中科院：“教育云”促进科教融合

中国科学院的教育工作，在管理体制、师资队伍、培养体系等方面均与院属科研机构的科研条件高度融合，基于“科教融合”特色所建成的“中国科学院教育云”，有效提升了科教资源融合共享、自主学习服务和教育决策支持的能力，充分发挥了教育信息化在中国科学院教育改革和发展中的支撑与引领作用。

　　中国共产党十八届五中全会要求，要推进教育信息化，发展远程教育，扩大优质教育资源覆盖面。习近平总书记在致国际教育信息化大会的贺信中指出：因应信息技术的发展，推动教育变革和创新，构建网络化、数字化、个性化、终身化的教育体系，建设“人人皆学、处处能学、时时可学”的学习型社会，培养大批创新人才，是人类共同面临的重大课题。刘延东副总理在第二次全国教育信息化工作电视电话会议上强调，要认真学习贯彻十八届五中全会精神，大力推进信息技术与教育教学、创新创业的融合发展，促进教育公平，提高教育质量，为培养现代化建设所需高素质人才提供有力支撑。

　　“没有信息化就没有现代化”。当前，信息化建设已被提升到前所未有的高度。教育作为经济社会发展的先导，则必须以教育信息化为重要引擎。在新时期、新阶段，肩负出成果、出人才、出思想战略使命的中国科学院(以下简称中科院)，依靠全院布局完善的科研体系、先进的科研理念与高水平的科研队伍，形成了基于中科院各研究所的高水平科研优势和高层次人才资源，以中国科学院大学(以下简称国科大)和中国科学技术大学(以下简称中科大)为核心、以研究院所为基础和延伸的完整教育体系，确定了“科教融合、协同发展、突出特色、引领示范”的教育发展方针。目前，中科院在学学生已逾6万人，教师导师达到2万人，学科整体评估名次位居全国前列，大部分毕业生成为国家科技创新、创业和管理骨干。

　　中科院的教育信息化，坚持以教育信息化支撑人才培养，推动教育变革和创新。在建设实施层面由国科大牵头，中科大和全院120余个研究院所共同参与，经过十余年的发展，已形成相当的规模和特色。“十五”期间建成“中国科学院远程教育系统”，远程教育网络覆盖到全国的70个远程教学站，实现了中科院系统内跨地域、跨学科的远程双向交互教学，促进了优质教育资源的积累与共享。“十一五”期间，在原有分散、局部、非标准的教育管理系统基础上，构建了服务于全院学生和科研、管理等岗位职工的网络化研究生教育业务管理、继续教育培训和协同学习平台，覆盖了从研究生教育到继续教育的各层面的业务管理与协同学习技术支持与服务，实现了教育统一门户登录及教师、学生、职工和课程等基础数据的关联，为教育质量的提高与领导决策提供了便捷、可靠的信息化支持。

　　时间的车轮驶入“十二五”，面对教育理念变革和信息技术发展带来的深刻变化，为了进一步满足中科院人才培养对网络资源日益丰富及科研与教育日趋紧密关联的需求，2012年7月，由国科大承担的中科院信息化专项建设项目—“教育云”工程正式启动。“教育云”基于“科教融合、自主学习、教育创新”的发展目标，坚持“统筹规划、整体推进、创新发展、以用促建”的工作思路，在“十一五”教育信息化基础上，面向本科生和研究生教育、继续教育、自主学习以及全院教育资源积累与共享的信息化需求，采用云技术实现对基础环境的虚拟化、管理和学习数据的资源池化，为全科学院学生、教师、科研人员、管理人员及其他职工提供网络化、个性化的教育学习平台。“教育云”的建设和应用，覆盖京内4个校区、京外5个教育基地和分布全国的120余个研究院所，进一步提升科教资源融合共享、自主学习服务和教育决策支持的能力，促进了科教资源、信息挖掘技术与教育的深度融合，充分发挥了教育信息化在中科院教育改革和发展中的支撑与引领作用。

　　实现资源池化，提升科教资源融合共享能力

　　1.基础设施平台实现物理资源快速部署和可靠支撑

　　教育云基础设施平台是整个体系正常运行的基本保障。平台内置28台计算节点，配备42TB高速共享存储，采用成熟的开源虚拟化技术KVM，实现对基础设施的虚拟化，应用cServer Manager虚拟化管理系统实现对物理和虚拟资源的调度、控制和管理。同时，通过光纤接入各校区，实现了资源的灵活整合、动态调配、快速部署、持续集成，并将计算与存储资源池融合，提升了应用系统的可靠性和服务的连续性。基础设施平台可提供200余台虚拟服务器的应用支撑环境，目前已有140多套应用支撑环境在运行服务。自2013年12月建成以来，平均故障时间小于5小时/年，可靠性大于99.9%，支持峰值在线用户5万人、峰值并发用户5,000人，有效支持了大规模集中选课、学位申报等紧急、突发性服务及激增型并发请求。

　　2.统一数据平台构建统一规范的优质数据环境

　　数据是应用系统的生命线，数据不完全互通共享将会造成数据信息大量冗余和不一致，无法满足高端信息服务和决策分析的需求。教育云统一数据平台是科教资源共享和存储的中心，实现了教育资源规划的规范化、系统化、一体化，并提供统一的数据访问手段。该平台建立了数据资源服务目录和共享数据的教育信息技术分类标准框架，共享库共包括17大类、515张共享表、235个视图接口、共享数据字段9,949个;并建立以教育要素为索引的数据字典，共14,747个元素，5,957个唯一元素。作为为系统集成和系统间数据共享提供基础平台，有效保证了数据的及时性、完整性和一致性。

　　3.教育业务接入平台提供个性化、模块化的应用服务

　　教育云教育业务接入平台通过统一用户认证、授权管理、应用管理等服务，将各个应用系统有机地连接到云平台中，为全院学生和教职工提供基于用户权限的个性化工作空间、学习空间和互联互通的基础环境以及统一通讯资源服务，为各种服务和资源的云端实现提供了技术支撑。实现了与中科院统一认证系统、中科大 “科教融合的资源中心及接入平台”的统一用户认证，用户只需一次登录即可访问所有服务。该平台采用负载均衡集群模式部署，可进行多级授权、自主服务、多语言跨平台用户认证，现已接入系统80余个，用户16.5万人。

　　4.资源的建设和积累推动中科院科教融合不断深化

　　资源建设是教育信息化建设的重要内容，科教资源的共建共享是中科院科教结合、院所融合人才培养模式的核心工作。“十二五”期间，教育云工程全面梳理和整合了现有的科教资源，整理教育业务管理系统管理数据约2.2亿条，服务于决策分析;面向师生职工提供课堂教学、系列讲座、公开课程等各类学习资源服务，其中视频课程1,300余门次、培训课程1,200余门次，建立课程站点1.9万个，资源总量达到158TB。同时，为促进资源建设和积累的良性循环，建设了52门精品数字课程，涵盖数学、物理、化学等13个一级学科，由中科院24个研究院所和国科大9个学院相关学科专业领域的200余名专家和教师参与，共制作电子讲义264个、多媒体课件723个、题库案例1,356个、电子教材47本、授课音频视频资料484个共1,211GB，总时长达1,122小时，有效促进了中科院优秀教育资源的积淀，形成优秀教育资源建设和转化的示范带动效应。

　　实现覆盖教育全生命周期的云服务，提升教育决策支持能力

　　1.核心教育业务系统群跟进教育改革和业务流程优化

　　基于中科院科教融合的教育特点以及伴随教育改革产生的教育业务流程不断调整优化，教育云工程在实施中，将“十一五”期间建设的招生、学籍、学位等30余个教育业务管理系统进行了升级整合，引入新的数据共享机制，对核心教育业务系统进行重构，实现了教育业务云服务化模式，并使系统的兼容性更加强大。同时，为满足不同类别用户群组的不同业务需求，建立了统一权限模型，对用户群组和应用服务权限进行细化管理，实现了覆盖教育生命周期的全方位服务，提升业务整合能力和个性化服务能力。教育云的应用服务经过不断完善，已经成为保证全院教育培养工作正常开展的基础平台。

　　2.教育智能分析系统充分挖掘中科院教育大数据价值

　　教育云教育智能分析系统主要对教育过程中各类教育业务活动和教育要素产生的海量数据进行汇总、关联、分类，并以报表、图表等多种模式进行全景展现，以满足教育业务管理部门日常管理、决策咨询等需要，为各级领导和主管部门了解教育动态、制定相关措施、寻找差距、诊断问题等提供数据支持。该系统通过不同维度将教育活动和教育主体涉及的数据字段形成了10个主题、200多项报表，能够系统地展现出教育场景，并初步开展了研究生学业风险分析、研究生导师评价分析等主题的数据挖掘，探索利用大数据探索教育规律，为教育决策提供有效依据。

　　3.继续教育网全面支持职工培训和学习型组织的管理

　　针对中科院继续教育培训和师生职工终身学习的实际需求打造的中科院继续教育网，基于院、分院和研究所三级培训体系，实现了对培训业务和培训项目全链条管理，同时也提供了职工开展自主学习的平台与资源。继续教育网支持中科院对政策体系、实施体系、项目体系、评估体系、保障体系和资源体系等层面的继续教育纵向宏观管理，也支持职工随时随地按需自主学习，从全过程和全流程两方面提供网络化培训服务。现已应用到12个分院，累计用户6万多人，职工在线学时3.8万小时，线下学时9.5万小时，发布和执行了274个培训项目，共发布266个学习课件。

　　打造以学习者为中心的教育服务环境，提升创新型人才培养能力

　　1.自主学习空间助力以学习者为核心的教育模式变革

　　借助教育云特有的业务服务、内容资源以及基于用户活动而产生的行为数据资料，教育云工程搭建了自主学习空间，旨在以学习者为核心、学习资源为载体，通过自动聚焦用户关注领域，推送最新领域动态，为用户提供全方位、个性化、一站式的学习空间。该系统支持不同用户方便地使用与自身的学习或工作相关的服务、工具，并利用大数据挖掘学习资源，通过分析用户行为和用户个性特征，主动地向学习者推荐与其兴趣相关的科教资源，帮助学习者更有效地获取信息，扩展资源渠道。

　　2.实景课堂通过高质视频资源点播服务提高教学效果

　　教育云实景课堂系统是在“十一五”期间建设的“空中课堂”以及视频云平台的基础上，针对教育活动中存在的重教学轻科研、教学形式单一、交互性不强、欠缺个性化等问题，对已有的和将要录制的课程视频资源加工处理，建立支持自主交互性的视频点播学习系统。通过该系统的应用，可提高以视频为核心的科教资源的应用效果，使学习者有身临其境的学习感受，从而实现通过教育提高学生科研能力的目的。实景课堂现已积累课程1,393门，视频总数为30,707个，其中引入了250多个国际国内知名大学的开放课程视频9,791个。

　　中科院教育云工程建设，紧密切合科教融合的教育模式和用户分布广、数量多的实际情况，积极探索在教育改革创新大背景下的教育规律特征和教育信息化建设途径，不断挖掘信息技术与教育的深度结合、科研与教育的深度融合，构建了先进、开放、可持续发展的教育服务环境，平台目前已累计用户数30万人，年访问量超过3,000万次，成为中科院教育体系的重要支撑。同时，教育云的建设与应用，也促进了教育模式从管理向学习的转变和教育业务流程的不断优化，积累了丰富的教育信息化工作经验和技术力量储备。经过十余年的发展，中科院自主研发的教育信息化平台系统已成为适用于院所结合教学模式、功能丰富、独具特色的成熟产品，部分系统已推广到中国农业科学院、中国林业科学研究院、军事医学科学院、河南大学等单位应用，受到广泛的好评。

　　展望“十三五”，中科院将着力于打造服务于科教融合的开放共享、可持续发展的智慧教育平台，建立教育资源配置模式和开放共享机制，整合全院各教育机构和研究院所教育资源，利用可视化和大数据分析技术，实现教育质量监控评估和教育智能决策分析，充分发挥教育信息化在教育改革和发展中的支撑和引领作用，为培养科学与工程领域德才兼备的领军人才和具有高科技素质的各类创新、创业人才服务，实现中科院教育的和谐永续发展。