基于微服務架構的一體化教學平臺研究與實踐

何 佳

（懷化學院信息管理中心 湖南·懷化 418000）

0 引言

在大數(shù)據、云計算、人工智能等新技術與教育深度融合的背景下，教育信息化正迎來重大歷史發(fā)展機遇，學校已逐步從數(shù)字化校園時代邁向智慧校園時代，向著網絡化、移動化、智能化、開放化、個性化的方向迅速發(fā)展。微服務架構作為當下流行的一種云原生的軟件架構風格，能夠以更加靈活、輕便、松耦合的方式來構建復雜的應用，為傳統(tǒng)教學模式的轉型提供了可行的技術路線。本文基于微服務架構對傳統(tǒng)教學平臺的架構轉型進行研究，提出了業(yè)務管理運行流暢、數(shù)據結構標準規(guī)范、身份識別靈活全面、信息展示豐富完善的綜合教學管理信息平臺建設方案。

1 一體化教學平臺建設思路

1.1 建設目標

一體化教學平臺將智慧教學系統(tǒng)、在線考試系統(tǒng)、教務管理系統(tǒng)、評價系統(tǒng)、資源庫平臺進行整合，充分實現(xiàn)教學、考試、管理、評價、資源的無縫對接，并以符合學校教學改革發(fā)展需要的現(xiàn)代教育思想為指導，合理規(guī)劃、統(tǒng)籌安排，實現(xiàn)業(yè)務流和信息流的有效轉化與對接。通過信息化技術手段，從在線教學、在線考試、教務管理、評價分析、資源建設等多方面著手，實現(xiàn)“信息孤島”的整合與數(shù)據流轉，以集成創(chuàng)新、梯度擴展為優(yōu)勢，通過深度整合將原先分散的、獨立的各個管理系統(tǒng)集中起來，統(tǒng)一應用，實現(xiàn)一加一大于二的創(chuàng)新優(yōu)勢。

1.2 建設意義

對于師生：通過一體化教學平臺的簡單操作即可完成教學相關的所有流程，無需花費大量的時間熟悉、使用各個平臺和系統(tǒng)，避免在多個平臺搜索資源，能較大程度提升老師的工作效率和學生的學習積極性。

對于督導：能更加方便高效的對線上教學情況進行監(jiān)督，實現(xiàn)遠程聽評課，同時通過對大量教學客觀數(shù)據地統(tǒng)計分析，使教學評價更加公平、公正。

對于管理者：可對師生使用信息化手段進行教學、學習、辦公的全過程進行數(shù)據跟蹤，為教學質量的監(jiān)控與管理提供數(shù)據的分析展現(xiàn)，為學校的科學決策、工作考核與評估提供數(shù)據支撐。統(tǒng)計數(shù)據以全流程多維度的方式，貫穿課前課中課后、融合線上線下、打通課內課外，以教學數(shù)據為總線，服務于教學評估。

2 微服務架構簡介

微服務架構是當下流行的軟件架構風格。該架構將復雜的單塊應用分解成一組小而專一、耦合度低、高度自治的服務；每個服務圍繞各自業(yè)務功能確定服務邊界，獨立開發(fā)、測試、部署；每個服務都是單獨的應用，運行于獨立進程中；使用和語言無關的輕量級通信機制，相互協(xié)同工作實現(xiàn)完整系統(tǒng)功能；每個服務僅關注和完成某個特定功能，一個功能代表一個小的業(yè)務能力。微服務架構通過有效拆分復雜單塊應用，降低系統(tǒng)耦合度，從而實現(xiàn)應用敏捷開發(fā)和靈活擴展。越是在規(guī)模龐大的軟件項目中，微服務架構優(yōu)勢就越明顯。

3 微服務架構在一體化教學平臺中的應用

3.1 建設內容

一體化教學平臺涉及到教學、考試、管理、評價、資源五大業(yè)務系統(tǒng)，如何將這五大系統(tǒng)進行有機整合，實現(xiàn)數(shù)據互通，界面友好、管理高度統(tǒng)一，成為一體化教學平臺建設中要解決的主要問題。

針對以上問題，基于最新的微服務理念，依托互聯(lián)網云計算基礎設置，以微應用技術實現(xiàn)單位全景業(yè)務的綜合管理平臺，集教育教學、德育、管理、資源與工具為一體，師生用戶可以通過平臺管理中心自由挑選組裝微應用的模塊，打造個性化應用集群，滿足個性化、多樣化需求，提高管理效率。

3.2 整體架構

基于微服務架構的一體化教學平臺應具有先進性、可移植性、開放性和兼容性，總體規(guī)劃如下圖所示：

圖1：一體化教學平臺整體規(guī)劃

平臺基于微服務體系架構，其核心機制是降低各應用間的耦合性，實現(xiàn)高度靈活的可持續(xù)建設能力，并可在一套完整的底層服務上擴展新的應用場景，即在不影響原有業(yè)務的情況下，迅速開發(fā)新的微應用開展新業(yè)務。將復雜的系統(tǒng)分解為一個個微應用，去完成各個場景的業(yè)務閉環(huán)，同時這些微應用的數(shù)據和管理又統(tǒng)一在同一平臺上，可以實現(xiàn)線上線下、教學教務、課程資源幾個方面的深度融合。

微服務架構通過以下幾個基礎服務為一體化教學平臺提供持續(xù)的生產能力：

（1）統(tǒng)一用戶系統(tǒng)。提供組織架構管理，為通訊錄以及其他業(yè)務提供用戶架構體系支持，提供對用戶基本信息、用戶擴展屬性的管理，同時為所有使用用戶信息的服務提供數(shù)據支持。

（2）統(tǒng)一應用管理。可通過對應用進行個性化配置，實現(xiàn)符合實際業(yè)務場景閉環(huán)，用戶可從應用市場選擇添加，或者自建應用上傳，并經過分類管理實現(xiàn)pc端、移動端的應用展示，同時可對應用的使用權限進行控制，實現(xiàn)不同人群使用不同應用的目的。

（3）統(tǒng)一界面管理。平臺為多個應用場景以及應用平臺提供統(tǒng)一配置的管理服務，該服務可對pc端門戶體系、個人空間、移動端界面進行配置，實現(xiàn)自主化的界面展示管理。

（4）數(shù)據中心。數(shù)據中心提供標準化數(shù)據接入準則，為接入的微應用提供統(tǒng)一的數(shù)據載體，管理員可全面掌握全平臺業(yè)務數(shù)據，并可進行數(shù)據分析或者二次利用。

4 懷化學院教學管理信息化實踐

懷化學院原有教學綜合管理平臺建設年代較早，技術架構落后，且各子系統(tǒng)業(yè)務相對獨立。在近幾年的信息化建設中也嘗試進行業(yè)務融合，但由于業(yè)務復雜性及單塊架構局限性，未能將教學業(yè)務真正融合，現(xiàn)已無法適應新時代高校教學改革需求，因此急需通過微服務架構來構建一體化教學平臺，支撐智慧校園建設目標下的業(yè)務融合應用。規(guī)劃的建設內容如下：

4.1 智慧教學系統(tǒng)

基于慕課理念搭建新一代網絡教學綜合服務平臺，以“平臺+資源+服務”為基本理念，以學習空間為平臺支撐，整合海量教學資源，同時配備第三方的金牌客戶服務團隊，讓資源展示、教學支持、師生互動等都能協(xié)同發(fā)揮最大作用。本著先進易用、成熟穩(wěn)定、靈活可擴展、安全可靠的原則，為師生提供全方位的一站式網絡教學服務，為學校量身打造一個能輔助培養(yǎng)學生自主學習、提升老師教學效率、優(yōu)化學校教學管理的網絡教學綜合服務平臺。

4.2 在線考試系統(tǒng)

通過移動互聯(lián)網技術與大數(shù)據挖掘分析技術，實現(xiàn)無紙化考試、考試數(shù)據智能智能分析的功能，將高校信息化考試系統(tǒng)連貫成一個無縫的交互系統(tǒng)，完美實現(xiàn)了針對高校的課堂教學與無紙化考試一體模式，有效地解決教師線下課程教學、線上無紙化智能組卷，學生線下學習、線上考試、實時數(shù)據分析、反饋、評估等全流程環(huán)節(jié)，并實現(xiàn)所有數(shù)據的整合。考試系統(tǒng)支持網頁端考試、客戶端考試及移動端考試，全面滿足師生的使用需求。

4.3 教務教學一體化

教務教學一體化已成為必然，現(xiàn)借助強大的微服務平臺，將教務系統(tǒng)與教學平臺、考試系統(tǒng)進行深度整合，在教務系統(tǒng)完成排課之后自動將師生數(shù)據、課表數(shù)據、選課數(shù)據等信息同步到教學平臺中，師生直接根據教務系統(tǒng)的教學安排進行在線教學，教學結束之后也可將教學平臺產生的教學數(shù)據與成績數(shù)據返回到教務系統(tǒng)，實現(xiàn)數(shù)據的閉環(huán)。在教務系統(tǒng)完成排考之后也可將考務數(shù)據直接對接到考試系統(tǒng)中，學生在考試系統(tǒng)完成考試后考試數(shù)據和考試成績也將同步至教務系統(tǒng)。

4.4 大數(shù)據分析

大數(shù)據中心將采集包括泛雅網絡教學平臺、學習通移動學習平臺、教學資源庫、爾雅通識課、頂崗實習、評價系統(tǒng)、智慧教室以及第三方平臺在教學運行過程中產生的全部數(shù)據，即時使用信息化手段對教學的全過程進行數(shù)據的跟蹤管理，后臺進行數(shù)據的匯總，以期進行數(shù)據分析。統(tǒng)計數(shù)據以全流程多維度的方式，貫穿課前課中課后，融合線上線下、打通課內課外，以教學數(shù)據為總線，服務于教學評估。最終實現(xiàn)學校教學質量的監(jiān)控與管理提供數(shù)據的分析展現(xiàn)，實時為學校的科學決策提供數(shù)據支撐。

4.5 教學評價系統(tǒng)

智慧評教解決傳統(tǒng)評教活動中反饋的教學問颙滯后性的難題，為過程評價的實施提供有效解決方案，學生可以在課后為教師進行評價，教師可以借助網絡快速、便捷地收集學生的反饋信息，為自身教學改進提供數(shù)據反饋。移動評教同樣方便學生評教、同行評教、督導評教、領導評教活動的進行。系統(tǒng)針對不同的評價活動設定不同的評價體系，全方位滿足學校實際評教活動中靈活多變的評教需求。

4.6 教學資源庫

以課程為中心，整合教師的自有資源、學校的現(xiàn)有資源、云端的教學資源和網絡公開資源，強化應用功能和共享機制設計，包括課程資料庫建設、題庫建設、作業(yè)庫建設、試卷庫建設。實現(xiàn)教學資源的存儲與調用，有效確保教學質量和人才培養(yǎng)水平的提升。平臺能無縫對接海量在線資源，在線查找并添加與課程相關的學術視頻、教材教參、文獻資料，推薦給學生直接在線閱讀和觀看。

5 結束語

近年來,在“互聯(lián)網＋教育”的背景下,高校的教學理念、教學模式正逐步發(fā)生變革,而新冠肺炎疫情的發(fā)生很可能會加快教學方式的改革,繼而改變教學管理模式，基于微服務的一體化教學平臺建設是高校實現(xiàn)創(chuàng)新人才培養(yǎng)、開展教學改革的關鍵與核心。為了更好地推進教學管理業(yè)務融合，加速一體化教學平臺建設，本文采用微服務架構并通過實際案例，展示轉型實踐中的系統(tǒng)技術架構和具體實施方案。基于微服務架構的一體化教學平臺能夠靈活應對持續(xù)增加的系統(tǒng)復雜性，快速響應新形勢下的一體化教學管理需求，為高校實現(xiàn)智慧校園業(yè)務融合奠定基礎。