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在大力推進校園建設和改革的過程中我們不僅要加大對數字化校園建設的重視,同時對于其在校園師生工作、學習、生活以及校園管理、發展、教學等方面所造成的影響,也要有一個相對清晰的認識。從而有針對性、有規劃的開展小學教育數字化建設工作,提升數字化建設的有效性。
1 小學數字化校園概述
數字化校園,也就是校園信息化,它主要以網絡為基礎,利用先進的信息化手段和工具實現校園環境、校園活動、校園資源等的數字化,使得在傳統校園的基礎上形成一個數字化的校園交流方式,在傳統校園的圍墻上拓寬校園的廣度和時間上的長度,整體實現信息化焦慮,提升校園的服務、管理、交流效率,拓展校園的傳統功能,與工作方式,從而達到提升管理水平,提升教學質量的目的。
2 數字化校園建設現狀分析
數字化校園在高校了經過了二十年的長足發展,無論是實現技術、項目建設,還是管理策略、發展趨向等等都有了頗為豐碩的成果。
越來越多的高校根據當前技術的發展不斷推進更新數字化校園建設,并為此投入大量的資金和人力作為支撐,將校園建設成為一個完全數字化的辦公、管理場所。如,學生、教務、人事、科研、黨團、財務等方面的管理工作,以及學生的一卡通、教師的辦公自動化等,大大方便了管理,方便了學生。
與高校數字化校園建設工作相比,小學在這方面的建設,由于受到諸多因素的限制和阻礙,因此發展、起步較晚。不過最近也有了很大的發展,基本上滿足了最基本的信息化需求。但是在小學數字化建設的過程中也出現了缺乏整體規劃、盲目投資、只重視硬件建設,忽視軟件的兼容等問題,教師缺乏足夠的信息技術素養也使得數字化小學校園應用成為一個很棘手的問題。
缺乏科學的建設模型使得很多小學數字化變得方向凌亂,目的性不明確是擺在很多小學數字化團隊面前的主要問題。很多團隊直接套用高校中的數字化模型,出現很多不合適的問題;有的套用這一些信息,套用那一些信息,使得兼容性成為很大麻煩。造成了資金投入不少,效果總是不明顯的問題。
3 小學數字化校園模型構建
雖然高校的數字化已經相當成熟,但是小學的數字化之路并不能照抄照搬,因為高校跟小學還是有一定的差異性的:首先辦學規模上存在巨大差異,高校巨大的師生規模決定了數字化校園的龐大用戶量,而小學師生加起來不過千人,管理部門不過幾個;其次是資源的差異,高校擁有雄厚的資金支持,擁有高科技的團隊支撐,而大多數小學是不具備龐大資金消耗的,也不具備先進的科研團隊去探索。
但是高校和小學的數字化校園的目的是一樣的,都是為了使得校園管理教學的信息化。因此,我們可以在理念上借鑒高校的數字化校園理念。因此,我們在研究高校數字化校園的基礎上進行了小學校園數字化模型的構建。
3.1 構成內容
在此模型里面,我們以三方面內容來建設數字化校園:管理文化建設、軟環境建設、硬環境建設。
(1)在管理與文化建設方面主要包括發展、評估、安全、分責、考核、培訓等幾個方面。第一,在管理方面,要對數字化校園的發展規劃要有一個完整的認識,對安全體系進行構建,加強校園建設與管理的責任制,建立健全數字化校園的評估制度,切實做好建設的規范性、第二,在文化建設方面,針對教師進行現代教育技術培訓和數字化校園資源使用培訓,并定期進行教師信息化水平考核。
(2)在軟環境建設方面主要包括數字化管理、數字化協同交流、數字化教學三個方面。
第一,數字化管理是數字化校園最重要的一個環節,它貫穿學校管理中的教師、學生、財務、科研、試驗、檔案、教務、教產等多個方面,是協同各個部門,提高校園管理效率的重要手段,數字化管理有助于提高學校整體管理水平。
第二,數字化協同交流主要包括校內工作上的協同交流、學生之間的協同交流、學校與家長之間的協同交流等,是溝通各方的重要橋梁;
第三,在數字化教學方面我們要把教學資源平臺、學生在線學習平臺、教師教育技術與培訓學習平臺結合起來,通過平臺使資源互通共享,將資源利用效率最大化。學生可以利用資源平臺和在線學習平臺進行相關知識學習,也使得課余時間得以充分利用,滿足了時間與空間的拓展。教師通過教育技術的培訓學習,使得自身知識更新與當前科技發展步伐相一致,提高自身的職業素養,更好地幫助學生答疑解惑,整體提高教學質量。
(3)在硬環境建設方面,主要包括網絡布線、網絡設備以及相關配套設施。大部分小學已經具備相應的模塊,在此不做過多分析。
總而言之,當前正處于小學向著數字化校園轉型的階段,很多學校或多或少遇到了一些問題。本文針對實際中的問題進行總結,提出了小學數字化校園建設的策略模型,此模型涵蓋了小學校園中的方方面面,有利于指導小學校園數字化的創新建設。
關鍵詞:云計算 ;中小學數字化校園;教育信息化
中圖分類號:TP393 文獻標志碼:A 文章編號:1673-8454(2014)01-0044-03
一、引言
信息化是促成未來中小學教育及學習革命的主要動力,《國家中長期教育改革和發展規劃綱要(2010-2020年)》明確提出,要“加快教育信息化進程”[1]。中小學數字化校園建設正是響應這一發展的需求而提出的概念。不同于高等學校的數字化校園建設,中小學校因其數量多、地域分散、資源分散、資金投入有限等原因,在每個學校均配置較多數量的服務器及其它軟硬件設備,建成類似于高校的信息化基礎設施,且配備大量專職信息管理人員并不現實,而且會出現資源利用效率低、使用維護費用高等問題。
云計算是近年來信息技術發展的新成果,代表未來信息技術的發展趨勢。云計算所具有的特點恰好能夠彌補以往數字化校園建設方案的不足,能解決目前中小學數字化校園建設中遇到的經費投入有限、基礎設施利用低效等問題。鑒于云計算可以為中小學數字化校園建設提供良好的技術途徑和技術方案這一事實,一些地方的中小學已啟動了云計算輔助教學的實踐,如鞍山一中、廣州天河區中小學、浙江海鹽地區中小學等。[2,3,4]《上海市中長期教育改革和發展規劃綱要》(2010-2020年)提出,上海的教育發展要利用“電子書包”和“云計算輔助教學”建立數字化學習環境,使每個學生能夠使用信息技術工具,實現隨時隨地的學習。[5]
在近期出現的中小學數字化校園建設方案中,云計算的概念被屢屢提及,也引發了不同的評論。[6]現階段中小學數字化校園建設對云計算的需求具體體現在哪些地方、如何利用云計算技術建設中小學數字化校園,都是中小學教育信息化工作者和信息技術專家必須直面的問題。本文通過分析中小學數字化校園的建設目標、基本架構及其功能,同時剖析云計算技術的本質和功用,尋求二者的契合點,理清中小學數字化校園建設對云計算技術的具體需求,并提出基于云計算技術的中小學數字化校園解決方案。
二、中小學數字化校園的本質及其架構
中小學數字化校園是以校園網絡為基礎,利用先進的信息化手段和計算機技術、網絡技術、通訊技術,實現從環境(包括設備、教室等)、資源(如圖書、講義、課件等)到活動(包括教學、管理、服務、辦公等)全部數字化。通過對數字信息資源的整合和集成,構成統一的用戶管理、統一的資源管理和統一的權限控制,最終實現教育過程的全面信息化。
中小學數字化校園的基本架構如圖1所示,從下而上依次為網絡基礎設施層、應用支撐層和應用層。網絡基礎設施層綜合運用計算機、網絡設備、通信終端、視音頻多媒體設備、RFID等,構架數字化校園的硬件平臺。網絡基礎設施層主要包括有線網絡、無線網絡、物聯網和五室(多媒體實驗室、遠程會議室、網絡教室、創新實驗室、電子閱覽室)。應用支撐層主要包含校園信息數據庫、數字資源庫等基礎數據庫和網絡安全、外部網接入等系統支撐軟件,為各種應用提供數據和技術支撐。應用層是基于校園網的,面向教師和學生的教學、管理及服務的軟件平臺,包含數字化校園的絕大多數應用系統。
對于數字化校園而言,以上三個層次的基本配置是必需的。對于具體的數字化校園建設項目,各層的軟硬件配置可根據實際情況做適當的取舍。無論采用什么樣的技術、配置多少信息技術產品,各種數字化校園建設方案的不同僅僅在于上述各層中的產品配置不同。具體到某個中學或小學,數字化校園的建設不必面面俱到,而應根據實際所需,以效用最大化為目的,根據需求進行數字化校園的應用層設計與規劃,再由應用層需求提煉出應用支撐層和基礎設施層的功能及相應的產品配置。在此過程中,還需兼顧已有的設備和設施,通過適應性改造,實現最大化的包容和繼承,避免一切從頭開始的方案。
三、云計算的體系結構及其技術特點
云計算是一種基于互聯網的計算方式,是網格計算、分布式計算、并行計算、效用計算、網絡存儲、虛擬化、負載均衡等傳統計算機和網絡技術發展融合的產物,也是引領未來信息產業創新的關鍵戰略性技術和手段。[9]狹義地講,云計算指IT基礎設施的交付和使用模式,通過網絡以按需、易擴展的方式獲得所需資源。廣義地講,云計算指服務的交付和使用模式,通過網絡以按需、易擴展的方式獲得所需服務。
云計算的體系結構可分為四層:物理資源層、資源池層、管理中間件層和SOA(Service-Oriented Architecture,面向服務的體系結構)構建層,[10]如圖2所示。物理資源層包括計算機、存儲器、網絡設施、數據庫和軟件等。資源池層是將大量相同類型的資源構成同構或接近同構的資源池,如計算資源池、數據資源池等。管理中間件層負責對云計算的資源進行管理,并對眾多應用任務進行調度,使資源能夠高效、安全地為應用提供服務。SOA構建層將云計算能力封裝成標準的Web Services服務,并納入到SOA體系進行管理和使用,包括服務接口、服務注冊、服務查找、服務訪問和服務工作流等。
云計算采用虛擬化技術調配資源,將處于不同層面的硬件、軟件、數據、網絡及存儲隔離開來,從而打破數據中心、服務器、存儲、網絡、數據和應用中的物理設備之間的劃分,實現架構動態化,達到集中管理和動態使用物理資源及虛擬資源的效果。云計算提供三類服務,即SaaS(軟件即服務)、PaaS(平臺即服務)和IaaS(基礎設施即服務)。[11] IaaS中包含操作系統和硬件基礎設施,如Amazon提供的面向IaaS層的EC2/S3。PaaS中主要包含各類數據庫和中間件,如Google提供的面向PaaS層的App Engine,以及微軟公司提供的Windows Azure。SaaS中主要包含多種應用程序,如Salesforce提供的online CRM等。隨著云計算的發展,傳統的以PC和服務器為中心的IT應用模式將發生巨大變化,IT的應用、部署模式和商業模式也將發生重大的變化,用戶只需要擁有可上網的終端設備,就能享受到自己想要的各種IT服務。
從云計算的體系結構和技術特點可知,云計算適合應用于具有以下特點的業務:一是業務量彈性大,用戶數量增加較快,對資源占用不均勻;二是業務量較小,無法充分利用所分配資源。而中小學校的數字化校園對于信息技術的需求恰好具有上述特點。
四、云計算如何應用于中小學數字化校園建設
如圖3所示,若將中小學數字化校園的架構與云計算的三種服務關聯起來,即可發現二者在各層存在明顯的對應關系。中小學數字化校園的應用層可使用Saas(軟件即服務)中的應用軟件,應用支撐層可利用PaaS(平臺即服務)中的數據庫和中間件,網絡基礎設施層可利用IaaS(基礎設施即服務)中的服務器等基礎設施。
由圖3中的關聯關系可知,云計算可以在中小學數字化校園建設的各個層級中得到應用,將云計算融入到校園的各個應用服務領域,通過計算及存儲資源的彈性分配和動態管理,構建綜合信息服務平臺,實現透明高效的校務管理和泛在網絡學習,能有效避免以往數字化校園架構所存在的信息孤島、系統彈性差、資源利用率低、建設周期長、IT成本高等缺點。
鑒于云計算在中小學數字化校園建設中的應用價值和潛力,國外主要IT公司,如Google、思科、蘋果、亞馬遜等均推出面向教育的云計算服務。如Google的協作學習平臺、微軟的教育云平臺等。[7]國內的電信企業華為也推出面向教育的云計算服務,如華為的智慧教育項目,提出了基于云計算環境的“區域教育云+智慧校園”的融合社會教育信息化解決方案。
利用云計算技術建設的中小學數字化校園可以實現“云計算輔助教學”(Cloud Computing Assisted Instructions),即學校和教師利用云計算提供的服務,構建個性化教學的信息化環境,支持教師的教學和學生的學習。利用基于云計算的教學基礎設施(如移動互聯的課堂、泛在的學習資源和社區),可以促進教學資源的整合,保障教學信息的安全,分析學生日常行為取向,改進教學設施和教學方法,實現以學生為中心的個性化教學,從而提高教學質量。
目前,數字化校園的建設主要有三種模式,即自主開發模式、合作開發模式和租賃模式。統計數據及市場分析結果表明,不同規模的中小學數字化校園的建設成本一般在2萬元至20萬元。受建設成本及技術條件等因素制約,中小學數字化校園的建設宜采用合作開發模式或租賃模式,而采用這兩種開發模式,則更適合引入云計算。數字化校園的部署模式主要有獨立部署模式、托管部署模式和合作部署模式。目前,我國高校大多采用獨立部署模式,大多數中小學也采用了獨立部署模式,少數中小學開始嘗試采用托管部署模式或合作部署模式。隨著云計算技術引入數字化校園建設,托管部署模式將更有競爭力。
五、面臨的問題及對策
當前,云計算應用于中小學數字化校園建設過程中所遇到的問題主要有兩類,一類是安全問題,另一類是資源建設問題。
所有教育資源均集中在云端,或均從云計算供應商的數據中心獲取,則必然存在廠商依賴和數據安全的問題。另外,各學校均有自己的私有數據需要保護,如校本課程資源、校園資產、教師及學生的個人信息等。針對上述問題,可通過采用公有云和私有云的混合云策略解決,學校內部的信息資源(如校本課程、特色課程)由私有云管理,學校外部的資源(如數字化圖書館、公共信息資源、科研資源)由公有云管理。公有云可實現資源共享,提高軟硬件使用效率;私有云既可保護各學校內部資源的安全,又能避免對IT基礎設施的大規模需求。此外,云計算的一大特點就是其安全性。例如,云計算系統通過監測集群內部異常數據,對可能的安全問題做出判定,并向各服務器發送防止病毒擴散的措施,從而預防安全問題的出現。
共享特定區域內的教學資源,是中小學數字化校園建設的重要保障條件。數字化校園的支持服務體系應由政府主導,由企業與學校共建,以區域(市/縣)教育主管單位為中心,整合教育資源及業務流程,建立統一的教育公共服務平臺,為教師、學生、家長及教育管理者提供統一的協作和溝通平臺。國家基礎教育云平臺已于2012年12月28日開通上線試運行,向全國各級各類教育免費提供公益服務。[8]北京、上海、南京等地已建設了面向區域的教育云,向區域內的學校、教師、學生和家長提供各種教學服務和教育教學資源。
參考文獻:
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[9]Voorsluys. W, Broberg. J, Buyya. R. Introduction to Cloud Computing[M].New York, USA: Wiley Press. 2011(2):1-44.
關鍵詞:農村小學數字化校園建設應用
一、數字化校園的含義
所謂數學化校園,是以網絡為基礎,利用先進的信息化手段和工具,實現從環境(設備、教室等)、資源(圖書、課件、素材)到活動(教、學、管理、服務)的全部數字化,從而在傳統校園的基礎上,構建一個數字空間,拓展現實校園的時間和空間維度,擴大傳統校園的功能,并最終實現教育過程的全面信息化。
隨著信息技術的廣泛普及,目前,建設數學化校園的主客觀條件都日趨成熟。很多學校也為此大膽創新,不斷實踐,立足教育教學的實際,建設特色鮮明的數字化校園,應用信息技術為教育教學服務,從而極大地推動了教育向自動化、高效化和便捷化的方向發展。
二、“數字化校園”建設的內容
“數字化校園”建設的內容包括三方面:一是硬件建設(網絡,終端設備、系統設備)。二是軟件建設(平臺、應用系統、資源)。三是人才隊伍建設。
實際上,這三方面可細化為五點內容:
1.是校園網絡系統建設。學校通過有線、無線或有無線相結合的方式建設覆蓋學校辦公、教學、生活等主要場所的校園網絡,并寬帶接入區縣教育城域網或互聯網。
2.是教學應用終端建設。主要包括計算機網絡教室建設,多功能教室建設,“班班通”建設,教職工計算機準備(或教師備課室)建設,功能室多媒體建設,數字化實驗室建設,通用技術室建設,圖書館信息化(含電子閱覽室)建設,會議室多媒體建設等。
3.是信息化功能系統建設。主要包括校園電視臺、閉路電視系統、校園廣播系統、校園完全監控系統、校園一卡通系統建設。
4.是信息化應用系統及平臺建設。應用系統及平臺是支撐學校信息化應用的核心。他包括學校OA辦公系統、教務管理系統、教師、學生評價系統、學籍管理系統、人事管理系統、財務管理系統、校產管理系統、科研管理系統、教學支撐系統、學習交流系統、資源應用系統等等。學校可建設一個綜合管理平臺,將各類應用系統整合在一個平臺上,實現資源共享統一管理。
5.信息化人才隊伍建設。主要是全校教職工信息化素養和能力的培養培訓,使之適應學校“數字化校園”應用創新的需要,其中信息技術專業技術隊伍建設顯得尤為重要。
三、農村小學數字化校園建設的條件分析
1.是隨著信息技術的普及,農村學校的師生對數字化校園非常渴望,希望擁有與城里同樣的教學資源,這是加強數字化校園建設研究的心理基礎。
2.是隨著信息技術課的開設,農村小學生已經掌握了一定的信息技術知識,教師也進行了繼續教育的相關業務培訓,對加強數字化校園研究有一定的認知基礎。
3.是隨著農村遠程教育和班班通等活動的開展,農村小學的數字化教學設備設施日趨完善,這是加強數字化校園研究的物質基礎。
4.是通過對數字化校園成功案例的學習以及數字化校園建設的實踐,教師已經積累了一定的研究成果,農村小學也初步具有了信息化管理的能力,這是加強數字化校園建設與應用的業務基礎。
四、數字化校園建設應用的措施和做法:
1.更新觀念,提高認識。深刻理解建設和應用數字化校園的意義,認識加強這方面課題研究的必要性和緊迫性,從而動員師生積極主動地參與到這項課題研究中來。
2.明確職責,加強領導。建立課題研究的領導小組,明確課題研究的負責人和參與人等,對任務進行合理分解,加強對課題研究的組織協調、分類實施和檢查指導工作。
3.籌措資金,加大投入。數字化校園建設和應用都需要解決資金問題,課題研究也要有一定的經費預算,以保證科研活動的正常需要。
4.完善制度,建立機制。在數字化校園建設與應用的課題研究中,建立相關的科研制度和課題考評激勵機制,將教師參與課題研究的情況,作為評優、晉升職務職稱等的重要依據。
5.拓寬思路,努力鉆研。深入開展學科教學與信息技術整合的研究,開展基于網絡環境下的拓展性課程和研究性課程的探索,并通過網上教研、網上辦公等活動,在學校建立一個開放的、立體的、豐富有趣的工作和學習環境。
五、數字化校園建設給師生帶來的提高:
1.在課程整合方面:可以運用計算機網絡教學系統、多媒體教學系統,構建信息技術與課程整合為主的教學模式。教師掌握并運用現代教育理論,通過信息技術進行學科教學實驗,呈現教學中豐富、形象、直觀、具體、生動的信息,激發學生學習的興趣,促進學生自主學習,從而提高課堂教學質量和效益。也可以運用網絡平臺,建立更為科學的教學評價和反饋體系,通過多種反饋方式,了解學生對知識的掌握情況,從而能夠更有針對性地調整教學方法和程序,不斷完善教學過程,更好地完成教學目標。
2.在數字化辦公和教師網上繼續教育平臺方面:可以運用校園網絡平臺,結合電教媒體等技術,實現無紙化辦公,提高工作效率,并節約資源,開展網絡環境下的備課、聽課、評課等活動,激發教師參與教學研究的熱情,使教師能夠互相交流、溝通教學心得體會,補長補短;學校也可以建立多種激勵機制,引導教師將計算機網絡作為終身學習的工具,為教育教學實踐服務。
3.學生在數字化校園的環境下,會產生濃厚的學習興趣,提高學習的主動性和積極性,也會相應提高操作能力、思維能力、自學能力和創新能力等等;教師在數字化校園的環境下,會自覺接受傳統辦公向網絡無紙化辦公的轉變,主動在數字化校園環境下開展學習和教科研活動,把數字化校園作為成長進步的有效平臺;當然,在課題研究過程中,也可能出現干擾課題研究的因素,如果無目的地大量使用電教媒體,就容易產生重形式、輕內容的弊端,影響學科教學的質量;另外,一些年齡較大的教師,也可能在一段時間內,不能接受高速運行的信息化辦公環境,不能主動有效地應用數字化技術。
參考文獻:
[1]李帥軍教育信息化管理的理論與實踐科學出版社
[2]任友群王旭卿創建學習新平臺廣東教育出版社