武漢大學面向師生的綜合性、一體化、基礎性的教學公共服務平臺的頂層設計

【摘要】互聯網的飛速發展，提升了知識獲取的便利性，打破了傳統教學模式下的空間限制和時間限制，也間接導致高校必須提升教學環境的智能化和教學服務的便捷性。文章結合武漢大學的現狀，從問題入手，采用頂層設計方式，以實現綜合性、一體化、基礎性的教學公共服務為目標，從設計思路、系統架構、應用功能等多個層面對教學公共服務平臺的建設進行介紹，希望能為高校教學環境升級改造、教學服務優化改進提供借鑒和參考。

【關鍵詞】頂層設計 教學服務 智慧教室 視頻結構化分析 教學模

互聯網的飛速發展，引起知識獲取方式的重大變革，尤其是在互聯網、移動互聯網下成長的新生代大學生，已習慣在互聯網上快速、甚至系統的獲取知識和技能，這使得傳統課堂“系統性”、“講授式”的授課模式，無法吸引學生的目光，急需對教學模式進行改革以適應新的要求和變化。

教學模式的改革，離不開基礎教學環境的支持，離不開各類教學服務的支持。但近幾年的智慧教室建設，更多還是一種探索和嘗試。從成果上來看，提供了更好、更智能的教學環境，引入了更先進、更智慧的教學設施。但從老師反饋來看，智慧教室的使用體驗、教學流程輔助等方面還需要不斷的優化和提升。

一、遇到問題

武漢大學教育技術與教學服務中心，主要負責全校公共教學平臺（包括教室、計算機機房、英語自主學習中心等）的建設、管理、維護，現代教育技術信息化應用、培訓和推廣，全校教學媒體、網絡課程資源的制作、編輯、發布以及維護等工作，公共教室物業管理與日常維護，教材供應管理等教學服務工作，是學校直接面向師生的教學支撐、教學服務和管理的基礎性、服務性職能部門。

作為學校本科教育信息化建設的主要部門之一，中心管理全校教室，擁有本科教學一線數據資源，對建設智慧教育、智慧校園、智慧教室等方面有著得天獨厚的先決條件。在多年的建設過程中，遇到以下主要問題：

標準規范缺失：高校教室眾多，過去、現在、將來都可能會是多種品牌設備、多家集成商共存局面，但在當前的建設過程中，在關鍵環節、關鍵設備上缺少相應的標準規范支撐，造成建成后的系統，用戶體驗難以一致、軟件系統難以互通、數據資源難以共享。

應用軟件功能滿意度較低：前期的信息化建設，更多還是在環境、硬件層面，以改善教學環境、降低教室管理和維護的復雜性為主。信息化建設跟著硬件廠商走，硬件提供什么，軟件就用什么。應用軟件系統的功能并不完全是按照實際需求來開發和建設，而更多的是廠商配套的軟件中有什么功能就用什么功能。

教學環境管控力度急需加強：當前的教學環境管控，主要以教室中多媒體教學設備管控為主。但隨著新教學設備的不斷涌現，現有的中控設備已經無法擴展，無法實現對新涌現的教學設備的接入和管控。此外，缺少對教室門禁、教室環境（燈光、窗簾、溫濕度）、節能環保（無人情況下自動關電、關空調等）等方面的管理和自動控制。

二、頂層設計

1.設計思路

現狀梳理、設定目標：多層面、多角度梳理當前業務現狀、信息化現狀，發現存在的問題和需要改進的地方。結合教改趨勢、教育信息化發展趨勢、以及學校的愿景和具體推進方案，設定基于技術和教學服務的業務目標、管理目標、信息化目標。

頂層設計、標準先行：對信息化建設進行整體規劃，對應用系統進行頂層設計。從全局的角度考慮，而不是站在一域，或者僅僅解決某個問題的角度。在目標清晰的基礎上，構建信息化藍圖、分解和設計具體項目、規劃建設路徑。并在關鍵環節、關鍵設備的選型采購上建立和完善相應的標準規范，作為硬件集成、應用集成、數據集成的基礎要求和共識。

軟硬分離、面向服務：樹立硬件為軟件服務，軟件為應用服務，應用面向具體場景，解決具體問題的系統建設思路。要從“面向管理的信息化建設”升級到“面向服務的信息化建設”。在繼續加強、改善內部信息化管理的基礎上，加強面向老師、面向學生、面向學校管理者的服務型信息系統的建設。

分步實施、靈活調整：在整體規劃基礎上，分步建設系統。在建設和使用的過程中，在目標和規劃不變的前提下，隨時根據使用效果對建設內容和系統功能進行調整和優化，以確保系統的適用性和實用性。

2.業務規劃設計

業務規劃上（如圖1），以圍繞“教學服務的優化改進”為中心，實現教學環境與設備可集中管控，教學基礎資源可統一管理，教學模式與過程可優化改良、教學評估可量化分析。

3.信息系統頂層設計

信息系統的規劃設計（如圖2），圍繞以下重點進行：

“一個核心”：以圍繞師生的教學服務優化改進為核心。

“兩個轉變”：從部門級應用向校級一體化應用轉變;從面向內部工作人員的信息管理向面向全體師生的教學服務轉變。

“三個統籌”：統籌考慮信息系統與信息系統之間的集成、協同共享關系;統籌考慮與校級信息化建設之間的集成、協同共享關系;統籌考慮邏輯集中、一體化設計開發的應用軟件系統平臺與各廠商、各品牌、各類型硬件之間的集成、協同共享關系。

“四個層面”：從教學資源、教學環境、教學服務、教學評估四個層面，實現教學基礎資源可統一管理，教學環境與設備可集中管控，教學模式與過程可優化改良、教學評估可量化分析。

“五個統一”：統一訪問、統一接入、統一體驗、統一服務、統一架構。

教學公共服務平臺是基于一個計算中心（云計算）、四張網絡（辦公網、教學網、視頻網、無線WIFI）、兩個資源庫（結構化數據資源庫、非結構化數據資源庫）、四個支撐平臺（應用門戶、多渠道接入、應用集成、數據集成），通過整合、重構、完善、新建應用系統，建設教學服務與教學管理的三個中心（在線服務中心、應用訪問中心、教學監控中心）、五個應用平臺（教學資源平臺、教室監控平臺、教學服務平臺、教學評估平臺、協同管理平臺）、三類服務渠道（PC端渠道、移動端渠道、自助設備端渠道），形成一個體系化的教學公共服務平臺。

在系統設計上，以 SOA或微服務架構為基礎，以平臺化、組件化為系統設計、開發模式。盡量減少各層間、各系統間在技術上的相互依賴（軟件對硬件、軟件對系統、軟件對平臺、軟件對數據、軟件對軟件、平臺對平臺等），使任一子系統未來的減少、增加和變更，不影響到其它子系統和總系統，從而最大限度地保護投資，減少對系統的維護和未來開發的投入。在系統整體化、功能化和規模化的同時，保證系統在技術上、經濟上的可持續性發展。

4.標準規范的制定

復雜環境下的信息系統建設，離不開基礎的標準規范。需要同步制定完善的標準規范包括：

（1）教室分類標準及各類型教室應具備功能。

（2）智慧教室建設的標準規范（控制面板交互規范、中控設備技術參數要求、集成施工要求等）。

（3）各種類型的課程視頻（公開課、精品慕課、隨堂錄播等）的制作流程規范、視頻標準規范。

（4）應用服務集成與數據集成共享規范。

5.應用系統功能

具體來說，建成后的系統功能應達到所有教室集中管控平臺、集中監控中心，包括：

（1）面向師生的各類教學服務的展示中心、交付中心、管控中心。

（2）各類教學資源（結構化、非結構化）的集中管理和綜合利用平臺。

（3）基于上述各類教學資源的，面向教學過程、教學效果的數據分析平臺。

（4）教學信息統一發布、教學支撐與保障的協同管控平臺。

5.1教室管控平臺

教室環境與設備的集中控制平臺。

教室管控平臺基于物聯網、視頻技術、流媒體技術等技術，一體化管理和控制教學樓及教室的各類相關設備資源，實現對教學樓、教室中各類基礎設施（門禁、燈光、空調、窗簾、時鐘、監控攝像頭等）、教學設備（中控、投影儀、幕布、智慧黑板、互動大屏、視頻切換矩陣、無線投屏設備、錄播主機、音響、麥克風等）的集中一體化管理和控制。

5.2教學服務平臺

面向師生的綜合性教學服務平臺。

教學服務平臺的核心是服務于教學，以支撐教學、優化管理、提升質量為主要目標，通過軟硬件的整體解決方案，將課堂教學延伸到在線教學、課下教學。通過對課前、課中、課后教學場景的梳理，重新定義符合教學流程和環節，讓傳統的教學方式變得更方便快捷，并可產生相關教學數據為教學評估分析提供數據支持。

教學服務平臺提供如下的基礎功能：

課下：課程體系、課程設計（大綱、知識點、知識圖譜、資源庫）、課程在線學習、課程學習互動、課程在線測驗、課程在線咨詢、課程作業與題庫、課程學習統計、課程教學回顧等功能。

課中：教師插卡/刷臉/掃碼上課、無感知點名、投屏共享、互動教學、隨堂錄課、課堂直播（含遠程互動）等功能。

5.3教學資源平臺

各類教學基礎資源的存儲、管理、處理平臺。

教學資源主要分為兩大類：結構化資源（分析建模后可結構化存儲的數據）、非結構化資源（教學過程中產生的文件、影像、資料等，如：教學素材、教學課件、教學視頻、錄播視頻、精品課慕課視頻等）。

依據“少建庫、多修渠”和“集中管理、分布應用”思路，將教學過程中產生的、貼近教學的數字資源進行統一的歸檔、管理，構建統一的、也是唯一的教學資源平臺。教學資源平臺更像是一個教學數據資源的管理工廠，提供多種通路實現數據資源采集和獲取，按照類型和用途進行分類的存儲和管理，通過數據系統的自動分析和加工、人工的分析和加工等方式，實現數據的標簽化管理，為師生提供靈活多樣的教學資源應用服務。

5.4分析平臺

教學數據分析平臺，分析結果為教學評估提供數據支撐。

現行的教學評價，主要是通過設立評價指標，提供教學評價表，由督導、學生定期或不定期對課堂教學的評分評價。但客觀公正的教學評價不能局限在主觀評價層面，需要多方面綜合評價。從過去以人為主的主觀評價，逐漸過渡到基于教學分析數據的多維度客觀評價和主觀評價相結合的方式。針對多種教學場景（課堂教學、在線視頻教學、科研、實習實訓等），貫穿教學全周期，針對不同階段設立有針對性的數據采樣點、數據分析指標，從培養計劃（課件數量、課件多樣性，知識點數量、知識點關聯度、知識點延展度等）、教學過程（課堂教學選課人數，上課到課率、抬頭率、互動次數、手機電腦上網時長、瀏覽內容，視頻教學的點擊數、收藏數、轉發數、平均聽課時長、平均互動交流次數等）等多角度、多維度的客觀反映教學效果。

5.5協同管控平臺

教學信息統一發布、教學支撐與保障的協同管控平臺。

教學環境的改善，引入了越來越多、各種類型的交互屏幕，從宣傳、管理和維穩的角度，需要加強對屏幕上展示內容、發布內容的管理，需要實現教學信息的集中、可控發布。同時，站在教學支撐和保障角度，教學空間的分散性、教學組織的松散性、教學模式的多樣性、教學設備的復雜性，都離不開有序、高效、準確的支持和保障服務，教學空間的動態調配、教學設備的維修更換、課堂教學的遠程協助等，需要一個統一平臺實現跨地域、跨業務、跨時間的管理和協同，提供教學空間管理、教學設備管理、耗材配件管理、在線服務工單提交、服務流程跟蹤監控、內控管理等多種基礎支撐功能。

結束語

本文是結合武漢大學雙一流建設，站在向師生提供一體化、綜合性、基礎性教學服務角度，以云計算、物聯網、人工智能、視頻結構化分析等技術為基礎，對基礎教學服務過程中涉及的教室集中管控、教學資源管理、教學綜合服務、教學數據分析、協同管控支撐等五大領域進行的完整性頂層設計。該設計沒有局限在某個領域，而是試圖將教學服務的主要涉及領域一次性打通，變成一個整體系統，面向師生提供服務，實現教學服務的全方位覆蓋，提供相對比較完整的、協同一體化的教學基礎服務。未來隨著信息化程度的深化， 需要不斷對頂層設計進行調整和完善， 通過持續不斷的建設、改進和優化， 以滿足最新的教學管理與服務的需要。

參考文獻：

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[2]王文莉，劉開茗.高職院校智慧校園設計規劃研究[J].信息通信，2019（01）：107-108.

作者簡介：姚中喜（1963- ），男，碩士，高級工程師，六級職員，研究方向;高校教育信息化。