吴建平：教育专网推动教育信息化再上新台阶

　　2019年8月，李克强总理主持召开国务院常务会议，作出“加快建设教育专网”的部署。互联网教育智能技术及应用国家工程实验室团队就此话题采访了中国工程院院士、中国教育和科研计算机网CERNET专家委员会主任、清华大学教授吴建平，吴院士对教育专网的定义、特点、建设思路及应用场景谈了自己的看法。

中国工程院院士、中国教育和科研计算机网CERNET专家委员会主任、
清华大学教授 吴建平

　　教育专网是教育信息化的必由之路

　　访谈者：吴院士您好！作为中国互联网技术的开拓者之一，您带领团队于1994年开始建设中国教育和科研计算机网CERNET，于2003年开始建设全球最大的纯IPv6网CERNET2，并在此过程中形成了一系列互联网技术标准RFC。请您就此谈谈互联网技术的发展趋势。

　　吴建平：今天，依托飞速发展的各种通讯技术，互联网已经成为网络空间最重要的信息基础设施和网络信息体系最基础的承载平台。

　　随着人工智能、物联网、云计算、大数据、区块链、边缘计算等新兴技术与互联网融合发展，互联网将承载更多的应用创新，从IPv4向IPv6迭代已经是大势所趋。

　　IETF(The Internet Engineering Task Force)是推动互联网技术发展的重要国际组织之一。该组织机构的最高领导层为IAB(Internet Architecture Board)，即互联网体系结构工作组，它的使命是保证互联网的平稳发展。

　　2016年11月，IAB发表重要声明指出，建议IETF能够在新的RFC标准中，停止要求新设备和新的扩展协议兼容IPv4，未来的新协议全部在IPv6基础上进行优化。这表明，IAB已经在全球确立了互联网从IPv4向IPv6演进的必然趋势。

　　习近平总书记强调，美欧等主要发达国家正在加紧布局下一代互联网，我们要加快实施步伐，争取在下一轮竞争中迎头赶上。

　　IPv6是中国参与全球互联网技术竞争，破解制约互联网发展的基础关键技术和获取互联网主导权、实现“弯道超车”的重要技术手段。大力推进从IPv4向IPv6的迭代演进，将为我国成为世界先进的互联网大国、强国打下坚实的基础。

　　对于教育领域而言，IPv6也具有重要的意义。未来，IPv6网络将在智慧校园建设中凸显出非常重要的作用，为智慧教育服务体系的建设提供支撑和保障。同时，下一代互联网将为我们的教育教学创新带来更多新的可能。

　　访谈者：您带领的团队一直对国际互联网技术动态及教育应用密切关注，并且成功建成了全球最大的国家学术互联网CERNET和全球最大的纯IPv6网CERNET2，为中国的教育和科研提供了优质的网络服务。请您介绍一下国际教育信息化基础设施建设的基本情况和我国教育网络情况。

　　吴建平：欧美等发达国家一向高度重视教育信息化基础设施建设。欧美发达国家的教育信息化基础设施建设较为完善，其特征主要有以下几个方面：

　　一是面向教育行业的专用网络主要由政府投资建设；

　　二是网络层次结构包括国家级主干网和区域性网络。

　　国家级主干网主要服务于高校联网，一般称为国家教育科研网络NREN(National Research & Education Network)；中小学一般通过区域性网络接入国家级主干网，进而接入全球互联网。

　　当前，全球有100多个国家和地区建有政府投资的国家级教育科研网(NREN)，知名的有美国Internet2、欧洲(包括30多个欧洲国家)的GEANT2、亚太地区的APAN(Asia-Pacific Advanced Network)、英国的JANET以及跨欧亚的TEIN3等。

　　这些教育科研网基本都是公益性网络，以支持教育和科研为主要目的，联网单位主要是大学、研究机构、地区学术网以及部分中小学(通过区域学术/教育网连接)。

　　2011年，Internet2启动美国联合社区联网计划(U.S.UCAN)，利用升级的Internet2、NLR等主干网，建立了一个覆盖全美国的高容量网络，为大学、K-12学校(从幼儿园至高中的学校)、图书馆、健康中心等重要非盈利机构提供先进的网络基础设施，目前接入Internet2的K-12学校数占接入单位总数量的60%。

　　从某种意义上来说，U.S.UCAN项目主要服务于美国K-12学校，可提供成熟的远程教育服务。其接入方式为K-12学校接入区域NEN(National Educaitonal Network)，再通过区域NEN接入Internet2主干网，接入方式取决于区域NEN情况。

　　英国国家教育科研网JANET除了向全英所有高等教育机构提供接入的同时，也通过区域带宽联盟(Regional Broadband Consortia-RBC)和当地授权单位(Local Authorities-LAs)向中小学提供一系列服务。

　　我国的教育专网包括两个部分：教育国家级主干网CERNET和教育区域性网络。

　　CERNET始建于1994年，由教育部主管，清华大学等高校负责建设和运行，在《教育信息化十年发展规划(2011-2020年)》中被列为超前部署的教育信息网络基础设施。CERNET拥有充足的IPv4和IPv6地址空间，拥有统一管理的全球域名EDU.CN，具有独立的国际联网出口权，与国内公众互联网免费实现互联互通，主要为全国2000多所高校提供联网服务。

　　作为我国下一代互联网关键技术研究的平台，CERNET经过20多年的发展，已经成为全球最大的学术科研网络，并为IPv6规模发展提供了产业创新的协同平台。同时，CERNET超前部署下一代互联网科研体系，为支持“双一流”高校建设提供了主干网服务以及国际国内互联，是推动教育现代化发展的重要基础设施之一。

中国教育和科研计算机网CERNET主干网

　　目前CERNET正在建设“中国超算互联网系统”，计划将中国所有超算中心通过互联网连接起来，并且一期已经实现了与无锡太湖之光超算中心和青岛超算中心的100G网络连接，下一步还将完成多个国家级高速超算中心的100G网络互连，使国家所有重大科学基础设施实现高速访问，从而使得CERNET真正成为承载中国教育科研发展历史使命的关键基础平台。

　　教育区域性网络主要是省/市级教育网。在区域性网络建设方面，目前全国已有13个省/自治区/直辖市建有省级教育网，在89个（地级）市建有市级教育网。这些区域性网络采用自建自管或购买服务等不同建设管理模式，上联接入CERNET主干网或直接接入公众互联网，不同程度地为辖区内大、中、小学提供联网服务。

　　教育专网将为教育服务保驾护航

　　访谈者：国家在2019年提出加快教育专网建设。许多人对教育专网不了解，教育专网是什么？有什么特征？

　　吴建平：教育专网是由教育主管部门统一管理，连接全国城乡各级各类学校和教育机构，适应不同阶段的教育需求，支撑培养造就面向现代化、面向世界、面向未来的新一代社会主义建设者和接班人的教育行业专用网络。

　　教育专网是教育信息化公共支撑环境的重要组成部分，是国家公益性互联网络，具有三个基本属性：一是自主管理的自治网络系统；二是拥有统一管理的公共IP地址；三是拥有统一管理的全球域名。

　　从这三个特征属性来看，教育专网从技术上改善互联互通、可控管理、资源优化等，提供了破解当前教育机构，特别是中小学网络快速、稳定、安全、绿色等方面不足所导致的现实困境的可能。

　　访谈者：您分析认为，我国现阶段为什么提出加快建设教育专网？其重要性和紧迫性体现在哪里？

　　吴建平：首先，建设教育专网是国家在新时代发展教育的战略必然需求。

　　党的十九大从新时代坚持和发展中国特色社会主义的战略高度，作出了优先发展教育事业、加快教育现代化、建设教育强国的重大部署。教育专网是教育信息化的重要基础设施之一，需要超前部署。

　　2019年8月28日，李克强总理主持召开的国务院常务会议决定“加快建设教育专网，到2022年实现所有学校接入快速稳定的互联网。支持面向深度贫困地区开发在线教育资源”。

　　2019年9月19日，建设教育专网被列入《教育部等十一部门关于促进在线教育健康发展的指导意见》。

　　2019年12月6日，建设教育专网被列入国家发改委等7部委印发的《关于促进“互联网+社会服务”发展的意见》。

　　近日，教育部印发《2020年教育信息化和网络安全工作要点》，工作要点提出，研制教育专网建设实施方案，科学规划和推动教育专网建设。

　　这些政策和文件的出台，给长期奋战在教育网络建设阵地的相关人员指出了工作方向，也对新时代的教育信息化工作提出了新的要求。

　　其次，教育专网建设是破解当前基础教育信息化困境的现实需求。

　　尽管教育信息化建设取得了诸多成绩，但我国区域差异较大，还有不少中小学互联网服务质量令人堪忧。

　　目前全国28万中小学(包括农村教学点)采用专线、VPN及“光猫”等不同方式接入互联网，接入率为98.4%。同时由于当前教育专网覆盖范围不足，大部分中小学直接接入运营商的公众互联网。但这就带来如下几个方面的问题：

　　一是从实际应用效果来看，跨多个运营商网络难以保证跨地域、持续的双向视频课堂等教育教学应用的网络服务质量。

　　二是目前大部分中小学直接接入公众互联网，已经开发的教育资源大部分也分散存储在公网上，鱼龙混杂，没有严格的统一管理和筛选机制，无法为未成年人提供绿色、健康、安全的网络学习空间。

　　建设教育专网，就可通过采取安全防护措施隔离公网上的不良信息，保证网络和信息安全，使中小学(教学点)通过接入教育专网来保证网络学习空间的绿色安全，在网络环境层面为青少年成长成才保驾护航。

　　访谈者：结合国际建设教育专网的经验，从技术层面，您认为教育专网应如何建设？

　　吴建平：当前教育专网建设的具体方案还在论证过程中，基本思路是借鉴发达国家K-12教育网建设经验：网络层次结构包括国家级主干网和区域性网络。国家级主干网主要服务于高校联网，中小学通过区域性网络接入国家级主干网，进而接入全球互联网。

　　总体上看，教育专网可通过主干网升级工程、中小学(含教学点)接入工程、整合教育资源服务平台、绿色安全防护系统建设、教育信息化综合示范应用等多个子工程建设完成，并且进行持续优化。

　　教育专网建设可依托国家级教育主干网CERNET进行拓展和完善，通过各省、市分级教育专网接入国家教育专网主干网，实现2022年全面建成快速、稳定、安全、绿色教育专网的目标，并100%覆盖各级各类学校和农村教学点。

　　同时，我们还要根据基础教育信息化和高等教育信息化的各自特点，为这两个特征完全不同的群体提供专网服务，制定相关策略。

　　在基础教育领域，我们看到，中小学教育信息化从业人员非常有限，尚不具备很好的网络信息管理条件。因此，可以在接入教育专网初期，借助所在的省级或市级的教育数据中心统一维护、升级。

　　在高等教育领域，信息化从业人员相对比较充足和成体系，技术能力较高。

　　当前全国很多高校都建设了超算中心，以及科研大数据中心，这些均采用有线、无线高速网络连接，是学校或教育主管部门可以独立控制掌握的部分，这部分可通过教育专网骨干网访问全球的互联网平台。

　　另外，高等教育的特点是拥有大量教育和科研核心数据，这部分数据要保证安全可信。

　　因此，在高等院校教育核心信息数据层面，我建议应由学校或教育主管部门自主可控。因此，学校应该清晰划分出各个部分的管理范围和安全风险控制机制，确保能得到有效的保障和稳定的运行。

　　教育专网助力中国教育信息化迈上新台阶

　　访谈者：在我们开展教育部“三区三州”中小学校长教育信息化专题培训过程中，看到了这些深度贫困地区的教师们对教育信息化向更高层次推进的迫切渴望，同时也了解了他们所面临的困境，比如互联网的稳定、网速、安全绿色方面尚存问题。教育专网能解决这些地区的互联网使用需求吗？针对这样的地区，教育专网将发挥什么作用呢？

　　吴建平：在“三区三州”深度贫困地区开展教育信息化培训很有意义。当地确实存在很多现实的困境和难题，任务非常紧迫。教育专网建设普及之后，技术平台的优化加上相关管理制度、政策措施的配套保障，这些困难将会迎刃而解。

　　综合来看，教育专网的建设将推动中国教育信息化迈上新的台阶，主要从以下三个角度来分析：

　　第一，解决偏远地区用网难题，进一步缩小数字鸿沟。

　　在习总书记“扶贫先扶智”的倡导下，教育信息化建设取得了突破性进展，但由于我国地域辽阔，区域、城乡、校际仍存在教育数字鸿沟。

　　教育专网可通过改善互联互通、可控管理以及合理的带宽资源利用，保障每个中小学、教学点的网络安全畅通，可有效解决分布在偏远地区中小学、农村教学点的用网难题，实现所有学校接入快速稳定的互联网，有利于缩小数字鸿沟。

　　第二，基于教育专网，建立优质教育资源准入和共享机制，进一步实现教育公平。

　　《教育信息化2.0行动计划》要求坚持“融合创新”的原则。未来，各级教育资源服务平台通过统一身份认证服务平台全部接入教育专网，教育部门有了独立管辖权，可进行端到端的质量监测和措施保障，确保优质教学资源能够精准协同地推送到乡村、偏远地区以及“三区三州”等深度贫困地区。

　　最终，教育部门可以从顶层设计开始，确保优质教育资源的全局规划、协同调配、最大范围共享，从而进一步推动城乡义务教育协调发展，促进教育公平。

　　第三，教育专网将提供有效净化的网络环境，为中小学生身心健康成长提供切实保障。

　　国家网信办、教育部等多部门针对教育App、在线资源乱象等发文，对在线教育资源提供者提出明确要求。

　　基础教育需要开放的学习空间，既要保障未成年人平等、充分、合理地使用互联网，同时又需要保护未成年人免受网络违法和不良信息侵害，避免未成年人接触不适宜其接触的信息。

　　教育专网可通过对网络治理关键要素IP地址、域名、网关的统一规范管控，通过采取更高要求的安全防护措施和真实源地址认证等先进技术，实现与公众互联网的相对隔离和优质资源输送，为青少年接受基础教育提供健康、文明、有序的网络学习环境。

　　综上，中国基础教育信息化任重而道远，教育专网的建设起步较晚，相信通过技术革新和政策支持，具有中国特色的教育专网将很快在全国中小学部署，服务于我国基础教育信息化。

　　访谈者：建设教育专网，从相关配套机制而言，您认为应该关注哪些方面的工作？

　　吴建平：教育专网是一项系统性工作。必须从顶层设计出发，统筹考虑教育专网的建设、管理和应用。

　　首先，要建立面向未来的教育专网组织管理体系和运行维护机制。

　　在这里，我呼吁教育界的专家学者们，包括教育技术、教育管理、教育经济、教育政策、教育法、教师教育、教育心理、学习分析等多学科领域的专家学者们共同关注教育专网的建设、管理和应用，未雨绸缪，协同发力。

　　其次，发展教育专网相配套的大数据治理体系框架。

　　发展教育大数据已成为推进我国当前教育领域深化改革和创新的战略选择。在建设教育专网的过程中，必须关注基于专网的教育大数据治理体系框架，这是未来教育专网支撑教育教学应用、健康持续发展的重要组织保障。

　　第三，提升各级各类教育管理者及教师对教育专网的理解。

　　需注意几方面：一是要提升信息化素养，对教育专网的大数据进行有效解读和研判，进而及时制定和优化管理制度和策略；二是提升教师应用教育专网的积极性、强化学生在专网中的学习动机和投入度；三是利用大数据和人工智能等方式对于学习者的网络学习行为模式、心理状态进行实时监测，有效避免学生沉溺网络、社交恐惧或者师生关系疏离等负面问题的发生。

　　尤其重要的是，未来，随着“互联网+教育”的逐步深入，基于教育专网的数据管理、应用分析和自主管控等将带来更多专业教师队伍的需求。

　　因此，我呼吁全国师范类院校要加强信息化人才、教育技术人才的培养，并且国家配套政策鼓励信息科学人才到偏远地区就业，改善教育信息化条件，为教育专网及应用人才培养提前做好储备。这方面的人才储备，是实现教育公平的重要一环。

　　访谈者：大数据、云计算、人工智能、虚拟现实和5G等新兴技术的教育应用逐渐成为现实，如何在教育专网上汇聚这些新兴技术服务于教育？请您预测或者勾勒一下基于教育专网的未来教育形态或示范应用场景。

　　吴建平：基于教育专网，可以开展的在线教育应用场景会很丰富，可以说教育专网发挥的作用贯穿“教、学、管、评、测”全链条。

　　届时，我们能看到各种丰富的教学应用：“专递课堂”“名师课堂”“名校网络课堂”可同步异地教学；基于智能录播技术的同侪研修、跨区域教师网络研修；基于物联网、移动通讯技术的远程实验教学、基于VR/AR的虚拟仿真实验教学等是智能时代信息技术与教学深度融合的典型创新应用。

　　总之，运营商网络可以实现的教育应用场景，教育专网上都可以实现。并且将更加贴近学习者“灵活的、安全的、优质的、个性化”的教育需求。

　　目前国家正在推进智慧教育示范区建设，这是很好的教育专网示范应用场景。我谨建议先围绕以下几个点发力：

　　首先，要围绕“课堂”。同步互动课堂教学需要同步互动课堂系统、大数据和人工智能支持的网络学习平台提供技术支持。

　　借助同步互动课堂系统有针对性地组织教学活动，突破教学重难点，实时为学生答疑解惑，师生、生生进行线上互动交流，同步互动课堂系统实时记录教学过程中师生的行为数据并基于人工智能进行学习分析。

　　课后，教师可基于网络学习平台和同步互动课堂系统中的学习分析结果进行教学反思和总结，并各自为本地学生提供有针对性的弥补练习。

　　其次，要关注“教师队伍”建设与能力提升。

　　有了优质的育人队伍，我们民族才有希望！应响应党和国家关于教育精准脱贫的号召，针对老少边穷岛等边远贫困地区教师开展“互联网+教师教育”创新行动。

　　我一直倡导的是：教育专网示范应用场景首先应该面向深度贫困地区，比如解决“三区三州”区县教师能力提升。依托教育专网，借助直播技术、大数据技术和人工智能等先进技术实现授课教师、教研员、观摩教师、教育决策者等相关人员就一堂课的教学情况进行线上实时互动和线下实地研讨。

　　事实上，我们现在不同地区、不同学校教师的网络研修不是没有做，而是做得很分散、不成体系。网络研修和教师队伍培育效果到底做得怎么样？成果的可回溯问题得不到解决。

　　基于教育专网，同一个平台上的数据供给教育决策者(比如教育部、省级教育主管部门)，可以根据网络研修平台上的数据记录和线下研讨情况的视频记录，全面了解研修活动开展的实效，并进行科学决策，实现合理统筹和优化。

　　最后，教育界的学者要不断研究和探索“互联网+教育”的规律演化，做到“知行合一”。

　　在“互联网+”环境下，教育的“知行合一”，从技术层面上来说，就是远程教学如何解决好“交互”的问题。“交互”是知识建构、内化的非常重要的环节。那么各种技术渗透的互联网教育中，远程交互和实际面对面教学交互，对学习者的认知、知识建构有哪些差别？这始终是值得研究的问题。

　　在统一的管理体系和准入机制下，教育专网上的资源建设应是多样态的、强交互的、可融合创新的。

　　总之，依托教育专网，可以享有“低延时、高带宽、高稳定”的绿色网络服务，可在全国范围内设计实现“大规模信息化创新应用”。伴随技术的不断发展、资源管理及其配套制度的标准化、规范化及不断完善，可以有利于尽快实现更加公平、更高质量的未来教育。

　　（本文刊载于《中国教育网络》杂志2020年4月刊，原文刊载于《电化教育研究》2020年第3期，原标题《教育专网：助力中国教育信息化迈上新台阶——专访中国工程院院士吴建平教授》，本文略有改动；作者为沈阳1，田阳1，曾海军2；作者单位1为北京师范大学智慧学习研究院，2为互联网教育智能技术及应用国家工程实验室）