3.1 数字校园总体框架

3.1.1 总体思路

随着数字校园实验工作的逐步深化，市级依托第一批、第二批实验校工作成果，开展了深度梳理、分析总结和统筹引领，推动了“北京市中小学数字校园云服务平台”的建设运行，促成了市级数字校园发展总体框架的初步形成。该框架可以概括为“一个目标、七大创新、五层架构、两大保障”。其中，数字校园的“五层架构”包括基础层、资源层、支撑层、应用层、服务层，“两大保障”为标准规范与管理体系和创新模式体系。基于数字校园五层架构体系和两大保障体系，北京市教委围绕教与学、学生成长、教师发展、校园管理、教学互动、校际协同、资源建设等方面逐步建设一系列典型创新应用，最终实现由市、区提供基础服务，实验校开展特色建设和创新应用的“市区做基础+学校做特色”双轮驱动数字校园服务体系。北京市中小学数字校园总体框架如图3-1所示。

1.五层架构体系

北京市中小学数字校园五层架构体系包括基础层、资源层、支撑层、应用层和服务层。具体如下：

（1）基础层

基础层主要是指北京市现有的主机设备、存储设备、网络及安防和其他存储设备，为北京市中小学数字校园提供基础支撑。目前，北京市中小学已达到标准办学水平，基础设施服务体系完备，全市基本覆盖了万兆骨干环网与互联网，各级资源或服务平台主要通过北京市教育主干网或互联网联通。

图3-1 北京市中小学数字校园总体框架

（2）资源层

资源层主要是指信息资源库。根据来源不同，信息资源库可划分为市级平台资源、学校级资源、区级平台资源及外部公共资源四类，为各类基础平台及应用服务平台提供资源基础。其中市级平台资源主要为市级建设的平台资源，如市级资源共享交换平台、市级公共管理基础资源平台等；学校级资源主要为各学校独自建立的资源库，如教育资源库、基础信息表、软件与工具库等；区级平台资源主要为各区级建立的资源库；外部公共资源主要为基础平台或应用服务平台的其他资源，如市统计局数据、教育部统计数据、国家统计局数据等。

（3）支撑层

支撑层主要是指市级基础支撑平台，为中小学数字校园各类应用服务提供基础支撑。根据支撑功能的侧重，市级基础支撑平台可划分为基础功能平台、共性服务发布平台、监测分析平台和综合管理平台。其中，基础功能平台为各类应用服务提供基础性的功能支撑，如统一检索引擎、统一地图服务、统一认证管理、统一交换引擎、统一云端接入等；共性服务发布平台主要为各类共性服务的发布提供平台支撑，如统一认证管理、统一大数据引擎等；监测分析平台为各类应用服务平台的运行、访问情况等提供监测分析平台支撑，如运行监测引擎、访问监测引擎、统计分析引擎、智能挖掘引擎等；综合管理平台为中小学数字校园提供管理支撑，如基础用户管理、后台管理、环境管理、运维服务管理等。

（4）应用层

应用层主要是指各类应用服务平台，为面向各中小学校及市、区教委的服务提供基础支撑。根据平台建设主体及应用的不同，应用服务平台可划分为学校特色应用服务、区级协同应用服务、市级共性云服务。其中，学校特色应用服务主要为各实验校围绕学生、教师、教育教学、学校等建立的应用服务；区级协同应用服务主要包括各区建立的基础服务和资源平台；市级共性云服务主要包括市级建立的应用与资源云服务。

（5）服务层

基于基础层的基础设施支撑、支撑层的基础支撑、应用层的服务平台支撑，平台面向北京市1800所中小学及市区教委提供基于PC（Personal Computer，个人计算机）、移动端、大屏的应用服务，由此，形成教与学、学生成长、教师发展、校园管理、教学互动、校际协同、资源建设等方面的创新应用，实现“市区做基础+学校做特色”的双轮驱动服务体系。

2.两大保障体系

北京市中小学数字校园的“两纵架构”包括标准规范与管理体系和创新模式体系。具体如下：

（1）标准规范与管理体系

通过建立数字教育资源元数据标准、共享交换规范、数据库标准、统一认证规范、接入规范、评估规范等一系列数字校园标准规范与管理体系，北京市教委为中小学数字校园的试点建设提供规范保障。

北京市通过调研国内外数字校园相关文献，咨询国内、国际知名企业区域云服务模式技术架构，开展北京市中小学教育云服务分析及基础架构需求分析与风险分析等，最终编制了《北京市中小学数字校园建设指南》，具体包含中小学数字校园建设总则、中小学数字校园顶层设计框架、中小学数字校园建设模式、区域推进下的数字校园建设整体设计与实施策略等。在标准规范的建设方面，北京市教委编制了《北京市数字校园基础设施建设内容规范》《北京市数字校园应用系统建设内容规范》《校园信息化基础设施技术规范》《软件系统及开发技术规范》《项目管理规范》《运维管理与服务规范》，在数字校园的建设内容和相关技术方面进行了规范。同时，北京市教委编制了《北京市中小学数字校园分级标准》《北京市中小学数字校园建设评估规范》《数字校园应用效果评估质性分析系列量表》以及《北京市中小学数字校园评估规范解读》，为北京市数字校园建设的分级评估工作提供了规范指导。

（2）创新模式体系

通过建立磨资源、磨服务、微服务、场景式服务、集团校建设、绩效指标评价、混合式教学等创新模式体系，北京市教委为中小学数字校园的建设提供创新保障。

北京市在推进资源共享交换工作中，探索“磨资源”服务推广模式，旨在解决资源到教师的“最后一公里”的问题，帮助教师解决使用资源过程中的各类技术支撑和服务的问题。具体地，以课程为主线，引入“资源+平台+服务”相结合的模式，基于共享平台和现有数据资源，定制开发和引入中小学课件制作工具，由技术人员给予辅导和支持，共同研究，反复打磨精品资源，提升教师资源运用能力。同时，为有效衔接市级服务和学校已有应用，提出“磨服务”思路，探索与学校“共建”的服务模式。

3.七大特色创新模式

北京市中小学数字校园基于基础层、资源层、支撑层、应用层、服务层五层架构体系和标准规范、管理体系创新模式两大保障，围绕着教与学、学生成长、教师发展、校园管理、家校互动、校际协同、资源建设等方面逐步建成一系列创新应用，最终实现双轮驱动的服务体系。

（1）教与学模式创新

北京市中小学数字校园提出以教育教学为核心，充分利用校内校外资源，有机连接教师、学生、家长、学校等主体对象，强调突出学生主体地位，以学生发展为中心，不断引导学生自主学习、个性化发展，鼓励教与学模式的不断创新。

（2）学生成长模式创新

从学生成长角度出发，北京市中小学数字校园注重提升学生交流技能、团队能力、综合能力等，倡导创新学生成长模式，并在此模式下，引导各实验校发展特色应用，创新学生成长模式。

（3）教师发展模式创新

北京市中小学数字校园注重学生成长，不断把传统师生教与学的关系转变为教师有效引导、学生自主学习的模式，注重培养教师个性化发展，提升教师专业化能力，充分利用信息化技术促进教师信息化应用水平的提高。在此模式下，鼓励北京市中小学不断创新教师发展模式，并逐步建成一批能够引导教师发展的特色应用。

（4）校园管理模式创新

在以教育教学为核心，注重学生自主发展与教师能力水平提高的同时，北京市中小学数字校园强调校园管理模式的不断完善，鼓励实验校有机整合教务和教学工作，打造高效、便捷的校园管理模式。

（5）家校互动模式创新

北京市中小学数字校园充分调动校内、校外力量，紧密联系学生、学校与家长，强调家长对学生在校情况实时全面掌握，鼓励实验校不断探索创新家校互动模式。

（6）校际协同模式创新

北京市中小学数字校园注重校际资源的共享、协同，鼓励实验校建立资源共建、共享的有效模式，发展多种方式、不同资源的协同共享模式。

（7）资源建设模式创新

北京市中小学数字校园鼓励各实验校探索在教师、部门以及学校层面的管理模式，通过建立校本教育教学资源库，促进资源的流动共享与更新发展。

4.双轮驱动服务体系

形成“市区做基础+学校做特色”的双轮驱动服务体系是北京市中小学数字校园建设的重要目标之一。具体地，实现由市级、区级提供基础服务，着力从“统领、指导、培训、服务”四个方面提供驱动力。其中市区“统领”作用是要建立统一的标准规范体系，引领全北京市教育信息化的建设方向；“指导”作用是要组织市级专家团队，为学校提供有针对性的专业咨询指导；“培训”作用是要组织开展专项培训，为学校提供全程业务、技术培训；“服务”作用是要依托数字校园云服务平台推出市级数字资源共享、校园微服务等市级云服务，提供免费、快捷、实用的基础服务。为实现开展特色建设和创新应用的目标，学校专注于“抓应用、建特色、提需求”，充分利用市级资源、服务，开展学校特色建设和创新应用，形成信息化、常态化应用和实际效益，并根据实际业务提出资源、服务等需求，再由市区推出基础共性服务供给。

3.1.2 系统总体架构

北京市中小学数字校园共性云服务依托教委IaaS（Infrastructure-as-a-Service，基础设施即服务），开展三个层面的建设：SaaS层（Software-as-a-Service，软件即服务）、PaaS层（Platform-as-a-Service，平台即服务）和DaaS层（Data-as-a-Service，数据即服务）。SaaS层平台，开发云服务在线应用子系统，包括教育教学云服务、内部管理云服务两部分应用，并在此基础上，搭建云服务门户子系统，为各类中小学提供成果应用和服务。PaaS层平台，为云平台中的云服务提供数据交换、身份认证、基础数据资源、后台综合运行管理等各类基础平台支撑。DaaS层平台，抽取各个学校的学籍数据、资源数据、服务数据、应用数据等基础性的支撑数据，从而为各个学校提供支撑性的数据资源服务。市级数字校园共性云服务总体架构如图3-2所示。

图3-2 市级数字校园共性云服务总体架构

其中，市级数字校园共性云服务基于“北京市中小学数字校园实验成果展示交流平台”，形成了市级数字校园基础支撑平台基础，并整合来自北京教育网络和信息中心的其他基础公共服务功能，为全市数字校园发展提供了进一步支撑基础。市级基础支撑平台总体架构如图3-3所示。

图3-3 市级基础支撑平台总体架构

3.1.3 系统应用模式

1.市级共性云服务应用模式

市级共性云服务充分整合全市数字校园实验校实验成果和应用服务，构建了一个数字校园云服务支撑平台，实现百余所数字校园实验校实验成果和应用服务的技术封装。同时，支持教育部平台、市教委信息平台、区县教委平台，以及商业云服务应用提供商的功能和数据的接入。在此基础上，开发资源服务、家校互动服务、网络教研服务、数据分析服务、移动办公服务等多类云服务在线应用，通过搭建数字校园云服务门户，将各类应用在1800所中小学进行成果应用推广并提供服务。当前，已经依据第一批、第二批数字校园实验校建设的情况分析，开发并提供了10项共性云服务。市级共性云服务应用模式如图3-4所示。

图3-4 市级共性云服务应用模式

（1）班级微空间系统

班级微空间面向各学校教师、学生及家长提供免费、便捷、绿色、实用的家校互动服务，人们通过关注微信公众号即可使用。班级微空间提供快速扫码建班、班级通知、私信、微相册、资料共享和班级管理等功能。教师通过微信关注“班级微空间”创建班级，并可发送邀请码邀请学生和家长；教师可通过“通知消息”向班级成员发送班级通知，布置作业，同步免费发送短信；班级成员之间可以通过私信交流；“微相册”提供独立的班级相册空间，供师生随时记录班级生活中的点点滴滴；“资料共享”可同步向成员发送邮件，提供资料在线预览及下载功能。

（2）移动问卷调查App系统

移动问卷调查App系统面向学校管理人员、教师及其他有在线调查评价需求的用户，用户通过关注微信公众号即可使用。此系统提供在线问卷调查，在线投票，在线评价，评价结果的汇总、统计、分析等功能，学校和教师可以在线创建调查评价任务并进行发布，各类用户可基于移动端或网页版进行反馈评价。此系统还提供问卷设计、在线答卷、问卷结果汇总等功能，其特点是支持多种题型，大量模板可一键复制，支持移动端答题和结果自动汇总。

（3）微通知云服务

微通知云服务面向数字校园中班级、教研室、社团、年级等不同群体，基于移动互联技术，构建便捷高效的网络空间，主要提供各类综合管理服务。提供通知公告、私信、学习资料共享、空间相册、成果管理等功能，同时可面向协会社团、教研室、班级等定制不同的空间配置模块，可以按用户类型分级授权，并提供系统接口，可以和学校本地的OA或门户系统对接，“通知公告”可以将消息同步发送至微信，实现消息推送；“空间相册”为成员提供独立的相册空间，记录成长过程；“微通知”为成员提供私信交流沟通的平台，同时提供邮件发送功能，实现学习资料共享。

（4）在线学习云服务

在线学习云服务主要提供移动端在线互动和资源发布共享功能。用户可以以班级或小组为单位，发起和建立在线学习群组，并邀请其他成员加入，共同开展在线学习讨论，包括利用图片、文字、语音、小视频等媒体形式，进行在线习题、个人辅导、作业交流等互动。同时，群组管理员可统一发布如文档、图片、多媒体等各类格式的共享资料，发布后，群组成员即可下载和在线浏览。同时，在资料发布时同步发送邮件，以邮件形式将资源共享至群组成员。

（5）资源评审云服务

针对数字资源征集、评选活动，市级共性云服务提供了资源评审云服务。该服务主要面向资源管理人员及参与评审的专家，可建立资源评审任务，并分配给相应的评审专家，同时提供各类打分表和指标模板，由专家结合资源参照打分表按指标进行评审打分，填写评审意见，最后汇总打分结果，利用可配置的加权、汇总等计算模型，输出最终评审成绩。另外，资源评审云服务还具有专家库管理、评审进度管理、通知提醒、资源上传、资源分组、设置奖项等功能。

（6）成绩分析云服务

成绩分析云服务主要面向学校、教师及学生个人，提供与考试、成绩等相关的数据管理和数据综合分析服务。面向学校提供考试管理、试卷管理及分数管理，提供学校、班级层面的考试成绩分析和监测成果，宏观把握学校、班级、学科的成绩动态，为学校提供决策支撑。面向教师提供班级、学科及个人层面的考试成绩分析和成果监测，方便教师掌握班级、学科及学生的成绩动态，为教师提供教学管理支撑。面向学生提供个人成绩管理、成绩监测、个性化分析等功能，实现精准化服务。另外，还包括对学生考试数据进行采集、导入导出、维护，以及对学生成绩进行统计、分析、模型预测并生成分析报告等功能。

（7）移动办公云服务

移动办公云服务面向各学校校长、教师及其他办公人员提供移动端办公服务。提供通知公告、会议管理、活动组织、场地预订等常用功能等。学校管理员可通过移动端办公平台发布、推送相关教务信息，并对待办事项定时提醒；提供移动端办公平台会议发布功能，记录会议纪要及参会人员签到情况等；提供活动通知发布、追加功能，用户可在线互动、反馈意见；提供考勤、休假情况记录功能；提供学校日常事务的管理功能，实现软硬件设施的在线报修，用户可在线进行物品申领，会议、教学、活动等场地预订，学校教务人员通信方式查询等；提供对学校教务人员、岗位、权限及数据信息的管理。

（8）教育数字资源云服务

教育数字资源云服务面向各学校教师和学生，基于统一元数据标准和资源目录树，实现多源数据的逻辑汇聚和有序组织，从而提供一站式资源检索服务。通过统一的元数据标准，该服务可实现不同来源、不同结构的数字资源元数据汇聚，从一个出口提供多个来源的资源服务。除了门户式的目录智能检索外，还提供灵活的对外资源接口，以云的方式提供资源服务，包括通过灵活可配置的身份互信认证接口，无须二次登录，即可轻松实现其他系统用户对资源的全权跳转访问。同时提供API（Application Programming Interface，应用程序编程接口）接口，其他系统可按需求接入元数据检索、元数据浏览等应用功能。

（9）移动听评课服务

移动听评课服务主要针对学校的会议活动、现场观摩课及评课需求，基于移动端开展会议议程发布、课程发布、快速听课和评课。其他相关人员可通过微信扫码浏览会议内容及下载查看会议资料等，或报名参与听评课活动并通过移动端对课程进行图文评价、量化打分。管理人员可快速汇总各类评价情况并开展信息统计。

（10）校园微服务

校园微服务基于微信开发，主要提供校内各类综合管理服务，可以按用户类型分级授权，并提供系统接口，可以和学校本地的OA或门户系统对接，同步发送消息至微信，实现消息推送，并可在此基础上结合学校实际需求进行二次开发。为方便教师使用，此服务平台还提供网页版服务，可与移动端同步使用。

2.市级基础支撑平台应用模式

市级基础支撑平台涵盖联合身份认证、访问监测、运行监测、数据交换、在线网盘、分析引擎等底层支撑功能，借助统一技术平台及支撑服务接口，为市级共性云服务及各区、学校提供基础功能支撑，如图3-5所示。

图3-5 市级基础支撑平台应用模式

（1）联合身份认证

目前，市、区、校层面分别采用不同的身份认证系统管理用户，这导致学校在访问不同应用系统时需要使用不同身份认证系统的用户名和密码，跨系统的用户难以实现漫游。针对这一现状，平台建设了基于国际开放认证协议（OAuth2[1]）的联合身份认证云服务。此项服务可将北京市教委CMIS身份认证系统和各个学校及区的统一身份认证系统进行对接，形成相互信任的认证体系。用户可以使用互信体系中的任一账号进行登录访问。

服务主要包含两部分功能：一是“一号登录”，即各个学校的应用系统通过联合认证的开放接口，使教师和学生等用户可以使用任一账号（本校统一身份认证账号、市CMIS账号、百度账号等）登录各个对接了联合认证云服务的应用系统。二是“用户漫游”，即用户登录过一次之后，再访问其他各个已经对接了联合认证系统的应用时，系统直接进入登录状态，无须再次输入账号和密码。

（2）访问监测

访问监测主要用于提供对系统访问量的监测功能，监测页面浏览量、用户人次等信息，并开展统计分析。通过访问监测，各级管理者可以快速了解学校各个系统的应用情况，便于信息化管理。例如，2015年雾霾停课期间，北京市教委利用访问监测服务，记录并统计了各学校系统访问人数、访问量排名、访问集中时段、是否有二次操作等信息。目前，已有100所数字校园实验校的1000多个应用系统接入访问监测，这既为学校提供了日常管理、监测的工具，也为北京市教委提供了各学校信息化应用情况的窗口。

（3）运行监测

市级基础平台为学校用户提供其网络环境中的服务器、应用软件等运行状态的实时监测，用户可设置监测的时间周期，如可设定为每隔10分钟对设备或应用软件状态监测一次，监测结果以图表形式展示，如果出现监测异常的情况，可以以邮件方式通知系统管理员，从而帮助学校系统管理员快速锁定校内各应用的异常情况，并及时处理。监测内容包括网络连通监测、端口状态监测、网页状态监测、网页快照监测。

（4）数据交换

教育信息化建设过程中形成了大量应用系统和数据。随着信息化的推进，各个学校往往需要从多个系统中抽取和整合数据，以便数据分析和系统之间的联动。针对这一问题，公共服务平台提供数据交换云服务，具体包括如下内容。

可视化数据抽取工具。用户利用工具可以方便地配置各类数据源，设置各类数据提取规则、数据输出规则，实现不同类型数据库、Excel文件等格式数据的抽取、合并、输出等。抽取支持各类数据库（Oracle、Sql Server、MySql等格式），支持在公共服务平台上部署的应用数据抽取，也支持学校本地应用的抽取。

交换任务管理。用户将可视化数据抽取工具配置形成的抽取脚本上传到云端，并配置执行任务，设定执行任务的周期。系统将自动根据任务设置定期执行数据抽取工作，并记录任务执行情况。

任务查询统计。用户可以对各类数据抽取和查询任务进行查询。

（5）在线网盘

网盘服务主要向用户提供文件的存储、访问、共享等文件管理功能。无论在家中、单位还是在其他任何地方，人们只要连接到互联网，就可以管理、编辑网盘里的文件。网盘服务提供在线的文件上传、文件分类管理、文件分享等功能，并开发与各类应用系统对接功能，人们可通过接口查看网盘资源，上传文件，转发文件等。网盘服务提供文件访问、下载、上传、智能分类浏览、批量转移、复制、共享、删除、一键收藏以及超大共享空间等功能。

（6）分析引擎

市级基础平台提供统一统计分析引擎，支持饼状图、柱状图、折线图等各类图表联动配置。基于报表引擎，提供可视化的报表配置功能，实现快速在线图表配置，提升满足定制化需求的能力。支持动态配置报表类型，自动得到运算结果。可配置的报表类型主要为柱状图、扇形图、折线图和交叉表等统计类图表，分析引擎通过各类图表统计方式进行数据挖掘分析，提升数据分析效率。

3.1.4 信息资源系统体系结构

数字校园市级基础平台为国家级资源、市级资源、区级资源、学校资源及其他外部资源的汇聚提供了统一支撑，也为全市中小学开展共性云服务接入应用提供了统一支撑。基础教育资源云服务平台整合对接国家、市级、区级及各学校的平台资源，并针对各类资源提供统一的管理、应用、推送、评价与统计服务，基于市级统一的支撑平台，依托市级共性云服务平台，面向北京市各中小学及市、区教委提供应用服务，如图3-6所示。

图3-6 北京市中小学数字校园信息资源系统体系结构

3.1.5 信息资源架构

北京市中小学数字校园信息资源建设包括对接国家公共服务资源平台、整合对接市级数字化教育资源体系、对接区和学校应用系统及数据资源三部分。

依托云服务平台，向上对接国家公共服务资源平台，实现同国家教育资源供给服务平台的系统对接和资源对接，并建立平台之间的动态更新和资源共享机制，实现海量国家资源统一纳入云平台。

横向整合对接北京市数字化教育资源共享交换平台、北京市数字图书馆、北京市数字学校、北京市中小学电子教材资源网、北京教育资源网，形成涵盖视频课程、电子教材、课件资源、数字图书等各类资源，并建立平台之间的动态更新和资源共享机制，实现市级海量资源统一纳入云平台。同时，市级还广泛接入各类优质互联网资源，如百度文库、读秀知识库、龙源期刊等商业资源。

基于云平台和整合的数字资源，开展区和学校资源应用对接工作，实现平台和各区、学校的统一身份认证及应用系统对接工作，建立市级资源向区应用系统资源推送机制，形成依托云平台的市、区、校三级资源协同管理、服务、评价、推送体系，如图3-7所示。

图3-7 北京市中小学数字校园信息资源架构

3.1.6 总体云平台功能架构

北京市中小学数字校园总体云平台功能架构包括市级共性云服务平台和基础教育资源云服务平台两部分，如图3-8所示。

1.北京市中小学数字校园市级共性云服务平台

北京市中小学数字校园市级共性云服务平台围绕教育教学和内部管理两条主线，从平台建设、资源整合、服务提供三个层次出发，整合云服务应用成果，搭建数字校园云服务门户，将百所实验校实验成果进行技术封装，并面向1800所中小学应用开展推广和服务提供，为中小学数字校园提供统一数据管理、统一身份认证、统一运行监测、统一应用管理、统一接入管理等市级支撑平台和系统应用云服务、教育教学云服务等市级应用服务平台。具体功能设计如图3-9所示。

图3-8 北京市中小学数字校园总体云平台功能架构

图3-9 北京市中小学数字校园市级共性云服务平台功能结构

2.北京市中小学数字校园基础教育资源云服务平台

北京市中小学数字校园基础教育资源云服务平台支撑全市数字化资源应用需求，集资源管理、资源应用、资源推送、资源评价、统计分析及运行管理于一体，向上对接国家教育资源公共服务云平台和数字资源，向下对接各个区和学校应用系统及数据资源，横向整合对接市级基础教育数字化资源体系和应用系统，为全市中小学提供“平台+资源+服务”的三合一基础教育数字化云服务。具体功能设计如图3-10所示。

图3-10 北京市中小学数字校园基础教育资源云服务平台功能结构