智慧教育總體設計解決方案探討

仇 亞，譚 飛

（山東省郵電規劃設計院有限公司，濟南 250101）

1 項目建設的必要性

（1）智慧教育是落實國家、省中長期教育改革和發展方針的必然要求。教育是民族振興、社會進步的基石，是提高國民素質、促進國民全面發展的根本途徑，全面貫徹我黨教育方針，堅持教育為社會主義現代化服務的根本任務。為進一步落實國家、省、市中長期教育改革和發展規劃綱要，促進教育事業科學發展，實現教育和經濟社會協調發展，全面推進教育信息化和教育現代化進程，以信息化引領教育現代化理念以及教育創新發展的模式，信息技術在智慧教育建設中起到支撐作用，引領教育改革與創新發展。按照政府總體的發展戰略，搶抓教育改革和發展的重大機遇，將在智慧城市體系下建設“智慧教育項目”。力爭在“互聯網+”和智能化信息生態環境中構建以學習者為中心的教學新模式，推動教育信息化跨越式發展，實現教育均衡發展，提供優質教育資源，促進教育公平，提升教育管理信息化水平和信息技術與教育融合發展的水平，豐富智慧城市的建設內涵，為人才培養和經濟發展起到助推作用。因此智慧教育的建設是落實國家、省、市中長期教育改革和發展方針的必然要求。

（2）智慧教育是全面推進教育改革、構建現代化教育服務體系的戰略選擇。解決教育發展難題，推動教育改革；引領智慧教育創新發展，培養高素質人才；滿足全民教育需求，促進城市和諧發展；完善現代化教育管理體系，推動智慧城市發展。

（3）智慧教育是智慧城市建設的核心內容和重要保障。智慧教育是智慧城市建設體系發展基礎保障，近年來智慧城市建設掀起熱潮，加速推動智慧教育發展，隨著信息化浪潮的興起，教育發展已經步入一個全新的歷史時期，大力發展智慧教育，對于城市發展具有重大意義。

2 項目建設的需求分析

2.1 用戶需求

智慧教育系統的五類核心用戶包括：教育管理者、教師、學生、學生家長和社會公眾。智慧教育要為各類用戶提供最需要、最適合、最準確、最便捷的教育服務。為管理者提供智慧管理服務；為教師提供智慧教學與教研服務；為學生提供智慧學習服務；為家長提供智慧溝通服務；為社會公眾提供智慧資源服務。

2.2 業務需求

（1）教育管理業務需求。校務管理業務需求；教室教學業務需求；學生學習業務需求；學校多方之間互動業務需求；學校環境業務需求。

（2）教育教學業務需求。課堂教學業務需求；人人通空間業務需求；家、校溝通業務需求；學生、教師、學校檔案業務需求。

3 總體思路

3.1 建設原則

應用驅動、融合創新；轉換模式、以軟帶硬；統籌規劃、分布實施；長遠規劃、頂層先進；政府主導、校企合作；互聯互通、開放融合；回歸本位、服務教學。

3.2 建設目標

“總體推進教育“三通兩平臺體系”的建設，基本實現各級、各類學校之間“寬帶網絡校校通、優質資源班班通、網絡學習空間人人通”；基本建成市、縣（市、區）兩級服務平臺，即教育資源公共服務平臺和教育管理公共服務平臺；逐步建成智慧校園體系。實施“三通兩平臺”，要開發和引進優質教育教學資源、學習工具和數字化課程，全面推進數字教育資源公共建共享；探索“網上學校”建設，實現學習、家庭、社會三位一體的教育網絡服務體系，面向社會提供服務，推動教育信息資源深層次的共建共享，構建多層次、多渠道公民自主學習的智慧學習環境，實現“隨時、隨地、隨需”的學習。”

在政府指導的“智慧城市”建設體系，堅持以信息化引領教育現代化，以智慧教育大數據為核心，以“三通兩平臺”為基礎，構建多層次、全覆蓋、智慧型教育信息化體系。

4 總體思路

4.1 設計思路及原則

4.1.1 設計思路

智慧教育建設需要符合國家相關的教育政策導向，應遵循政府統籌規劃、滿足教育事業建設需求及應用、學校服務與保障三位一體的整合模式，探索現代信息技術與教育的全面融合，通過信息化技術促進教育理念和教育模式的變革，積極發揮教育信息化在教育改革和發展中的支撐、引領作用。建設覆蓋全市的教育公共服務平臺，主要實現教育管理的現代化、教育資源的共建共享、教學手段的信息化等。

智慧教育旨在構建地本區、校兩級的教育資源整合與教育數字服務的資源平臺，構建區、校兩級教育行政部門信息化協同辦公、教育數據采集、分析監督管理平臺。通過智慧教育平臺構建獨立的學校數字化校園環境，來提升教育、教學管理水平、效率，同時可以降低校園的信息化建設資金和管理人員的投入；又可以通過智慧教育平臺便捷、低成本地獲得優質的教育資源、創新教育服務，體現教育公平性，實質性的提升教學質量和教育管理水平。

4.1.2 平臺定位

智慧教育平臺以教育管理者、教師、學生、家長為服務對象，在完善教育信息化基礎環境基礎上，全面建設覆蓋地區、校兩級數據互聯互通的一體化智慧教育公共服務體系，避免信息孤島和重復建設；以各種教育教學應用服務為載體，納入第三方優質應用和資源，共同構建包含教學、學習、管理、評價、研訓充分融合的智能化、統一開放的開放能力應用服務平臺；以教育管理和教學信息化“常態化應用”為基礎，構建全市統一的智慧教育大數據服務平臺，改革創新教育管理、學校管理、教學方法和評價方式，初步構建開放、共享、交互、協作的智慧教育體系，助力教育綜合素質改革發展，全面實現現代化教育。

圖1-智慧教育公共服務體系

智慧教育平臺是一個集開放和以應用為重點的平臺，通過開放基礎平臺的數據、制定標準的接入流程、制定相關的技術規范，區、校各級應用自主接入智慧教育平臺。

4.2 總體架構

為了滿足教育信息化發展需要，在大用戶量、高訪問率的前提下保證系統的高可用性、高可靠性，智慧教育平臺總體擬采用基于云計算的技術路線，基于物聯網、軟件即服務、云平臺的基礎上，通過多種終端展現形式，以教育管理者、教師、學生、家長為服務對象，以各種教育教學應用服務為載體，納入第三方優質教育資源，共同構建一個將教學、科研、管理等各方面進行充分融合的智能化、統一開放的管理平臺。

按照展現層、應用層、平臺層、數據層和基礎設施層規劃系統架構，如下圖所示：

圖2-智慧教育公共服務平臺總體架構

（1）基礎設施層。依托云計算中心為智慧教育終端設備及軟件平臺提供網絡支撐，利用數據中心的網絡設施、計算資源、存儲資源和基礎系統軟件，為智慧教育智慧教育平臺提供穩定的運行環境。

（2）數據層。建立智慧教育統一數據庫，為智慧教育平臺提供數據存儲服務，重點建設覆蓋學生、教師、學校資產及辦學條件三大類基礎數據庫，與教育資源數據庫形成統一的標準；建立統一身份認證服務和數據交換服務，為國家、省、市平臺提供數據支撐。

（3）平臺層。搭建智慧教育基礎支撐平臺，為智慧教育平臺地區、校兩級應用系統提供統一的功能和組件支撐，是整個智慧教育平臺的核心層。

（4）應用層。搭建智慧教育應用服務平臺和智慧校園綜合服務平臺，通過對基礎服務的調用和組合，結合實際需求構建可完成指定工作內容的業務平臺，包括智慧管理、智慧學習、智慧評價、智慧研訓、智慧教學等應用系統，并根據校園業務需求，提供智慧校園綜合服務，滿足最終校園用戶群體使用需求。

（5）展現層。建設智慧教育統一門戶和空間系統，提供教育資源、教育管理一站式的門戶服務和個性化空間服務，滿足不同用戶人群的教育信息服務需求，提供多種終端軟件系統，滿足不同方式體驗教育信息服務需求。

4.3 數據架構

為了滿足各級系統對于數據的不同要求，同時支撐全市教育單位跨部門、跨層級業務協作的需求，需要數據滿足業務性、關聯性、通用性等特點。根據平臺對于數據的不同業務需求，目前把數據分為基礎數據、學習應用數據、管理應用數據、學業測試、學生體質健康數據五類，通過數據交換中心提供全面的數據服務。

通過標準的數據交換機制和數據格式來實現異構系統的數據共享，建立數據沉淀池，數據沉淀池中按照數據主題分為了基礎數據主題、學習記錄主題、教學進度主題、考試成績主題等主題，數據交換中心的應用層數據將按照數據交換標準將譬如基礎數據、在線學習數據、教師教學數據、學生學業數據、健康體質數據通過數據交換中心輸入到數據沉淀池中，隨著應用的大規模是的使用，數據的大量沉淀和積累對未來的數據建模、挖掘和分析提供了分析數據基礎，最終形成的數據報表模型及結果實現個性化的智能推送服務，反過來應用也可以訂閱相關分析出的學習建議、運動鍛煉、教學復習建議，最終為智慧用戶乃至智慧城市公眾用戶提供精準的大數據服務。

5 結束語

智慧教育是一個復雜的系統，其發展核心包括智慧教育關鍵技術、教育數據資源、智慧教育支撐環境、智慧教育業務、智慧教育用戶、配套的智慧教育標準體系和支撐可持續發展的智慧教育產業。隨著云計算、大數據、物聯網、人工智能等先進信息技術發展，教育信息化發展已經從數字化向數據化轉變，大數據技術將貫穿整個智慧教育建設和運營體系。未來，智慧教育將改變教育產業的現有結構，促進傳統教育產業創新升級，形成規模化的智慧教育產業，為當地經濟建設和人才培養起到積極作用。