面向多元需求的一站式課后服務管理平臺架構(gòu)

摘要：課后服務已成為解決學生課后托管難題的重要方式。由于課后服務參與主體多、服務內(nèi)容繁雜、數(shù)據(jù)交互頻繁，現(xiàn)有的課后服務模式普遍存在學習效率不高、教學資源利用率低、師生交流不暢等問題。為滿足多元化的課后服務需求，文章提出一種面向多元需求的一站式課后服務管理平臺架構(gòu)，旨在提供更優(yōu)質(zhì)、高效、安全的課后服務。

關鍵詞：課后服務；多元需求；云計算；多機部署

中圖分類號：TP311文獻標識碼：A

文章編號：1009-3044（2024）35-0125-03開放科學（資源服務）標識碼（OSID）

0引言

課后服務是一種為中小學生提供的延伸教育服務，旨在解決放學與下班“時間差”問題[1]。課后服務的主體包括教師和學生，服務內(nèi)容涵蓋作業(yè)輔導、自主閱讀、興趣拓展、社團活動等，旨在利用學校的資源優(yōu)勢，為學生提供多樣化的服務。課后服務平臺是指為課后服務提供課程資源、技術支撐、管理支持、數(shù)據(jù)分析等功能的綜合性平臺[2]。

然而，現(xiàn)有的課后服務平臺普遍存在多樣性不足、安全性不強、交互性不好、便捷性不夠、教學效果不佳、智能化水平不高等問題[3-5]。隨著信息技術的快速發(fā)展，云計算在教育領域得到廣泛應用，推動了教育云的發(fā)展[6]。本文提出的一站式課后服務管理平臺，旨在提供課程豐富、安全可靠、操作便捷、互動強化、統(tǒng)計精準、管理智能的課后服務。

1課后服務平臺現(xiàn)狀分析

“雙減”政策實施以來，學校對高質(zhì)量課后服務的需求日益增長，家長的需求也隨之增加，直接推動了課后服務市場的擴展。目前，學而思網(wǎng)校、好未來等知名在線教育平臺[7]也在積極布局課后服務市場，但面臨激烈的競爭。課后服務平臺的服務質(zhì)量是用戶選擇的重要參考因素之一，直接影響著用戶的滿意度和忠誠度[8]。隨著科技的不斷發(fā)展，課后服務平臺也在不斷進行技術創(chuàng)新，如利用云計算、大數(shù)據(jù)等技術[9-10]，為用戶提供更加個性化的服務。

然而，由于市場準入門檻較低，部分小型機構(gòu)或個人研發(fā)的平臺存在服務質(zhì)量參差不齊、監(jiān)管缺位、內(nèi)容單一等問題。此外，部分平臺還存在用戶體驗不佳、課程安排沖突、收費監(jiān)管漏洞等問題[11]。部分平臺缺乏安全保障措施，存在學習內(nèi)容審核不嚴、學生信息泄露等安全隱患。因此，亟須研究和開發(fā)安全、高效、優(yōu)質(zhì)的課后服務平臺架構(gòu)。

2課后服務平臺架構(gòu)設計

本文基于云服務模式設計的課后服務平臺架構(gòu)主要包含以下三個層面，三個層面之間的關系如圖1所示。

1）師生互動合作平臺。該平臺旨在構(gòu)建友好靈活的互動合作環(huán)境，為師生提供便捷的交流互動工具。其功能涵蓋：實時溝通工具、小組學習支持、研究型學習支持、問題引導學習支持以及可擴展的教學與學習活動模塊。

2）教與學支撐與追蹤平臺。該平臺通過整合資源中心、教學設計和課程管理等系統(tǒng)，構(gòu)建虛擬化的教育教學環(huán)境。其功能涵蓋：為教師提供基于學科特點和教學模式的集成化教學設計環(huán)境；為學生提供集成化的學習環(huán)境，并追蹤和記錄師生的行為數(shù)據(jù)，用于后續(xù)的統(tǒng)計分析。

3）在線與離線學習環(huán)境平臺。該平臺支持在線和離線學習方式，并通過終端軟件收集和分析學習行為數(shù)據(jù)。其功能涵蓋：為學生提供個性化學習內(nèi)容推薦；為教師提供多樣化的教學模式模板、工具和服務。

3課后服務平臺詳細設計

課后服務平臺采用“云+端”的模式，設計了三層云端應用，總體功能設計如圖2所示。

1）教育云基礎服務平臺層。該層是底層基礎設施層，利用云計算技術，通過提供虛擬化的計算資源、存儲資源和網(wǎng)絡資源，為上層應用提供穩(wěn)定、高效、安全的接口及應用服務。

2）基礎應用服務平臺層。該層是中間層，位于基礎設施層之上、應用層之下，主要提供軟件開發(fā)、測試、部署和管理的平臺，以及一系列開發(fā)工具和基礎服務，高效地構(gòu)建、運行和管理應用程序。

3）教學應用體系層。該層是最接近用戶的應用層，直接面向教師和學生，提供豐富的教學應用功能。該層可利用下層提供的基礎設施和服務，根據(jù)教學需求擴展教學應用體系中的功能。

云基礎服務平臺層和基礎應用服務平臺層的目標是支撐教學應用。基于底層提供的服務支撐，教學應用層可以拓展個性化服務。例如：

1）虛擬化教與學環(huán)境。可提供更豐富的教學資源庫、更高效的互動教學以及更智能的行為記錄。

2）互動教學環(huán)境。支持教師、學生、家長等各個角色之間的多維度互動，增強教學過程中的交流與協(xié)作。

3）多維評價。自動記錄學習行為，提取觀察點數(shù)據(jù)，根據(jù)評價量規(guī)進行管理和計算，形成對學生學習成績和學習能力的評估，以及對教師教育成果和教育能力的評估。在課后服務平臺中，評估、調(diào)整和實施的過程是循環(huán)往復的。通過這樣的反復優(yōu)化，更好地制訂適合學生的學習計劃，實現(xiàn)個性化教學，從而達到提高教學質(zhì)量的目標。

4多機部署架構(gòu)設計與實現(xiàn)

隨著平臺用戶規(guī)模和流量的增長，單機部署模式受限于硬件資源，在高峰期可能出現(xiàn)任務堆積，導致系統(tǒng)性能下降，影響用戶體驗。為解決上述問題，本文采用基于Docker容器的多機部署架構(gòu)。Docker容器技術具有快捷、高效、靈活的特點，能夠提高資源利用率，降低運維成本，廣泛應用于持續(xù)集成與持續(xù)部署、微服務等場景。課后服務Docker容器多機部署架構(gòu)如圖3所示。

課后服務平臺采用云計算與本地端結(jié)合的整體架構(gòu)，支持學生在校內(nèi)和校外訪問。在校內(nèi)，通過無線雙層網(wǎng)絡，為學校師生提供專用的WLAN網(wǎng)絡。學生和教師可以通過專用筆記本電腦、Pad等移動設備的無線網(wǎng)卡功能接入課后服務平臺。在校外，平臺為電子課件、學校資源服務器等提供了互聯(lián)網(wǎng)專線接入。系統(tǒng)部署設計如圖4所示。

學校資源服務器的內(nèi)容包括數(shù)據(jù)存儲與管理、數(shù)字化教學資源、信息資源共享、網(wǎng)絡學習等。

1）數(shù)據(jù)存儲與管理。存儲大量教學和管理數(shù)據(jù)；通過數(shù)據(jù)存儲系統(tǒng)和備份機制保證數(shù)據(jù)的安全性和可靠性；對數(shù)據(jù)進行分類、整理和統(tǒng)計。

2）數(shù)字化教學資源。包含在線課程、數(shù)字教材、實驗資源和學術報告等；對結(jié)構(gòu)化、半結(jié)構(gòu)化和非結(jié)構(gòu)化數(shù)據(jù)進行統(tǒng)籌管理。

3）信息資源共享。集中存儲教師和學生的教材、教案等資料，便于資源共享和傳遞。

4）網(wǎng)絡學習平臺。搭建網(wǎng)絡學習平臺，提供網(wǎng)絡課堂、在線測試等功能，支持學生的自主學習。

學校資源服務器的功能包括高效的網(wǎng)絡服務、數(shù)據(jù)安全與管理、支持教學和科研活動、網(wǎng)絡安全和數(shù)據(jù)備份。

1）高效的網(wǎng)絡服務。連接校園網(wǎng)和互聯(lián)網(wǎng)，支持在線教學資源的訪問；控制和管理網(wǎng)絡帶寬，確保網(wǎng)絡體驗穩(wěn)定流暢。

2）數(shù)據(jù)安全與管理。保護學校的重要數(shù)據(jù)，包括學生信息和教學資源；實施數(shù)據(jù)備份，防止數(shù)據(jù)丟失或損壞，確保數(shù)據(jù)的持續(xù)保護。

3）支持教學和科研活動。提供計算資源和數(shù)據(jù)存儲，支持科研項目和實驗室運行；安裝教育應用和平臺，促進學生自主學習和科研活動。

4）網(wǎng)絡安全與數(shù)據(jù)備份。保障學校網(wǎng)絡及個人信息安全，實現(xiàn)實時數(shù)據(jù)備份。

5結(jié)論

本文基于云計算、Docker容器多機部署等技術，構(gòu)建了一種面向多元需求的一站式課后服務管理平臺架構(gòu)。在實際應用中，該平臺提供了更安全、高效、滿足多元需求的課后服務。

未來研究方向包括：

1）深入研究跨平臺技術框架，加快開發(fā)iOS、droid、Harmony等原生應用，為用戶提供更好的使A用n?體驗。

2）優(yōu)化平臺網(wǎng)絡架構(gòu)，提升帶寬容量，確保平臺的穩(wěn)定性和安全性，滿足更大用戶規(guī)模的需求。

3）深入研究教育城域網(wǎng)的核心業(yè)務云服務架構(gòu)、在線和離線學習環(huán)境、師生互動技術、教學支持與跟蹤技術、課后服務課程內(nèi)容審核、課后服務教學標準建設等方面的內(nèi)容。

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【通聯(lián)編輯：唐一東】