| 标题 | 基于云计算的智慧教育的探讨 |
| 范文 | 袁升发 摘要：我国教育信息化重要作用的认识还有待深化和提高;尚未形成数字教育资源共建共享的有效机制;有待整合和集成教育管理信息化体系。本文研究以云计算服务体系为支撑，学生、家长、教师、综合管理四大云服务平台为关键，未来教室、未来实验室、智慧校园为主要体现形式的智慧教育解决方案，助力国家建成具有中国特色的教育信息化体系。 关键词：信息化云计算 未来教室 未来实验室 智慧校园 中图分类号：G434 文献标识码：A 1 智慧教育的背景 1.1 教育信息化的发展 近年来，党和政府不断增加投入对教育信息化建设，随着一系列教育信息化工程的实施，我国教育信息化建设取得显著成果，教育信息化己成为促进教育改革和发展，推动教育现代化进程的重要支撑。 2012年3月，教育部颁布《教育信息化十年发展规划（2011-2020年）》，确定目标：到2020年，全面完成《教育规划纲要》所提出的教育信息化目标任务，形成与国家教育现代化发展目标相适应的教育信息化体系。 这些政策措施明确了教育信息化在教育改革和发展中、在国家信息化全局中的战略地位。 1.2 教育云计算发展 云计算被视为信息技术的第三次浪潮，对国家经济、科技和教育等领域都具有举足轻重的影响，各国各地政府己经充分认识到云计算正在给教育行业带来一场革命性的改变，因此正在积极引领教育云领域的发展和建设。 美国SIMtone公司与北卡罗来纳州的格雷汉姆小学合作开始了学校云计算计划;IBM与北卡罗来纳州立大学合作推出为大学和中小学服务的名叫“虚拟计算实验室”云计算平台;华为牵手上海中学，凭借华为对云计算的深刻理解和丰富经验，共建新一代教育信息化服务平台——“教育云”;东莞市市教育局与广东电子工业研究院签订云计算教育服务平台合作协议教育局将着力实施“教育信息化推进工程”，全面规划东莞教育信息化建设;佛山禅城区推出教育云服务平台，将有效地解决“信息孤岛”现象，同时将会研发相应的云终端，使用户可以享受到云平台的服务。 但目前还没有城市级全局性为教师、学生、家长、管理者提供全面互动服务的“云计算”智慧教育。同时也没有将云计算等信息技术应用于课堂实时互动教学，改变传统教学方式。 1.3 用户服务需求 1.3.1 学生服务需求 构建满足学生自主学习的学习社区及教学资源库：为学生的学习提供更多的教育与学习服务，提供更丰富的学习资源和智慧支撑资源 建立新型学习模式：既可以进行个性化互动学习，又可以进行协作型学习，突出基于问题的学习、差异化学习、自主性学习与合作探究学习。 建立有效的教学评价手段：让学生及时了解教师、家长对自己的评价，同时可以对教师的教学方式、课件、课程等以及家长的教育方式做出实时评价反馈，以便教师家长及时了解学生的动态。 1.3.2 家长服务需求 家校互动。建立长期有效的家校互通渠道与机制，家长能够实时掌握学生的位置、在校状态、学习情况及相关统计分析等信息，家长能实时反馈评价相关教学内容及方式。 充分调动社会资源。利用现代信息技术架起学校、家庭之间实时、快捷、有效沟通的桥梁，形成社会、学校、家庭和谐共育的局面，促进学生健康成长。 1.3.3 教师服务需求 一是改变传统的信息交流方式和“手工式”的学生管理模式，教师能够非常便捷地了解每一个学生的现状及动态。 二是改变教学组织形式和教学方法，以教师对学生的启发引导为主，激发学生学习主动性。 三是方便进行远程教学，为教师的教学活动和师生远程互动学习提供完整的应用解决方案。 1.3.4 综合管理服务需求 资源整合。通过完全整合教育基础数据，基础平台和基础数据库的统一建立，有效提高教育信息化服务水平。 应用集成。市、区县、学校三级的综合管理服务平台制订统一的建设标准，建设学生服务平台、教师服务平台、家长服务平台以及其他新建或己建应用系统，使三级平台之间有很好的一致性。集成整合各级教育相关应用系统，通过标准的智慧教育接口协议接入集成各应用系统。 1.4 教学资源共享需求 目前各学校的教育资源库是相对独立、封閉的系统，没有统一的软硬件接口标准，教学资源建设重复，造成资金浪费、使用效率低下，形成了一个个“信息孤岛”。智慧教育要实现教学资源的互换与共享，在云计算平台基础上，需要从统一规划、分布存储、高度共享、协同开放等角度重新构建教学资源中心，支持资源的交互式应用与自我动态扩充与更新。将课程教学所需的各种资源集成，以满足为教师提供教学帮助以及为学生提供学习指导和帮助的要求。教学资源中心通过各种方法、技术和策略将网上分布的各种教学资源提供给众多不同层次、不同类型的用户共享和使用。通过资源管理、资源制作与知识整合等，产生综合效能，满足用户的教学以及学习需求。 2 智慧教育理想 2.1 智慧教育建设目标 智慧教育包括三个中心和两大体系，即教育公共基础数据云计算与存储中心、信息资源服务与整合中心、智慧教育管理与服务中心，和应用系统接入标准规范与业务保障体系、系统信息安全与运营维护体系。 智慧教育体系建设遵循应用系统接入标准规范，以系统业务保障体系、信息安全及运维体系为保障，全面建设全局性、跨部门、跨学校的智慧教育云计算支撑体系;集约建设，分步实施、资源整合、信息共享，逐步整合优化提升整个教育系统的应用;构建智慧教育的示范点和体验中心，全面提高学生和家长的幸福度、满意度，提高教育竞争力;以教育信息化带动教育现代化，促进教育管理方式、教师教学方式、学生学习方式的转变;开辟可持续发展的、不断创新的智慧教育服务新篇章，在全国首创城市级智慧教育建设的新模式。 2.2 智慧教育效益分析 2.2.1 整合各类应用，减少重复投资 目前各地及各学校的教育信息化应用系统普遍存在建设分散、标准不一，共享困难，分散的异构平台使得各个学校成为一个信息孤岛，难于共享，存在重复性投资、资源浪费等问题，政府的监管也存在较大难度。智慧教育将以教育基础数据完全整合、有效应用为目标，以统一的基础平台和基础数据库为核心，以丰富的教育信息化软件系统，有效解决教育信息互通、数据共享和应用集成等传统教育信息化建设出现的各类问题，各类应用的大融合：真正實现教育局和学校学术交流、行政管理、名师课堂、教学互动、共建共享教学资源等。节省大量的教育信息化投资。 2.2.2 改变教与学模式，全面提高教学质量 传统的教学模式是以教师为中心，教师通过讲授、板书及教学媒体的辅助，传递给学生或者灌输给学生教学内容。这一过程中，教师是主动的施教者，学生则是被动的接收者。不能做到因材施教，及个性化学习的目的，同时学生学习的积极性也难以调到，达不到素质教育的目标。智慧教育以学生为中心，提供“个性学习”和“协做学习”，教师从传统的知识传递者转变成为学习的组织者和协调者，学生则改变其被动接受知识为主动的获取知识。极大地调动学生学习的积极性，有助于教学质量的提高。 2.2.3 改变教育管理模式，提高管理效率 智慧教育改变了传统的管理模式，从本质上实现了高效管理，并促进教学质量的提升。智慧教育的管理以综合性的管理服务平台为主，以基本、实用、高效的原则，充分利用信息化技术手段，联动并提高现代教育管理体制，深入探索学校教育分析、评价和决策等机制，加快和促进了高效、透明、科学、具有现代服务意识的管理模式，形成集约式教育管理模式，实现教育现代化。从机关到学校、从领导到教师、从课上到课下，各级管理都呈现出多层次、多领域全面使用信息技术的局面，依托智慧教育综合管理服务平台，形成一个完整而动态的系统，共同致力于教育管理工作。 2.2.4 资源共享，提高优质资源利用率 智慧教育服务平台整合了大量现有的资源库和优秀教育教学资源，融合了各类应用服务，通过整合和融合资源管理、资源制作、产生综合效用，满足不同用户的需求。教学资源库的建立，使得各个学校无需建立自己的资源库，减少冗余和相关建立费用。通过平台，教师可以上传和搜索教学课件资源，方便个人使用的同时，也为他人提供帮助，有助于教学交流和研讨，提高整体的教学质量和水平;学生在完成学习后，可根据自己的兴趣爱好实现个性学习和自主学习;家长可获取相关的资源帮助和辅导孩子的学习。智慧教育服务平台向学生、教师、家长提供融合的服务，通过三大服务平台，学生、教师、家长可以获取各自所需的服务。智慧教学服务平台高的资源共享性为不同的对象提供了获取资源的有效途径，使得资源的使用超越地域的限制，避免办学资源重复配置，而且能够最大限度地发挥各学校现有人力、物力、财力和信息资源的作用，提高资源利用效率和办学效益。 2.2.5 教育公平逐步彰显 由于现实的经济环境和经济条件的不同，区域、城乡、校际之间的发展存在较大差距。智慧教育使得教育管理者更加方便、简洁地进行教育管理工作，教育管理机构通过构建智慧教育云服务平台，整合各类应用与服务，促使教育资源的区域性共享的实现。智慧教育使得任何教师、学生都可以在任意地点通过云服务获取教学资源，根据自身的特点进行定制化的自主学习。通过统一的云计算平台，学校间的交流更加便利，名校通过资源共享和教学设施共享的方式，帮助师资条件较弱的学校，以达到教育公平的目的。 3 智慧教育解决方案 3.1 云计算基础支撑平台 智慧教育基础平台将按照“云”体系架构重新规划、改造，建设“云计算”“云存储”“云备份”三大基础支撑平台。 对于已建的教育信息化应用系统，根据系统的具体情况进行集成接入，对于未来新建的教育信息化系统，按照智慧教育的统一的标准规范体系建设并接入。 3.2 基础数据库 系统架构。系统设计采用面向服务的SOA架构，应具有优越的扩展能力和很高的容错能力。 支持异构跨平台数据交换。系统可与基于TCP、HTTP、SSL及HTTPS等传输协议之上的多种平台上业务系统进行数据交换，从而使使用者不必关心有关传输层的协议细节。 基于角色的安全管理。系统为包括节点、用户和服务在内的多种角色提供了基于角色的访问控制功能。 负载平衡和故障恢复。系统通过相关配置即可实现各节点提供相互负载技术，同时还应提供故障恢复功能。可以满足持久的高可用自愈网络应用系统。 智慧教育数据库的建设要从上至下，统一规划，一般从教育局开始进行配置，一直到各个学区的学校配置。 3.3 学生服务平台 基本功能。学生可直接登陆智慧教育学生服务大平台，或者对应学校的学生服务分平台。以学校平台为载体，享受学生服务平台的各项服务。与本校或区域其他学校老师、学生进行互动交流。 互动服务。学生服务平台可以使老师和学生之间进行互动，学生在线听课过程中进行提问、作答、课堂测验、分组讨论等互动学习，课程结束之后老师可以布置相应作业，学生可以在线答题，对笔记进行共享（互动交流）。学生可以利用平台制作自己的空间，写日志传照片，把心里话写给家长、老师和同学，加深之间交流。同时可以对教师的教学方式、课件、课程等以及家长的教育方式做出实时评价反馈，以便教师家长及时了解学生的动态等等。 3.4 教师服务平台 基本功能。教师可直接登陆智慧教育学生服务大平台，或者对应学校的教师服务分平台。以学校平台为载体，享受学生服务平台的各项服务。与本校或区域其他学校老师进行教学上的交流，对学生进行线上授课等。 互动服务。教师服务平台可进行交互体验：教师在课堂上讲课，可以设置屏幕上播放的内容，在课堂上老师可向学生实时提问、进行实时测试、分组讨论、在线考试等。教师可以管理自己的空间，主要包括我的信息、好友、相册、日志、通讯录等。相互浏览其他老师、同学、家长上传分享的照片并对照片进行评论。 3.5 家长服务平台 基本功能。家长可直接登陆智慧教育家长服务大平台，或者对应学校的家长服务分平台。享受家长服务平台的各项服务。可以查看子女在校情况，与子女任课老师线上直接交流，并與其他家长进行探讨。 互动服务。家长通过家长服务平台可以查看孩子在校情况，可以对学校老师、校长和教育局提出意见或建议，家长之间也可以进行互动，总结好的家庭教育方法。家长通过服务平台创建相册，并分享给老师和学生，对自己或其他家长、同学、老师上传分享的照片进行评论。可以写心里话给自己的子女，并查看子女对自己说的心里话。 3.6 综合管理服务平台 智慧教育综合管理服务平台以教育信息化相关系统集成管理、教育行政管理、学校综合管理为核心，打造覆盖市、区县、学校三级的综合管理服务平台，构建云服务中心，完善教育局、学校、学生、教师、家长应用以及运营支撑体系建设，逐步实现所有信息化系统及学校的接入应用，全面推动和提升教育管理的智能化、信息化水平，促进信息化服务学生以及和谐校园建设。 该服务平台完全整合各类应用系统，满足教育信息化数据统一存储、管理与共享的需求。平台的应用功能模块可能随着教育需求的发展而不断地增加或变化，因此平台采用模块化设计，并为应用程序设定一系列外部接口规范，使得遵循标准的应用能够方便地集成，因而服务平台具有良好的可扩展性。 3.7 未来教室 未来教室要适合情境学习、促进课堂的交互、扩展“课堂”的范围，相对于传统教室，未来教室以云服务体系为支撑，从人性化、舒适化的角度，将技术装备整合应用到传统课堂中，依托服务平台建设，有效整合教学资源，师生无缝接入资源及服务，展现充分、良好的课堂互动，通过教学环境的设置，将传统的以教师为中心、灌输式的教学方式转变成以学生为中心的实时互动教学方式。 未来教室是一个人性化、混合化、开放化、交互化、智能化、生态化的教学空间，配备互动显示设备、云服务终端（教师端用于实时互动教学;学生用于实时互动学习（学生端可以每人一台，也可是几人合用一台》、课堂录播系统、远程视讯系统、音响灯光系统、智能家具等先进设备。 未来教室主要体现以下六个功能：实现云服务终端的随时随地无线接入;活动桌椅采用便于移动和组合的形状，便于教师和学生根据教学过程的需要灵活进行拼装;在未来课堂内采取多通道显示，既能满足集体讲授上课的需要，又能满足小组讨论、合作学习的需要;借助课堂录播系统实现教学过程的实录，方便学生课后自学和交流用;实现教学资源与情境的虚实结合，借助“空中课堂”能实现本地课堂与远程课堂的实时互动，实现资源的共享与拓展。 3.8 未来实验室 未来实验室由基础传感器、数据采集器、计算机及相关应用软件和数据处理软件等构成，借助信息技术，以云计算基础支撑体系为支撑，整合传统实验课程的资源，实现信息技术和传统实验室的完美融合。与传统实验室相比，在实验设计，数据采集与处理，教学方式等方面，未来实验室的设计能够实现实验过程可视化、实验设计重点化、数据采集处理智能化、教学过程现代化。 虚拟实验。基于Web技术的未来实验室、虚拟仿真技术，构建起虚拟实验教学系统，为开设各种虚拟实验课程提供了全新的教学环境，可利用虚拟器材库中的器材，自由搭建实验教学计划中的实验教学项目，完成综合性、设计性实验方案的实现供学生在任何时间、任何地点自己动手配置、连接、调节和使用实验仪器设备。 仿真实验。未来实验室通过实验指令操作仿真实验元素，通过软件来模拟实验的环境，不仅能够节省原料，同时将仿真实验的结果和真实实验的结果对照，可以检验各种从实验中归纳出来的定理定律是否正确。仿真实验将实验目的、实验器材、实验原理、实验内容有机的组合到一个界面上，并且将实验仪器全方位、全视角地展现给学生，学生对仪器的学习和认识变得更加准确和详细，对实验原理、仪器结构、调试技术等有一个整体的认识，并且通过逼真的实验画面，获得真实可信的实验效果。 数字传感。未来实验室通过集成传感器、数据处理单元和通信模块，完成高精度、高速度和自动化测量，学生能够获取多种完整、动态的信息，并能实现对实验数据的多维、综合性分析与处理。未来实验室能够实时的记录每一个实验过程，特别是传统实验室无法记录的微观数据和高速度的瞬间数据。使学生能够直观、准确的记录数据。 远程实验。未来实验室以泛在的网络为基础，师生们通过网络进行方案讨论，并提交实验报告，教师批改后，及时的返回实验成绩，并给出实验点评和指导。师生们通过互联网络远程操作实验室现场的仪器，在异地完成真实的实验过程，远程实验使得师生们突破时空的限制，通过网络，实时控制异地实验室的真实仪器并调节实验参数，实时动态的获得实验现象或实验结果，并可通过摄像机将实验室现场传输给远端学生，学生在异地完成了原来在实验室内进行的人机交互式实验过程，实现仪器调节和实验操作的真实过程。 3.9 智慧校园 智慧校园以云服务为核心，利用云计算、物联网、移动互联网技术等先进的信息化手段和工具，实现从环境（包括教室、实验室、设备等）、资源（如公文、图书、讲义、课件等）、到活动（包括教、学、科研、管理、服务、办公等）的全部数字化、智慧化，提升传统校园工作的效率，扩展传统校园的功能，形成无处不在的网络学习、融合创新的网络科研、透明高效的校务治理、丰富多彩的校园文化、方便周到的校园生活，最终实现教育过程的全面信息化，提高教学质量、科研和管理水平和效率，实现教育服务社会的职能。 智慧校园的建设基于城市级、区县级、学校级的三层架构平台，需要在原有的条件基础上构建云服务中心，打造学校级智慧教育平台，实现云端管理。相对于智慧教育针对整个教育行业，智慧校园则把这一概念体现到学校，智慧校园是智慧教育在学校的具体体现。 4 智慧教育的实践 如何进行智慧教育建设，使信息化成为教育做到“知行合一、可持续发展的支撑力量”。智慧教育应当尊重教育信息化发展的客观规律，在充分调研、合理规划、仔细论证的基础上开展智慧教育建设，是一项系统工程，涉及到教育管理者、学校、教师、学生、家长、基础设施与环境的存在和管理方式，牵一发而动全身，智慧教育建设是一个不断把理想转化为现实的过程，要基于己有的基础，通过不断的实践、尝试和调整，使智慧教育更加完善，更加美好。因此，在智慧教育建设过程中，要以规划为先导，以整合为工具，以持续运营为动力，推动逐步实现智慧教育理想。 4.1 智慧教育的规划 毋庸多言一规划的重要性，教育机构制定信息化规划的不少，但真正按照规划去推进和执行的却不多。真正的智慧教育建设，应该从规划出发，形成未来智慧教育发展整体框架，谋定而后动，应当遵循以下原则一规划制定和实施： 第一，从教育发展和竞争力角度出发提升。智慧教育是为教育而信息化，先了解教育的特点，理解教育的战略，而后规划制定智慧教育。 第二，以教育主体为服务对象。由教育管理者、学校、教师、学生、家长、基础设施与环境构成的有机系统的智慧教育，把面向教育管理者、学校、教师、学生、家长、基础设施与环境的管理和服务作为根本目标的智慧教育要。 第三，可执行性规划需要充分考虑。为了执行规划的目的，执行保证规划，一是教育管理者积极参与。二是实施和考核的基础规划。三是要组织落实和保障资金。四是作为规划制定和执行的支撑需要寻求战略合作伙伴。 第四，可以通过建设未来教室、未来实验室等方式将规划以看得见、摸得着的方式呈现在教育管理者、学校、教师、学生、家长面前，帮助大家理解规划，执行规划。可见的规划：规划往往是抽象的，宏观的，难以被大家所理解。 4.2 智慧教育的整合 通过把分散的资源、组织、信息、服务整合到一起，从整体上提升教育运行、管理和服务的效能和智能，促进经济繁荣、民生幸福、环境和谐。 第一，整合管理体系。建立统一的智慧教育规划、建设和管理体系，变部门驱动的教育信息化建设模式为整体驱动的智慧教育建设模式，统一主管部门，统一顶层设计，统一资金分配，统一技术规范，统一验收标准。 第二，整合基础设施。按使用量进行计费和运营，从而节省整体运维费用、提升信息安全水平，通过建设教育云服务中心，可以将众多小规模的IT基础设施和应用进行有效的整合，统一进行管理和维护。 第三，整合业务。实现跨部门流程贯穿和数据共享，支撑服务型政府的转变，将原本割裂的业务系统进行整合，利用业务梳理方法，面向被服务的对象进行流程优化，建立统一的业务模型。 第四，整合信息。利用云计算数据交换平台，对各类有效信息进行共享和整合，并在此基础上进行信息综合利用，对管理优化和决策科学化奠定基础。 第五，融合服务。强调将服务对象放在首要位置，通过各种载体（如教育E卡通），向学生、教师、家长提供整合的服务，统一提供服务界面，统一运营和管理模式，技术隐藏在服务之下，作为服务的有效支撑。 4.3 智慧教育的运营 智慧教育不仅仅是建设一个又一个信息化项目，而是一种通过信息化让教育更美好的理念，是一个持续发展的过程。如何使建成的信息系统持续发挥作用，使信息化伴随教育发展不断进步，让更多的市场力量融入智慧教育，是智慧教育持续发展必须解决的问题。 参考文献： [1]张森.神州数码智慧城市营销战略研究[D].沈阳理工大学，2014. 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