進(jìn)行創(chuàng )新設計。物聯(lián)網(wǎng)、云計算、大數據、語(yǔ)義網(wǎng)、移動(dòng)通信等新一代信息技術(shù)的發(fā)展，為解決當前諸多教育難題（如減負、公平、安全等）提供了條件?？萍歼M(jìn)步與教育發(fā)展互為支撐，要堅持“科教融合”的基本思想，創(chuàng )新應用、整合各種適合的技術(shù)，解決當前區域教育發(fā)展面臨的重大現實(shí)問(wèn)題，實(shí)現教育系統更順暢、更智慧化的運行和發(fā)展。
（3）遞進(jìn)升級，逐步完善。
區域智慧教育綜合服務(wù)平臺需要不斷升級改造，以滿(mǎn)足教育業(yè)務(wù)發(fā)展的需要。其建設應遵循“遞進(jìn)升級、逐步完善”的原則，將基礎設施、教育裝備、應用系統、教育資源等逐步升級和完善，以保持系統的先進(jìn)性、靈活性和高效性。遞進(jìn)升級的標準與要求，應在總體設計時(shí)進(jìn)行詳細的調研和規定，盡量避免“推倒重來(lái)、全部更新”所帶來(lái)的資源浪費。遞進(jìn)升級要有一定的前瞻性，瞄準未來(lái)3-5年的發(fā)展需求，逐步升級改造，推動(dòng)區域智慧教育綜合服務(wù)平臺的可持續發(fā)展。是否升級和如何升級的問(wèn)題無(wú)論在機制層面還是在技術(shù)層面，都要進(jìn)行嚴格的審查，以確定其必要性和可行性。
（4）上下聯(lián)通，開(kāi)放擴展。國家和各省市已
經(jīng)謀劃并實(shí)施了一系列的重大教育信息化工程，包括“三通兩平臺”、“校校通”、“班班通”等。區域智慧教育綜合服務(wù)平臺的建設應當充分考慮與上述工程的銜接，使其具備較強的開(kāi)放性和可擴展性。優(yōu)先應用市級平臺提供的通用教育業(yè)務(wù)，著(zhù)力打造區級教育云服務(wù)平臺。具有共性的系統，要采用國家、市、區等各級行政部門(mén)提供的公共服務(wù)平臺。區級平臺提供的業(yè)務(wù)要能夠涵蓋全區核心的教育業(yè)務(wù)，同時(shí)與市級相關(guān)系統之間要實(shí)現教育數據的無(wú)縫共享。此外，為滿(mǎn)足學(xué)校特色化發(fā)展的需求，應鼓勵學(xué)校將特色的信息化系統部署在區域私有的教育云上；對于運行效果良好、有推廣應用價(jià)值的系統，還可以無(wú)縫集成到區域智慧教育綜合服務(wù)平臺中。
四、智慧教育綜合服務(wù)平臺體系架構
教育信息化工程建設具有一次性投資大、設備更新和維護費用高等特點(diǎn)，如何尋找出最優(yōu)化的經(jīng)費投入方案和應用模式已經(jīng)成為影響教育信息化能否順利推進(jìn)的“焦點(diǎn)”問(wèn)題之一。區域智慧教育綜合服務(wù)平臺建設應堅持“系統論”的觀(guān)點(diǎn)，充分考慮各級單位的實(shí)際情況，采用“肥中心、瘦學(xué)?！钡摹霸?端”架構模式，把區域網(wǎng)絡(luò )應用、教學(xué)資源、信息服務(wù)等功能集中在信息中心，學(xué)校用“節點(diǎn)”的方式接入“中心”，按需獲得各種信息資源服務(wù)。
如何使各類(lèi)應用系統更靈活且更快速地響應不斷改變的業(yè)務(wù)需求，如何使這些異構系統和應用程序之間實(shí)現無(wú)縫通信，是平臺體系架構設計應考慮的首要問(wèn)題。面向服務(wù)的應用體系結構（Service-OrientedArchitecture，SOA）是應用體系發(fā)展的最新階段，是一種代表目前和將來(lái)發(fā)展方向的主流系統架構技術(shù)。（Hirschheimetal.，2010）因此，區域智慧教育綜合服務(wù)平臺的建設應遵循國家頒布的相關(guān)教育信息化標準，應用教育云基礎平臺，依據SOA架構思想和技術(shù)進(jìn)行系統架構（見(jiàn)圖1）。
1.基礎層
云計算能夠將分布在各地的服務(wù)器群進(jìn)行網(wǎng)聯(lián)，實(shí)現大規模計算、海量數據處理和信息服務(wù)等功能。（Armbrustetal.，2010）由于云計算技術(shù)在動(dòng)態(tài)擴展、數據安全、資源共享等方面具有突出優(yōu)勢，智慧教育綜合服務(wù)平臺的底層架構應采用云模式?？紤]到教育業(yè)務(wù)的實(shí)際需求，區域智慧教育綜合服務(wù)平臺宜采用混合云模式，即將兩個(gè)或更多云端系統（包括公有云和私有云）組成云端基礎設施。
區域智慧教育綜合服務(wù)平臺的基礎設施層融合了公有云和私有云，是數據計算、傳輸、存儲的公用通道。其中，公有云用于部署面向全區的共性化應用系統，如教學(xué)資源管理系統、教務(wù)管理系統等；私有云用于部署面向學(xué)校的各種特色化應用系統，以滿(mǎn)足學(xué)校的個(gè)性化發(fā)展需求。公有云和私有云并不是割裂的，而是可以協(xié)調工作，實(shí)現教育業(yè)務(wù)系統與數據的按需遷移。此外，在云產(chǎn)品的選型上，要優(yōu)先選擇國內成熟的、具備為教育系統定制研發(fā)能力的提供商，避免被云產(chǎn)品提供商以各種名義“綁架”。
2.數據層
云基礎平臺之上是數據層，用來(lái)保存綜合服務(wù)平臺產(chǎn)生的各種教育數據，同時(shí)提供基礎數據服務(wù)，包括教育數據的采集、存儲、處理和交換等服務(wù)。教育大數據中心是綜合服務(wù)平臺數據化的核心模塊，是大規模數據存儲和信息流通的中間節點(diǎn)，為系統集成和各個(gè)系統之間的數據共享提供平臺，保證數據的及時(shí)性、完整性和一致性。具體而言，大數據中心向下從數據源集成數據并保持同步更新，成為各個(gè)應用系統之間的共享數據通道；向上作為智能統計分析服務(wù)的數據源，提供從各個(gè)應用系統集成過(guò)來(lái)的共享數據。其系統架構如圖2所示。
教育大數據中心包括若干主題數據庫，如學(xué)校信息庫、教職工基礎信息庫、學(xué)籍庫、教師教學(xué)與成長(cháng)信息庫、學(xué)生學(xué)習與成長(cháng)信息庫、課程庫、試題試卷庫、成績(jì)庫、科研庫、資源庫、教材庫、公文庫、設備資產(chǎn)庫、財務(wù)庫等。各主題庫中又可以包括若干細分的子主題庫，主題庫中有若干數據表用來(lái)存儲來(lái)自不同應用系統的數據。大數據中心應該具備的基本功能包括：元數據管理、主題管理、數據采集、數據抽取與同步、數據交換、數據安全管理、角色與權限管理、日志管理以及系統設置。
3.公共服務(wù)層
數據層上方是公共服務(wù)層，主要為整個(gè)系統中的通用業(yè)務(wù)提供集中服務(wù)，包括統一用戶(hù)管理、統一認證與權限管理、統一工作流管理、統一接口管理、多渠道移動(dòng)應用統一發(fā)布管理等。公共服務(wù)層提供的服務(wù)屬于高頻調用的基礎性服務(wù)，因此需要具備極強的并發(fā)性、可靠性和安全性。
4.應用層
公共服務(wù)層上方是綜合服務(wù)平臺的各個(gè)應用系統，是具體業(yè)務(wù)的執行單元，是實(shí)現教育業(yè)務(wù)流程數字化的重要載體。智慧教育綜合服務(wù)平臺將現有的應用系統和尚待建設的應用系統進(jìn)行統一規劃建設，最終形成五套智慧教育應用系統，分別是智慧教學(xué)應用系統（iTeach）、智慧管理應用系統（iManagement）、智慧研訓應用系統（iResearch）、互動(dòng)智慧社區系統（iCommunity）、智慧展現與分析系統（iAnalysis），以最大程度地發(fā)揮信息技術(shù)在學(xué)科教學(xué)、教育科研、師資培訓、教育管理等方面的作用。各子系統間松散耦合，可以方便地進(jìn)行業(yè)務(wù)組合。
智慧教學(xué)應用系統：旨在實(shí)現信息技術(shù)與教學(xué)業(yè)務(wù)的深度融合，全面支持信息化環(huán)境下教與學(xué)活動(dòng)的開(kāi)展與高效管理。建設的子系統主要包括：智慧課堂學(xué)習系統、智能備課系統、網(wǎng)絡(luò )課堂系統、研究性學(xué)習系統、電子作業(yè)系統、智能考試系統、智能錄播直播系統、教學(xué)資源智能管理系統、數字圖書(shū)管理系統、微課創(chuàng )作與管理系統等。
智慧管理應用系統：旨在實(shí)現信息技術(shù)與教育管理業(yè)務(wù)的深度融合，全面支持各種教育管理業(yè)務(wù)的高效開(kāi)展。建設的子系統主要包括：校園門(mén)戶(hù)網(wǎng)站群管理系統、辦公自動(dòng)化系統、智能教務(wù)管理系統、綜合素質(zhì)測評系統、學(xué)生成長(cháng)檔案系統、教師成長(cháng)檔案系統、智能監控安防系統、學(xué)籍管理系統、人事管理系統、財務(wù)管理系統、設備資產(chǎn)管理系統、心理健康檢測系統、健康體檢數據管理系統、學(xué)生德育管理系統、網(wǎng)上招生管理系統、績(jì)效考核管理系統、教育科研管理系統、校園一卡通管理系統、教育云網(wǎng)盤(pán)系統、視頻會(huì )議系統等。
智慧研訓應用系統：旨在實(shí)現信息技術(shù)與教研及培訓業(yè)務(wù)的深度融合，全面支持教研員和教師高效開(kāi)展教學(xué)研究及進(jìn)修培訓。建設的子系統主要包括：網(wǎng)絡(luò )教研系統、教師培訓管理系統、教科研評比活動(dòng)管理系統、學(xué)科教研資源網(wǎng)、學(xué)科教研博客群等。
互動(dòng)智慧社區系統：旨在實(shí)現學(xué)校、家庭、社會(huì )之間的無(wú)縫溝通，實(shí)現教育相關(guān)用戶(hù)（學(xué)生、教師、家長(cháng)、管理者、社會(huì )公眾等）之間的全方位交流互動(dòng)，打造一體化智慧教育互動(dòng)交流空間。建設的子系統主要包括：家?；?dòng)系統、綜合素質(zhì)教育系統、學(xué)困生輔導系統、即時(shí)通訊系統、校園生活文化系統等。
智慧展現與分析系統：旨在實(shí)現各類(lèi)教育數據的可視化展現與智能分析，服務(wù)區域教育的科學(xué)管理與決策。建設的子系統主要包括：報表統計系統、教育質(zhì)量檢測系統、教育決策支持系統、教育現代化評估系統、教育信息化評估系統等。
5.門(mén)戶(hù)層
統一信息門(mén)戶(hù)是用戶(hù)訪(fǎng)問(wèn)智慧教育綜合服務(wù)平臺的“入口”，需要重點(diǎn)建設兩大信息門(mén)戶(hù)體系，分別是對外服務(wù)門(mén)戶(hù)體系和對內辦公門(mén)戶(hù)體系，二者部署在云基礎平臺的不同安全域中，分別服務(wù)于不同的用戶(hù)群體。門(mén)戶(hù)系統應具備較強的自定義功能，用戶(hù)可以根據自己的業(yè)務(wù)需要和個(gè)性偏好將服務(wù)進(jìn)行個(gè)性化定制，包括服務(wù)內容和主題界面風(fēng)格。不同角色的用戶(hù)可通過(guò)個(gè)性化門(mén)戶(hù)系統實(shí)現單點(diǎn)登錄。
對外服務(wù)門(mén)戶(hù)體系：由多個(gè)門(mén)戶(hù)網(wǎng)站共同組成，并與區內已有的各種信息服務(wù)網(wǎng)站進(jìn)行整合，為學(xué)校教師、學(xué)生、家長(cháng)以及社區人員提供統一的“入口點(diǎn)”，實(shí)現單點(diǎn)登錄。每個(gè)用戶(hù)將擁有自己的個(gè)人空間，能有效集成以用戶(hù)為中心的各種信息資源，一次登錄即可訪(fǎng)問(wèn)所有已授權的智慧教育應用系統，享受“一站式”服務(wù)。
對內辦公門(mén)戶(hù)體系：由多個(gè)子門(mén)戶(hù)共同組成，為教育局領(lǐng)導和工作人員提供“一站式”的日常辦公平臺。對內辦公門(mén)戶(hù)與各種業(yè)務(wù)應用系統無(wú)縫整合，將成為未來(lái)教育局內部辦公和管理系統的統一“入口點(diǎn)”。建設統一的面向教育網(wǎng)用戶(hù)的門(mén)戶(hù)平臺，可實(shí)現一個(gè)訪(fǎng)問(wèn)地址、一套用戶(hù)賬號、一次登錄即可進(jìn)入相關(guān)授權應用，并實(shí)現公共信息服務(wù)和應用整合。同時(shí)，對內辦公門(mén)戶(hù)還為內部協(xié)同工作及互動(dòng)交流提供了網(wǎng)絡(luò )環(huán)境。
6.用戶(hù)層
用戶(hù)層是所有訪(fǎng)問(wèn)用戶(hù)的集合，主要包括兩類(lèi)用戶(hù)，分別是區域教育網(wǎng)內部訪(fǎng)問(wèn)用戶(hù)和外部訪(fǎng)問(wèn)用戶(hù)。用戶(hù)角色主要包括教師、學(xué)生、家長(cháng)、教研員、管理者以及社會(huì )公眾。用戶(hù)可以使用PC、智能手機、平板電腦等多種終端，通過(guò)多種渠道，隨時(shí)隨地登錄統一信息門(mén)戶(hù)，享受權限范圍內的各種智慧教育服務(wù)。
五、服務(wù)平臺建設過(guò)程中的關(guān)鍵問(wèn)題探討
1.如何實(shí)現應用系統無(wú)縫集成
智慧教育綜合服務(wù)平臺要對區域內現有的應用系統和需要新開(kāi)發(fā)的應用系統進(jìn)行整合，以實(shí)現全區教育信息的無(wú)縫流轉與數據共享，大大提高教學(xué)、教研以及行政管理的效率和質(zhì)量。系統集成包括底層數據整合和前端應用服務(wù)整合兩部分。底層數據整合是系統集成的關(guān)鍵，可以通過(guò)建立數據流通共享的教育大數據中心來(lái)實(shí)現。前端應用服務(wù)整合是系統集成的重點(diǎn)，可以通過(guò)個(gè)性化的門(mén)戶(hù)系統來(lái)實(shí)現。
數據整合解決思路。為了實(shí)現教育信息在不同應用系統間的流通共享，需要建立一個(gè)數據存儲和中轉的節點(diǎn)，這個(gè)節點(diǎn)就是教育數據中心。教育數據中心作為全區教育基本數據的共享平臺，將各個(gè)業(yè)務(wù)部門(mén)的基本數據進(jìn)行集中整理和統一管理，能保證數據的權威性和準確性，從而為各業(yè)務(wù)應用系統和各類(lèi)服務(wù)系統提供數據支持。不同教育應用系統間底層數據結構的差異性導致教育信息在不同應用系統間的流通困難，因此教育數據中心的核心業(yè)務(wù)就是要根據需要不斷采集各個(gè)應用系統的數據信息，將全區教育部門(mén)需要共享的數據進(jìn)行集中存儲和管理，以方便不同業(yè)務(wù)部門(mén)共享和使用。需要說(shuō)明的是，原有系統的建設由于沒(méi)有遵循相關(guān)的教育信息化標準，因此必須開(kāi)發(fā)獨立的代理程序接口，才能實(shí)現與數據中心的標準數據進(jìn)行交換。新建系統由于統一采用WebService技術(shù)且嚴格遵循教育信息化標準，因此在數據交換方面不需要進(jìn)行格式轉換就可以將教育信息數據直接傳遞給數據中心。
服務(wù)整合解決思路。從用戶(hù)角度出發(fā)，智慧教育綜合服務(wù)平臺應該為每位用戶(hù)提供高度集成化和個(gè)性化的個(gè)人空間服務(wù)。每個(gè)應用系統都是一個(gè)服務(wù)對象，用戶(hù)可以根據自身角色和權限對服務(wù)對象進(jìn)行自由組合，從而組建極具個(gè)性化的個(gè)人網(wǎng)絡(luò )空間。應用服務(wù)整合的原理如圖3所示：
個(gè)人空間由n個(gè)視窗（View）組成，每個(gè)視窗對應一個(gè)應用程序，負責呈現對應系統的最新信息。例如，View1是應用系統1的信息呈現窗口，當應用系統1發(fā)布最新信息時(shí)，系統會(huì )及時(shí)將更新信息“推”出。View1通過(guò)Ajax技術(shù)及時(shí)獲取應用系統1的最新信息，并將更新信息“拉”到前端界面。View層可以隨意拖拽，自由布局，布局的結果會(huì )自動(dòng)保存到后臺數據庫。每個(gè)應用系統要想與View進(jìn)行通訊，必須按照A2V（Application to View）規范定制A2V組件。所謂A2V規范就是一組按照特定格式定義的XML文件規范（其原理與RSS規范類(lèi)似）。A2V組件與RSS種子類(lèi)似，是一個(gè)符合A2V規范的XML文件，系統可以自動(dòng)解析A2V并動(dòng)態(tài)呈現對應的應用程序信息。智慧教育綜合服務(wù)平臺中每個(gè)獨立的應用系統都對應一個(gè)A2V，外部按照A2V規范定義的應用程序也可以導入A2V庫，并集成到個(gè)人空間中，從而滿(mǎn)足用戶(hù)定制其他個(gè)性化服務(wù)的需求。
2.如何提升綜合服務(wù)平臺的智慧性
物聯(lián)網(wǎng)、云計算、大數據、泛在網(wǎng)絡(luò )是支撐智慧教育“大廈”構建的關(guān)鍵技術(shù)。物聯(lián)網(wǎng)和大數據技術(shù)是智慧教育系統建設的“智慧支柱”，泛在網(wǎng)絡(luò )和云計算技術(shù)是智慧教育系統建設的“智慧底座”。（楊現民等，2013）智慧教育系統的建設需要綜合應用多種信息技術(shù)，除了上述四種智慧技術(shù)外，增強現實(shí)、定位導航等先進(jìn)技術(shù)的不斷發(fā)展，也將為智慧教育系統的構建提供重要支撐。為提升綜合服務(wù)平臺的智慧性，需要創(chuàng )新設計和應用新一代信息技術(shù)。有關(guān)智慧型技術(shù)的創(chuàng )新應用思路筆者已在《信息時(shí)代智慧教育研究》著(zhù)作中進(jìn)行了專(zhuān)門(mén)闡述，這里主要從應用系統的功能設計和教育大數據的分析與應用兩個(gè)方面來(lái)闡述如何提升綜合服務(wù)平臺的智慧性。
應用系統的智能化設計。目前學(xué)界對智能與智慧的區別還未形成統一的認識。通常而言，智能化是指應用系統的自動(dòng)化程度越來(lái)越高，處理事務(wù)的速度和準確性越來(lái)越高；以前需要很多人工參與的工作逐步由機器來(lái)完成，從而為用戶(hù)騰出更多時(shí)間去處理需要高級智慧完成的工作，最終啟發(fā)和發(fā)展人的智慧。智慧教育綜合服務(wù)平臺中的各類(lèi)應用系統，根據各自支撐業(yè)務(wù)的不同，需要從不同方面進(jìn)行系統功能的智能化設計。以教學(xué)類(lèi)和管理類(lèi)應用系統為例，筆者嘗試對其功能的智能化設計要點(diǎn)進(jìn)行如下分析。對于教學(xué)類(lèi)應用系統，智能化設計的要點(diǎn)包括：學(xué)習活動(dòng)的實(shí)時(shí)監控與預警、學(xué)習資源的個(gè)性化推薦與智能分類(lèi)、基于語(yǔ)義的學(xué)習資源精準檢索、學(xué)習內容在多終端上的適應性呈現、電子作業(yè)的（半）自動(dòng)化批閱、個(gè)性化學(xué)習診斷與智能反饋、學(xué)科知識本體的動(dòng)態(tài)構建、交互課堂的智能管理（智能分組、智能簽到、屏幕切換等）、學(xué)習路徑的可視化展現與智能導航等。對于管理類(lèi)應用系統，智能化設計的要點(diǎn)包括：教育管理數據的同步更新、教育統計報表的自動(dòng)生成、教育數據的可視化分析、教育質(zhì)量智能診斷與預警、設備運行狀態(tài)的實(shí)時(shí)監控與遠程維護、學(xué)生心理健康問(wèn)題預警、基于檔案袋的師生發(fā)展性評價(jià)、校園安全的智能監控、校園能耗的智能監管等。
教育大數據的分析與應用。大數據是實(shí)現教育智慧化的靈魂所在，它不僅僅是一種技術(shù)，更是一種思維方式，即讓數據說(shuō)話(huà)，讓數據成為人類(lèi)行為的基本支撐點(diǎn)。隨著(zhù)教育數據的開(kāi)放程度不斷提升，非結構化的教育數據不斷增加，教育數據挖掘的原材料越來(lái)越豐富，數據的價(jià)值也將越來(lái)越凸顯。為了提升智慧教育綜合服務(wù)平臺的智慧性，應高度重視教育大數據中心的建設，并將其視為整個(gè)服務(wù)平臺智慧性的“源泉”。教育數據的采集應遵循“全面化”的原則，通過(guò)傳感、定位、日志記錄等技術(shù)采集盡可能多的粒度更細的數據，如學(xué)生在什么時(shí)間、什么地點(diǎn)通過(guò)什么設備訪(fǎng)問(wèn)了哪些學(xué)習資源，以及完成每道測試題所用的時(shí)間等。在教育數據的應用上，應遵循“價(jià)值最大化”的原則。數據挖掘和學(xué)習分析技術(shù)是連接教育大數據與智慧教育的橋梁。（柯清超，2013）此外，機器學(xué)習、可視化等技術(shù)在教育大數據的分析方面也大有用武之地。通過(guò)創(chuàng )新應用眾多的數據處理與展現技術(shù)，可以對紛繁復雜的教育數據進(jìn)行多角度、多路徑的分析，從而充分挖掘教育數據背后隱藏的價(jià)值。分析的方法包括數據挖掘中常用的關(guān)聯(lián)分析、聚類(lèi)分析、回歸分析、決策樹(shù)分析、神經(jīng)網(wǎng)絡(luò )分析等。關(guān)于教育數據的展現，應遵循“可視化”的原則。數據挖掘與學(xué)習分析的結果往往是一串串變化的數字，為了輔助教育決策以及直觀(guān)識別教育的發(fā)展趨勢與存在的問(wèn)題，必須對數據進(jìn)行可視化展現。
3.如何有序推進(jìn)應用系統建設
教育信息化建設是一個(gè)從低級向高級發(fā)展的過(guò)程，在可能預見(jiàn)的一段時(shí)期內，區域智慧教育綜合服務(wù)平臺的建設大體可分為四個(gè)發(fā)展階段（見(jiàn)圖4）。這四個(gè)階段各有不同的特點(diǎn)，但又不是絕然分開(kāi)，彼此之間是互相交叉和重疊的。各區可以根據區域教育發(fā)展的需求以及現有應用系統的建設現狀進(jìn)行靈活調整。
第一階段：主要任務(wù)是全面啟動(dòng)區域智慧教育綜合服務(wù)平臺建設工程，形成初步的綜合服務(wù)平臺系統框架。重點(diǎn)任務(wù)包括：制定完善的組織架構、管理辦法和規章制度；制定應用系統建設技術(shù)規范和學(xué)習資源建設技術(shù)規范；詳細設計教育大數據中心建設方案；構建統一信息門(mén)戶(hù)，實(shí)現統一用戶(hù)和統一門(mén)戶(hù)管理，支持多終端訪(fǎng)問(wèn)；重點(diǎn)建設家?；?dòng)系統、多渠道移動(dòng)應用發(fā)布系統、互動(dòng)教學(xué)系統、網(wǎng)絡(luò )教研系統、智能教務(wù)管理系統、辦公自動(dòng)化系統。
第二階段：主要任務(wù)是推進(jìn)各類(lèi)應用中核心業(yè)務(wù)系統的建設，形成較為完善的區域智慧教育綜合服務(wù)平臺。重點(diǎn)任務(wù)包括：著(zhù)力建設智慧教學(xué)類(lèi)應用系統，實(shí)現核心教學(xué)業(yè)務(wù)（互動(dòng)教學(xué)、備課、作業(yè)、考試等）的信息化；著(zhù)力建設智慧管理類(lèi)應用系統，實(shí)現核心管理業(yè)務(wù)（校園門(mén)戶(hù)網(wǎng)站、辦公自動(dòng)化、智能教務(wù)、一卡通、師生成長(cháng)檔案、校園安防等）的信息化，有效集成現有上級或教育局部署的管理應用系統（如學(xué)籍、人事、資產(chǎn)等），實(shí)現數據互通；著(zhù)力建設智慧研訓類(lèi)應用系統，實(shí)現核心研訓業(yè)務(wù)（教研、培訓等）的信息化；著(zhù)力建設教育大數據中心，部署報表統計系統與教育質(zhì)量檢測系統等，實(shí)現基礎教育數據的智能展現與分析。
第三階段：主要任務(wù)是大力完善各類(lèi)應用系統建設，形成功能強大、高度集成、靈活擴展的區域智慧教育綜合服務(wù)平臺。重點(diǎn)任務(wù)包括：有序建設其他各類(lèi)信息化應用系統，實(shí)現教育業(yè)務(wù)的信息化全覆蓋；實(shí)現教育大數據中心與各應用系統之間基礎數據的動(dòng)態(tài)、實(shí)時(shí)采集與更新；實(shí)現門(mén)戶(hù)系統與各應用系統全面融合，為用戶(hù)提供高度集成化、個(gè)性化的個(gè)人空間服務(wù)。
第四階段：主要任務(wù)是大力增強和發(fā)揮教育大數據在教育管理、教育決策、教育評價(jià)方面的重要價(jià)值，提升區域智慧教育綜合服務(wù)平臺的智能性，實(shí)現區域教育管理與決策的科學(xué)化。重點(diǎn)任務(wù)包括：建設教育決策支持系統、教育現代化評估系統和教育信息化評估系統；根據各系統的實(shí)際運行情況進(jìn)行動(dòng)態(tài)調整，對試運行不合格的系統進(jìn)行停頓改造或丟棄，保證區域智慧教育綜合服務(wù)平臺提供的都是精品化、高質(zhì)量的服務(wù)；根據教育發(fā)展實(shí)際需求，新增部署特色化的教育信息化應用系統。
4.如何保證平臺應用的可持續性
智慧教育綜合服務(wù)平臺建設是發(fā)展區域智慧教育的基礎，如何有效推進(jìn)可持續的系統應用是區域智慧教育發(fā)展的關(guān)鍵?！案咄度搿眳s沒(méi)有“高產(chǎn)出”，是我國乃至國際社會(huì )教育信息化發(fā)展面臨的共同難題，而很大一部分原因出在應用環(huán)節上。因此，為了大力推進(jìn)區域智慧教育發(fā)展，實(shí)現教育創(chuàng )新與變革的總體目標，必須將智慧教育綜合服務(wù)平臺的可持續應用作為核心任務(wù)。
第一，加強教師、學(xué)生和教育行政人員的智慧教育綜合服務(wù)平臺應用能力培訓，不僅僅包括技術(shù)操作層面的培訓，還應對各系統在實(shí)際教育業(yè)務(wù)中的應用模式進(jìn)行培訓，確保用戶(hù)能夠熟練掌握相關(guān)應用系統的使用。應用培訓中還應注重搜集用戶(hù)體驗與意見(jiàn)，并及時(shí)反饋給系統提供商，以不斷改進(jìn)和完善應用系統。
第二，結合區域智慧教育發(fā)展戰略與規劃目標，設立若干應用創(chuàng )新研究項目，比如智慧型教師培養、智慧互動(dòng)課堂的管理、基于情境感知的無(wú)縫學(xué)習、區域網(wǎng)絡(luò )研修、基于大數據的發(fā)展性評價(jià)等。通過(guò)項目驅動(dòng)與引領(lǐng)的方式，讓廣大教師、教研員、管理者等都能以研究者和實(shí)踐者的雙重身份參與到區域智慧教育建設中，不斷探索綜合服務(wù)平臺應用的新思路和新方法。
第三，制定智慧教育綜合服務(wù)平臺的應用績(jì)效評價(jià)辦法。委托第三方對所有應用系統的運行狀況、使用頻度、用戶(hù)滿(mǎn)意度等定期開(kāi)展評價(jià)，并給出相關(guān)處理建議，一方面督促應用系統提供商不斷提升產(chǎn)品品質(zhì)，另一方面及時(shí)發(fā)現用戶(hù)在系統應用過(guò)程中存在的問(wèn)題，并通過(guò)面授與網(wǎng)絡(luò )培訓、研討會(huì )、專(zhuān)家講座等多種途徑及時(shí)解決。
第四，組建智慧型教師隊伍。選拔一批教師組成智慧教師種子隊伍，在專(zhuān)家指導下率先探索各種系統、媒體、工具與資源的創(chuàng )新應用，大膽開(kāi)展多種模式的智慧教學(xué)，生成若干具有推廣價(jià)值的智慧教學(xué)案例，帶動(dòng)全區教學(xué)模式的創(chuàng )新變革，實(shí)現教師個(gè)體與群體的專(zhuān)業(yè)發(fā)展。
第五，建立智慧教育示范校。區教育局在政策和資金上應給予大力支持，鼓勵區域內各學(xué)校結合自身發(fā)展需要，靈活應用智慧教育綜合服務(wù)平臺提供的各項服務(wù)，在教學(xué)、管理、教研、服務(wù)、資源等方面做出特色，實(shí)現全區智慧教育的差異化均衡發(fā)展。
基金項目：“移動(dòng)學(xué)習”教育部-中國移動(dòng)聯(lián)合實(shí)驗室開(kāi)放基金資（MLLAB-MOE-CMCC-BNUOFUND-2013-001）；江蘇省“青藍工程”；江蘇高校優(yōu)勢學(xué)科建設工程資助項目。
作者簡(jiǎn)介：楊現民，博士，副教授，江蘇師范大學(xué)教育研究院，江蘇省教育信息化工程技術(shù)研究中心（江蘇徐州221116）。
轉載自：《現代遠程教育研究》2015年1期／總133期
排版、插圖來(lái)自公眾號：MOOC（微信號：openonline）
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