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【关键词】物联网;云计算;智慧校园
【中图分类号】G40-057
【文献标识码】A
【论文编号】1009-8097(2013)02-0109-06
一 研究缘起及项目背景
1 研究缘起
信息技术的快速发展促进了教育观念和教学方式的变革。随着物联网、云计算、移动互联网等新一代信息技术的发展,随时随地的师生互动、无处不在的个性化学习、智能化的教学管理和学习过程跟踪评价、一体化的教育资源与技术服务、家校互通的学习社区、师生共同成长的校园文化等新型“智慧校园”教学管理模式已展现在人们面前。关于“智慧校园”的研究已成为当前教育信息化领域关注的热点。
自从IBM提出“智慧地球”概念后,国内外不少学者提“智慧校园”的概念和解决方案。在国外,具有代表性的实施案例有韩国与马来西亚。韩国教育科学技术部于2011年6月向总统府递交了《通往人才大国之路:推进智能教育战略》提案,并于同年10月了《推进智能教育战略施行计划》,提出五大战略举措:(1)数字化教材的开发与应用;(2)在线学习常态化与在线评价体系的构建;(3)营造教育资源用于公共目的的环境与加强信息通讯伦理教育;(4)加强教师的智能教育实践能力;(5)构筑基于云计算技术的教育服务基石。马来西亚政府为促进教育系统的整体性变革于2006年提出的一项宏伟工程――“智能学校”(Smart School)计划,到2010年,马来西亚所有的中小学都将转型为智能学校。智能学校实施计划有四项目标:提供个人全方位的发展;注重智能、情绪与身体的发展;培育科技的素养能力及建立教育民主化制度。在国内,有学者对“智慧校园”的概念提出了不同的解读。黄荣怀等认为,“智慧校园”是一种智慧的学习环境。还有学者认为,“智慧校园”是以物联网为基础的校园应用。在实施方面,南京邮电大学于2010年实施了基于物联网的“智慧校园”建设方案,浙江大学、西南大学、成都大学、同济大学等几十所高校正在筹划、实施智慧校园建设;中国电信等移动互联网运营商实施了基于e卡通的“智慧校园”解决方案。目前“智慧校园”解决方案还处于探索阶段,在技术方面,没有建立统一的“智慧校园”的系统架构和技术规范;在应用方面:物联网和云计算等先进技术应用处于初级阶段,技术、业务、资源、信息、数据与用户服务的融合度不够,没有从如何利用信息技术支持学生的自主学习、协作学习,如何支持师生互动与快速准确反馈,如何支持教师教学决策等方面提出有效的解决方案。
本文以作者主持的佛山市禅城区“智慧校园”示范工程项目为例,阐述如何采用先进的教育理念和物联网、云计算等先进信息技术构建“智慧校园”系统,探讨“智慧校园”系统的基本特征、系统架构、功能模块、技术路线和实施方法等整体解决方案。
2 项目背景
佛山市禅城区“智慧校园”示范工程是禅城区人民政府于2010年9月启动、2012年5月正式上线运行的“四化融合、智慧佛山”首批重点示范项目。本项目分别选择高中(佛山三中)、初中(汾江中学)、小学(佛山实验学校和南庄中心小学)四所不同类型的学校,建立禅城区“智慧校园”示范工程试点学校和示范系统。
禅城区在教育信息化环境建设、教育资源建设、教师教育技术能力培训和教育信息化推广应用方面具有良好的基础,是“广东省推进教育现代化先进区”,四所“智慧校园”示范工程学校具有较高的教育信息化建设与应用水平。但由于信息技术发展等历史原因,项目实施前,禅城区教育信息化建设面临的主要挑战在于:
(1)“信息孤岛”现象。各个学校的信息化应用系统采用的技术标准、数据规范不一致,缺乏甚至没有数据共享关系和交换途径,形成“信息孤岛”;
(2)信息系统的综合服务能力弱,难以实施综合业务流程和综合查询与决策支持;
(3)教育资源存储分散,数据标准不同统一,资源共享困难、检索低效,教育资源的数量和质量难以满足日常教学需要;
(4)信息化建设对提高教学质量和学校管理效率的有效支持不够。
因此,禅城区教育信息化建设需要一个统一的平台,统一的技术标准,统一的数据规范来整合各类信息,实现校园内各个信息管理系统的无缝连接。本项目的实施,着重在解决以上问题方面进行探索。
二 智慧校园的内涵与特征
“智慧”(wisdom)一词是指对事物能迅速、灵活、正确地理解和解决的能力。“智慧”是一个相对概念,并不局限于人类,任何物体组成的体系都有智慧,只是高低不同。IBM提出的智慧系统特征是3I:即能够更透彻的感知和度量(Instrumented),更全面的互联互通(Interconnected),更深入的智能化(Intelligent)。
关于“智慧校园”的特征,国内一些学者提出了不同的解读。黄荣怀等认为,智慧校园(Smart Campus)应具有以下五个特征:(1)环境全面感知;(2)网络无缝互通;(3)海量数据支撑;(4)开放学习环境;(5)师生个。宗平等人认为,“智慧校园”的核心特征主要在三个方面:一是为广大师生提供一个全面的智能感知环境和综合信息服务平台,提供基于角色的个性化定制服务;二是将基于计算机网络的信息服务融入学校的各个应用与服务领域,实现互联和协作;三是通过智能感知环境和综合信息服务平台,为学校与外部世界提供一个相互交流和相互感知的接口。笔者认为,“智慧校园”是信息技术高度融合、信息化应用深度整合、信息终端广泛感知的信息化校园。“智慧校园”系统兼有技术、教育和文化等多重属性,具有如下9大特征:
(1)融合的网络与技术环境。实现校园有线网、无线网、传感网、视频监控网等多种网络的融合和多种信息化应用系统的融合,形成一体化的网络环境和应用环境;
(2)广泛感知的信息终端。为广大师生提供一个全面的智能感知环境;
(3)快速、综合的业务处理服务。能够对教学、科研、管理的各种业务、信息、数据按照基于流程的方式进行快速、综合处理,为广大师生提供一个全面综合业务处理与服务平台;
(4)智能的管理与决策支持。具有架构科学合理、低耗高效运转的学校智能化管理与决策支持系统,能够对学校的人、财、物、活动、事件和业务流程进行感知、识别、跟踪、判断、处理、评价与提示指引;
(5)个性化的信息服务。能提供基于角色的个性化信息定制服务;
(6)泛在的自主学习环境。通过实施有线和无线网络的全面覆盖,借助移动学习终端和教育云服务平台,任何时间可以在学校任何地点在线学习、互动交流和辅导答疑。实现教育无处不在,学习随时随地;
(7)智慧的课堂。具有满足师生个性化教与学需求,实现自主探究、互动教学、协同学习等多种教学模式,并能对学习过程进行动态跟踪与评价的智慧课堂;
(8)充分共享、灵活配置的教学资源平台。建有教育云服务平台,能实现教育资源的按需动态分配和技术服务的充分共享。具有统一的教育资源建设标准和存储规范,能实现教育资源的高效检索和智能汇聚。能提供海量的优质教育资源,并与教学系统无缝对接,满足教学需求;
(9)蕴含教育智慧的学习社区。具有家校互通的沟通平台和学习社区,教师、学生、家长能够及时互动,分享教育经验与智慧。能整合各种社会力量,共同促进学生快速健康成长。
三 智慧校园系统架构
佛山市禅城区“智慧校园”系统的构建是在现有校园网和学校教育信息化设施及应用系统的基础上,通过应用RFID等传感技术组建校园物联网,应用无线网络技术组建校园移动学习网,实现对校园内的人(教师、学生、管理者、家长及其他人员)、财(学校经费、个人消费等)、物(教学大楼、图书馆、教室、实验室和教学设备等)和信息(教学资源、教学管理信息、学校公共管理信息、活动信息等)进行识别、传输、存储、处理和控制,为师生提供智能化的管理和个性化的信息服务。
“智慧校园”系统平台采用面向服务的多层架构模式(SOA),将学校的资源、数据、信息和业务流程,按照基于服务的方式整合起来,使平台具有很强的适应性、扩充性、维护性和易用性。平台总体架构如下图1所示:
智慧校园系统架构包括4大体系4个支撑平台和8个应用系统。
4 大体系包括标准体系、安全体系、云平台监控体系和教育云服务体系。
1 标准体系
基于教育云的智慧校园标准目前还没有统一规范。云计算本身就缺乏统一的标准,在云平台上运行的应用系统又千差万别,难以有统一的资源管理、资源、资源应用。因此,本系统平台的构建首先需要建立一套标准体系。
智慧校园系统标准体系建设分三个层次:信息编码与数据交换,软件开发与集成;硬件环境;在线应用。包括:
(1)建立完整的信息编码与数据规范体系。采用国际通用标准和中国教育信息化标准委员会的制订的学习技术系统《体系架构与参考模型(CELTS-1)》和《教育资源建设规范CELTS-41》等10个标准以及《智慧校园示范学校自定义信息编码标准》多种代码体系相互补充,代码分层定义,方便用户分级选择输入信息,同时支持代码扩充、自定义和更新。
(2)软件开发采用《GB/T19001ISO 9001在软件开发、供应和维护中的使用指南》、《计算机软件产品开发文件编制指南(GB/T 8567-1988)》和《角色访问控制标准ANSI INCITS359-2004》等国际与国家标准。
(3)智慧校园硬件设施标准。采用中国教育技术协会技术标准委员会制定的《多媒体教学环境工程建设规范》。
2 安全体系
智慧校园安全体系建立了包括操作系统级安全、网络级安全和应用级安全三层安全体系。
(1)操作系统级安全。在操作系统级,平台使用最新的主流Linux操作系统,启用Linux的内核防火墙和身份认证机制保障操作系统的安全,基于心跳(Heart Beat)技术检测系统的崩溃并尽可能自动恢复。如果安全服务系统没有收到某一计算节点的定时心跳数据流,则说明该节点或网络出现了故障,此时重新启动该节点,如果不成功就将该节点排除在计算之外。
(2)网络级安全。在网络级,平台使用下列手段保证平台的网络传输安全:使用硬件防火墙保障整个云平台的安全。为了防止教育云平台系统被非法侵入,在前端计算机安装双网卡将内部和外部网络隔离开。在系统区域网络中使用在Internet上没有实际意义的内部IP地址,并用IP伪装(IP Masquerading)和IP端口转送(IP Port Forward)技术实现网络地址转换。为了防止云平台与用户之间网络通信的被窃取,教育云平台采用了基于SSL安全协议的扩展HTTP协议HTTPS。
(3)应用级安全。在应用级,平台使用下列手段保证平台的应用安全:①可信的单点登录(SSO)。单点登录是解决门户系统安全认证问题的一种理想和有效的认证策略,我们采用的CAS(Central Authentication Service)是Yale大学发起的一个开源项目,作为智慧校园平台的一个安全而又简单的SSO安全实现。②云平台权限控制。为了防止非授权用户的非法入侵和授权用户的越权使用,教育云平台进行各种级别的权限控制,并具备审核功能,自动记录用户访问的情况和操作过程,以备日后查询。
系统开发中,由于不同身份的用户其业务处理逻辑不同,如果单独为每类用户开发与之工作相对应的应用程序,无疑将十分复杂,也不利于以后的维护工作。为控制系统信息的阅读范围和业务办理权限,系统将用户划分为不同的角色,不同的用户角色具有不同的系统操作权限和查询权限,通过权限控制为不同身份的用户赋予与之身份对应的各项操作,屏蔽不能执行的操作调用,以此实现分工负责。系统用户按照其职务、业务类别、管辖区域,被授予不同的操作权限。操作权限包括数据库(表)操作限制、业务模块操作限制、地理范围限制、数据读写操作的限制等。平台采用专业的用户细分,针对教育系统的独特性,研发出一套专业的用户系统,将用户根据教育部门,学校,地区,身份,角色,岗位,职位,科目,年级,班级等分类归档,并赋予不同功能和权限,同时,云教育的用户将终身有效。
系统也采用严格的权限和隐私设置,用户可为自己的内容和上传的资料快速设置或详细设置读写权限。详细设置可将权限赋予指定地区、身份、年级等细分用户和指定好友等。同时还为用户提供私密保护,设置为私密的信息,除了用户本人,其他任何人包括平台管理员也无法查看到该信息,最大程度地保护了用户的隐私。
3 云平台监控体系
云平台监控体系建立了包括教育云平台访问量数据统计分析、用户数统计分析、功能模块访问统计分析、用户使用习惯统计分析、用户在线时间统计分析、流量统计分析等完整的平台使用监控策略。
4 教育云服务体系
教育云服务体系以教育资源共享为核心形成多层次的服务体系:
(1)基础设施即服务(Infrastructure as a service)
平台以服务的形式提供虚拟硬件资源和服务器租用等,使教育相关部门无需购买服务器、网络设备、存储设备,只需通过互联网租赁即可搭建自己的应用系统。
(2)平台即服务(Platform as a service)
平台能提供完善的平台即服务功能,包括云应用支撑服务、云系统支撑服务和智慧校园云服务总线。平台通过提供二次开发接口、教育软件定制接口等功能以及开放式的支撑服务功能,提供完善的应用服务引擎和应用编程接口,用户能通过应用服务引擎,构建相应的教学应用。
(3)软件即服务(software as a service)
智慧校园服务平台的用户和客户端软件均能通过标准的Web浏览器来使用云平台上的各类在线服务,用户不必另行购买软件,平台能提供完善的软件即服务功能。
本平台通过集成三个层次的服务,能全方位满足各级学校各类服务的需要。4个支撑平台包括云平台基础设施支撑平台、云系统支撑服务平台、智慧校园服务总线和云应用支撑服务平台。
①云平台基础设施支支撑平台。包括底层的服务器集群、数据仓库集群、云存储和监控系统。该平台为整个系统提供稳定、可靠的应用基础支撑平台。
②云系统支撑服务平台。通过系统中间件和应用服务器进行系统支撑。云系统支撑层能提供业务功能模块与云平台层的连接,包括单点登陆、统一用户授权、统一消息服务、统一数据交换服务、工作流服务、信息门户服务、统一搜索服务、统一信息服务等云支撑服务。
③智慧校园云服务总线。这是各类学校和教育机构的数据融合和交换中心,包括数据融合、重组、加工、管理、变换和集成,服务感知、消息感知、事件感知、任务调度、服务编排和调度、服务QoS、数字证书等功能。
④云应用支撑服务平台。该平台形成用户的基本信息数据、教育资源数据、师生成长档案,并提供数据分析和挖掘、教育资源共享等;
8个应用系统分布在教育在线应用服务层,能提供各类在线教育软件服务,包括智慧校园管理系统、智能教学系统、移动学习系统、数字化实验系统、教育资源库、智慧系统文化、家校通系统、数字图书馆系统等在线服务系统。
四 实施方法与技术路线
1 总体实施策略
“智慧校园”示范工程建设起点高、时间紧、技术难度大,本项目通过创新的政产学研合作机制,采用“以政府主导、以产学研为依托、以应用为驱动、示范引领、逐步推广”的实施策略,边研发边建设,由教育主管部门、本地高校和相关专业公司多方合作,组成佛山市禅城区“智慧校园”示范工程课题组,充分利用教育主管部门和示范学校的项目组织管理优势、需求分析优势、教学资源建设和推广应用优势,高校的系统设计与研发优势,企业的资金、产品和技术服务优势,实现强强合作。这种创新的机制和项目推进策略,有利于实施“起点高、时间紧、技术难度大”的项目,为其他示范工程项目的建设探索可供借鉴的模式。
2 系统开发方法
“智慧校园”项目采用的开发方法是基于RUP的迭代开发方法,RUP是一个面向对象且基于网络的程序开发方法。由于本项目的实施尚无成功经验可循,系统庞大,且涉及众多新技术的应用,开发难度大。在软件开发的早期阶段无法全面准确地明确用户需求,确定详细技术路线。而迭代式开发允许在每次迭代过程中需求可能有变化,通过不断细化来加深对问题的理解。迭代开发可有效降低项目风险。本项目开发依据迭代开发方法的核心理念和操作模式,实施过程按“调研-需求分析-原型构建-系统开发-测试-适用评-示范应用-深化应用-总结推”广9个阶段进行。
3 主要实现技术
(1)开发环境和工具。以Linux作为底层操作系统,使用JAVA语言作为主要的开发语言,开发环境为JDK1.6+和eclipse3.7,完全满足J2EE和servlet2.4+的开发规范,web容器使用tomcat7.0。整个平台基于SOA方式,采用Apache的CXF作为数据的整合和共享方式,智慧校园各系统的数据互通都是通过该方式实现;该方式独立于操作系统和开发语言,可灵活部署,兼容性和性能优越。
(2)单点登录。平台的各个系统之间的登录整合以Yale CAS(Central Authentication Service,中央认证服务器)方式实现。Yale CAS是耶鲁大学的一个开源项目,Yale cas是目前项目中用到最多的SSO整合方案,该方案提供一种标准的用户认证服务,实现了单点登录功能。
(3)Web部署。Web部署使用前端服务器加后端服务器的耦合方式实现,前端使用高性能的Nginx,后端则使用标准的serlvet容器Tomcat实现,Nginx专为性能优化而开发,它支持内核Poll模型,能经受高负载的考验,有报告表明能支持高达50,000个并发连接数,这样的搭配可以很好的解决性能和应用的兼容性问题。使用Nginx按照调度规则实现动态、静态页面的分离,为了提高访问性能,以Nginx的ip哈希方式实现了应用的负载均衡。
(4)工作流引擎。使用/BOSS成熟的JBPM工作流引擎作为解决方案,JBPM是一个开源的、纯JAVA的、轻量级的支持多种可执行流程语言的工作流程管理(BPM)工作流引擎。
(5)数据存储。使用分布式的关系型数据库Mysql Cluster作为关系型数据的存储,使用分布式的Hadoop作为非关系型数据的存储解决方案。
(6)云平台虚拟化。采用Linux的KVM解决方案,KVM虚拟化平台是linux内核原生的组成部分,它使用Linux自身的调度器进行管理,所以相对于其他虚拟化平台其核心源码很少,速度更快更稳定。
(7)网络性能优化方法。在网络优化和传输方面主要使用gzip压缩技术、浏览器缓存技术、服务端动静态分离的处理技术和服务端缓存技术;
五 智慧校园示范应用系统
智慧校园示范系统基于教育云平台构建,包括智慧校园管理系统、智能教学系统、移动学习系统、数字化实验系统、教育资源平台、智慧校园文化系统、家校通系统和数字图书馆系统。
1 教育云平台
教育云平台是智慧校园的底层支撑。采用先进的虚拟化技术,通过租用世纪互联的硬件服务,构建了禅城区全新的、动态扩展的、分布式存储教育数据中心。教育云平台建立了统一的单点登录系统,实现了用户界面整合、业务流程整合和系统数据整合,为禅城区所有学校师生提供了统一用户授权、统一信息服务、统一数据交换服务、工作流服务、电子表单服务、数据存储与计算服务、教学资源共享服务等硬件、软件和应用服务,避免了重复建设,大大提高了资源与技术服务的利用率。
2 教育资源平台
教育资源平台是七个子系统的接入口。通过整合全区各类学校的教学资源、建立了涵盖中小学各学科的素材库、课件库、教案库、电子教材库、试题库、名师讲堂库、同步视频课堂库等优质的教学资源,实现了跨校共享。教育资源平台具有良好的用户体验。支持教学资源的智能管理、智能检索和智能汇聚,用户可以对资源进行订阅与推荐,可以设定资源的访问、下载的权限,保护知识产权。支持动态生成作业和试题,并具有作业、作答、批改、查询、修改、删除和统计分析功能;支持动态组卷,具有试卷、作答、批改、查询、修改、删除和统计分析功能。
3 智能管理系统
智能管理系统以先进的物联网技术为基础,实现了校园进出人员身份管理、考勤管理、学校资产监控与数据泄密管理、办公管理、教学活动管理、教学设备管理、教务管理和安防管理智能化。智能管理系统提供智慧校园各个业务系统的单点登录接口和用户管理配置。办公管理系统根据学校管理架构和业务流程定制开发,包括公文管理、个人事务管理和统计查询系统。实现了办公业务全流程的跟踪管理、统计查询和辅助决策。教学活动管理系统提供各类校园活动申请、安排,跟踪和查询等功能。教学设备管理系统提供设备申购、入库、报损、借用、领用、维修管理、账物卡管理、重要设备跟踪管理和统计、查询等功能。教务管理系统提供智能化的教学排课、成绩录入、教务信息、查询、教学评价、成绩统计分析等功能。
4 智能教学系统
智能教学系统依托教学资源平台,为教师编写教案、制作课件、批改作业和辅导答疑提供智能化服务。包括智能备课系统、互动课堂系统、辅导答疑系统、电子作业系统和综合评价系统五部分。
智能备课系统提供了基于教学流程选择、备课资源智能汇聚、轻松编辑素材、快速制作教案、自动生成教学网站的智能备课功能。让老师备课像写博客一样轻松省力。
互动课堂系统由教师电脑、电子白板、短焦投影、实物展台、录播系统、电子书包、无线网络和智能讲课系统组成,为老师开展互动教学提供了先进的教学环境。利用智能讲课系统,老师可以按备课的教学流程在电子白板上点播素材、任意调整播放窗口、任意书写,既像写黑板一样轻松自如,又能随时保存。在课堂练习环节,老师通过电子白板把题目发给学生,学生利用电子书包接收、作答,提交答案,老师可以在白板上看到每个学生的答题结果,及时、精确地掌握每个学生的学习情况。课堂练习的结果可以保存在课堂学习档案。学生利用电子书包按照老师控制的课堂活动进度自主学习、练习、提问和作笔记等。
课堂录播系统可以将教师的授课过程自动录制成视频,供学生课后复习,也可以实现“翻转课堂”。
辅导答疑系统直接建立了老师和学生之间的信息交流。
电子作业系统提供了覆盖各个年级各学科的作业库和试题库,具有作业布置、提醒、作答、批改、统计分析功能和自动组卷、智能评分功能。
综合评价系统提供了学生平时成绩、课程作业、考试统计分析等信息,为老师教学决策提供了重要依据。
5 移动学习系统
移动学习系统主要电子书包、手机等移动学习终端为载体,基于统一的教育资源平台支持,实现任何时间、任何地点的个性化学习。移动学习系统能够为移动学习终端有效地呈现学习内容并且提供教师与学习者之间的双向交流,具有提供随时随地地学习环境和学习情境的功能。主要包括:电子教材阅读、课堂笔记、课件下载和信息订阅、教学视频点播、作业下载和提交、辅导答疑、考勤信息和成绩查询、学习工具等。
6 数字化实验系统
数字化实验系统主要由传感器、数据采集器、计算机、实验教学平台和多媒体互动投影系统组成。实现了从实验数据采集、传输、处理和生成输出全过程数字化。为学校师生创设了开放、协作的科学探究实验环境。系统还具有实验教学管理、实验设备管理、实验室开放管理和实验成绩管理功能,并与智慧校园其他子系统无缝对接。
7 家校通系统
家校通系统实现了家校沟通无障碍。老师和家长之间,可以直接使用家校通系统互动交流。譬如学校向家长报告学生在校情况,通知,布置作业,家长查询学校的规章制度、课程安排,或与老师一起切磋教育心得等,十分便捷。
8 智慧校园文化系统
智慧校园文化系统包括校园多媒体信息系统、虚拟校园交互式演示系统和智慧学习社区三部分组成。智慧校园多媒体信息系统以数字化方式展示学校形象与文化特色。即在学校主要场所与主要通道,应用电子显示屏展示校园文化特色、办学理念、校园动态信息、教学活动信息、楼层、场所导览信息、宣传表彰、通知公告等。虚拟校园交互式演示系统通过虚拟现实技术逼真再现校园的地形地貌、建筑物、绿化、运动设施及场地等,并可以在校园主页以各种方式进行导览,展示学校形象;与智慧校园共用同一个数据库系统,让管理者随时随地直观地了解学校的资产情况,实现资产管理,还可辅助实现消防安全管理;智慧学习社区整合了博客、QQ等多种功能,为学生、教师和家长提供了一个便捷交流互动的平台,包括智慧讲坛、创意乐园、智慧活动、名师支招、智慧之星等,为广大教师交流教学经验,分享教学智慧,为学生分享学习心得,开展科技创新活动提供有效的支持。
9 数字图书馆系统
数字图书馆系统是为了适应图书馆未来的发展要求,满足示范学校对馆藏资源充分共享、高效管理等方面的实际需求构建的。本系统包含了目前图书馆管理业务的每个环节,具备系统图书采访、图书编目、图书流通、期刊管理、公共查询、系统管理等功能,并与本区e卡通系统无缝对接,实现成员馆馆藏资源的互借、互还和互通。
六 结束语
10月14日,“聚合领先优势 共建智慧教育”——联想、英特尔、微软SMILE(Strategic Microsoft Intel Lenovo Education)战略合作启动会在京举办。在来自教育部和部分省、市、自治区的教育信息化主管部门负责人的见证下,三家公司宣布:将在教育部相关主管部门的指导下,携手在教育信息化领域开启全面战略合作,共同开发基于云技术的数字校园等解决方案,以多样的数字化工具和创新的云平台,助力打造未来教育信息化环境。启动会上,三方战略合作的首期成果——SMILE数字校园解决方案也一同亮相。
教育部教育信息化推进办公室副主任、中央电教馆副馆长蔡耘,联想集团副总裁、中国区大客户事业部总经理童夫尧,英特尔公司副总裁、新兴业务项目部总经理约翰戴伟升(John E. Davies),微软Windows中国战略总经理Javier Arrupea Gitlin出席会议并讲话。
为解决我国教育装备和教育资源的长期不平衡发展,缩小“数字鸿沟”,教育部将教育信息化事业提升到全新的战略高度,大力推进“三通两平台”建设(即宽带网络校校通、优质资源班班通、网络学习空间人人通,以及建设教育资源公共服务平台和教育管理公共服务平台),为我国今后十年教育信息化事业进入快速发展阶段奠定了坚实的政策基础。
通过SMILE战略合作,联想、英特尔、微软三家全球知名的信息技术厂商,将在教育部等主管部门的指导下,以教育理念创新为先导,致力于推动优质教育资源和信息化学习环境的建设,从而实现学习方式和教育模式的全面创新。同时,SMILE战略合作还将着重助力推进信息技术与教育教学的全面深度融合,不断为全国各级教育主管部门、教育机构和中小学师生提供全面的端到端的整体解决方案,帮助他们利用先进的云计算技术手段实现自主性学习、探究式学习和交互式学习等创新教学模式,推动教与学的“双重革命”。 SMILE战略合作的三方也会通过共同举办市场活动,开展教师和学生的培训班,推广教育软件,推行项目试点等举措来全面深入布局。
联想作为SMILE智慧教育端到端解决方案的提供者,将把性能强劲的英特尔处理器和微软的云计算平台,部署于联想的服务器、存储等企业级产品和PC、移动互联设备等终端产品中,打造一系列创新、可靠、智能的教育云计算解决方案。三方还将深度整合SI、ISV等全价值链合作伙伴,最终形成完备的教育产业生态环境。除本次的SMILE数字校园解决方案外,未来三方还将陆续SMILE混合云解决方案、SMILE大数据解决方案等更为全面的智慧教育解决方案,以支持我国的“三通两平台”建设。
近年来,高校信息化建设不断加速。在建设智慧校园的过程中,很多高校仍面临信息孤岛、信息安全隐患等方面的挑战。如何通过“互联网+”打造智慧校园,成为很多高校管理者思考的问题。
智慧校园以服务和管理融合的理念推动教育信息化的演进,综合运用云计算、物联网、移动互联网、大数据、智能感知、知识管理等新兴的信息技术,全面感知校园物理环境,智能识别师生个体特征和学习、工作情景,将学校的物理环境和数字空间有机地衔接,为师生建立开放的教学科研环境和便利生活、社交环境,提升师生和资源、环境的交互体验,实现以人为本的个性化的创新服务。
精英团队打造智慧校园领航者
2012年,SUNGARD高教业务部部门核心人员组建了上海智隆信息技术有限公司(2016年更名为智隆信息技术股份有限公司,简称智隆信息)。公司拥有一支训练有素的拥有国际化视野和本土文化背景的团队,借助对国际产品的深入研究和对国际产品的掌握,打造出智慧校园核心平台产品――自主开发的智慧校园平台产品(WISDRAGON INTELLIGENT PLATFORM,简称WIP),率先提出“WIP+微服务”的建设理念。
怀揣一份“信息化一定会给教育行业带来变革”的信念,智隆信息创始人周新宇博士带领团队伴随行业发展13年,持续专注教育信息化领域,致力于通过信息技术帮助学校提升管理水平和服务水平,降低运营成本,提升核心竞争力,通过信息化帮助高校由“管理型大学”向“服务型大学”转变。
智隆信息的精英团队在高等教育市场拥有良好的市场口碑,面对不断细分的普教、职教、高教等教育行业,针对性地推出了支撑平台、软件开发和产品服务,主要包括:智慧校园领域的IT服务商,提供平台、咨询、产品提供、二次开发、运营维护等服务,产品涵盖智慧管理类、智慧教学类、智慧科研类;智慧校园核心平台开放、可普适集成,能快速适应变化的业务,一站式服务能较好地满足用户体验,既是一个产品平台,也是一个集成平台,同时又是一个研发平台;教育厅(委)电子政务软件,包括数据中心、电子学籍管理、三通两平台等解决方案;虚拟实验实训管理,包括实(训)验室管理系统、实验与实践教学管理系统、实验设备与耗材管理系统、虚拟仿真实验平台;信息安全服务主要提供网络安全咨询和规划、网站入侵检测和防黑客管理、系统加固和网络优化,以及防火墙、防病毒、防攻击、存储咨询和规划等。
公司现有员工110名,本科及以上学历的人员占90%,直接从事研发和工程实施的专业技术人员占总人数的80%以上,团队主要成员在教育行业从业经验超过13年。公司在北京、上海、重庆、武汉、长春、昆明设立分支机构,在10多个区域、近20多个城市建立了营销与服务网络,以遍布全国的服务体系,为用户提供咨询规划、软件开发、应用推广和运维服务等专业化的服务。
智隆信息秉承“WIP+微服务”的崭新服务理念,以“智慧校园生态圈”作为合作伙伴的发展理念,坚信自有产品能够给行业创造价值,为客户提供优质的智慧校园整体解决方案,帮助校园建成促进学生、教师、学校、区域各个层面优质、均衡发展的智慧教育生态,从而实现与客户的共同成长和可持续发展,使公司成为智慧校园的领航者。
自主知识产权的智慧校园核心平台
智隆信息研发的智慧校园平台(WIP)是智隆信息具有完全自主知识产权的智慧校园核心平台。该平台基于ESB总线、以SOA的方法论为基础、以ESB(企业服务总线)为核心,通过原子服务单元组件融合扩展,以标准化协议实现互通。平台采用松耦合架构体系,遵循SOA规范和标准,内置丰富多样的流程管理、表单配置、流程节点与统计和分析的工具和组件,能够实现图形化配置管理和自助式二次开发。
智隆信息智慧校园平台(WIP)的核心内容主要包括企业服务总线、中心身份认证授权和访问控制平台、业务服务型门户平台、智慧型移动校园平台。
智隆信息智慧校园平台(WIP)不仅能实现数字化校园“三大平台”的所有功能,也对学校的教学、科研、管理、社会服务和文化传承等的具体业务进行了整合,并可持续地实现各个业务流程优化与协同。它以“流程驱动数据”为企业总线、 以“一站式业务办理”为服务理念,通过BI(商务智能)和大数据分析,为学校的具体业务和战略发展提供全面支撑服务,彻底解决学校业务流程日益复杂化的困境,最终实现以师生为本、为师生服务的理念。
智隆信息智慧校园平台(WIP)作为一站式高校管理服务的经典软件产品,具有创新功能,打破了教育管理的思维范式,减少了对人力的需要,提高了效率,改善了管理。
智隆信息智慧校园平台(WIP)在智隆信息高等教育信息化业务线中已得到广泛和深入的应用,而“WIP+微服务”也逐步成为职业教育业务线和孵化产品线的主体开发框架及构建模式。除此之外,智隆信息在化工、能源、电信、医疗等多个非教育行业也陆续开展了基于WIP架构平台的合作。这也推动了WIP架构平台不断进化和完善,进而保证智隆信息系列软件产品和服务在新的信息化业态中,更加适应快速而多变的教育行业发展新要求,在行业中始终保持领导者的地位。
助力校园推进教育教学和管理方式的现代化
借鉴全球教育信息化的成功建设模式,智隆信息根据专业产品和丰富经验,为客户量身打造适合学校长期发展的信息化解决方案,持续为客户提升IT价值,为学校的管理和服务持续创造价值。
公司秉承“尊重用户,共同发展”的服务理念,建构以客户为中心、可快速响应的服务体系,实现区域人才从招聘到培养的全程本地化,确保团队的稳定性。公司的研发中心专注于提高产品化程度,区域服务机构更强调量身定制。公司采用以区域为中心、分布式的营销和项目管理机制,充分尊重用户个性化的管理需求,实现VIP Solution的服务理念,充分提升客户价值。
西南大学项目是智隆信息智慧校园平台(WIP)落地的第一个高校项目。西南大学是教育部直属重点综合大学、国家“211”工程建设学校。西南大学智慧校园总体规划从2013年开始,经过多次专家论证,形成了以SOA的方法论对学校的教学、科研、管理、社会服务和文化传承等具体业务进行整合,并可持续地实现各个业务流程优化与协同, 以“流程驱动数据”为企业总线、 以“一站式业务办理”为服务理念,通过BI(商务智能)和大数据分析,为学校的具体业务和战略发展提供全面支撑服务。
赛伯乐拥有国内外顶级风险投资的资本源泉,在中国和美国有创业、成功上市及并购的直接经验,具有全球化的发展视野,以及全球领先的IT信息服务平台技术。目前,已经投资的领域涵盖了金融、教育、医疗健康、高科技以及先进制造业等。
中国式的智慧城市
赛伯乐认为,中国式的智慧城市不但要借鉴西方成功应用于公众服务(环保、交通、医疗、教育、政务等)的成功经验,还应将智慧城市平台应用于传统制造业升级和商业模式转型中去。
建设智慧城市是为了将数字技术应用到物理系统中去,并利用所有产生的数据提高生活的空间、效率和质量。建设智慧城市也是将城市看作一个复杂系统,并利用其复杂性发现更多机遇的过程。归根结底,建设智慧城市是一个系统整合方面的挑战。
随着移动互联网、云计算、物联网等技术的不断发展,IT产业发展向“移动+智能”方向的推进将更加迅速。西方发达国家要实现智慧城市的挑战远远大于中国,首先,它们的城市化早已完成,难以融入智慧城市的功能;其次,各行各业已经充分整合,形成行业寡头,缺乏创新动力;再次,制造业外移,使智慧IT与制造业的融合难度加大;另外,劳动力成本高,使解决方案成本高,不适合大多数国家广泛应用。
相反,中国目前处于最大规模城市化过程中,具有把智慧化融入城市化的良好条件和机遇,并能够带动下一代IT业创新发展。首先,中国“城市化带动工业化”发展模式取得了显著成就;其次,中国城市化进程中,可把新IT科技和城市建设充分结合;再次,中国各行业尚未普遍形成寡头,各行业都有发展智慧IT科技为创新元素的领军企业;另外,中国作为制造业大国,容易在制造业产品中嵌入新的IT科技,以带动产品升级;最后,中国各级政府对智慧城市建设给予了有很大推动力。
中国在城市化进程中,要把智慧IT科技和产品融合到智慧城市中,使民众可以享受便利;通过将智慧IT科技嵌入产品,可以培养行业领军企业;通过产业转型,可在智慧城市中培育一批新服务运营商;可将高智慧低成本的新服务模式作为模型推广到全世界。中国将通过城市化带动智慧化、智慧化带动工业化,通过各环节的带动,充分实现智慧城市对产业转型升级的抓手作用。
赛伯乐的中国智慧城市战略
赛伯乐关注智慧城市进程带来的机遇,将通过智慧城市产业链的构建推动产业发展和产业转型升级。
建设智慧城市的过程,也将是产业转型升级的过程。在此期间,基于下一代IT技术的生产型服务业、下一代IT技术产品,以及融合了下一代IT技术的制造业产品相互依托,共同发展。他们分别是智慧城市运营商、智慧城市IT产品提供商,以及智慧城市其他配套产品制造商,可以说他们是建设智慧城市的必备条件(见图1)。
商业横式转型的关键
中国可以通过智慧城市的建设与服务实践,利用制造业基础和网络优势,提供各类专业的数据分析服务,并培养一大批专业服务人才。然后,把经过实践的成功经验,形成智慧城市的产品与服务模式,使之成为中国新的出口和经济增长点。
产业转型升级的抓手
在新型城市化与新型工业化进程中,中国有机会在智慧城市建设方面领先世界,通过创造富有中国特色的“制造产品+生产型服务业”模式,提供和谐的幸福生活样板,并将智慧的产品与服务出口到全世界。
智慧城市下的商业模式转型案例
以“智慧医疗”解决方案(见图2)为例,可通过产业整合及升级,出口中小型医院所需的全部数字医院设备和智慧医疗服务(如X光机、B超、核磁共振等设备;云存储、挂号、支付等相关IT服务)。
产业示范企业
IT产业:
红杉树通信引进美国硅谷多项世界顶尖技术,拥有国内技术力量最雄厚的核心团队,全新开发的infowarelab通信平台,是当前国内同类产品中最先进、稳定和安全的统一通信解决方案。红杉树通信整体解决方案现已得到了阿里巴巴、华为等客户的高度认可,并已服务于欧洲最大电信运营商德国电信,是国内统一通信行业的高科技龙头企业。
信威通信创立了多项国家和国际通信标准,使中国的无线宽带通信技术走在了世界前列。信威拥有自主知识产权、被国际电信联盟认可的McWiLL 4G无线宽带技术已实现出口,通过和华为等企业的合作,对于1000万用户的国家可实现100亿的出口规模,利润约占50%。
传统制造业升级:
聚光科技为客户提供环境监测、食品安全、工业安全、公共安全等领域的完整分析检测和信息化管理整体解决方案。产品在国内市场居于领先地位,并出口到美国、日本、英国、俄罗斯等国家,已获得“国家火炬计划重点高新技术企业”、“国家规划布局重点软件企业”等荣誉。
服务产业:
连连科技通过移动云计算和OTOO为中国2-3亿用户提供充值等金融支付服务,现已和中兴、华为合作,为第三世界国家提供完善的金融支付外包服务。连连科技赢得了美国运通的战略投资和重点关注,被美国运通寄予了其创新金融服务设想,能在中国以至全世界实现的希望。
北京赛德斯国内实力最强的车联网和保险车联网解决方案供应商,拥有行业内顶尖的复合型管理团队,横跨车联网、保险精算、汽车电子和服务等领域,并已和多家车厂(吉利、奇瑞、日产、大众等)、保险公司(太保、平保)以及TSP运营商(Onstar、G-book)建立战略合作关系。公司将利用行业领先的技术和创新商业模式引领中国车联网和汽车保险业的发展和变革。
全国中小学教师继续教育网经教育部师范教育司批准,联合全国十八个省级师范院校共同成立的,面向全国中小学教师、校长继续教育的大型专业网站,承担数十个国家级和省级培训项目,累计远程培训教师已超过200万人。
全国健康咨询及就医指导平台与广州中医院等紧密合作,经卫生部批准,为用户提供就医指导、预约挂号、健康咨询、医疗支付等服务。平台聚合了全国超过400家重点三级医院的医疗资源,可提供全方位的智慧医疗服务。
赛伯乐智慧城市产业落地模式
赛伯乐以智慧城市建设进程为契机,赛伯乐将以科技产业园为着力点、以创新科技企业为基础、以各优质基金为催化剂、以创业者的培育为特色,在产业园内引入包括赛伯乐投资企业在内的各类智慧城市企业,构建以服务产业、IT产业及转型后的传统制造业为主的智慧城市关键产业链,同时为这些企业导入一流的第三方服务,如投行、VC、咨询、HR、会计、律师等,为地方培育围绕智慧城市的科技创新创业生态系统,培育一批行业内的科技领军企业,为地方产业的转型和升级助力(见图3)。
科技创业园
赛伯乐希望与当地政府合作,建立有科技特点和创业特色的科技创业产业园。通过产业园的吸引和帮助,以及一站式的创业服务,我们将培育一批有潜力的科技企业成为行业龙头。
创投基金
赛伯乐将在各产业园所在地发起“赛伯乐基金”,该基金主要投资当地和准备落地在当地的优秀科技企业。在投资这些企业的同时,我们将为他们带来国际化的视野和资源,帮助并培养他们成为行业领军企业。
天津高速公路集团为实现高速公路收费的自动化并改进交通流管理,仅用3个月即部署了电子收费系统,连接了3个独立站点以及道路公司、服务提供商和银行的应用,改进了数据管理和交通流,实现了对每辆移动车辆收费可在3秒钟内完成,提高了效率,降低了成本。
这样的案例还有很多,它们分布在全球不同的城市,像荷兰特塞尔的能源管理与分析、法国巴黎的交通管理系统、泰国曼谷特案厅的智能分析,以及海南省的智能旅游业等。这些城市由于采用了先进的解决方案,已经或正在把他们的城市建设得更加智能,向智慧城市迈进。
如果探求以上案例的背后,我们会发现,这些成功所仰仗的先进的解决方案都来自同一家厂商或它的合作伙伴,这就是微软,它的解决方案叫“CityNext(未来城市)”。
近日,这一在全球范围内已经开始实施的“未来城市”计划正式在中国启动,开始了它在中国城市间的“游走”历程。
联合实验室打造技术基础
与CityNext同时启动的是“住房和城乡建设部数字城市工程中心智慧城市技术解决方案联合实验室”(下文简称“联合实验室”),这是微软与住房和城乡建设部数字城市工程研究中心(下文简称住建部城市工程研究中心)联合组建的,旨在共同打造中国未来城市智慧发展重要技术支撑平台。
微软全球副总裁、公共事业部总经理Laura Ipsen介绍说,联合实验室将以服务中国城市智慧发展为目标,充分发挥双方优势,并整合资源,从中国城镇化发展的现实需求出发,专注于研究和制定相关的政策和认证标准,打造技术平台和整体方案,共同在建设领域中进行城市发展技术的研究及成果推进。
据悉,联合实验室在分工合作上,住建部城市工程研究中心将主要担负政策层面的业务研究,包括申请和推广技术规范和认证、明确未来城市的业务需求、选定试点合作城市等;而微软则将提供前沿技术、应用平台、产品授权,以及资金、渠道等层面的支持。在联合实验室启动初期,双方将首先专注于推广便民服务、提高政府管理效率、改善环境保护、促进企业服务及经济增长等应用项目,住建部已公布的两批193个智慧城市试点将有望率先尝试这些应用方案。
近年来,中国城镇化发展迅速,在过去的几十年中,中国城镇化率已从原来的10%猛增到50%以上,平均每年都有上千万人口移居城市区域。微软全球高级副总裁、大中华区董事长兼首席执行官贺乐赋(Ralph Haupter)表示:“如此高速的城镇化发展对于城市职能提出了新的要求,需要政府一方面满足不断增长的居民需求,一方面建设可持续的城市发展模式,以确保居民拥有良好的生活质量。”他认为,在城镇化的进程中,如果能将科技应用于传统和新兴的城市管理职能中,利用创新技术的优势来打造交通、教育、环保等先进的解决方案,就可以对城市的顺利转型起到关键的促进作用。
城镇化的发展使智慧城市建设尤为重要。智慧城市更强调节能、低碳、可持续发展,还涉及为城市提供就业机会。如何通过中国智慧城市建设的新模式,带动就业机会的提升,将是当下需要解决的重要问题之一。中国智慧城市的需求和发展与其他国家不同,但先进城市的经验值得借鉴。微软希望能与中国住建部合作,运用各自的专业技术,针对中国智慧城市的建设探索和建立一套科学的标准评估体系。
“未来城市”落地中国
CityNext是微软的一项全球计划,已经在世界范围内为许多城市提供了创新的技术和解决方案。Laura Ipsen表示,CityNext计划进入中国后,将借助微软及合作伙伴提供的大数据和现代云计算平台技术方案,变革城市运营和基础设施的运作,吸引市民和企业参与城市管理,加速城市创新并创造更多机会,实现“优政、兴业、利民”三大目标。
在中国,微软已经开始携手合作伙伴,通过CityNext计划中的技术和平台,为教育、卫生、能源、交通、公共安全、政府管理、城市建设规划、旅游及文化等8大领域提供了30种先进的解决方案,能够满足现代城市90%以上的业务需求。
尽管CityNext刚刚在中国,但其实微软与中国一些城市的合作早已经开始。2012年6月,微软与云南省政府就达成了为期5年的战略合作备忘录,在信息化、软件产业、人才培养、技术交流、软件正版化等多领域展开合作,并以信息技术创新为切入点,强化云南信息产业的发展,增强云南科技的竞争力,实现经济转型,将云南打造成中国与南亚及东南亚地区经贸交流的纽带。其中红河是试点城市之一。根据合作备忘录,双方将共同发展智能旅游、智能医疗、智能教育、少数民族语言翻译服务、信息化、人才培养、合作伙伴生态系统建设等方面,并将建立一个可以覆盖中东、南亚及东南亚地区的云服务平台。
对于微软CityNext与各地政府的合作,贺乐赋表示,在合作中,微软会充分考虑到各城市和地区自身的现实情况和发展需求,达成战略合作。他举例说,微软与海南省的合作,就是通过信息技术支持海南省智能旅游产业的发展;与长春的合作,则是通过创新技术发展汽车工业;对于中小企业密集的温州,微软则选择与当地政府合作,推广能够显著降低企业运营成本、提升生产效率和办公品质的Office 365云服务。
未来城市(CityNext)计划解决方案亮点
城市指标仪表板(CityNext Dashboard):智能城市评估工具,能整合来自于不同部门的数据,通过网页浏览器、大屏幕或移动终端设备等方式,实时展示城市智能指数,帮助政府简化从问题识别到解决的流程。
智能交通(Intelligent Traffic):通过创新技术打造智能交通管理方案,帮助政府部门实时监测城市交通状况,预测高峰点并据此疏导交通。例如从数万辆出租车上采集到的路线信息,可以帮助司机更高效地选择路线、帮助乘客更方便地打到车、帮助城市规划者消灭交通死角。
1.1自行管理与自我评价的学习
通过新型数字化教学媒体,如教学仪器设备、数字化学习资源与网络新媒体(BLOG、WIKI),既可以与师生进行广泛地交流,也可以与生生进行广泛地交流,在此基础上,对自己所要学习的知识与信息进行系统的、科学的管理,形成知识难易程度各异的“知识管理夹”.该“知识管理夹”采用格子铺的形式对知识进行“摆放”,同类型难易程度相近的知识放于同一层次的不同“格子”之中,同类而难易程度有别的放于不同层次的不同“格子”之中.同时对自己的学习也可以进行自我评价,对已理解并掌握的知识进行评价后再加以管理.
1.2多样化的学习
广泛而又全面的数字化教学资源,灵活方便的网络媒体为数字化学习奠定了基础;新型实用的数字化移动学习终端、固定式学习终端,为数字化学习提供了有力的支撑.学生可利用各式各样的学习终端,对自己所要学的内容进行灵活地选择,丰富的教学资源、灵活方便的学习终端、快速高效的网络媒体为网络化的学习提供了丰富多样的学习方式、方法.
1.3均衡而又公平的学习
只要有良好的学习设备与畅通的网络,所有人所获取的资源都是均等的、公平的.不像自然环境中的教育状况那样,城市的师资较农村师资水平高、东部沿海地区的师资较西部地区的师资水平高;更不像自然环境中的教学现状那样,师生关系好的学生倍受关注,师生关系不好的学生受到冷落.总之,网络环境下的学习形式多种多样、公平公正.
2网络环境下的实验方案设计
网络环境下的学习方法很多,如自主学习、协作学习、探究学习、开放学习、研究性学习等,这些学习方法都是基于一般网络环境下的学习方法,针对智能化、智慧化的新型网络,其学习方法是上述这些方法的综合应用,同时还需要结合具体的实验内容、实际的实验环境及学生的实验技能水平进行综合考虑,并设计其实验方案.下面就对智慧化(智能化)环境下的数字化实验进行探讨.
2.1基于思维导图的实验方案设计
将实验的内容、方法与步骤,依据网络环境的具体情况,结合实际实验系统平台的特点、结构原理及实验应用,按照教学系统设计的基本原理进行实验设计,并依据实验方法过程与步骤的基本流程设计出相应的实验思维导图,这一流程性的实验思维导图既有实验的方法与步骤,又有实验的原理与应用;既有要探究的实验内容,又有留给学生拓展创新的实验空间,让学生在完成基本实验的基础上加以创新与拓展,这一思维导图下的实验方案设计虽然难度较大,但对学生的实验指导可从由浅入深、由易到难、由简到繁,循序渐进地加以实施,这样对学生的研究性学习与自主探究有着较好的指导作用.对一般学生要求完成必做内容,对成绩较好、留有余力的学生要求完成拓展创新内容,为个性化的实验教学奠定了基础.
2.2基于实验内容体系结构的实验方案设计
对于一些设计性实验、验证性实验,传统的实验方法是老师首先讲完实验原理、方法、步骤以后,老师再演示一遍,最后让学生在理解观察的基础上进行实验模仿,这样的实验教学方法让学生像机器人一样进行着一步步的实验模仿;而基于实验内容体系结构的实验方案设计,要求老师在熟练掌握实验设备、器材及系统平台的功能特点以后,并能够较好地驾驭这些实验内容,在此基础上按照学生实验的特点及实验目标,设计出相应的实验方法、步骤及整个实验的流程,让学生按照这些方法、步骤及流程自行实验、自行探究,最后完成实验教学任务;对于水平较高的学生,相应设计出难度稍大、综合性水平较高的实验项目,以实现个性化的教学,培养出不同层次的技能人才.依据实验内容、实验原理、实验设备及实验环境,结合实验教学的目标,设计出一科学合理的内容体系结构实验指导方案,让学生依据这一既有一定规范、参数指标及实验步骤的基本方案加以实施,又有一定的灵活性与创新性,让学生结合自己的实际情况,依据实际实验环境、条件与设备,进行创新设计、开展拓展创新性实验,以完成相应的个性化实验训练,实现真正的个性化人才培养的目的.
2.3基于项目任务的学习方案设计
对于一些综合性实验、创新性实验,既要求较高的实验环境、实验条件与实验设备,又要求学生能够将多种实验设备进行综合应用,充分利用实验环境及最佳的实验方案加以完成,当实验较为复杂、难度较大时,可将这一综合性实验按照实验任务分解成各实验模块,而每一项实验模块又可分解成几个简易实验,让学生逐一加以完成各个简易实验、各项实验模块,最后将所有的实验任务完成后,再加以集成,以完成整个综合性实验,实验完成后,再引导学生进行实验拓展与创新,直至到达综合性实验的至高点,在这里老师可设计出简易性实验、综合性实验、拓展创新性实验三个层次.因此,基于项目任务的实验方案设计对完成综合性、拓展创新性实验起到较好的引导作用.
3网络环境下的数字化实验
3.1网络环境下的仿真实验
依据数字化教学资源来分,常用的仿真实验有课件型、网络课程型、网站型、系统平台型、数据库型等类型.依据上述几种类型的仿真实验,我们先后设计开发了网络课件型、网站型、系统平台型三种仿真实验.具体开发的内容为仿真物理实验、基于专题网站的儿童智能开发小实验、少儿眼保健仿真数字化资源库等.先后在部分初中、高中试用了仿真物理实验,效果较好;在部分幼儿园试用了儿童智能开发小实验,深受小朋友的喜爱、教师的欢迎;少儿眼保健仿真数字化资源库对小学生的眼保健起到了积极的推动作用.上述三大类型的仿真实验经试用,也发现了一些问题,实验效果不够理想;儿童智能开发只重视了智力的开发,而能力的开发与培养欠缺;眼保健仿真实验范围广,而深度不够.在技术上,基于智慧校园的试用,也存在一些问题,这些问题大都是测控信息传输不够畅通.针对上述问题,我们对上述仿真实验首先进行了改进与提高,同时也对智慧校园网络系统平台进行了改进与功能拓展,使其在智慧校园环境下完成各种实验,增设了物联网设备测控端口、实验数据库、实验采集综合应用软件等功能,使基于智慧校园网的仿真实验得以顺利完成,为远程开放教育教学奠定了仿真实验基础,为中学新课程改革和仿真模拟实验提供了技术支持.
3.2网络环境下的数字化实验
网络环境下的传统数字化实验组成如图1所示:传统的数字化实验系统是由传感器、数据采集器、微机系统等内容组成.传感器的功能用于对实验物的物理、化学及生物等参数及性能指标进行测量测试与传输;数据采集器用来采集来自传感器的数据,并通过USB接口将来自传感器的数据传输到计算;计算机系统首先由计算机软件完成对数据采集器所提供的数据进行数据处理,由计算机硬件对其实验系统进行控制与实验结果显示等.由此可以看出,传统的数字化实验系统一般只能在实验室内完成各种实验,而不能满足在任何时间、任何地点来完成我们所要完成的实验,传统的数字化实验平台一旦增加了物联网设备与云数据库后,既可在任何时间、任何地点,灵活地完成各种实验;传统的数字化系统平台中的计算机系统增加物联网与简易的数据库、传感器也要相应的加入Zig-Bee数据收发装置,这一装置的体积小,但数据传输灵活方便,其功能完全可满足移动实验数据的收发需求,且使用方便灵活、价格低廉;数据采集器也要增设物联网ZigBee收发装置,使其可灵活地完成与传感器、计算机系统的无线实验数据传输,这种加装了物联网ZigBee装置与简易云数据库的数字化实验平台,既可完成移动环境下的数字化实验,又可完成固定环境下的数字化实验.这种新型的数字化实验系统,我们称之为“智慧型数字化实验系统”,如图2,它既可满足实验教学的需要,又可满足综合实践活动的需要,为新课程改革和创新人才培养奠定了基础.
3.3基于智慧校园网的数字化实验
所谓智慧校园网,是指具有十大管理系统、十大管理模块、五大子系统平台的新型校园网络的架构.十大管理系统是指智能管理系统、智能教学系统、移动学习系统、数字化实验系统、智慧文化系统、数字图书馆系统、家校通系统、学习分析与诊断系统、绩效管理系统、教学评价系统等;十大管理模块是指用户管理、设备管理、办公管理、教务管理、活动管理、信息准入管理、应用管理、学生管理、物联网测控及通讯管理、资源库管理;五大管理平台是指系统支撑服务平台、应用支撑服务平台、系统总线与控制平台、基础设施服务平台、数据综合采集及应用平台等.上述新型智慧校园中,设置了物联网测控及通讯管理模块、云数据与资源库管理模块,这使校园网内的各种硬件资源、软件资源、管理资源、数据库资源等各种数据均可由校园网控制平台灵活调用;传统的数字化实验系统中的传感器增设了ZigBee子系统、采集器也相应地增设ZigBee子系统,再使两者集成在一起,形成一个高度集成的、可移动的智能测控实验系统(“智慧型”数字化实验系统),学生可手持笔记本电脑,将这一“智慧型”的数字化实验系统与智慧校园网融合为一个完整的、开放的、大型的数字化实验系统,这样就可在智慧校园网所能覆盖的范围内,完成各种数字化实验与综合实践活动.
4结束语
教育部在线教育研究中心聂风华副主任做了关于在线教育现状及发展趋势的演讲,提到15年6月全通教育同清华大学签订了“在线教育研究基金”协议,捐助1亿元推动在线教育项目的研究与奖励。上海市闵行区教育局局长王浩分享了闵行区教育信息化建设的经验。现场还进行了全通教育和北京金山云网络技术有限公司(以下简称金山云)战略合作的签字仪式,双方将共同打造智慧云,为教育用户提供教育公有云和校园私有云服务。
全通教育聚焦并专注于中国 K12 基础教育领域的互联网应用和信息服务运营,借助十余年 O2O 模式的持续耕耘,锻炼并形成了“平台应用+服务拓展+内容增值”的市场运营能力。公司自14年1月成功上市以后,逐渐向在线教育转型,并立志成为中国最值信赖的互联网教育平台。14年8月28日全通教育的智慧教育产品“全课网”,在短短一年时间已覆盖5,794所学校,服务约9万名教师、456万名学生和470万名家长。与2014年末相比,“全课网”覆盖学校数增长约750%,服务学生数增长约350%。本次会推出的“全课云”1.0则是全通教育倾力打造的“互联网+教育”产品的又一力作。
“全课云”1.0产品的核心理念是CIO,意为首席信息官,即“全课云”是智慧校园的首席信息官。同时,CIO也是Confidence、Inspire和Operation三个英文单词的首字母缩写,意味着“全课云”让教师有信心通过10分钟的面对面交流快速学会;产品自身有驱动力,能够节省教师工作时间;并有人员持续对“全课云”提供运营服务。
“全课云”1.0智慧教育平台包括智慧教室、智慧学习、智慧社群、智慧校务、智慧安全、智慧云、智慧大数据和智慧家庭等八个模块,每个模块都针对智慧教育领域的相关痛点精心设计,最大程度节省教师工作的时间,提高学生的学习效率,助力下一代健康成长!
“全课云”1.0后,全通教育将通过四层路径,即与多个地市教育主管部门开展业务交流、与基础运营商深度合作、通过O2O渠道锁定实名校园流量入口和为教师提供互联网应用工具及服务等措施强化教师、学生和家长入口能力,迅速提高“全课云”产品的市场份额。此外,全通还拥有1000多名智慧教育的信息化助手,直接深入校园,解决智慧教育产品“最后一公里”落地运营时的具体问题。
附:“全课云”1.0产品具体特色简介
(1)智慧教室打造教室生态系统。全通智慧教室强调整合教学法、技术和空间三大要素,形成真正服务于教学场景的教室生态系统。比如一个互动教学的教室,既会有教师在讲台前进行班级授课的场景,也会有学生分组讨论的场景,还会有类似于主题班会的分享场景。全通智慧教室的项目顾问会首先深入了解教室空间的教学场景需求,然后再规划匹配相应的软硬件。
(2)智慧学习更加便捷。在智慧学习板块推出Tronclass系统,这是翻转课堂学习的引擎,驱动翻转课堂在学校的落地实践。翻转课堂第一个任务是录制教师课前预习微课视频,“全课云”平台不需安装任何软硬件,直接登录就可以录制微课,且支持断点续录,录完直接储存到云端。
(3)智慧教务节省教师工作每一秒。智慧教务的众多功能将大大减轻教师工作量,如智能排课支持教师之间的调课,课表自动生成;智慧迎新注重个性化迎新导航服务,在线办理注册、缴费、校车、住宿、校园卡等各类业务手续。新生可以一次性完成所有报道流程,实现“拎包入住”。
(4)智慧安全不只关注校内安全。除校车、门禁、视频监控等,“全课云”1.0还提供了一款特别的产品――校付通,可满足所有教育垂直场景的支付需求,支持银联、支付宝和微信支付,方便开学缴费以及学校内部现金流的管理。学校可在后台看到缴费的详细情况,点击按钮一键催缴。
【关键词】智慧教育;体系架构;关键技术;技术创新
智慧教育对我国教育有着巨大的推进作用,2012年末我国正式启动智慧教育试点工作,国内先进城市明确提出智慧城市理念。教育对一个城市、一个地区、一个国家起着不可替代的作用,更是国之根本。随着我国交通、物流、医疗、能源等各个领域智慧化不断深入,教育领域也面临着前所未有的革命压力与挑战。诚然,纵观西方发达国家,我国智慧教育发展相对落后,这也是制约我国教育信息化的一大阻碍。如果提高我国教育智慧化发展,构建符合我国教育发展的智慧教育体系框架是我国教育领域需重点面对的问题。
一、智慧教育体系架构
智慧教育主要依托于物联网、大数据、云技术、无线技术等一代信息技术所创造的信息化教育系统,也是实现数字化教育的重要手段,旨在通过当今的数字教育系统来提高智慧教育水平,实现教育与信息技术相融合。智慧教育体系架构主要包含以下几点方面:
(一)智慧云中心
构建智慧云中心是实现智慧教育的核心任务。智慧云中心需要提供统一身份认证、统一门户、统一数据中心、统一接口等服务支持,需要整合现有的软硬件资源,为高校提供网络安全、资源储存、数据计算等服务,进而实现通用教育集中化管理及信息资源合理分配。通过整合现有的教育软件系统,推动教育应用系统的集成与贯通,构建统一数据环境、智能信息平_,为广大教育者、受教育者提供信息化教育服务。构建智慧云中心要有合理的定位、超前的规划,保障教学资源、信息、人力、物力、财力等数据库都能够融入到系统平台中,进而保障系统教育信息应用能够顺利展开。
(二)构建智慧环境
良好的智慧环境是实施智慧教育的保障与基础,需要依托于物联网、大数据、云计算、移动技术等,进而完善智慧教育环境。智慧环境主要分为两大类,即学校的智慧校园和终身学习的智慧城区。其中:①智慧校园:主要包括智慧教室、智慧图书馆、智慧备课室、智慧实验室等。对学校现有的硬件设备进行改造与完善,提高校园网络的性能,以RFID技术和传感技术为基础,建立智慧型教育装备;②智慧城区:主要是通过信息网络技术构建教育平台,进而实现网络远程教育和微教育,进而构建线上智慧学习环境,其中包括(线上)智慧美术馆、智慧博物馆、智慧公园、智慧教育等,为广大群众实现终身学习提供良好条件。
(三)智慧内容库
学习资源是实现智慧教育的基础,也是智慧教育的主体,其主要包含三大层面:①学习资源库:学习资源库是一切线上知识基地,包括教学案例、电子试卷、多媒体课件、研究专题、参考文献等。学习资源库要以实际应用为向导,要紧紧围绕课程内容,通过多方渠道整合优质教育资源,不断丰富学习资源库内容;②开放课程库:开放课程库要坚持开放性理念,建构有效、合理、可行的课程资源分享模式。构建开放性教育平台,提高学习平台的开放性,以便于社会广大人民公开访问,并实现大规模访问在线课程;③管理信息库:管理信息在智慧内容库中有着重要地位,也是保障信息库平稳运行的保障。通过管理信息库能够有效提高管理库中内容,例如更新信息内容、剔除陈旧内容、内容排版等。
二、智慧教育体系关键支撑技术
(一)提高教育环境和教育活动的感知性――物联网
通过物联网技术能够有效为校园学习、课外学习、教育管理提供有力支持,不断优化教育环境、丰富教育资源、创新学习方式、降低管理成本、提高管理质量。以智慧教室为例,随着智慧教育不断发展,如今一些国内厂商纷纷研制出了智慧教室优化方案,并且中小学推广使用。物联网技术在现如今发展极为迅猛,是实现线上、线下双重教育的关键性技术。
(二)加强教育管理、校园决策的智慧性――大数据
随着信息化教育不断发展,一些教育数据、科研数据、管理数据会不断堆积。大量的数据沉淀势必会对信息化教育产生一定影响。近些年来,我国一些高校已经逐渐构建立起大数据辅助教学的管理模式。以划动示范大学为例,通过信息系统能够有效观测到学生的餐饮消费数据,如果数据低于警戒值系统就会自动发送短信慰问,询问学生是否经济过于困难。同时,大数据技术还能够为学生、教师提供自由发表言论的空间与机会,特别是当今移动技术高速发展的前提下,通过智能手机中的微信、微博、QQ、论坛等社交工具提供师生交流渠道,并且通过数据平台把握师生群体的探讨动向,并根据师生讨论重点进行深层剖析,明确教育改革方向。同时,教育机构也能够集中布局,调整教育经费,通过全面采集教育分布数据、学生相关数据等,制定科学的评估模型,进而实施下一阶段的教育布局与资源分配。
(三)拓展教育资源与教育服务的共享性――云计算
在教育领域中,云计算相比物联网技术更为成熟。现如今,云计算已经在教育领域广泛普及。2012年12月我国教育资源服务平台已经正式开通线上运行。在智慧教育中,云计算技术的功能主要体现在教育资源共享层面上,能够有效推动我国信息化教育的发展进程,缓解信息孤岛、重复投资现象。与此同时,通过云计算技术能够有效构建云学习环境,学生通过利用PC端、移动端时时刻刻享受线上学习服务。
结束语
智慧教育已经成为我国教育领域发展的一大趋势,通过物联网、大数据、云计算等技术逐渐向教育领域渗透,改变了传统教育领域的运作模式与生态环境。因此,我们必须要面对智慧教育带来的挑战、抓住智慧教育带来的机遇,充分分析智慧教育体系架构与关键技术,扩大智慧教育的应用范围与服务范围,进而保障我国教育领域能够平稳发展。
参考文献:
关键词:大数据平台;智慧教育;电力系统灾变教学
随着互联网技术的快速发展,云计算、泛在互联网、区块链技术的迅速普及,极大推动了教育领域的创新改革,以信息化驱动现代化教育教学模式已经上升到国家策略的高度。目前高校存在多种新型的教学模式,例如慕课、翻转课堂等[1~3]。他们共同的特点就是借助信息化教育环境,探索技术与教学的深度融合,让教学更加智慧。智能终端的普及和现代通讯技术的快速发展,让我们每个人都成为了互联网中的一分子,互联网时代正在迈向泛互联网时代。云计算技术让各种数据和社交信息的存储变得简单,大数据系统在物联网和因特网的贯通中诞生,为现实课题实现智慧教育提供了重要支撑,因此智慧教育在信息化技术在校园课堂中高度利用的必然产物,它赋予了比传统教育更为丰富的内涵和教学手段[4]。教育信息化的不断发展,不仅给我们老师带来了全新的教育形式也给同学们带来了不一样的学习方式,这无疑促进教育改革。与传统教育知识灌输教育理论不同,智慧教育以数字资源为核心载体,更加注重学习者参与教育过程的师生互动。学生不再仅仅是知识的被动接收者,也是问题的主动发现者和解决方法的探索者。由于智慧教学模式尤其注重学生的自主能力和合作能力,所以智慧教学模式能大大提高学生的学习效率。
1基于大数据平台云教育的优势
云教育将现代云计算技术有机的融入教育教学当中,充分利用云计算技术大规模、扩展性、可靠性、虚拟性等特征。大数据平台通过整合高校数据资源库,通过云计算对各种教育资源进行智能分类,为学习者提供丰富的教学资源。云教育大数据平台和传统的教学模式相比,有以下几个方面的优势。一是大数据平台可以利用计算能力根据学习者学习习惯智能匹配教学资源,帮助学习者制订学习计划等。二是云教育大数据平台通过与互联网的连接给学生提供一个虚拟的课堂学习环境;与其他现实学习环境相比,该平台具有软件多、资源丰富、互动频繁等优势。三是学习成果可以互相充分利用、平等共享,现在每个人都是一个自媒体,学习者可以利用平台及时上传自己的Word、PPT、音频等学习资源,达到和学习伙伴深度互动的目的。
2大数据平台对电力系统灾害智慧教育的推动作用
大数据平台对电力系统灾害智慧教育有很大的促进作用,电力系统灾害认知课程主要是帮助学生了解何种极端气象灾害环境会对电力系统产生什么样的影响和后果以及电力系统是采取什么样的应对措施去解决各种复杂极端气象条件对电网造成的影响。学生对电力系统灾害情况的理解都来自老师的简单口头描述,因此学生对这方面的知识的印象不会很深刻。采用大数据分析平台直观为学生演示各种气象灾害条件对电力系统造成的各种影响,例如风机大面积脱网、电网潮流影响等。之后加上老师介绍在极端气象条件下电力系统灾害机理,学生不仅能直观的了解到不同气象条件会对电力系统产生什么样的故障,同时也能深刻理解电力系统发生故障的本质原因。老师和学生也可以上传各种关于电力系统灾害的学习资料至大数据平台,学生可以从大数据平台上获取学习资料,同时通过学生们的实际操作让学生进一步加深对电力系统灾害的理解。
3电力系统灾害智慧教育大数据平台构建
端云协同大数据平台是采用大数据平台架构搭建的智慧教学平台,它由数据集成系统、数据治理系统、平台管理系统三个子系统组成。数据集成系统通过与监测区域内风机、储能电池、光伏逆变器等各种设备信息建立通讯,采集监测区域内各种设备的运行数据并上传至云端。数据治理系统基于分布式存储系统,根据不同数据处理阶段的数据特点分别存储于Hadoop平台、MPP分布式数据库、关系数据库集群,通过配置数据流入和流出规则,控制数据进出大数据平台过程,平台管理子系统通过可视化建模提供多层级结构可视化呈现能力和3D动画实时展示极端灾害下电力系统运行状态的变化情况。
3.1数据集成子系统
数据集成子系统作为端云协同大数据平台的基础层,它为大数据平台提供可靠的海量电力数据,该层包括等可控负荷、风力发电机、储能储热设备、光伏发电等一些具有边缘计算能力的终端设备。在万物互联和数据爆炸的环境下,通过分布式边缘终端设备协作完成边缘计算任务,对边缘环境中计算、存储、网络资源的高效分配,以实现任务及数据的动态部署,这种分布式数据处理架构相比传统的集中式数据处理架构能显著提高平台数据处理能力和效率。
3.2数据处理子系统
数据处理子系统以关系型数据库MySQL承担对结构化的数据的存储和管理;建立数据仓库来实现对用于结构化数据和元数据的集中存储与管理,利用大数据应用框架Hadoop平台的数据仓库作为传统数据仓库的补充,实现对非结构化数据的存储和管理,并对来自搜索引擎的海量数据查询提供支撑。通过定义数据质量清晰规则,系统执行数据质量规则保障大数据平台数据质量,数据获取过程需将原始数据进行抽取、清洗、合并和装载等操作后生成新数据集提供数据分析使用。同时系统考虑未来的扩展性,为了便于与第三方系统快速对接,构建了数据共享平台体系。平台还兼容基于matlab、python、R语言开发的电力系统优化调度模型,系统能直接对接学生开发的各种算法模型,便于学生进行仿真试验。
3.3平台管理子系统
平台管理子系统采用最新的窗口显示技术,提供的显示应具有诸如多窗口显示、滚动画面显示、图像缩放显示。提供区域板块可视化呈现能力,构建了从湖南省(湖南500kV网架结构)-湖南省六大区域-特定地点(邵阳地区电网结构),从大到小、从上到下的多空间尺度,以及包括实时数据和历史数据多时间尺度展示的集成地图电力GIS极端气象下(覆冰、暴风、暴雨等)分析展示系统,提供多层级结构可视化呈现能力,包括电力设备(源-网-荷)设施信息、电网运行状态信息、电力市场信息与交通、电网相关公路街道,以及气象等自然环境信息集中于平台展示。通过3D动画形象的向学生展示在一种或几种极端气象条件下电力系统运行的变换情况,提升学生对电力系统应对极端灾害的措施和方案的理解。
4基于大数据平台的电力系统灾害实践教学模式
4.1基于大数据平台的移动学习模式
智慧教育大数据平台目前已和校内多个数据分析平台实现数据交互以及资源共享。课程组老师通过该平台为同学实际演示电力系统在各种极端气象灾害下的不同情况以及多种极端条件同时作用下电力系统的变化情况。学生可以利用课余时间去登陆平台进行自己动手实际操作,提升自己对电力系统灾害相关知识的理解。同时平台还可以接入学生基于matlab、python、R语言等编写的优化算法模型,利用大数据平台分布式计算的特点快速验证模型的正确与否。学生只要在连接互联网的情况下都能够访问平台进行算法程序开发学习,因此在这种独特的优势下,学生的学习时间和程序开发时间不再局限于老师的上课时间,学生可以利用自己的空闲时间连接平台进行开发完成项目。同时学生们的实践地点也不再局限于实验教学室,同学们可以在图书馆、教室等任何地方完成实践项目进行算法程序开发设计学习。这样学生们的学习进程不会像传统的教学模式一样受到时间和地点的限制,同学们可以更加自由的选择时间和地点发挥自己的主观能动性完成实践项目。这种教学模式想对传统教学模式对学生的自我学习能力和学习规划能力更有提升的效果,传统模式下学生都是跟着老师的时间规划下完成课题,老师会在指定时间节点完成哪部分内容,在这种模式下学生完全依赖于老师的指导。
4.2基于大数据平台的翻转课堂教学模式
利用大数据平台与市面上现有的免费开放在线教育平台对接,实现资源共享、数据互通。学生可以在此平台上自由注册和选课、免费学习,通过平台上课程相关考试还能获得考试合格证书。依托大数据平台的翻转课堂教学模式的实现包括以下过程,首先是课程制作,在每个课程中教师需针对一个特定的问题深入分析,提炼每个问题的知识要点,拍摄录制成教学视频,连同其它教学资料一并上传到平台;然后,注册学生可以在平台上选择感兴趣的课程,观看视频、完成考核、获得证书;然后,教师利用大数据平台了解学生学习进度,针对学生普遍困惑的难题,集中重点讲解;最后:分析学生提出的思路和解决方案,完成课堂练习,进行相关知识点的测试。与传统教学方法相比,翻转课堂更加关注学生的发展,把课堂的主动权交给学生,老师侧重于解决学生的疑惑,引导学生分析问题,展开讨论,提出各自的见解,探索最佳解决方案,教师是学习内容的设计者、帮助者和合作伙伴,是教学过程的引导者,让学生全心投入教学过程,发表自己的意见,老师只用少量时间集中解答问题,这种模式发挥了学生的能动性,有利于提高学生解决问题的能力。
4.3基于任务驱动的团队教学模式
在此课程实践教学中,学生可以根据自己的兴趣和自己擅长的模块个性化选择自己的实践题目,同时该课程还设置小组团队课题,学生分组共同完成一个较大的课题,学生之间分工合作,每个人都负责该项课题的一部分,因此学生都能够选择到自己感兴趣和自己擅长的模块,这就能有效激学生学习和参与项目开发的积极性。学生选择的题目不再仅仅局限于老师所出的题库,也不会出现全班同学完成同一个项目的情况,这就有效避免了学生之间出现互相抄袭的情况,确保了每位同学都能参与到这门课程中来,使同学们能够从这门课中真正学到有用的知识,提高自己的程序设计能力,为以后的学习打下牢固的基础。