《中小学学习管理平台》
《中小学学习管理平台》可行性研究报告
《学习管理平台》课题组
2012年2月3日
中小学学习管理平台
——项目可行性研究报告
一、立项的背景和意义
本项目的名称为：中小学学习管理平台（Primary & Secondary Schools Study manage Platform，简称SSSP）。
中小学学习管理平台项目是一个提供给中小学学校、老师、学生及家长的基于学习过程管理的教学服务的软件开发项目，本软件将设计一组为老师、学生提供讲课准备、课堂教学、课后作业、知识检查及考试管理等功能，为学校和家长建起相互沟通的桥梁，并且为学生的进一步拓展提供帮助。
当前，中小学生过重的课业负担，已经引起了各级政府和社会的极大重视，教育主管部门相继出台了各种关于减轻中小学生过重课业负担(简称‘减负’)的规定，但收效甚微。其中一个很重要的原因是评价学校领导及老师的工作业绩仍然离不开升学率的考核指标，而升学率就是考学生的做题能力，老师为了提高学生的做题能力，只能采取题海战术，所以导致了诸多矛盾的产生：【矛盾1】近年来，对中小学“减负”行动一直轰轰烈烈，但不少学生和家长的直觉却是，作业“一年更比一年多”。反复抄写、机械操练，孩子每天伏案到很晚。作业多少才算适度？
【矛盾2】同样一份作业，优秀学生可能很快就完成，而程度差一些的学生往往要化很多时间才能做完。有的学生“吃不饱”，有的学生却“吃不了”。作业难度如何把握更适宜？
【矛盾3】实行分层作业可以在一定程度上解决【矛盾2】，但如果实行分层作业，则仍然是以学生能力层次划分，作业是静止的，而学生能力是随时变化的。分层作业如何随时适应学生能力的变化？
【矛盾4】减少课后作业，不少教师和家长担忧，会不会带来学习质量的下降。减负后如何保证学习质量？
上述各种矛盾靠传统的方法和手段已难以解决，必须在观念和思路上有新突
破，要寻找新的方法和手段，而信息化和信息技术应是我们破解上述难题的首选工具。因此学习管理平台在教学信息化方面有着明显的优势，可为软件产业带来新的需求和市场。
该平台是基于互联网的教学应用服务平台，在硬件设施日益普及与增长的中小学学校中，用户除了互联网连接之外的其它IT投资就可以通过互联网获得所需要的软件和服务。并且在软件的升级、服务、数据安全传输等各个方面都有很大的优势。利用云计算技术，为教学信息化建设节省了空间与资源的投入，因此具有良好的推广价值。
二、国内外研究现状和发展趋势
对于我国的中小学教育信息化而言，有一个里程碑性的事件，我国于2000年10月25日召开的“全国中小学信息技术教育工作会议”，这个会议全面启动了我国的中小学教育信息化工程。当时的教育部部长陈至立在会议上提出，要“以信息化带动教育现代化，实现教育的跨越式发展”。10年时间过去了，全国中小学的硬件基础设施建设日益完善，但“基础教育信息化应用难”的困惑至今仍未有大的突破。
从国内的情况看, 中小学的硬件基础设施有了长足的进展。现在很多学校的主干网达到了千兆，百兆到桌面。但另一方面，校园网的应用情况不理想。很多学校投入上百万、几百万、甚至更多的资金建设了校园网，但只是用来开设信息技术必修课，真正能将网络环境用于各学科教学、通过信息技术与课程的有效整合，来切实提高各学科教学质量并提升学生全面素质的应用很少。从目前情况看，80％以上的校园网还是主要应用于信息技术课的开设，或者用于教育行政管理、人事档案、财务报表、电子阅览室或图书资料的管理等。只有少数学科教师能运用多媒体和网络进行教学，但总的来说，还是用于辅助“教”的比较多，真正能将信息技术用于教学，促进学生自主学习、自主探究和协作交流的比较少。
目前，国内有很多针对中小学生的教学网站，这些网站都有各种各样的练习训练，并可自动判题及对练习成绩的统计，有的还提供了在线答疑的服务。尽管这类网站都提供了很多功能模块，有的网站界面设计得也很漂亮，但基本上都是用做学生的课外辅助练习工具，而且大多是脱离学校教学环境和教学计划作为独立的辅助学习工具在运行。由于没有进入学校的教学环境和教学计划，因此，这
种平台不可能为大多数老师和学生所用，总体上对“实现教育的跨越式发展”起不到太大的作用。
从国外情况来看，很多发达国家的信息化工作起步比我们早。早在2001年美国中小学校园网普及率就达到99％，但他们也同样面临投入与产出的问题。在2002年的时候，美国教育部长曾表示，美国中小学教学质量不仅没有提升，在某些方面还有所下降。他们把责任归咎于极端建构主义。九十年代以来，随着因特网的普及和网络教育的兴起，建构主义日益流行。应该说，多媒体网络与建构主义互为依存。网络为建构主义所倡导的学习理论提供了物质基础和技术支持；反过来，建构主义对多媒体教学和网络教学也提供了最有力的理论支撑。建构主义有很多好的理念，例如，建构主义认为知识不是靠教师灌输，而是靠学习者自主建构，因此强调自主学习、自主探究；但是，自主探究要有一定的条件——需要别人的帮助（包括教师和学习伙伴的帮助）和丰富学习资源的支持。西方建构主义的弊病在于: 只讲以学生为中心，否定教师的主导作用，另外，对于学习者的自主建构，只关注认知过程而忽视情感因素的作用。由于这两个方面的弊病，必然削弱对系统学科知识的掌握，必然会影响基础教育的质量。在信息技术和学校信息化课堂教学的结合上，到目前为止，国外也没有很好解决。
美国从事信息技术教育的学者普遍认为，信息技术应用于教学主要是在课前与课后，包括资料查找以及在学生与学生之间、学生与教师之间进行交流与合作，而课堂教学过程中的几十分钟，一般难以发挥信息技术的作用，还是要靠教师去言传身教。在这种主流观念的指引下，多年来美国（乃至整个西方）教育界关于信息技术与课程整合，一直是在课前及课后下功夫，而较少在课堂上去进行认真的探索。比如，2003年，美国Teaching and Learning杂志评出的十佳教育技术应用项目就全是基于WebQuest的。另据美国《教育媒体与技术》杂志发布的2004年教育技术报告，信息技术对于绝大多数教师来说，只是用来作为查寻资料准备教案、与同事和家长沟通以及保存信息记录的工具，很少将信息技术直接应用于或整合于课堂教学；对于少数能将信息技术整合于课堂教学的教师来说，他们最常用的两类整合方式是: 第一，利用技术提高学生的计算机操作技能和作为奖励的游戏活动；第二，利用技术进行巩固性操练、练习和文字处理。可见，这一报告也证实，当前美国（乃至整个西方）的信息技术与课程整合主要关注的
还是课前与课后，在课堂教学过程中虽然也有少数教师进行整合的探索，但从他们最常用的两类整合方式看，显然还停留在比较低的层次。
WebQuest，Just in Time等模式围绕实际问题，涉及跨学科的综合知识运用，对于培养学生的创新能力、解决问题能力确实有效，也值得借鉴。但这些模式不能用于常规课堂教学，不能解决系统知识的教学问题。可见，目前还难以从美国或西方找到将信息技术有效整合于课堂的现成经验。
三、项目研究开发内容和技术关键及主要创新点
信息技术正在逐步改变人们的工作模式。人们希望利用计算机技术提高工作效率，提高相互协作效率，更好的服务于产品和客户，更快的响应市场。为了打破现阶段教学模式的瓶颈，准确掌握每位学生的学习状态，并向不同层次的学生提供个性化教育，整理出整个教育过程所需的可供参考、分析的各类信息，学校不得不借助于现代化信息化教学，SSSP系统是提供教学应用的服务平台。
SSSP系统是实现新的教与学方式、变革传统教学结构，是信息技术与课程整合于一体的教学平台。前期主要针对已有一定硬件设施的中小学学校，并逐步推广到国内各类中小学学校。SSSP系统充分吸收了现有管理类软件的功能，面向SOA架构，采用应用服务总线的概念，构建教学应用服务平台。它特有的开放的应用架构，使其具有免维护、免安装、易应用的特点。它利用云计算技术，使其具有省空间、省资源、易推广的特性。它鲜明的多模块、灵活的应用配置和过程管理等特点，可以轻松实现学校的教学信息化。
SSSP平台的功能分为后台管理功能、客户端应用功能两大块，各模块具体如能为：
1）后台功能包括用户管理、教学管理、应用服务管理、知识管理、题库管理、教材管理、阅读文库管理、计费管理等功能。
2）客户端应用功能分为学习资源系统、考试管理系统、学生学习管理系统三大部分。针对不同用户需求提供相应的功能，如下：
学生可使用的功能包括课前预习、课堂学习、课后作业、复习和提高、模拟考试、在线家教、课外兴趣、信息查询等；
老师可使用的功能包括资料下载、备课笔记、布置作业、课堂情况登记、作业的
批发和统计、考试成绩登记、学生反馈、科学的成绩评定等；
家长可使用的功能包括查询信息、资料下载、家教需求、互动交流等；
学校可使用的功能包括了解学生总体学习情况、了解学生学习负担、评价老师教学质量、学校层面的互动交流等。
整个系统形成一个全面严密的教学信息网，不断传递接收和处理各种教学过程中的信息。这种联系既包括数据之间的直接联系、间接关联，还包括老师、学生、家长和学校之间的信息递推式的传播和即时获取，从而提高了整个系统的综合运作水平和效率。
SSSP能帮助学校解决‘减负’压力与升学率压力两难的境地；能帮助老师客观、准确地了解各层次学生的学习能力及基础水平的差异；能帮助学生错题整理，以及接受适合自身水平的个性化习题；能帮助家长及时准备地了解自己孩子的学习情况。学校通过这样一个完整的、全面集成的学习管理平台，使学校能专注于如何提升教学质量与升学率的研究，打破传统教学模式的瓶颈，真正实现‘因材施教’的教学模式，从而最大限度的发挥其优势。
四、项目预期目标（主要技术经济指标、应用或产业化前景）
1、项目预期达到的主要技术经济指标：
1）该项目建成后，将为中小学教学提供了新的教学方式，变革传统教学结构等信息技术与课程相结合的应用服务；
2）该系统可同时满足学校、教师、学生、家长等不同类型的用户；
3）该项目基于SOA架构，采用应用服务总线，有良好的开放性；
4）软件运用Windows 环境，采用B/S模式，易于部署；
5）该系统运用云计算技术，有更多的发展空间与资源；
6）该项目全部完成后，预计项目完成后第一年能带给企业100万元/年的经济效益，以后预计每年将增长20%以上。
2、应用或产业化前景
虽然中小学教学信息化服务模式在中国的发展仍处于起始阶段，但已展现出了不错的市场前景。目前很多信息化教学手段普遍通过教学网站，力图运用各种各样的练习训练、自动判题、成绩统计及在线答疑信息化教学方式，从而打破传统教学模式。
现阶段国内外此类教学网站数不胜数，但这些网站大多是脱离学校教学环境和教学计划作为独立的辅助学习工具在运行，基本上都是用做学生的课外辅助练习工具。如果能结合学校的教学环境和教学计划，且提供基于学习过程管理的教学服务，这对实现教育现代化有很大的吸引作用。
所以，国内中小学院校在未来5～10年内对教育信息化的需求会更大，依据《国家中长期教学改革和发展规划纲要(2010-2020)》规划至2015年义务教育的学生数量需达1.6亿人数，若有千分之一的学生使用该平台，假设平均每位学生花费15元/月购买SSSP服务平台，将会产生2880万元/年的经济效益，因此，市场潜力很大。
五、项目实施方案、技术路线、组织方式与课题分解
1、实施方案及技术路线
本系统的设计和实现将采用当今最流行的浏览器（B/S）计算模式，充分运用SSH2框架，fusioncharts报表，mathxml，Swing组件、AJAX局部刷新等先进技术，确保系统在技术上的先进性。
1）SSH2（Struts2+Spring2+Hibernate3）组合框架
本系统使用SSH2（Struts2+Spring2+Hibernate3）组合框架，Hibernate是持久层的解决方案，Struts2是表现层的解决方案，Spring是一个集成框架。使用Spring的IoC容器，来管理数据访问对象、业务逻辑对象、Action对象的依赖关系，结合面向接口编程，可以让对象之间完全解耦；利用Spring的DAO支持，可以简化Hibernate的数据访问操作；使用Spring的事务管理，无须应用服务器就可以使用声明式事务。
典型的J2EE三层结构，分为表现层、中间层（业务逻辑层）和数据服务层。三层体系将业务规则、数据访问及合法性校验等工作放在中间层处理。客户端不直接与数据库交互，而是通过组件与中间层建立连接，再由中间层与数据库交互。
表现层是传统的JSP技术，自1999年问世以来，经过多年的发展，其广泛的应用和稳定的表现，为其作为表现层技术打下了坚实的基础。
中间层采用的是流行的Spring+Hibernate，为了将控制层与业务逻辑层分离，又细分为以下几种。
Web层，就是MVC模式里面的“C”（controller），负责控制业务逻辑层与表现层的交互，调用业务逻辑层，并将业务数据返回给表现层作组织表现，该系统的MVC框架采用Struts。
Service层（就是业务逻辑层），负责实现业务逻辑。业务逻辑层以DAO层为基础，通过对DAO组件的正面模式包装，完成系统所要求的业务逻辑。
DAO层，负责与持久化对象交互。该层封装了数据的增、删、查、改的操作。
PO，持久化对象。通过实体关系映射工具将关系型数据库的数据映射成对象，很方便地实现以面向对象方式操作数据库，该系统采用Hibernate作为ORM框架。Spring的作用贯穿了整个中间层，将Web层、Service层、DAO层及PO无缝整合，其数据服务层用来存放数据。
2）fusioncharts报表
FusionCharts是一个基于Flash的图表组件，可以用来提供数据驱动的动态图标，fusioncharts可用于任何网页脚本语言如HTML，JSP技术等。提供交互式和强大的动态图标，fusionCharts充分利用流体美丽的Flash作为模板，使用XML作为其数据接口，创造紧凑，互动性和真正的动态报表。
3）MathML
MathML（Mathematical Markup Language)即数学置标语言，是一种基于XML的标准，用来在互联网上书写数学符号和公式的置标语言。它是由W3C的数学工作组提出的。作为W3C的推荐标准，该标准为在Web网上显示数学符号和内容铺平了道路。它支持在Web页面正确显示数学符号和在应用之间传递数学符号。改进了与其他W3C技术的集成，在数学、科学、研究和教育领域有很大用处。
4）Swing组件
Swing是一个用于开发Java应用程序用户界面的开发工具包。它以抽象窗口工具包（AWT）为基础使跨平台应用程序可以使用任何可插拔的外观风格。运用JAVA的Swing组件，开发人员只用很少的代码就可以利用Swing丰富、灵活的功能和模块化组件来创建优雅的用户界面。
5）AJAX局部刷新
Ajax通常被认为是一门单独的语言，实际上它是很多语言的集合包括DHTML, Javascript, XML 和JSON，全称为Asynchronous JavaScript and XML（异步
JavaScript和XML)，是由Jesse James Gaiiett创造的名词。由于它的灵活性、优美以及快速的响应时间可以提高开发体验等原因，Ajax在许多开发领域变得越来越流行。
2、组织方式
为了更好地开发该项目，本公司成立了以公司技术总监为组长的10人项目组，对项目开发过程中的管理、设计、编码、测试、文档等工作都有专人负责。同时，在开发过程中采用软件工程思想，明确每一阶段的里程碑，严格遵照里程碑中的标准，严格阶段评审，保证文档质量，只有当该阶段的状态满足里程碑的目标时，才可进入下一阶段工作。
3、课题分解
本项目将分解为以下若干个子课题：
1）总体规划：该课题主要解决本项目的实现目标和功能，明确该项目的目标定位、进度计划、开发平台、应用功能、文档模板以及每一阶段的里程碑；
2）数据逻辑模型：建立该系统的数据库逻辑模型；
3）应用总线标准：建立独立于平台应用程序接口标准，使平台具有良好的开放性；
4）云计算平台：研究云计算的平台特性、集中数据处理和管理能力，计划将其技术利用到本系统；
5）系统需求分析：业务需求分析及应用功能设计；
6）软件设计：设计软件的总体架构和程序流程、算法、数据库物理模式实现等，并形成各类设计文档；
7）代码编写：根据设计文档编写代码；
六、计划进度安排
SSSP系统的研制和开发是个复杂的过程，需要周密的计划，我们的策略是总体规划、分步实施，共分为以下几个阶段来完成整个项目的开发。本系统研制时间为24个月，实施开始时间为2012年1月份，项目开始推广时间为2013年10月，具体安排如下：
2012年1月至2012年4月，完成市场调研、项目规划、总体方案。
2012年5月至2012年7月，完成数学公式表达、化学分子式输入与保存等关键技术的研究，并论证与完善总体方案。
2012年8月至2012年10月，完成系统概要设计、总体架构、教材知识点相关联的知识库设计与建立。
2012年11月至2012年12月，完成系统主界面设计，后台管理系统的详细设计、资源管理系统的详细设计、考试管理系统的详细设计、学生学习管理系统的详细设计等。
2013年1月至2013年2月，完成系统的习题答案自动判别规则及教学评价模型的建立。
2013年3月至2013年7月，完成系统的代码编写。
2013年8月，完成系统测试、学校演示。
2013年9月，完善系统功能，制定实施、推广计划。
2013年10月至2014年6月，用户手册整理、系统模拟运行、平台推广。
七、现在工作基础和条件
对于SSSP系统，我司除了有多个技术平台的成功案例外，已进行了两年的预研和论证，并有基于WEB的行业信息发布平台建设的技术积累。同时，本公司已制订了该项目的初步的技术方案和实施方案，应该说，对开发该项目已具备良好的基础和相当的条件。
八、经费预算(包括预算经费总额，已实现投资额及主要投资内容说
明，新计划投资额及主要投资内容说明申请财政经费金额及
投资说明等)
1、预算经费总额
根据项目开发规划，研究开发及试用阶段共需投资额约73万元。
2、已实现投资额
3、申请财政经费金额及投资说明
1）本企业自筹资金58万元，因本企业自主开发的管理软件销售有一定的收益，并且可以提供一些网络、软件服务等服务产生收益，所以在财务总体规划下，可自筹资金满足本项目的资金需求，并可根据软件开发进度分阶段到位。
2）根据项目资金需要，因自筹资金有限，需申请科技攻关项目基金无偿资助15万元，作为项目的研究开发及试用阶段补助。
3）申请费用主要用于研发中部分人员工资，新增设备、办公资料费用以及公司办公场所租赁费用。
4、分年度用款计划（含申请经费）
小结：本系统的研发采用了当前最先进的技术和架构，同时建立了一整套教学过程的管理规范和开发流程，能确保项目质量。该平台的研制成功将引领国内中小学学校实现教育信息化，极大的提升学校的教学质量，实现‘因材施教’，具有广阔的市场前景和推广价值。因此，希望本项目能尽早立项，尽快实施。