1、数字化教学解决方案第一部分 项目总体规划 人类社会进入二十一世纪，信息技术已渗透到经济发展和社会生活的各个方面，人们的生产方式、生活方式以及学习方式正在发生深刻的变化，全民教育、优质教育、个性化学习和终身学习已成为信息时代教育发展的重要特征。面对日趋激烈的国力竞争，世界各国普遍关注教育信息化在提高国民素质和增强国家创新能力方面的重要作用。国家中长期教育改革和发展规划纲要（2010-2020年）（以下简称教育规划纲要）明确指出：“信息技术对教育发展具有革命性影响，必须予以高度重视”。 1. 项目建设背景我国教育改革和发展正面临着前所未有的机遇和挑战。以教育信息化带动教育现代化，破解制约我国教育发
2、展的难题，促进教育的创新与变革，是加快从教育大国向教育强国迈进的重大战略抉择。教育信息化充分发挥现代信息技术优势，注重信息技术与教育的全面深度融合，在促进教育公平和实现优质教育资源广泛共享、提高教育质量和建设学习型社会、推动教育理念变革和培养具有国际竞争力的创新人才等方面具有独特的重要作用，是实现我国教育现代化宏伟目标不可或缺的动力与支撑。2. 项目建设目标 充分利用现代信息技术，以“课程教学”为核心，针对课程教学过程的需求构建基于校园网或城域网上的“数字化教学系统”，满足随时、随地、个性化教与学的需求。“数字化教学系统”建设内容包括一个教学服务支撑平台（即学校或区域教育云）、两个基于教育云的
3、教学应用客户端（即教师工作台和学生电子书包）和每个教室的无线网覆盖。2.1 构建学校或区域教育云教育云是基于网络和云计算技术构建的网络教学应用服务平台，为实施数字化教学、网络协同教研和课程同步辅导的需要提供包括资源和应用在内的一体化教学支撑系统。教育云建设内容包括服务器平台、网络平台、教学资源平台和数字化网络教学服务平台等软硬件系统的建设。教育云必须支持面向教师的教学、学生的学习辅导以及支持师生互动和生生互动。2.2 配置教师工作台 包括教师笔记本和教学应用软件系统，将课程资源与教师的教学要求紧密结合，支持教师对资源、资源管理、教学备课和互动授课等应用的需求满足。2.3 配置学生电子书包 包括
4、学生学习终端及支持学生进行课程学习需求的学习应用软件系统。 3. 项目应用目标 3.1 推进信息技术与学科教学的融合应用智能化教学环境，提供优质数字教育资源和软件工具，利用信息技术开展启发式、探究式、讨论式、参与式教学，鼓励发展性评价，探索建立以学习者为中心的教学新模式，倡导网络校际协作学习，提高信息化教学水平。逐步普及专家引领的网络教研，提高教师网络学习的针对性和有效性，促进教师专业化发展。3.2 培养学生信息化环境下的学习能力 适应信息化和国际化的要求，完善信息技术教育，开展多种方式的信息技术应用活动，创设绿色、安全、文明的应用环境。鼓励学生利用信息手段主动学习、自主学习、合作学习；培养学
5、生利用信息技术学习的良好习惯，发展兴趣特长，提高学习质量；增强学生在网络环境下提出问题、分析问题和解决问题的能力。 3.3 开展数字化教学实践探索创新的教学模式 “数字化教学”的实践是实现课堂教学中高效的人机交互、师生交互、生生交互和生本交互,充分调动学生的学习主动性和学习兴趣，为每个学生提供适合的个性化特色教育，为学生的终身发展奠定基础。通过本项目的实践，教师可以开展以下教学方式的创新，推动信息技术与学科教学的整合，实施数字化智能教学环境下的教学创新应用。（1）学案导学创新教学基于网络教学互动平台为核心构建的信息化教学环境，教师通过学案为学生设计学习任务、提供学习资源、引导学习过程，学生在网
6、络学案的引导下进行自主学习、小组讨论与交流、全班互动展示，实现交互式思维课堂的随时互动、深度互动、全面互动。（2）基于虚拟课堂的个性化班级教学针对传统课堂教学的不足，在网络教学平台上建立虚拟班级，通过整合虚拟课堂与现实课堂的优势，实施对学生自主学习、小组合作学习的有效引导：利用虚拟课堂解决学生个性问题，侧重发展学生的个体；利用现实课堂解决共性问题。（3）基于虚拟课堂的校本课程个性化选修针对“选修资源”不足、“走班教室”不够，指导教师力量短缺及选修课程的管理等问题，在网络上建立“虚拟课堂”，实现学生跨班级、跨年级选修课程，建立优质教育资源共享机制，为每一个学生都可以自由、平等地进入选修课程的学习
7、提供可能性。3.4 高水平教师队伍建设 在教育部“十二五”重点课题项目的指导下，通过开展网络教研、远程培训、课题研究等活动，培养一批教育理念先进、专业基础扎实、熟练掌握信息技术的高水平骨干教师队伍。第二部分 数字化教学系统1、系统总体设计1.1系统设计原则（1）开放性原则首先，系统设计要采用开放标准，选用的技术产品要符合开放标准。其次，在此系统之上搭建的各业务子系统又要保持一定的相互独立，业务子系统可根据用户方未来业务的需求而灵活的改变，满足业务系统今后进一步扩展的需要。（2）安全性原则 安全体系应该是一个多层次、多方面的结构，在系统的设计中要充分从业务需求、运行环境、系统用户等诸多方面考虑安
8、全性要求。目前常见的网络安全隐患主要来自以下方面： 网络级攻击：窃听报文，IP地址欺骗、源路由攻击、端口扫描、拒绝服务攻击。应用层攻击：有多种形式，包括探测应用软件的漏洞、特洛伊木马等；系统级攻击：不法分子利用操作系统的安全漏洞对内部网构成安全威胁。 另外，网络本身的可靠性与线路安全也是值得关注的问题。所以，本系统建成后应具有良好的安全性。能够对使用者进行验证、授权、审核，以保障系统的安全性。同时提供灵活的用户接入控制策略及分布式控制和集中式控制。（3）稳定性原则要保证系统运行的稳定性，使系统运行风险降至最低。无论是方案的设计还是技术的实现，应充分保证整个平台统可靠稳定地运行。包括完善的安全保
9、障措施和故障恢复能力，在系统架构设计时，要充分考虑系统的稳定性，消除单点故障。（4）兼容性原则 本系统与涉及用户面广，系统要必须紧密衔接，构成一个整体，所以在方案设计中应对已有系统和用户的进行全面考虑，做到与现有业务与数据的兼容。（5）先进性原则 本设计方案立足先进技术，在信息技术、软硬件产品及应用功能的构造上考虑到本系统近期及未来几年内的发展趋势，使建设后的系统具有较长的生命周期。（6）规范性原则 系统建设，从网络协议到操作系统，到数据结构，全部遵循通用的国际或行业标准，及国家的各项技术准。为保证本系统与相关信息系统的建设接轨，系统的建设方案从框架设计到功能设计都采用了XML、J2EE、SO
10、AP、UDDI、JNDI、RMI、WSDL、RPC等标准。 （7）管理性原则 必须保证整个系统的可管理性，以降低管理、维护成本。 （8）经济性原则在满足当前需要和未来发展的前提下，强调本系统搭建的经济性，在能够满足当前和未来发展需求的前提下，尽可能地降低系统成本，最大可能地提高系统的性能价格比。1.2系统拓扑结构本系统应该建立三层拓扑结构，而且具有云平台特征，即：任一点接入，便可获得全部服务；就近访问，响应速度如同本地；云平台内部实现实时同步技术。如：广州用户出差北京前发布信息，出差后到北京就近接入北京服务端，也会看到自己最近发布的任何内容。（1）主中心系统：部署为带有负载均衡的高容量、高访问
11、系统集群的全国中心系统。 （2）区域中心系统：拥有所辖校级系统功能和全部数据，并通过网络同步到主中心系统。（3）校级系统：拥有本校级系统功能和数据，并通过网络同步到省级中心系统。 （4）浏览器：网页访问工具，在用户没有安装客户端软件的时候使用。 （5）客户端：与浏览器访问系统具备同样的功能，但性能体验更好。1.3系统组成结构“数字化教学系统”由提供网络教学支撑服务的“教育云”平台和提供教师数字化教学应用的教师客户端“教师工作台”系统以及提供学生数字化学习应用的学生客户端“电子书包”系统等三部分组成。其结构示意图如下：2、数字化教学服务平台知好乐教育云“知好乐教育云”是将课程内容与教学服务集成于
12、一体的个性化网络教学综合服务平台，是教师实施课程教学活动的网络支撑平台，也是实施课程教学方式、学习方式创新转变的实践平台。平台遵循“教师主导、学生主体”的设计理念，实践“自主、协作、探究”的新课程教学理念，发挥信息技术在教学资源整合和网络教学互动方面的优势，通过“虚拟课堂整合现实课堂”的“双课堂”模式，全面优化课前、课中、课后的教学活动，促进区域教学的均衡发展，实现创新人才的培养。2.1平台设计思路 （1）平台实现“一站式”教育教学应用服务，为教师、学生、教育管理者和家长提供互动交流服务。（2）平台以“课程中心”为核心，将教学服务功能与课程资源集成于一体，按课程要求配置大量的优质专业教学资源，
13、包括教学素材、动画教具、教学案例、微格课例和测评题库。并且支持整合当地已有的教学资源，教师可便捷引用资源服务课程教学，实现教学资源的共享共建要求。 （3）平台以“虚拟教室”为手段，可任意构建各种“虚拟班级”， 打破传统的课堂时空限制、实施跨班、跨校的创新教学。（4）平台以“网络学案”为起点，针对不同学生的学习兴趣与学习起点，教师可编辑发布学案引导学生自主学习，实现个别化教学。（5）平台以“班级论坛”为工具，设置学习主题，主导学生实施“自主、合作、探究”的教学活动，激发学生的学习热情，提高教学质量。（6）平台支持多种教育信息化终端设备如电脑、互联网手机、视频播放器等接入应用。（7）平台针对教师和
14、学生提供“教师客户端”和“学生客户端”服务，由强大的专业团队实施7X24小时的维护，用户只管“用”，无需投入大量的精力维护“系统”。2.2平台总体架构根据前述的设计原则，结合不同单位教育培训的需求分析，整个系统建议采用三层架构设计，统通过规划清晰的功能实现平台功能。图：总体体系框架平台在J2EE框架下，实现了表现层功能、业务层功能以及数据层功能，并且对系统提供完整的安全保障体系和维护管理与支持系统，使系统平台不仅具有足够的安全保障，而且具有比较完善的维护管理及相应的技术作为支撑。（1）网络基础设施及硬件平台是整个在线学习系统的物理基础。 （2）信息数据层主要完成各种数据资源的存储和备份管理，主
15、要数据资源主要包括课件资源、学生数据、学习数据、考核数据、管理数据以及其他资源等。（3）服务支撑层则是整个系统服务应用的基础，由系统基本的模块对在线学习系统予以基础性的底层服务支持。（4）应用层则是用户对各级学生、教师以及管理员等系统角色所能运用的具体功能，由于对不同角色应用功能不仅相同，所呈现的功能与角色的权限分配密切关联，所有应用均由管理员进行配置。2.3平台主要功能2.3.1信息资源管理教育云平台内核设置智能化的信息资源管理引擎，负责处理来自教学过程产生的各种信息管理。包括：学生注册授权、学习情况信息和学习考核信息等有关学生信息的管理和处理。教师注册授权、教学备课授课信息和教学资源应用情
16、况等信息的管理和处理。其它信息资源的管理和处理。2.3.2服务资源管理教育云平台内核设置智能化的服务资源管理引擎，包括课件资源管理引擎、查询检索引擎、流媒体引擎、多媒体引擎、统计分析引擎、数据报表引擎和数据交换引擎，负责对用户实施统一授权控制等支撑服务。2.3.3教学支撑服务 教育云平台内核设置智能化的教学应用管理引擎，处理来自教学过程中的各种应用请求的处理和支持服务。包括：2.3.4课程中心教师可在课程中心对课程进行管理，并针对指定的课程编辑网络学案、添加资源、设置讨论、添加练习测试等，可针对特定班级与学生发布特定的网络学案，实现个性化教学，为学生的自主学习、小组合作学习提供帮助。课程中心与
17、资源中心、班级论坛等功能相关联，可快速把资源中心引用到课程资源中。教师可在课程中心监控学生的学习情况、批改作业、查看与参与学生的讨论等活动。学生客户端登陆平台后，可通过课程学习栏目访问教师发给自己的学案，可在线学习，也可下载学习，并可参与学案中嵌入的讨论或测试，提交的信息可即时反馈给指导老师，教师能够及时对学生的反馈提供适时的评价。2.3.5资源中心“课程资源中心”以中小学课程和教材为线索，以优化新课程教学活动和建设具有学校特色的课程文化为目的，集成了课程配套资源、资源建设与管理工具、教学应用软件等诸多功能的软件系统。它不仅囊括了专业化基础资源（动画教具、微格课例、多媒体教学素材、专题教参、教
18、学案例等）、本地化生成资源（教学设计、教案、学案等）、互联网在线资源等丰富内容，实现了学校（区域）自有资源、引进资源和日常动态生成资源的充分整合和有效利用，还能支持学校（区域）资源管理、校本资源建设以及教师备课、授课、网上教研、业务进修等。（1）资源管理资源浏览：支持资源按知识点聚合的栏目式浏览模式，即每个知识点的各类资源分栏目同屏显示；支持传统的表格式浏览模式，支持当前知识点组合检索；支持教材电子原版与配套资源同屏显示，可通过教材翻页同步浏览资源。 在线制作课件：便捷高效的在线课件制作功能，能及时将查找到的资源加入到PPT文档中，简化备课流程，提高工作效率。 资源管理：维护资源中心已有资源；
19、对新上传的资源进行审核管理；支持优秀资源的推荐、撰写推荐意见、可推荐到指定知识点；支持按资源分类的使用统计、按用户分类的使用统计，可组合时间条件。 资源整合：支持资源导航维护和自定义导航；支持资源分类维护和自定义分类；支持资源上传及资源属性编辑；支持资源的批量引入；支持外部在线资源的引入。 资源排行：提供各类资源的使用排行、上传排行、图书推荐排行。 网上教研：通过专家团队在线导课和评课、课题指导、教研资源的推荐等方式，帮助一线教师提高教学水平，并促进教师的专业发展。 图书推送：支持图书馆最新书目信息的推送，可推送到指定知识点，有效利用图书馆的图书资源。 （2）资源内容多媒体教学素材库“多媒体教
20、学素材库”是针对中小学多媒体教学的教研备课及课堂教学需要，根据新课程标准的知识体系，科学系统地设计制作教学所必需的文本、图片、图形图表、音频、视频、动画、课件、网络课件、案例、题卷、文献资料等各种教学素材而组成的多媒体数据库。通过配套的素材库检索备课系统，教师可以方便地选择素材，形成个性化的多媒体教案或讲义，充分发挥多媒体教学素材直观、动态、交互和信息量大的特点，使知识可视化呈现，充分揭示知识的本质和内在联系，所有素材都经各学科专家审定，是学科教师备课、制作课件的专业基础资源。资源类型包括多媒体教学素材（包括文本、图片图形、音频、视频、动画）、多媒体教学参考资料（包括教学设计、备课资料、测试训
21、练）、教学课件（包括演示课件、网络课件）。资源中心包括高中、初中、小学三个学年段主干学科教学资源，资源数量在120G以上。高中版：语文、数学、英语、物理、化学、生物、历史、地理、政治 初中版：语文、英语、数学、物理、化学、历史、地理、生物、思想品德 小学版：语文、数学、科学、思想品德动画教具库动画教具是基于科学模拟的教师教学工具，是以知识点或者教学主题为单位，针对突破教学难点的需求和组织课堂交互活动的需求而设计的，可以拿来即用的一组一组的教学动画，是多媒体教学必备的教学工具。包括科学建模动画、模拟演示动画、动态图表、交互练习、多媒体题解、感悟动画、诵读动画等不同类型的多媒体教学动画。动画教具包
22、括：语文、数学、物理、化学、生物、地理、历史、政治等八个学科的教具。用动画改变知识呈现方式，揭示知识本质与内在联系，用动画突破教学难题，让动画成为有效的教学工具。动画教具分初中、小学三个阶段设计，满足校园网网络环境使用。高中包括8大学科分634组共2075个教学演示探究动画。初中包含8大学科分496组共1786个教学演示探究动画。小学包含2个科分434组共1323个教学演示探究动画。多媒体教学案例库多媒体教学案例库精选收录中国教育学会、中国教育技术协以及各地教育学会和教研部门组织的各学科教学观摩大赛优秀案例、全国教育科学“十五”、“十一五”规划课题获奖案例成果及中国多媒体教学学报中优秀案例，分
23、语文、数学、英语、物理、化学、生物、历史、地理、政治等9个学科定期出版，是教师新课程专业学习、教研备课的参考资料。初中版：包含语文、数学、英语、物理、化学、生物、历史、地理、政治等学科，总共含有400多节优质教学案例课。微格课例库微格课例库是由各学科名师针对初中阶段每个学习单元中普遍存在的学习重难点问题设计的系列辅导课程。该课程库不是重复讲解课堂教学内容，而是针对学生的认知误区设计了一系列的思考问题，通过精心设问和具有启发性引导性的深入讲解，并借助多媒体手段，让学生透彻理解所学知识内容，学会思考和解决问题。同时也是帮助教师深入理解教材，帮助教师备课和业务学习的参考资料。教学测评试题库教学测评试
24、题库系统是一套针对中小学信息技术的应用，旨在提高教学和考试出题判卷效率、及时反馈教学效果的智能试题库系统。它主要用于课堂习题训练、自测、作业布置、阶段性综合练习及期中、期末考试、学科竞赛等。系统主要包括“智能出卷系统”和“智能考试评测系统” 。 “智能出卷系统”既能实现较高程度的智能化出卷，又能结合教师个人的出题经验手工设置进行出卷。教师可以通过此系统提供的海量静、动态学科试题资源库轻松、快速地组出针对不同测评目的的试卷，以满足各类考试及评测要求；系统开放式的数据库不仅可以每学年获得大量新的试题资源，还可以把各学科教师自己收集的试题、试卷随时输入到试题库中，使老师们越用越得心应手；系统中用户管
25、理及数据备份功能可确保系统的安全性。“智能考试评测系统”可实现网上考试、判卷、成绩统计、自我诊断等功能。教师通过网上反馈的统计信息，快速了解学生答题结果和知识点的掌握情况，从而及时做出下一步的教学调整和安排；学生可以通过网上考试和同步训练自我诊断掌握知识的程度，及时查漏补遗，这也是为学生提供了一种自主学习、自我检查的手段。 高中试题总量不少于40万道试题，初中试题总量不少于30万道试题，小学试题总量不少于25万道试题。多媒体电子教材建设电子教材建设是指教材全文电子化并与多媒体教学素材网络化整合的工作。它将根据教材章、节、页、栏目各级内容，系统恰当地组织备课教学所需要的各类多媒体教学素材和教学资
26、料，从而全面地支持教师进行多媒体教学备课活动；同时，它把教学素材与教材全文内容进行知识链接、无逢整合，使素材的使用像翻教材一样简便，轻松备课。2.3.6网络学案网络学案包括课前学案、课中学案和课后学案。 学案编辑： 教师根据学习主题编辑体现“教师主导作用”的、“所见即所得”的网络学案。在学案中进行学习方法指导，灵活引用各类型的多媒体学习资源，提出讨论问题。教师可灵活定义学习栏目，快速引用资源中心的学习资源，学案所见即所得。 学案发布： 学案可发布给指定的班级，指定的学生；可设定学案的有效期；可设定学案是否共享。 学案学习： 学生访问教师发布给本班的学案，可在线学习，也可下载学习；可参与学案中嵌
27、入的讨论或测试，提交的信息即时反馈给指导教师。 系统记录学生的学习时间。 反馈与调整： 学生学习的情况会即时反馈给教师，教师根据学生学习情况的统计分析结果，有针对性的对教学过程的实施进行设计、组织、和及时调整。2.3.7班级论坛 恰当的讨论主题可以激发学生的学习积极性，在师生互动、生生互动的交流讨论中激活学生的思维，发挥学习主动性。 根据教学设计的需要，互动讨论也可灵活应用于课前、课中、课后等教学环节。发布讨论：教师发布讨论话题，也可关闭讨论。 参与讨论：师生均可参与讨论。根据论题内容可选择全体人员、本班学生或小组成员等不同对象的可见方式，并且论题可与特定的课程关联。 论题排序：讨论主题可按时
28、间排序、也可按讨论者排序； 论题编辑：讨论支持符号编辑，可带附件； 论题评价：学生可以对他人论题进行评论、赠送小星星奖励； 论题批注：教师可对学生的讨论进行批注，标记“删除”、“替换”、“下划线”等。2.3.8测试反馈 在“测试反馈”中，教师可以对学生的测试情况进行统计。其中，统计能够查看测试发布人数、完成人数以及未完成人数，并可以点击“客观题统计”统计题目的正确答案、正确人数和作答人数，并可以通过分析图进行直观查看。学生提交测试后，系统可以直接评阅客观题正误。主观题由教师批阅，添加评阅后，学生可以根据教师的评语有针对的学习。2.3.9数字化作业 “数字作业”针对教学过程中的作业环节设计，构建
29、区域题库系统，在题库系统的支持下，构建学校教学中数字化作业平台，减轻教师的批改作业压力大和及时反馈等问题。教师可以利用作业平台新建作业、发布作业、批改作业和作业分析，帮助教师及时掌握学生学习情况；学生可以利用“数码笔”完成作业，作业可按学生存档，便于复习查看进行复习辅导。2.3.10学生管理 通过学生管理模块，可形成跨班、跨学校的虚拟班级，使学生享受到不同学校优秀教师资源。通过“班级学生”栏目，可实现申核通过或不通学生加入本班的申请，剔除已通过申请的学生，恢复学生的密码等操作。在“班级学生分组”中，选择相应的班级，可对选中班级的学生进行分组，实现小组协作学习；通过“班级关联”，可实现教师对选定
30、班级的关联或取消关联。另外，通过用户名或真实姓名在“学校学生”栏目中检索想要的学生，可把该学生加入到该班级中。3. 学生客户端电子书包 “知好乐电子书包”是以学生为主体，以个人电子终端为载体的数字化学习系统平台，贯穿于预习、上课、作业、辅导、评测等学习各个环节，覆盖课前、课中、课后学习环境。3.1 我的课本我的课本里有各个学科的课本。每个课本里都有与教材同步的资源供学生学习用，课本除了可以提供教材阅读外，还内设资源检索，记笔记，提问功能，下面一一介绍。 （1）与电子教材配套到章节、知识同步的各种类型的资源，让学习过程变得生动有趣（2）与电子教材配套到章节的学习任务（3）学习电子教材同时，可以同
31、步记笔记（4）学习电子教材同时，可以随时提问，寻求帮助学习过程中遇到的问题可以通过提问功能随时发给老师，寻求老师的帮助，让所遇问题及时得以解答。3.2 课堂导学课堂导学里边有老师下发给学生的供学生学习用的学案，学生在老师学案的指导下完成教师布置的学习任务。3.3 我的作业 我的作业里边是老师布置给学生的作业，学生通过完成作业来检测自己的学习情况，同时教师也可以通过学生完成作业的情况来针对性得进行教学。3.4 互动讨论学生在互动讨论模块里边与其他同学及老师参与讨论，实现生生，师生之间的互动交流。3.5 测试反馈 测试反馈模块包含了各科的期中，期末，单元测试题，在测试反馈模块完成单元测试、学期测试等阶段性考试试卷，检测学生的学习效果。且主观题由系统自动判卷方便快捷，大大减轻了老师的工作负担。3.6 辅导答疑学生通过辅导答疑模块提出与课程相关问题，并获得教师或其他学生的解答，学生在与他人的讨论过程中不断提升对知识的理解，同时也加深了学生对知识的记忆。4. 教师客户端教师工作台 教师工作台软件是为教师的关键教学业务需要开发的教师工作平台软件，为教师提供系统的课程资源服务，满足教师的资源管理与整合、备课、授课、进修培训等多媒体教学需求，同时也是教师进行网络教学的客户端系统。4.1课程资源 知好乐教师工作台的课程资源模块是教师进行资源浏览和筛选的模块。软件自带了数万条优质
