智慧教育大数据解决方案

智慧教育大数据解决方案一、系统建设目标1.提高全校师生信息素养通过数字化校园的建设，提高全校师生的信息素养，这是数字化校园建设的核心重点之一。

改进教师的教学理念与教学模式，通过信息技术提升教学能力。

培养学生信息技术使用与实践能力，促进学生拓宽学习能力及方式。

锻炼管理人员信息化管理能力，用更有效的方法完成更高效的管理工作。

2.将数字化服务应用到日常教学、管理与学生评价中教学、管理、评价、信息交流及学习是数字化校园的根本价值，所有设施及软件应用均以此为基础，并服务于学校管理者、教师、学生及家长。

为学校建立整套日常教学、信息化管理、学生评价等相关的应用服务，打通一切信息壁垒，实现信息技术与教育、教学的高效整合。

3.加强学校数字化设施建设及应用培训基础设施建设包含场地、网络、硬件及软件，是数字化校园的具体体现，也是最基本的要素要求。

而应用培训是数字化校园是否有效应用的前提保障，通过应用培训可以让更多师生快速参与其中，提高信息技术能力与素养。

4.提高校园安全与保障机制安全与保障是数字化校园的必要条件。

安全分为两大部分，人身安全与信息安全。

通过数字化校园的建设，一方面全方位保障师生在校人身安全及安全知识学习。

另一方面通过制度、管理及网络技术全力保护学校用户相关数据，让数字化无障碍运行。

二、总体架构设计1.系统设计原则市教育大数据的建设须坚持“先进性、实用性、开放性、标准化、可靠性、稳定性、可扩展性、易升级性、安全性、保密性、易维护性、可管理性”的设计原则。

1、先进性：教育大数据建设采用先进的思想、成熟的技术与设计方法，符合当前潮流与未来发展趋势，以便跟上信息技术的发展，具有较强的生命力，具有长期使用价值。

2、实用性：教育大数据建设的核心目的就是“应用”，须坚持实用的设计原则，紧紧围绕学校的实际需求。

在能够满足学校数字化校园要求的前提下，以尽可能以少的投入，取得尽可能大的效益。

3、开放性：教育大数据具有良好的开放性和兼容性。

采用面向服务的公共管理平台，通过信息门户、统一身份认证和公共数据交换，整合、集成各类应用系统和各种信息资源，以尊重历史、满足现状、适应发展。

4、标准化：教育大数据符合业界主流标准与规范，包括基础架构与各个应用系统，包括系统集成与数据整合，均遵循标准化原则，不依赖特定的网络、系统软件与硬件，能够部署并运行在各种主流的软硬件环境中。

5、可靠性：教育大数据支撑着整个学校的日常管理、教学应用及学习工具，必须具有高可靠性、高容错性和强大的数据处理能力。

使用成熟的热备份技术和集群技术，以确保不间断运行、确保局部出错不影响整体、确保快速响应。

6、稳定性：教育大数据必须具有良好的稳定性，保证持续运行时间长、故障间隔大、无故障时间长。

7、可扩展性：教育大数据必须具有良好的可扩展性，对于管理模式的变化、组织机构职能的调整、业务流程的改变等，能够通过规则引擎简便配置即可快速适应变化、满足需求。

8、易升级性：教育大数据采用独创的版本控制机制与更新包技术，能够简便快捷地完成平台整体或部分的版本升级9、安全性：教育大数据涉及到学校各个职能部门的大量敏感数据，安全运行至关重要。

必须构建全方位、多层次、完善的安全保障体系，通过安全制度建设和安全教育培训，在保证物理安全和网络安全的基础上，保证数据安全。

根据基础架构及各个应用系统的设计要求，采取不同的安全策略与安全措施，保证系统安全。

10、保密性：教育大数据通过身份认证、角色定义与权限分配，确保每个用户能且只能访问相应的信息资源与应用服务。

11、易维护性：教育大数据的用户包括校领导、各个职能部门的管理人员、教师教辅人员和学生，必须坚持易维护的设计原则，确保结构清晰、界面友好、操作简单、维护方便。

12、可管理性：教育大数据具有高可管理性，使得平台管理员和运行维护人员的管理简便快捷，降低运行维护费用。

2.技术特点及总体架构采用自行研发的跨平台开发引擎，基于优秀的开源框架Coco2d-x，进行大量的底层修改和完善，专门针对数字校园建设的特点增加了许多基础解决方案与优化。

基于基础云平台服务，可灵活部署后端服务，并视业务量增长情况平滑扩展；分离本地代码和资源，并使得工程大量脚本化，便于App快速迭代和升级；可以按区域、用户角色提供差异化升级服务。

如下图所示——完整的业务架构设计方案依赖于详细的需求与数据模型，采用成熟的分布式网格架构、标准的开放认证规范，结合云服务的计算、存储以及带宽资源支持，完成高可用性、安全性以及弹性扩展能力的架构方案。

A、水平分层在大中型互联网后台业务系统的设计中，水平分层是比较标准的规范，其特点是各层之间的依赖关系都是从上往下，上层的服务依赖下层，下层的服务不会依赖上层，构建了一种简单直接的依赖关系。

接口层主要实现与Web页面、移动客户端的接口交互，定义统一的接口规范，平台最核心的三个接口分别是认证(包括第三方认证)、用户数据访问以及管理。

服务层主要把中心的核心业务模块化，提高代码复用度，简化数据关联，从而降低开发难度，提高整个系统的可维护性和迭代升级能力。

数据层主要是各种业务数据的存储，首要的设计原则依然是数据分离，存储方式则与数据属性有关，比如结构化或非结构化，持久化或非持久化。

B、垂直方向垂直方向实际上给出了水平分层中各分层功能实现所需的各种技术。

接口层实现需要负载均衡和网站技术，为了支撑大规模的用户访问流量，CDN技术也是必不可少。

在网站技术中，全站HTTPS对于用户数据的安全性是非常关键的。

C、服务层技术架构是整个架构的技术核心ICE框架提供了基础的网络通讯、对象网格以及RPC访问能力；PAXOS算法可以进一步提高服务对象的动态分布能力；增强的AMQP 消息队列(RabbitMQ)提供异步消息发布和持久化能力。

Lucene、Kafka 和Hadoop则分别提供了全站信息搜索，高性能日志处理和大数据分析能力。

在数据层，分布式缓存技术可以大幅度降低SQL关系数据库的访问压力，NoSQL和分布式文件系统则提供了对大规模非结构化数据存储的支持。

D、监控平台所有服务系统一定会存在故障的可能性，监控平台可以提前预测和发现潜在的故障点，对于系统的平稳运行是非常重要的。

分布式监控组件采用对业务系统透明的低侵入方式，利用接口框架、服务框架提供的切入点采集和汇总日志，供监控平台进行分析。

E、云服务云服务在IT成本方面的优势已经是毋容置疑的事实，据公开资料，云服务可以把传统IOE(IBM/Oracle/EMC)架构的成本降低70%左右。

云服务还可以提供更专业的CDN、带宽管理、网络安全等方面的技术支持。

在云服务的弹性支撑能力之上构建系统结构，可以专注于业务本身，不太需要关注资源方面的限制。

经过较长时间测评，我们最终选定使用阿里云服务作为IaaS服务商。

F、安全规范安全规范分为以下几个方面展开:传输安全：作为整个教育系统的核心，用户中心建议采用全站HTTPS，即所有接口均只支持HTTPS协议以保证传输数据无法被窃取。

实施全站HTTPS需要云服务商的大力配合，包括HTTPS证书服务和支持证书的CDN服务，这样可以在保证安全的前提下，提高系统的响应速度和吞吐量。

令牌安全：令牌被分类两类，一类是用户在用户中心登录后分配给用户的登录令牌，该令牌可以与设备绑定，拥有较长的有效期，允许在客户端缓存作为自动登录使用的凭据。

这样用户在启动客户端时不需要频繁输入用户名和密码，可以提升用户体验。

另一类为第三方应用用临时代码换取的访问令牌，该令牌与应用和设备绑定，有效期较短，访问令牌无法用于登录，只能用来访问用户数据。

数据安全：通过模块化开发，可以减少需要数据库访问权限的开发人员，降低数据库泄露的风险。

如果对安全有更高的要求，可以组织混合云，即将数据库等关键服务放在内部机房，把公共服务放在云机房，混合云需要专线联接公有云和内部机房，成本稍高。

某些隐私数据，比如用户手机号、住址、身份证等，可以在数据库中加密存储，防止隐私数据泄露。

3.硬件部署所有硬件、线路设计、安装点、保护设备均以安全、绿色环保、可回收、实用性强、无尖锐突起等为根本原则，让全校师生及家长均可放心使用。

其中将学校不同区域进行功能及设备划分，更合理的分配硬件及网络资源，让学校在使用过程中更便捷、更贴心。

三、运维方案1.方案说明免费7×24小时电话技术支持，具备完备措施方案，防止网络病毒、黑客入侵及系统稳定性方面有良好的保障措施；保障项目出现重大问题时及时响应和解决，处理时限见下表：2. 项目管理架构由公司董事会直接领导本项目，项目经理直接入董事长负责，向董事长汇报相关项目的进度与发展情况。

各区县经理负责与区县教育局建立互动交流组，大家随时交流意见。

项目经理及时汇报相关数据，包括活跃、资源使用、学习数据、教学数据等。

3. 运营团队四、主要软件功能1.管理平台管理平台由教职员工、班级、学生、权限及设备等管理体系及数据统计构成，是数字化校园的基础。

应用功能如下——汇总数据，软件应用与设备状态一目了然。

2.应用平台应用平台包括教育、教学及学习应用，是数字化校园应用的核心重点，应用功能如下——A、网络备课其他所有与备课相关的素材等均可创建共享目录。

B、网络教学心同用途。

C、网络教研D 、 课堂教学E、教学资源F、学生学习3.安全平台安全平台包含两大部分，第一部分是平安校园，包含入校考勤、打卡、GPS定位、红外监控、视频监控等。

第二部分是数据安全，包含个人信息、应用信息及相关数据。

应用功能如下——4.信息平台信息平台包含两个部分，第一个部分是校内信息展示与发布，包括学校数字信息墙、数字班牌。

第二个部分是移动端信息展示与发布，包括即时沟通、校园风采、发布通告、调查问卷等。

应用功能如下——五、应用解决方案智慧教育、数字校园解决方案基于阿里云平台服务，所有硬件、线路设计、安装点、保护设备均以安全、绿色环保、可回收、实用性强、无尖锐突起等为根本原则，让全校师生及家长均可放心使用。

其中将学校不同区域进行功能及设备划分，更合理的分配硬件及网络资源，让学校在使用过程中更便捷、更贴心。

1.智慧课堂运用云计算、大数据等先进技术，以智慧课堂为核心，依托课堂及时测评、人人通平台教与学应用与分析系统及相应设备等，为教育管理机构、学校、教师、学生、家长提供服务，实现教育技术与教学应用的深度融合。

硬件可支持答题器、平板电脑等不同设备。

以大数据为重点，收集课堂测评、课堂教学成果、教师课前教学准备、学生课后练习等相关数据，构建教学分析、教学资源运用、教学模式优化、学生学习能力等多种大数据分析模型，为教师、学校提供优化教学方法与手段的数据依据。

构建更加智慧的现代化课堂。

2.数字班牌数字班牌，是智慧校园建设最重要的组成部分之一，即提升了校园的整体形象，又充分展现了校园风采，丰富了校园生活，也成了学校和班级，教师和学生，及家长和学生之间的互动媒介之一。