中南大学 可视化平台辅助精准教学

李中旗 高士娟

2020年年初，新冠疫情爆发，根据教育部、湖南省教育厅关于疫情期间做好“停课不停学”工作的相关文件精神，中南大学立即响应，紧急启动可视化教学支持平台（以下简称可视化平台）三期扩容项目，并基于可视化平台开展网络教学。

自2月24日线上教学开课以来，平台日总访问量最高值超过149万人次，日参与学习的师生总人数超过 2.4万人，总访问量超过5800万人次，实现了高并发、大规模的在线教学，成功保证了师生正常教学活动。

学校信息与网络中心坚决贯彻落实关于打赢疫情防控阻击战的各项决策部署，坚守信网阵地，勇担战“疫”使命，积极主动利用信息化手段为抗击疫情提供技术支持与保障，服务学校打赢疫情防控阻击战。

疫情考验着学校信息化的能力，但也激发了中南信网人使用信息化手段为战“疫”提供技术保障的决心。

三期建设快速启动

可视化平台三期从出方案到项目上线仅用了两周时间，平台中的教学数据和师生信息齐全、安全，通过系统可以实时、全面、客观地记录教学过程，为教学决策和学习优化提供服务。辅助教师开展精准教学，辅助学生实现个性化学习，课程资源将沉淀为未来教学的宝贵财富，有效提升教学质量。

疫情期间，全校师生的远程教学任务都要依靠可视化平台来完成，早上线一天，就能早日安排在线授课，不耽误教学进度。针对这一情况，信息与网络中心迎难而上，开展技术攻关，对校内可视化平台制定了全面的扩容和升级计划。并确定在充分利用已有服务器的基础上，增加部分经费投入，基于中南电教超融合架构，制定了可视化平台进行全面扩容和平滑升级的整体实施方案。

可视化平台要在峰值时段保证所有师生在线访问、文件下载的平稳性，是一个很大的挑战。可以说，访问用户多，并发量大是三期建设中最大的一个难点。

为此，学校信息与网络中心技术人员加班加点与数十个厂家的技术团队进行需求分析和产品配置选型，第一时间制定可行的具体实施方案。考虑到服务器是平台建设的一部分，新增的服务器需要与老旧服务器融合，最终根据厂家专业的定制化配置，确定了一个可以满足高安全、高并发和高稳定的新平台架构。

具体负责老师将学校2020年春季的学生选课数据，同步至可视化平台，确保教师、学生能够登录该平台，建设或学习相关课程。

根据制定的实施方案，学校迅速新购置3台服务器和相关软件，将出口单IP带宽增至1Gb，使平台支持5000人次以上的用户并发访问，可以满足全校师生在疫情期间使用学校自建平台在线授课。

2月10日，第一版平台扩容方案确定，建设实施5天后又优化制定了第二版扩容方案，并马上投入建设实施。2月23日，设备调试入网，完成了可视化平台三期新服务器集群的搭建工作，实现了新的平台架构。2月24日，学校上线可视化平台，正式启动了2020春季学期线上教学工作。

线上开课第一周，是访问量和在线教学需求最大的时间段，新的服务器集群圆满完成了搭载网站、视频转码两大主要任务。

尽管可视化平台的业务负载非常高，新服务器集群几乎满负载运行，但依然能够保持出色的转码性能和高稳定性。

自2月24日线上教学开课以来，可视化平台为线上教学提供了强大的支持，平台日网络总流量超过3.3TB，平台每日网络流量峰值超过1.5Gbps，日生成教学资源100GB，平台网络上行流量峰值数次达到单IP网络带宽最大峰值，支持了全校几乎所有的课程，为疫情期间线上教学工作开展提供了强有力的保障。同时，平台上的课程资源形成一笔巨大的财富，为老师们今后从事信息化与教学的融合、尝试混合式教学打下了坚实的基础。

“互联网+教学”的发展思路，促使教育信息化的改造成为刚需，学校信息与网络中心可视化平台的前两期的建设，以及有针对性的优化和升级方案的迅速形成，为学校疫情期间快速启动在线教学工作奠定了坚实的基础。

前两期建设奠定基础

2014年以前，中南大学公共多媒体教学环境信息化工作面临着设备落后、管理粗放等问题。2014年底，学校信息与网络中心提出了“教室设备智能管理、教学过程时空拓展、教育管理数据支持”的“三教模式”建设思路。至此，学校信息与网络中心开始规划公共教室信息化基础设施的建设方案，并提出可視化的理念，建设完成可视化平台一期。

通过全终端调用每个教室的高清摄像头，可视化平台一期可实现实时视频的查看和60天的历史视频查看。教学管理人员只要得到授权，就可以在任何地方、任何网络、任何终端调看教室视频监控。

2017年，学校本科生院需要对教学质量进行管理和评价，对学生、教师的教学过程全程督导，要借助一个平台来完成。为此，学校又进行了可视化平台二期的建设。

学校先后采购3台2路服务器和3台4路服务器，用于服务器集群搭建，充分利用中南大学智慧教室基础设施，完成了基于超融合架构的多媒体教学环境建设。

2018年二期建设完成，可实现教学过程及师生线上线下的交流互动、学生评价等在平台上全程呈现，为教学督导、管理提供完整数据信息，并可及时反馈督导及管理结果给师生，形成完整的质量控制闭环，实现了中南模式的智慧教室建设方案。

可视化平台采用了6台4路戴尔服务器支持平台的网站搭建和转码服务。服务器采用3U4路架构，节省空间，并且能提供强劲的计算性能;配置Nvme硬盘，提升了虚拟机以及数据库的IO速度;通过一对多系统管理控制台提供中央访问点，管理员全面掌握整个平台环境的运行状况，进而实现对平台的高效监控和管理。

可视化平台采用了戴尔存储服务器用于智慧教室数据存储，专业存储服务器的双活功能，保障了远程教育平台连续运行。学校采购了工作站用于教室的智能化改造，工作站的扩展性也能为后期未来智慧教室转型提供更强大的计算性能。

学校经过多期建设，最终建设完成了一套具有中南大学特色，以可视化平台为核心，可实现教学过程时空拓展的“教、学、评、管”四维一体的完整智慧教育信息化系统。

可视化教学的启示与愿景

疫情期间，可视化平台的建设是中南大学在线教学实践领域一次大规模的深入探索，改变了教师的“教”，改变了学生的“学”，改变了学校的“管”，改变了教育的“形态”。

借助疫情，中南大学把现代信息技术全面融入了教与学的过程，全面推进了远程教育的建设进度。

面对全校师生在线教学的巨大需求，远程教育平台要如何克服各种卡顿、崩溃，给学校信息与网络中心提出了一个艰巨的问题，中南大学将进行更多更深入的探索，在教学视频存储和检索、海量图片存储和检索、多路视频转码、挖掘数据价值方面给出中南特色的建设案例，为加快我国远程教育信息化的建设进程出一份力。