基于云計算的區域教育信息化體系建設探究

邱榮輝

（三明市三元區教育局，福建 三明 365000）

教育信息化工作隨著信息技術的快速發展，已融入教育教學的方方面面，為教學管理、教學方式等變革提供了重要助力。基于云計算的區域教育信息化建設，將對當前教育體系帶來重大的變化，對教育管理的系統化、教育資源的最優化、教育機會的公平化等都有著積極的意義。因此，改變傳統以校為主的教育模式，推動教育信息化體系下的區域教育整體、協同發展，是當前教育信息化建設的戰略重點。

一、區域教育信息化的主要特點

當前，信息化已經融入教育領域的方方面面，推動教育信息化的深入發展，如多媒體課件、短視頻等“微課”的應用，新冠肺炎疫情防控下的遠程教育模式等，都彰顯出現代教育的創新特色［1］。在區域教育信息化方面，主要有以下幾個特點：

（一）數據信息具有規模化特征

大數據時代，信息化在教育領域的應用，為教育管理提供了海量的數據，數據信息具有明顯的規模化特征。從教育教學實踐情況看，學校每天都能夠產生大量的教學信息，以及學生考勤、課堂表現、參與學校活動、圖書借閱等綜合類信息，通過對這些信息進行收集、整合、分析，客觀地反映出教育教學環節中共性和常態的問題。云計算是數據信息規模化應用的重要方式，可以幫助教育分析者突破傳統的個案、個例研究局限，從更加宏觀、全面的角度，對教育教學的整體態勢和發展趨勢進行深層剖析，為教育改革和教學改良提供重要決策依據［2］。

（二）信息類型具有多樣化特征

通過對現有文獻進行研究和分析，當前許多人對教育信息化的研究主要停留在學業成績的分析上，或者對教育手段的信息化，如多媒體、短視頻、線上平臺等應用的探討上。事實上，教育教學的研究應當具有多樣性，除學生成績以外，還可以囊括學校管理信息、教師教學信息、學生學習信息、教學評價信息、綜合活動信息等，而基于云計算的區域教育信息化，可以最大限度地對上述信息進行匯總，對學校和教師的教育教學活動乃至區域范圍內的教育體系構建情況，進行多樣化的研究和分析，從中發現教育教學的優勢和不足，為區域教育教學活動的質效提升提供參考。

（三）信息管理具有直觀化特征

傳統的教育管理特別是區域教育管理，往往都采取“數據統計+文字分析”的方式，不僅內容繁雜、長篇累牘，而且數據信息缺乏直觀性，參閱者往往需要花費大量的時間進行瀏覽和解讀。基于云計算的區域教育信息化建設，可以對數據反映出來的信息，通過數據圖表甚至三維虛擬等方式進行直觀化展示，使教育部門及學校管理層能夠更加直觀地看到相關的教育信息，為教育教學活動的宏觀指揮和微觀指導帶來諸多便利［3］。在大數據背景下，教育部門和學校可以對學生的學習成績、個人排名、班級達標率甚至課堂表現、教學評價等，都通過直觀展示的方式進行分析和解讀，從而更加清晰、快捷地研究相關對象的性質和特點。

二、當前區域教育信息化建設中的問題及瓶頸

（一）教育資源分配不均衡，信息化建設存在短板

在不同區域、不同學校之間，教育資源分配不均衡、差距大。因此教育教學信息的采集難以做到全面、及時，區域教育信息化往往是重點學校的單方面信息展示，對于區域教育的整體管理與指導缺少足夠的信息數據。師資力量的不均衡，導致區域教育平臺在數據采集方面的不全面、不及時、不準確，難以發揮精準指導教育教學工作的作用。

（二）教育信息共享不全面，信息孤島問題始終存在

信息孤島問題，在各行各業的信息化建設和大數據應用中都或多或少地存在，教育系統也不例外。由于發展的不均衡，在應用系統的建設上往往由各地區、各學校自行建立，不同系統和平臺相互獨立，客戶端、賬號之間的通用性，以及平臺之間的融合度、銜接性不足，導致區域系統的集成化程度非常低，形成一個個的信息孤島。這種各自為政的信息化建設模式，導致信息系統之間不能有效地互聯互通，區域內和區域間的教育單元協作不便，信息化建設不成體系，實際利用率十分低下［4］。

（三）教育信息應用不到位，與教學實際需求不吻合

由于教育資源的采購配置主要采取行政采購的方式，由教育主管部門、學校領導決策，并由后勤、基建部門具體負責，信息化的實際受益者或者說使用部門，尤其是教育資源的使用主體，即教師和學生卻很少有機會參與到資源采購的決策和管理環節，導致教育資源出現“建”與“用”相分離的情況。從當前教育系統的信息化建設情況看，教育資源的采購方和供應方對于一線教學實踐缺乏足夠的了解，尤其是對教師和學生在教學活動中的真實需求缺乏必要的認知，導致建構的信息化系統和平臺缺乏實用性，難以得到廣大師生的認可。特別是對于一些年紀較長的教師來說，復雜的信息系統應用往往是一道難以越過的門檻，在教學工作中難以發揮好信息化的優勢，反而成為阻礙正常教學活動的負擔，信息化建設的實效不顯，更難以助力區域教育信息化的發展［5］。

（四）信息系統利用不深入，教育信息運用淺層低效

目前，絕大多數的教育信息化系統對數據信息的應用非常淺顯，通常只能夠對區域間學校的課程設置、學生成績等表層問題進行分析和運用，而未能夠對區域間教育教學的質量、效率、效果等深層次問題進行剖析，也沒有進行有效的區域間教育教學成效的比對。在信息系統利用的方式上，管理者沒有充分利用云計算等技術，大數據的篩選、提煉效率十分低下，并且數據轉化的錯誤率一直居高不下，對于教育教學活動的指導價值非常有限，在信息的深度和廣度挖掘上不夠，數據價值沒有充分利用。

三、基于云計算的區域教育信息化建設體系的服務模式和應用方式

云計算是在互聯網環境下，通過對存在于網絡服務器中的資源進行集成管理和數據分析，對于用戶的請求或指令信息予以響應，通過云數據中心完成數據信息的收集和處理，并將結果反饋給用戶的過程。通過云計算的應用，可以對區域內的教育信息進行全方位管理和有序統籌，并及時回應用戶的數據信息需求，從而推動區域教育信息化的優化和發展。

（一）云計算的服務模式

1.基礎設施即服務IaaS（Infrastructure as a Service）。IaaS 服務主要是為用戶提供虛擬服務器、存儲器等基礎性的硬件設施，方便用戶通過云端運行相應的程序，對相關數據信息進行儲存、分析和應用。在教育信息化中，IaaS 可以對學校和教師的日常教學活動進行信息采集，對產生的數據進行匯總和儲存，使用戶能夠根據自己的教育研究、教學管理或其他教學業務需要，運行程序進行數據提取、模擬教學或者科研等活動。

2.平臺即服務PaaS（Platform as a Service）。PaaS服務是利用網絡平臺，將個人電腦中的數據信息等資源轉移到網絡空間，并通過網絡進行系統數據傳輸、為用戶提供服務的模式。PaaS 的應用完全依托網絡平臺，不需要用戶進行軟件的安裝或者其他操作，從而有效降低了云計算和信息化的使用門檻，減輕了教師進行計算機操作的負擔。

3.軟件即服務SaaS（Software as a Service）。SaaS服務是通過對軟件進行托管設置，在云端上為用戶提供服務的交互模式，不需要用戶考慮硬件設施或者軟件程序，也不需要進行數據中心建立或者數據信息存儲，直接利用網絡平臺進行數據調取和信息應用。對于區域教育信息化來說，教育主管部門、學校和師生都可以通過瀏覽器訪問的方式，對網絡平臺中的數據信息進行直接使用，并通過在線編輯、設計等方式制作屬于自己的、符合自身教學需求的程序或內容。

（二）基于云計算的區域教育信息化建設體系服務模式

在區域教育信息化建設體系中，區域教育云既可以是IaaS、PaaS、SaaS 的其中一種，也可以是兩種或者三種的組合體，但其服務模式從總體上來說，都是為了便于用戶的使用，包括教育主管部門的宏觀分析、學校的具體指導以及廣大師生的教學應用。從目前情況看，區域教育信息化主要包括云平臺、區域網以及應用子系統三個方面。

1.區域教育云平臺。區域教育云平臺是云計算模式下區域教育信息化建設體系的核心和關鍵，是對各級教育單元、各類教育活動進行全方位的數據收集和信息匯總的載體，并為用戶提供區域教育全面管理、動態監測、合理規劃、科學決策，以及資源配置的優化與均衡、教育模式的創新與改進、教學智慧的共享與交流等服務。區域教育云平臺主要由硬件和軟件兩個部分組成。其中，硬件設施是云平臺的基礎，包括Web、視頻、數據庫、管理等服務器，以及存儲設備、虛擬設備、備份系統等；軟件設備是云平臺的核心，主要由具體功能模塊構建的子系統、子模塊組成，如信息采集系統、防火墻系統、功能應用系統等。

2.區域教育網。區域教育網是區域教育云平臺與區域內各單位、部門、個人的計算機信息系統進行互聯互通的重要載體，也是學校領導、教師、學生等進入云平臺進行相關操作的主要渠道。區域教育網主要通過門戶網站以及教學平臺等，與學校的教學終端、教師的辦公電腦、學生的家庭電腦以及智能手機等終端設備進行連接，使用戶能夠隨時隨地利用網絡進入云平臺，進行網頁瀏覽、視頻觀摩、程序操作等活動。

3.區域教育應用子系統。子系統是區域教育信息化建設的主體內容，是云平臺和區域教育網發揮實用的重要保障。一方面，教育主管部門和學校可以充分調動自身的教學資源，在區域教育云平臺下構建教育教學子系統，為區域教育提供信息化服務，同時可以為本地、本校師生開展教學活動提供線上平臺。另一方面，上級教育主管部門可以構建本層級的子系統，并與下級子系統進行網絡互聯、數據互通，從而更加全面、準確地了解和掌握本區域內教育教學活動的開展情況，利用云平臺的海量資源進行教育教學宏觀分析和重點剖析，從而為對下指導提供更加有價值的參考。

（三）區域教育信息化建設體系的應用方式

區域教育信息化建設體系的構建，并不是單純地進行數據信息的收集和匯總，更重要的是對采集到的信息進行提煉和分析，對加工后的數據信息進行梳理、編目，并分流到相應的平臺模塊或者子系統，從而更加方便用戶進行快速搜索、定向利用。

1.區域教育信息資源的采集與加工。在云計算模式下，區域教育信息化建設體系中的數據信息資源，將散亂無序的數據在數據中心進行統一規劃、統一編號、統一定義、統一模式，通過統一加工形成的全新數據資源體系，建構出區域教育信息化建設體系的基礎。通過這種數據清洗和重新整合的方式，區域教育信息中的多余、冗余信息將會得到剔除，不完整、不精確的信息可以在數據信息互動下得到修復和完善，得到有價值的信息。

2.區域教育信息資源的整理與存儲。在對采集的數據信息進行加工后，通過云存儲技術將信息資源整合至云平臺的網絡存儲服務器中，并以地域為單位進行分布式整理，使教育資源得到合理分配。對于存儲和整理的教育信息資源，云平臺應當通過云計算的方式，對優質資源進行編目索引，并對其中的關鍵詞進行標注，以便于用戶進行精準查詢。

3.區域教育信息的綜合服務。云平臺及子系統的構建，其目的不僅是收集和管理所有的教育信息資源，更重要的是對這些初步加工、整理的數據信息進行深度挖掘。其中，教育主管部門可以利用云平臺的教育信息，了解區域內教育教學的整體情況，以及各學校之間在教育教學、品牌創建、工作模式等方面的優劣，可以針對學業成績、教學評價、活動開展、思想政治等方面進行綜合分析，從而更加有效地指導本地教育工作健康開展。學校領導可以借助云平臺，了解本校教育教學活動的開展情況，并與其他學校進行動態比對，了解自身的長處和不足。教師可以通過云平臺特別是相關業務子系統，進行個性化的資源需求定制，并利用平臺上的程序開展教學工作，參與互動和交流，實現自我提升。學生可以從云平臺上實現線上的交流學習，充分利用共享資源實現自主學習。

四、基于云計算的區域教育信息化子系統的構建探索

（一）云教學子系統

1.智慧課堂子系統。智慧課堂子系統以教學觸控一體機等多媒體設備為依托，將云平臺上的教學資源以及教師備課的相關教學課件展現給學生，使教學內容和形式更加多樣化，提升教學效果。例如，教師可以利用智慧課堂子系統播放某個重要知識點的專題短視頻，并采取重復播放、記錄回放、暫停后講解等方式，為學生提供可控的教學；還可以借助系統或平臺上的字體設計、動畫設置等功能，對關鍵知識點或者常見問題進行單獨標注，以聲、光、色彩等綜合刺激來引起學生的關注，幫助學生更加深刻地理解和掌握相關教學要點，從而打造出智能高效的教學課堂。

2.互動錄播子系統。互動錄播子系統是教育教學活動由相互孤立的課堂、學校向區域化、遠程化轉變的重要途徑。互動錄播子系統，通常以區域網為載體，通過錄制與直播的方式，實現跨班級、跨學校甚至跨區域的教學資源共享，有效解決教學資源不均衡的問題。互動錄播子系統對于學校的硬件設施有著一定的要求，能夠實現錄播的教室必須要配置全程錄音錄像設備，在錄制過程中還需要對重點教學環節、學生小組討論等場景，進行一定的巡視、特寫等拍攝，使課堂錄制更加具有多樣性和新穎性。

3.教學排課子系統。依托云平臺構建的教學排課子系統，在大數據和云計算支持下進行科學排課，從而大幅降低課程設置等難度。尤其是在新中考模式下，不少學校的選課由過去的固定班轉變成為走班模式，課程設置和教室分配的復雜程度呈現出幾何倍數上升，教學排課子系統的建立不僅可以幫助優化管理模式，還能夠通過云計算為學生提供選課走班的最佳建議，促進學生自主學習，提升學生的學習能力。

（二）云安防子系統

云安防子系統主要由校內及周邊的監控系統搭建，通過人臉識別、行為識別技術及軌跡追蹤技術等功能，實現對校園環境的全方位監管。通過云平臺，構建出“主管部門—學校—監控點”的聯網模式，由各主體按照職能分工進行監控信息的管理和應用。安防子系統可以與公安機關的報警系統、學校的智能考勤系統進行互聯互通，形成一體化的校園管理與安防保衛工作機制，從而最大程度地保障教學秩序，為學生提供安全、穩定的教學環境。

（三）云會議子系統

依托云平臺構建視頻會議系統，是推動會議實現無紙化、遠程化的重要方式。云會議模式下，教育主管部門與學校、教師之間可以突破時空的限制，快速進行工作部署、應急調度、協商交流等活動，實現會議形式的靈活性。尤其是在當前新冠疫情防控背景下，云會議子系統可以在避免人群聚集的前提下，云會議子系統比起線下會議能夠容納更多的參會人員，可以組織數千甚至數萬人同時列席，從而將“教育主管部門—學校領導—教師”的層層傳達模式，改為“教育主管部門—教師”的直接信息傳導，減少了會議的頻次，也避免了層層傳達造成的信息缺失或者曲解。

五、結語

基于云計算的區域教育信息化建設，既可以幫助教育主管部門更加精準、全面、及時地了解區域內教育狀況，也可以幫助學校更加有效地進行校園管理，促進教育資源的均衡發展，為學生提供更多的自主學習與互動交流的平臺。因此，相關部門和學校應當加強對云計算與云平臺的研究和探索，與研發方和運營方共同探討區域教育信息化建設的創新方案，從而構建出理念創新、技術先進、內容全面、務實可行的云平臺。