基于云计算的教育管理公共服务平台的研究与设计

徐雅斌/Xu Yabin

（北京信息科技大学计算机学院 北京100101）

1 引言

为了明确教育信息化建设的具体目标，大力推进教育信息化，2012年3月，教育部颁布了《教育信息化十年发展规划（2011～2020年）》，对我国教育信息化未来十年的工作、目标任务以及“2020中国数字教育行动计划” 进行了整体设计和全面部署。其中明确提出，当前和今后一个时期，要大力推进“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，建设教育资源公共服务平台和教育管理公共服务平台。力争实现4 个新突破，即教育信息化基础设施建设新突破，优质数字教育资源共建共享新突破，信息技术与教育教学深度融合新突破，教育信息化科学发展机制新突破[1]。

其中，教育管理公共服务平台作为“三通两平台”建设的两个基础平台之一，将为教育管理部门和学校提供信息的共享服务，对教育电子政务建设和整个教育信息化建设起着至关重要的作用。其主要内容是在所构筑的平台上建立覆盖各级教育行政管理部门和各级各类学校的管理信息系统及基础数据库，为加强教育监管、支持教育宏观决策、全面提升教育公共服务能力提供技术和数据支撑。

教育管理公共服务平台将整合各级各类教育管理信息资源和信息化基础设施，建设包含教育机构、学生、教师和学校资产及办学条件等各类教育管理与服务对象，覆盖国家、地区和学校等多层次共享的教育基础数据库以及信息整合、业务聚合、服务融合的教育管理信息系统，实现教育行政部门与学校间的数据互通和系统互联，提升教育监管能力与公共服务水平。

2 “三通两平台”的总体架构

在“三通两平台”中，教育资源公共服务平台和教育管理公共服务平台是教育信息化建设的基础，各种资源和应用都构筑于两个平台上，学校、教师、学生、家长、教育管理部门以及社会机构都需要通过网络与两个平台进行交互。网络是连接两个平台与学校、教师、学生、家长、教育管理部门以及社会机构的媒介，宽带网络校校通、优质资源班班通、网络学习空间人人通则是教育信息化的表现形式。因此，教育资源公共服务平台和教育管理公共服务平台是“三通两平台”建设的核心和关键。

为了在全国范围内有效地实现信息的互联互通，就要实现平台的统一架构和数据的标准化。为此，教育部推出了《省级数据中心建设指南》，其中明确指出，作为承载教育资源公共服务平台和教育管理公共服务平台的数据中心，要按照“两级建设、五级应用”体系进行实施[2]。两级建设是指在教育部和各省级教育行政部门分别建立中央和省（自治区、直辖市）两级数据中心，建设数据集中、系统集成的应用环境；五级应用是指各类教育管理信息系统均同步建设中央、省、地/市、县/区、学校五级系统。其中，中央级的系统部署在中央级数据中心，省、地/市、县/区、学校级的系统部署在省级数据中心，供中央、各地和各地/市、县/区、学校使用。

目前，对于数据中心的建设主要有两种模式：一种是传统的数据中心建设模式；另一种就是最新的云计算（Cloud Computing）模式。

云计算是一种基于Internet的大规模分布式计算模式，是一种全新的服务交付和使用模式，以服务的方式发布所涉及的硬件和系统软件，提供安全、快捷的数据存储和计算服务[3]。相比较来说，云计算模式具有明显的优点，因此提出了云计算模式的“三通两平台”解决方案。

基于云计算模式的“三通两平台”总体架构如图1所示。

由图1 可知，教育管理公共服务平台和教育资源公共服务平台位于数据中心，建立在基于虚拟化技术构建的云计算基础设施层上，该层不仅可以提供安全、可靠的业务计算和数据存储服务，还可以实现资源的统一共享和弹性分配。

在云计算基础设施层上的教育基础信息数据库，为教育管理公共服务平台上的教育电子政务管理和教育决策支持系统以及校务管理提供支持。信息汇聚与交换平台主要是依托底层数据库为各类教育电子政务系统提供数据共享与交换服务。在云计算基础设施层上的资源管理与调度系统，通过监控资源请求信息为教育资源公共服务平台提供资源分配与回收服务，其上的资源检索与发布平台则是为方便公共教育云的用户获取可用的资源。在云计算基础设施层上的社交网络平台，通过管理实名制的个人网络空间和虚拟社区，为社交网络用户提供即时通信服务。

图1 基于云计算模式的“三通两平台”总体架构

“校校通”为分布在区域内不同位置的各个学校访问两个公共服务平台以及接入互联网提供充分的技术支持和足够的带宽保证；“班班通”可以确保学校的每个班都能够在“校校通”的基础上，访问教育资源公共服务平台上的名师课堂、专递课堂和名校网络课堂等内容丰富、形式多样的教育资源；“人人通”通过建立在数据中心的社交网络平台，为学生、教师、家长等提供实名的地址空间，并可根据需要建立不同类别的网络社区，方便大家进行信息交流和情感沟通。

3 教育管理公共服务平台的体系结构设计

云计算有3 个层次的服务： 基础设施即服务（Infrastructure as a Service，IaaS）、平台即服务（Platform as a Service，PaaS）和软件即服务（Software as a Service，SaaS）[4]。

构筑于云计算基础上的教育管理公共服务平台属于PaaS 层，它建立在IaaS 层上，为云计算应用程序的运行提供管理服务部署与应用程序部署。IaaS 层建立在服务器、网络存储、网络设备等硬件基础设施上，并且通过虚拟化技术构成相应的资源池，IaaS 可以根据用户的需要，为其分配计算资源、存储资源和网络资源，即实现硬件资源的按需配置，提高资源利用率。

各种教育电子政务系统均建立在教育管理公共服务平台上，是一种通过互联网以服务形式交付和使用软件的业务模式，即SaaS。由软件服务方在平台服务层上对软件进行集中式部署，保证多租户的运行。

基于云计算架构的教育管理公共服务平台的体系结构如图2所示。

从图2 可以看出，IaaS 层通过虚拟化技术、资源调度与管理技术为教育管理公共服务平台提供资源的虚拟化管理、资源的按需部署、系统运行状态的监控、负载的管理和任务的迁移、资源的动态扩展等功能。

为了确保教育电子政务系统的高效、安全和可靠运行，教育管理公共服务平台需要提供以下功能。

①统一信息门户（单点登录）和统一身份认证功能：通过打通各个不同的电子政务系统，可以实现一次登录，访问权限内所有功能模块和数据信息的功能，从而可以方便用户操作。

②由于数据中心按照国家、省、市、县/区、学校五级的方式运行，彼此间需要进行大量的数据交换与共享，相应的就需要有数据交换与共享模块。

③分布式数据库、分布式存储和分布式计算可以为电子政务系统提供高性能的计算和存储环境，确保系统的高效、可靠运行。

④服务组装和服务运营是SaaS的基础，只有通过这两个模块才能真正将软件作为一种服务，为多租户提供灵活、有效的服务。

本设计方案具有以下特点。

①客户端是真正的瘦客户端，不需要安装任何软件。无论是台式机还是移动设备，客户端只要通过浏览器就可以借助互联网访问云端的教育管理公共服务平台，随时随地对软件进行操作。

图2 教育管理公共服务平台的体系结构

②各学校不需要大量购买昂贵的服务器、网络存储设备和软件，也无需大量的人员对系统进行管理和维护。例如，电子学籍系统由云端的教育管理公共服务平台以服务的方式提供，并由数据中心的专业技术人员全权进行管理和维护，确保系统的安全性和稳定性。这样，不仅可以有效地降低各个学校的资金投入，还可以减少学校对专业IT 人员的需求。

③通过对计算资源、存储资源和网络资源进行虚拟化，统一进行管理和调度，实现按需分配，可以在确保系统性能的前提下，最大限度地提高资源利用率。

4 教育电子政务系统的规划与设计

目前，国家和各级政府已经投入了大量的财力，在教育管理公共服务平台上积极布局教育电子政务系统建设。已经建设和正在规划建设的基于教育管理公共服务平台的教育电子政务系统介绍如下。

4.1 电子学籍系统

目前，在部分省市开发建设电子学籍系统的基础上，已经进行全国范围内的电子学籍系统建设，从而实现“一生一号，籍随人走，终身不变”。该系统已采集和存储2 亿多名学生的信息，实现动态跟踪全国学生流动，全面、及时地掌握全国中小学生的真实情况，从而解决在义务教育和学生资助中存在的虚假注册、重复学籍等问题。今后，学生的流动、东/中/西部的财政投入等需要政策加以平衡的问题将有数据可以参照[5]。

电子学籍的基础数据来源于各个学校，因此必须和成绩管理系统、学生成长档案系统等衔接。成绩管理主要提供给教育局和所属学校，使其对学生的考试及考试成绩进行统一管理。教育局使用的成绩管理系统主要是对统考做统一设置，并对各个学校的成绩做分析查询和成绩的导出；学校使用的成绩管理系统主要是设置本学校的考试信息、成绩的录入、各种分析报表。通过统一的成绩管理，教育局可以及时、准确地掌握各个学校的教学成果，避免了延报、谎报等情况的发生，对各级教育主管部门了解整体的教育水平起到了重要作用。

学生成长档案系统能够详细记录学生的成长记录档案信息。教师在学期末可以对学生的学习成绩、奖惩处分、任职、社团活动、身心健康、期末评语、考勤等情况进行全方位的记录；学生在学期末可以维护自己的荣誉、收获和愿望等；家长也可以登录系统对孩子做出期末评价。学生成长档案系统提供教师、学生和家长对学生成长档案的查询功能，支持导出各种报表。该系统使学生的个人成长曲线更加明晰，有助于家校合作并即时调整教育方式，为学生的健康成长助力。

4.2 公文流转系统

公文流转系统通过提供一个虚拟化的桌面式办公平台，包括日常办公事务的处理和权限设置等，能够高效实现无纸化办公，提高工作效率。该系统可以实现对公文的分发、批阅等过程的电子化，能跟踪文件办理过程，记录领导的批示意见以及文件办理情况等，实现发文文件的起草、审核、签发、正式发文等过程的电子化管理，支持顺序会签、并序会签、收回、改发、催办等多种公文办理工作。

此外，该系统可以进行留言、通知、公告以及手机短信的发送、接收管理，还能够进行日常办公事务的处理，如公告管理、日程安排、会议管理、考勤管理、物品管理、车辆管理、人员去向、工作周历、工作周记、工作计划、生日提醒和权限设置等。

4.3 资产管理系统

资产管理包括办学条件和设备管理两大功能，办学条件包括设备情况、达标情况、建筑物管理、房屋管理、用地管理、设施管理、实验室管理；设备管理包括采购管理、入库管理、出库管理、设备盘点、台账管理、调拨管理、报废管理、维修管理等。

4.4 人事管理系统

通过本系统，教育主管部门可以及时掌握本单位和下属学校教师的各种基本信息、业务信息、人事信息、学习培训、特长兼职、奖惩考核、人事异动等信息，进行荣誉管理、合同管理、年度考核等，并可以灵活进行查询、统计和分析。

4.5 数据上报系统

教育管理公共服务平台建设的首期目标，是为教育管理公共服务提供准确的数据。平台建设的基本构思是“两级建设，五级应用”，通过应用系统收集和汇总数据。近期的主要任务是实现学生、教师、学校办学条件3 个系列的数据通过应用系统完整地建立国家数据库。通过统一开发的应用系统形成动态、准确的数据，为国家教育决策提供支持服务，为地方应用提供服务。为此，必须首先开发一个网上数据填报系统，以便快速实现学校对下属部门相关信息的收集，以便相关管理部门进行统计、分析和决策。

此外，还需要设计一个教研课题申报系统。教职工可以在线完成教研课题申报，学校及教育主管部门可以对申报课题组织专家进行评审，确定是否立项。系统可以对每个课题的整个生命周期进行管理，旨在最大限度地提高课题管理工作的效率及公平性，节约时间，提升教研能力。

5 结束语

目前，全国教育系统都在进行“三通两平台”建设，本文提出的基于云计算的“三通两平台”建设模式不仅具有前瞻性和先进性，更重要的是具有科学性和合理性。“三通两平台”中的教育管理公共服务平台为各级各类学校和教育管理部门提供信息的共享和交互服务，对整个教育信息化建设起着至关重要的作用。对此，给出了教育管理公共服务平台的体系结构和各个组成部分，并在此基础上，介绍了当前已经实施和正在计划实施的一些电子政务系统。

由于教育管理公共服务平台上的每一种软件都要为不同单位、不同角色的人员提供服务，因此，不仅要充分保证系统的灵活性和适用性，还必须要保证软件和数据的安全性。因此，在开发设计的过程中，需要考虑采用面向服务的系统架构、安全的软件架构和多学校数据隔离设计方案。只有这样，教育管理公共服务平台才能提供高质量、有保证的服务。

[1]蒋东兴.“三通两平台”建设内容与实施模式分析[J].中国教育信息化，2014,(3).

[2]教育部教育信息化推进办公室相关负责人.真抓实干加快推进国家教育管理公共服务平台省级数据中心建设[J].中国教育信息化，2013，(5).

[3]陆泽旭,陈江鸿.远程教育云平台发展现状分析[J].江西广播电视大学学报，2014，(2).

[4]严飞.基于云计算架构的学校服务平台研究[D].华东师范大学，2011.

[5]杨燕婷.三通两平台实践进行时[J].中国教育网络，2014,(1).