教育專網：助力中國教育信息化邁上新臺階

沈陽 田陽 曾海軍

[摘? ?要] 吳建平院士介紹了互聯網的核心技術和中國教育科研網建設的歷程。吳院士團隊實現IPv6關鍵技術的突破，使得中國教育科研網走在了世界互聯網建設的前列：CERNET已經成為全球最大的學術網絡。“互聯網+教育”應用也是吳院士重點關注的內容。結合當前互聯網教育現狀，吳院士從縮小數字鴻溝、推進教育公平、確保青少年健康成長等方面探討了教育專網建設的必要性，并界定了教育專網建設的概念和內涵，分析了教育專網建設的基本框架和可能帶來的教育管理上的變革。他提出，教育專網將提供快速、穩定、綠色、安全的教育服務，作為智慧教育的支撐平臺，支撐各種新興技術對教育的滲透，進而對教育資源建設、教育改革方面發揮積極作用。未來教育場景中，教育專網必將成為“教、學、管、評、測”全鏈條信息化、智慧化的基礎平臺，將推動我國教育高質量均衡發展。

[關鍵詞] 互聯網; 教育專網; IPv6; 智慧教育; 教育公平

[中圖分類號] G434? ? ? ? ? ? [文獻標志碼] A

[作者簡介] 沈陽（1985—），女，安徽宿州人。助理研究員，博士，主要從事智慧教育、智慧學習環境等研究。E-mail：shenyang@bnu.edu.cn。

一、教育專網是教育信息化的必由之路

訪談者：吳院士您好！您作為中國互聯網技術的開拓者之一，1995年帶領團隊成功研制了中國教育和科研計算機網CERNET，并突破IPv6核心路由器關鍵技術，2005年成功研制了中國下一代互聯網示范工程核心網CNGI-CERNET2。請您就此談談互聯網技術的發展趨勢。

吳建平：隨著人工智能、物聯網、云計算、大數據、區塊鏈、邊緣計算等新興技術與互聯網融合發展，互聯網將承載更多的應用創新，IPv6就是其中之一。IETF（The Internet Engineering Task Force）是推動互聯網技術發展的重要國際組織之一。該組織的最高領導層為IAB （Internet Architecture Board），即互聯網體系結構工作組，它的使命是保證互聯網的平穩發展。IAB已經在全球確立了互聯網從IPv4向IPv6演進的必然趨勢[1]。

習近平總書記強調，歐美等主要發達國家正在加緊布局下一代互聯網，我們要加快實施步伐，爭取在下一輪競爭中迎頭趕上。IPv6是中國參與全球互聯網技術競爭，破解制約互聯網發展的基礎關鍵技術和獲取互聯網主導權、實現“彎道超車”的重要技術手段。因此，大力推進從IPv4向IPv6的迭代演進，為我國成為世界先進的互聯網大國、強國打下堅實的基礎。IPv6將在智慧校園建設中發揮重要的作用，下一代互聯網將為智慧教育服務體系建設提供支撐和保障。下一代互聯網將為我們的教育教學創新帶來更多新的可能。

訪談者：您帶領的團隊一直對發達國家和地區的互聯網技術動態及教育應用密切關注，并且成功建成了全球最大的教育科研網絡CERNET和CERNET2，為中國的教育和科研領域提供了優質的網絡信息化服務。請您介紹一下國際上教育信息化基礎設施建設的基本態勢和我國教育網CERNET的基本情況。

吳建平：歐美等發達國家一向高度重視教育信息化基礎設施建設。我們了解到，歐美發達國家教育信息化基礎設施建設較為完善，其特征主要有以下幾個方面：一是面向教育行業的專用網絡主要由政府投資建設;二是網絡層次結構包括國家級主干網和區域性網絡;國家級主干網主要服務于高校聯網，一般稱為國家教育科研網絡NREN（National Research & Education Network）;中小學一般通過區域性網絡接入國家級主干網，進而接入全球互聯網。全球有100多個國家和地區建有政府投資的國家級教育科研網（NREN），知名的有：美國Internet2、歐洲（包括30多個歐洲國家）的GEANT2、亞太地區的APAN（Asia-Pacific Advanced Network）、英國的JANET以及跨歐亞的TEIN3等。這些教育科研網基本都是公益性網絡，以支持教育和科研為主要目的，聯網單位主要是大學、研究機構、地區學術網以及部分中小學（通過區域學術/教育網連接）。2011年，Internet2啟動美國聯合社區聯網計劃（U.S.UCAN），利用升級的Internet2、NLR等主干網，建立了一個覆蓋全美的高容量網絡，為大學、K-12學校（從幼兒園至高中的學校）、圖書館、健康中心等重要非營利機構提供先進的網絡基礎設施，目前已有84456所K-12學校接入Internet2，占接入單位總數量的60%。從某種意義上來說，U.S.UCAN項目主要服務于美國K-12學校，可提供成熟的遠程教育服務。其接入方式為K-12學校接入區域NEN（National Educaitonal Network），通過區域NEN接入Internet2主干網，接入方式取決于區域NEN情況。英國國家教育科研網JANET除了向全英所有高等教育機構提供接入服務，也通過區域帶寬聯盟（Regional Broadband Consortia-RBC）和當地授權單位（Local Authorities-LAs）向中小學提供一系列服務。在2000—2001年間，英國國家學習網（National Grid for Learning-NGfL）推動成立了十個區域帶寬聯盟（RBC），以此來推動英國各個區域學校接入互聯網。2003年，通過RBC建立的中小學網絡接入到英國教育科研網JANET，實現了高速互連，創建了一個統一、安全性強的網絡——NEN。2011年末，“國家教育網絡機構-NEN”更名為“教育網絡（The Education Network）”，繼續為中小學提供支持。

目前，我國的教育專網包括國家級主干網——中國教育和科研計算機網（CERNET）主干網和區域性網絡——省/市級教育網。國家級主干網CERNET始建于1994年，在《教育信息化十年發展規劃（2011—2020年）》中被列為超前部署的教育信息網絡基礎設施。CERNET由教育部主管，清華大學等高校負責建設和運行，擁有充足的IPv4和IPv6地址空間，擁有統一管理的全球域名EDU.CN，具有獨立的國際聯網出口權，與國內公眾互聯網免費實現互聯互通，主要為全國2000多所高校提供聯網服務。經統計，在區域性網絡建設方面，目前全國已有13個省、自治區、直轄市建有省級教育網，89個地級市建有市級教育網。這些區域性網絡采用自建自管或購買服務等不同建設管理模式，上聯接入教育專網CERNET主干網或直接接入公眾互聯網，不同程度地為轄區內大、中、小學提供聯網服務。

由此可見，不論是國際上還是國內，隨著教育信息化內涵和外延的不斷拓展，發展智慧教育的前提是智慧校園建設，而支撐智慧校園的基礎設施一定是互聯網。

作為我國下一代互聯網關鍵技術研究的平臺，CERNET經過25年的發展，已經成為全球最大的學術科研網絡，并為IPv6規模發展提供了產業創新的協同平臺。同時，CERNET超前部署下一代互聯網科研體系，為支持“雙一流”高校建設提供了主干網服務以及國際國內互聯服務，是推動教育現代化發展的重要基礎設施之一[2]。目前CERNET正在建設“中國超算互聯網系統”，計劃將中國所有超算中心通過互聯網連接起來，并且一期已經實現了與無錫太湖之光超算中心和青島超算中心的100G網絡連接，下一步還將完成多個國家級高速超算中心的100G網絡互連，使國家所有重大科學基礎設施實現高速訪問，從而使得CERNET真正成為承載中國教育科研發展歷史使命的關鍵基礎平臺[3]。

二、教育專網將為教育服務保駕護航

訪談者：現階段為什么要開展教育專網建設？教育專網建設的必要性和意義是什么？

吳建平：首先，國家要求建設教育專網。黨的十九大從新時代堅持和發展中國特色社會主義的戰略高度，作出了優先發展教育事業、加快教育現代化、建設教育強國的重大部署。教育專網是教育信息化的重要基礎設施之一，需要超前部署。2019年8月28日，李克強總理主持召開的國務院常務會議決定“加快建設教育專網，到2022年實現所有學校接入快速穩定的互聯網。支持面向深度貧困地區開發在線教育資源”，對教育網絡提出了更高要求。2019年9月19日，建設教育專網被列入《教育部等十一部門關于促進在線教育健康發展的指導意見》。2019年12月6日，建設教育專網被列入國家發改委等7部委印發的《關于促進“互聯網+社會服務”發展的意見》。實施教育專網工程，使全國所有中小學（包括農村教學點）都能接入快速、穩定、綠色的互聯網，支持面向深度貧困地區開發和利用在線教育資源，支持跨地域的、雙向互動的課堂教學應用，對于消除數字鴻溝、實現教育公平、為未成年人構建綠色網絡學習空間、提升教育信息化應用水平，具有重要意義和深遠影響。

其次，建設教育專網是破解當前基礎教育困境的現實需求。盡管教育信息化建設取得了諸多成績，但我國區域差異較大，還有不少中小學互聯網服務質量令人）擔憂。目前全國28萬所中小學（包括農村教學點）采用專線、VPN及“光貓”等不同方式接入互聯網，接入率為98.4%。由于當前教育專網覆蓋范圍不足，大部分中小學直接接入三大運營商的公眾互聯網。但是，從實際應用效果來看，跨多個運營商網絡難以保證跨地域、持續的雙向視頻課堂等教育教學應用的網絡服務質量。因此，必須加快建設教育專網，為跨地域（市內、省內、跨省）的高帶寬、低延遲教育教學應用提供端到端的質量監測與措施保障，使中小學（教學點）通過接入教育專網來保證“互聯網+教育”的快速穩定。開展網絡教育教學應用，是中小學辦學從物理空間向網絡空間的延伸。目前大部分中小學直接接入公眾互聯網，已經開發的教育資源大部分也分散存儲在公網上，魚龍混雜，沒有嚴格的統一管理和篩選機制，無法為未成年人提供綠色、健康、安全的網絡學習空間。而教育專網建設通過采取安全防護措施隔離公網上的不良信息，保證網絡和信息安全，使中小學（教學點）通過接入教育專網來保證網絡學習空間的綠色安全，在網絡環境層面為青少年成長、成才保駕護航。

教育專網建設的具體方案還在論證過程中，基本思路是借鑒發達國家K-12教育網建設經驗，網絡層次結構包括國家級主干網和區域性網絡;國家級主干網主要服務于高校聯網，中小學通過區域性網絡接入國家級主干網，進而接入全球互聯網。

總體上看，教育專網可通過主干網升級工程、中小學（含教學點）接入工程、整合教育資源服務平臺、綠色安全防護系統建設、教育信息化綜合示范應用等多個子工程建設完成，并且進行持續優化。教育專網建設可依托國家級教育主干網CERNET進行拓展和完善，通過各省、市分級教育專網接入國家教育專網主干網，實現2022年全面建成快速、穩定、安全、綠色教育專網的目標，并100%覆蓋各級各類學校和農村教學點。

訪談者：在我們開展教育部“三區三州”中小學校長教育信息化專題培訓過程中，看到了這些深度貧困地區的教師對教育信息化向更高層次推進的迫切渴望，同時也了解了他們所面臨的困境，比如互聯網的穩定、網速、安全綠色方面尚存問題。教育專網能解決這些地區的互聯網使用需求嗎？針對這樣的地區，教育專網將發揮什么作用呢？

吳建平：在“三區三州”深度貧困地區開展教育信息化培訓很有意義。你們剛才談及的這些現實困境和難題，非常現實和緊迫。教育專網建設普及之后，技術平臺的優化加上相關管理制度、政策措施的配套保障，這些困難一定能迎刃而解。

教育專網是由教育主管部門統一管理，連接全國城鄉各級各類學校和教育機構，適應不同階段的教育需求，支撐培養面向現代化、面向世界、面向未來的新一代社會主義建設者和接班人的教育行業專用網絡。教育專網是教育信息化公共支撐環境的重要組成部分，是國家公益性互聯網絡，具有三個基本屬性：一是自主管理的自治網絡系統;二是擁有統一管理的公共IP地址;三是擁有統一管理的全球域名。

從這三個特征屬性來看，教育專網從技術上改善互聯互通、可控管理、資源優化等，提供了破解當前教育機構，特別是中小學網絡快速、穩定、安全、綠色等方面不足所導致的現實困境的可能。為什么說教育專網將推動中國教育信息化邁上新的臺階，主要從以下三個角度來分析：

第一，解決偏遠地區用網難題，進一步縮小數字鴻溝。在習總書記“扶貧先扶智”的倡導下，教育信息化建設取得了突破性進展，但由于我國地域遼闊，區域、城鄉、校際仍存在教育數字鴻溝。教育專網可通過改善互聯互通、可控管理以及合理的帶寬資源利用，保障每個中小學、教學點的網絡安全暢通，可有效解決分布在偏遠地區中小學、農村教學點的用網難題，實現所有學校接入快速穩定的互聯網，有利于縮小數字鴻溝。

第二，基于教育專網，建立優質教育資源準入和共享機制，進一步實現教育公平。《教育信息化2.0行動計劃》要求堅持“融合創新”的原則。未來，各級教育資源服務平臺通過統一身份認證服務平臺全部接入教育專網，教育部門有了獨立管轄權，可進行端到端的質量監測和措施保障，確保優質教學資源能夠精準協同地推送到鄉村、偏遠地區以及“三區三州”等深度貧困地區。最終，教育部門可以從頂層設計開始，確保優質教育資源的全局規劃、協同調配、最大范圍共享，從而進一步推動城鄉義務教育協調發展，促進教育公平。

第三，教育專網將提供有效凈化的網絡環境，為中小學生身心健康成長提供切實保障。國家網信辦、教育部等多部門針對教育App、在線資源亂象等發文，對在線教育資源提供者提出明確要求。基礎教育需要開放的學習空間，既要保障未成年人平等、充分、合理地使用互聯網，同時又需要保護未成年人免受網絡違法行為和不良信息侵害，避免未成年人接觸不適宜其接觸的信息。教育專網可通過對網絡治理關鍵要素IP地址、域名、網關的統一規范管控，通過采取更高要求的安全防護措施和真實源地址認證等先進技術，實現與公眾互聯網的相對隔離和優質資源輸送，為青少年接受基礎教育提供健康、文明、有序的網絡學習環境。

綜上，中國基礎教育信息化任重而道遠，教育專網的建設起步較晚，相信通過技術革新和政策支持，具有中國特色的教育專網將很快在全國中小學部署，服務于我國基礎教育信息化。教育專網建設將推動我國基礎教育信息化邁上新臺階。

三、作為互聯網教育的高端形態，教育專網助力中國教育信息化邁上新臺階

訪談者：一旦教育專網建設全面鋪開，這將對學校教育帶來哪些變革？

吳建平：基于教育專網建設全面覆蓋的需求，我呼吁教育界的專家學者們，包括教育技術、教育管理、教育經濟、教育政策、教育法、教師教育、教育心理、學習分析等多學科領域的專家學者們共同關注教育專網的建設、管理和應用，未雨綢繆，協同發力，建立面向未來的教育專網組織管理體系和運行維護機制，從頂層設計開始，同步建立基于專網的教育大數據治理體系框架等，這是教育專網支撐教育教學應用、健康持續發展的重要組織保障。

我作為互聯網技術領域的學者，同時也是一名高等教育從業者，從我的思考來看，高等院校的教育核心信息數據理應由學校或教育主管部門自主控制。全國很多高校都建設了超算中心，以及科研大數據中心，這些中心均采用有線、無線高速網絡連接，是學校或教育主管部門可以獨立控制的部分，這部分可通過教育專網骨干網訪問全球的互聯網平臺。另一方面，智慧校園的網絡可以劃分為學校管理和電信管理兩部分，通過移動終端訪問4G或5G網絡接入校園網，再或者通過高速有線或無線校園網訪問相關資源[4]。因此，學校應該清晰劃分出各個部分的管理范圍和安全風險控制機制，確保能得到有效的保障和穩定的運行。在基礎教育領域，中小學的教育信息化從業人員非常有限，尚不具備很好的網絡信息管理條件。可以在接入教育專網初期，借助所在的省級或市級的教育數據中心統一維護、升級。未來，隨著“互聯網+教育”的逐步深入，基于教育專網的數據管理、應用分析和自主管控等將帶來更多專業教師隊伍的需求。因此，我呼吁全國師范類院校要加強信息化人才、教育技術人才的培養，并且國家配套政策鼓勵信息科學人才到偏遠地區就業，改善教育信息化條件，為教育專網及應用人才培養提前做好儲備工作。這方面的人才儲備，是實現教育公平的重要一環。

教育管理者對教育專網的理解很重要，需要提升信息化素養，對教育專網的大數據進行有效解讀和研判，進而及時制定和優化管理制度和策略，提升教師應用教育專網的積極性、強化學生在專網中的學習動機和投入度。同時，對于學習者的網絡學習行為模式、心理狀態進行實時監測，有效避免學生沉溺網絡、社交恐懼或者師生關系疏離等負面問題的發生。

訪談者：大數據、云計算、人工智能、虛擬現實和5G等新興技術的教育應用逐漸成為現實，如何在教育專網上匯聚這些新興技術以服務于教育？請您預測或者勾勒一下基于教育專網的未來教育形態或示范應用場景。

吳建平：基于教育專網，可以開展的在線教育應用場景會很豐富，可以說教育專網發揮的作用貫穿“教、學、管、評、測”全鏈條。“專遞課堂”“名師課堂”“名校網絡課堂”等同步異地教學，基于智能錄播技術的同儕研修、跨區域教師網絡研修，基于物聯網、移動通信技術的遠程實驗教學、基于VR/AR的虛擬仿真實驗教學等是智能時代信息技術與教學深度融合的典型創新應用。運營商網絡可以實現的教育應用場景，教育專網上都可以實現，并且將更加貼近學習者“靈活的、安全的、優質的、個性化的”受教育需求。如，面向上千個農村教學點的同步互動課堂教學;跨東西部上百所學校的直播課堂支持的教師網絡研修;大學引領、城鄉中小學互助的遠程實驗教學等。

目前國家正在推進智慧教育示范區建設，這是很好的教育專網示范應用場景。我建議先圍繞以下幾個點發力，展開基于教育專網的信息化應用示范，在匯聚新興技術教育應用的同時，也要將你們師范院校的優勢和主體作用發揮出來，或將逐步繪制出“教育專網”支撐未來教育新形態的一個初步藍圖。

首先，要圍繞“課堂”。同步互動課堂教學需要同步互動課堂系統、大數據和人工智能支持的網絡學習平臺提供技術支持。借助同步互動課堂系統有針對性地組織教學活動，突破教學重難點，實時為學生答疑解惑，師生、生生進行線上互動交流，同步互動課堂系統實時記錄教學過程中師生的行為數據并基于人工智能進行學習分析。課后，中心校的主講教師和教學點的教師基于網絡學習平臺和同步互動課堂系統中的學習分析結果進行教學反思和總結，并各自為本地學生提供有針對性的彌補練習。

其次，要關注“教師隊伍”建設與能力提升。有了優質的育人隊伍，我們民族才有希望！響應黨和國家關于教育精準脫貧的號召，針對老少邊窮島等邊遠貧困地區教師開展“互聯網+教師教育”創新行動。我一直倡導的是：教育專網示范應用場景首先應該面向的是深度貧困地區，比如解決“三區三州”區縣教師能力的提升問題。依托教育專網，借助直播技術、大數據技術和人工智能等先進技術實現授課教師、教研員、觀摩教師、教育決策者等相關人員就一堂課的教學情況進行線上實時互動和線下實地研討。事實上，我們現在不同地區、不同學校教師的網絡研修不是沒有做，而是做得很分散、不成體系。網絡研修和教師隊伍培育到底做得怎么樣？成果的可回溯問題得不到解決。基于教育專網，同一個平臺上的數據供給教育決策者（比如教育部、省級教育主管部門），可以根據網絡研修平臺上的數據記錄和線下研討情況的視頻記錄，全面了解研修活動開展的實效，并進行科學決策，實現合理統籌和優化。

最后，教育界的學者要不斷研究和探索“互聯網+教育”的規律演化，做到“知行合一”。在“互聯網+”環境下，教育的“知行合一”，從技術層面上來說，就是遠程教學如何解決好“交互”的問題。“交互”是知識建構、內化的非常重要的環節。那么各種技術滲透的互聯網教育中，遠程交互和實際面對面教學交互，在學習者的認知、知識建構上有哪些差別？這始終是值得研究的問題。教育專網，實際上提供的是一個支撐平臺，結合多元技術，進而實現支持強交互的安全、穩定的優質學習空間，除了匯聚一些呈現式的、可視化的教學資源外，還可以延展深入到實驗教學的“盲區”。比如說：可以開展大學引領、城鄉中小學互助的遠程實驗教學。也就是充分依托大學豐富的實驗教學資源，發揮高校在實驗探究方面的引領作用，城區學校和邊遠山區的學校合作互助，開展遠程實驗教學。如，依托教育專網與新興技術的結合，可以借助物聯網技術、移動通信技術、VR/AR、人工智能等先進技術，實現對實驗設備的遠程操控。我是工科出身，深感實驗、動手體驗對知識的啟發、學習興趣的激發等非常重要。在統一的管理體系和準入機制下，教育專網上的資源建設應是多樣態的、強交互的、可融合創新的。

總之，依托教育專網，可以享有“低延時、高帶寬、高穩定”的綠色網絡服務，可在全國范圍內設計實現“大規模信息化創新應用”。伴隨技術的不斷發展、資源管理及其配套制度的標準化、規范化，將有利于盡快實現更加公平、更高質量的未來教育。

[參考文獻]

[1] 中國教育和科研計算機網.中國工程院院士吳建平：IPv4向IPv6迭代是大勢所趨[EB/OL].[2019-04-25]. https：//www.edu.cn/info/focus/li_lun_yj/201904/t20190425_1656233.shtml.

[2] 吳建平，張彤.吳建平：智慧校園的核心支撐平臺一定是互聯網[J].中國教育網絡，2019（9）：10-11.

[3] 吳建平，畢軍.可信任的下一代互聯網及其發展[J].中興通訊技術，2018（1）：8-12.

[4] 吳建平，林嵩，徐恪，劉瑩，朱敏.可演進的新一代互聯網體系結構研究進展[J].計算機學報，2012，35（6）：1094-1108.