摘　要：区域智慧教育是新一代信息技术与教育深度融合、创新发展而产生的新型教育模式，代表着区域教育信息化未来的发展方向和趋势，但在推进过程中依然面临着诸多困难：教育应用系统繁多且使用率低;教育需求动态多变，系统建设难以统筹规划;教育应用系统持续维护难;教育数据难以实现互联互通;教育数据价值挖掘不足，难以支持精准服务等。构建“横向互联、纵向贯通、全面覆盖”的多级联动服务体系将有助于以上问题的破解，并在推动基于数据驱动的教育顶层设计和精准决策、推进区域教育信息化深度融合和可持续发展、实现与智慧城市系统的深度对接等方面有着重要的价值。多级联动服务架构包括基础服务层、中台服务层和应用服务层。基础服务层汇聚多方云平台的通用服务，根据教育业务需求的实际变化进行动态资源调配，以满足基本的教育需求;中台服务层采用“业务+数据”双中台架构，实现各教育业务板块之间的联通和协同，完成教育应用系统之间的数据贯通及跨业务系统的数据对接;应用服务层基于微服务架构，并根据实际的教育业务需求对各类教育应用进行分类重组，为不同用户呈现更加精准化、智能化的微应用和微服务。

　　关键词：区域智慧教育；多级联动；系统架构；业务中台；数据中台

　　中图分类号：G434

　　文献标志码：B

　　文章编号：1673-8454(2024)02-0048-14

　　作者简介：刘海龙，信阳学院教育学院讲师(河南信阳 464000);陈冬冬，东莞理工学校信息工程系讲师(广东东莞 523470);徐明，深圳大学信息中心教授(广东深圳 518060)

　　基金项目：2021年度广东省教育科学规划课题(高等教育专项)“‘互联网+教育’新形态下粤港澳大湾区高校教师信息技术应用能力提升研究”(编号：2021GXJK361);2020年度广东省教育研究院第二批STEM教育专项研究(一般)课题“STEM理念下中职学校人工智能课程开发与实践研究”(编号：GDJY-2020-S-b064)

　　一、研究背景

　　智慧教育是教育信息化创新发展的高级阶段、未来方向和必然趋势。余胜泉认为：“智慧教育是利用5G、云计算、人工智能等新一代信息技术，打造物联化、智能化、感知化、泛在化的新型教育环境，利用人机协同的教育智能，形成一种全新的教育形态和教育模式，构建出能培养智能时代创新人才的教育新体系。”^[1]杨现民认为：“智慧教育是依托物联网、云计算、大数据、无线通信等新一代信息技术所打造的智能化教育信息生态系统，是数字教育的高级发展阶段。”^[2]

　　教育部2018年发布的《教育信息化2.0行动计划》强调：“积极开展智慧教育创新研究和示范，推动新技术支持下教育的模式变革和生态重构。”^[3]基于此背景，教育部办公厅于2019年发布《关于“智慧教育示范区”建设项目推荐遴选工作的通知》，面向全国开展“智慧教育示范区”建设，这也标志着我国的智慧教育由萌芽阶段进入试点示范阶段，基于区域教育信息化的发展，探索可推广的先进经验、模式和优秀案例，实现我国智慧教育从无到有，再到规模化、制度化的纵深发展，在认知与实践层面实现突破，最终逐渐形成由点到面推进落地的局面。

　　近年来，一些省、市、区、县陆续启动智慧教育发展战略，制定与实施智慧教育发展规划。通过试点先行、统筹推进的策略，采取一地一案、分区推进的方式，在各区域孵化出不同的成功范式，涌现出各类成功应用于实践的标杆性案例，为智慧教育的推广、借鉴、优化提供了非常有价值的参考。

　　但智慧教育是一项复杂的系统工程，其发展不可能一蹴而就，如何从一个更宏观、更整体、更系统的视角去研究和思考我国区域智慧教育在实践发展中的重大问题?如何开展跨学校、跨部门、跨层级、跨区域合作，推动区域智慧教育整体协同发展?如何避免区域智慧教育在顶层设计和具体实施操作方面，因缺乏系统规划与协调、缺乏从区域层面对有限的教育资源进行合理规划、配置及有效使用，从而导致各级教育部门、各个学校重复投资、重复建设所造成的资源浪费等问题，是当前我国智慧教育实践发展过程中所面临的新挑战，同时也是创新发展的新机遇。基于此，本文分析了“横向互联、纵向贯通、全面覆盖”多级联动服务体系的构建策略，以期为我国区域智慧教育高质量、高水平发展提供参考与借鉴。

　　二、推进区域智慧教育的现实困难

　　为推动区域教育信息化融合创新发展，探索教育现代化的新途径和新模式，2019年教育部启动智慧教育示范区创建项目，对推动区域智慧教育的发展起到积极促进作用。但各地在区域智慧教育推进过程中也遇到诸多困难，具体如下：

　　(一)教育应用系统繁多且使用率低

　　各地经过前期教育信息化建设，虽然取得了一定的积累和发展，但大多缺乏系统、整体的顶层设计与规划。一方面，教育管理部门和学校根据自身业务需求各自开展教育应用系统建设，部署了功能雷同、数量繁多的应用系统，这些系统没有统一的入口、登录和认证方式不一、数据不互通，部分系统不符合实际的教育业务需求、功能老旧、操作复杂、用户体验不佳且管理分散，导致教育应用系统的建设呈现“小、散、乱、旧”等特征，对后期教育资源整合、业务系统对接造成了技术壁垒。另一方面，有些地区在前期信息化建设过程中存在硬件、软件和潜件发展不平衡，在教育信息化工作推进过程中缺乏强执行力，没有系统全面的应用推进机制，致使系统建设与应用脱节，各级单位在系统建设与应用方面职责不明确，造成先进的应用系统并没有常态化应用，甚至无法有效利用。

　　(二)教育需求动态多变，系统建设难以统筹规划

　　灵活开放的智慧教育生态主要包括无缝整合的智慧教育环境、智能化的教育云平台、可进化的优质教学资源库、基于大数据和自适应学习应用的精准教学、基于数据驱动的教育管理等不同类别和不同层级的服务对象、复杂多变的业务需求和功能各异的业务流程，使教育应用系统呈现出多元性、多样化的特征。近年来，尽管有大量的教育应用系统和相关教育产品投入使用，但很多系统因功能设计不合理、操作复杂、智能化程度不高，难以或无法满足实际的教育需求，尤其是教学类应用系统。

　　教育应用系统有统筹建设和分散建设两种模式。统筹建设能够最大程度地使用有限的教育投入覆盖区域内的所有学校，实现区域内教育应用系统的互联互通、数据共享，实现学校的智慧校园系统与国家、省、市、区(县)级系统的无缝对接，利于教育管理应用、优质教育资源的共享。

　　但随着信息技术与教育教学的深度融合，这种建设模式已难以满足学校、师生和家长的个性化需求，以及对教育服务质量的高标准要求。相比之下，分散建设虽能满足学校、师生和家长的个性化需求，但由于缺乏统一规划和统一的数据标准，导致区域内各种应用系统存在同质化、碎片化、物理隔离等问题，系统后期对接成本高、数据难以汇聚，难以实现基于教育数据驱动的精准管理和精准教学。

　　(三)教育应用系统持续维护难

　　教育应用系统的建设在技术层面是短时间的，但系统的后期运维、管理是长期的、不间断的，并且随着教育业务的动态多变，以及用户需求的不断变化而变化，这就意味着教育应用系统的建设是一个持续投入的过程。

　　目前，各级教育管理部门、学校都部署了数量可观的教育应用系统，且很多系统是各教育单位为满足其个性化需求，与某个企业合作单独建设而成的。这也导致存在以下问题：一方面，各教育单位缺乏专业的信息技术管理人员，因此对系统的持续维护意识不强，运维能力不足;另一方面，有些系统为小公司开发并负责运维，会存在因公司经营不善而倒闭的情况，致使无法提供持续的运维服务。

　　近年来，多种新兴智能技术的应用为智慧教育的发展提供了强大的技术支撑，这类技术在教育教学中的应用具有较强的复杂性和挑战性，对教育管理部门尤其是学校来说具有较高的技术门槛。如要保证这类技术能够更好地服务于管理和教学，并且能够持续、稳定地运行，就需要各教育单位提供更多的人力、物力投入，来打造一支负责建设、管理和运维的技术团队。这对教育管理部门和学校来说比较困难，而采用服务外包的方式，其高额的费用也让大多数教育单位无力长期承担，在经济上不具有可行性。

　　此外，笔者在项目实施过程中发现，无论是教育管理部门还是学校，因缺乏相对完善的管理制度，导致各类应用系统在部署、后期维护、升级等方面问题较多，影响了系统的使用效果。因此，教育应用系统的可持续发展离不开科学的管理制度和机制，应保障建设、应用、管理与后期运维四个环节的高效联通。^[4]

　　(四)教育数据难以实现互联互通

　　随着智慧教育的深入推进，教育管理部门和学校部署的应用系统越来越多样化，但很多教育应用系统是在不同的平台、由不同的开发商提供，使用的技术方案不一致，这些应用系统相互独立、互不兼容，导致基于这些系统的数据来源不一、类型各异、数据不规范、数据标准不一致、数据关联性不强，各应用系统之间难以实现数据共享。由于没有统一的数据标准、统一的接口认证规范、统一的应用入口、统一的服务调度，既无法与上级教育云平台(国家级、省级等)对接，也不能够与智慧校园系统进行联动，以实现国家、省、市、县(区)、校五级教育平台的纵向贯通。

　　除了教育系统内部的各个应用系统需要数据互通外，各教育单位特别是教育管理部门还需要与其它相关的政务信息数据实现共享，以更好地服务教育系统本身，比如需要户政部门的房产信息、户籍信息、居住信息、人社信息、人口流动信息等数据，建立区域学位预警系统，对区域内幼升小、小升初、初升高各阶级适龄生源和学位供需情况进行动态监管;需要公安部门的校园安全事件信息、突发事件信息、校园周边安全事件信息、应急预案等数据，建立区域内校园安防预警系统，通过预警监测降低校园安全事故的发生率;需要卫健部门的病发时段、疾病类型、流行病数、疾病突发应急预案等数据，建立区域内疾控预警系统，通过预警研判，实现对区域校园疾病的监管监控，提高应急处理的能力。

　　但目前最大的问题是，在相关业务领域内缺少相应的系统或平台，便于教育管理部门和学校与其他委办局之间进行数据和信息的共享互通，大多还需要通过传统方式或孤立的业务系统进行信息和数据的报送和接收，并且各教育单位存在通过不同的业务系统与委办局共享和互通相同数据的情况，造成大量的重复工作。

　　(五)教育数据价值挖掘不足，难以支持精准服务

　　在大数据时代，教育发展与改革正在进入数据驱动新阶段，区域智慧教育的健康发展需要实现各类应用系统的数据互通和共享，以支撑教育决策的科学制定。^[5]当前阶段，各教育单位对教育数据的采集和应用，大多是对各教育业务系统(如学籍系统、考试系统、人事系统等)产生的结构化数据，进行一些单纯的汇总统计和比较分析。而在教学和管理过程中生成的过程性数据和行为数据等半结构化或非结构化数据(如学科诊断和学业测评数据、课堂行为数据、体质健康数据等)，基本没有得到有效利用，其数据价值远未充分发挥出来。

　　首先，教育管理部门如何融通教育管理数据和跨部门、跨层级、跨业务的政务信息数据，围绕趋势研判、行政决策、评估评价、业务监管、督导评估等方面的数据进行分析，真正做到基于数据驱动的精准管理服务;其次，如何通过相关系统采集并分析学生的学科能力、学情分析、体质健康、综合素质评价等维度数据，形成针对学生的学情报告、学生成长档案和学生画像，支持基于大数据分析的精准教学服务和精准学习服务，全方位推动学生成长与发展;最后，如何基于对教师教学质量评估、教学评价分析、成果荣誉、绩效考核等数据的分析，刻画教师全维度画像，帮助教师提升自身教学能力，促进专业发展。

　　三、多级联动服务体系的价值体现

　　(一)多级联动服务体系的特点

　　多级联动服务体系，在横向上实现区域教育系统内部的应用互通、数据互通、资源互通、服务互通及跨委办局政务信息数据共享;在纵向上构建国家—省—市—区(县)—校五级融通的服务体系，为不同层级的用户提供包括业务、数据、资源等方面的教育服务。

　　1.横向互联

　　依托区域智慧教育云平台的建设基础，实现教、学、考、评、管、研、训等应用系统深度融合，形成业务闭环，使教育管理部门和学校无缝享受各级应用系统提供的应用、数据、资源、服务等(见图1)。

图1   教育系统内外部横向互联

　　具体体现为：基于统一的身份认证、单点登录，提供统一的访问入口和统一集中的身份信息管理，达到“一点登录，全平台使用”和“一点退出，整体退出”的效果;打造统一的门户入口，实现“一窗”访问接入所有应用，包括桌面应用与移动端应用，并根据用户角色权限提供个性化、差异化的用户界面，让用户能够快捷地找到需要的信息和服务;通过统一的数据接入，建立数据标准和规范，将所有应用系统关联起来，实现数据共享和数据交换。

　　区域智慧教育各应用系统的服务对象覆盖教育管理部门、学校、教师、学生、家长等多类群体，为满足不断变化的管理、教学和服务需求，相关系统的建设还需考虑根据实际的教育业务需求进行功能扩展，同时又不会因新增功能模块影响原有业务系统的功能架构。比较典型的是需要通过构建开放平台，实现跨委办局业务系统的对接、与第三方应用系统的对接，实现跨委办局政务信息与数据的共享，以及第三方教育平台中应用、资源和服务的使用。

　　2.纵向贯通

　　一方面，业务平台纵向联通，向上实现与国家级、省级教育管理服务平台和教育资源服务平台的对接，向下实现与智慧校园系统的联动，构建国家—省—市—区(县)—校五级联动的服务体系，以各类应用系统为载体，面向区域各教育单位，提供管理、教学、资源等服务，实现优质资源的共建共享，以及管理、教学、研训等应用和服务的共治共享、协同发展，以打造灵活开放的智慧教育服务体系。

　　另一方面，业务数据纵向联通，建立教育数据的逐级上报与反馈机制，实现从“数出多门”到“一数一源、数入一库、数出一门”的转变，实现教育业务数据在不同层级平台中的流通共享，结合教育发展需求，深度挖掘教育数据价值，推动基于数据驱动的教育决策，在精准管理、精准教学、个性化学习、资源智能推送、学业评价等方面，形成具有区域特色的智慧教育应用模式，如图2所示。

图2   国家—省—市—区（县）—校纵向贯通

　　3.全面覆盖

　　面向区域内各级教育管理部门、学校、教师、家长、学生和社会公众，构建融教育管理、教学应用、资源共享、信息服务等于一体的多级联动服务体系，实现上下级、平级及跨部门的信息共享和数据互通，以实现智慧教育。

　　具体体现为：以大数据带动教育治理科学化，形成运作科学、协同精细、响应及时、流程优化的区域教育智能管理服务体系;充分发挥多级联动优势，实现国家、省、市、区(县)、校教育资源平台的多级分布、灵活开放、互联互通、共治共享，有效支撑学校和师生开展智慧教与学的创新应用，全面提升区域智慧教育的支持服务能力;汇聚师生大数据，形成关于学校年级、班级数据分析的可视化报告，支撑学校管理精细化、信息化，助力学校教育高质量发展;通过监控区域学科教育质量，发现区域学科教学共性问题，从而开展有针对性的教研活动，提升教研质量，实现基于数据的教研转型，促进区域教研精准化;基于对学生数据的分析和挖掘，帮助教师开展基于学生实际情况的特色化教学，提高精准教学能力;汇聚学生学习过程大数据，对知识能力结构建模，生成个性化精准报告，从而发现学生的学科优势和问题，智能推荐针对性学习资源，提供精准性的学习支持;为家长提供学生定制化的学习报告及学习服务建议，使家长实时了解学生各方面情况，促进家校协同育人。

　　(二)多级联动服务体系的价值体现

　　区域智慧教育多级联动服务体系是跨层级、跨部门、跨学校、多业务系统的融合，这种集约、高效、汇聚、融合的新型建设模式，有利于提升区域教育信息化建设和应用整体水平，助力区域教育事业的健康、可持续发展。

　　1.推动基于数据驱动的教育顶层设计和精准决策

　　区域智慧教育多级联动服务体系，不仅能够实现教育系统内部资源、信息和数据的相互贯通，还能够实现跨委办局业务系统数据和信息的对接，以及第三方教育平台应用和资源的使用。在业务平台和业务数据方面，实现国家、省、市、区(县)、校五级联通，从依靠经验判断转向以数据驱动教育治理。通过实时流动的数据，促进教育管理工作走向扁平化，让各个层面的教育管理决策有据可依，并且在推进的每一阶段都有迹可循，促使不同教育部门和教育环节厘清权责，实现各项教育工作的“管、办、评”分离，促进基于教育数据辅助的教育管理和教学活动的科学决策。

　　2.推进区域教育信息化的深度融合和可持续发展

　　多种新兴智能技术的应用极大地促进了教育的智慧化发展，通过优质教育资源和各类应用系统的接入，实现不同系统、平台之间数据的互联互通，这为探索自适应学习、项目式学习等新型教与学方式的创新性应用，提供了强有力的支撑，有助于深入推进新时代、新形势下信息技术与教育教学的深度融合。教育信息化建设是一项长期且复杂的系统工程，需区域教育行政部门、学校、企业共同参与建设、管理和运维工作，才能保障系统持续健康地运转。^[1]多级联动服务体系的构建，能够充分发挥各级教育管理部门的政策引导作用，做好区域智慧教育的顶层设计和规划，探索区域智慧教育发展绩效评估的模式与方法，创新与教育服务商的合作方式，建立多方投入、保障发展的机制，为各教育单位提供个性化、便捷化的教育服务、教育应用系统的运维服务等，以推进区域教育信息化的可持续发展。

　　3.实现与智慧城市系统的深度对接

　　教育系统的理想化运转和发展，与所在的城市系统和社会系统密不可分。2014年，杨现民等就曾提出：“未来智慧教育的统一身份认证将与智慧城市中智慧医疗、智慧交通、智慧市民服务等接口绑定，社会各部门共享市民信息数据，最终实现人人拥有唯一的、个性化的、终身化的智慧账户。”^[6]近年来，全国各地智慧城市建设正在如火如荼地开展，但教育系统尚未真正实现与智慧城市的系统对接，暂时无法实现与各委办局信息资源共享和跨部门数据交换。

　　区域智慧教育多级联动服务架构，通过对接城市数据共享交换平台，按照区域政务数据共享流程和权限最小化原则，跨委办局申请资源及数据共享服务。一方面，教育系统根据实际需要从城市大数据共享交换体系获取跨部门数据，如卫计数据、房产数据、公安数据、社保数据等，以服务教育系统本身，满足动态变化的管理、教学和服务需求;另一方面，经加工处理后的带有教育属性的特色数据，也可以用来反哺智慧城市大数据中心，满足“一网通办”和“最多跑一次”相关事项的数据支撑工作，形成强有力的数据互补、政务协同。智慧教育贯穿智慧城市的各类业务系统，是保障智慧城市建设健康顺利发展的基石。

　　四、多级联动服务体系架构设计

　　区域智慧教育联动服务体系通过云端部署方式，以微服务的形式开放给各教育单位、教育用户使用，真正打造“云+端”一体化的情境感知、无缝连接、全向交互、智能管控、按需推送、可视化的智慧教育时空环境，为终端用户提供优质、个性化的专属教育服务。

　　多级联动服务架构(见图3)设计包括基础服务层、中台服务层、应用服务层。其中，基础服务层汇聚了教育城域网、公有云、政务云的通用服务，为区域各教育单位提供适配的场景支持、技术支持、应用支持、数据支持等;中台服务层包括业务中台和数据中台，将可复用的教育业务能力进行沉淀，实现各业务板块之间的联通和协同，进而便于各教育应用系统的数据贯通及跨业务系统的数据对接;应用服务层通过对教育数据和相关教育业务流程的分析，基于微服务架构对各类教育应用进行分类重组，为不同用户呈现对应的专属服务。多级联动的服务架构可以最大限度地对教育系统内外部的相关资源进行合理规划、配置及有效使用，为区域智慧教育的可持续发展提供支撑和保障。

图3   区域智慧教育多级联动服务架构

　　(一)基础服务层

　　考虑到教育业务实际需求的动态多变，基础服务层以云计算、物联网、大数据、人工智能等为技术基础，采用混合云模式，即将教育城域网、公有云、政务云等多个云端系统组成云端基础设施，汇聚来自多个云平台的通用服务，主要包括服务器资源、网络资源、存储资源、数据库资源、安全设施等，并根据教育业务需求的实际变化进行动态资源调配，以满足区域智慧教育基本的教育需求。

　　基于教育城域网，集中整合各种软硬件教育资源，构建虚拟化资源池，在资源共建共享的基础上，通过各类教育应用系统，为各教育单位、教师、学生、家长等不同用户提供服务;同时，通过5G通信技术升级区域教育城域网，利用5G高宽带、低延时、泛连接、较强的边缘计算和管控能力等优势，打造教育资源全局调度、业务快速部署、能力全面开放、容量弹性伸缩、架构灵活调整的新一代区域教育城域网络，^[7]实现对网络应用和资源需求大、基于新一代信息技术的智能化、特色化教育应用系统(如视频类远程教育、全息课堂、VR/VR教学、云端智能管理等)的部署使用，以满足区域教育管理部门和学校的个性化发展需求。

　　公有云通常指第三方供应商为用户提供的云，其核心属性是共享资源服务，主要由大型企业(如美国的谷歌云、微软Azure和中国的腾讯云、阿里云、移动云等)开发并提供。依托公有云，可实现第三方教育服务商提供的优质教育资源接入，以满足区域各教育单位在管理、教学等方面的业务需求。智慧城市的建设要推进公共服务管理、交通管理、突发事件管理和城市管理的智能化、民生服务的优质化，以实现大平台共享、大数据慧治、大系统联动、优服务普惠。教育作为智慧城市系统的重要子系统，其发展理应实现与智慧城市系统的互联互通，基于政务云提供的城市资源和获取的教育数据，创建主题数据库和特色应用系统，以更好地服务于教育系统本身。

　　总体来说，教育城域网、公有云、政务云各有优势、各具特色，其组织架构并不是割裂的，而是协调工作的，三网协同提供了更大的灵活性、更多的部署选项、更高的安全性和符合性，为区域智慧教育的健康运转提供了强大的云基础设施服务。

　　(二)中台服务层

　　中台最早由阿里巴巴集团在2015年提出，灵感来源于一家芬兰游戏公司超级细胞(Supercell)，其目的是提供快速、低成本、更高效的业务创新能力，核心是构建共享服务中心，过程是打造“大中台、小前台”组织和业务机制。在传统的教育信息化系统架构中，教育管理部门和学校大多根据各自的需求建设相应的应用系统。这些应用系统难以灵活、快速地适应动态多变的业务需求，以及实现各应用系统之间的数据互通。“业务+数据”双中台架构，能够重构区域智慧教育系统架构设计，将各教育应用系统中的共性能力进行整合，将可复用的教育业务能力进行沉淀，实现各业务板块之间的联通和协同，进而实现各教育应用系统的数据贯通及跨业务系统的数据对接，为教育的前端应用提供更加便利的服务。

　　1.业务中台

　　业务中台的目标是基于对教育业务需求的分析，通过业务模型重构，实现不同业务系统中可复用的业务能力在各业务板块之间的联通和协同，提升业务创新效能。以往的教育信息化系统建设，由于缺乏系统、整体的顶层设计与规划，各教育单位大多根据自身业务需求自建，这种分散的建设模式导致系统的碎片化、同质化现象严重，系统之间数据不互通，系统耦合度过高，有些功能多个应用系统都有，存在重复建设，而且每个系统中单个功能模块的迭代更新还会影响整个系统的运行，造成较差的用户体验，也不利于系统的后期运维。

　　基于此，需将多层级、多类别、多场景中不同教育应用系统共通的、可复用的公共能力和服务，从各个单体中剥离出来，通过对共性业务需求和公共服务模块的提炼，构建共享服务中心，如统一身份认证、统一用户中心、统一门户中心、统一资源中心、统一应用中心、统一消息中心、工作流引擎等，为不同的教育业务系统提供可复用的共享服务。

　　在业务建模上，可以采用领域驱动设计(Domain-Driven Design，DDD)的方法，通过划分业务界限、上下文边界，构建教育中台领域模型。根据领域模型对各类教育业务的微服务需求进行拆分和设计，面向前端应用提供基于API接口级的业务服务能力，也可将领域模型所在的微服务和微前端组合为业务单元，以组件的形式面向前端应用，提供基于微前端的服务能力(见图4)。

图4   教育业务系统中台重构

　　业务中台建设完成后，前端应用就可以联通和组装各个不同中台业务板块，形成一体化业务能力支撑服务，面向教育管理、教学、研训等，以各类个性化微应用的形式替代现有粗放式平台，避免了不同系统雷同功能的重复建设和系统后期的维护压力。同时，相关教育应用在设计和开发时，可根据业务需求的动态多变，灵活调用现有的一些基本功能组件，为各类应用的更新和迭代、创新性设计和服务水平的提升，提供强有力的支撑。^[8]

　　业务中台除了打破单个业务系统的壁垒外，也具备构建开放、可扩展的平台能力。通过API接口，实现与上级教育云平台的对接、与智慧校园系统的联动、与第三方教育平台及跨委办局业务系统的接入，打通教育系统内部各类应用系统提供的应用、数据、资源、服务等，实现跨委办局政务信息与数据的共享，以及第三方教育平台中应用、资源和服务的使用，以前端微应用为载体，为教育管理部门、学校、教师、学生、家长等提供精准化服务。

　　2.数据中台

　　数据中台是实现对数据的采集、存储、计算、加工，形成统一数据资源中心，为应用提供统一的数据服务。在教育领域，教育数据中台通过对各类教育数据价值的深度挖掘，让数据说话、让数据赋能教育，发挥数据要素的价值。^[9]

　　构建教育数据中台，首先，要制定统一的数据标准规范。规范的编制，不仅要注意与已有的国家标准、行业标准保持一致，还需满足在跨层级、跨部门、跨学校之间进行数据交换与共享时发挥作用，通过提供可靠的数据交换接口文档，使各类数据遵循相同的标准和口径，为数据交换提供统一的服务接口，^[8]从而将教育系统内部、第三方教育平台、跨委办局业务系统等多方信息化系统中分散、多源的数据(如结构化数据、半结构化数据和非结构化数据等)进行汇聚，并根据数据源的特点进行类别区分。

　　其次，为满足海量数据的存储需求，适宜采用差异化存储方式，对诸如教育管理信息、学校信息、教职工信息、学生成绩信息、教学资源信息等结构化数据，采用关系型数据库存储，保证数据存储的规范性、完整性和一致性;对教育过程中所生成的文档、图片、视频等半结构化或非结构化数据，采用非关系型数据库存储，特别是对于离线数据和大规模数据的存储和分析，可采用Hadoop进行更加灵活的处理。

　　再次，基于对来源不一、类型各异的海量数据的分析，提取并挖掘其教育价值信息，通过大数据分析来揭示、预测教育管理、教育教学中各变量之间的关系，满足教育管理部门、学校、教师、学生、家长等的个性化需求，以实现教育数据的服务价值。其主要有数据查询、数据分析、数据可视化、智能推送、服务定制、API接口、数据共享交换等服务。其中，通过API接口服务，上层应用通过请求/响应过程来访问数据，实现数据与应用场景的对接，使应用可以便捷、高效地使用与调用数据中台的数据资产，促进教育数据的应用与流转。^[10]教育数据中台的另一个重要核心功能就是数据共享交换平台。通过数据共享交换平台可与区域教育云平台、学校数据点、第三方互联网教育应用系统进行对接，完成数据采集与分发;与部署在政务云的城市大数据中心，通过前置机方式或接口的形式进行通讯。数据交换中心根据各业务部门数据交换需求，通过前置交换工具，从数据提供方的业务数据库进行数据采集，并由数据交换软件发送到数据需求方，以完成跨部门数据交换。

　　最后，数据中台的健康运行及数据治理的效果，需要通过对数据的监控和管理得到保障，主要包括数据标准、数据质量报告、数据安全、对数据的实时监控及分布调度等。^[10]

　　教育数据的价值主要体现在对数据的应用层面，如基于大数据和人工智能技术，通过对海量教育数据的分析，挖掘教育数据的价值，从而灵活、高效地为教育管理、教育教学提供个性化、智能化、精准化服务。

　　一是通过打破各级各类教育系统的数据壁垒及跨业务系统数据对接，挖掘数据变化规律与内在机制，让教育管理者全方位掌握教育管理过程中的问题及原因，为教育管理的评估与干预提供前置预警、智能防控、科学决策等。^[11]以区域教育学位预警为例(见图5)，通过跨部门数据对接，在整合辖区内户籍、居住、房屋等信息的基础上，当地教育局可根据各年级实际就读学生人数及最新人口变化，实现对下个学期或未来适龄生源的预测、学位供需分区预测、学校承载能力评估、学位建设投入评估等，不仅能够满足家长对学位供需情况及时了解的需求，还可以为不同片区因学位问题需规划新建学校等涉及重大公共开支的事项提供科学评估，避免出现失衡或不足。

图5   区域教育学位预警

　　二是通过对教学过程、师生行为等数据的分析，形成针对教师和学生的多模态智能画像，以及教学效果、学习效果等的可视化诊断报告，为教师的精准教学、学生的个性化学习、教学模式的革新等，提供强有力的支撑。

　　三是基于全面的教育服务，获取丰富的师生数据，在对他们全面画像的基础上，总结教育规律，实现教育资源的循环丰富完善、教育推荐路线的精准匹配、个性化学习资源精准推荐等，为教育管理者、教师、学习者提供精准的教育服务。^[12]

　　(三)应用服务层

　　基于业务中台和数据中台的支撑，可根据教育管理、教育教学等方面实际的业务需求，开发更加精准化、智能化的前端应用。从技术角度来说，基于中台架构的前端应用大多采用微服务架构，即把一个大型的单个应用程序或服务拆分为数个甚至数十个的微服务模块，围绕教育业务的实际需求来创建应用，并将其设计成不同类型的可独立发布的服务，每个服务都是围绕各自业务功能的单独应用，仅关注和完成某个特定功能，一个功能代表一个小的业务能力。

　　根据服务层次的不同，基于微服务的区域智慧教育前端应用可分为区域级微应用和校级微应用。区域级微应用主要将区域内教育管理、教育教学等方面通用的、相似度高、个性化低的业务需求，根据实际进行统一规划和开发，如面向区域内所有学校的联考考务管理、课题申报管理、面向区域内所有教师的网络教研等;校级微应用主要是根据学校的教学需求，在细化相关业务规则、业务流程的基础上，面向校园管理、教学创新、资源建设、校园服务等方面开发的轻量级应用，为学校管理者、教师、学生、家长等提供一系列智慧型服务。需要强调的是，不管是区域级微应用还是校级微应用，都不应该局限于各职能部门内部，而应该更多地考虑实际业务需求，为用户提供精细化、智能化的服务。

　　五、多级联动服务体系的运行机制

　　区域智慧教育多级联动服务体系的运行，在总体思路上是以互联网平台思维等先进理念为指导，按照互联网化的产品开发与服务模式，聚集政府、学校、教育服务商等区域内外力量，^[13]重构区域教育信息化生态体系，以促进区域智慧教育的发展。

　　首先，要推进政府、学校、教育服务商等多方主体的协同合作。政府在区域智慧教育发展过程中起着统筹规划的作用，一方面，要制定区域智慧教育各项标准规范，牵头建立跨层级、跨部门、跨学校的工作协作机制，推动教育系统内部及跨委办局的高效沟通，以协调各方资源和数据的互通共享;另一方面，对当前阶段的教育服务建设模式进行改革，推动政府向市场购买教育服务或服务租赁，并通过健康的市场竞争机制，不断提升教育服务商供给教育服务的品质。学校在推进智慧教育建设过程中，需建立起系统全面的推进机制，推动各类先进应用系统的常态化应用，探索在校园管理、教学模式、资源建设与共享、校园服务等方面的创新应用，以提升校园信息化建设水平。教育服务商应根据各教育单位在管理和教学方面的实际需求，为用户提供针对性、个性化、高质量的教育服务，并做好各类应用系统的后期运维工作，为教育服务的稳定和可持续发展保驾护航。

　　其次，以智能技术的相互赋能、融合创新为支撑，推动多级联动服务架构的自身进化、良性运转。区域智慧教育的创新发展，以人工智能、大数据、云计算、物联网、5G等智能技术为支撑，在多级联动服务架构的基础上，消除教育业务需求和智能支撑技术之间的鸿沟，促进智慧教育各方主体、各个要素形成一个相互联系、互为依托、自适应、自进化的生态系统。为个性化的教育活动、跨时空的教育资源配置、多主体的教育协同治理、社会化的教育服务供给、智能化的教育管理和评价提供支撑，推动教育理念、教育管理模式、教育实践等多个层面实现系统性、结构化变革。^[14]

　　最后，融入智慧城市发展，充分利用良好的外部发展环境。智慧教育的发展不应是一个自我封闭的系统，而应与智慧城市紧密联系，将教育数据与城市数据相结合，充分利用智慧城市发展过程中出现的新技术、新应用和新服务，确保多级联动服务架构的开放性和互通能力，通过打通教育系统内外部之间的数据信息壁垒，促进对教育数据全方位的挖掘和整合，^[15]构建协同进化和良性循环的区域智慧教育生态系统，为新型教育管理模式和教学范式的创新、无缝式和泛在化的学习提供支撑。

　　六、多级联动服务体系的实践应用

　　本研究以深圳市盐田区智慧城市和“数字政府”建设项目背景下，智慧教育的建设规划为例，展开具体分析。在智慧教育架构设计上，除实现教育系统内部应用互通、数据互通、资源互通、服务互通外，还涉及通过开放平台与国家、广东省、深圳市教育云平台的纵向对接关系，与第三方教育应用、装备的横向对接关系，以及通过数据交换模块与盐田智慧城市的数据推送和订阅的关系，具体如图6所示。

图6　盐田智慧教育与外部系统的关联关系

　　(一)与盐田智慧城市的关系

　　盐田智慧城市建设的总体目标为实现大平台共享、大数据慧治、大系统联动、优服务普惠。其中，智慧教育建设属于智享品质生活部分。在项目建设中，盐田区智慧教育云平台可通过与盐田智慧城市大数据中心联动，实现数据的互联互通与数据交换。通过盐田大数据资源中心获取的教育数据，形成教育主题数据库，同时可用于智慧城市智能运行中心(IOC)的教育数据应用展示。

　　(二)与国家、省、市级教育云平台的关系

　　盐田区智慧教育云平台与深圳市教育云平台互相补充，区级平台主要满足本区域个性需求，市级平台主要满足全市共性范围需求。两者通过用户、资源等对接，实现区级平台与市级平台的互通;区级平台也与省级平台、国家级平台对接，实现同样互通结果。盐田区教育云平台与市、省、国家级教育云平台互联互通，融合上级教育云平台的应用和资源，以构建教育云服务生态。

　　(三)与智慧校园应用的关系

　　基于智慧校园现有能力的扩展或延伸，以及上级教育云平台的应用，通过开放平台对接智慧校园，实现统一的身份认证与单点登录，所有应用的数据需接入智慧校园的数据交换模块，实现平台内所有数据的互联互通，打破了应用与数据的孤岛。另外，通过开放平台与应用市场的接入与管理能力，可改变教育教学、教育治理应用的供应模式，借鉴移动互联网应用市场上架、下架、订购机制，持续完善和迭代相应的应用，同时规避和淘汰使用效果差、功能落后的应用，为学校、教师、学生和家长提供最佳的教育服务。

　　(四)与第三方教育平台合作的关系

　　基于开放平台，整合第三方教育平台的应用、资源与服务，通过打通用户数据(用户信息、登录认证等)、基础数据(学校、班级、科目等)及业务数据等，实现以下应用场景：用户通过盐田区教育云账号无缝切换使用第三方教育平台的应用、资源与服务;第三方教育平台使用数据汇聚到盐田区教育云平台，用于数据分析服务;管理者可通过统计报表查看相关应用使用情况，系统基于应用使用数据为教师或学生提供了个性推送服务，从而实现教与学的提升。

　　七、结语

　　区域智慧教育的发展，有助于推动信息时代教育的变革，而探索教育改革发展新模式、提升区域整体教育水平，则是一个长期探索的过程，要在实践中总结，总结中实践。本研究基于笔者曾负责和参与的多个市、区、县的智慧教育项目建设，通过对区域智慧教育推进过程中的现存困难进行总结和分析，提出了“横向互联、纵向贯通、全面覆盖”的多级联动服务体系的架构设计，以实现教育系统内外部各主体、要素之间的互联互通、协同演化，重构区域智慧教育发展体系。区域性智慧教育项目特别是基于智慧城市背景下的智慧教育项目建设影响因素多、时间跨度长，因此本研究对多级联动服务体系实践效果的分析还不够深入，后续将通过区域智慧教育专项课题，以及对相关智慧教育项目的持续跟进，进行系统研究和详细阐述，以期为我国区域智慧教育的建设和发展提供参考和借鉴。

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Research on the Construction of Multi-level Linkage Service System

of Regional Smart Education

Hailong LIU¹, Dongdong CHEN², Ming XU³

(1.College of Education, Xinyang College, Xinyang 464000, Henan;

2.Department of information engineering, Dongguan Institute of Technology, Dongguan 523470, Guangdong;

3.Information Center, Shenzhen University, Shenzhen 518060, Guangdong)

　　Abstract：Regional smart education is a new education model produced by the deep integration and innovative development of the new generation of information technology and education. It represents the regional education informatization’s future development direction and its trend. But it still faces many difficulties in the process of promotion: there are many educational application systems and low utilization rate; The demand for education is dynamic and changeable, and the system construction is difficult to plan as a whole; It is difficult to maintain the educational application system continuously; It is difficult to realize the interconnection of educational data; The value mining of education data is insufficient, making it difficult to support accurate services. Therefore, building a multi-level linkage service system of “horizontal interconnection, vertical connection and comprehensive coverage” will help to solve the above difficulties, and has important value in promoting data-driven education top-level design and accurate decision-making, promoting the in-depth integration and sustainable development of regional education informatization, and realizing the in-depth connection with the smart city system. The multi-level linkage service architecture includes basic service layer, middle platform service layer and application service layer. The basic service layer gathers the general services of multi-party cloud platforms and dynamically allocates resources according to the actual changes of educational business in order to meet the basic educational needs; The middle platform service layer adopts the “business + data” dual middle platforms architecture to realize the connection and coordination between various educational business sections, and complete the data connection between educational application systems and the data docking across business systems; The application service layer classifies and reorganizes various educational applications based on the micro service architecture and according to the actual educational business needs, so as to present more accurate and intelligent micro applications and micro services for different users.

　　Keywords：Regional smart education; Multi-level linkage; System architecture; Business middle platform; Data middle platform

　　编辑：李晓萍　校对：王天鹏