少年云：打造基于云電腦的數字學習空間新模態(tài).少年云：打造基于云電腦的數字學習空間新模態(tài)少年云：打造基于云電腦的數字學習空間新模態(tài)互聯(lián)網、云計算、人工智能、數字技術等正在深刻地改變人類社會的生產方式和生活方式?！吨腥A人民共和國國民經濟和社會發(fā)展第十四個五年規(guī)劃和2035年遠景目標綱要》提出要加快數字化發(fā)展，建設數字中國。2024年，教育數字化戰(zhàn)略行動也列入了教育部工作重點，成為當前教育改革發(fā)展的重要內容。以科技助力教育數字化變革，其內在要求就是要加快推進信息技術、數字技術、人工智能技術向教育領域的轉移，全面賦能學校教育，推動教育形態(tài)的深層次改變。教育數字化的最終價值應體現在與教育教學的深度融合 持續(xù)推動教育系統(tǒng)的智慧化變革上。由于教育系統(tǒng)自身的獨特性和復雜性，要實現數字化轉型，就需要把原先零散的工作、教學、教研場景連接起來。其一，是助力環(huán)境和基礎設施的數字化，構建起新型教育基礎設施。其二，是要樹立數字化意識，幫助教師利用數字技術，通過情境性和實踐性改善傳統(tǒng)教學方式。其三，是對傳統(tǒng)的教育教學流程進行再造，構建治理與教學深度融合的數據融合互通。經過多年國家教育持續(xù)的投入建設，城鄉(xiāng)基礎教育均衡發(fā)展已經達到了較高水平，鄉(xiāng)村基本辦學條件得到極大改善。但同時，我們在調研中也發(fā)現，鄉(xiāng)村學校在信息素養(yǎng)建設方面較城區(qū)學校還有一定差距。在面向全國欠發(fā)達地區(qū)3000所學校線上調研和125所學校實地調研中，我們發(fā)現信息科技教育和計算機教室已經成為這些學校硬件基礎設施的突出薄弱環(huán)節(jié)。一是計算機設備換代難、周期長，受調研學校電腦平均使用年數已經超過7年，性能無法滿足學校開課創(chuàng)新教學的需要；二是數字素養(yǎng)欠缺，數字資源的獲取和使用能力不足；三是設備部署配置難、維護難，學校沒有專業(yè)技術人員，想用但不敢用、不會用。針對這些難題和痛點少年云數字學習空間把重點放在數字技術推動教學環(huán)境的變革上旨在以工具公平普惠助力教育公平普惠通過為欠發(fā)達地區(qū)中小學捐建基于云計算技術的云機房積極利用數字技術建立新型教育服務體系互聯(lián)網+教育模式以數字技術互聯(lián)互通促進教育均衡激發(fā)鄉(xiāng)村學生的數字創(chuàng)造力，推動優(yōu)質資源均衡共享。一 少年云數字學習空間的建設思路和應用場景少年云致力于探索以人為本的科技素養(yǎng)培育新模式，以學習空間的數實融合為核心，打破傳統(tǒng)教室的邊界，建成云上連接器，讓社會層面的科普機構、企業(yè)、志愿者充分參與，資源及應用按學校需求接入、動態(tài)更新，成為課后拓展資源的有效補充，讓科技前沿變得觸手可及。在教育管理部門、校長、教師、學生之間形成了數據閉環(huán)，使各方有效參與到學習過程中，學情數據在云上匯聚，形式可視化的數據決策池，輔助實現精準管理。（一）打造基于公有云的數字空間，打破學習的時空邊界少年云數字學習空間是基于阿里云自研的全新云網端協(xié)議架構打造的下一代數字學習空間該方案的核心教育裝備是無影云電腦它是一種整體服務方案包括云端資源傳輸協(xié)議和云終端開放式云終端通過傳輸協(xié)議把桌面應用硬件等資源以按需服務彈性分配的服務模式提供給師生用戶與傳統(tǒng)電腦相比CPU內存和硬盤等硬件這些硬件全部匯集在云端的數據中心里師生用戶通過互聯(lián)網來訪問屬于專屬自己的云電腦學習行為將不再局限于教室實驗室等物理課堂而是可以隨時隨地發(fā)生物理學習空間和數字學習空間在云上融合通過對空間的重構和拓展促使學習環(huán)境向數字延伸，拓展教學時空。（二）打造彈性的算力調度平臺，讓設備性能永不過時傳統(tǒng)的教育裝備由于硬件固有的老化特性，一般在使用5年以上普遍會遇到性能衰減甚至報廢的問題。無影云電腦的桌面服務構建在云上，長期性能幾乎不衰減，使用始終保持流暢。隨著時間的推移，教育教學必將對教育裝備提出更高的性能需求。在傳統(tǒng)方案中，教育裝備硬件不得不進行更新?lián)Q代。在本方案中，無影云電腦可以隨時在云上對算力和存儲進行升級，滿足各種各樣的教育教學場景需求。（三）打造綠色安全的防護平臺，保障教育教學安全綠色安全是教育解決方案的重中之重。少年云數字學習空間構建了主機安全、數據安全、網絡安全三位一體的安全防護方案。在主機安全層面，無影云桌面集成了阿里云安全中心的專業(yè)防護能力，通過開關即可實現惡意代碼的防護與漏洞檢測與修復功能；在網絡安全層面，通過安全網關接入，隔離云電腦網絡和公共網絡；在數據安全層面，數據不落地，統(tǒng)一保存在云端，支持多種安全策略管控和高可靠分布式存儲，保證數據無憂。（四）打造師生專屬教學和學習桌面，促進教與學模式的變革少年云數字學習空間專為師生打造了專屬桌面。桌面基于多元化的容器平臺和各場景的應用、精細化的畫像和數據分析、師生用戶的操作路徑和習慣，連接教師課堂教學及學生學習鏈條，幫助老師增效減負，幫助學生專注有效學習。在教學管理上，專屬桌面內置管控平臺，支持老師進行廣播、學生演示、遠程協(xié)助、黑屏肅靜、網絡管控等各項課堂管控功能，提高課堂效率；在備課辦公上，專屬桌面支持老師和釘釘備課打通，形成數字化備課教學的完整鏈路；在課堂互動上，專屬桌面支持教師進行課堂點評、隨機選人、作品分享等功能，提高課堂質量；在教學評價上，專屬桌面支持作業(yè)收發(fā)、在線批改、優(yōu)秀作業(yè)展示等功能，助力數字化評價。（五）打造統(tǒng)一、輕量的運維平臺，大幅降低運維成本少年云數字學習空間的云上運維模式，實現了設備的集中管理，輕松維護海量云電腦。提供便捷的鏡像、快照功能，即不用維護一個教室?guī)资_電腦，只需要維護一個鏡像；統(tǒng)一軟件管理和分發(fā)，避免因學生自行下載軟件導致病毒、流氓軟件、廣告彈窗等問題；學生終端“零”維護，故障秒修復，統(tǒng)一更新升級。該方案大大解放了老師在運維上需要投入的精力，動動手指就能完成以前幾小時的工作，讓老師有更多的時間回歸教學。同時也降低了學校和教育行政主管部門的運維成本，讓方案的整體投入更普惠。（六）打造可視化數據駕駛艙，形成智慧治理能力少年云數字學習空間構建了省—市—縣—校四級數據駕駛艙，提供全面翔實的數據服務。縱向解決各層級教育行政部門數據上報、共享的問題；橫向支撐設備數據、資源數據、用戶使用數據、學情數據的交叉分析和展示。通過數據縱橫互聯(lián)，避免數據孤島，保障教學裝備配備達標率、使用率監(jiān)測，提升教育裝備的管理透明度。同時形成數據分析和數據資產體系，支撐教育行業(yè)基層部門靈活快捷的業(yè)務創(chuàng)新。二 少年云數字學習空間的架構和功能（一）總體架構少年云數字學習空間解決方案包括基礎設施層、系統(tǒng)層、平臺層、應用層、硬件終端層，支持多個場景的多類型用戶使用，引領下一代智慧學習空間建設，如圖1所示。圖1少年云數字學習空間整體構架資料來源：少年云數字學習空間解決方案。（二）功能配置跨終端、跨系統(tǒng)登錄少年云數字學習空間支持跨終端登錄，在臺式電腦、筆記本電腦、平板電腦、手機、網頁上均可登錄。支持跨系統(tǒng)登錄，在Windows、macOS、安卓、iOS等操作系統(tǒng)上均可登錄。教學管控少年云數字學習空間支持教師對學生電腦進行教學管控，主要包含的功能如表1所示。教學互動少年云數字學習空間支持教師在教學過程中進行課堂互動和數字化評價，主要包含的功能如表2所示。表1少年云數字學習空間教學管控功能主要功能屏幕描述屏幕廣播將老師的屏幕廣播到所有學生的屏幕上文件分發(fā)可給學生分發(fā)軟件，并安裝（需要指定靜默安裝參數）；也可給學生分發(fā)文件，文件存放到學生桌面上文件回收老師發(fā)起文件回收任務，學生上傳后自動匯總學生演示給學生分發(fā)文件，文件存放到學生桌面上學生監(jiān)控老師可以在教學軟件教師端，查看所有學生的桌面，點開某個學生桌面，可進行全屏監(jiān)控黑屏管控對學生屏幕進行黑屏操作，禁止學生操作全體靜音對學生終端進行靜音，避免學生終端的聲音影響班級上課關機下課關閉教室內所有終端，可選擇是否同時關閉老師一體機分發(fā)桌面鏡像將老師桌面作為模板推送給所有學生，確保學生與老師桌面保持一致網絡管控全員禁止上網，可以一鍵禁止所有學生桌面上網；黑白名單配置，可以通過域名黑白名單控制上網權限遠程協(xié)助可遠程控制指定學生的電腦協(xié)助學生登錄為忘記賬號/密碼的學生登錄云桌面賬號信息更新若在釘釘側添加新的賬號，可以通過該功能立即同步新的賬號資料來源：少年云數字學習空間解決方案。表2少年云數字學習空間教學互動功能主要功能功能描述課堂點評&課堂表現）針對在線班級以及行政班級的學生進行課堂互動，包含隨機選人、點評等）老師可以查看所管理的班級的課堂點評統(tǒng)計，可以查看多個班級，并在不同班級切換）老師可以按班級查看總得分及得分情況，也可以按學生個人查看，可以選擇只看自己的點評統(tǒng)計）老師可以設置個性化點評加分及減分名稱及分值，可以同步到教學桌面的課堂點評模塊）老師可以一鍵將課堂表現同步到家校群，家長可以方便地點擊查看自己孩子的課堂表現））為保護學生隱私，維護孩子身心健康，家長僅能查看自己孩子的點評記錄續(xù)表主要功能功能具體描述智慧作業(yè)）支持教師通過桌面上的智慧作業(yè)應用布置作業(yè)）支持教師切換選擇對應的學段和學科，布置教師布置自定義作業(yè)和題庫作業(yè)”；支持教師編輯本次作業(yè)的說明；支持教師選擇作業(yè)布置的班級，提交時間，是否允許逾期提交，分值等信息；支持教師一鍵布置作業(yè)）支持教師查看作業(yè)詳情，包含作業(yè)布置時間，作業(yè)截止提交時間，作業(yè)布置的班級，作業(yè)附件，作業(yè)提交人數，作業(yè)批改人數等；支持教師下載單個學生的作業(yè)，也支持批量下載班級學生作業(yè)）支持教師批改作業(yè)，支持教師快速切換班級學生的作業(yè)批改）支持教師查看班級學生的作業(yè)報告，包含班級平均得分率、優(yōu)秀率等在線備課無需U盤拷貝，支持教師在辦公電腦或者家里電腦上的備課文件直接同步到云學桌面）并支持教師個人備課，學校集體備課等資料來源：少年云數字學習空間解決方案。數據駕駛艙少年云數字學習空間支持省—市—縣—校四級數據統(tǒng)計分析，主要包含的功能如表3所示。表3少年云數字學習空間數據駕駛艙功能主要功能功能描述核心宏觀數據開課學校數終端設備數師生云電腦數（云空間數）累計課時開課班級數資源消耗與健康度今日提供算力累計消耗的存儲空間累計開通的存儲空間電腦健康度巡檢課堂變化及成果累計布置作業(yè)數累計提交作品數累計提交學生數累計優(yōu)秀作業(yè)數累計電腦實操時間續(xù)表主要功能功能描述使用軟件排行近一周學生使用每個軟件的平均時間近一周使用每個軟件的學生人數&開課堂數排行每個學校累計使用師生數每個學校累計開通的賬號數每個學校累計開課數資料來源：少年云數字學習空間解決方案。三 少年云數字學習空間的安全構架設計根據教育領域安全需求，針對少年云數字學習空間設計了以下的一整套安全措施，確保整體應用主機的安全性，包括主機安全防護措施、網絡訪問安全措施、互聯(lián)網訪問控制措施、內容安全措施、賬號同步措施等方面。（一）主機安全防護措施主機安全防護措施主要是能夠實現對主機惡意代碼進行檢測、處置以及防護的能力。相關措施同時還應該具備漏洞的檢測與修復能力，快速地實現漏洞的修復。目前阿里云針對該需求已經將云安全中心集成到了無影的服務中，通過開關即可實現惡意代碼的防護與漏洞檢測與修復功能。具體云安全中心的功能如下。一是云安全中心安全專家團隊通過對海量病毒樣本、持久性、攻擊方式的自動化分析，支持阿里云機器學習病毒查殺引擎，實現一鍵式病毒查殺。二是病毒自動查殺功能可隔離主流勒索病毒、DDoS木馬、挖礦和木馬程序、惡意程序、后門程序和蠕蟲病毒。三是Windows系統(tǒng)漏洞檢測同步微軟官網補丁源，對高危及有影響的漏洞進行檢測和提醒。四是漏洞修復自動化識別漏洞修復所需的前置補丁包，解決服務器因無前置補丁而無法修復漏洞的問題，實現用戶一鍵修復Windows漏洞。對需要重啟系統(tǒng)修復的漏洞進行提醒，提升修復ows系統(tǒng)漏洞的效率。五是臨時提供針對網絡上突然出現的緊急漏洞的檢測服務。應急漏洞不支持一鍵修復，可以根據提供的修復建議，手動修復主機上的應急漏洞。六是云安全中心支持對資產進行手動一鍵掃描、實時檢測用戶的資產中是否存在漏洞。七是云安全中心支持修復緊急漏洞，提供需緊急修復的漏洞聚合頁面，幫助用戶快速查看和修復所有高緊急程度的漏洞。（二）網絡訪問安全措施網絡訪問安全主要通過兩部分能力來滿足整體的安全需求，包括了安全組與云防火墻兩部分。安全組安全組是一種虛擬防火墻，用于控制安全組內ECS實例的入流量和出流量從而提高主機實例的安全性安全組具備狀態(tài)檢測和數據包過濾能力用戶可以基于安全組的特性和安全組規(guī)則的配置在云端劃分安全域安全組規(guī)則支持針對P地址、CR地址塊、其他安全組、前綴列表授權。云防火墻云防火墻是一款云平臺SaaS化的防火墻，可針對云上網絡資產的互聯(lián)網邊界、VPC邊界及主機邊界實現三位一體的統(tǒng)一安全隔離管控，是業(yè)務上云的第一道網絡防線。云防火墻支持互聯(lián)網通信協(xié)議為IPv4的入方向和出方向流量進行訪問控制（南北向）；支持基于域名的訪問控制，嚴格控制主動外聯(lián)的出流量；ECS服務器安全組中存在高危風險的規(guī)則，并提供修復建議，幫助更安全、更高效地使用安全組功能；實時監(jiān)控云資產主動外聯(lián)的行為；支持云上網絡訪問流量統(tǒng)計和分析；支持基于過濾條件對經過云防火墻的訪問流量進行搜索；實時檢測可被攻擊利用的漏洞，并提供針對此類漏洞的攻擊防御保障。由威脅檢測引擎實時檢測入侵活動及其詳細信息，并提供對應的處置方案；展示了云防火墻對互聯(lián)網出方向、入方向的流量和VPC間流量防護的詳細信息。（三）網絡訪問安全措施部分網絡訪問安全需求中的互聯(lián)網組網訪問控制、攻擊防護主要通過云防。訪問管控能力主要通過辦公安全平臺（E）進行防護，具體功能有應用訪問管控常用的應用特征通過將應用標簽化能夠管控企業(yè)員工訪問高帶寬消耗、泄密風險（文件外發(fā)）、降低工作效率等類型的互聯(lián)網應用依托阿里云的威脅情報數據可為用戶上千萬量級的可以識別并攔截員工訪問惡意網站的行為防止辦公終端中招的同時保障企業(yè)內部網絡的安全水位。（四）內容安全措施源自阿里巴巴多年安全技術積累依托阿里云淘寶支付寶等平臺的管控經驗為企業(yè)用戶提供成熟的輕量化接入的內容安全解決方案幫助企業(yè)開發(fā)者在復雜多變的互聯(lián)網環(huán)境下快速發(fā)現文本圖片視頻語音的各類風險保障應用的信息內容安全目前內容安全包括三部分內容檢測PI、S違規(guī)檢測、站點檢測。OSS存儲文件的用戶提供一鍵式圖像鑒黃涉政暴恐檢測服務OSS視頻等內容進行鑒黃涉政暴恐風險檢測并且提供刪除和凍結文件的功能該功能無需開發(fā)只需要少許頁面配置即可接入使用。（五）賬號同步措施為確保基于身份的安全措施能夠保持與釘釘賬號一致需要有中間組件實現賬號的統(tǒng)一對接功能，目前阿里云主要通過aaS（應用身份服務）組件來進行賬號的統(tǒng)一對接。aaS可以實現與釘釘的認證源進行對接，當學生或教師登錄無影系統(tǒng)時，aaS獲取登錄信息。支持在無影中拉起E應用，并實現相關應用的自動登錄，避免重復登錄等。四 少年云數字學習空間的應用成效及案例（一）促進教與學模式變革，緩解薄弱學校計算機裝備不足問題全國中小學校計算機裝備雖已基本普及，但是中西部地區(qū)，特別是山區(qū)、海島學校等經濟條件相對薄弱的學校計算機裝備嚴重不足，生機比遠遠沒有達標。大批學校已有的計算機使用年限已經超過7年，硬件老舊，軟件沒有更新，課堂上經常出現卡頓或彩屏的現象，嚴重影響教育教學效果。借助云電腦的形式為中小學計算機教室裝備開辟一條新的路徑。少年云數字學習空間已在全國20余個區(qū)縣的103所學校建成，服務900余個開課班級，開通師生專屬學習空間數6萬余個，累計上課數超1萬節(jié)。創(chuàng)新的數字學習空間促進了課堂教與學模式的變革，學生累計學習時長超過25萬小時，累計提交數字作品超過4萬份。（二）建成數字學習空間省—市—縣—校四級數據駕駛艙，賦能教育行政部門數字治理少年云數字學習空間為4個省20余個區(qū)縣的教育主管部門搭建了數字駕駛艙，支持各級教育機構通過大屏實時掌握區(qū)域的教育資產和學情數據，做到心中有數。形成常態(tài)化報表10個，數據維度可拓展，助力教育行政部門提高整體智治能力。借助云終端的安全、精準、動態(tài)分發(fā)等關鍵能力，實現云上集中管理，運維簡單、高效，規(guī)避了各類潛在安全風險。打破物理教學空間的限制，從校內教學向校外學習場景的延伸，從課上延伸到課后，從課堂延伸到家庭，記錄教與學的歷程，不僅滿足師生在課堂教學上的需求，更使場景延展至家庭，實現時時學、處處學。教育裝備上云后，與學校釘釘數據互通，教師和學生的使用數據可自動匯到后臺，為學情分析、教學研究、教學管理提供數據支撐。配合分析和管理應用云平臺，實現精準、高效、透明的教學管理評價，服務教育領域數字化改革。（三）激發(fā)數字學習興趣，數字化學習創(chuàng)新“百花齊放”少年云數字學習空間支撐各種形態(tài)的課程創(chuàng)新數學語文音樂美術43門課程被搬進了數字學習空間在淳安縣楓樹嶺小學超43%的孩子是留守兒童學校在每周三的課后服務時間3子在云上和父母進行親情對話在衢州市新華小學下村校區(qū)學校在數字學習空間開展音樂課利用軟件進行電子編曲激發(fā)孩子們的音樂興趣在青龍滿族自治縣西蒿村小學，學校利用數字學習空間中內置的I繪畫軟件，將科技和美育相結合，拓展孩子們的科技視野的同時，培養(yǎng)藝術情操。無影云電腦幫助拓展學生知識視野。在云學桌面上，有許多學習軟件，對各類資源進行了整合與開發(fā)。對于小學信息科技而言，不僅僅是教學書本知識，還拓展了其他科技知識，開闊了學生的視野，促進學生的深度思考。例如，五年級上冊《現代信息技術》一課，教材中的內容具有一定的局限性，需要教師搜集更多的現代信息技術拓寬同學們的視野，進一步理解現代信息技術的優(yōu)勢，在無影云桌面中就有關于“中國天眼”、“蛟龍”號等最新科