实践项目 返回列表

融入智慧城市的深圳教育云建设

2019/7/10 14:31:11

摘要:为推动智慧城市的建设和教育云的应用,文章首先分析了智慧城市的研究现状和实践情况,并介绍了深圳教育云项目;接着,文章从体系、基础和服务三个维度描述了深圳教育云架构;然后,文章重点阐释了融入智慧城市的深圳教育云特征,包括联通、感测、翻转和适配;最后,文章基于数据统计和试点学校的典型应用案例分析,总结了深圳教育云已取得的建设成效。深圳教育云项目是助力深圳智慧城市建设的重大举措,而融入智慧城市的深圳教育云建设,不仅促进了信息技术与教育教学的深度融合,而且推动了教育教学的智慧发展。

关键词:深圳教育云;智慧城市;教育云服务;信息技术


2009年,美国IBM公司在全球率先提出“智慧城市”(Smart City)的概念,指出21世纪的“智慧城市”能够充分运用信息和通信技术手段,感测、分析、整合城市运行核心系统的各项关键信息,从而对包括民生、环保、公共安全、城市服务、工商业活动在内的各种需求做出智能的响应,为人类创造美好的城市生[1]。“智慧城市”的概念提出后,得到了研究者的广泛关注,国内外纷纷开展了相关的理论研究,如王璐等[2]将智慧城市分为创新驱动型、产业驱动型、管理服务驱动型、可持续发展型和多目标发展型,而邹佳佳等[3]把智慧城市的构架分为智慧基础设施层、决策支持层和智慧服务应用层。此外,还有一些研究者就智慧城市的理论与实践[4]、愿景与架构[5]、策略[6]和模型[7]等进行了探讨。


基于相关的研究成果,北京、上海、广州、深圳等城市纷纷启动智慧城市建设。2010年,深圳市经济贸易和信息化委员会发布《智慧深圳规划纲要(2011-2020年)》,提出要建设系列“深圳云”,抢占城市与产业发展制高点[8]。深圳教育云项目是教育信息化引领教育现代化、助力深圳智慧城市建设的重大举措,旨在运用新一代信息技术,为师生构建一个网络化、数据化的智慧教学时空,从而推动教与学观念、方式和方法的创新,并利用教育大数据促进教育管理与服务的创新。本研究拟从深圳教育云的整体架构、服务特征、建设成效等方面,介绍深圳推进教育云项目教学应用的具体情况,以期为教育云的应用和智慧城市的建设提供参考。


一 深圳教育云整体架构

深圳教育云是在一套体系(教育云标准体系)和两大基础(基础网络、数据中心)的支撑下,为教育提供六类服务,以实现教师针对性地教、学生个性化地学和教育管理者科学化地管,其架构如图1所示。

未标题-1.png

图1  深圳教育云架构


1 一套体系

深圳教育云建立了一套教育云标准体系,包括数据标准、管理标准、资源标准、安全标准等内容,主要提供以下服务:①统一基础数据管理。通过通用接口,为接入深圳教育云的系统提供基础数据服务;对接到深圳教育云的各应用无需对基础数据进行管理,保障各应用基础数据的一致性。②统一身份认证。实现单点登录,满足不同角色对不同认证方式的要求;提供接口服务,供应用按需调用。③统一应用接入。承载深圳教育云内自建的应用和已建的第三方应用,通过应用商店实现应用的添加与下载。④统一数据交换。提供深圳教育云内各应用之间、各应用与平台外其它应用之间交换基础数据和业务数据的服务,满足多类数据的交换需求。


2 两大基础

深圳教育云根据现有需求,对原有的基础支撑环境进行完善,提供基础网络和数据中心两大基础支撑服务:①基础网络方面,优化或升级通信带宽、接入方式和设备等,拓宽信息高速公路;②数据中心方面,建设互为备份的双数据中心,旨在为应用提供双支撑,并确保数据的大容量存贮和安全、快速地传输。


3 六类服务

①云空间(iSpace)。云空间是将已有的资源、应用、服务等汇聚融合,所形成的面向个人和机构的实名制网络空间。云空间既是教育机构、教师、学生在网络上从事管理、教学、学习等活动的基本环境,也是一个集成的、可定制的、可编辑的个性化信息门户。


②云课堂(iClass)。云课堂为教师和学生提供专项的教与学应用,业务覆盖课前、课中、课后三个阶段,立足于课中且满足课前、课后的教学延伸。通过信息技术与课堂教学的深度融合,云课堂为教师提供多种应用,助力备课、授课、作业、辅导等教学的信息化;同时,为学生提供不同学习场景的信息化服务,并支持各类学习终端的接入。


③云超市(iEduStore)。云超市集资源建设、资源管理和资源应用于一体,在为中小学师生提供教与学的基础资源服务的同时,对接深圳已有网络课堂的优质资源,通过资源整合,实现优质教学资源成果的汇集、分类和检索。具体来说,云超市的资源包含教案、课件、素材、资源包等多类型的同步教学资源,试题、试卷等数字题库资源,以及正版电子课本等专题资源,已形成了较为丰富、系统的资源体系。


④云沟通(iMessage)。云沟通是指通过云技术和移动互联网技术,构建一个面向全市学校、教师、学生、家长的交流平台,进行家校互动,实现信息互通,促进学校、家庭教育的融合。


⑤云档案(iFile)。云档案是指利用相关信息技术,由系统自动记录师生成长历程,并生成师生成长档案,为学生综合素养评价、教师专业发展等提供科学的数据支持。


⑥云政务(iGov)。云政务是指提供教育管理云服务,通过云化的人、财、事管理系统的市级建设,进行两级应用,减轻基层负担,实现数据汇聚,并进一步实现大数据辅助决策。


二 融入智慧城市的深圳教育云特征

为推动智慧城市建设步伐,深圳市基于智慧城市的感测、分析、整合等特征,结合教育教学的特点,推出了适合智慧城市建设需求的深圳教育云服务。深圳教育云首批试点的云空间、云课堂、云超市等服务,立足于课堂教学,依托智慧城市的设计理念和建设框架,尝试在教与学活动的各个环节布入数据埋点,通过手持终端进行教与学的快速交互,形成丰富的过程数据,辅之以人工智能技术进行数据分析和教学资源推荐,以打造高效、互动的课堂。概括而言,融入智慧城市的深圳教育云具有以下特征:


1 联通

一人一号的网络学习空间是联通的基础。自2012年起,国家、省、市、区、校五级空间建设都已形成一定规模,学生在不同空间的用户名、口令不尽相同。为方便师生使用,深圳教育云对于已经建成并具有一定使用粘度的区级空间(如宝安、南山等区的网络学习空间),直接进行市、区两级空间的对接,并在空间显著位置互换图标,由此实现了师生在市、区两级空间中的自由切换。在广东省信息技术中心的支持下,深圳教育云现已完成与省公共资源服务平台、进而与国家公共资源服务平台的对接,基本实现了人、机构、资源、应用之间的联通。


2 感测

深圳教育云试点中运用最多的云课堂,主要提供教师备课、授课的工具和学生的在线作业服务。系统中内置大量的数据埋点,以实现对教与学过程的全面感知与测试。


①在云课堂中,为教师提供备课、授课工具的主要是教师教学助手。教师教学助手内置深圳地区正在使用的所有正版教材(电子版),教师通过可视化的方式,直接通过拖、拉、拽等方式,将文本、音频、视频等资源添加到电子教材之中,也可链接PPT、Word等文件或直接链接第三方网站的相关资源。同时,教师教学助手为教师提供了丰富的课件制作小工具,可实现语言类学科的标准带读和实时评测服务。此外,教师教学助手为每位教师配备了个人网盘,便于教师存储、查阅教学资源,且其中的存储空间支持动态的扩展;教师的工作流程也被完整地迁移到网上,过程数据得以全面记录。


②在云课堂中,学生使用频率最高的是在线作业平台。通过电脑端软件或移动端APP登录在线作业平台之后,教师可以布置作业,及时跟踪全班或某位学生的作业完成情况和错题情况,实时查阅统计分析数据,营造标准化的语言学习环境等;学生则可以在线完成教师布置的作业、练习英语口语、生成错题集、查看成绩等,还可以与其他同学互评作业。与传统纸质作业相比,作业过程和结果的电子化记录在感知、测试学生的学习效果方面有了明显的提升。


3 翻转

由于传统课堂的课时有限,故教师需在授课与课堂练习之间寻找最佳平衡点。云课堂中配置的微课体系将课堂翻转,可随时随地重复使用课程资源,在一定程度上满足了学生的个性化学习需求。与云资源中的众多课例课件不同,云课堂微课体系中的微课主要由教师在课前自制或在课中同步录制而成。通过如图2所示的微课教学平台,教师可以在线创建微课,发布相关的学习任务,并实时查看学生学习微课的具体情况等;而学生可以结合自己的学习需要,自主选择用于课前预习和课后复习的微课内容,在线完成学习任务并查看师生点评等。


未标题-2.png

图2  微课教学平台


4 适配

同一个班级的学生尽管使用的教材、面对的教师完全相同,但由于每个学生的学情和学力不同,故他们对课程资源的需求有所不同;而同一年级同一学科的不同教师,尽管教的是同一门课,但由于每个教师的教学水平、教学方法不同,故他们对课程资源的需求也不一样——深圳教育云的云超市所要解决的问题,正是课程资源的个性化适配问题。如图3所示,云超市是资源的汇聚地——通过云超市,师生既可以获得丰富的电子教材、微课、课件、试题等高效查找资源,也可以向云超市上传、存储、管理、分享课程资源。目前,通过与省级资源平台的对接,深圳教育云的云超市已接入了国家级、省级课程资源;下一步将尝试应用人工智能技术,升级深圳教育云的云超市中课程资源的个性化适配功能。


未标题-3.png

图3  云超市


三 深圳教育云的建设成效

自2017年3月开展分期、分批试点以来,深圳教育云建设已初具规模,具体表现为:试点学校从初期的12所发展到182所,参与试点师生2万多名;截止到2019年2月,教师使用次数553万余次,学生使用次数725万余次,师生教学互动462万余次,在线作业使用超1144万人次;教育云平台资源数量超过229万条,资源使用量达1195万余次。基于上述数据统计,结合试点学校的典型应用案例分析,深圳教育云的主要建设成效可总结如下:


1 助力提升课堂教学质量

深圳教育云开启了全新的教学模式,实现了教学过程的网络化、数据化。一方面,通过多媒体互动、语音等技术丰富了教学内容,提高了学生的学习积极性和活动参与度;另一方面,及时获得了学生的学习情况,实现了学习过程数据的全追踪和量化分析,减轻了教师的工作负担。如深圳龙华中心小学利用深圳教育云进行了课堂实时互动与评价,教师可以及时了解学生对相关知识点的掌握情况,据此进行有针对性的教学,从而进一步提升课堂教学质量。


2 营造了以学习者为中心的开放学习环境

深圳教育云拓展了时间空间和资源环境,使学生冲破了教科书的限制,学习方式从课上拓展到课下,有效学习得以在真实情境和虚拟情境同时发生。如深圳市第二实验学校的教师利用深圳教育云线上布置、批改节假日作业,使学生作业的完成不再受时间、地点的限制,作业完成率由79%提升到89%,作业批改率更是由47%提升到100%。截至2019年3月,该校教师在线上布置节假日作业共261份,全面覆盖高中三个年级,使用人数达到9万多人次。


3 助推学校教育的均衡发展

由于历史原因,深圳市级校和区级校、公办校和民办校的发展存在较大差异。深圳教育云的应用,在一定程度上提升了教育质量、促进了教育公平。如深圳市坪山区东门小学、深圳市龙华区东王实验学校两所民办学校在加入深圳教育云的试点后,其教育云使用次数分别达到38万人次、50万人次,有效解决了学校资源不足、师资薄弱等问题,提升了教学质量。


2019年3月,国家对深圳智慧城市发展指标进行年度检查,结果显示:随着深圳教育云的应用,深圳智慧城市在学习环境的连通性、学习服务的丰富性、用户体验的满意度、系统建设的生态化、管理服务的普惠性、市民学习的发展力等六个方面的发展数据均较深圳教育云开通之前有所进步。可以说,深圳教育云项目已被融入深圳智慧城市的整体布局,成为了深圳智慧城市的一大亮点。


四 小结

教育云是基于信息技术服务的高度细化与专业化,是与需求高度吻合的个性化服务链[9]。目前,各级各类教育云建设正在如火如荼地进行,但教育云进入一线师生的常态化教学还任重道远[10]。具体而言,深圳教育云的建设与应用尚处于起步阶段,还有很多需要改进的地方,主要包括:①部分学校的网络带宽依然存在瓶颈,影响深圳教育云的正常使用,需要结合学校的实际情况进行网络带宽升级或提供离线使用功能;②缺少教师使用深圳教育云的激励措施,管理部门需出台相应的奖惩机制并不断完善;③缺乏教育云的相关课题研究,研究者需加强对教育云教学模式、教育云课堂应用等方面的课题研究;④现有的教育云教学应用产品尚不能完全满足广大师生的个性化需求,还需从机制、平台、服务等方面研究如何完善教育云功能,以满足师生的个性化需求。


未来,深圳将在智慧城市建设过程中运用人工智能、数据可视化、大数据分析等信息技术,致力于构建人工智能创新平台,打造高效、互动的智慧课堂,建立开放的数字化教育资源服务体系,为师生提供个性化的教育教学应用服务,并进一步优化基于大数据的教育信息化应用生态,实现教育教学的智慧发展。

参考文献

[1]IBM.智慧城市白皮书[OL]. <https://wenku.baidu.com/view/20ffb2170b4e767f5acfceb1.html>

[2]王璐,吴宇迪,李云波.智慧城市建设路径对比分析[J].工程管理学报,2012,(5):34-37.

[3]邹佳佳,马永俊.智慧城市内涵与智慧城市建设[J].无线互联科技,2012,(4):69-71.

[4]李德仁,邵振峰,杨小敏.从数字城市到智慧城市的理论与实践[J].地理空间信息,2011,(6):1-5、7.

[5]许庆瑞,吴志岩,陈力田.智慧城市的愿景与架构[J].管理工程学报,2012,(4):1-7.

[6]杨再高.智慧城市发展策略研究[J].科技管理研究,2012,(7):20-24.

[7]王世福.智慧城市研究的模型构建及方法思考[J].规划师,2012,(4):19-23.

[8]深圳市经济贸易和信息化委员会.智慧深圳规划纲要(2011-2020年)[OL].

<http://www.360doc.com/document/13/0422/02/1302411_280019418.shtml>

[9]祝智庭,杨志和.云技术给中国教育信息化带来的机遇与挑战[J].中国电化教育,2012,(10):1-6.

[10]卢蓓蓉,任友群.中国教育信息化的云中漫步——教育云建设的困境及探析[J].远程教育杂志,2012,(1):62-67.