智慧校园涵盖校园生活的诸多方面,应进行统一规划、承前启后、分布实施。智慧校园从总体规划建设上分为五层结构:统一访问层、业务逻辑层、业务支持层、业务存储层、基础运行环境层。其中最上层统一访问层包含了校园智慧门户云平台的可视部分,满足学校师生以计算机、平板电脑、移动电话多种终端,在任意时间、任意地点进行访问和应用。

智慧校园平台

业务逻辑层包含了智慧校园中三个核心应用子系统,包括智慧课堂、智慧管理和智慧环境建设,这些子系统覆盖了课堂教学、师生成长、知识点测评与学习系统、校园管理和各种智能环境设备的接入等。最下方的业务支持层、存储层和基础运行环境层为上方的应用提供了校本资源库、统一的大数据汇聚与智能分析系统,是智慧校园的软硬件基础。


智慧校园基础平台具有丰富性、灵活性、开放性和安全性等多种特性。平台能够实现统一用户与数据,实现教学、管理、环境等各类应用服务的入口统一,一云多屏,支持 PC、手机、Pad 跨终端的使用,并积累校本数据。教育数据中心平台是智慧校园各类业务支持层、存储层和基础运行环境层为上方的应用提供了校本资源库、统一的大数据汇聚与分析系统,是智慧校园的软硬件基础,需要优先建设和部署。

智慧校园基础平台

基础平台主要由应用集成平台、教育数据中心、智慧校园客户端、校本资源库组成。

1 智慧校园应用集成平台

智慧校园应用基础平台主要功能有校园身份认证及授权管理系统和校园门户管理系统。其中,校园门户管理系统包含应用管理、消息中心与多终端访问支持。能够统计出平台中所有应用的运营数据。

1.1 通过三层应用整合机制构建统一标准

平台的核心特点之一即是能够进行多层次、灵活的整合,实现各应用系统间的无缝联结、深度融合。通过三层应用整合机制达成从界面、用户、业务、数据到流程的深度整合,保证平台的“平台开放、应用融合、数据贯通”。整合机制包括:前端整合(人的整合)、数据整合、服务整合(流程整合)。

应用集成平台

1.2 通过 OpenSDK 实现平台开放性

平台具备良好的开放接入能力,提供各类应用接入的 SDK。包括 SSO 验证、OAuth 授权验证等基础用户身份信息验证,同时还实现了 API 的请求封装、摘要签名、响应解释、消息监听等功能,使用 SDK 可以轻松完成 API 的调用、API 结果的获取、消息的实时监听。

针对移动端应用,考虑到对设备存储空间的优化,平台使用动态打包技术,开发者可以根据自己的需要生成相应功能的 SDK 包。另外,从安全角度出发,部分平台下的 SDK 包本身提供签名功能,可以有效防止 SDK 被第三方非法盗用。

1.3 通过统一用户服务实现单点登录

统一用户管理集中管理以前分散在各应用系统的用户信息和组织机构信息。为各平台应用系统提供统一的、基于实名注册的用户身份认证和管理服务,成为各项应用系统的统一入口,实现用户的单点登录,当用户同时访问多个不同应用系统时,只需要提供一次自身的凭证信息,即可访问所授权的不同业务系统,不同的应用系统采用统一的用户身份认证系统进行身份认证,解决对用户的访问控制、身份管理、统一授权、安全审计等方面存在的安全和管理难题。

1.4 通过统一资源服务规范资源规范化管理

为学校用户提供统一的教育资源管理、共享、使用服务,实现安全、高效、便捷的教育资源维护和自有资源的自愿共享与自我管理,强调资源的共建和应用,依据统一教育资源标准全面整合现有教育资源和第三方资源。

通过统一管理,丰富教育资源的种类与内容,创新资源建设的方式方法,调整资源聚合与呈现方式,建立教育资源的接入、管理与服务机制,引进语音技术提高资源服务的针对性和适用性,全面实现优质教育资源的共建与共享。服务包括资源的接入和调用服务、上传审核、评价服务、资源搜索和推送等,并在资源统一管理的同时实现“在应用中产生资源,在应用中积累资源,在应用中使用资源”。

1.5 通过统一存储服务实现数据集中管理

统一存储服务为用户提供数据存储服务,不仅可以对个人提供云存储和文件管理功能,还可为第三方应用提供文件共享接口,第三方应用可以直接读取个人云盘的文件列表,并在第三方应用中分享云盘中的文件资源。通过一个中央管理控制台,提供自动化、虚拟化和简单化功能帮助用户提高存储管理效率。

统一存储服务将教育教学业务和 IT 应用架构可用性相关联,可以帮助用户实现自动化的配置管理,实现弹性存储、虚拟集群、负载均衡、实时监控、信息安全、运维管理等操作,以便使得日常教育教学数据的存储维护操作流程化、标准化,极大的避免存储出错的可能性。

1.6 通过统一消息服务实现各类用户互动交流

在教育云平台的环境下,协作学习、协同教研、协同办公的机会将变得更多,在多个用户之间共享和创建知识是云技术应用的主要优势之一,统一消息服务能够让用户成为资源的发布者、传播者以及内容的贡献者,师生之间、教师之间、家校之间形成活跃的交流圈,基于统一消息服务开展跨校、跨地区的在线学习、网络教研和在线办公。

2 校园教育数据中心

不同教育应用系统间底层数据结构的差异性导致教育信息在不同应用系统间的流通困难,为了实现教育信息在不同应用系统间的流通共享,教育数据中心提供了数据交换、存储、中转、共享服务。

教育数据中心作为整个平台的枢纽及大脑,核心业务就是要根据需要不断采集各个应用系统的数据信息,并通过数据交换将三类数据库(多级教育基础信息数据库、统一教育资源库以及教育行为动态跟踪数据库)的教育数据进行集中存储,对系统需要共享的数据进行集中管理,以方便不同业务部门共享和使用。通过三类数据库实现数据的统一存储

2.1 通过数据交换服务实现各类系统的数据共享

  • 上下互通数据同步服务:上下互通数据同步服务将根据目前市、区、校各级应用系统基础数据的存储情况,参照教育部基础数据标准规范,制定基础数据领域模型,提供基础数据的应用系统打通接口,实现数据抽取、转换。
  • 数据交换服务:数据交换服务主要解决平台中各应用和系统之间数据无法共享,解决“信息孤岛”的问题。
  • 统一搜索引擎:教育资源按照不同的标准有不同的分类方式,统一搜索引擎能够对各类教育资源按照其来源、适用的学科、阶段以及资源教学形态等不同的属性来进行分类检索。

2.2 建立完善的教育数据管理体制

  • 基础数据维护管理:教育基础数据库管理数据层的核心数据,为所有第三方应用提供了统一的组织机构、人员信息基础数据及数据管理服务,维护管理服务支持对所有基础数据的管理,建立完整的基础数据有效性维护机制,并通过数据交换服务推送给第三方应用,保证了数据的完整统一。
  • 资源编审与数据维护:资源编审与数据维护服务能够实现对平台中的教育资源进行统一管理,包括对系统资源、UGC 资源及题库资源进行编审和维护。根据标准教材目录体系对不同格式的资源进行预览、编辑、审核、统计、迁移等操作,并可对全学科的知识体系进行管理,实现整个平台资源的统一管理。

3 校园(信息化)基础设施统一管理

3.1 高可用集群管理

高可用集群管理能够有效保证集成整合平台的正常服务,采用无状态服务(stateless service),对各服务器进行对等设计,可支持横向无限扩展,满足平台用户日益增加导致的系统访问压力,在大用户量、高访问率的情况下仍然具有很强的高可用性和高可靠性。同时系统采用了无单点故障设计,当其中任一服务宕机时,系统会自动进行切换,将服务请求转接到其他正常服务器,保证正常服务。当故障服务正常启动后,系统将自动接入该服务。

3.2 文件分布式存储管理

文件分布式存储管理为统一存储服务提供了底层支持,能够支持使用云存储和专业存储作为存储系统,并可实现在不同存储系统之间进行切换,可支持如阿里云存储服务、七牛等第三方存储,也支持本地存储接入,而用户和应用无需关注文件存储的位置,提供强大、稳定存储支持的同时,保证了用户和应用的便捷使用。

作为文件存储的核心,文件分布式存储管理承担了所有子系统的文件上传和管理压力,具备高性能、可扩展以及高可用等特性,能够实现对文件的断点续传、格式转换、删除及查询等服务。集成整合平台通过文件分布式存储管理服务实现文件的统一上传和管理功能,减轻了各应用对文件系统的依赖。

3.3 运维系统

  • 统一配置管理:平台提供统一的系统配置功能,能够对系统运行参数进行集中化的配置,如数据库链接地址,接口地址等参数。配置的统一管理能够减少系统部署实施复杂度,增加平台的可维护性,降低了维护成本。统一配置系统包括组件管理,配置项管理,配置参数管理,配置参数导入导出等功能。
  • 统一监控管理:平台提供了统一监控服务,能够时刻监控到各服务器及组件模块当前运行状态,并且在系统出现异常之前或者出现异常的时候,能及时方便地对系统进行检查,对问题进行排查和定位。通过系统监控可以了解系统的运行状态,如服务运行情况,系统 CPU、硬盘、内存使用情况,能够及时发现异常、分析原因、提早解决,避免系统故障。监控系统包括告警管理、日志管理、诊断测试等功能。

4 校本资源库

校本资源库及管理系统充分利用教师常态化教学教研的成果,建立资源共享、审核、遴选等机制,构建优质资源实时更新、共建共享生态圈。支持教师分享优质资源,以信息化手段推动富含特色的校本资源建设。资源包含多种类型,包括课件、教案、素材、习题和微课,供学校内所有老师进行学习使用,形成资源共建共享的有效闭环。同时,教师在课堂教学中通过网络能便捷地调用平台资源,提高资源服务的针对性和适用性。

校本资源库

(1)配套教学资源:主要为本校教师制作的到书到课的课件、教学设计、导学案、仿真实验等配套资源,并可按使用频率对资源进行排序。

(2)校本教学素材:主要为本校教师从云平台、网络或个人制作的相关图片、音频、视频、文本素材,并可为素材进行标签标注,方便教师备课时进行搜索。

(3)校本试题库:主要为教师根据本校学生学习情况从资源云平台收集、整理、编辑后整理的试题及试卷,也包括购买的名校试卷等。

(4)优质视频课程:主要为本校教师为学生学习录制的微课及下载的网上公开课、本校优秀教师的优质录像课及下载的网络名师课等供学生自主学习及教师成长的课程。


某中学智慧校园建设方案

前言 3
一、 概述 4
1.1 建设背景 5
1.2 现状分析 5
1.3 建设目标 6
二、 需求分析 7
2.1 用户需求 7
2.2 功能需求 8
2.3 安全需求 9
三、 总体设计 11
3.1 建设原则 11
3.2 业务框架 12
3.3 建设思路 13
四、 建设内容 15
4.1 智慧校园基础平台 16
4.1.1 应用集成平台 16
4.1.2 教育数据中心 19
4.1.3 基础设施统一管理 20
4.1.4 校本资源库 21
4.2 智慧课堂系统 22
4.2.1 系统组成 24
4.2.2 微云服务器 25
4.2.3 教师智能终端 27
4.2.4 学生智能终端 34
4.2.5 智慧课堂云平台 37
4.2.6 全过程动态评价与教学系统 43
4.2.7 智慧课堂教学模式与传统教学模式的对比 51
4.3 智慧管理系统 55
4.3.1 教务教学管理系统 56
4.3.2 教师发展系统 57
4.3.3 学生成长系统 59
五、 建设清单 61
六、 实施计划 62
七、 方案优势 63
八、 预期效益 65
目 录
  1. 1 智慧校园应用集成平台
  2. 2 校园教育数据中心
  3. 3 校园(信息化)基础设施统一管理
  4. 4 校本资源库

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