摘要：隨著5G技術(shù)、物聯(lián)網(wǎng)、人工智能、大數(shù)據(jù)、云計算等信息化技術(shù)的成熟與應(yīng)用，校園信息化建設(shè)也進入網(wǎng)絡(luò)化、數(shù)字化、智能化的建設(shè)新模式。該文通過剖析區(qū)域教育信息化的背景和現(xiàn)狀，提出區(qū)域智慧教育的總體架構(gòu)。通過搭建區(qū)域智慧教育云平臺，建設(shè)教育云應(yīng)用，充分應(yīng)用信息化技術(shù)提升區(qū)域內(nèi)整體教學質(zhì)量和管理水平，構(gòu)建滿足區(qū)域教育主管部門和學校對管理、展示、辦公、教學、資源共享、互動等各方面需求的教育智慧校園體系。

關(guān)鍵詞：區(qū)域智慧教育云平臺；教育管理；智慧校園；基礎(chǔ)設(shè)施

中圖分類號：TP311" " " " 文獻標識碼：A

文章編號：1009-3044（2022）33-0080-04

1 區(qū)域智慧教育提出的背景

《教育信息化2.0行動計劃》提出：到2022年基本實現(xiàn)“三全兩高一大”的發(fā)展目標，建成“互聯(lián)網(wǎng)+教育”大平臺[1]。全面實現(xiàn)各級各類教育目標，全面建設(shè)現(xiàn)代化教育體系，顯著增強教育整體實力和國際影響力。

國家教育信息化政策的持續(xù)推出，促進了區(qū)域智慧教育的提出和發(fā)展，各區(qū)教育局相繼出臺了智慧校園的建設(shè)標準，對智慧教育的實現(xiàn)提出了具體的建設(shè)標準和要求，通過感知校園物理環(huán)境，智能識別學習和工作場景，為師生創(chuàng)造智能的教學環(huán)境和舒適的生活環(huán)境，改變師生之間、師生與學校、師生與環(huán)境的互動方式，推動教育教學質(zhì)量的提高，提升教育管理的水平，全面促進師生的發(fā)展。

2 區(qū)域教育信息化發(fā)展現(xiàn)狀

近年來，隨著信息技術(shù)的發(fā)展和應(yīng)用，人們的思維、生活和工作方式都發(fā)生了變化。教育信息化通過利用現(xiàn)代互聯(lián)網(wǎng)信息技術(shù)，為教育、教學和教育管理提供了豐富的信息表現(xiàn)形式，改變了受教育者的思維方式和學習方式，促進了教育的深刻變革和迅速發(fā)展。

當前，教育信息化的建設(shè)主要以各學校自主建設(shè)為主，各學校根據(jù)教育教學應(yīng)用需求建設(shè)了部分教育信息化應(yīng)用系統(tǒng)[2]，但由于缺乏統(tǒng)一有效的規(guī)劃設(shè)計，區(qū)域教育信息化發(fā)展中存在的問題也更加突出：

（1）區(qū)域內(nèi)各學校基礎(chǔ)設(shè)施參差不齊，設(shè)備設(shè)施薄弱。區(qū)域內(nèi)部分學?；A(chǔ)設(shè)施較完善，如無線校園網(wǎng)全覆蓋，視頻監(jiān)控全覆蓋，而部分老學?；A(chǔ)設(shè)施缺失或不完善，不能滿足現(xiàn)代教育教學管理所需。

（2）區(qū)域內(nèi)缺乏頂層設(shè)計，缺乏統(tǒng)一的建設(shè)標準。區(qū)域內(nèi)各學校根據(jù)自身的業(yè)務(wù)需求建設(shè)學校應(yīng)用系統(tǒng)，缺乏統(tǒng)一的頂層設(shè)計和建設(shè)標準。區(qū)域內(nèi)業(yè)務(wù)系統(tǒng)沒有進行有效的數(shù)據(jù)資源整合和共享，數(shù)據(jù)分散，集中程度較低，“信息孤島”現(xiàn)象突出。

（3）教育信息化發(fā)展整體水平不高?？傮w來說，仍處在單一業(yè)務(wù)管理系統(tǒng)的建設(shè)發(fā)展階段，一些重要的管理應(yīng)用和教學應(yīng)用還未建立，嚴重阻礙了學校利用信息技術(shù)在教學和管理等各方面的改革和發(fā)展。

（4）優(yōu)質(zhì)教育資源嚴重缺乏，資源共享水平較低。

3 區(qū)域智慧教育的總體架構(gòu)

區(qū)域智慧教育整體架構(gòu)采用1網(wǎng)1云1平臺，構(gòu)建1個門戶，1個中心，建設(shè)四大應(yīng)用。

一網(wǎng)是指5G專網(wǎng)、有線網(wǎng)絡(luò)、無線網(wǎng)絡(luò)、物聯(lián)網(wǎng)四網(wǎng)融合，將網(wǎng)絡(luò)、設(shè)備、終端等統(tǒng)一納管，形成一張泛在網(wǎng)絡(luò)，實現(xiàn)業(yè)務(wù)統(tǒng)一管理，配合SDN網(wǎng)絡(luò)等新技術(shù)，實現(xiàn)精細化管理。

一云是指構(gòu)建區(qū)域智慧教育混合云，主要承載各校園科研，教學，管理，服務(wù)等業(yè)務(wù)。整個教育云以私有云為主，私有云主要承載區(qū)域教研數(shù)據(jù)、管理數(shù)據(jù)，財務(wù)數(shù)據(jù)，人員數(shù)據(jù)等；以公有云為輔，主要承載教學資源、課程資源等。

一平臺指構(gòu)建統(tǒng)一的區(qū)域智慧教育云平臺，平臺打破數(shù)據(jù)孤島，實現(xiàn)區(qū)域內(nèi)各學校各業(yè)務(wù)系統(tǒng)聯(lián)動，同時通過數(shù)據(jù)治理，使能智慧校園，構(gòu)建可生長的生態(tài)應(yīng)用。

一門戶，打造區(qū)域教育應(yīng)用的統(tǒng)一門戶，所有應(yīng)用統(tǒng)一入口，統(tǒng)一服務(wù)，統(tǒng)一身份認證。

一個中心，即智能運營中心，將區(qū)域內(nèi)所有的數(shù)據(jù)匯聚并展示到云平臺，對智慧校園做到可視、可控、可管，支撐校園決策。

四大應(yīng)用，指智慧教學環(huán)境、智慧教學資源、智慧校園管理、智慧校園服務(wù)四大類[3]。

（1）智慧教學環(huán)境包括，智慧教室、智慧實訓、數(shù)字圖書館等，通過物聯(lián)網(wǎng)、大數(shù)據(jù)、人工智能等技術(shù)手段，改變教育教學環(huán)境，提高教學效率，提升師生感知服務(wù)；

（2）智慧教學資源，包括教學資源庫，協(xié)同備課，課程資料中心等相關(guān)數(shù)據(jù)應(yīng)用，打造區(qū)域資源共享平臺；

（3）智慧校園管理，利用物聯(lián)網(wǎng)、人臉識別等技術(shù)實現(xiàn)樓宇、資產(chǎn)，人員、車輛管理等人、車、物的智慧化管理；

（4）智慧校園服務(wù)，包括一卡通、報銷、請假、人物畫像、特征分析等數(shù)據(jù)服務(wù)。

4 區(qū)域智慧教育的建設(shè)目標

（1）構(gòu)建區(qū)域智慧教育云平臺，為區(qū)域和學校各應(yīng)用系統(tǒng)提供穩(wěn)定的支撐服務(wù)，包括統(tǒng)一身份認證、統(tǒng)一權(quán)限管理、組織機構(gòu)管理和應(yīng)用系統(tǒng)、數(shù)據(jù)管理等基礎(chǔ)服務(wù)。

（2）建設(shè)區(qū)域智慧教育數(shù)據(jù)中心，為教育信息化應(yīng)用提供集中統(tǒng)一的數(shù)據(jù)支持。各業(yè)務(wù)系統(tǒng)通過數(shù)據(jù)中心進行數(shù)據(jù)交換、治理和共享，實現(xiàn)跨服務(wù)、跨應(yīng)用、跨終端的數(shù)據(jù)集成和信息共享。挖掘分析區(qū)域內(nèi)各學校的教學數(shù)據(jù)、資產(chǎn)數(shù)據(jù)、教研數(shù)據(jù)，為教育主管部門和學校管理決策提供數(shù)據(jù)支撐。

（3）構(gòu)建區(qū)域教育教學管理應(yīng)用系統(tǒng)，實現(xiàn)區(qū)域內(nèi)教學質(zhì)量監(jiān)測、教育資源預(yù)警、督導管理、校務(wù)管理、教務(wù)管理、考務(wù)管理等多層次的信息化應(yīng)用需求，提供全面、集成、個性化的信息服務(wù)，構(gòu)建高效、科學的學校教育信息資源服務(wù)保障體系。

（4）建設(shè)適度先進的智慧校園信息基礎(chǔ)設(shè)施，改善現(xiàn)有校園網(wǎng)絡(luò)環(huán)境，完善校園安全系統(tǒng)[4]，新建現(xiàn)代化的數(shù)字化教育教學設(shè)施，構(gòu)建適應(yīng)學校未來發(fā)展的智慧校園系統(tǒng)。

5 區(qū)域智慧教育的建設(shè)內(nèi)容

5.1 區(qū)域智慧教育云平臺建設(shè)

5.1.1 基礎(chǔ)支撐平臺

基于云計算，以學校為基本單元，通過統(tǒng)一門戶網(wǎng)站，構(gòu)建基礎(chǔ)支撐平臺，為區(qū)域教育管理部門和學校提供教育管理、資產(chǎn)管理、校務(wù)管理、教務(wù)管理、考務(wù)管理、教學教研、學生學習、家?；拥纫徽臼降膽?yīng)用服務(wù)。

（1）認證中心

構(gòu)建區(qū)域智慧教育用戶認證中心。認證中心是所有應(yīng)用系統(tǒng)的統(tǒng)一入口，為所有業(yè)務(wù)系統(tǒng)提供統(tǒng)一身份認證，以實現(xiàn)業(yè)務(wù)系統(tǒng)的統(tǒng)一訪問認證及服務(wù)授權(quán)。通過統(tǒng)一用戶管理、統(tǒng)一身份認證管理、統(tǒng)一授權(quán)管理、單點登錄管理為用戶提供優(yōu)質(zhì)快捷的統(tǒng)一登錄認證服務(wù)[5]。

（2）用戶中心

用戶中心根據(jù)教育管理員和老師的不同身份權(quán)限，提供組織機構(gòu)、角色、用戶和權(quán)限等數(shù)據(jù)信息。

（3）搜索引擎

平臺為數(shù)字資源提供了一個非結(jié)構(gòu)化的搜索引擎，平臺支持用戶在不同的應(yīng)用場景下從不同的數(shù)據(jù)源中搜索資源。

（4） 應(yīng)用管理

對產(chǎn)品的發(fā)布，應(yīng)用服務(wù)的調(diào)度以及應(yīng)用程序開放的接口進行管理。

（5） 數(shù)據(jù)服務(wù)

數(shù)據(jù)服務(wù)為上層應(yīng)用系統(tǒng)提供數(shù)據(jù)的存取和共享服務(wù)。

（6）統(tǒng)一運維服務(wù)

統(tǒng)一運維服務(wù)通過及時采集各類告警數(shù)據(jù)和配置數(shù)據(jù)，進行統(tǒng)一分析、查詢和展示，實現(xiàn)對基礎(chǔ)架構(gòu)的監(jiān)控和管理，幫助運維管理人員快速定位問題、分析問題并及時解決問題。

5.1.2 區(qū)域管理應(yīng)用系統(tǒng)

（1）區(qū)域教學質(zhì)量監(jiān)測系統(tǒng)

建立區(qū)域教育現(xiàn)代化指標，根據(jù)區(qū)域教育規(guī)劃，結(jié)合專家咨詢建議制定符合區(qū)域教育現(xiàn)代化的指標體系，在指標體系的基礎(chǔ)上，建立數(shù)據(jù)計算模型。通過大數(shù)據(jù)平臺，根據(jù)數(shù)據(jù)模型進行數(shù)據(jù)匯聚以及指標計算，根據(jù)現(xiàn)代化教育指標系統(tǒng)進行教育目標、教育現(xiàn)狀、教育問題的數(shù)據(jù)可視化展現(xiàn)。

（2）教育資源預(yù)警系統(tǒng)

教育資源預(yù)警系統(tǒng)通過融合學區(qū)教育資源、空間地理信息、計生、人口變動、房地產(chǎn)交易數(shù)據(jù)，運用大數(shù)據(jù)分析技術(shù)，實現(xiàn)學區(qū)承載能力預(yù)警分析、學區(qū)生源預(yù)測分析、學區(qū)生源超載預(yù)警，形成分析報告，為相關(guān)教育部門推送決策建議。基礎(chǔ)教育資源監(jiān)測預(yù)警系統(tǒng)可以有效解決當前學區(qū)教育資源分布不均、小孩上學難等問題，能夠有效提升政府的惠民服務(wù)[6]。

（3）督導管理系統(tǒng)

督導管理系統(tǒng)基于大數(shù)據(jù)平臺的數(shù)據(jù)采集、處理和計算，建立督導指標體系，建立指標與各項督導業(yè)務(wù)的關(guān)聯(lián)，通過對數(shù)據(jù)計算規(guī)則和評分規(guī)則的規(guī)范管理，實現(xiàn)督導業(yè)務(wù)的管理和開展、數(shù)據(jù)采集和存儲、督導指標的實時計算。為監(jiān)督管理提供便捷、準確、數(shù)字化的監(jiān)督管理手段；為督導人員提供統(tǒng)一、規(guī)范的督導操作；減少學校數(shù)據(jù)的重復提交，減輕學校工作，提高各學校數(shù)據(jù)的提交效率。

5.2 區(qū)域智慧教育數(shù)據(jù)中心建設(shè)

5.2.1 數(shù)據(jù)中心

區(qū)級數(shù)據(jù)中心的建設(shè)，可將區(qū)域內(nèi)的安全監(jiān)控數(shù)據(jù)、學校的教育教學數(shù)據(jù)（包括教師產(chǎn)生的備課課件、名師公開課視頻、學生產(chǎn)生的學業(yè)數(shù)據(jù)等）、管理產(chǎn)生的業(yè)務(wù)數(shù)據(jù)等進行統(tǒng)一的存儲和管理。區(qū)域級數(shù)據(jù)中心的建設(shè)，需考慮后續(xù)所有數(shù)據(jù)的融通、數(shù)據(jù)的分析和治理等工作，使得數(shù)據(jù)產(chǎn)生真正的價值，為教育教學、學校管理提供強有力的支撐。同時考慮后續(xù)應(yīng)用數(shù)據(jù)逐步增多、硬件設(shè)備需擴容等需求。

5.2.2 智能運營中心

構(gòu)建區(qū)域智能運營中心，基于區(qū)域教育大數(shù)據(jù)的支撐，實時展示區(qū)域內(nèi)教育核心數(shù)據(jù)，如視頻監(jiān)控數(shù)據(jù)、各學校資產(chǎn)數(shù)據(jù)、教學活動數(shù)據(jù)、智能設(shè)備數(shù)據(jù)等。打造一個現(xiàn)代化的區(qū)域智慧教育運營指揮中心，助力區(qū)域教育管理者對區(qū)域內(nèi)的學校態(tài)勢一覽無遺，做到管理有據(jù)可依，決策心中有數(shù)。

5.2.3 數(shù)據(jù)服務(wù)地圖

數(shù)據(jù)服務(wù)地圖是針對區(qū)域教育大數(shù)據(jù)進行定制的教育數(shù)據(jù)可視化支撐平臺，通過決策地圖實現(xiàn)指標數(shù)據(jù)與區(qū)域信息的疊合，形成區(qū)—學校的數(shù)據(jù)聯(lián)動展現(xiàn)。為教育指標數(shù)據(jù)的展示提供直觀的數(shù)據(jù)呈現(xiàn)平臺，為教育管理決策提供可視化服務(wù)支撐。

5.3 智慧校園建設(shè)

5.3.1 基礎(chǔ)網(wǎng)絡(luò)

智慧校園建設(shè)的根本保障就是傳輸網(wǎng)絡(luò)，因此建設(shè)低延時，高帶寬，廣覆蓋的網(wǎng)絡(luò)成為智慧校園網(wǎng)絡(luò)建設(shè)的目標。

校園基礎(chǔ)網(wǎng)絡(luò)采用無源光網(wǎng)絡(luò)架構(gòu)，使用1張物理網(wǎng)，N張邏輯網(wǎng)，將有線終端、無線AP、監(jiān)控、一卡通、物聯(lián)網(wǎng)等不同類型業(yè)務(wù)接入同一張光纖網(wǎng)絡(luò)，簡化網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)，簡化管理，業(yè)務(wù)互通[7]。

（1）一張網(wǎng)絡(luò)實現(xiàn)泛在接入，學生、教師、員工、領(lǐng)導、訪客等人員統(tǒng)一接入，物品、設(shè)施物聯(lián)接入。

（2）通絡(luò)網(wǎng)絡(luò)虛擬化技術(shù)，實現(xiàn)對人、物、業(yè)務(wù)隔離，增強業(yè)務(wù)安全性，形成基于邏輯隔離的多層細分網(wǎng)絡(luò)。

（3）統(tǒng)一的運維工具，實現(xiàn)所有網(wǎng)絡(luò)設(shè)備、用戶、資源的管理和運維，構(gòu)建一個網(wǎng)絡(luò)服務(wù)中心，面向?qū)W校的所有業(yè)務(wù)進行網(wǎng)絡(luò)管控。

5.3.2 智慧安防

（1）視頻監(jiān)控

視頻監(jiān)控系統(tǒng)是校園安防體系中一個重要組成部分，視頻監(jiān)控系統(tǒng)總體網(wǎng)絡(luò)架構(gòu)分為感知采集層、傳輸網(wǎng)絡(luò)層和監(jiān)控中心。

感知采集層：通過在前端部署槍機、半球、球機、人臉抓拍機等網(wǎng)絡(luò)攝像機，實現(xiàn)對各種音視頻信號的采集，并將采集到的信息實時傳輸?shù)叫@監(jiān)控管理中心。

傳輸網(wǎng)絡(luò)層：整個傳輸網(wǎng)絡(luò)采用全光網(wǎng)絡(luò)設(shè)計，實現(xiàn)語音、數(shù)據(jù)的綜合接入。

監(jiān)控中心：通過部署核心交換機、存儲服務(wù)器、視頻管理服務(wù)器、大屏顯示系統(tǒng)以及客戶終端等設(shè)備，實現(xiàn)所有前端監(jiān)控設(shè)備的接入、存儲、顯示、調(diào)用、查看等功能。

（2）一鍵報警

一鍵報警系統(tǒng)由一鍵報警主機和應(yīng)急按鈕組成，一般安裝在監(jiān)控室或門衛(wèi)室，并聯(lián)網(wǎng)至派出所。有警情時，校園安保人員觸發(fā)應(yīng)急按鈕，主機接收到報警信號后可迅速將警訊或現(xiàn)場視頻圖像上報至就近派出所，實現(xiàn)快速響應(yīng)，快速接警。

（3）電子圍欄

電子圍欄是校園安防體系中的周界防范系統(tǒng)。通過在學校圍墻上架設(shè)物理屏障，既能防止入侵者的翻越，又能防止學生從墻面攀爬外出，具有“阻擋為主，報警為輔”的功能特點，安全性和可靠性高。

5.3.3 智慧教室

（1）電子班牌

電子班牌是 “班班通” 互動終端，電子班牌通過共建班級文化、推送安全課程、分享班級資源、連接班級考勤、對接班級課表等應(yīng)用功能。為校園管理者、教師和學生提供一個展示和查詢信息的窗口。

（2）智慧黑板

智能黑板集成了傳統(tǒng)黑板、智能教學軟件、多點電容觸控技術(shù)、高清平板顯示技術(shù)、無線音視頻采集等技術(shù)，完成普通黑板書寫、電子白板交互、批注、繪畫、課件演示、多媒體娛樂等操作。在智慧黑板中安裝教師助手，覆蓋教師的課前備課、課堂教學與課后練習與反饋等應(yīng)用場景，滿足教師教學資源及工具調(diào)用，快速開展課堂教學活動。為教師備課提供與之學段、學科相匹配的課件、資源等內(nèi)容，為教師授課提供資源、工具、評測等內(nèi)容。

（3）精品錄播教室

錄播課堂系統(tǒng)借助錄播一體機，采用全自動五機位錄播系統(tǒng)，將老師授課、學生聽課、師生互動場景以及課堂板書內(nèi)容等視頻畫面進行智能化地跟蹤和切換，實現(xiàn)錄播、點播、直播、自動跟蹤、多畫面采集、智能導播、移動教學、屏幕共享、板書共享、課程錄制以及家校溝通等功能。

6 結(jié)語

通過構(gòu)建網(wǎng)絡(luò)校園、平安校園、智慧教室、精品課堂等智慧教育環(huán)境，助力區(qū)域教育觀念、教學方式、教學內(nèi)容、教學手段等方面的高階演進，全面提升區(qū)域內(nèi)教學與管理的信息化水平。通過建設(shè)基于互聯(lián)網(wǎng)、物聯(lián)網(wǎng)、大數(shù)據(jù)、云計算的智慧教育云平臺、數(shù)據(jù)中心以及云應(yīng)用，實現(xiàn)區(qū)域內(nèi)各學校與教育主管部門之間的數(shù)據(jù)交換和系統(tǒng)互聯(lián)互通，提升教育教學監(jiān)管能力和服務(wù)水平，促進教育管理現(xiàn)代化，資源共享化、服務(wù)網(wǎng)絡(luò)化、決策科學化，全面促進區(qū)域教育的改革和發(fā)展。

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【通聯(lián)編輯：梁書】