中小学智慧教室解决方案

2018-01-20

1.建设背景

“十二五”以来,教育信息化已经上升为国家战略。《国家中长期教育改革和发展规划纲要(2010-2020)》中指出“信息技术对教育发展具有革命性影响,必须予以高度重视”,要“加快教育信息化进程”。教育部《教育信息化十年发展规划(2011-2020年)》指出“以教育信息化带动教育现代化”。进入“十三五”时期,我国教育信息化教育全面深化发展,教育部制定了《关于“十三五”期间全面深入推进教育信息化工作的指导意见》,提出“深化信息技术与各级各类教育教学、管理的融合”,“依托教育信息化加快构建以学习者为中心的教学和学习方式”“使教学更加个性化、教育更加均衡化、管理更加精细化、决策更加科学化”,“形成一批有针对性的信息化教学、管理创新模式”。所谓“智慧课堂”,是以建构主义学习理论为依据,利用大数据、云计算、物联网和移动互联网等新一代信息技术打造的,实现课前、课中、课后全过程应用的智能、高效的课堂。其实质,是基于动态学习数据分析和“云、网、端”的运用,实现教学决策数据化、评价反馈即时化、交流互动立体化、资源推送智能化,优发国际、富有智慧的学习环境,通过智慧的教与学,促进全体学生实现符合个性化成长规律的智慧发展。——摘自《智慧课堂》,北京师范大学出版社,2016年05月

2.1 总体目标

基于“互联网+”的思维方式和大数据、云计算等新一代信息技术,以教育资源建设与共享为基础,以教育数据的汇聚、分析和动态评价为核心,全面打造网络化、智能化、泛在化的智慧学习环境,推动学校教育和课堂教学的创新与变革,实现个性化教与学,促进学生个性化成长和智慧发展。通过建设智慧课堂,主要实现如下目标:通过智慧教学完成学习重构,实现个性化学习智慧教育的核心与落脚点在课堂,运用大数据分析、人工智能等新技术,精准掌握学情及个体差异,重塑课堂教学模式与方法,真正实现个性化教学,解决困扰传统教育个性化教学与规模化教学的难题。通过互联网虚拟学习环境打破学习时空的界限,实现教育公平化构建政府统一管理与运营的教育服务平台,建立优质教育资源共享机制,建成“人人皆学、处处能学、时时可学”的信息化学习环境,实现泛在学习和终身学习。通过大数据分析和动态评价,实现管理决策的科学化、智能收集、汇聚形成完整的教育大数据体系,构建多层次动态评价指标体系,开展数据挖掘、分析,实施标准化、精细化、智能化的教育管理和科学决策。优发国际_优发国际官方网_u优发国际采用的科大讯飞的产品设计的,是科大讯飞独立开发的面向课堂教学的教育信息化产品。该产品集“智慧课堂云平台、微云服务器及移动端工具”三大应用/工具为一体,并集成了具有国际领先水平的语音技术和迄今为止唯一通过国家教育部鉴定的智能口语评测技术,重新定义了课堂教学的全新应用解决方案。通过“云、网、端”的应用,实现教室内多种终端设备的无缝连接和智能化运用,进而改变课堂结构,实现教与学的革命。

3.1 系统框架

智慧课堂包括了智慧课堂云平台、微云服务器及移动端工具三个紧密联系的产品或者应用。 系统框架示意图

3.2 微云服务器

微云服务器是智慧课堂的三大核心组件之一,通过微云服务器可在教室内构建以教室为单元的整体无线网络解决环境,并负责智慧课堂的运算、存储、网络收发等。实现构建无线局域网、跨平台多屏互动、上传和本地化存储、动态数据统计与分析等一系列功能。在微云服务器构建的教学环境下,支持多种移动终端(同时支持AndroidiOS、Windows)组建局域网,在有无互联网或校园网的状态下,教室内的教师与学生均可实现点对点的通讯与交互。如果教室联通互联网,则可实现课堂教学的在线直播。无障碍交互 跨平台交互 上传与本地化存储微云服务器提供方便的课件上传和本地存储功能。教师在使用移动终端进行教学时,通过微云服务器可将电子课件(图片、文档、PPT)无线投射到教室的显示设备上,并在电子课件上任意的进行翻页、书写、插入白板与推演、PPT与动画播放等功能。同时,利用微云服务器可将将课堂教学全过程(PPT、板书、音频等)录制下来,形成新生的UGC教学资源。新生的UGC资源既是教师的个人教学资源,也是学校的校本资源。资源上传网络后,可以供学生点播和学习。移动直播微云服务器提供课堂移动直播的功能,教师在使用移动教学终端进行教学时,可实现基于“Ppt+Skype”形式的课堂移动直播,无论学生身处何地,可通过学生智能终端在线观看教师的课堂教学,并实现课堂实时交互,实现停课不停学的需求。

3.3 移动端工具

移动端工具作为智慧课堂实现师生移动化课堂教学应用的基本手段,配备有多种移动设备应用工具软件。包括了微课制作与学习、课堂互动、测验评价、统计分析、学习资源推送、沟通交流工具与全过程动态评价与教学工具等,按使用角色划分则可分为教师端与学生端。

3.4 智慧课堂云平台

3.4.1 基础数据服务

基础数据服务平台建设是智慧课堂云平台的基础,是关系到所有应用系统,是各种管理、教学等数据进行统一管理、交换共享等集成,它的成败决定了智慧课堂云平台的成败。基础数据服务平台中的具体数据来源于各应用系统,所有应用系统(包括原有系统和新建系统)可以通过基础数据服务平台进行数据交互,将数据进行业务建模,由各自的业务数据库交换到公共数据库平台,共享数据信息,维护数据的一致性,避免信息孤岛的产生。基础数据服务平台包含统一数据结构、统一身份认证、数据交换与共享、统一权限管理等。统一数据结构为更好地促进教育信息化的发展,解决数据标准、资源共享等方面存在的问题,需要建立统一数据结构,从各个独立系统中抽取数据,实现数据的集中维护、集中管理,实现跨系统的数据共享。基础数据模型遵循全国信息技术标准化技术委员会教育技术分技术委员会制定的教育管理信息的七个教育管理信息行业标准,从技术上保证数据的规范性、可交换性和互通性。统一身份认证统一身份认证通过建立学校权威的用户信息,提供基于目录的高效的认证服务,对各类应用采用不同方式进行认证集成,实现用户采用一套用户名和密码即可访问不同应用系统的效果,用户登录时,须经过统一身份认证网关的身份验证,通过验证后用户进入智慧课堂云平台以及其它应用系统,无需重复登录即可在应用间进行漫游。  数据交换与共享数据交换建立各应用系统沟通和对外服务的接口标准和服务标准,实现数据格式定义、数据映射、数据转换、业务流程定义与运行、消息封装、路由、传输等具体服务。应用系统通过与信息交换平台进行连接实现应用系统相互之间的数据关联和交换利用信息资源管理应用上的信息资源注册信息、标准信息,结合相关数据的特点及有关信息化标准规范进行定制设计。统一权限管理统一权限管理,一般指根据系统设置的安全规则或者安全策略,用户可以访问而且只能访问自己被授权的资源,不多不少。统一权限管理几乎出现在任何系统里面,只要有用户和密码的系统。统一权限管理主要包含三层,分别为外部访问模块层、内部控制模块层、数据储存层。外部访问模块层主要为外部应用程序提供Web Service接口,提供应用程序的访问与用户认证。内部控制模块层主要是处理权限管理系统的内部业务逻辑,并通过数据储存层持久化数据。

3.4.2 学习专题门户

学习专题门户是信息化时代校内学生之间的有效载体,是高效服务的对外窗口,具有高性能、高可靠性、技术先进、能实现统一的信息发布、集中的信息存储备份、专业的系统管理和便捷的网上学习系统的门户网站。学习专题门户建设的目标是将校内分散、异构的信息进行汇聚,实现信息统一展现,同时将课程资源进行聚合,并且提供统一的访问入口,实现到教学系统的导入。并根据每个学校的特点不同,为学校量身定做个性化应用界面。学习专题门户建设可按CMS建站系统与站群管理系统。主要服务功能资源管理服务资源管理平台以校本资源为核心,具备强大的应用功能,可对校园网内海量文档、图片、音视频、等各种电子文件资源进行整理与分类,通过 Web 浏览器操作,用户操作界面简洁友好、简单实用,提供文件的存储、管理、共享、检索、上传、下载等操作,全面替代难于管理的ftp文件服务器。 资源上传与下载:基于web的在线上传于下载功能,支持多种格式资源的单个及批量上传于下载;支持通过客户端进行上传、下载。资源预览;支持包括wordexcelppttxt多种格式的文档文件的在线全文预览,支持jpg等格式图片文件的预览;支持视频格式和音频格式文件的在线播放预览,点播。资源检索功能:支持按照资源的标题关键字对资源进行检索;在文本格式资源预览状态下,同时支持对文本内容按关键字进行检索。二维码功能:系统为所有资源提供二维码标签,通过二维码标签可以实现移动终端设备对资源的获取和下载。资源分类:支持按照知识点、专题、科目、版本、年纪、资源类型等对资源进行分类管理、排列。

3.4.4 微课管理平台

教师通过电脑、PAD、手机等录制工具,将围绕某一特定内容(知识点、习题、重难点内容等)的讲解电子化,由此形成短小、但内容完整的素材或微型课程。微课管理平台是智慧课堂云平台的重要组成部分,实现对微课的教学应用与管理功能。课程性微课课程性微课是指对微课进行细分管理,可按课程教学的总体要求,将零散的微课按章节与内容汇总,实现微课内容的体系化,形成完整的微课教学课程,从而实现从微课到课程的转变。微课管理平台支持将微课作为学习内容,实现学习目标、任务、方法、作业、互动反思等整合为一体的微课程体系管理。指向性微课任务性微课指的是针对习题或作业任务需要制作与应用的微课,使得习题的讲解具有明确的指向性。对习题的讲解微课直接挂接在相应的习题上。微课的应用是“按题索课”,也可以通过一次评测的结果,进行针对性推送,减轻学业负担,提高教学效率任务性微课动态化微课主要针对课堂互动学习的需要制作与应用的微课,是智慧课堂互动任务的结果。由教师根据在课堂互动中需要制作针对性的微课,推送给全体或相关学生进行学习。

3.4.5 在线教学平台

在线教学平台是以“资源”、“平台”、“服务”为一体进行构建的,是以教学资源为基础,集教学资源管理、教师课程设计、网上教学、学生学习、教学评价于一体的数字化教学平台。该平台基于资源中心,实现资源的快速上传、检索、分享和归档;同时又能利用平台资源进行课程教学、题库、作业库和试卷库等素材资源建设,方便教师和学生开展网上教学。 在线教学示意图

3.4.6 师生个人空间

师生个人空间采用“以人为本”的思想进行服务设计,按照角色的需求对服务内容进行重新组织,同时通过服务列表、智能汇聚等多种模式,为用户提供一站式、全生命周期、主动式、个性化的服务,使得各类用户能够便捷的获取到系统深层的资源和服务,提高系统使用效率。教师教学空间为每位教师提供一个个性化的教学空间,实现空间栏目的自由定义,文字、图片、视频等多种没提信息的发布、直播,个人教学资源的订阅、管理与推送共享,留言评论、群组、互动交流等,形成个性化、多功能的网络教学科研服务环境,超越传统时空局限,促进教师个人隐性知识显性化,并让全社会可以共享知识和思想,为教师的教学、自身学习研究和学生学习提供各种便捷和服务。3.4.7 全过程动态评价与教学系统全过程动态评价与教学系统按功能可划分为题库模块、作业模块、考试模块、错题集、数据统计与分析模块、个性化辅导模块、微课辅导与推送模块、自主学习模块、学习社区与家校互动模块等。题库模块题库内含450多万道题目,涵盖K12所有学科,周更新8000+以上题目多维度标签,按章节、知识点、题型选题,配备正确答案与解析;支持在线选题,按出版社、地区、题型、年级等条件在线筛选;支持教师快速选题,自动组卷;支持题目收藏功能。 题库界面示意图作业模块支持自定义出题,通过拍照、相册、素材库、音频库多方式上传题目;支持所有题型,包括选择、判断、填空、简答、语音,支持英语口语自动评测题;多种答题方式,客观题答题卡选择,主观题手写后拍照上传,语音题录音后上传;支持客观题机改,主观题手批,语音题自动评测,手动批改不改变教师原有批改习惯;支持多种批改方式,如教师自批、学生自批、班级互批、组长批、组内互批;考试模块支持对单元测验、周考、月考等考试的全面支持,考试数据快速分析,支持试卷的微课式讲解;支持课堂离线考试;支持考试答题卡快速生成、分值自由设定。错题集教师查看全班学生错题,按日期、题型、错误率等进行筛选分析;学生错题自动归档,外部错题手动分类,按学科与知识点分类整理;支持错题集的PDF导出与一键打印。数据统计与分析支持数据自动统计,包括作业、微课、成绩统计;支持自动统计学生作业质量,包括完成人数、平均分、单题正确率、单题提问人数、学生提问情况等;支持学生查看成绩报告,包括作答详情、批改详情、主客观题分数、班级排名曲线图和排行榜等;支持自动分析学生微课学习质量,包括点播数、收藏数、已看、未看、看懂、不懂人数和具体名单、微课评论等;支持数据分析作业质量,包括整体作业质量、疑点、难点、客观题质量分析、整体答题质量等。支持成绩导出功能,包括本班成绩、所有成绩的导出。