CN115099788A - 智慧教育大数据管理平台与方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了智慧教育大数据管理平台与方法，其包括基础层、应用层、框架层、数据层和网络层，基础层为统一身份认证平台；应用层包括校园门户系统、教务教学平台、智慧办公平台、教师发展系统、学生成长系统、校产管理平台、安全防控平台、智慧生活平台；框架层为Microsoft.netFromework2.0；数据层包括学校大数据中心、老师大数据中心、学生大数据中心；网络层为市、区教育局教育资源管理平台中的管理与教学应用。本发明的有益效果有:利用物联网和云计算，强调对教学、科研、校园生活和管理的数据采集、智能处理、为管理者和各个角色按需提供智能化的数据分析、教学、学习的智能化服务环境。

Description

智慧教育大数据管理平台与方法

技术领域

本发明涉及智慧教育大数据管理平台与方法，属于智慧教育技术领域。

背景技术

经过多年发展，校园网络基本普及，信息化应用已逐步深入到教学、管理、服务等各个领域，日益成为师生获取信息、丰富知识、学习交流的重要渠道，在推动教育改革发展、促进思想文化交流、丰富师生精神生活等方面起到了积极作用。同时，智慧校园改造的信息化仍存在着以下问题与不足：

信息化基础设施尚不完备，信息化教学探索不足；

数据无法共享与交换，无法形成有效的统计报表；

信息分散，用户获取信息要在不同的系统间穿梭往返，“人找事”，增加了使用难度；

学生管理、后勤管理、资产管理无科学化管理；

适切性信息资源缺乏，资源共享机制并未建立；

校园信息需要统一整合分析，促成智能化校园管理。

发明内容

本发明要解决的技术问题，在于提供智慧教育大数据管理平台，本管理平台利用物联网和云计算，强调对教学、科研、校园生活和管理的数据采集、智能处理、为管理者和各个角色按需提供智能化的数据分析、教学、学习的智能化服务环境。

本发明通过下述方案实现：智慧教育大数据管理平台，其包括基础层、应用层、框架层、数据层和网络层，所述基础层为统一身份认证平台；所述应用层包括校园门户系统、教务教学平台、智慧办公平台、教师发展系统、学生成长系统、校产管理平台、安全防控平台、智慧生活平台；所述框架层为Microsoft.netFromework2.0；所述数据层包括学校大数据中心、老师大数据中心、学生大数据中心；所述网络层为市、区教育局教育资源管理平台中的管理与教学应用。

所述校园门户系统包括信息门户网站、校园文化发布展示平台和微网站。

所述教务教学平台包括学区/学年设置、班级管理、教学基本设置、新生报名、排课管理、智慧阅卷和教研工作系统。

所述智慧办公平台包括办公管理、公文流转、办公审批、人事管理和财务管理。

所述教师发展系统包括教师档案、考勤系统、请假管理、教研管理、同步教研课堂和职业生涯规划。

所述学生成长系统包括学生档案管理系统、班级圈、班务管理、成绩管理、学生请假管理和学生成长画像。

所述校产管理平台包括资产管理、保修管理和后勤管理。

所述安全防控平台包括平安校园、访客系统和监控管理平台。

所述智慧生活平台包括一卡通、智能班牌和物联网管控教室。

智慧教育大数据管理方法，该方法包含应用系统，应用系统包括智能决策、数据仓库、智慧校园应用、多元主体，所述智能决策包括师资分析建议、校园安全预警、个性化学习推荐、数据可视化呈现、智能教研、阶段性数据分析、关联数据提醒、教育政策推行；所述数据仓库包括学生、老师、家长、资产、招生在内的基础数据，包括考勤、考试、课程、评价、打卡、审批、家校、教研、监控、德育、阅读在内的过程行为数据，包括监控、安全、门禁在内的其他数据；所述智慧校园应用包括数据关联、深度分析、看板展示、统一管理在内的教育局数据中心，包括数据关联、教师管理、学生管理、教务管理、校务管理、智慧教育在内的学校管理一体化平台，包括阅卷系统、安防系统、录播系统、班班通、智能灯控、人脸识别在内的第三方应用；所述多元主体包括学校学生、学校家长、科目老师、班主任、年段长、科室主任、校领导、教育局。

本发明的有益效果为：

1、本发明智慧教育大数据管理平台利用物联网和云计算，强调对教学、科研、校园生活和管理的数据采集、智能处理、为管理者和各个角色按需提供智能化的数据分析、教学、学习的智能化服务环境，其技术特点是数字化、网络化、智能化和多媒体化，基本特征是开放、共享、交互、协作，以教育信息化促进教育现代化，用信息技术改变传统模式。

附图说明

图1为本发明智慧教育大数据管理平台的整体结构示意图。

图2为本发明智慧教育大数据管理平台的应用系统图。

图3为本发明智慧教育大数据管理平台的校园门户系统的结构示意图。

图4为本发明智慧教育大数据管理平台的教务教学平台的结构示意图。

图5为本发明智慧教育大数据管理平台的智慧办公平台的结构示意图。

图6为本发明智慧教育大数据管理平台的教师发展系统的结构示意图。

图7为本发明智慧教育大数据管理平台的学生成长系统的结构示意图。

图8为本发明智慧教育大数据管理平台的校产管理平台的结构示意图。

图9为本发明智慧教育大数据管理平台的安全防控平台的结构示意图。

图10为本发明智慧教育大数据管理平台的智慧生活平台的结构示意图。

具体实施方式

下面结合图1-10对本发明进一步说明，但本发明保护范围不局限所述内容。

为了清楚，不描述实际实施例的全部特征，在下列描述中，不详细描述公知的功能和结构，因为它们会使本发明由于不必要的细节而混乱，应当认为在任何实际实施例的开发中，必须做出大量实施细节以实现开发者的特定目标，例如按照有关系统或有关商业的限制，由一个实施例改变为另一个实施例，另外，应当认为这种开发工作可能是复杂和耗费时间的，但是对于本领域技术人员来说仅仅是常规工作。

智慧教育大数据管理平台，其包括基础层、应用层、框架层、数据层和网络层，基础层为统一身份认证平台；应用层包括校园门户系统、教务教学平台、智慧办公平台、教师发展系统、学生成长系统、校产管理平台、安全防控平台、智慧生活平台；框架层为Microsoft.netFromework2.0；数据层包括学校大数据中心、老师大数据中心、学生大数据中心；网络层为市、区教育局教育资源管理平台中的管理与教学应用。

校园门户系统包括信息门户网站、校园文化发布展示平台和微网站，教务教学平台包括学区/学年设置、班级管理、教学基本设置、新生报名、排课管理、智慧阅卷和教研工作系统，智慧办公平台包括办公管理、公文流转、办公审批、人事管理和财务管理，教师发展系统包括教师档案、考勤系统、请假管理、教研管理、同步教研课堂和职业生涯规划，学生成长系统包括学生档案管理系统、班级圈、班务管理、成绩管理、学生请假管理和学生成长画像，校产管理平台包括资产管理、保修管理和后勤管理，安全防控平台包括平安校园、访客系统和监控管理平台，智慧生活平台包括一卡通、智能班牌和物联网管控教室。

智慧教育大数据管理方法，方法包含应用系统，该应用系统包括智能决策、数据仓库、智慧校园应用、多元主体，智能决策包括师资分析建议、校园安全预警、个性化学习推荐、数据可视化呈现、智能教研、阶段性数据分析、关联数据提醒、教育政策推行；数据仓库包括学生、老师、家长、资产、招生在内的基础数据，包括考勤、考试、课程、评价、打卡、审批、家校、教研、监控、德育、阅读在内的过程行为数据，包括监控、安全、门禁在内的其他数据；智慧校园应用包括数据关联、深度分析、看板展示、统一管理在内的教育局数据中心，包括数据关联、教师管理、学生管理、教务管理、校务管理、智慧教育在内的学校管理一体化平台，包括阅卷系统、安防系统、录播系统、班班通、智能灯控、人脸识别在内的第三方应用；多元主体包括学校学生、学校家长、科目老师、班主任、年段长、科室主任、校领导、教育局。

以下为12个实施过程：

实施例1：数字化校园应用支撑服务平台包括以下过程。

过程一、统一数据整合：应用集成和数据整合环境，它将分散、异构的应用和信息资源进行聚合，通过统一的访问入口，实现结构化数据、非结构化资源、各种应用系统跨数据库、跨系统平台的无缝接入和集成，提供一个支持信息访问、传递、以及协作的集成化环境，实现个性化业务应用的高效开发、集成、部署与管理。

各个应用系统之中不同类型的异构数据通过SSIS完成数据清洗与整合，最终统一整合在共享数据中心当中去；根据各个应用系统的数据格式设计数据整合任务，上传至数据整合管理系统；数据整合管理调度执行引擎集群当中性能最优的执行引擎作任务的执行；执行引擎执行任务过程中即时得向数据整合管理系统反馈运行进度信息，用户可在数据整合管理系统完成对任务的进度监控；任务执行完毕后，应用系统中的数据被整合到共享数据中心。

过程二、统一身份认证平台：实现统一用户认证、统一账号登陆、统一入口功能。通过统一身份认证实现各业务系统的单点登陆，实现统一的身份管理、权限管理和统一的分级授权机制。完善的第三方接口管理体系，接口适用所有统一认证入口，实现用户基础数据平台对产品的配置和后台管理。

过程三、统一信息服务门户：面向办公用户的信息服务网站(统一信息门户平台)，及时发布校园各类信息。对社会公众和校内教职工提供不同的信息服务和进入相应业务管理系统的入口。该平台位于智慧校园管理平台体系结构中的最上层，实现局内各应用系统与用户的人机交互服务平台，是局内的信息集中展示的窗口。统一信息门户平台需将校内的信息和应用资源有机整合成一个统一页面，用户只要拥有一个帐号，就能访问到权限范围内的所有资源。同时，门户平台要提供个性化信息服务，信息的内容和形式可以定制，不同的用户可以根据自己喜好来定制信息和服务内容，个性化设置自己的界面风格，用户可以享受到智慧化、个性化信息服务。

过程四、数据中台：以数据中台为基础结构，通过中台建设完成梳理学校数据需求、数据来源、数据格式、数据维护、数据更新、数据共享、数据使用等关键问题，建立包括组织、制度、标准、流程、安全、技术等内容的数据资产管理长效机制，全面建立统一的数据交换体系，规范信息从采集、处理、交换到综合利用的全过程，实现全校资源数据的有效存储与管理，为学校教学、科研、管理和服务师生提供全面、及时、准确、可用、安全的数据资产及服务。

一、信息标准：数据支撑平台的建设可有效整合、优化利用数据资源，避免低水平的重复性开发和造成人力物力的大量浪费。根据信息标准对数据中心的数据元、接口、数据质量进行管理，包括数据集成平台、信息标准管理工具和数据集成监控平台。收集、处理和存储各类共享数据，并为全校提供信息共享服务的平台，包括服务管理、交换流程管理、数据清洗及异构数据源适配管理。

二、数据资产建设：制定全校信息标准及配套管理工具，用于导入、维护、发布信息标准根据学校信息标准制订的内容，对信息标准进行维护。包括信息集的管理、信息表、信息项的维护等内容。

三、全域数据库建设：全域数据库数据是学校基础数据的集合，通过统一数据交换与共享平台，实现数据共享和一致性管理，提供学生基础信息、教室基础信息、学校基础信息、学期管理、年级管理、年级班级设置、学科设置、教师任教设置、教师分组设置等基础数据设置功能。并为第三方业务提供必备的数据接口。

四、数据采集平台：基础管理包括合作商管理：支持多合作商模式多租户模式，通过平台管理员注册即可开通合作商，使用合作商用户名+密码登录平台，不同合作商之间的数据完全隔离；支持多单位租户模式，在后台创建新单位租户后生成帐号密码，租户使用帐号密码进行登录，创建表格，收集数据；支持自定义数据表格字段，勾选字段生成上传数据接口、生成数据下载接口；供应商管理：同一个应用名支持多个供应商，不同的供应商的数据完全隔离；应用管理/应用分类设置：支持对应用的增删改查操作；对象管理：支持对对象的增删改查操作，支持对字段的统一设置管理；数据接口配置：支持配置导入、导出接口的配置；日志查询：系统基本操作、接口读取操作都有相应的日志记录与查询；支持后台页面自定义数据表，设置分表策略按数据量、按月或按年分表；支持设置表字段，包括字段属性是否是主键、是否允许为空、是否唯一等，支持设置数据类型及长度，选择设置数据字典；支持后台自定义写入接口，勾选数据表中的多个表字段，设置apikey、接口密码，以及写入模式是推送还是拉取；模拟调用上述写入接口，实现数据的写入；支持后台自定义获取接口，勾选数据表中的多个字段生成查询SQL，设置apikey、接口密码等信息；模拟调用上述获取接口，获取到上一步操作写入的数据；支持接口可用性监控预警；

数据功能：提供SQL开发、依赖配置与调度管理、交互式查询等；支持按数据量、按日期分表存储与分表要询，提高大数据性能；提供元数据管理，标准化企业内部的元数据定义:元数据管理的主要目标是标准化内部的元数据定义。通过数据地图、数据字典、数据血缘三个方面保证的元数据标准；支持通过认证、授权、审计三个方面来保证数据安全；支持实时的数据接入，SQL开发流式计算任务；

数据分析：支持自定义统计分析规则，系统根据规则自化动进行数据统计分析；将分析结果写进缓存表，管理员可以查看分析结果报表；同时支持将统计结果数据转换为可调用的数据接口。

数据报表：支持多维度的统计报表查询；支持大屏数据展现，可根据业务配置相应的接口快速生成大屏；

五、数据交换及共享平台：建立基于数据管理和利用的综合性技术方案的数据交换共享系统，对各应用系统的数据进行综合有效的统一管理。

六、数据服务监测+预警：对于项目所有应用数据做可视化处理，通过图标结合的方式，直观统计各系统及模块数据的调用情况。并建立数据的预警机制，对于服务或数据出现异常及错误时，提前并且主动进行预警通知，主动进行预警信息的推送，仪表错误及异常的快速处理。

七、数据治理：从数据标准的建立、数据连接访问统一记录、API统一规范、第三方数据同步、数据安全的加密及访问管理，所有的数据经过这样严格的定义标准，从规范、安全、管理上起到很好的治理作用。

八、数据安全：通过各种安全手段保证信息的安全与可靠，能够有效地防止恶意攻击与人为破坏。支持数据的分布式存储压缩和加密，加密算法支持对称加密和不对成加密，且支持对数据访问权限的脱敏处理，保证数据的安全性。支持不同角色、权限、模块数据的权限设置及管理

九、校园大数据及报表中心：需要建设一个完成的开放式的IT生态体系，实际上包括了从开发生态、运行生态、应用服务生态到运营生态的全生命周期的建设过程、并最终以服务的方式向最终用户进行业务展现。提供图形化工具，根据其身份的不同，全校的学生、教师、管理人员、领导、职工等不同用户将方便支持一键切换统计方式(数据视图、折线图、柱状图)。

1)通过使用地图分布了解学校分布情况，可点击查看学校位置，查询具体的学校数据详情。

2)可通过网络摄像头查看学校每一个摄像头的具体画面信息，每个摄像头的画面会进行保存，方便查看校园安全信息记录。

3)通过智能考勤机可统计全校师生的考勤记录，方便校园对师生的出勤进行一个全局的查看和管理，有助于了解师生出勤动态。

4)通过阅读统计了解每个班级，每个学生的读书情况，有助于教导孩子形成良好习惯。

5)通过对班班通设备的在线统计，分析出教师使用班班通的频率和使用的应用功能，有助于分析出主流的使用场景，提升硬件的使用率。

6)通过成绩统计能够直观的看出每个年段的成绩占比，有助于分析年段的成绩不足，针对性的去加强成绩相关内容。

7)通过门禁统计能够加强校园安全，对每个教师与学生的人脸进行识别比对，并能够统计出每日进出校园的具体人员。

8)通过家校互动能够统计出家校沟通方面的具体信息，可通过互动信息分析查看学生的参与情况，有助于学校更好的展开学校与家长的互动。

9)通过对资产的录入和盘点，可快速查看所有资产的分类、数量；且细分类别，快速了解相应的资产的在用、报废、闲置等状态。

过程五、市教育资源平台应用引入可以将市、区教育局教育资源管理平台中的管理与教学应用引入到校园平台中，用户可以通过平台直接使用市、区教育局已统一采购的各项应用。

实施例2平台安全性包括以下过程。

过程一、身份验证安全性强：平台的身份验证集中于统一登录平台，安全、集中且便于管理，教师不需要关心实际存在多少业务系统，只需要在教师管理平台中输入用户名密码(甚至可以直接记住用户名密码)。

过程二、数据集中管理、提供数据交换区：平台的数据共享和交互系统，建立基础信息公共数据库，保证数据集中管理，避免信息孤单，让各业务系统间的数据完全一致且共享。

过程三、支持多操作系统。

实施例3校园门户包括三个平台：平台一、信息门户网站(PC)，平台二、校园文化发布展示平台，平台三、微网站(H5)。

实施例4教务教学平台包括以下过程。

过程一、学区/学年设置：设置学区名称、学区区域范围、备注等信息。学校可对对学年名称、学期名称、学期日期、工作日期、结束日期、上下午上课节数等进行基本的维护。

过程二、班级管理：班级管理系统是对班级基本信息和班级文化的管理系统，具备查看班级信息、课程表、作业完成情况、班级活动、班级荣誉、班级相册等功能。

过程三、教学基本设置：教学基本设置由年级管理、科目管理二个部分组成。可设置本校开设年级情况和开设学科信息等。

过程四、新生报名：新生报名系统解决学校在报名难、收集信息难、信息易丢失的问题，采用的是独立链接、独立数据库、前后台审核、驳回、修正等方式。新生报名信息采集表包含户籍信息对应组别(按照不同的住宅区分组)、学生个人基础信息、学生监护人信息、户籍情况、印证资料扫描件，对资料进行审核，对资料进行提交审核和重审，达到入学资格的学生通过系统自主填报相关资料，后台审核是否达到本校的招生条件。可通过后台智能一键分班、审核批注、谈话信息、短信通知、导出信息，大大减轻了教师的工作量，减少招生环节出错，使招生流程有个完整的可视化流程。

招生报名系统，具体实现如下内容：

1、学校管理

(1)实现集团端创建学校和生成学校后台帐号。

(2)实现学校端创建不同校区和后台管理帐号。

2、报名内容设置

(1)实现对学生基本信息、社区街道信息、户籍信息、房产信息等所需填报内容字段、是否必填、提示进行设置；

(2)实现对监护人姓名、联系电话、证件、工作单位等所需填报内容字段、是否必填、提示进行设置。

3、招生计划管理

(1)实现集团端统一创建招生计划并关联至下属所有学校；

(2)实现学校端独立创建招生计划，设置施教区和报名初审复审教师；

(3)实现招生计划名称、时间、招生简介、施教区等相关信息快速复制创建；

(4)实现招生计划中下属所有学校施教区的新增、编辑和删除；

(5)实现招生计划报名二维码、报名链接自动生成；

(6)实现招生计划最终报名审核通过学生报表导出。

4、移动端报名

(1)实现学生/家长扫码或点击链接进入报名模块；

(2)实现基本信息、户籍信息、房产信息、监护人信息等信息填报；

(3)实现添加新生，快速复制上一个新生共用信息内容；

(4)实现户籍地归属社区选择，快速匹配申请就读学校；

(5)实现接收和查看报名结果通知提醒；

(6)实现报名信息再次修改提交审核；

(7)实现审核通过报名凭证海报生成。

5、报名审核

(1)实现逐一项查看审核、修改学生报名信息；

(2)实现快速生成审核有误信息备注；

(3)实现审核完一条信息直接进入下一条审核信息界面；

(4)实现审核通过、拒绝，再次反审核；

(5)实现Word版学生入学申请表查看、下载、打印

(6)实现报名审核通过学生Excel版学生信息报表查看、下载、打印。

(7)实现报名审核通过自动生成报名凭证海报，并支持一码快速检索核验功能。

6、智能分班

(1)实现将学生分入指定班级；

(2)实现设定分班规则，将学生按男女比例、施教区人数分配、户籍归类、班级人数上限、自动校区匹配等规则快速分入不同班级；

(3)实现分班信息查询、查看、下载。

过程五、排课管理。

过程六、智慧阅卷。

实施例5：智慧办公包括办公管理、公文流转、办公审批、人事管理、财务管理。

实施例6：教师发展系统包括教师档案、考勤系统、请假管理、教研管理、同步教研课堂(远程教研管理)、职业生涯规划+教师成长画像。

实施例7：学生成长系统包括学生档案管理系统、课表查看、班务活动、成绩管理、荣誉管理、班级圈、学生请假管理、学生体质评测、综合素质评价、学生成长画像。

实施例8：校产管理平台包括资产管理、报修管理、后勤管理。

实施例9：智慧教学包括教学资源管理平台、电子图书、智慧课堂。

实施例10：智能安全防控平台包括平安校园、访客系统、监控管理平台。

其中平安校园采用“平安校园系统”是综合采用自动化技术、计算机技术、网络通信技术、视频压缩技术、射频识别技术以及智能控制等多种技术，通过对门禁识别控制、视频监控、报警联动、消费一卡通等系统的集成，为校园的的安全以及正常教学提供可靠的保障。将事故后报警查录像转变为事故前及时预警、报警时及时控制

实施例11：智慧生活包括一卡通、智能班牌、物联网管控教室

实施例12：大数据平台包括大数据平台、学校大数据中心、教师大数据中心、学生大数据中心

尽管已经对本发明的技术方案做了较为详细的阐述和列举，应当理解，对于本领域技术人员来说，对上述实施例做出修改或者采用等同的替代方案，这对本领域的技术人员而言是显而易见，在不偏离本发明精神的基础上所做的这些修改或改进，均属于本发明要求保护的范围。

Claims (10)

1.智慧教育大数据管理平台，其特征在于：其包括基础层、应用层、框架层、数据层和网络层，所述基础层为统一身份认证平台；所述应用层包括校园门户系统、教务教学平台、智慧办公平台、教师发展系统、学生成长系统、校产管理平台、安全防控平台、智慧生活平台；所述框架层为Microsoft.net Fromework 2.0；所述数据层包括学校大数据中心、老师大数据中心、学生大数据中心；所述网络层为市、区教育局教育资源管理平台中的管理与教学应用。

2.根据权利要求1所述的智慧教育大数据管理平台，其特征在于：所述校园门户系统包括信息门户网站、校园文化发布展示平台和微网站。

3.根据权利要求1所述的智慧教育大数据管理平台，其特征在于：所述教务教学平台包括学区/学年设置、班级管理、教学基本设置、新生报名、排课管理、智慧阅卷和教研工作系统。

4.根据权利要求1所述的智慧教育大数据管理平台，其特征在于：所述智慧办公平台包括办公管理、公文流转、办公审批、人事管理和财务管理。

5.根据权利要求1所述的智慧教育大数据管理平台，其特征在于：所述教师发展系统包括教师档案、考勤系统、请假管理、教研管理、同步教研课堂和职业生涯规划。

6.根据权利要求1所述的智慧教育大数据管理平台，其特征在于：所述学生成长系统包括学生档案管理系统、班级圈、班务管理、成绩管理、学生请假管理和学生成长画像。

7.根据权利要求1所述的智慧教育大数据管理平台，其特征在于：所述校产管理平台包括资产管理、保修管理和后勤管理。

8.根据权利要求1所述的智慧教育大数据管理平台，其特征在于：所述安全防控平台包括平安校园、访客系统和监控管理平台。

9.根据权利要求1所述的智慧教育大数据管理平台，其特征在于：所述智慧生活平台包括一卡通、智能班牌和物联网管控教室。

10.智慧教育大数据管理方法，其特征在于：该方法包含应用系统，应用系统包括智能决策、数据仓库、智慧校园应用、多元主体，所述智能决策包括师资分析建议、校园安全预警、个性化学习推荐、数据可视化呈现、智能教研、阶段性数据分析、关联数据提醒、教育政策推行；所述数据仓库包括学生、老师、家长、资产、招生在内的基础数据，包括考勤、考试、课程、评价、打卡、审批、家校、教研、监控、德育、阅读在内的过程行为数据，包括监控、安全、门禁在内的其他数据；所述智慧校园应用包括数据关联、深度分析、看板展示、统一管理在内的教育局数据中心，包括数据关联、教师管理、学生管理、教务管理、校务管理、智慧教育在内的学校管理一体化平台，包括阅卷系统、安防系统、录播系统、班班通、智能灯控、人脸识别在内的第三方应用；所述多元主体包括学校学生、学校家长、科目老师、班主任、年段长、科室主任、校领导、教育局。

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