智慧协同校外教育云服务平台的研究与建设

黄俊健 白伟华 梁莉筠

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

摘 要：为适应校外教育和社区教育的发展需要，在互联网技术的支撑下，应用“互联网+”整合各方面的教育资源，通过建设智慧协同校外教育云服务平台将传统的校外教育的校外学习中心转型为“互联网+校外学习中心”，研究并设计实现了以智慧学习协同教育服务引擎为核心，构建面向开放式教学、个性化教育为基础的智慧课外教育服务模型，建设校外教育协同服务云平台，为教育服务、为青少年宫的运作模式提供一种崭新的校外协同教育模式，造就教育发展的新生态。

关键词：智慧教育 协同教育平台 校外教育 大数据 教育服务

中图分类号：TP311 文献标识码：A 文章编号：1674-098X（2016）06（c）-0077-04

校外教育是指在课余时间对青少年组织、安排课程计划和学科教育体系标准以外的，有利于其综合素质发展的一系列的校外教育活动[1-3]。随着“互联网+”行动计划的提出，传统教育与“互联网+”的深度交汇融合造就教育发展的新生态。以“互联网+”为支撑的新业态校外教育具有以下的特征：（1）规模大（用户量大、数据量大、资源形式多）；（2）个性化（以人为服务核心，关注体验、个性化学习、评价等）；（3）协同化（教管学协同，用户间协同，服务机构间协同，过程协同等）；（4）互联网化（运营、运维互联网化，资源呈现及服务形式互联网化）。[4-5]

为适应校外教育和社区教育[6]的发展需要，整合当前社会中空闲、零散的实体教育资源，在互联网技术的支撑下，将传统的校外教育的校外学习中心[7]转型为互联网+校外学习中心——校外教育服务中心。通过建设“校外教育服务中心”的公共服务基础平台——智慧协同校外教育云服务平台，为青少年课外培训、辅导、素质教育和社区教育提供智慧学习[8]、协同教育[9]的服务，该平台也是社区服务体系的基础平台，是智慧城市建设的重要组成部分。

1 智慧学习协同教育服务引擎的研究

智慧学习协同教育服务引擎是云服务平台的核心组成部分，承担平台中元数据管理、数据路由、数据分析、智能推送服务等智慧学习协同教育的核心服务功能。

1.1 智慧学习服务模块研究与设计

智慧学习服务模块是在数据分析的基础上为学习者提供个性化、智能化的学习环境和学习服务，关键的功能包括特征行为的大数据分析、教与学的评价分析、个性化的适配性教育服务推荐、教与学过程的可视化服务。

（1）数据分析层。在服务平台中积累了大量的教学数据、学生个人信息数据、学习资源数据和教学行为数据，利用大数据技术，分析学习者的属性特征，跟踪、记录并分析学习行为、学习过程、教学过程、学习效果等，可收集的数据也可得到极大的扩展，针对各类数据的统计和分析是智慧学习服务的核心基础，是教学评价和个性化的适配性教育服务智能推荐的数据支撑。

对学习行为的分析步骤主要为：①感知获取学习情景，包括有效学习时间、设备资源、环境、参与人员等；②行为数据清洗，按数据挖掘的目标对行为进行分类并统计对应分类产生的数据，例如用户身份特征、行为类别、情景特征等；③智能分析，主要针对统计获得的数据，按照预先设定的关联规则，分析对应统计数据挖掘出的潜在信息。

（2）教与学的评价分析。教与学的评价方法是结合学习过程和学生个性化特征，对参与学习过程的各方，包括：学习者、教师、服务机构，在获取学习过程产生的数据基础上，通过以下步骤进行数据分析并进行评价：①评价建模，按学习行为类和学习知识点，设置教学和学习的评价指标库，然后提取评价指标形成教学效果评价指标体系；②计算权重，以层次分析方法计算各评价指标在评价模型中的权重比例；③效果值计算，以经过一段时间学习，并产生学习过程行为数据后，以教学效果评价指标对应的评价数据为初始数据，计算各方在教学过程中的评分和成效度，为优质教育服务的推荐提供多维参考。

（3）个性化的适配性教育服务推荐。以数据分析层产生的分析数据及结果为基础，按学习者的个性化信息来预测平台中的资源是否能够满足其个性化学习的需求，最终将预测期望值最高所对应的资源反馈给该学习者。个性化适配性教育服务推荐的实施步骤：①资源兴趣度模型及计算，主要通过学习者在平台中的浏览、学习过程的行为、使用的资源类型及对应的知识点等，各指标计算该学习者对资源的感兴趣程度，并对每个资源的兴趣度进行排序；②资源推荐，根据先前计算出个性化需求前提下学习者对资源的兴趣度，对学习者没访问过的学习资源进行归类并匹配对应的兴趣度，将兴趣度超过设定的阈值且未被访问的学习资源按知识点向学习者进行推荐。可推荐的教育服务包括：教学资源推荐、学习知识点推荐、学习模式推荐等。

1.2 协同服务模块研究与设计

智慧协同校外教育云服务平台为各方提供了多维的服务，通过协同机制融合多方的青少年课外培训、课程辅导以及素质教育的服务机构，整合区域内零散的教育资源，以“协同、开放、智慧、融合”为指导，实现“教、学、服务”于一体的立体化服务云平台。协同服务教育模块主要是构建基于人、财、物、教学资源等基础数据库的大集中方式的应用系统服务，使其成为青少年课外培训和素质教育服务业数据存储、数据交换、数据运算、网络管理服务、应用服务的中心和枢纽，支撑青少年课外培训和素质教育信息化应用工作的开展。

智能协同服务模块通过SOA架构以Web Service方式为各应用与支撑系统提供数据和服务接口，形成应用服务与应用支撑系统的数据共享协同体系，主要承担元数据管理、消息路由的作用。协同服务模块主要支撑主要包括：智慧教务ERP系统、服务主体协同管理OA系统的业务逻辑。

1.3 服务平台中数据架构的研究与设计

服务平台作为各方资源的统筹平台，整合了大量资源的数据，平台的数据架构设计应遵循以下的设计原则：①使用统一的数据视图，以保证数据的一致性、完整性和实时性；②通过数据服务实现应用服务不直接访问宿主数据库，即数据与应用分离；③数据读写分离设计：以分库分表方式处理数据量大的数据库，以读写分离方式处理访问量大的数据库，以分区隔离处理不同业务域的数据库。整个服务平台的数据架构设计如图1所示。

设计采用微服务架构，代码分模块并实现分离部署，服务功能专注一个核心业务，业务逻辑清晰，业务分离部署，容灾容错性高，微服务架构使得服务平台扩展性高。

2 智慧协同校外教育云服务平台的实现

2.1 服务平台系统架构

服务平台的设计是以校外教育机构的教学教务管理为核心，构建面向开放式教学、个性化教育为基础的智慧课外教育服务模型，建设深度融合“智慧教学”“智慧学习”“智慧管理”“智慧评价”“智慧服务”的校外教育协同服务云平台，促进校外培训和素质教育利益相关者的业务协同和持续发展。通过对云计算、大数据、物联网、普适计算、社交网络等先进技术在“互联网+智慧校外教育”服务中的应用研究，构建基于人、财、物、教学资源等基础数据库的大集中方式的应用系统服务平台，使其成为青少年课外培训和素质教育服务业数据存储、数据交换、数据运算、网络管理服务、应用服务的中心和枢纽，支撑青少年课外培训和素质教育信息化应用工作的开展。

校外教育协同服务云平台体系架构主要由3层所组成：应用服务层、数据支撑层和基础设施支撑层，服务平台的整体框架结构如图2所示，平台的主要框架内容为：“1个综合门户、5个智慧子平台、3个支撑服务、1协同服务引擎、1个大数据处理服务平台”。

2.2 智慧协同校外教育云服务平台实现

（1）智慧教学管理。针对青少年课外培训和素质教育的特点，服务平台中的“智慧教学”首先应能够依托互联网交互平台以及实体教学点，为学习者提供符合智慧教育特征的教学服务；其次，智慧教学还能够通过联接教学社群、接受学习者对教学的反馈等方式促进教学方法和教学内容的演进。智慧教学管理平台由教学者所需的应用服务灵活堆叠而成，主要包括：教师个人桌面、云教室/云课堂、精准化教学管理、教学计划及课程管理、教学干预诊断评价管理、在线教育及互动。

（2）智慧学习管理。智慧学习以学习者为中心的学习活动。学习者不仅能够即时获取自己所需的资源、信息和服务，还能够享受到个性化定制的资源和服务，不断发掘自己的兴趣爱好，挖掘自己的潜能，使得学习过程更加轻松高效。智慧学习具有个性化、高效率、沉浸性、持续性、自然性等基本特征。

（3）智慧评价管理。智慧评价是以学习者、教师以及课程为中心，分析学习过程、学习效果以及教学效果等方面的记录、行为和特征数据，并通过图形方式呈现其分析结果。智慧评价可以让用户直观地看见其学习或教学过程中呈现出的问题，以便更好地指导其学习或教学。

（4）智慧服务管理。智慧服务管理平台主要是为了给服务教育机构（主体）、教师、学习者、家长、教育机构管理者等核心用户提供最便捷、最适合、最准确、最需要的教育服务。

（5）智慧管理。智慧管理是协同的核心应用，为各个参与教育的服务机构提供资源管理、数据集成、信息管理、运行状态监控、教育质量监测等业务支持，实现教育的协同服务、智能决策、管控、安全和远程督导，提升协同教育管理智慧化水平的过程。

（6）智慧学习协同教育服务引擎的实现。智慧学习协同教育服务引擎是5个智慧子平台中各应用服务协同运作的核心，各应用向智能协同服务引擎注册元数据信息，推送应用提供的服务。智慧学习协同教育服务引擎以微服务架构模式实现，通过SOA架构以Web Service方式为各应用与支撑系统提供数据和服务接口，形成应用服务与应用支撑系统的数据共享协同体系。

（7）大数据处理服务平台的实现。以Hadoop生态系统为数据分析的技术支撑，以云计算基础设施作为资源构建大数据处理服务平台，以“数据处理集成平台”为上层支撑系统提供数据的存储、统计和分析。

3 结语

智慧协同校外教育云服务平台是基于轻量级应用服务和O2O模式的多方协同教育的服务平台，以互联网、云计算和大数据作为支撑技术的协同服务云平台，在技术架构上、在服务模式上、在数据应用上都体现其创新的意义。

（1）架构创新：基于云计算分层的开放型云平台架构，校外教育协同服务云平台架构主要由3层所组成：应用服务层、数据支撑层和基础设施支撑层，分别对应于云计算的3层：SaaS、PaaS和IaaS，且该架构是一个开放型的架构，每层中的组成元素可以按需进行组合堆叠/增减，是一种松散耦合的组合架构。

（2）校外教育与“互联网+”的有机结合，服务云平台是“互联网+智慧校外教育”模式的实际应用，是“互联网+教育”、智慧教育、素质教育以及校外学习活动融合为一体的具体表现形式。

（3）基于成长规划的智慧学习和智慧教育模式，利用大数据分析技术，建立多维度的微测评矩阵，挖掘青少年的学习能力和学习特征，为其推荐分类的教育服务；结合现有教学管理数据，建立学生素质发展档案，能更贴切青少年的发展规划；大数据分析特征数据包括学习过程、学习特征、学习能力与微测评矩阵关联挖掘，以指导学习和教授过程，做到基于成长规划的智慧学习和智慧教育模式。

此课题以校外教育教学业务为核心，提出个性化、智慧化教学服务模式，构建校外教育全产业生态链，产品采用互联网与云计算相结合的方式为不同用户提供统一的云服务平台，让各方用户可以快速、便捷地将业务接入平台，最终为教育服务、为青少年宫的运作模式提供一种崭新的协同模式。

参考文献

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