清華附中空中學堂信息化教育平臺的應用與研究

吳新勝

我特別渴望和呼喚的是信息化對于教育本質的推動，不要為了時尚而時尚，為了信息化而信息化；現在應該注重對學生能力和素養的培養，有了新的技術了，要充分認識教和學的變化，用信息化手段徹底改變學和教的方式。

—— 王殿軍校長

開學伊始，清華大學附屬中學的學生們通過自己的校園信息化教育平臺——“空中學堂”進行了較大規模的一輪在線自主選課。初一、初二、高一、高二各年級的學生分別借助空中學堂平臺選到了自己心儀的校本課程及社團選修課程，其中超過90%的學生在開選30秒內就通過線上完成了選課。2200余名學生先后從223節備選課程中累計選課次數達5306課次。

選課過程，可以概括為一個“搶”字。上千鼠標同時點擊課程，搶手的課程幾秒鐘就會被選完。學生對于本次在線選課感受頗多：“想選的課一眨眼就選滿了”“我把想選的課‘收藏了，開選時想選的課程就排在最前面，手疾眼快一下子就‘搶到了”……不同于以往的選課程序，從填表到老師調整，既占用太多時間，又不能讓學生及時了解課程內容和是否選中。本次選課可以在選前詳細了解課程內容，選后即時顯示選課結果，每人的課表中也能立即顯示所選課程，課程名稱、時間、地點和授課老師一目了然。同時，教學主任等相關老師也可以隨時登錄后臺管理，導出需要的選課數據，便于統計，并進行數據的存儲和分析。

在“互聯網+教育”背景下，將課程教學與應用服務有機結合已經成為當今的趨勢，立足清華附中的實際需求，為高效地輔助學校校本課申課、審課、選科、排課、成績管理以及教育教學，搭建了專屬清華附中的可以為學校提供教學、管理、學習、活動及學生個性化檔案管理等功能的綜合性網絡學習平臺，即“清華大學附屬中學空中學堂”。

清華附中空中學堂開發的Web端在線教育教務平臺，通過采用多層的緩存機制，實現業務層與數據庫層的分離，將數據本地化存儲；用戶信息和資源信息采用多種加密方式，保證了系統的高效性及可靠性；采用組建化的系統框架，各個子系統組件化；支持子系統的的分布式部署和集中式管理；基礎框架開放，提供多種數據接口，方便進行二次開發以及與其他系統的集成。該平臺分為教師端、學生端、管理員端三個主權限入口。

1. 在線教學系統

該系統分為教師端和學生端兩部分，其中教師端包括教學設計和教學輔導，學生端可以進行課程的學習。

（1）教師可以組織教學設計、推動教學過程，也可以開展作業、自測、主題討論等教學活動。同時教師可以添加課程通知公告，查看學生學習狀態數據及對課程的評價，在線上更加流暢、方便地開展教學。教師可以進行教學輔導，可以批改學生作業、評價學生主題、發布課程通知和查看學生學習狀態的數據統計等。

（2）學生按照教師計劃、組織的教學設計進行學習，可以查看本課程所有的資源，可以完成教師布置的作業、自測，并隨手記筆記和參與主題討論等。

2. 德育活動系統

教師及學生可自由申請活動，通過審核后，組織者可設計活動內容，學生報名參加以課程為主導的社會實踐項目，可通過視頻+線下考核+成果展示對活動進行評價評論。

（1）教師（班主任、團委）可申報活動，對自己申報的活動記錄進行查看、編輯、刪除等操作。擁有審核權限的角色可對教師的申報活動進行審核。

（2）學生可以進行查看活動、報名活動、申報活動等操作，可以對自己申報的活動記錄進行查看、編輯、刪除等操作，可以對參與的活動進行查看，學生也可以管理自己組織的活動，可以進入課程空間設計活動。

3. 校本課選課系統

教師申請開課，設定選課規則、選課時間段，教研組審核，教務處審核，管理員排課設置開選，學生選課。

（1）教師提交校本課及自建課申請。根據課程類型，設置相應的審核機制，需要審核的課程需要提交教研組長及教學主任審核；已經申請的課程可以拉學生進組學習，或由學生自己選擇進組學習。

（2）學生可以進小組進行線上學習。

4. 選科系統

結合北京市中考改革方案，實現學生五選三在線選科，提交確認單，并根據需要打印。

5. 成績系統

教師可以發布日常課程、校本課程、五選三課程成績，班主任、年級組長、備課組長、教務處、管理員、學生等不同權限查看成績，并記錄學生平時成績、期末成績，同時根據一定的比例折算成績，從而導出學生個性化成績單、出國成績單。

6. 課表系統

學校可發布全校課表，對課表進行管理，同時可以根據課表對教師及學生進行考勤。

7. 個人中心系統

可以通過個人中心系統實時發布相關通知及消息。

截至目前，清華附中初三的學生也已經借助平臺順利完成了五選三選科。

平臺總體采用了Lvs-nginx/Apache-tomcat-mysql 基礎框架，基礎架構核心是Web-數據庫的傳統模式，包括前端的均衡器代理，Web容器的tomcat和數據庫的MySQL。同時平臺引入讀寫分離中間件，MySQL-Proxy、分布式緩存框架Redis-sentinel、非關系型數據庫Cassandra、Zookeeper-Dubbo技術框架、消息隊列中間RocketMQ、數據聚合框架等以確保平臺穩定，保證學生進行選課等在線活動時平穩流暢運行，選課高峰期間沒有出現網頁卡頓、崩潰等異常問題。

考試制度改革將催生教學改革、高校選拔制度改革等一系列變化。比如文理不分科，學生從政治、歷史、地理、物理、化學、生物6科中選3科作為選考科目，就將產生20種不同選課組合，這將對學校教學管理帶來挑戰。清華附中空中學堂為高中學生提供的6選3選科模塊也即將上線，未來學生們可以根據自己意向報考的院校借助平臺從六科中有針對性的選取3門課程，幫助學校高效完成學生選課意愿的收集工作。這項功能大大減輕了中高考改革背景下學校完成學生選課工作的負荷，提高了學校的教學管理效率。經過多次在線選課活動，空中學堂平臺的在線選課功能日趨成熟，成為清華附中特色素質課程開展的重要支撐。

目前，清華附中空中學堂平臺可實現教學管理、5選3選科、6選3選科、校本課程及社團課程選課、學生成績管理、教師備課、學生課前復習、分層教學、個性化學習、教師教研活動、集體備課，學生成績管理及學生個性化檔案管理等功能模塊。

除在線選課外，教師還可以使用平臺中的智慧學堂空間進行在線教學。在清華附中的教學模式中，已是多種教學模式共存：線上教學、線下教學及線上線下相結合教學模式。除了正常的課堂教學外，教師還可以在線發布微課視頻、文檔、鏈接資料、作業、自測、在線考試等多種教學內容，有針對性地進行教學活動。根據學校及教師的需求，空中學堂平臺在本學期上線自建課程和自主組織活動的功能。自建課程功能類似于微信中的群組運用，教師可根據課程需要自行組建聽課班級，選擇學生進入群組，建立獨立的課程空間，與小組成員共同進行研究和探討，并設計有針對性的課程內容。這種自由組合的教學形式，可實現靈活的分層、個性化教學。自建課程的功能不僅針對學生，也可以針對相關的教師培訓、團課黨課、教研活動等，適用于校內外教師的在線學習、課程研討與培訓。同時，在線建課教學可以對參與學習的人員進行跟蹤記錄，對學習人員、學習時間、疑問困惑、作業提交等進行在線記錄，并得出相應數據，方便統計并形成學習檔案。這將讓真正的個性化教學得益于該項信息化成果，實現信息化成果全校師生共享。

在線自主組建活動模塊也是清華附中空中學堂平臺的一大特色，旨在通過在線策劃、在線組織、在線申報審核、在線報名及線上線下相結合的活動開展方式，促進學校素質教育活動的有序開展。教師或學生可以在平臺發起活動，系統對學生活動從發起到結束均可以進行全程自動記錄?；顒诱掌⒒顒右曨l、心得體會、學生評價及討論等信息可通過平臺進行展示，記錄永久保存，隨時便捷查詢。

清華大學附屬中學校長王殿軍認為，教育信息化為學生獲取學習內容和教學資源提供了方便，但他更希望看到教育信息化讓教育內涵在學、教、評等方式上得到更深層次的提升。

可以預見，清華附中空中學堂也將不斷向深化教育內涵的方向進行優化升級，并更加注重平臺建設對教育本質的推動和提升。王殿軍校長表示：“我特別渴望和呼喚的是信息化對于教育本質的推動，不要為了時尚而時尚，為了信息化而信息化；現在應該注重對學生能力和素養的培養，有了新的技術了，要充分認識教和學的變化，用信息化手段徹底改變學和教的方式?！睆倪@一方向上講，清華附中空中學堂平臺向前邁出了新的一步如果說在線選課、選科和組織在線考試等功能對教育的貢獻是提供便捷和提高效率，那么自建課程、自主創建活動等功能則是探索素質教育本質的一種嘗試。清華附中空中學堂平臺今后將真正實現教育過程中師生近乎真實的互動和交流，通過大數據等信息技術實現教育數據的深入挖掘，把握教育的發展規律。

（作者單位：清華大學附屬中學）