摘 要：中小學(xué)數(shù)字教材是教育數(shù)字化轉(zhuǎn)型中的重要數(shù)字化資源，而中小學(xué)數(shù)字教材管理服務(wù)云平臺則賦能其高效運維、管理、服務(wù)與應(yīng)用，其建設(shè)是實現(xiàn)中小學(xué)教育數(shù)字化轉(zhuǎn)型的一個重要舉措。本文從教育數(shù)字化轉(zhuǎn)型視域?qū)徱暺脚_建設(shè)的意義，通過現(xiàn)狀分析發(fā)現(xiàn)目前平臺建設(shè)所暴露的“信息孤島”、技術(shù)選型、教學(xué)模式和智能化應(yīng)用等系列問題，在明確建設(shè)目標(biāo)的基礎(chǔ)上，闡述建設(shè)總體解決方案。

關(guān)鍵詞：數(shù)字教材 云計算 云平臺 微服務(wù)框架 智能化評價

隨著移動互聯(lián)、云計算、大數(shù)據(jù)、區(qū)塊鏈、人工智能新技術(shù)的快速發(fā)展，數(shù)字化轉(zhuǎn)型正在引領(lǐng)著一場深刻的全球性社會與教育變革。習(xí)近平總書記在中共中央政治局第五次集體學(xué)習(xí)時強調(diào)：“教育數(shù)字化是我國開辟教育發(fā)展新賽道和塑造教育發(fā)展新優(yōu)勢的重要突破口?！盵1]中小學(xué)數(shù)字教材作為重要的數(shù)字化教育資源，對于促進教育創(chuàng)新及變革，推進教育現(xiàn)代化和教育強國建設(shè)具有重要意義。但是，目前數(shù)字教材建設(shè)也面臨著理念革新、制作突破、應(yīng)用落地等諸多挑戰(zhàn)，其應(yīng)用及運維支撐環(huán)境作為數(shù)字化教育的“基石”，則承載著數(shù)字化轉(zhuǎn)型的歷史使命，由此而催生的中小學(xué)數(shù)字教材管理服務(wù)云平臺（以下簡稱“平臺”）將賦能其高效的智慧運維、內(nèi)容供給、管理、服務(wù)及教學(xué)應(yīng)用。

《教育信息化2.0行動計劃》中指出教育信息化要能夠在互聯(lián)網(wǎng)的大背景下建立“互聯(lián)網(wǎng)+教育”大平臺。教育云平臺建設(shè)是教育信息化的基本目標(biāo)和主要任務(wù)，本平臺作為大平臺下的一個核心“底座”，是以新一代云技術(shù)為支撐，實現(xiàn)中小學(xué)數(shù)字教材生產(chǎn)、審校、發(fā)行、管理、服務(wù)的信息化系統(tǒng)，其建設(shè)是中小學(xué)教育數(shù)字化轉(zhuǎn)型的一個重要舉措。此外，平臺建設(shè)對于推動教育觀念變革，構(gòu)建良好教育生態(tài)也具有重要的戰(zhàn)略意義。

一、平臺建設(shè)現(xiàn)狀與存在問題分析

目前，關(guān)于中小學(xué)數(shù)字教材管理服務(wù)云平臺的相關(guān)研究甚為稀少。研究發(fā)現(xiàn)，只有1篇行業(yè)資訊提及“中小學(xué)數(shù)字教材管理與服務(wù)平臺建設(shè)將有行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)”[2]。謝林見從理念上提出通過平臺化建設(shè)將教科書變?yōu)橐粋€從靜態(tài)知識的資源形態(tài)向動態(tài)教學(xué)交互功能跨越的開放性系統(tǒng)。[3]余海釗等人以搭建“掃碼通”數(shù)字出版平臺為例[4]給出平臺架構(gòu)及業(yè)務(wù)實現(xiàn)流程，但該平臺采用傳統(tǒng)的基于MVC的.NET技術(shù)實現(xiàn)，面向圖書增強出版業(yè)務(wù)。

綜上，如今相關(guān)平臺建設(shè)尚較浮于表面，能從實際需求出發(fā)、采用較為先進的體系建設(shè)、面向多元主體管理服務(wù)的更是鳳毛麟角。為此，筆者首先選取了國內(nèi)幾個典型的相關(guān)平臺，包括人教版網(wǎng)絡(luò)配套資源平臺、北師數(shù)字教材平臺、人大蕓窗數(shù)字教材平臺、上海中小學(xué)數(shù)字教材平臺、河南省中小學(xué)數(shù)字教材服務(wù)平臺等作為樣本，從目標(biāo)與定位、平臺架構(gòu)、管理與服務(wù)功能等幾個維度來研究。其次、對廣東、河南、遼寧等省的中小學(xué)校開展調(diào)研。從對平臺的總體認(rèn)識、對數(shù)字化資源使用的認(rèn)同、應(yīng)用現(xiàn)狀，以及總體需求、功能性與非功能性需求等開展問卷調(diào)研，并對領(lǐng)域?qū)＜疫M行訪談，聽取意見與建議。結(jié)果表明：相關(guān)平臺作為教育數(shù)字化學(xué)習(xí)的支持工具，具有積極的務(wù)實意義，但其建設(shè)與應(yīng)用卻存在滯后，且暴露出一些主要問題。

一是“信息孤島”現(xiàn)象尚較嚴(yán)重。目前一些所謂的“平臺”只關(guān)心自身管理與服務(wù)數(shù)據(jù)，不涉及多個系統(tǒng)間的數(shù)據(jù)調(diào)度、共享與互操作。二是開發(fā)思想陳舊、技術(shù)構(gòu)架選型落后。平臺設(shè)計缺乏數(shù)字教材建設(shè)標(biāo)準(zhǔn)體系支持，大多仍采用傳統(tǒng)的Web構(gòu)架，缺少大數(shù)據(jù)云中心的核心支撐。三是數(shù)字教材管理服務(wù)的協(xié)同工作業(yè)務(wù)邏輯不清，特別是對數(shù)字教材的生產(chǎn)、制作、審校、發(fā)行和應(yīng)用的系列管理服務(wù)業(yè)務(wù)缺乏清晰明確的長遠(yuǎn)規(guī)劃。四是未能滿足多元主體需求。五是缺乏教學(xué)業(yè)務(wù)場景和新形態(tài)云教學(xué)。目前多數(shù)平臺未支持教學(xué)業(yè)務(wù)場景，缺少以學(xué)生為主體的新形態(tài)云教學(xué)模板。六是智能化應(yīng)用支持不足。多數(shù)平臺未能提供個性化、管理服務(wù)的智能化支持，特別是智能化評價。以上問題導(dǎo)致平臺建設(shè)與應(yīng)用遇到瓶頸。

二、云平臺建設(shè)總體解決方案

針對上述問題，筆者認(rèn)為應(yīng)圍繞建設(shè)目標(biāo)、建設(shè)技術(shù)方案來解決問題。

（一）建設(shè)目標(biāo)

首先通過對政策性文件和文獻梳理，依據(jù)數(shù)字教材編纂要點[5]，以及相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)明確建設(shè)目標(biāo)；其次，結(jié)合現(xiàn)有成果優(yōu)化需求，提出建設(shè)總體方案，再根據(jù)行業(yè)需求，通過新一代云計算、網(wǎng)絡(luò)與智能技術(shù)變革中小學(xué)教育系統(tǒng)，并與中小學(xué)不同層面學(xué)科整合，推動教學(xué)模式、過程和評價等的創(chuàng)新及變革，構(gòu)建面向多元主體應(yīng)用的管理服務(wù)云平臺，建設(shè)目標(biāo)如下：①根據(jù)需求提出統(tǒng)一規(guī)范的平臺技術(shù)體系、業(yè)務(wù)構(gòu)架、功能結(jié)構(gòu)和教學(xué)模式的一整套解決方案；②以核心業(yè)務(wù)為基礎(chǔ)，構(gòu)建數(shù)字教材生產(chǎn)、制作、審校、發(fā)行和應(yīng)用管理服務(wù)關(guān)鍵業(yè)務(wù)流程，并依多元主體需求融入新業(yè)務(wù)；③以智能化理論與技術(shù)為支撐；④采用較為先進的技術(shù)路線開發(fā)“門戶網(wǎng)站·PC客戶端·安卓客戶端·iOS客戶端·小程序端”的“一站四端”應(yīng)用。

（二）建設(shè)技術(shù)方案

1.基于云計算體系

以云計算體系為“底座”，自底向上由基礎(chǔ)層、數(shù)據(jù)層、云服務(wù)層、應(yīng)用層、網(wǎng)關(guān)層和表現(xiàn)層6層組成，并以信息技術(shù)規(guī)范標(biāo)準(zhǔn)體系、教育資源標(biāo)準(zhǔn)與應(yīng)用規(guī)范、運維保障體第及信息與誠信安全保障體系維系。該體系遵循低耦合高內(nèi)聚原則做合理分層設(shè)計，以保證平臺穩(wěn)定性、可擴展性和可維護性；支持多應(yīng)用模式設(shè)計、開發(fā)和部署，通過Web、桌面和移動等多種應(yīng)用實現(xiàn)對門戶信息和各子系統(tǒng)的管理、服務(wù)與應(yīng)用。其中，基礎(chǔ)層：基于虛擬化、容器化、云計算技術(shù)，保證平臺的高可靠性并具較強動態(tài)擴容能力。數(shù)據(jù)層：由云數(shù)據(jù)中心和數(shù)據(jù)倉庫組成，提供外部數(shù)據(jù)匯聚。云服務(wù)層：按業(yè)務(wù)需求，開發(fā)業(yè)務(wù)應(yīng)用，處理業(yè)務(wù)邏輯，實現(xiàn)業(yè)務(wù)價值。由業(yè)務(wù)場景抽象出可復(fù)用公共服務(wù)、數(shù)據(jù)服務(wù)、智能服務(wù)等，并通過業(yè)內(nèi)主流中間件提供所需服務(wù)。應(yīng)用層：針對不同用戶提供云門戶、云空間與云應(yīng)用。網(wǎng)關(guān)層：采用統(tǒng)一網(wǎng)關(guān)服務(wù)。表現(xiàn)層：支持主流終端設(shè)備訪問，包括PC端、移動智能端、多媒體大屏、虛擬黑板。

采用云計算分層體系，既整合了多個應(yīng)用子系統(tǒng)，又解決各子系統(tǒng)間的信息互操作問題，并通過平臺的應(yīng)用程序提供外部接口，匯聚外部數(shù)據(jù)，實現(xiàn)與數(shù)字教材內(nèi)容提供系統(tǒng)以及各地市教育信息化平臺的數(shù)據(jù)共享與互操作，消除“信息孤島”現(xiàn)象。

2.面向多元主體協(xié)同工作的業(yè)務(wù)構(gòu)架

按需求分析和技術(shù)體系構(gòu)建業(yè)務(wù)構(gòu)架，包括主要業(yè)務(wù)、業(yè)務(wù)邏輯與業(yè)務(wù)流程。業(yè)務(wù)流程以管理服務(wù)核心業(yè)務(wù)為基礎(chǔ)，在教材生產(chǎn)中融入元數(shù)據(jù)字典管理、音頻剪輯技術(shù)，服務(wù)中整合教材應(yīng)用和第三方平臺，資源管理中將資源審校擴展至機器智能審校，提供統(tǒng)一分析決策與智能應(yīng)用，融入教材內(nèi)容供給新業(yè)務(wù)。主要業(yè)務(wù)包括統(tǒng)一身份認(rèn)證：提供統(tǒng)一身份認(rèn)證鑒權(quán)；數(shù)字教材管理：提供數(shù)字教材生產(chǎn)、字典管理、制作、審校、發(fā)行；數(shù)字教材服務(wù)：將數(shù)字教材提供給多種類型終端用戶使用；數(shù)據(jù)分析決策與智能應(yīng)用：提供多維度數(shù)據(jù)統(tǒng)計分析決策與智能應(yīng)用；數(shù)字教材內(nèi)容供給：實現(xiàn)賬號管理、內(nèi)容供應(yīng)者查看、內(nèi)容接入查詢；資源管理中心：對資源進行數(shù)據(jù)采集、操作管理、機器智能+人工審校。構(gòu)架還提供統(tǒng)一開放接口，呈現(xiàn)業(yè)務(wù)應(yīng)用場景：課前、課中、課后和分析決策流程。上述業(yè)務(wù)構(gòu)架可解決多元主體協(xié)同工作問題。

3.平臺的功能結(jié)構(gòu)與功能模塊設(shè)計

平臺的功能結(jié)構(gòu)采用三級分層結(jié)構(gòu)設(shè)計，各層中由各子系統(tǒng)及其功能模塊組成，如圖1所示。多元主體可通過統(tǒng)一身份證登錄平臺，并根據(jù)各自的權(quán)限來使用平臺的管理與服務(wù)功能。

4.面向云教學(xué)的教學(xué)模式設(shè)計

在教育數(shù)字化轉(zhuǎn)型下，傳統(tǒng)教學(xué)模式逐漸轉(zhuǎn)型為基于網(wǎng)絡(luò)的探究式和啟發(fā)式教學(xué)。平臺設(shè)計了四種基于云教學(xué)的教學(xué)模式：翻轉(zhuǎn)課堂、問題解決、主題探究和自定義教學(xué)模式。教師可利用翻轉(zhuǎn)課堂模式設(shè)計“先學(xué)后教，以學(xué)定教”的翻轉(zhuǎn)課堂活動，或利用問題解決模式通過設(shè)定問題讓學(xué)生開展線上/線下的合作探究，還可按自身課堂教學(xué)需求自定義教學(xué)模式，從而實現(xiàn)將傳統(tǒng)的教學(xué)活動從集體課堂轉(zhuǎn)移到個人學(xué)習(xí)空間，創(chuàng)造了一個動態(tài)、交互、分布式學(xué)習(xí)環(huán)境。

5.建設(shè)關(guān)鍵技術(shù)

（1）開發(fā)與運行環(huán)境。依托華為和騰訊公有云部署云、數(shù)據(jù)庫、負(fù)載均衡、網(wǎng)關(guān)等服務(wù)器及防火墻等硬件和中間件，支撐平臺開發(fā)與運行。

（2）技術(shù)性安全保障。采用數(shù)據(jù)集中管理模式，所有用戶信息等均保存在云平臺服務(wù)集群中。

（3）開發(fā)關(guān)鍵技術(shù)。①按需適配技術(shù)框架。采用前后端分離模式，按業(yè)務(wù)性能需求和團隊人員數(shù)量及技術(shù)棧分布，并采用按需適配技術(shù)框架：構(gòu)建單體集成及分布式微服務(wù)框架。②智能數(shù)據(jù)采集、處理方法和呈現(xiàn)。數(shù)據(jù)采集用到智能爬取等技術(shù)；數(shù)據(jù)預(yù)處理用到數(shù)據(jù)抽取、清洗、驗證、集成、轉(zhuǎn)換和脫敏等技術(shù)；數(shù)據(jù)處理借助于大數(shù)據(jù)挖掘、機器學(xué)習(xí)算法；可實現(xiàn)數(shù)據(jù)的可視化、交互性及多維度呈現(xiàn)。③基于大數(shù)據(jù)可視化分析決策?？蓜?chuàng)建交互式學(xué)習(xí)數(shù)據(jù)儀表盤、BI報表和可視化分析，實現(xiàn)不同類型教學(xué)數(shù)據(jù)的可視化分析。④基于學(xué)習(xí)評價模型的智能化評價。根據(jù)教育評價理論，以教學(xué)目標(biāo)作為價值判斷依據(jù)，構(gòu)建符合多場景學(xué)習(xí)、體現(xiàn)過程評價、結(jié)果評價、增值評價和綜合評價的智能化學(xué)習(xí)評價模型。[6]通過對指標(biāo)的篩選生成評價標(biāo)簽體系，并用于機器學(xué)習(xí)模型訓(xùn)練，實現(xiàn)學(xué)生學(xué)習(xí)智能化評價。

此外，還通過整合AI技術(shù)實現(xiàn)數(shù)字教材智能制作、智能審校、智能封裝、內(nèi)容動態(tài)生成和個性化推送，實現(xiàn)出版業(yè)務(wù)的一體化，并滿足個性化教與學(xué)的需求。

目前已開發(fā)“門戶網(wǎng)站·PC客戶端·安卓客戶端·iOS客戶端·小程序端”的“一站四端”應(yīng)用，可滿足教師、學(xué)生、家長、機構(gòu)等多元主體的應(yīng)用需求。囿于平臺建設(shè)迭代周期短，智能化應(yīng)用等功能尚待進一步開發(fā)與完善。

三、結(jié)語

本文通過現(xiàn)狀分析、實際調(diào)研，針對領(lǐng)域中所暴露的問題，提出平臺建設(shè)總體解決方案，采用前后端分離開發(fā)模式，基于云計算體系、單體架構(gòu)、微服務(wù)框架及關(guān)鍵技術(shù)，開發(fā)中小學(xué)數(shù)字教材管理服務(wù)云平臺，實現(xiàn)“一站四端”應(yīng)用，依托華為和騰訊公有云運維，解決現(xiàn)行平臺建設(shè)中存在的問題，達到預(yù)期目標(biāo)。此平臺建設(shè)不僅有助于中小學(xué)教育數(shù)字化轉(zhuǎn)型與升級，而且支持優(yōu)質(zhì)教育資源的均衡配置、管理與服務(wù)、應(yīng)用與發(fā)展，滿足教師、學(xué)生、家長、機構(gòu)等多元主體需求。

（作者單位系廣東省出版集團數(shù)字出版有限公司）