基于云服务的教育信息化精准扶贫模式研究

2020-12-28魏顺平袁亚兴吴淑苹张红丽

中国电化教育 2020年9期

魏顺平袁亚兴吴淑苹张红丽

摘要：当前，教育信息化作为推进教育精准扶贫的一种有效途径已成为学界的一种共识并在实践领域付诸实施。该文聚焦我国贫困地区教育信息化2.0推进工作，依托国家开放大学开展教育信息化精准扶贫模式与实践研究，构建了包括云基础设施搭建、应用服务部署、资源服务部署、应用驱动培训、运维和网络安全保障等环节的教育信息化精准扶贫模式，这一模式具有利用云服务搭建大平台、重点面向移动终端提供应用和资源、充分应用新技术、注重人的服务等特征，并重点介绍了这一模式的三个落地项目一云端学习网、云教室、数字图书馆三个项目。实践应用表明，基于云服务的教育信息化精准扶贫模式可提升在线学习用户体验和参与度，实现区域优质师资共享，促进全国优质数字图书资源共享，真正做到让在线学习时时发生、让面授教学无处不在、让优质资源人人可得。

关键词：教育信息化精准扶贫;教育信息化2.0;云服务;大数据;人工智能

中图分类号：G434

文献标识码：A

一、引言

党的十八大以来，以习近平同志为核心的党中央对扶贫工作作出重要部署，全面打响脱贫攻坚战。习近平总书记对教育脱贫攻坚寄予厚望，强调“扶贫必扶智，让贫困地区的孩子们接受良好教育，是扶贫开发的重要任务，也是阻断贫困代际传递的重要途径””。教育在脱贫攻坚中具有基础性、根本性、长远性作用，是脱贫攻坚的治本之策。2017年1月，国务院印发的《国家教育事业发展“十三五”规划》中提出，要“全面推进教育精准扶贫、精准脱贫”。2016年4月19日，习近平总书记在网络安全和信息化工作座谈会上指出：“可以发挥互联网在助推脱贫攻坚中的作用”，“让更多贫困群众用上互联网，让农产品通过互联网走出乡村，让山沟里的孩子也能接受优质教育”。这是习总书记为教育精准扶贫开出“信息化”这一良方。实践表明，教育信息化可以成为推进教育精准扶贫的有效途径

二、文献研究

当前，教育信息化作为推进教育精准扶贫的一种有效途径已成为学界的一种共识并在实践领域付诸实施。华中师范大学原党委书记、全国政协委员马敏教授建议政府推动信息技术与扶贫工作深度融合，在贫困地区实施“教育信息化精准扶贫工程”。任友群等人认为，教育信息化在教育扶贫中有着对象识别、项目实施、追踪评估、监察管理、教师队伍建设和扶帮效果等方面的优势。另外，教育信息化可进一步提升农村师生以及家长的信息素养，缩小城乡之間的数字鸿沟。姜宏认为大数据能有效解决教育精准扶贫的困境，有助于转变教育模式，有助于改变教育理念和思维，有助于拓宽扶贫的内容维度。

要发挥信息化在贫困地区教育精准扶贫中的作用，就需要面向贫困地区专门开展教育信息化精准扶贫。2016年12月16日，教育部等六部门印发《教育脱贫攻坚“十三五”规划》的通知，要求“加大贫困地区信息化基础设施建设投人力度”。教育部《2019年“奋进之笔”攻坚行动专项方案》指出要“在贫困地区优先实施教育信息化2.0行动计划”。教育部《教育信息化2.0行动计划》中明确提出，要“大力支持以‘三区三州为重点的深度贫困地区教育信息化发展”。

我国教育信息化建设一般先在发达地区积累建设与应用经验，将这些经验迁移到贫困地区未必适用，需要重新探索。推进教育信息化精准扶贫，需要找准当前贫困地区信息化面临的问题。根据《2019年教育信息化和网络安全工作总结》，截止到2019年底，全国98.4%的中小学（除教学点外）实现网络接入，90.1%的中小学配备了多媒体教室，其中70.2%的中小学实现所有教室配备多媒体教学设备。另外，根据第44次《中国互联网络发展状况统计报告》，截至2019年6月，我国上网用户达8.54亿，手机上网用户达8.47亿"。可以期待，到2020年底地处贫困地区的学校、教学点都能有设备、通网络，硬件设施已不是限制贫困地区教育信息化发展的核心问题。马敏指出，农村学校不缺设备、网络、数字化学习资源，缺少的是优质资源和师资，这是教育扶贫需要解决的突出问题"。任友群等指出，当前贫困地区教育信息化工作存在缺少应用软件、缺少优质资源、缺少信息化人才等现象，重视建设、轻视应用这一教育信息化推进中的普遍问题在贫困地区尤为突出，常常是无优质资源可用、无优秀人才可用。

同时，面向贫困地区推进教育信息化，还要响应落实当前教育信息化2.0行动计划提出的“三全两高一大”的发展目标。要实现这种全覆盖、广应用的目标，必须充分应用“互联网+”这一基本条件，让各类教育应用通过云计算从天而降，无所不在;再就是在终端方面，让各种应用通过手机终端即可访问。

信息化是一项资金密集型、智力密集型工作，但在人财物资源相对匮乏的贫困地区需要选择花钱少、效果好的解决方案。任友群等指出在教育信息化精准扶贫工作中，应尽量采用费用少、门槛低的解决方案，做好顶层规划，并要注重教学过程中的信息化建设与应用。

总的来说，针对贫困地区推进教育信息化2.0目前还没有可以直接照搬的方案，我们有必要针对贫困地区各级各类教育机构的需求提出教育信息化扶贫解决方案，并付诸实践，切实提升信息化水平，为教育精准扶贫赋能，为全面建成小康社会贡献一份力量。

三、研究设计

本研究依托国家开放大学开展教育信息化精准扶贫研究。国家开放大学于2012年6月由教育部批准在原中央广播电视大学基础上组建，是一所以现代信息技术为支撑的新型高等学校，现已建成了覆盖城乡的远程教育办学系统，包括总部和45家分部，15家学院（行业学院、部队学院），1298个地市级分校，3778个学习中心，招收的学生76.3%来自基层，65.5%分布在中西部。本研究将选取地处贫困地区的国家开放大学办学点作为研究对象，通过开展若干典型教育信息化项目开展教育信息化精准扶贫工作。这些地区的信息化发展水平还处于较为落后的状态。以地处青海藏区的6个学院（分别是果洛州广播电视大学、海西州广播电视大学、黄南州广播电视大学、海南州广播电视大学、玉树州广播电视大学、海北州广播电视大学）为例，每个学校2017年信息化资金投人平均为25万元，平均拥有信息技术人员3.5人（多数为兼职人员），平均拥有计算机293台，平均拥有服务器数量1.2台，平均出口带宽为36Mbps。地处三区三州的分部、学院、中心一方面承担国家开放大学高等学历教育业务，另一方面在当地教育体系中扮演着重要角色，是当地提供高等教育机会为数不多的机构，在党员干部教育、教师培训、社区教育并参与教育扶贫工作方面发挥着积极作用。通过对这些机构的帮扶，提升教育信息化水平，为办学业务赋能，将能更有效服务于当地人才培养，提升人口素质，所培养人才“留得住、用得上、懂技术”，切实为当地脱贫提供人力资源保证。

本研究的目标是，重点面向國家开放大学地处中西部地区和基层的办学机构，在充分了解信息化现状和需求的前提下，充分利用云计算、移动互联网、大数据、人工智能等新兴技术，按照教育信息化2.0的要求构建教育信息化精准扶贫模式，优化提升通用学历教育平台服务、自有业务平台服务以及资源服务，为当地办学业务赋能。

国家开放大学致力于构建社会广泛参与、主体多元多样、共建共治、开放性的办学组织体系，注重形成“统一品牌、统一标准、统一平台、统一管理、统一评价”的办学共同体，将对办学体系部分成员的教育信息化精准扶贫工作纳入办学组织体系建设工程。本研究的基本思路是以国家扶贫、脱贫政策为指导，发挥办学组织体系优势，做好教育信息化精准扶贫模式顶层设计，开展以扶贫为重点的信息化专项工程，硬件帮扶和平台资源帮扶兼有，信息化建设与信息化应用推进并重。

四、模式构建

教育信息化精准扶贫模式遵循教育信息化的一般规律，即以育人为本，强调应用驱动，注重统筹推进，探索深度融合，实现引领创新。教育信息化精准扶贫模式的基本环节也要按照教育信息化一般模式来开展，具体包括基础设施搭建、应用平台研发、数字资源制作、师生应用培训等环节。当然，面向贫困地区的教育信息化精准扶贫模式还具有以下四方面的独特特征：（1）利用云服务搭建大平台，做到地处中西部地区和基层的国开教育机构全覆盖。（2）重点面向移动终端提供应用和资源，实现国开教师和学生服务获得全覆盖。（3）应用新技术包括大数据、人工智能、5G移动通信，站在高起点缩小城乡差距，提供大数据分析平台，供各级教育机构开展精细管理、精准教学和教学决策。（4）组建应用服务团队、运维服务团队、网络安全保障团队，做好师生信息素养培训和应用培训，切实保障信息化设施用得起来、看到效果并且不出问题。

本研究初步构建了教育信息化精准扶贫模式，主要包括云基础设施搭建、应用服务部署、资源服务部署、应用驱动培训、运维和网络安全保障等环节，其基本框图如图1所示。

没有网络安全就没有信息化，网络安全和信息化要同谋划、同部署，本模式要求依托国家开放大学总部、分部技术力量组建网络安全团队，严格按照《网络安全法》和教育部的各项要求做好网络安全设计规划并自始至终提供网络安全保障服务、及时处置网络安全事件，为教育信息化精准扶贫工作保驾护航。（一）云基础设施

国家开放大学已采购华为云的相关服务，主要有弹性云服务器ECS、云数据库、融合视频云服务、云硬盘、数据仓库、机器学习服务、数据可视化、CDN加速服务、流量包、（网络安全服务）。其中CDN加速服务针对偏远地区的网络访问提供定向加速服务，提升访问体验;移动访问流量包主要用于免除手机终端访问相关服务的流量，减轻学习负担，解除后顾之忧。另外，针对缺少硬件终端的机构研究配置必备的硬件终端，包括云教室终端和计算机教室，实现受扶教育机构的云教室全覆盖，并援助部分机构建设计算机教室。云教室是一种以视频互动和共享为核心，集成了双向视频系统、录播、直播、多媒体教学等功能，支持大规模分布式的视频实时互动和资源共享，为远程教育的教与学提供服务的学习环境。

（二）应用服务和资源服务

根据信息化扶贫对应用软件的需求设计部署教学、管理、科研等三大方面的应用服务，主要包括服务于学历教育的学习平台、考试平台、招生平台、教务管理平台等，服务于非学历教育的教师研修平台、党员干部培训平台、社区教育平台等，以及国开学习APP、微信公众服务号、科研管理平台、教育大数据分析平台、信息化基础设施运维平台等，其中信息化基础设施运维平台用于实时监测云教室、计算机教室中的各类终端设备的状态信息，可实现远程故障诊断、远程维护并进行设备日常巡检管理，可有效解决贫困地区技术人员缺乏带来的设备维修不及时的问题。同时集聚学校自有资源包括网络课程、五分钟课程、媒体资源库、数字图书馆、农村教育资源、社区教育资源等，并广泛集聚社会上的优质学习资源，根据不同地区的独特需求定制机构资源空间，提供个性化的资源服务。

（三）应用驱动

在信息化基础设施及应用软件、数字资源部署到位后，接下来的重要工作就是开展应用培训，并以实际教学项目带动应用。根据已建信息化设施以及师生信息素养现状研制培训方案，重点应用教师培训平台、学习平台、云教室系统开展远程培训以及相互之间的应用经验交流、技能竞赛等。主要依托国家开放

大学总部、分部教师组建应用服务团队，以学历教育项目、非学历教育项目、社区教育、新型职业农民培训培养等的开展驱动信息化设施的应用，并且通过这些项目的开展使教育信息化赋能教育机构能力提升、助力教育脱贫真正落到实处。

（四）基于大数据的信息化设施应用监测

由于西部地区的师生信息素养相对较低，我们必须不断优化已有信息化扶贫方案和相关设施，使得这些设施从可用、易用直至用户体验良好。本模式要求充分利用信息化设施在被使用过程中产生的师生行为大数据，实时分析诊断应用过程中存在的问题，依托分布在贫困地区的电信运营商组建运维团队，及时处置终端设备故障问题，同时依托总部研发团队及时优化云基础设施、应用平台、数字资源，不断提升用户使用体验。

五、典型实践

国家开放大学是一个办学体系，一直致力于办学体系办学能力均衡化发展，注重扶持贫困地区的办学机构，改善设施，提升办学能力。下面以优化贫困地区办学机构的信息化环境、数字化资源、应用系统为例介绍3个实践案例，分别是云端学习网、云教室以及开放数字图书馆。

（一）云端学习网——让在线学习时时发生国家开放大学网络高等教育创办之初，地处贫困地区的分部、学院需要自行采购服务器、部署学习平台。这主要受当时的办学体系结构所决定的。国家开放大学的前身——广播电视大学系统是伴随我国改革开放应运而生的系统办学体系，分成中央、省、市、县四级办学，并形成了与之配套的“统筹规划、分级办学、分级管理”的办学模式。基于这样的办学特点，并受限于当时的网络和信息化条件，开发的各业务系统多采用了整体开发、分级部署的方式，即办学系统中的每一个办学机构根据其所在的层级部署相应的系统部件，如图2所示。

这种分级部署带来的问题是：各系统技术手段不同、部署方式分散、业务逻辑不统一，造成了数据不统一、业务效率低下、资源不能共享，严重影响了学校教学业务的发展。

自2014以来，国家开放大学探索公有云服务在教育的应用，将原来分散部署的学习网集中部署在大型公有云服务上，构建起云端学习网，如图3所示。地处三区三州的院校不再需要自建机房、自采服务器，师生直接使用学习网云服务开展学习，大大提升用户体验。

利用云计算的特点，以“多租户”的方式，每一个分校即是一个“租户”，总部技术人员对所有租户进行技术运维和管理，既保证了每个分校的办学独立性，又减轻了各分校的技术运维工作，受到了各分校的欢迎。同时由于系统的同一性，层级间的数据交换工作天然的消灭掉了，取消了分级之间数据的上传一下达工作，减少了业务人员的工作量，同时也大大减少了因人工干预造成的错误引人。

学习网运行初期年登录人数不到100万人，学校不断优化学习网的服务器资源，做好技术支持服务，来自西部省份的登录人数持续增加，2019年全年来自西部12省份的上线人数就有132..37万人，人均上线天数达8.39天，累计产生学习行为频次达15.88亿次，累计产生流量3.20PB，与三级部署时期相比（2014年人均上线天数为2.76天）人均上线天数有了大幅提升，并且流量费全部由总部承担。在云计算服务的有力保障下，虽然请求量和流量猛增，服务器并未瘫痪，用户体验良好，并且大幅减轻了西部省份办学机构的流量费用负担。

这里介绍一个来自中部省份农民大学生利用云端学习网积极开展在线学习的案例。2014年，湖南省委、省政府拓展国家开放大学湖南分部一村一名大学生计划项目为湖南农民大学生培养计划项目。针对培养谁、学什么、怎么学等问题，依托湖南广播电视大学系统和云端学习网，按照服务三农、精准培养、重构课堂、政校联动的思路，以农村管理类、农业技术类、农村法学类三类专业为样本，创新了基于网络空间精准培养农民大学生的课程体系、教学方式和联动机制。线上，国家开放大学总部运维团队给每个农民学员创建了网络学习空间，配发了移动学习Pad，学员进入空间，自主选课程、学文本、看视频、做作业、参与交流讨论，获取课程知识、技能和形成性考核成绩。线下，组织学员参加入学教育，面授辅导和实践教学等活动，使教学上接天网，下接田间地头，让农民家门口上大学，掌上读大学成为现实。农民大学生在线学习非常活跃，2019年上线学习3.74万人，累计行为频次达1.91亿次，流量达1.25PB，这批学生产生的流量占全国学生产生流量的11%，足见学习强度之大，投入之高，也表明云服务真正让学习服务覆盖到广大农村乃至田间地头。十多年来，湖南广播电视大学累计招收农民大学生87604人，已毕业51912人。据抽样统计，已毕业的学员中，超过60%的学员成长为村干部或发展为科技致富带头人，带动了精准扶贫，激发了当地发展活力，还有7.1%的考上了公务员，1.2%的当选为省市县党代表或人大代表，还有1人当选为党的十七大、十八大代表。正因为基于网络学习空间精准培养农民大学生项目取得的良好效果，这一项目获得了2018年职业教育国家级教学成果奖一等奖。

（二）云教室——让面授教学无处不在

国家开放大学云教室以智能设备和互联网为基础，以云平台为依托，以互动和共享为核心，集成双向视频系统、录播、直播、多媒体教学等功能，支持大规模分布式的网络实时互动和资源共享，支撑远程教育教与学顺利开展的智慧学习环境。云教室是建设“互联网+”大学的重要基础设施，也是国家开放大学响应党中央扶贫攻坚号召、积极参与教育部教育扶贫工作的重要抓手。目前，学校已为所有分部配备了云教室，累计部署的云教室数量超过500间，其中地处西部落后地区的分部实现地市级分校乃至县级教学点全覆盖4），构建起全国最大规模的云教室系统，其系统架构如下页图4所示。

建设云教室的一个重要目的是平衡国家开放大学东西部地区教學点硬件设施的差距，建成的云教室系统具有以下特点：（1）技术先进。采用“云+物联网+智能终端”技术架构实现，利用云视频会议技术实现全国云教室互联，应用人工智能技术实现云教室录制视频语音识别、人脸识别，部署传感器实现云教室的智能管控，实时采集云教室应用和视频分析大数据。（2）功能强大。满足多种教学活动场景组合需求，应用云教室可开展多媒体教学、课堂录制、直播教学、远程互动教学、远程教学研讨、远程面试与答辩等教学活动”。（3）简单易用。一键式开启和关闭教室所有设备，全程触摸屏操控无需遥控器。（4）保障有力。运营服务平台实时监控云教室使用状态，提供远程开关机、系统恢复、导播、组会等服务，实时获取设备保修信息，与当地维修机构联动提供线下便捷快速维修服务。

云教室系统符合国家开放大学教学点遍布全国、系统办学的特点，支持开放大学在线学习和线下教学相结合的混合教学模式。云教室系统被广泛应用于教学、教研、管理等领域，在教学辅导、实践教学、案例讨论、翻转课堂和远程答辩业务中形成特有应用模式。

下面以新疆分部为例介绍云教室在新疆特别是南疆四地州发挥的扶贫作用。新疆分部各地市州电大师资队伍的水平参差不齐，分布极为不均衡，尤其是南疆四地州，师生比不足2%。自2013年开始，从促进贫困地区远程高等教育均衡发展的高度，国家开放大学总部援助新疆分部累计建设66间云教室，覆盖该分部所有办学机构，并在教学中投入使用。新疆分部针对各地市州电大师资的不均衡性，以共享优秀师资、满足学习需求为核心探索云教室的教学应用，最终构建了远程团队异地协作教学应用模式叨。在这一模式中，依托全疆分部的教师组建三支团队，即教学团队、技术团队、管理团队，并在全疆范围内开展基于云教室的协

同教学，运用云教室的云视频平台和管理平台，为学生提供实时交互的课堂教学、大规模的直播教学和课堂辅导答疑。自2014年至2018年期间，近100位老师通过新疆分部云教室或地州电大云教室为全疆学生授课，参与教学支持的教师超过300人，远程教学总时长约16万分钟，累计录制视频约6万分钟，取得了良好的教学效果，提高了新疆分部的整体办学实力。

（三）开放数字图书馆——让优质资源人人可得

网上的免费资源并不缺乏，优质、海量、付费的数字化学习资源是贫困地区所缺乏的。国家开放大学致力于汇聚优质海量学术资源，构建开放数字图书馆，并在办学体系内共享。

国家开放大学的图书馆服务不能局限于某一校园。在文献资源种类选择上，要考虑国家开放大学所开设专业多样性的需求;在文献资源访问权限上，在保证资源安全的前提下要对来自全国各地的师生开放访问;在文献资源推送上，要与已有的主要学习和管理平台打通，师生通过学习和管理平台账号即可访问文献资源;在文献资源访问方式上，顺应移动互联网发展要求，发展移动数字图书馆。目前学校提供给办学体系共享使用的内容涵盖：电子图书书目数据360多万种、中文电子图书280万种、外文电子图书387212种，中文电子期刊1000种、社科数字期刊2800多种，数据库29个（含试用），内容基本覆盖各学科中文数字文献资源。学校通过建设数字图书馆开放平台来面向全国办学体系包括地处贫困地区的办学机构师生免费共享数字资源。该平台除具备数字图书馆的基础核心功能之外，还可通过OpenAPI的方式接入和整合其他平台提供的服务或数字化资源。同时采用表述性状态传递（RepresentationalStateTransfer，REST）的方式将自身功能以服务的方式开放给第三方系统，如下页图5所示。

目前，地处贫困地区教学点的师生可通过以下两种途径访问国家开放大学数字图书馆。

（1）通过VPN（VirtualPrivateNetwork，虚拟专用网络，缩写为VPN）登录页面，师生在认证页面输入学习网账号进行身份认证，认证完成即可像在校内一样使用数字图书馆的全部服务功能和数字资源。通过VPN技术实现商业数据库的访问是一项关键技术。在各类图书馆现有的数字资源体系中，商业数据库占据重要的地位。商业数据库通常采取访问IP控制的方式对资源的使用范围进行限制，如对于高校图书馆服务范围的限定是校园局域网。对于普通高校而言，读者在校内访问数字图书馆是常态，限制IP对于图书馆服务的影响较小;而对于国家开放大学而言，读者在校外访问数字图书馆是常态，限制IP无疑将大部分读者拒之门外。学校提供基于安全套接层协议的虚拟专用网络服务，在不安装任何程序的情况下即允许合法用户建立VPN访问通道。

（2）通过云端学习网登录。师生登录云端学习网后，在常用工具栏即可看到数字图书馆链接，单击即可完成单点登录进入数字图书馆。

以地处西部省份的国家开放大学甘肃分部为例，该分部师生可通过PC端、微信、APP访问国家开放大学数字图书馆网站或国家开放大学学习网免费获取全文电子文献信息资源，大家认为这体现了现代图书馆的服务理念即任何时间、任何地点获取任何资源的文献信息资源服务，因此数字图书馆深受甘肃分部广大师生的欢迎。2018年、2019年两年间，甘肃分部师生访问国家开放大学数字图书馆检索文献信息资源次数合计21.98万次，下载量15.54万篇，为甘肃电大系统广大师生教学、科研提供了有效的资源保障服务。

六、结语

到2020年中国实现贫困人口全部脱贫是中国政府向全世界做出的庄严承诺，而教育扶贫则是教育部向全国人民做出的庄严承诺。当前，教育信息化作为推进教育精准扶贫的一种有效途径已成为学界的一种共识并在实践领域付诸实施。本文聚焦我国贫困地区教育信息化2.0推进工作，依托国家开放大学开展教育信息化精准扶贫模式与实践研究，构建了包括云基础设施搭建、应用服务部署、资源服务部署、应用驱动培训、运维和网络安全保障等环节的教育信息化精准扶贫模式，这一模式具有四方面的特征：（1）利用云服务搭建大平台，做到地处西部地区的国开教育机构全覆盖;（2）重点面向移动终端提供应用和资源，实现国开教师和学生服务获得全覆盖;（3）应用新技术包括大数据、人工智能、5G移动通信，站在高起点缩小城乡差距，提供大数据分析平台，供各级教育机构开展精细管理、精准教学和教学决策;（4）组建应用服务团队、运维服务团队、网络安全保障团队，做好师生信息素养培训和应用培训，切实保障信息化设施用得起来、看到效果并且不出问题。国家开放大学将教育信息化精准扶贫模式付诸实践，面向办学体系推动实施了云端学习网、云教室、数字图书馆等三个典型项目，这些项目充分体现了模式的四方面特征，并让全国办学体系特别是地处贫困地区的办学机构得到了实惠，促进了贫困地区办学机构信息化水平特别是教学应用水平的大幅提升。

实践表明，基于云服务的教育信息化精准扶贫模式符合低成本、低门槛、广覆盖的要求，可提升在线学习用户体验和参与度，实现区域优质师资共享，促进全国优质数字图书资源共享，真正做到让在线学习时时发生、让面授教学无处不在、让优质资源人人可得，可作为援助贫困地区推进教育信息化2.0的有效方案。

参考文献：

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关于印发《2019年教育信息化和网络安全工作总结》的通知【Z】