美国信息化基础设施推进路径及其对中国的启示—美国2017《支持学习的基础设施建设指南》解读

李 璐，王运武

江苏师范大学智慧教育学院 江苏省教育信息化工程技术研究中心， 江苏 徐州 221116

《美国国家教育技术规划》(NETP)是由美国教育部联邦教育技术办公室颁布的关于美国教育信息化发展的纲领性文件，预示着美国未来几年的教育发展趋势和目标[1]。基础设施一直以来都是NETP规划的主要内容，旨在健全技术基础设施，以满足当前及未来的联通目标。为了充分实现NETP建立的学习者可以无处不在地利用在线学习工具访问可靠的信息资源，并与世界各地的人们进行交流、共享、协作和学习新事物的愿景，美国相关教育部门开始设法设计、资助、建设和维护基础设施，使每个学习环境中的每个师生都能实现连接。

2017年6月，美国教育部联邦教育技术办公室发布了《支持学习的基础设施建设指南》(Building Technology Instructure for Learning Guide,以下简称BTIFG2017)。该指南概述了学校的基础设施需求，建设规划、建设路径、建设过程中的重要环节以及建设完成后的升级、维护措施等各种实用、可操作性的信息，旨在帮助技术人员和教育领导者学习基础设施建设；同时提供了各种各样的案例，供学校和地区领导人在制定基础设施建设规划时，应考虑到因地区而异，以促进各学校更加合理、高效地推进基础设施建设[2]。

学习BTIFG2017文件，深入解读美国教育信息化基础设施的规划蓝图、建设路径、后期保障等内容,与现阶段我国基础设施的建设现状进行对比分析，归纳总结我国教育信息化基础设施建设存在的优点和不足，发展优势，改善不足，对我国的教育现代化建设发挥着重要作用。

1 美国BTIFG2017概述

美国NETP所指的教育信息基础设施主要有：学校宽带网络、教学环境和学习终端[3]。“工欲善其事，必先利其器”，BTIFG2017旨在为地区、学校如何建设健全的、可更新的基础设施提供方法指导、路径选择以满足未来泛在学习的需求。该文件主要由以下五个方面组成：研制规划；高速互联网多路径接入；高速互联网无缝连接；设备配置；设备运维和安全保障。各部分的主要内容及目标如图1所示。

图1 BTIFG2017框架图

1.1 高层次团队助力研制基础设施建设规划

如何将NETP的愿景转换为行动，需要根据不同地区的基础设施建设现状与目标之间的差距制定不同的行动规划，才能更加周密地促进支持学习的技术基础设施建设。首先，学校或地区领导应该组建强有力的高层次团队(包括技术运营商、课程高级领导、首席财务官、家长、教师和学生等利益相关者)，共同参与现状调研、需求评估和目标制定工作；其次是评估当前基础设施的能力，监测当前的使用水平，并估算未来改进需求；最后是制定统一的基础设施建设目标。

在进行基础设施评估时，主要从以下七个方面确定当前基础设施的哪些部分需要更换、升级或补充：①学校要实现的学习愿景。明确的目标，是行动的指南。②实现泛在学习需要的学习工具。根据教学参与者所需的技术设备购置基础设施，能够更合理地配置基础设施。③教师和管理者需要怎样的专业学习才能充分利用好基础设施以促进学习。④网络智能监控学校的带宽需求，并接入可扩展的互联网络。⑤校内额外网络需求。如信号干扰地区和需要配置额外基础设施的老建筑物。⑥设备类型。为教师和学生按需配置不同类型的设备来满足泛在学习需求。⑦明确哪些机构能给基础设施建设提供帮助，并充分利用。

1.2 多路径接入高速互联网

只有将高速互联网接入学校，实现设备的联通性，才能确保学生和教师获取无限的资源、实现超越时空的无限交流互动。学校在接入无线互联网时要根据学校的实际情况选择可用的网络接入类型，接入类型分为有线连接(网络电缆、网络光纤)和无线连接(固定式无线、移动带宽、卫星互联网)。接入方式有购买和租赁两种方式。学校领导应该综合考虑：网络接入总体成本、校舍等老旧建筑物可用性以及是否可扩展性三个方面，应选择性价比最高(每兆字节单位价格)的互联网络接入学校。

学校接入互联网络的路径主要有以下四种：①学校通过区域连接到R&E(研究&教育网络)。这是最具成本效益的连接路径，并且操作与财务控制是透明的。②学校通过区域连接到商业ISP。③学校直接连接到商业ISP。④移动设备端或者热点直接连接到商业ISP。这四种接入路径有各自的优缺点。路径1可以在可连接的区域内实现最大成本效益的连接；路径2是该地区不存在R&E网络，但存在大量购买力的中大型学校的最佳选择；路径3适合购买力较弱的中小型学校的最佳选择；路径4可以实现校外连接作为校内连接的补充。

另外，在接入学校互联网的过程中，需要重点关注影响互联网接入的其他方面的因素。如：必要设备的数量和类型；现有物理设施的容量和年龄；网络接入距离、地形、天气等自然难度；在此基础上还要考虑人力资本和持续的网络监控和维护。

1.3 高速互联无缝连接

BTIFG2017提出学校要实现高速互联网无缝连接，来满足学习者在移动时依然能够连接网络，获取信息资源。实现互联网的无缝连接需要考虑以下方面：

①网络规划：前期调查确定需要支持的连接数量，所需带宽量以及无线接入点的数量和位置，创建或升级必要的无线接入点。

②网络的物理设施配置：根据网络的接入点进行专业、安全的网络布线，确认网络的各个网段都能适应高速互联网。

③网络配置和管理：网络配置可以按照流量优先级的路径进行配置。比如学校可以按照高优先级流量、正常教室流量、BYOD流量和公众访客流量的顺序进行网络配置。网络管理方面可以采取集中管理、定期更新的方法。

④网络安全：网络安全漏洞和攻击正在频繁地影响学校和地区的数据隐私。2016年的调查报告显示，近一半地区在网络安全方面的技术预算支出不到4%，几乎20%的学校和地区支出不到1%；只有42%的学校和区域技术领导人表明，他们的团队采取主动或非常主动的方式来解决网络安全问题[4]。

BTIFG2017提供了就网络安全问题重点关注及提出具体做法的相应组织机构，以保障网络信息安全。国家标准与技术研究所(NIST)发布了他们更新的关键基础设施网络安全框架，为各组织降低网络安全风险提供了自愿指导[5]。学校网络联盟(COSN)组织了一个网络安全工具包，使学校和区域逐步通过网络安全自我评估，规划和风险缓解的过程。该工具包包括一个学校/区自评清单，一个安全规划标准，帮助学校领导确定他们现在的网络安全防范程度及改进情况[6]。

1.4 师生配置1 ∶ 1设备

越来越多的教学活动是基于网络的学习工具和数字化的学习内容，只有当教师和学生对移动设备进行1 ∶ 1访问时，才能最大限度地提高网络访问性。共享设备使学生难以从事“无所不在”的学习，并限制了针对他们的兴趣、经验和需求的个性化学习机会。设备类型主要包括台式机、笔记本电脑、平板电脑和智能手机四种。选择设备时应综合考虑各种类型的优缺点慎重选择，主要的评估指标应该是设备增强学习者学习的辅助功能及其与学校网络学习资源的兼容性，而不仅仅是设备规格或者厂家优惠。另外，BTIF- G2017 提出学校应该让相应的利益相关者(行政人员、监督、学校委员、教师、学生、技术主管和社区成员)都参与设备的选择，以便更全面地考虑到以下各个方面：设备的主要任务是什么；电池寿命是否达到预期；设备的耐用性；屏幕尺寸、键盘/鼠标和外围设备(如科学探针)的注意事项；将要使用的设备是否符合学生的年龄；残疾人是否可以使用这些设备等。最后一步则是最大化利用资助机构，或者融资购买设备。

1.5 加强设备有效应用，保护学生数据隐私

在部署设备之前，学校和地区应制定政策，并就设备管理，负责任的使用，保护学生隐私以及设备管理、丢失或被盗等问题达成共识。

①设备持续管理。包括安装软件更新，调整内容过滤器设置和修改系统首选项，保持最新的安全和隐私设置可以防止恶意软件侵袭并帮助保护学生数据。

②鼓励学生负责任的使用。一方面学校应该用简单的语言写出学生、家长和地区人员很容易理解的说明；另一方面，学校应该开设相关的课程进行数字素养的教育，以培养数字公民。

③隐私的保护。学校和地区有义务告诉学生、家长、学校或第三方(如在线教育服务提供者)正在收集什么样的学生资料，以及如何使用数据库。制定确定谁可以访问学生数据的政策，并向家庭显示与数据收集有关的权利和责任。

④不当内容的过滤。学校必须平衡好学生免受不适当的内容与提供高质量的教育资源。过度严格的过滤可能会干扰教育目标。

⑤损坏、丢失的设备处理。一方面是通过教育的方式、允许学生自定义设备、密码保护、提供坚固的携带箱的方式防止设备的损坏、丢失；另一方面是利用设备管理软件定位已损坏、丢失的设备并回收利用。

2 中美教育信息化基础设施推进路径比较分析

教育宽带网络和信息基础设施等教育信息化支撑环境的全面覆盖，是实现教育现代化的重要公共基础[7]。《国家中长期教育改革和发展规划纲要(2010—2020年)》提出我国教育信息化基础设施建设的愿景：“到2020年，基本建成覆盖城乡各级各类学校的教育信息服务体系，为信息化教育打下良好的设施基础”[8]。经过近几年的发展，我国教育信息化基础设施建设已经迈入了新台阶，尤其是《教育信息化十年发展规划(2011—2020)》发布后，以“三通两平台”为标志的各项工作任务已经取得了很大进展，全国中小学互联网接入率已达87%，多媒体教室达80%。但与发达国家教育信息化水平相比，我国教育信息化基础设施建设仍存在“区域、城乡、校际”不均衡、配置不合理、管理不严谨及资源重度浪费的现象。

根据《国家中长期教育改革和发展规划纲要(2010

—2020年)》《教育信息化十年发展规划(2011—2020)》《教育信息化“十三五”规划》等文件有关教育信息化基础设施的战略目标、战略举措和战略路径，与美国教育信息化基础设施建设路径进行对比分析，探究我国在基础设施推进过程中存在的不足，对我国教育信息化的发展有着一定的积极作用。

2.1 网络接入对比

网络接入是教育信息化建设的首要条件，其覆盖率、稳定性、可靠性、可用性直接影响着信息化教学质量。确保稳定、可用、可靠的互联网无缝接入学校，能够更好地支持信息化的教育教学。我国与美国的互联网接入情况如表1所示。

表1 中美两国校园网络接入情况对比

如表1所示，可以看出我国与美国的共同点在于在学校网络接入类型方面都有有线、无线、卫星三种可用的接入类型；在基金供给方面都有国家出台的相应资助项目和计划来支撑校园网络的建设。但是，在接入方式方面，我国校园网络的接入情况大多是通过政府资助购买、学校自主购买的方式接入网络，很少有学校根据网络的实际需求去选择更加合理、划算的租赁方式接入互联网；在接入路径方面，美国校园主要通过接入R&E(研究&教育网络)、ISP(互联网供应商)、移动热点的方式接入互联网络，而我国主要是通过接入中国教育和科研计算机网(CERNET)、中国教育卫星宽带传输网(CEBSat)、移动/电信等运营商接入网络，缺乏免费移动热点来支持学习者的泛在学习。另外，美国通过在政府大楼、公共汽车、图书馆、社区中心提供免费无线网络的方式来支持没有网络接入的家庭贫困的学习者学习，最大化地实现教育公平，而我国还缺乏这方面的投入来支持部分学习者的校外学习需求。

2.2 网络安全实施对比

网络安全是指通过采取必要措施，防范对网络攻击、侵入、干扰、破坏和非法使用以及意外事故，使网络处于稳定可靠运行的状态，以及保障网络数据的完整性、保密性、可用性的能力[9]。目前，校园网络已经日益覆盖学校的各个部门、各项教育教学工作，涉及各个教学参与者的个人信息，因此，构建一个合理、安全的网络环境是实施信息化教育教学的重要保障。安全的校园网络不仅能够保障学校合理、高效、安全地应用丰富的网络教学资源，而且能够支持更加安全的网络交流[10]。对比分析中美两国的校园网络安全实施现状(如表2所示)，探究我国在校园网络安全实施过程中存在的不足，有助于我国校园网络安全的下一步良性发展。

表2 中美两国信息网络安全实施对比

从网络安全实施的组织机构、法律保障的对比来看，我国在网络安全层面也成立了相应的组织团队、法律法规来加强信息基础设施安全、信息安全建设，但是结构和层级都比较单一，缺乏教育领域专有的网络安全建设机构及法律法规；在行动措施方面都从理论教育和实践演练方面有一定的规划，但是是否真正地予以实践应用，还需进一步考量。

2.3 设备配置与运维对比

在互联网安全接入校园的环境下，如何合理地配置学习终端设备、高效的应用信息化学习工具、有效地实施信息基础设施管理，才能够保障教师和学生无障碍的享受信息化教育教学。我国与美国在信息基础设施的配置、运用及其管理方面的情况比较分析如表3所示。

表3 中美两国校园信息基础设施配置、运用、管理对比

2.3.1设备配置如表3所示，目前我国校园信息终端设备的配置类型主要涉及台式机、笔记本电脑、平板电脑，缺乏对智能手机的配置；在配置方式方面主要通过国家统一配置、学校出资购买的方式，缺乏学校之间的创新合作采购、商业租赁等方式；在设备配置比方面与美国仍存在一定的差距，目前美国在配置比方面的目标是实现设备与教师、学生1 ∶ 1的配置比，而我们国家目前的计划是实现1 ∶ 100的配置比，即平均每100名学生配有1台终端设备；在设备采购过程中，美国国家让多方人员参与设备采购更能够提升购入设备的质量、最大化教学辅助功能，而我们国家忽略了学习者中心，忽略了家长等部分教学参与者；在设备评估方面，美国国家不仅会将设备任务(设备将用来干什么)、电池寿命、屏幕大小、设备耐用性、外围设备注意事项纳入考核设备质量的指标内，还会重点考虑所采购的设备是否适宜使用者的年龄、是否能供残疾人使用等。

2.3.2设备运维美国提倡学习者自主地使用信息基础设施，能够增加学习者的设备归属感，让学习者更加主动地获取信息资源。而在我国大部分地区，终端设备的使用多是在特定的时间获得允许的情况下使用，学习者缺乏自主使用权，不仅影响学习者的积极性和学习兴趣，而且导致资源闲置浪费；设备管理的实施方面美国通过相应的跟踪、监测技术来实行远程监测和远程管理以防设备丢失；设备更新方面美国国家明确规定3～5年更新一次，而我国限于人口数量、经济发展水平等原因并没有及时更新设施，尤其是农村地区情况更糟；对于陈旧、损坏的基础设施，美国要求通过转售、捐赠、回收处理的方式进行合理利用，最大化利用资源的同时保护环境，而我们国家对设备的处理没有明确的要求，大部分陈旧资源都处于闲置状态，对于破损设备的处理也没有考虑环保等具体问题。

3 中国教育信息化基础设施推进的战略建议

通过前期的研究发现，与美国等发达国家相比，我国教育信息化基础设施的建设还存在一定的漏洞与差距。要让信息基础设施为教育现代化建设做好基础支撑，还需要我们继续完善、加强基础设施建设与应用。

3.1 做好前期团队建设、现状调研、目标规划工作

研究表明，我国在教育信息化规划方面总是滞后于实践[11]。发现问题才能更好地解决问题，各学校应以《教育信息化“十三五”规划》为导向，明确基础设施的建设目标，如带宽接入目标、设备配置目标、网络安全标准；组建基础设施建设团队，鼓励各级各类教学相关者加入基础设施建设；深入调研当前该学校基础设施建设现状，如存在的问题、需要更新和添置的设施；根据现状与该学校的实际需求制定基础设施建设规划。

制定基础设施建设规划时应该以长远的目光保障宽带可扩展、系统可升级、安全技术能跟进应用等后期的持续改进工作和维护工作，在确保规划内容完整性的同时也要确保规划内容的可持续发展性[12]。为了更好地研制教育信息化基础设施发展规划，有力执行发展规划，必须重视教育信息化智库建设，以保障教育信息化发展规划的科学性和精准性。

3.2 创新网络接入方式，提高薄弱地区网络接入

尽管美国在学校宽带高速接入水平上已处于世界领先地位，但是美国始终没有忽略宽带网络的持续发展与升级，不断地加大资金投入，创新接入方式，提高农村地区的宽带接入，确保泛在学习的现实发展[13]。截止2017年3月，我国已有88%的中小学实现网络接入[14]，但部分西部农村地区学校仍没有实现互联网接入。要实现互联网络全面覆盖，必须创新网络接入方式，提高薄弱地区的互联网接入率。

农村地区学校网络接入率低的主要原因是资金短缺、地理位置偏僻等。突破这一障碍，需要我们加大农村地区宽带投入资金(鼓励多方投入)，创建低成本的接入路径(如利用宽带租赁的方式)，制定网络接入扶贫计划；对于中国教育和科研计算机网(CER- NET)无法接入的偏远地区，采取各种创新路径提高网络接入率。例如小规模利用学校互联，探索共享宽带、公益性无线网路的实施可能，实现校校通宽带，人人可接入。

3.3 建立设备共享、循环利用、环保回收机制

新时期，绿色环保的生态环境是全球各个国家携手共创的美好愿景。“重建设，轻应用；重投入，轻回收”一直以来是我国教育信息化基础设施建设的短板。如何最大化的提高基础设施的利用率，需要各部门相互合作、各负其责建立设备共享、循环利用、环保回收的机制。中小型学校之间可以合资购买大型设备，共同使用，以降低采购成本。经济发达地区设备更新速度较快，设备资源相对丰富，学校可通过捐赠、转售的方式让闲置的设备在偏远地区循环利用，既避免资源浪费，也使资源应用价值最大化。对于已经破损，不能再使用的设备，应该交与环保机构统一处理，避免环境污染。

全面提高互联网接入，完善教育信息化基础设施和网络安全保障体系建设，不仅能够促进教育均衡发展，支持泛在学习发生，更能为信息化教育教学提供绿色、安全、共享的数字化学习环境。面对日益激烈的国际竞争力和教育现代化建设目标的美好愿景，我国更应该在资金、政策、人员、法律等方面加大投入，为教育信息化基础设施推进建立完整的保障体系。只有基础设施体系建设足够完善、均衡、安全，教育现代化建设目标才能依托该体系如期完成目标。