清华附中空中学堂信息化教育平台的应用与研究

吴新胜

我特别渴望和呼唤的是信息化对于教育本质的推动，不要为了时尚而时尚，为了信息化而信息化；现在应该注重对学生能力和素养的培养，有了新的技术了，要充分认识教和学的变化，用信息化手段彻底改变学和教的方式。

—— 王殿军校长

开学伊始，清华大学附属中学的学生们通过自己的校园信息化教育平台——“空中学堂”进行了较大规模的一轮在线自主选课。初一、初二、高一、高二各年级的学生分别借助空中学堂平台选到了自己心仪的校本课程及社团选修课程，其中超过90%的学生在开选30秒内就通过线上完成了选课。2200余名学生先后从223节备选课程中累计选课次数达5306课次。

选课过程，可以概括为一个“抢”字。上千鼠标同时点击课程，抢手的课程几秒钟就会被选完。学生对于本次在线选课感受颇多：“想选的课一眨眼就选满了”“我把想选的课‘收藏了，开选时想选的课程就排在最前面，手疾眼快一下子就‘抢到了”……不同于以往的选课程序，从填表到老师调整，既占用太多时间，又不能让学生及时了解课程内容和是否选中。本次选课可以在选前详细了解课程内容，选后即时显示选课结果，每人的课表中也能立即显示所选课程，课程名称、时间、地点和授课老师一目了然。同时，教学主任等相关老师也可以随时登录后台管理，导出需要的选课数据，便于统计，并进行数据的存储和分析。

在“互联网+教育”背景下，将课程教学与应用服务有机结合已经成为当今的趋势，立足清华附中的实际需求，为高效地辅助学校校本课申课、审课、选科、排课、成绩管理以及教育教学，搭建了专属清华附中的可以为学校提供教学、管理、学习、活动及学生个性化档案管理等功能的综合性网络学习平台，即“清华大学附属中学空中学堂”。

清华附中空中学堂开发的Web端在线教育教务平台，通过采用多层的缓存机制，实现业务层与数据库层的分离，将数据本地化存储；用户信息和资源信息采用多种加密方式，保证了系统的高效性及可靠性；采用组建化的系统框架，各个子系统组件化；支持子系统的的分布式部署和集中式管理；基础框架开放，提供多种数据接口，方便进行二次开发以及与其他系统的集成。该平台分为教师端、学生端、管理员端三个主权限入口。

1. 在线教学系统

该系统分为教师端和学生端两部分，其中教师端包括教学设计和教学辅导，学生端可以进行课程的学习。

（1）教师可以组织教学设计、推动教学过程，也可以开展作业、自测、主题讨论等教学活动。同时教师可以添加课程通知公告，查看学生学习状态数据及对课程的评价，在线上更加流畅、方便地开展教学。教师可以进行教学辅导，可以批改学生作业、评价学生主题、发布课程通知和查看学生学习状态的数据统计等。

（2）学生按照教师计划、组织的教学设计进行学习，可以查看本课程所有的资源，可以完成教师布置的作业、自测，并随手记笔记和参与主题讨论等。

2. 德育活动系统

教师及学生可自由申请活动，通过审核后，组织者可设计活动内容，学生报名参加以课程为主导的社会实践项目，可通过视频+线下考核+成果展示对活动进行评价评论。

（1）教师（班主任、团委）可申报活动，对自己申报的活动记录进行查看、编辑、删除等操作。拥有审核权限的角色可对教师的申报活动进行审核。

（2）学生可以进行查看活动、报名活动、申报活动等操作，可以对自己申报的活动记录进行查看、编辑、删除等操作，可以对参与的活动进行查看，学生也可以管理自己组织的活动，可以进入课程空间设计活动。

3. 校本课选课系统

教师申请开课，设定选课规则、选课时间段，教研组审核，教务处审核，管理员排课设置开选，学生选课。

（1）教师提交校本课及自建课申请。根据课程类型，设置相应的审核机制，需要审核的课程需要提交教研组长及教学主任审核；已经申请的课程可以拉学生进组学习，或由学生自己选择进组学习。

（2）学生可以进小组进行线上学习。

4. 选科系统

结合北京市中考改革方案，实现学生五选三在线选科，提交确认单，并根据需要打印。

5. 成绩系统

教师可以发布日常课程、校本课程、五选三课程成绩，班主任、年级组长、备课组长、教务处、管理员、学生等不同权限查看成绩，并记录学生平时成绩、期末成绩，同时根据一定的比例折算成绩，从而导出学生个性化成绩单、出国成绩单。

6. 课表系统

学校可发布全校课表，对课表进行管理，同时可以根据课表对教师及学生进行考勤。

7. 个人中心系统

可以通过个人中心系统实时发布相关通知及消息。

截至目前，清华附中初三的学生也已经借助平台顺利完成了五选三选科。

平台总体采用了Lvs-nginx/Apache-tomcat-mysql 基础框架，基础架构核心是Web-数据库的传统模式，包括前端的均衡器代理，Web容器的tomcat和数据库的MySQL。同时平台引入读写分离中间件，MySQL-Proxy、分布式缓存框架Redis-sentinel、非关系型数据库Cassandra、Zookeeper-Dubbo技术框架、消息队列中间RocketMQ、数据聚合框架等以确保平台稳定，保证学生进行选课等在线活动时平稳流畅运行，选课高峰期间没有出现网页卡顿、崩溃等异常问题。

考试制度改革将催生教学改革、高校选拔制度改革等一系列變化。比如文理不分科，学生从政治、历史、地理、物理、化学、生物6科中选3科作为选考科目，就将产生20种不同选课组合，这将对学校教学管理带来挑战。清华附中空中学堂为高中学生提供的6选3选科模块也即将上线，未来学生们可以根据自己意向报考的院校借助平台从六科中有针对性的选取3门课程，帮助学校高效完成学生选课意愿的收集工作。这项功能大大减轻了中高考改革背景下学校完成学生选课工作的负荷，提高了学校的教学管理效率。经过多次在线选课活动，空中学堂平台的在线选课功能日趋成熟，成为清华附中特色素质课程开展的重要支撑。

目前，清华附中空中学堂平台可实现教学管理、5选3选科、6选3选科、校本课程及社团课程选课、学生成绩管理、教师备课、学生课前复习、分层教学、个性化學习、教师教研活动、集体备课，学生成绩管理及学生个性化档案管理等功能模块。

除在线选课外，教师还可以使用平台中的智慧学堂空间进行在线教学。在清华附中的教学模式中，已是多种教学模式共存：线上教学、线下教学及线上线下相结合教学模式。除了正常的课堂教学外，教师还可以在线发布微课视频、文档、链接资料、作业、自测、在线考试等多种教学内容，有针对性地进行教学活动。根据学校及教师的需求，空中学堂平台在本学期上线自建课程和自主组织活动的功能。自建课程功能类似于微信中的群组运用，教师可根据课程需要自行组建听课班级，选择学生进入群组，建立独立的课程空间，与小组成员共同进行研究和探讨，并设计有针对性的课程内容。这种自由组合的教学形式，可实现灵活的分层、个性化教学。自建课程的功能不仅针对学生，也可以针对相关的教师培训、团课党课、教研活动等，适用于校内外教师的在线学习、课程研讨与培训。同时，在线建课教学可以对参与学习的人员进行跟踪记录，对学习人员、学习时间、疑问困惑、作业提交等进行在线记录，并得出相应数据，方便统计并形成学习档案。这将让真正的个性化教学得益于该项信息化成果，实现信息化成果全校师生共享。

在线自主组建活动模块也是清华附中空中学堂平台的一大特色，旨在通过在线策划、在线组织、在线申报审核、在线报名及线上线下相结合的活动开展方式，促进学校素质教育活动的有序开展。教师或学生可以在平台发起活动，系统对学生活动从发起到结束均可以进行全程自动记录。活动照片、活动视频、心得体会、学生评价及讨论等信息可通过平台进行展示，记录永久保存，随时便捷查询。

清华大学附属中学校长王殿军认为，教育信息化为学生获取学习内容和教学资源提供了方便，但他更希望看到教育信息化让教育内涵在学、教、评等方式上得到更深层次的提升。

可以预见，清华附中空中学堂也将不断向深化教育内涵的方向进行优化升级，并更加注重平台建设对教育本质的推动和提升。王殿军校长表示：“我特别渴望和呼唤的是信息化对于教育本质的推动，不要为了时尚而时尚，为了信息化而信息化；现在应该注重对学生能力和素养的培养，有了新的技术了，要充分认识教和学的变化，用信息化手段彻底改变学和教的方式。”从这一方向上讲，清华附中空中学堂平台向前迈出了新的一步如果说在线选课、选科和组织在线考试等功能对教育的贡献是提供便捷和提高效率，那么自建课程、自主创建活动等功能则是探索素质教育本质的一种尝试。清华附中空中学堂平台今后将真正实现教育过程中师生近乎真实的互动和交流，通过大数据等信息技术实现教育数据的深入挖掘，把握教育的发展规律。

（作者单位：清华大学附属中学）