张苏娟 闫柯鑫 戴永辉

摘要：近年来教育信息化的不断推进，使得教师的信息技术应用能力面临巨大的挑战。中小学教师作为我国普及九年制义务教育的中坚力量，其信息技术应用能力水平是事关我国义务教育战略推行的大事。在此对中小学教师信息技术应用平台进行介绍，包括系统需求分析、架构设计与系统实现，为提升我国中小学教师信息技术应用能力提供有力的支持。

关键词：中小学教师;信息技术应用能力;业务功能;系统架构;系统设计与实现

中图分类号：TP315      文献标识码：A

文章编号：1009-3044（2021）11-0079-03

Design and Implementation of Information Technology Application Platform for Primary and Secondary School Teachers

ZHANG Su-juan1， YAN Ke-xin2， DAI Yong-hui2

（1.Department of Education with Record of Formal Schooling， Shanghai Open University， Shanghai 200433， China; 2.Management School， Shanghai University of International Business and Economics， Shanghai 210620， China）

Abstract： In recent years， with the development of education informatization， teachers' information technology application ability is facing great challenges. As the backbone of the nine-year compulsory education in China， the training and promotion of the information technology application ability of primary and secondary school teachers is a major event related to the implementation of the compulsory education strategy in China. This paper introduces the information technology application platform for primary and secondary school teachers， which including system requirements analysis， architecture design and system implementation. It provides strong support for improving the information technology application ability of primary and secondary school teachers in China.

Key words： primary and secondary school teachers; information technology application ability; business function; system architecture; system design and implementation

1 背景

近年互联网、云计算、人工智能等信息技术的迅猛发展给金融、交通、教育、医疗等众多行业带来了工作效率的提升以及管理的变革，尤其是教育行业，各国纷纷实施教育信息化建设，掀起了全球教育信息化浪潮[1]。“互联网+”时代，信息技术与现代教育高度融合，信息技术应用能力成为中小学教师的一项基本技能，基于网络平台的远程培训方式已经成为促进中小学教师专业发展的重要途径[2]。在新课改的关键时期，中小学教师的教育理念、教育方法亟须转变，从而为新课改的实施提供有力的保障。然而，研究报告显示网络教学平台的使用率并不高。具体体现如下：尽管很多学校为数字化教学资源建设提供了资源开发工具、相关培训和技术支持，但数字化教学资源建设的积极性仍然不高[3];一些中小学虽然已经配备了多媒体教室，使用了较先进的设备，但由于中小学教师的信息技术应用能力有限，使得上述设备处于闲置状态[4]。在我国普及九年义务教育战略中，中小学教师作为中坚力量，他们的信息技术应用能力水平是影响战略实施效果的关键[5]。因此对中小学教师信息技术应用平台的设计与实现进行研究具有重要的应用价值。

2 系统分析

2.1 系统需求

经过调研，整理出中小学教师信息技术应用平台的需求如下所示。

1）用户角色需求。平台的用户分为管理员、课程讲师、学习者等多种类型，一个账户可以具有多种角色类型。具体如中小学教师，这是平台的基本用户，所有账号都拥有此类型。此外还包括市级管理员，主要负责平台全局数据的管理;区级管理员、培训机构管理员、辅导员、校级管理员、课程讲师等角色。辅导员和讲师主要负责在线教学与辅导。

2）功能模块需求。平台需要具有课程管理、在线学习、培训管理和测评等功能。其中，课程管理模块是培训机构和区级管理员进行课程申报的载體。在线学习模块是在线学习和培训活动的主要载体，直接面向全体参训教师，在项目实施过程中发挥着关键作用。

3）项目架构要求。要求平台具备一个清晰的系统架构设计，实现业务资源和数据的动态即时交互;在数据交换方面能实现数据共享和互联互通;要具备良好的用户使用体验和服务;要求项目的整体架构有良好的开放性，方便在未来与其他学习门户和系统进行接驳。

4）运行安全需求。运行安全要注意到物理安全、网络安全、数据安全和系统安全。

3 系统设计

根据需求分析，对教师信息技术应用平台进行系统设计，设计过程中应综合考虑先进性、标准化、可扩展性、开放性、安全性、可靠性、维护和管理便捷性[6]，为系统实现提供强有力的保障。

3.1 系统架构设计

系统功能架构如图1所示。

1）培训系统。培训课程需要是设置为本大区、本学期开班的课程。如果是學校下的教师，则可以看见自己学校所属区县的所有区级课程班级。也可以看见非本区的市级共享课程班级。同时，教师的课程列表显示内容也取决于班级设定的报名范围和教师自身的教学信息进行匹配。课程分为区级和市级。市级课程则可以在全市范围内的教师进行选课。如果是培训机构下属的用户，则只能够看到自己本机构开设的班级，主要的功能有：信息管理、班级管理、选课管理、实践课程管理、学分管理和证书管理等[7]。

2）课程学习。学员可以通过在线学习系统进行课程的学习操作。从“我的课程”中选择课程进行学习操作。当用户满足了某一个活动单元下的所有学习条件，则该活动单元算作已完成。某一章下的所有活动皆完成，则学习进度更新。学习进度以课程的大章数量为依据，同时外加额外一章的结业测试。主要的功能有：课程学习、课程评价、学习记录、教学管理和个人中心等。

3）课程管理。培训机构和区级管理员可以进行课程的申报。通过完善课程的信息来进行课程的申报。主要的功能有：课程申报、课程审核、课程搭建和课程接入等。

4）诊断性测评。本系统可以通过接口的形式与现有的各类测评系统进行数据对接。根据能力标准进行测评，并且把结果返回到平台，被测评教师可以在平台直接对测试数据进行查看，系统将对测评结果进行管理和统计分析，给相关部门提供决策信息，更精准了解当前教师的信息技术使用水平，以便制定行之有效的培训方案。主要的功能有：数据对接、数据管理、数据统计和个人面板等。

5）数据统计与挖掘模块。主要的功能有：对课程管理相关的上报的课程、上报次数、上报情况、上报反馈进行数据统计与挖掘;对培训管理相关的培训信息、上报次数、上报情况、上报反馈进行数据统计与挖掘;对课程的学员进度情况、参与情况、课程满意度评分进行统计。

3.2 系统接口设计

一般的管理系统主要考虑系统内部的接口，本系统需要与多个外部应用系统进行对接，所以还要考虑与外部系统的接口。接口主要是功能预定义和数据的传递规范，为了便于说明，下面对具有代表性的接口，数据库访问接口、数据库和知识库的接口进行介绍。

1）数据库访问接口

数据的存储形式有多样，包括传统的文本文件、Excel、DBF等，还包括流行的数据库管理系统SQL Server、Oracle、DB2等，为了能够访问不同的数据库，本系统通过设计访问数据库的统一接口，通过ADO.NET访问OLE DB来访问不同的数据库。

2）数据库和知识库的接口

本系统中的知识库内容一部分是自动生成，还有一部分是通过输入参数进入知识库，知识库和数据库之间的数据交换通过接口来完成。

3.3 网络结构与运行安全设计

在网络架构设计上，本系统的网络结构拓扑结构如图2所示。

从图2可知，系统向互联网所有用户开放，同时设有硬件防火墙，从硬件上对平台进行有力的保证。系统通过设立独立的文件和媒体资源服务器，减少应用服务器的访问压力。数据库集群采用分库分表保存数据，从而大大增强整体数据库的读写能力。缓存服务器为数据库服务器集群进行数据层面的缓存服务，提高数据的并发访问量。各类应用服务器群通过负载均衡进行自动分配，保证应用服务器的稳定和高效运行。

考虑到运行安全需求，对系统做如下设计。

1）实体设备安全

实体设备包括服务器、网络设备、线路、信道以及其他媒体设施。实体安全是整个平台安全运行的前提条件。要保证实体设备免遭物理性的破坏，做到防盗、防水、防高温、防电磁干扰、防地震等不可抗拒的破坏。

2）网络传输安全

网络传输安全指数据能够在网络上安全传输，不被恶意截取、篡改、泄露、破坏等。需要配置网络防毒软件、网络防火墙、网络入侵检测系统等，如果需要在外网上操作核心的高权限的命令，一定要构建VPN网络，在加密通道上操作。对于非常重要的数据，采用数字加密签名技术进行验证确保操作的真实性和不可替代性。同时还需要建立相关的规章制度和严格的监控程序。

3）信息安全

信息安全就是防止数据泄露、破坏和篡改。首先是保证信息存储的安全，信息是一个系统最为重要的内容，信息丢了一切都是空谈，所以需要建立异地灾备系统，防止不可抗拒的破坏，其次进行数据加密，对敏感数据和重要数据进行加密存储，防止被非法窃取或篡改。

4 系统实现

系统采用ASP.NET+SQL Server来实现，在此主要对功能业务流程的实现和界面的实现进行介绍。

4.1 业务功能实现

1）市区级管理的实现

市级管理员主要负责平台全局数据的管理，包括培训计划（学期）的管理、区县学时标准范围的设定、课程的审核、班级的审核、免修学分管理等;区级管理员主要负责自身所属区县范围内的数据管理，主要包括本区县学时标准的设定、课程申报、课程制作、班级申报、批量报名以及报名审核，如图3所示。

2）在线学习的实现

普通教师选课结束后在线进行学习，完成课程所有章节的学习后可进入测试环节，进行期末考核后显示该本课程学习结束，具体流程如图4所示。

4.2 运行界面实现

以课程学习模块为例。学员可以通过在线学习系统进行课程的学习操作。从“我的课程”中选择课程进行学习操作。当用户满足了某一个活动单元下的所有学习条件，則该活动单元算作已完成。某一章下的所有活动皆完成，则学习进度更新。学习进度以课程的大章数量为依据，同时外加额外一章的结业测试。学习进度条界面如图5所示。

课程学习包含了多种学习形式，其中阅读界面，可以对富文本课件进行浏览学习，并且带有笔记本功能，界面如图6所示。

视频学习界面可以对视频课件进行观看学习，并且带有笔记本功能，界面如图7所示。

教师可以通过课程制作平台来制作相关的课程测试，学员可以通过学习平台来完成测试。如果测试次数超过设定的可测试次数，则学员不能进行测试。测试活动界面如图8所示。

5 结束语

近年来，随着多媒体教室、直播课堂、VR教学等新型教学方式的出现，信息技术与教育教学的深度融合已成为现代教学发展的趋势[8]，上述教学方式在给学生带来课堂新体验的同时，也对教师的信息技术应用能力提出了更高的要求。

在分析了中小学教师信息技术应用平台需求的基础上，给出了系统的主要功能、接口与网络安全的设计，包括：培训系统、课程学习、课程管理、诊断性测评、数据统计与挖掘、数据库访问接口、数据库和知识库的接口等。该系统充分考虑了当前中小学教师群体的特性，给出了中小学教师信息技术应用平台的设计与实现框架，为今后此类系统的研究提供了参考。

参考文献：

[1] 徐晓春.开展教育门户网站测评 推进教育信息化发展[J].中国教育信息化（高教职教），2013（10）：72-74.

[2] 李虹.教师远程培训中学习社区的构建与实施[J].中小学实验与装备，2016（6）：50-52.

[3] 许爱军.高职数字化教学资源的发展现状、困境与推进策略[J].高教论坛，2014（5）：96-98，104.

[4] 张屹，马静思，周平红，等.中小学教师信息技术应用能力现状及培训建议[J].中国电化教育，2015（1）：104-110.

[5] 黄澄辉.新时代中小学教师信息技术应用能力提升的优化策略探析[J].中国教育信息化，2020（8）：70-73.

[6] 张明.基于云计算实验中心的建设与管理研究[J].电脑知识与技术（学术交流），2015（4）：59-62.

[7] 张苏娟.中小学教师信息技术应用能力培训 及决策支持平台研究[D].长沙：湖南大学， 2019.

[8] 宋春华.VR技术和数字教学管理系统在课堂教学中的应用[J].现代职业教育，2018（32）：90-91.

【通联编辑：谢媛媛】