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市級智慧教育整體云平臺建設解決方案

市級智慧教育整體云平臺建設解決方案

       信息技術對教育發展具有革命性影響?!秶抑虚L期教育改革和發展規劃綱要(2010—2020年)》強調要“加強優質教育資源開發與應用,加強網絡教學資源體系建設,建立開放靈活的教育資源公共服務平臺,促進優質教育資源普及共享?!秉h的十八屆三中全會也提出了“構建利用信息化手段擴大優質教育資源覆蓋面的有效機制,逐步縮小區域、城鄉、校際差距”的明確要求。在新一輪的教育改革發展中,充分發揮信息技術的作用,構建數字教育資源平臺,擴大優質教育資源覆蓋面,變革教與學的方式,對于推動區域教育創新、促進教育均衡、提高教育質量具有重要意義。

為深入貫徹《國家中長期教育改革和發展規劃綱要(2010-2020年)》、《教育信息化十年發展規劃(2011—2020年)》,區域決定開展建設區域教育資源公共服務平臺(以下簡稱“區域平臺”)建設。區域平臺的建設,以網絡學習空間為中心,針對師生實際需求,實現優秀資源的動態整合、共建共享與優化配置,形成與各學科教材相配套的、動態更新的教育資源服務體系。從實際教學應用出發,合理配置教育資源,以促進教育均衡、提高教育教學質量為目標,建設具有實際應用價值的教育信息化基礎設施與公共服務體系。

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       資源和應用的聚合開放平臺。建設區域統一服務平臺,形成標準服務規范,實現區域優質教育資源的持續匯聚,實現第三方系統提供統一認證及單點登錄接口,實現平臺內容所有系統都可一次登錄,處處訪問。

基于社交化網絡的教學空間平臺。建設區域教育專屬空間,根據共同興趣自發形成網絡互動社區,實現平臺應用常態化。

基于內生資源的共建共享平臺。建立資源內容審核激勵體系,形成平臺功能的技術保障,實現平臺資源內生機制。


  1. 開放性設計

       平臺支持第三方的快速接入,平臺能夠開放基礎能力,如:短信、彩信、微信、定位、郵件等,開放用戶信息與第三方共享用戶信息。

       平臺提供安全的API簽名機制,提供支持JAVA的SDK包給第三方業務,讓接入平臺的業務可共享平臺的用戶信息。

平臺提供安全的API簽名機制,提供開放能力的SDK API包,接入平臺的業務可以簽約調用平臺能力支持第三方業務接入,第三方業務與平臺通過單點登錄進行集成,平臺提供SSO Client包方便第三方業務集成。

        

2.兼容性設計

        平臺采用主流的設計模式、軟件架構、開發框架,遵循業界相關技術標準。保證平臺軟件最大兼容性。

平臺,兼容主流的操作系統如linux、unix、windows server等,兼容主流的數據庫產品,如oracle、sybase等。兼容各種主流的硬件平臺。

         采用雙機熱備或負載均衡技術,保證平臺的高可靠性。


3.伸縮性設計 

       可伸縮性是系統通過增加或減少服務器從而提升或降低系統性能??缮炜s性包括:橫向可伸縮性和縱向可伸縮性。橫向可伸縮性是指系統向外擴展,也就是通過增加系統的處理節點的方式來提高系統的整體處理能力,特別是提高其性能。具體說就是通過使若干臺計算機專門執行常見的任務,增加了應用程序容錯能力??v向可伸縮性是指向上擴展,也就是通過增加當前服務器節點的處理能力來提升系統的整體處理能力。具體說來,包括通過升級現有服務器的配置,如增加內存,增加CPU,增加存儲系統的硬件配置,或者更換更強的服務器和更高端的存儲系統。上擴可以使系統在不需要改變底層源代碼的情況下就可以增加容量,實現可伸縮性。


4.網絡帶寬考慮

 

        對于教育中的資源文件采用CDN分發到邊緣服務器,減少用戶實時獲取資源文件對帶寬的消耗。

資源文件切片的考慮,由于CDN的帶寬有限、流媒體服務器存儲空間有限,采用資源文件切片,通過CDN快速分發到各邊緣服務器。

5. 數據緩存考慮 

       數據訪問框架對業務層屏蔽了底層的數據所在存儲位置的細節,對業務層和數據層進行了解耦,隔離了數據存儲位置的變化,業務層不需要關心業務數據是存儲在oracle數據庫中、遠程分布式緩存服務器上,數據可以通過配置文件的方式靈活定義存儲方式,因此具備很好的可擴展性。

數據存取對象:服務層與數據層交換數據的對象,數據結構與領域對象類似。

緩存數據對象:定義數據對象的緩存關系,緩存結構如下表所示,這種緩存結構,可滿足系統90%以上數據存取需求。

數據配置模塊:對數據訪問框架相關配置信息的統一管理,緩存配置信息如數據及存儲位置的映射關系、數據刷新策略等信息供其他模塊調用。

數據路由模塊:對于數據訪問請求實現有選擇的訪問功能,可根據數據的內容信息及路由信息決定調用哪個數據代理來訪問數據,支持典型的一對一、一對多路由方式,支持路由優先級設置(如分布式緩存訪問失敗則直接路由數據訪問請求到數據庫)。

數據庫訪問代理模塊:代理對數據庫的訪問請求,直接和數據庫交互,可對數據庫數據進行增刪改查等操作。

分布式緩存代理模塊:代理對分布式緩存的訪問請求,直接和分布式緩存交互,可對緩存數據進行增刪改查等操作。


5. 數據分布考慮


       針對大數據量初期可以考慮數據庫集群模式,但需要考慮數據的功能分區。針對教育平臺就是用戶數據、資源信息、業務信息分別存放在不同的數據庫,這些數據再做集群。

后期針對大數據量可以再數據分區的基礎上考慮數據的分片。以可以按用戶的ID進行分片,如1-500萬,500萬-1000萬。調用端根據Hash算法進行查詢。

根據業務對讀比較頻繁的數據單獨建庫,使數據的讀寫進行分離。

冷熱數據的分離,可以根據用戶的活躍程度對活躍用戶的相關信息可以放到熱數據庫,不活躍的用戶可以放到冷數據庫。

針對門戶上用戶的評論、留言等非關鍵數據考慮采用nosql數據庫進行分布式存儲。


6.擴展性設計

       

?  基于SOA體制的松耦合架構

基于SOA思想的系統架構,系統采用業界主流的網絡協議、硬件接口和數據庫,架構上將各個子平臺功能邏輯合理劃分,耦合度低,模塊間接口采用基于XML的WebService接口,有良好的擴展性和開放性。通過適配器模式集成多種基礎能力封裝為標準接口,對業務屏蔽底層能力部件的差異。

?  能力可擴展

能力可隨著業務需求動態平滑的擴展,針對同一種能力,可以同時接入多個不同的能力系統,任何能力擴展都不需要中斷業務。

能力系統部署邏輯獨立,通過服務子系統快速集成各種ICT能力系統。

?  平臺可擴展

業務管理、用戶中心、展現服務、資源管理等按功能解耦,可靈活的進行功能擴展。

?  能力系統擴容

根據實際業務運行情況,動態的對單獨的某一或幾個能力系統進行擴容,而不影響平臺、業務和其它能力系統。

?  平臺擴容

業務管理、用戶中心、展現服務、資源管理等核心模塊可分布式部署,且支持集群方式負載均衡,可根據實際情況對某單個模塊進行動態擴容。

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                                                                                智慧教育總架構圖



智慧教育解決方案:運用云計算、大數據、人工智能等先進技術,以智慧課堂和互動教學為核心,依托智慧云平臺的教育資源體系和教與學過程(大數據)評估的分析系統,為學校、教師、學生打造的高效課堂、精準教學,為學生提供自適應學習系統,實現了教育技術與教學應用的深度融合。


智慧教育解決方案的推出徹底改變了傳統課堂,讓教師高效授課、精準授課;讓學生按照自己學習的能力進行學習,按照自己學習的節奏進行學習,實現了以學生為中心的教學模式創新,為教育教學帶來質的飛越。

國家教育事業發展“十三五”規劃提出,“繼續推進‘三通兩平臺’建設與應用,推進數字教育資源普遍開放共享?!眲P里市“智慧教育”建設的核心需求是以“校校通”為基礎,以“班班通”、“人人通”為媒介,通過“教育資源公共服務平臺”和“教育管理公共服務平臺”,以應用為根本,以服務為重心,結合“智慧校園”、“智慧課堂”等業務應用體系,正搭建一套符合凱里市教育現狀及長效發展需求的教育信息化生態體系。

在網絡建設上,通過建設搭建學?;A網絡設施環境,建設 “校校通網絡”實現“寬帶網絡校校通”,實現“千兆網絡到校、百兆網絡到班”的教育城域網。配合千兆辦公網絡雙網雙通,滿足凱里市“智慧教育”運行運行中的辦公、教學、學習等需要,為我市教育信息化建設一條信息化高速公路。

  “班班通”基礎設施建設,建設“教育資源公共服務平臺”,實現智慧教學;配備全面兼容各類班班通設備,極大程度降低教師工作難度,激發教師創作能力,互動教學模式提升學生學習自主性和積極性,實現10分鐘備出一堂優質課程;靈活搭建“直錄播”環境,“精品直錄播”作為師培中心及高質量學府的配套設施,“常態化直錄播”作為全市標準配套設施,“便攜直錄播”作為機動配套設施,三位一體的進行優質資源共建及共享,實現真正意義上的“優質資源班班通”。

          

       通過“有線網絡為主,無線覆蓋為輔”的手段,利用互聯網、云計算等技術,使得每個教師、學生、家長和機構都享有自己的空間,讓學生、家長、老師都能隨時隨地訪問空間的內容,實現彼此的互動交流;引導師生利用網絡空間開展授課、學習、教學研究等教學活動,教師利用網絡空間快捷的獲取合適的資源,學生利用網絡空間主動學習、自主學習、合作學習,增強學生在網絡環境下提出問題、分析問題和解決問題的能力。

       教育管理公共服務平臺建設是“十三五”期間的教育管理信息系統建設的核心任務,是“三通兩平臺”的重點內容之一。其具體內容包括基礎教學資源和資源共建共享管理功能模塊,是建立覆蓋凱里市各級教育行政部門和各級各類學校的管理信息系統及基礎數據庫,為加強教育監管、支持教育宏觀決策、全面提升教育公共服務能力提供技術和數據支撐。

       教育管理公共服務平臺包括市級門戶管理、數據監控分析功能模塊、市級教學活動管理平臺、市級教育督導管理平臺、統一行政辦公功能模塊;深入分析教學行為、教學業務,響應教育行業核心應用需求,從平臺、管理、資源、教學、校園管理、效果等層面為凱里市教育信息化建設、師生全面發展提供支持和服務。

       國家教育事業發展“十三五”規劃提出,“繼續推進‘三通兩平臺’建設與應用,推進數字教育資源普遍開放共享?!眲P里市“智慧教育”建設的核心需求是以“校校通”為基礎,以“班班通”、“人人通”為媒介,通過“教育資源公共服務平臺”和“教育管理公共服務平臺”,以應用為根本,以服務為重心,結合“智慧校園”、“智慧課堂”等業務應用體系,正搭建一套符合市教育現狀及長效發展需求的教育信息化生態體系。如下子模塊:

       ◆包括市級教研管理系統、教師培訓管理模塊、家?;咏虒W功能模塊、學校管理、 組織人事管理、班級管理、學籍管理(含教師在線互動模塊)、教材管理、課程課表管理、考試管理、知識點管理、作息管理、教室管理、名師工作室等。

        ◆包括資源互動教學模塊、理化生仿真及語數外互動學習模塊、評教管理模塊、家?;幽K和綜合管理模塊等。

        ◆包含學生成長檔案、問卷調查模塊等。

        ◆包括可通過系統管理學校固定資產信息,包括資產信息、資產分類等,并且可以對固定資產進行調撥、轉移、維修、借用等操作。

        ◆包括智能閱卷平臺、學情質量分析系統。

        ◆包括選課排課系統、學業生涯規系統、走班智能班牌系統、走班考勤系統、導師管理系統、課程申報系統、教師預約系統、學生請假系統、消息推送系統、場館預約系統、德育管理系統、社團管理系統、學生綜合素質評價等。

        ◆包括作業分析模塊、在線集體備課模塊、跨校區聽課記錄、教案智能撰寫、智能評教、校本研修、教學反思管理等。

        ◆平安校園監控、宿舍管理、校園一卡通門禁功能等。

        ◆ 校園門戶,提供一個支持信息訪問、傳遞、以及協作化的集成化環境??蓪崿F學校對外展示校風校貌,發布學校要聞,通知公告及學校相關成果等。

          ◆包含校園風采、審批、幼教教研、培訓、班級活動、園內人事管理、幼兒管理、營養膳食、膳食計劃、幼兒園數據統計分析、教師數據統計分析等。



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