智慧教育云平台系统整体建设项目解决方案.docx
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智慧教育云平台系统整体建设项目解决方案
智慧教育云平台系统整体建设项目解决方案
目 录
第一部分智慧教育云平台整体解决方案
2016年01月
第1章建设背景
1.1背景
1.1.1基础教育信息化政策背景
《国家中长期教育改革和发展规划纲要（2010-2020年）》中指出：
“信息技术对教育发展具有革命性影响，必须予以高度重视。
”教育部印发的《教育信息化十年发展规划（2011-2020年）》（以下简称规划），规划要求：
“我国教育改革和发展正面临着前所未有的机遇和挑战。
以教育信息化带动教育现代化，破解制约我国教育发展的难题，促进教育的创新与变革，是加快从教育大国向教育强国迈进的重大战略抉择。
”随着现代信息技术和通讯工具的不断更新，遍布全球的互联网络正在无时无刻、无所不在地渗透到人们工作、生活和学习中，成为推动社会发展的强大动力。
信息时代的到来，不仅改变着人们的生产方式和生活方式，而且改变着人们思维方式和学习方式，这是对教育的严峻挑战，也为教育的改革和发展提供了千载难逢的机遇。
2012年9月在全国教育信息化工作电视电话会议上，中共中央政治局委员、国务委员刘延东强调了教育信息化发展的深刻意义并对近年来我国教育信息化工作取得的成绩予以充分肯定。
她指出，要深刻把握新形势新要求，将教育信息化作为国家信息化的战略重点优先部署，切实加快教育信息化进程。
要明确发展导向，坚持育人为本、应用驱动，统筹兼顾、有序推进，优先保障农村和边远地区，加快缩小城乡、区域、校际间的“数字差距”。
坚持以“校校通、班班通、人人通”为核心目标：
推动“宽带网络校校通”，多管齐下加快推进学校接入宽带，完善学校教育信息化基础设施；推动“优质资源班班通”，重点建设名师和名校网络课堂，加快优质教育资源共享；推动“网络学习空间人人通”，促进教学方式与学习方式变革，实现教与学、教与教、学与学的有效互动。
刘延东要求各级政府、各有关部门和学校要明确责任、齐心协力，狠抓落实、务求实效，深化改革、创新机制，推动教育信息化科学发展。
教育信息化的实质，就是现代信息技术在教育与教学的各个方面的广泛应用；建设教育信息资源，这是教育信息化顺利发展的关键；建设教育信息网络系统，这是教育信息化快速发展的基础；建设教育信息技术及应用的人才队伍，这是教信息化的成功之本；建设教育信息化成熟的网络应用模式，这是教育信息化的理想目标,所以推进教育信息化不仅仅是一般意义上的行政举措，更是科学技术和学校教育发展到一定阶段的必然要求。
谁抓住了教育信息化工作的主动权，谁就抓住了学校发展的主动权。
1.1.2基础教育信息化发展现状
（1）“三通”工程建设情况
“三通”工程建设中“校校通”、“班班通”、“人人通”之间是环环紧扣的，随着教育部教育信息化“三通”工程的持续开展，“宽带网络校校通”在各地已经基本建设完成，这就为“三通”工程第二部分的“班班通”和“人人通”创造了良好的基础设施条件。
对于“班班通”，很多地方以电脑、投影仪、电子白板、录播教室等硬件设施设备为“班班通”工程建设的重点，采购布置了大量的硬件设备。
关于“人人通”，很多地区和学校为学生和教师开设了用于发布信息论坛、博客空间等。
（2）“班班通”建设情况
2013年12月28-29日，中国教育技术协会秘书长在“全国中小学数字化校园与提升教师信息技术能力”培训班指出：
“优势资源的建设和应用，对学校来说是资源使用，并在使用中逐步产生二次资源，如果真正实现了“优质资源班班通”和“网络学习空间人人通”，学校的资源建设就不会像现在这样单纯靠引进，因为你们的教师，甚至包括你们的学生都会在应用中产生新的资源，这样就改变了资源建设的模式。
国家不会做一个平台，原来确实有在基础教育方面全国做一个平台的想法，现在不可能、也不现实，我们是充分发挥各地区、各市、各县的积极性，按照中央精神建设自己的教育云。
教师不能一味索取，学校在向教师推送资源的同时也能将教师产生的二次性资源公布在网上供其他教师使用。
”
不可否认，电脑、投影仪、电子白板等硬件设备是实现“班班通”不可或缺的条件之一，但“班班通”的实现依靠的不仅是这些硬件，也不是单纯依靠优质教学资源的引入，而是一种成熟的数字课堂应用模式及在此基础上形成的更符合当前当地基础教育现状的再生优质教学资源。
（3）“人人通”建设情况
“网络学习空间人人通”，2014年，教育部将重点推进“学习空间人人通”工作。
目前很多地方仅仅将“论坛”、“微薄”、“QQ空间”等进行改头换面，发一些贴子文章图片，然后每人一个帐号就形成所谓的“人人通”，这是对“网络学习空间人人通”的误解。
“人人通”建设的核心关键词是“网络学习”，教师和学生不仅要有空间，更重要的是能将自己的教学和学习等核心业务，利用一套成熟可靠的网络应用，真正实现与课堂教学的无缝结合，作为课堂教学的延伸，实现随时随地教学以及学生与教师的人性化、个性化发展。
1.2目的
1.2.1主要任务
以提高教育管理水平，深化信息技术在教育教学领域的应用和整合为核心，以提高教师和学生的信息技术应用能力为主线，深入开展信息技术在教育教学、教育管理、教科研和服务等方面的广泛应用，探索教育信息化环境建设、优质教育资源共建共享、教育教学应用、教育管理信息化等方面的发展路径和方法，实现教育教学管理、课程管理、学籍管理、考试、备课、资源管理的数字化和信息化，促进教育思想、教学方法、教学内容的变革，深化教育教学改革，全面实施素质教育，加快基础教育现代化进程。
1.2.2建设目标
意在为全国建设智慧型教育，主要帮助全国教育实现以下目的：
（4）完善全国信息化基础建设，促进教学、科研、管理过程及模式的全面信息化
对全国教育工作进行统一规划、统一信息标准、统一数据管理，统一应用平台、规范业务流程，消除区域内信息孤岛，实现教学、科研、管理和服务的各种资源的共享，保证信息化建设的可持续性发展。
智慧教育项目将信息技术融于教学、科研、管理的各个环节，使信息工具成为教师教学、学生学习、部门管理的重要手段，有力地促进全县范围内的资源共享和交换，拓展获取信息的渠道，提高获取信息、分析信息、处理信息的能力；通过智慧教育项目的建设，构建一个集教学、科研、管理与服务的虚拟管理、教学环境，最终实现青海省教育的全面信息化，提高全省现代化教育的整体水平。
（5）构建移动化、碎片化在线学习空间
学生可以利用移动智能终端随时随地的完成预习、作业，实现在线求讲解，打通师生之间以及学生之间课堂外的学习沟通渠道，视频导学、微课作业辅导为每一个学生提供自主学习的网络空间。
老师可以移动终端上随时随地的布置作业、批改作业、在线辅导，并能及时掌握学生预习情况和作业情况。
（6）完成课堂一对多互动式教学试点建设
在智慧教室里，老师可通过智慧课堂云终端与所有学生一对多互动，让每一个学生都能参与到课堂的教学中，跟上老师的教学思路。
学生的课堂参与情况也能及时反馈到教室终端，教师可根据学生的课堂情况调整教学计划，增加课堂趣味性、提高学生课堂参与度，从而让课堂变得更有效率。
（7）建设简易、实用的微课制作和运用系统
每一个老师都能通过微课大师，把随时随地制作的微课程，连接网络上传至学习平台，学生可以登录自己的账号，根据不同的学习情况反复观看学习，直到学懂学透为止。
微课堂是提高教师重难点授课效率、帮助学生学习复习的法宝。
（8）实现教师随时随地云备课
让教师在有网络的环境下可以将所有备课的电子化资源上传移动学习平台，教师可通过平台随时调用自己的备课资源，也可随时推送个学生资助学习。
（9）搭建区域资源平台，实现区域内优质资源共享机制。
学校可组织老师利用微课大师或者其他资源建设工具制作本校的教学资源，将所有校本资源上传学习平台的资源库，学校拥有校本资源库，全省拥有特色域内资源库；在区域内实现资源共享，让所有教师都能获得优质教学资源的机会。
（10）构建完善的信息沟通体系
管理者、学生、教师、家长，多位一体，随时类微信沟通。
通过平台，教育局可以随时发布教育新闻，院校负责人一键发布通知公告，老师可以利用移动智能终端随时随地的实现与学生和家长的沟通，强大的通知功能，确保消息及时送达。
家长随时随地的了解学生在校学习、作业、考试全过程。
（11）实现教学大数据采集、分析
全面收集教学数据，预习数据、课堂数据、作业数据、考试数据、统统自动采集。
综合数据全面分析，从跟多维度的数据分析中找到更多有价值的信息，让教学更加科学化。
第2章
方案概述
采用云计算技术，可以实现全国优质资源的互联互通，符合国家教育宏观政策，也是今后教育软件领域发展的方向。
2.1方案简介与应用架构
应用架构
是基于移动互联网、云计算及物联网技术的校园综合应用平台，以服务中小学教师、学生及家长为主，是一个以云计算为中心，以用户为中心，以信息化和资源共建共享为手段，以实现教育公平为目的的基础教育信息化平台。
平台涵盖了海量资源系统、教育管理系统、高效教学系统、互动空间系统等功能子系统，充分满足中小学教育信息化建设各个方面的需求。
平台集“名校云”、“名师云”、“资源云”为一体，全国各地中小学可共同使用，真正做到各校优质资源共建共享。
依托智慧校园云平台，能有效实现“校校有门户和平台，门户与平台一体化”、“班班有授课与录播系统，授课与录播系统一体化”、“人人有互动空间与移动应用，互动空间与移动应用一体化”，从而实现“学校个性化管理平台”、“校际资源共享平台”、“个人学习和成长空间”的建设，为学生、家长、教师、校长、教育管理部门及其他教育工作从业人员提供学习、互动、教学、教育管理、教研等领域的信息化服务，真正做到教学模式多样化、教学资源共享化、教育管理数字化、家校互动即时化。
2.2功能特点
◆功能涵盖范围全，提供了教育信息化各个方面所需要的功能。
◆成本投入花费少，学校不需要购买硬件设备，不需要投入人力物力进行平台维护。
◆平台操作难度低，无需安装，有网络的地方就可以使用，人性化操作体验，使用便捷。
◆内置资源数量大，超过200万的教辅资源，并保持每天1000个新资源的更新数量。
◆名校共享资源优，与全国知名中小学共建共享资源库，实时获取优质教育资源。
◆学校管理个性化，结合每个学校教育教学管理实际，打造校本特色智慧校园云平台。
◆移动应用接入易，平台功能提供移动应用，随时随地享受高速、便捷的应用服务。
◆沟通互动方式多，站内消息、微博、邮件等多种互动途径，交流即时高效。
2.2.1设计原则
（12）高可靠性
平台的目标用户群体是广大的学生、教师及家长，这就要求平台应具备极高的可靠性，在平台设计时应按照运营要求进行负载压力测试，能够应对高峰时刻的大流量访问，应提供多种容灾设计方案以确保平台可以提供7×24小时不间断服务，应用服务器和数据库服务器要求安装在不同的物理服务器上进行分级部署，并且可以方便地通过服务器负载均衡进行平台使用人数的扩展。
（13）技术先进性
平台设计既要采用超前思维、先进技术和系统工程方法，又要注意思维的合理性、技术的可行性和方法的正确性。
平台的设计不但要能够反映当今的进行技术和理念，而且具有发展潜力，符合教育信息化当前应用需求及未来发展特点，能够保证未来若干年后内占据行业主导地位。
同时，平台设计要考虑技术先进性与成熟性并重，保证平台应用的稳定性。
（14）开放性
平台设计须遵循高度开放原则，平台中除自身提供的多种应用服务外，应为第三方软件应用接入提供简单、便捷的接口，以便接入其他厂商的各项服务；平台应提供包含消息服务、用户和权限管理服务等访问接口，外部系统通过集成与接口平台，访问系统的共享信息，以实现系统间的集成与互操作。
（15）标准化
数字化校园应用平台应该符合业界主流技术标准，使其对网络的硬件环境、通信环境、软件环境、操作平台的依赖度降到最低；同时应符合教育管理业务及教学标准，包括国家出台的相关标准——教育部《教育管理信息化标准》、中央电教馆《数字校园示范校建设指南》等。
（16）可扩展性
为了适应数字化校园应用不断拓展的需求，应用平台的软硬件环境必须具备良好的平滑可扩展性，方便附加功能的扩展，使平台具有极好的升级发展空间和扩展性。
（17）安全性
在应用平台设计中，即要充分考虑信息资源的共享，更要注意信息资源的保护和隔离，应分别针对不同的应用和不同的网络通信环境，采取不同的措施，包括系统安全机制、数据存取的权限控制等。
2.2.2技术架构
（18）开发语言
采用目前最为流行的开发语言PHP，其具有运行快捷、跨平台性强、运行效高、基于面向对象等思想。
著名的FACEBOOK就是采用PHP作为主要开发语言。
（19）数据库系统
采用业界成熟的MYSQL数据库技术方案，其具有跨平台性强、存储效果高、稳定性强、安全性高等特点，著名的GOOGLE谷歌便采用的是基于MYSQL的数据库系统。
（20）开发框架
采用自主研发的基于MVC的RLS框架，该框架严格按照OO思想编研发而成,并加入动态分库分表及负载均衡、安全性与XSS过滤、memcached、邮件发送、图像处理、数据加密、缓存等等核心功能。
另外在优化上也做了特殊优化，完全满足大型云平台运行的需要。
（21）服务器环境
项目采用Linux服务器集群部署,并使用了双机热备、多点容灾、多点加速部署,从而保证应用服务的稳定性和流畅性。
采用分布式Memcache部署,能够将90%的数据缓存在内存中,从而加快用户方式速度。
WEB服务引擎采用目前最流行最稳定的Linux、Nginx、Apache综合解决方案,保证了大流量大并发的集中控制和分流工作，即使是面对超大用户数量，也能从容应对。
第3章建设内容
3.1高效教学子系统
学校的中心工作是教书育人，教书育人中的重要内容是教学。
就目前而言，教学质量的好坏基本上决定了一所学校的口碑和社会地位。
因而，提高教学质量、改善教学成果是很多学校的核心工作之一。
基础教育信息化作为促进教育行业发展的一种手段，自然应该以教学为首要服务对象。
基于这样的认识,此方案在高效教学应用方面花了大量的时间和精力进行调研，在充分与学校实际情况结合的基础上积累了一整套高效教学应用。
3.1.1在线备课
在线备课是基于资源共建共享，以教师备课、授课为目的的一个应用系统，是建设、管理、利用资源的一种形式。
它区别于传统备课和电子备课的新型智慧备课方式，解决了老师以往年年备课，月月备课，日日备课的繁琐，各个教师可在平台上进行备课。
教师在进行备课时可编辑保存自己的模板，或者选择已有的模板直接调用，当教师输入所要备课的章节名称时，系统自动推送其他地区老师的相关资源，教师可以选取推送的资源进行直接利用，也可以根据本校教学水平予以修改编辑，从而形成有效的二次资源利用机制。
在线备课有效的为教师解决了板书的实时保存和二次调用编辑，方便教师对于备课资源的存放和其他资源的收藏，方便教师对资源的利用。
主要功能及特点：
1.新建备课任务：
模板复用，支持多种备课类型，自动定位章节；
2.编辑备课任务：
快速编辑教案，引用资源，多种文档预览；备课讨论；
3.生成备课包：
评论打分，共享备课包；
4.授课：
多种展示资料，兼容各类多媒体设备。
在线备课列表界面
在线备课主要是为教师提供在线编写电子教案功能。
其主要功能点包括：
功能
功能描述
添加教案
教师通过此功能可添加电子教案，电子教案由文字、图片、音频、视频、动画等构成，不需下载，可直接观看。
用户也可以设置自己教案的共享范围。
校本教案库
区域教案库
全国教案库
教师、学生等用户可通过全国教案库功能按照科目、单元、章节等进行分级搜索，也可按关键字进行模糊搜索，查看全国各校分享出来的优质教案资源。
模板管理
针对常见的教案格式，用户可将该教案作为模板进行保存管理，方便以后的使用。
教案审核
教案发布后，可由教研室授权人员进行教案的审核发布。
教案检查
学校教研室授权人员可统计与查看本校各教师的教案编写情况。
教育局授权人员可统计与查看辖区内各校及各教师的教案编写情况。
网上预习
学生可以查看与自己所学内容相关的教案，有针对性的进行课前预习。
3.1.2翻转课堂
翻转课堂是从英语“FlippedClassModel”翻译过来的术语，一般被称为“反转课堂式教学模式”。
传统的教学模式是老师在课堂上讲课，布置家庭作业，让学生回家练习。
与传统的课堂教学模式不同，在“翻转课堂式教学模式”下，学生在家完成知识的学习，而课堂变成了老师学生之间和学生与学生之间互动的场所，包括答疑解惑、知识的运用等，从而达到更好的教育效果。
互联网的普及和计算机技术在教育领域的应用，使“翻转课堂式”教学模式变得可行和现实。
学生可以通过互联网去使用优质的教育资源，不再单纯地依赖授课老师去教授知识。
而课堂和老师的角色则发生了变化。
老师更多的责任是去理解学生的问题和引导学生去运用知识。
基于这种情况，该方案在充分调研学校需求的基础上，开发出具备完整信息化支撑的真正意义上的“翻转课堂”。
翻转课堂学生学习界面
翻转课堂作为一种教学模式改革的尝试，越来越受到学校及学生的喜爱。
本方案将在后续章节详细讲解翻转课堂应用的功能细节，在此仅列出其主要功能点：
功能
功能描述
添加课程
教师通过此功能可添加电子导学案，导学案由“明确学习重点”、“课文讲解”、“微课堂观看”、“自学自测”等可以自定义的步骤构成，其组成元素不仅包括文字、图片、音频、视频、动画、附件等，也可以根据需要由教师通过智能组卷或手动组卷添加在线测试题，供学生自学自测。
在线协作学习
学生可以通过学习网上导学案，在线完成导学案中的自测题达到自学、自测的目的，从而针对后续的课堂教学做到有的放矢，带着问题去学习。
在自学过程中，学生之间，学生与教师之间可以通过互动问答来进行互动交流，协作完成学习。
在线学习可以通过电脑进行，也可以通过手机、平板等移动终端来完成。
学情分析
在学生完成在线学习后，平台会自动根据学生的自测结果得出包括各个题目错误率等情况的学情分析报表，教师可学情分析报表有针对性的准备课堂授课及巩固拓展内容。
模板管理
针对常见的导学案模式，用户新建、编辑、删除自己的导学案模板，方便以后的使用。
导学案审核
导学案案发布后，可由教研室授权人员进行导学案的审核发布。
导学案检查
学校教研室授权人员可统计与查看本校各教师的教学案编写情况。
教育局授权人员可统计与查看辖区内各校及各教师的导学案编写情况。
3.1.3微课程
“微课程”的核心组成内容是课堂教学视频（课例片段），同时还包含与该教学主题相关的教学设计、素材课件、教学反思、练习测试及学生反馈、教师点评等辅助性教学资源，它们以一定的组织关系和呈现方式共同“营造”了一个半结构化、主题式的资源单元应用“小环境”。
因此，“微课”既有别于传统单一资源类型的教学课例、教学课件、教学设计、教学反思等教学资源，又是在其基础上继承和发展起来的一种新型教学资源。
主要功能及特点：
（1）教学时间较短：
教学视频是微课程的核心组成内容。
根据学生的认知特点和学习规律，“微课”的时长一般为5—8分钟左右，最长不宜超过10分钟。
因此，相对于传统的40或45分钟的一节课的教学课例来说，“微课”可以称之为“课例片段”或“微课例”。
（2）教学内容较少：
相对于较宽泛的传统课堂，“微课”的问题聚集，主题突出，更适合教师的需要：
“微课”主要是为了突出课堂教学中某个学科知识点（如教学中重点、难点、疑点内容）的教学，或是反映课堂中某个教学环节、教学主题的教与学活动，相对于传统一节课要完成的复杂众多的教学内容，“微课”的内容更加精简，因此又可以称为“微课堂”。
（3）资源容量较小：
从大小上来说，“微课”视频及配套辅助资源的总容量一般在几十兆左右，视频格式须是支持网络在线播放的流媒体格式，师生可流畅地在线观摩课例，查看教案、课件等辅助资源；也可灵活方便地将其下载保存到终端设备（如笔记本电脑、手机、MP4等）上实现移动学习、“泛在学习”，非常适合于教师的观摩、评课、反思和研究。
（4）资源组成结构构成“情景化”：
资源使用方便。
“微课”选取的教学内容一般要求主题突出、指向明确、相对完整。
它以教学视频片段为主线“统整”教学设计（包括教案或学案）、课堂教学时使用到的多媒体素材和课件、教师课后的教学反思、学生的反馈意见及学科专家的文字点评等相关教学资源，构成了一个主题鲜明、类型多样、结构紧凑的“主题单元资源包”，营造了一个真实的“微教学资源环境”。
这使得“微课”资源具有视频教学案例的特征。
广大教师和学生在这种真实的、具体的、典型案例化的教与学情景中可易于实现“隐性知识”、“默会知识”等高阶思维能力的学习并实现教学观念、技能、风格的模仿、迁移和提升，从而迅速提升教师的课堂教学水平、促进教师的专业成长，提高学生学业水平。
就学校教育而言，微课不仅成为教师和学生的重要教育资源，而且也构成了学校教育教学模式改革的基础。
（5）主题突出、内容具体。
一个课程就一个主题，或者说一个课程一个事；研究的问题来源于教育教学具体实践中的具体问题：
或是生活思考、或是教学反思、或是难点突破、或是重点强调、或是学习策略、教学方法、教育教学观点等等具体的、真实的、自己或与同伴可以
解决的问题。
（6）草根研究、趣味创作。
正因为课程内容的微小，所以，人人都可以成为课程的研发者；正因为课程的使用对象是教师和学生，课程研发的目的是将教学内容、教学目标、教学手段紧密地联系起来，是“为了教学、在教学中、通过教学”，而不是去验证理论、推演理论，所以，决定了研发内容一定是教师自己熟悉的、感兴趣的、有能力解决的问题。
（7）成果简化、多样传播。
因为内容具体、主题突出，所以，研究内容容易表达、研究成果容易转化；因为课程容量微小、用时简短，所以，传播形式多样（网上视频、手机传播）。
微课程推荐页面
功能
功能描述
发布微课程
教师通过此功能发布微课程，微课程是指不超过十分钟的教学视频，一段视频只解决一个问题或知识点。
微课程的录制和发布可以通过电脑、手机平板等移动终端来完成。
校本微课程
区域微课程
全国微课程
教师、学生等用户可通过全国微课程库按照科目、单元、章节、知识点等进行分级搜索，也可按关键字进行模糊搜索，查看全国各校分享出来的优质微课程资源。
微课程审核
微课程发布时，可由教研室授权人员进行课程审核。
微课程检查
学校教研室授权人员可统计与查看本校各教师的微课程发布与使用情况。
教育局授权人员可统计与查看辖区内各校及各教师的微课程发布与使用情况。
3.1.4在线作业
在线作业它是根据现在学校智慧化需求而应运而生的。
解决了传统作业的弊端，根据教师和学生的使用习惯和特点，为其量身定制，教师可直接登陆平台发布纸质作业或布置在线作业，学生可登陆其个人账号进行查看，纸质作业则需学生课后完成，在线作业学生必须在规定时间内在线完成，教师可登陆自己的账号查询学生作业的完成情况。
在线作业列表
功能
功能描述
布置作业
教师通过此功能布置作业。
作业分为纸质作业和在线作业两种，纸质作业供学生、家长查看作业内容；在线作业供在线完成。
完成作业
学生用户通过平台或手机、平板等移动终端完成在线作业。
批改作业
教师通过平台进行作业的批改，其中客观题由平台自动批改，主观题由教师进行批改并给出批语。
校本作业库
区域作业库
全国作业库
可通过全国作业库按照科目、单元、章节、课节等进行分级搜索，也可按关键字进行模糊搜索，查看全国各校分享出来的优质作业资源。
作业检查
学校教研室授权人员可统计与查看本校各教师的作业布置情况。
教育局授权人员可统计与查看辖区内各校及各教师的作业布置情况。
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