智慧協同校外教育云服務平臺的研究與建設

黃俊健 白偉華 梁莉筠

DOI：10.16660/j.cnki.1674-098X.2016.18.077

摘 要：為適應校外教育和社區教育的發展需要，在互聯網技術的支撐下，應用“互聯網+”整合各方面的教育資源，通過建設智慧協同校外教育云服務平臺將傳統的校外教育的校外學習中心轉型為“互聯網+校外學習中心”，研究并設計實現了以智慧學習協同教育服務引擎為核心，構建面向開放式教學、個性化教育為基礎的智慧課外教育服務模型，建設校外教育協同服務云平臺，為教育服務、為青少年宮的運作模式提供一種嶄新的校外協同教育模式，造就教育發展的新生態。

關鍵詞：智慧教育 協同教育平臺 校外教育 大數據 教育服務

中圖分類號：TP311 文獻標識碼：A 文章編號：1674-098X（2016）06（c）-0077-04

校外教育是指在課余時間對青少年組織、安排課程計劃和學科教育體系標準以外的，有利于其綜合素質發展的一系列的校外教育活動[1-3]。隨著“互聯網+”行動計劃的提出，傳統教育與“互聯網+”的深度交匯融合造就教育發展的新生態。以“互聯網+”為支撐的新業態校外教育具有以下的特征：（1）規模大（用戶量大、數據量大、資源形式多）；（2）個性化（以人為服務核心，關注體驗、個性化學習、評價等）；（3）協同化（教管學協同，用戶間協同，服務機構間協同，過程協同等）；（4）互聯網化（運營、運維互聯網化，資源呈現及服務形式互聯網化）。[4-5]

為適應校外教育和社區教育[6]的發展需要，整合當前社會中空閑、零散的實體教育資源，在互聯網技術的支撐下，將傳統的校外教育的校外學習中心[7]轉型為互聯網+校外學習中心——校外教育服務中心。通過建設“校外教育服務中心”的公共服務基礎平臺——智慧協同校外教育云服務平臺，為青少年課外培訓、輔導、素質教育和社區教育提供智慧學習[8]、協同教育[9]的服務，該平臺也是社區服務體系的基礎平臺，是智慧城市建設的重要組成部分。

1 智慧學習協同教育服務引擎的研究

智慧學習協同教育服務引擎是云服務平臺的核心組成部分，承擔平臺中元數據管理、數據路由、數據分析、智能推送服務等智慧學習協同教育的核心服務功能。

1.1 智慧學習服務模塊研究與設計

智慧學習服務模塊是在數據分析的基礎上為學習者提供個性化、智能化的學習環境和學習服務，關鍵的功能包括特征行為的大數據分析、教與學的評價分析、個性化的適配性教育服務推薦、教與學過程的可視化服務。

（1）數據分析層。在服務平臺中積累了大量的教學數據、學生個人信息數據、學習資源數據和教學行為數據，利用大數據技術，分析學習者的屬性特征，跟蹤、記錄并分析學習行為、學習過程、教學過程、學習效果等，可收集的數據也可得到極大的擴展，針對各類數據的統計和分析是智慧學習服務的核心基礎，是教學評價和個性化的適配性教育服務智能推薦的數據支撐。

對學習行為的分析步驟主要為：①感知獲取學習情景，包括有效學習時間、設備資源、環境、參與人員等；②行為數據清洗，按數據挖掘的目標對行為進行分類并統計對應分類產生的數據，例如用戶身份特征、行為類別、情景特征等；③智能分析，主要針對統計獲得的數據，按照預先設定的關聯規則，分析對應統計數據挖掘出的潛在信息。

（2）教與學的評價分析。教與學的評價方法是結合學習過程和學生個性化特征，對參與學習過程的各方，包括：學習者、教師、服務機構，在獲取學習過程產生的數據基礎上，通過以下步驟進行數據分析并進行評價：①評價建模，按學習行為類和學習知識點，設置教學和學習的評價指標庫，然后提取評價指標形成教學效果評價指標體系；②計算權重，以層次分析方法計算各評價指標在評價模型中的權重比例；③效果值計算，以經過一段時間學習，并產生學習過程行為數據后，以教學效果評價指標對應的評價數據為初始數據，計算各方在教學過程中的評分和成效度，為優質教育服務的推薦提供多維參考。

（3）個性化的適配性教育服務推薦。以數據分析層產生的分析數據及結果為基礎，按學習者的個性化信息來預測平臺中的資源是否能夠滿足其個性化學習的需求，最終將預測期望值最高所對應的資源反饋給該學習者。個性化適配性教育服務推薦的實施步驟：①資源興趣度模型及計算，主要通過學習者在平臺中的瀏覽、學習過程的行為、使用的資源類型及對應的知識點等，各指標計算該學習者對資源的感興趣程度，并對每個資源的興趣度進行排序；②資源推薦，根據先前計算出個性化需求前提下學習者對資源的興趣度，對學習者沒訪問過的學習資源進行歸類并匹配對應的興趣度，將興趣度超過設定的閾值且未被訪問的學習資源按知識點向學習者進行推薦。可推薦的教育服務包括：教學資源推薦、學習知識點推薦、學習模式推薦等。

1.2 協同服務模塊研究與設計

智慧協同校外教育云服務平臺為各方提供了多維的服務，通過協同機制融合多方的青少年課外培訓、課程輔導以及素質教育的服務機構，整合區域內零散的教育資源，以“協同、開放、智慧、融合”為指導，實現“教、學、服務”于一體的立體化服務云平臺。協同服務教育模塊主要是構建基于人、財、物、教學資源等基礎數據庫的大集中方式的應用系統服務，使其成為青少年課外培訓和素質教育服務業數據存儲、數據交換、數據運算、網絡管理服務、應用服務的中心和樞紐，支撐青少年課外培訓和素質教育信息化應用工作的開展。

智能協同服務模塊通過SOA架構以Web Service方式為各應用與支撐系統提供數據和服務接口，形成應用服務與應用支撐系統的數據共享協同體系，主要承擔元數據管理、消息路由的作用。協同服務模塊主要支撐主要包括：智慧教務ERP系統、服務主體協同管理OA系統的業務邏輯。

1.3 服務平臺中數據架構的研究與設計

服務平臺作為各方資源的統籌平臺，整合了大量資源的數據，平臺的數據架構設計應遵循以下的設計原則：①使用統一的數據視圖，以保證數據的一致性、完整性和實時性；②通過數據服務實現應用服務不直接訪問宿主數據庫，即數據與應用分離；③數據讀寫分離設計：以分庫分表方式處理數據量大的數據庫，以讀寫分離方式處理訪問量大的數據庫，以分區隔離處理不同業務域的數據庫。整個服務平臺的數據架構設計如圖1所示。

設計采用微服務架構，代碼分模塊并實現分離部署，服務功能專注一個核心業務，業務邏輯清晰，業務分離部署，容災容錯性高，微服務架構使得服務平臺擴展性高。

2 智慧協同校外教育云服務平臺的實現

2.1 服務平臺系統架構

服務平臺的設計是以校外教育機構的教學教務管理為核心，構建面向開放式教學、個性化教育為基礎的智慧課外教育服務模型，建設深度融合“智慧教學”“智慧學習”“智慧管理”“智慧評價”“智慧服務”的校外教育協同服務云平臺，促進校外培訓和素質教育利益相關者的業務協同和持續發展。通過對云計算、大數據、物聯網、普適計算、社交網絡等先進技術在“互聯網+智慧校外教育”服務中的應用研究，構建基于人、財、物、教學資源等基礎數據庫的大集中方式的應用系統服務平臺，使其成為青少年課外培訓和素質教育服務業數據存儲、數據交換、數據運算、網絡管理服務、應用服務的中心和樞紐，支撐青少年課外培訓和素質教育信息化應用工作的開展。

校外教育協同服務云平臺體系架構主要由3層所組成：應用服務層、數據支撐層和基礎設施支撐層，服務平臺的整體框架結構如圖2所示，平臺的主要框架內容為：“1個綜合門戶、5個智慧子平臺、3個支撐服務、1協同服務引擎、1個大數據處理服務平臺”。

2.2 智慧協同校外教育云服務平臺實現

（1）智慧教學管理。針對青少年課外培訓和素質教育的特點，服務平臺中的“智慧教學”首先應能夠依托互聯網交互平臺以及實體教學點，為學習者提供符合智慧教育特征的教學服務；其次，智慧教學還能夠通過聯接教學社群、接受學習者對教學的反饋等方式促進教學方法和教學內容的演進。智慧教學管理平臺由教學者所需的應用服務靈活堆疊而成，主要包括：教師個人桌面、云教室/云課堂、精準化教學管理、教學計劃及課程管理、教學干預診斷評價管理、在線教育及互動。

（2）智慧學習管理。智慧學習以學習者為中心的學習活動。學習者不僅能夠即時獲取自己所需的資源、信息和服務，還能夠享受到個性化定制的資源和服務，不斷發掘自己的興趣愛好，挖掘自己的潛能，使得學習過程更加輕松高效。智慧學習具有個性化、高效率、沉浸性、持續性、自然性等基本特征。

（3）智慧評價管理。智慧評價是以學習者、教師以及課程為中心，分析學習過程、學習效果以及教學效果等方面的記錄、行為和特征數據，并通過圖形方式呈現其分析結果。智慧評價可以讓用戶直觀地看見其學習或教學過程中呈現出的問題，以便更好地指導其學習或教學。

（4）智慧服務管理。智慧服務管理平臺主要是為了給服務教育機構（主體）、教師、學習者、家長、教育機構管理者等核心用戶提供最便捷、最適合、最準確、最需要的教育服務。

（5）智慧管理。智慧管理是協同的核心應用，為各個參與教育的服務機構提供資源管理、數據集成、信息管理、運行狀態監控、教育質量監測等業務支持，實現教育的協同服務、智能決策、管控、安全和遠程督導，提升協同教育管理智慧化水平的過程。

（6）智慧學習協同教育服務引擎的實現。智慧學習協同教育服務引擎是5個智慧子平臺中各應用服務協同運作的核心，各應用向智能協同服務引擎注冊元數據信息，推送應用提供的服務。智慧學習協同教育服務引擎以微服務架構模式實現，通過SOA架構以Web Service方式為各應用與支撐系統提供數據和服務接口，形成應用服務與應用支撐系統的數據共享協同體系。

（7）大數據處理服務平臺的實現。以Hadoop生態系統為數據分析的技術支撐，以云計算基礎設施作為資源構建大數據處理服務平臺，以“數據處理集成平臺”為上層支撐系統提供數據的存儲、統計和分析。

3 結語

智慧協同校外教育云服務平臺是基于輕量級應用服務和O2O模式的多方協同教育的服務平臺，以互聯網、云計算和大數據作為支撐技術的協同服務云平臺，在技術架構上、在服務模式上、在數據應用上都體現其創新的意義。

（1）架構創新：基于云計算分層的開放型云平臺架構，校外教育協同服務云平臺架構主要由3層所組成：應用服務層、數據支撐層和基礎設施支撐層，分別對應于云計算的3層：SaaS、PaaS和IaaS，且該架構是一個開放型的架構，每層中的組成元素可以按需進行組合堆疊/增減，是一種松散耦合的組合架構。

（2）校外教育與“互聯網+”的有機結合，服務云平臺是“互聯網+智慧校外教育”模式的實際應用，是“互聯網+教育”、智慧教育、素質教育以及校外學習活動融合為一體的具體表現形式。

（3）基于成長規劃的智慧學習和智慧教育模式，利用大數據分析技術，建立多維度的微測評矩陣，挖掘青少年的學習能力和學習特征，為其推薦分類的教育服務；結合現有教學管理數據，建立學生素質發展檔案，能更貼切青少年的發展規劃；大數據分析特征數據包括學習過程、學習特征、學習能力與微測評矩陣關聯挖掘，以指導學習和教授過程，做到基于成長規劃的智慧學習和智慧教育模式。

此課題以校外教育教學業務為核心，提出個性化、智慧化教學服務模式，構建校外教育全產業生態鏈，產品采用互聯網與云計算相結合的方式為不同用戶提供統一的云服務平臺，讓各方用戶可以快速、便捷地將業務接入平臺，最終為教育服務、為青少年宮的運作模式提供一種嶄新的協同模式。

參考文獻

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