基于云計算的教育管理公共服務平臺的研究與設計

徐雅斌/Xu Yabin

（北京信息科技大學計算機學院 北京100101）

1 引言

為了明確教育信息化建設的具體目標，大力推進教育信息化，2012年3月，教育部頒布了《教育信息化十年發展規劃（2011～2020年）》，對我國教育信息化未來十年的工作、目標任務以及“2020中國數字教育行動計劃” 進行了整體設計和全面部署。其中明確提出，當前和今后一個時期，要大力推進“三通兩平臺”建設，即寬帶網絡校校通、優質資源班班通、網絡學習空間人人通，建設教育資源公共服務平臺和教育管理公共服務平臺。力爭實現4 個新突破，即教育信息化基礎設施建設新突破，優質數字教育資源共建共享新突破，信息技術與教育教學深度融合新突破，教育信息化科學發展機制新突破[1]。

其中，教育管理公共服務平臺作為“三通兩平臺”建設的兩個基礎平臺之一，將為教育管理部門和學校提供信息的共享服務，對教育電子政務建設和整個教育信息化建設起著至關重要的作用。其主要內容是在所構筑的平臺上建立覆蓋各級教育行政管理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將整合各級各類教育管理信息資源和信息化基礎設施，建設包含教育機構、學生、教師和學校資產及辦學條件等各類教育管理與服務對象，覆蓋國家、地區和學校等多層次共享的教育基礎數據庫以及信息整合、業務聚合、服務融合的教育管理信息系統，實現教育行政部門與學校間的數據互通和系統互聯，提升教育監管能力與公共服務水平。

2 “三通兩平臺”的總體架構

在“三通兩平臺”中，教育資源公共服務平臺和教育管理公共服務平臺是教育信息化建設的基礎，各種資源和應用都構筑于兩個平臺上，學校、教師、學生、家長、教育管理部門以及社會機構都需要通過網絡與兩個平臺進行交互。網絡是連接兩個平臺與學校、教師、學生、家長、教育管理部門以及社會機構的媒介，寬帶網絡校校通、優質資源班班通、網絡學習空間人人通則是教育信息化的表現形式。因此，教育資源公共服務平臺和教育管理公共服務平臺是“三通兩平臺”建設的核心和關鍵。

為了在全國范圍內有效地實現信息的互聯互通，就要實現平臺的統一架構和數據的標準化。為此，教育部推出了《省級數據中心建設指南》，其中明確指出，作為承載教育資源公共服務平臺和教育管理公共服務平臺的數據中心，要按照“兩級建設、五級應用”體系進行實施[2]。兩級建設是指在教育部和各省級教育行政部門分別建立中央和省（自治區、直轄市）兩級數據中心，建設數據集中、系統集成的應用環境；五級應用是指各類教育管理信息系統均同步建設中央、省、地/市、縣/區、學校五級系統。其中，中央級的系統部署在中央級數據中心，省、地/市、縣/區、學校級的系統部署在省級數據中心，供中央、各地和各地/市、縣/區、學校使用。

目前，對于數據中心的建設主要有兩種模式：一種是傳統的數據中心建設模式；另一種就是最新的云計算（Cloud Computing）模式。

云計算是一種基于Internet的大規模分布式計算模式，是一種全新的服務交付和使用模式，以服務的方式發布所涉及的硬件和系統軟件，提供安全、快捷的數據存儲和計算服務[3]。相比較來說，云計算模式具有明顯的優點，因此提出了云計算模式的“三通兩平臺”解決方案。

基于云計算模式的“三通兩平臺”總體架構如圖1所示。

由圖1 可知，教育管理公共服務平臺和教育資源公共服務平臺位于數據中心，建立在基于虛擬化技術構建的云計算基礎設施層上，該層不僅可以提供安全、可靠的業務計算和數據存儲服務，還可以實現資源的統一共享和彈性分配。

在云計算基礎設施層上的教育基礎信息數據庫，為教育管理公共服務平臺上的教育電子政務管理和教育決策支持系統以及校務管理提供支持。信息匯聚與交換平臺主要是依托底層數據庫為各類教育電子政務系統提供數據共享與交換服務。在云計算基礎設施層上的資源管理與調度系統，通過監控資源請求信息為教育資源公共服務平臺提供資源分配與回收服務，其上的資源檢索與發布平臺則是為方便公共教育云的用戶獲取可用的資源。在云計算基礎設施層上的社交網絡平臺，通過管理實名制的個人網絡空間和虛擬社區，為社交網絡用戶提供即時通信服務。

圖1 基于云計算模式的“三通兩平臺”總體架構

“校校通”為分布在區域內不同位置的各個學校訪問兩個公共服務平臺以及接入互聯網提供充分的技術支持和足夠的帶寬保證；“班班通”可以確保學校的每個班都能夠在“校校通”的基礎上，訪問教育資源公共服務平臺上的名師課堂、專遞課堂和名校網絡課堂等內容豐富、形式多樣的教育資源；“人人通”通過建立在數據中心的社交網絡平臺，為學生、教師、家長等提供實名的地址空間，并可根據需要建立不同類別的網絡社區，方便大家進行信息交流和情感溝通。

3 教育管理公共服務平臺的體系結構設計

云計算有3 個層次的服務： 基礎設施即服務（Infrastructure as a Service，IaaS）、平臺即服務（Platform as a Service，PaaS）和軟件即服務（Software as a Service，SaaS）[4]。

構筑于云計算基礎上的教育管理公共服務平臺屬于PaaS 層，它建立在IaaS 層上，為云計算應用程序的運行提供管理服務部署與應用程序部署。IaaS 層建立在服務器、網絡存儲、網絡設備等硬件基礎設施上，并且通過虛擬化技術構成相應的資源池，IaaS 可以根據用戶的需要，為其分配計算資源、存儲資源和網絡資源，即實現硬件資源的按需配置，提高資源利用率。

各種教育電子政務系統均建立在教育管理公共服務平臺上，是一種通過互聯網以服務形式交付和使用軟件的業務模式，即SaaS。由軟件服務方在平臺服務層上對軟件進行集中式部署，保證多租戶的運行。

基于云計算架構的教育管理公共服務平臺的體系結構如圖2所示。

從圖2 可以看出，IaaS 層通過虛擬化技術、資源調度與管理技術為教育管理公共服務平臺提供資源的虛擬化管理、資源的按需部署、系統運行狀態的監控、負載的管理和任務的遷移、資源的動態擴展等功能。

為了確保教育電子政務系統的高效、安全和可靠運行，教育管理公共服務平臺需要提供以下功能。

①統一信息門戶（單點登錄）和統一身份認證功能：通過打通各個不同的電子政務系統，可以實現一次登錄，訪問權限內所有功能模塊和數據信息的功能，從而可以方便用戶操作。

②由于數據中心按照國家、省、市、縣/區、學校五級的方式運行，彼此間需要進行大量的數據交換與共享，相應的就需要有數據交換與共享模塊。

③分布式數據庫、分布式存儲和分布式計算可以為電子政務系統提供高性能的計算和存儲環境，確保系統的高效、可靠運行。

④服務組裝和服務運營是SaaS的基礎，只有通過這兩個模塊才能真正將軟件作為一種服務，為多租戶提供靈活、有效的服務。

本設計方案具有以下特點。

①客戶端是真正的瘦客戶端，不需要安裝任何軟件。無論是臺式機還是移動設備，客戶端只要通過瀏覽器就可以借助互聯網訪問云端的教育管理公共服務平臺，隨時隨地對軟件進行操作。

圖2 教育管理公共服務平臺的體系結構

②各學校不需要大量購買昂貴的服務器、網絡存儲設備和軟件，也無需大量的人員對系統進行管理和維護。例如，電子學籍系統由云端的教育管理公共服務平臺以服務的方式提供，并由數據中心的專業技術人員全權進行管理和維護，確保系統的安全性和穩定性。這樣，不僅可以有效地降低各個學校的資金投入，還可以減少學校對專業IT 人員的需求。

③通過對計算資源、存儲資源和網絡資源進行虛擬化，統一進行管理和調度，實現按需分配，可以在確保系統性能的前提下，最大限度地提高資源利用率。

4 教育電子政務系統的規劃與設計

目前，國家和各級政府已經投入了大量的財力，在教育管理公共服務平臺上積極布局教育電子政務系統建設。已經建設和正在規劃建設的基于教育管理公共服務平臺的教育電子政務系統介紹如下。

4.1 電子學籍系統

目前，在部分省市開發建設電子學籍系統的基礎上，已經進行全國范圍內的電子學籍系統建設，從而實現“一生一號，籍隨人走，終身不變”。該系統已采集和存儲2 億多名學生的信息，實現動態跟蹤全國學生流動，全面、及時地掌握全國中小學生的真實情況，從而解決在義務教育和學生資助中存在的虛假注冊、重復學籍等問題。今后，學生的流動、東/中/西部的財政投入等需要政策加以平衡的問題將有數據可以參照[5]。

電子學籍的基礎數據來源于各個學校，因此必須和成績管理系統、學生成長檔案系統等銜接。成績管理主要提供給教育局和所屬學校，使其對學生的考試及考試成績進行統一管理。教育局使用的成績管理系統主要是對統考做統一設置，并對各個學校的成績做分析查詢和成績的導出；學校使用的成績管理系統主要是設置本學校的考試信息、成績的錄入、各種分析報表。通過統一的成績管理，教育局可以及時、準確地掌握各個學校的教學成果，避免了延報、謊報等情況的發生，對各級教育主管部門了解整體的教育水平起到了重要作用。

學生成長檔案系統能夠詳細記錄學生的成長記錄檔案信息。教師在學期末可以對學生的學習成績、獎懲處分、任職、社團活動、身心健康、期末評語、考勤等情況進行全方位的記錄；學生在學期末可以維護自己的榮譽、收獲和愿望等；家長也可以登錄系統對孩子做出期末評價。學生成長檔案系統提供教師、學生和家長對學生成長檔案的查詢功能，支持導出各種報表。該系統使學生的個人成長曲線更加明晰，有助于家校合作并即時調整教育方式，為學生的健康成長助力。

4.2 公文流轉系統

公文流轉系統通過提供一個虛擬化的桌面式辦公平臺，包括日常辦公事務的處理和權限設置等，能夠高效實現無紙化辦公，提高工作效率。該系統可以實現對公文的分發、批閱等過程的電子化，能跟蹤文件辦理過程，記錄領導的批示意見以及文件辦理情況等，實現發文文件的起草、審核、簽發、正式發文等過程的電子化管理，支持順序會簽、并序會簽、收回、改發、催辦等多種公文辦理工作。

此外，該系統可以進行留言、通知、公告以及手機短信的發送、接收管理，還能夠進行日常辦公事務的處理，如公告管理、日程安排、會議管理、考勤管理、物品管理、車輛管理、人員去向、工作周歷、工作周記、工作計劃、生日提醒和權限設置等。

4.3 資產管理系統

資產管理包括辦學條件和設備管理兩大功能，辦學條件包括設備情況、達標情況、建筑物管理、房屋管理、用地管理、設施管理、實驗室管理；設備管理包括采購管理、入庫管理、出庫管理、設備盤點、臺賬管理、調撥管理、報廢管理、維修管理等。

4.4 人事管理系統

通過本系統，教育主管部門可以及時掌握本單位和下屬學校教師的各種基本信息、業務信息、人事信息、學習培訓、特長兼職、獎懲考核、人事異動等信息，進行榮譽管理、合同管理、年度考核等，并可以靈活進行查詢、統計和分析。

4.5 數據上報系統

教育管理公共服務平臺建設的首期目標，是為教育管理公共服務提供準確的數據。平臺建設的基本構思是“兩級建設，五級應用”，通過應用系統收集和匯總數據。近期的主要任務是實現學生、教師、學校辦學條件3 個系列的數據通過應用系統完整地建立國家數據庫。通過統一開發的應用系統形成動態、準確的數據，為國家教育決策提供支持服務，為地方應用提供服務。為此，必須首先開發一個網上數據填報系統，以便快速實現學校對下屬部門相關信息的收集，以便相關管理部門進行統計、分析和決策。

此外，還需要設計一個教研課題申報系統。教職工可以在線完成教研課題申報，學校及教育主管部門可以對申報課題組織專家進行評審，確定是否立項。系統可以對每個課題的整個生命周期進行管理，旨在最大限度地提高課題管理工作的效率及公平性，節約時間，提升教研能力。

5 結束語

目前，全國教育系統都在進行“三通兩平臺”建設，本文提出的基于云計算的“三通兩平臺”建設模式不僅具有前瞻性和先進性，更重要的是具有科學性和合理性。“三通兩平臺”中的教育管理公共服務平臺為各級各類學校和教育管理部門提供信息的共享和交互服務，對整個教育信息化建設起著至關重要的作用。對此，給出了教育管理公共服務平臺的體系結構和各個組成部分，并在此基礎上，介紹了當前已經實施和正在計劃實施的一些電子政務系統。

由于教育管理公共服務平臺上的每一種軟件都要為不同單位、不同角色的人員提供服務，因此，不僅要充分保證系統的靈活性和適用性，還必須要保證軟件和數據的安全性。因此，在開發設計的過程中，需要考慮采用面向服務的系統架構、安全的軟件架構和多學校數據隔離設計方案。只有這樣，教育管理公共服務平臺才能提供高質量、有保證的服務。

[1]蔣東興.“三通兩平臺”建設內容與實施模式分析[J].中國教育信息化，2014,(3).

[2]教育部教育信息化推進辦公室相關負責人.真抓實干加快推進國家教育管理公共服務平臺省級數據中心建設[J].中國教育信息化，2013，(5).

[3]陸澤旭,陳江鴻.遠程教育云平臺發展現狀分析[J].江西廣播電視大學學報，2014，(2).

[4]嚴飛.基于云計算架構的學校服務平臺研究[D].華東師范大學，2011.

[5]楊燕婷.三通兩平臺實踐進行時[J].中國教育網絡，2014,(1).