构建数字化云校园：解决网络与终端连接问题

网络基础建设：学校将所有行政办公、功能教室等接入校园网络，根据需要适时扩充校园网网络终端，可在每个教室中布置至少两处网络终端，实现学校校园网有线网络全覆盖。

建设AP无线网络，对有线网络进行有效补充，同时满足移动用户在校园周边、运动场地等地点的网络需求，满足在任意时间、任意方式联机上网获取信息的需要，为用户的工作、学习、生活提供方便、快捷的校园网网络服务。

改善校园网与外网的互联互通，在现有校园城域网出口带宽100兆的基础上，增加一条100兆带宽的专用出口，实现校园网多出口、多链路的负载均衡机制，建成稳定可靠的校园网。

构建网络安全体系：根据学校网络运行的实际情况，增购网络流量监测与分析系统，建立校园网络安全体系，构建校园网络安全屏障，实现用户分级管理、网络监控、上网行为控制、网络异常报警等功能，保证校园网络的安全，保证关键数据、关键应用、关键部门的安全，实现校园网络及其应用系统安全高效的运行。

1.构建服务器集群和存储系统

网络中心是学校网络的核心部位，学校网络中心建设要做到切合实际，因校而异，确保效益最大化、建设规范化、管理科学化、使用人性化。机房必须具备防尘、防潮、防雷、抗静电、阻燃、绝缘、隔热、降噪音等物理环境，防盗设施齐全，应避开强磁场的干扰，选择设在建筑物的中间层，方便管理和布线，避免设在最高层、地下室和用水设备下层。

网络中心机房包括主机房和辅助房。主机房是存放各类服务器、网络设备、机柜等重要设备的专用房间；辅助房用于存放UPS电源、维护工具等设备，辅助房根据实际情况可与主机房合并使用。根据学校规模和实际应用需求确定网络中心机房大小，主机房原则上面积不小于20m2，层高不低于2.8m，能满足现有各类设备的存放要求，并为今后的发展预留可扩展的空间。网络中心一般采用双回路供电（照明、空调等通用设备由供电公司供电，服务器等专用设备经UPS后供电，所有线路分相独立走线）。UPS作为中心机房建设的基本设备，各校应采购其为机房提供稳定、持续的供电，并在断电情况下保障机房一定的供电时间。UPS容量应是总用电功率的1.5倍，在线备用时间应大于2h。机房采用独立接入的三相五线制或单相三线制电源。有条件的学校可为中心机房配备独立的发电机。

网络中心机房的服务器应至少满足学校各种应用所需的计算能力和承载空间，应用需求应占服务器最大负载的40%以内。中心机房采用机柜方式统一管理，网络设备、服务器、配线架等设备统一安装到机柜里面。机柜应整齐排放，机柜与墙体的距离不小于0.6m，方便管理和维护。中心机房应至少采用可网管快速以太网交换机，能满足整个校园网的数据交换，设备的日常负载应保持在其最大负载能力的20%～40%之间。作为校园网的总出口的路由器，其路由转发能力满足学校各种应用所需的带宽要求，设备的日常负载应保持在其最大负载能力的10%～30%之间。该设备也可由三层交换机或防火墙代替。中心机房可采用硬件或软件防火墙，配置防火墙的原则是根据网络规模、实际并发连接和流量选择设备的类型。

中心机房的实际数据使用空间应保持在总存储空间的50%以内，重要的数据应采用实时备份，有条件的学校可采用高速、大容量设备实现集中存储。有条件的学校还可配置入侵防护系统，入侵防护系统必须与防火墙保持联动，形成一个防护体系。中心机房必须具有可控制本区域用户上网行为的管理系统，该系统可以采用本地或远程（区域统一平台）的方式，实现网络行为监测、记录、控制等功能。校园网络服务器及存储设备，配置服务器、磁盘阵列，为数据存储中心提供存储空间，保证存储容量达到20TB。

2.建设满足教学需要的终端

随着信息网络的迅速发展和教学理念的转变，“电子书包”在教育信息化的浪潮中应运而生。现在被教育界广泛关注的“电子书包”并非横空出世，1999年世界上第一台应用在课堂教学的多媒体无线电子簿步入了新加坡德明中学一年级的课堂，十年过后，“电子书包”又再度兴起并备受关注。到目前为止，虽然“电子书包”的概念没有界定，但有一点业内已达成共识——“电子书包”不是单纯地把教材装进移动终端，而是新的教育理念和教学模式加网络环境的应用。“电子书包”在第一个十年的发展中，除了存在技术和价格上的困难之外，没有建立起综合的网络支撑平台、优质的教学资源、教育观念指导等，成为其一直无法推广的原因。

学术界普遍认为一个完整的“电子书包”应该包括4个方面：第一是硬件，学生移动终端。它既是一个具有读写功能的书包，又是一个移动的即时交流工具。第二是与终端无缝连接的网络支撑平台。这是一个基础的、综合的工程，它能提供学习的数字资源和管理平台，同时也是师生、生生交流的平台。第三是丰富的数字化资源。要有大量的优质教育教学资源提供给学生，实现优质教育资源的共享。同时还要有一支优秀的课程资源建设的队伍，对教育资源进行筛选，确保资源的优质性。第四是数字出版业的支持。教材永远是教与学的核心，数字化的教学需要电子化的教材，所以“电子书包”的施行需要数字出版业的跟进。

作为未来的学习工具，“电子书包”最核心的服务功能应是围绕电子课本展开学习活动，仅靠单一的终端产品是无法发挥出“电子书包”应有的潜能。对学生而言，“电子书包”应具备互动学具和学习服务的功能。互动学具有两种，一是将传统物理性的学习工具以数字化、虚拟化的形式呈现，例如电子词典、虚拟直尺等；另一种则是结合认知科学和学习理论的研究成果而设计的用以支持学习活动优化的新兴工具，例如概念图工具、群件工具等。相对于前者，后者可能是今后学具发展的重点。“电子书包”所具备的学习服务旨在提高学生的学习效率，例如学习记录、进度管理、评价服务、信息过滤、网络安全防护等。对于教师而言，应有数字化的备课工具和授课工具。无论教师的备课还是学生的学习，都还有一个关键要素——数字化内容资源。

“电子书包”是一个系统，不是几个要素的简单拼凑。它是一个产业，需要政府的组织推动，需要凝聚各界共识来协力运作。通过创新理念，整合资源，打造产品，树立品牌，打通硬件、平台、软件产业链，使产品和服务真正深入人心。这样，由移动终端、网络平台、学生、教师所构成的新型教学系统出现了，如何使“师—生”互动、“生—机”互动、“生—机—生”互动、“师—机—生”互动，在课前、课中、课后协调有效，将是未来教育的重点研究方向。

智慧桌面作为学生合作学习、创新发展的新终端。智慧桌面可分为教师端、小组合作学习端和学生端。教师端主要功能：教学设计、互动课堂、电子作业、反思学习、用户管理、在线资源和时间管理。学生端主要功能：互动课堂、电子作业、反思学习、自主学习（错题本、自主测试）、用户管理、在线资源和时间管理。

智慧桌面所构建的课堂模式：教师通过网络进行备课，在课堂中学生通过动手实践实现互动式学习、小组合作学习。课中通过教学互动、小组合作学习（贴图）、分发文件、学生示范、讨论等形式，提高学生合作学习的效率。

3.“未来教室”的建设与应用

“未来教室”硬件系统组成主要有触摸黑板及触摸课桌、班级资源中心、网络录播系统、监控系统等4个主要模块（图2－6）。

图2－6　“未来教室”的建设与应用示意图(www.xing528.com)

电子触摸黑板及课桌：在“未来教室”集成系统中，黑板采用了目前技术先进的液晶电视加触摸屏技术，取代了传统的电视、电子白板加投影仪的多媒体解决方案，使未来教室力求布局简洁、美观，而功能实用、够用。电子触摸课桌整合了最新的触摸屏、中控技术、人体工学、多媒体和网络技术。因为教材资源的电子化，可以省去学生背着沉重的书包，达到减负的效果，多种信息资源，多种教学途径，为素质教育改革提供最有力的基础。各种作业的完成，各种课本的节约，只要一个U盘就可以实现，轻松完成信息化学习。

完整的班级资源中心：“未来教室”通过资源子系统访问到校园资源中心、教育城域网区县级资源中心、教育城域网市级资源中心、互联网资源，并利用各项多媒体及网络设备，如电子触摸课桌、班级网络存储、交互式电子白板、实物展台、电脑终端等，为教师与学生提供方便快捷的多媒体教学与学习环境。教育资源平台里有海量的视频、音频、文本等教育教学资源提供给老师、学生学习参考。

网络录播系统模块：网络录播系统是通过“未来教室”建立多媒体录播室，把课堂中的优秀教师授课内容以视频形式录制下来，放在网络上作为本地教育资源，供其他的教师或学生在线观看学习。教师可以通过远程评课系统对录播的优秀课程进行在线交流、评价，提高教师的教学水平。通过录播系统将名师课程录制下来，放到教育网上，建设适应本地需求的网络教育资源，让广大师生共享“名师”优质教育资源，增强校际之间的教学经验交流，从而带动教育整体质量的提高。

课堂监测控制系统：监控系统模块是一套融合普通校园监控与现代教学管理的新系统，系统采用先进的信号传输方式、高质量的图像处理技术和完善的安全保障措施，可以对教师授课情况以及校园每个角落进行实时监控，并将监控视频存储到校园资源中心，同时上传至教育城域网各级资源中心。可实现教学现场实时观摩、考场实时监控、教学评估等功能，进一步增强学校现代化教学和管理质量。

4.数字化校园管理软件建设

通过共享数据中心平台，可以对来自各部门的信息资源进行汇集、分发、管理、利用。包括：①在共享库的基础上尽可能扩展数据的集成范围，形成大而全的数据中心，作为全校数据统计分析、智能决策支持的权威数据库；②数据库尽可能集成到数据中心运行，特别是学校的核心应用，如教务、学工、人事、科研、办公等应用系统的数据库；③对于需独立运行的应用系统，通过数据交换与共享服务平台来实现数据的集成与共享，如学校的财务、图书馆管理等应用系统通过数据交换的方式实现数据的共享；④制定规范的数据变更流程，按谁产生、谁维护、谁负责的原则管理权威数据源。数据中心和各业务系统共同构成一个学校完整的数字化校园信息平台系统，数据中心实现数据在各业务系统间的共享；共享数据和各业务系统数据在一起，支持面向最终用户的查询、统计、分析、报表和打印。

统一身份认证平台建设：建立统一的身份认证中心，实现单点登录，一个帐号和密码，一次认证即可访问所授权的所有信息系统。包括：①建立统一的集中身份库即统一身份数据中心，对数字化校园信息系统所有用户提供集中和统一管理，同时根据各个业务应用系统的认证方式的不同提供各种灵活的认证机制；②在数字化校园信息系统集中身份库的基础上，通过身份管理技术实现身份库与各个现有业务应用系统（门户、教学、教务等系统）用户身份信息在满足数字化校园信息系统内部业务流程的规则前提下，实现用户信息的自动同步处理等功能；③在数字化校园信息系统集中身份库基础上，提供基于单点登录，使得用户只需要通过一次身份认证过程就可以访问具有相应权限的所有资源。通过统一身份认证的建设，将为数字化校园信息系统的建设，特别是数字化校园信息系统安全控制与管理打下良好的基础。

统一信息门户平台建设：建设统一信息门户平台，将各种应用系统、数据资源和互联网资源集成到一个信息管理平台之上，把分立系统的不同功能有效地组织起来，为各类用户提供一个统一的信息服务入口，并提供可配置性的功能，提供WEB网站页面风格、布局、内容等方面的定制工具，通过友好交互的界面，把门户建设成为一个对所有“校园人”都有用、易用、常用、爱用的信息服务窗口，让校领导、教职员工、学生可以方便地获取到与个人工作、管理、学习、生活、娱乐等相关的信息服务。统一信息门户平台建设重点解决以下几方面的问题：①符合师生使用习惯的高效、可靠的平台。②提供符合通用标准的、可持续升级的框架。③提供各种WEB应用系统与门户系统集成的手段，用于完成对不同应用系统的界面集成。④提供安全的凭证登录手段，用于实现对外部系统和内部无法改造系统的访问时的单点登录。⑤提供满足用户个性化使用需求的界面自定义功能。⑥提供门户应用开发框架、工具支持，解决学校一些非系统级应用的快速实现要求。

教育资源管理平台建设：信息和教育教学资源建设是教育信息化的核心，资源共享是信息技术教学的最基本特征之一。数字化校园在教育教学资源库建设方面要从各专业特点出发，紧贴学校建设及发展需求，结合学校实际建设与教育发展相匹配的教育教学资源库。

实现教学和管理的网络化，为信息共享加速。积极推进校园网建设，为教室、办公室配备计算机、投影仪、打印机等相关的设备，并及时对多媒体教室进行设备更新；将国际互联网引入到校园中，方便师生网上获取知识，有效地扩展了课堂教学的空间和知识含量；校园网的建成为学校的网络办公提供了施展空间，师生互动、专业教学资源库等功能发挥，使学校的教育教学变得快捷、便利和丰富多彩。

提升教师的信息化水平，是实现数字化校园与专业建设整合的根本。教师是数字化校园的创造者和长期使用者，同时也是专业建设的发展者；教师的信息化水平决定了数字化校园的建设水平和使用效率，教师的信息化水平发展也必将促进专业建设的发展。所以，在抓紧数字化校园基础设施建设的同时，加强全体教师信息技术的培训，倡导和鼓励广大教师利用信息技术手段，积极探索、创新教学方法，实现信息技术与专业建设的整合至关重要。学校要根据实际情况，每学期组织教师进行计算机基础培训、计算机多媒体知识与课件制作技术培训，满足各专业教师信息技术发展需求；配合学校统一部署，把信息技术运用能力纳入教师工作考评内容，制定相应规章制度，鼓励教师积极开展信息技术教育工作。

5.数字化校园大数据构建

数据交换平台实现各个应用系统之间的数据交换与共享，包括各应用之间数据交换规则的定制、数据发送和数据接收。数据交换平台作为各应用系统之间的数据中转站，建立各应用之间的请求、应答、订阅、发布模式，完成数据共享、交换功能。同时要求数据交换平台提供交换数据规范。

大数据是什么？自从互联网进入WEB 2.0时代以来，网络应用产生了巨大的变化，人们不仅单方面获取信息，同时也在创造信息，例如人们通过即时通信和社交网络媒体分享兴趣爱好、讨论策划活动，物联网和移动互联网则能感知用户的包括地理位置、行为轨迹等数据，而电子商务提供商可以通过浏览、询价、对比等数据来判断买家喜好。互联网保留了网络用户发布的大量文本、多媒体内容和行为数据，使得服务提供者们通过挖掘分析，从凌乱纷繁的数据背后能够找到更符合用户兴趣和习惯的产品和服务，并使得对产品和服务进行针对性的调整和优化成为可能。“大数据”因此进入业界的视野，其概念指的是所涉及的规模和范围超越传统工具和技术手段的能力、不能在合理时间处理并辅助决策的数据，以及在此基础上衍生的技术和应用。大数据的特征可用5个“V”来描述：数量庞大（Volume）、种类繁多（Variety）、高速产生（Velocity）、真实准确（Veracity）和价值巨大（Value）。与传统数据处理的概念不同，大数据强调数据的全面性、半结构化和准结构化等非结构化数据以及非直接的数据内容是大数据的重要组成部分；大数据是伴随着用户行为自然产生的，并非因为需要调查而产生。大数据技术所面对的问题重点并不在于收集和掌握的数据信息有多么巨大，而在于如何对这些数据进行专业化处理，寻找出问题并提供解决的方法。

校园大数据是在信息化校园建设与运行基础上不断发展起来的，基本上经历了数据积累阶段、数据展示与利用阶段和数据分析与决策阶段，最终实现有效服务于学校和师生用户。

数据积累阶段：在信息化校园建设取得初步成果的当前阶段，业务部门完成了基本的业务信息化，能用信息系统来辅助业务的处理、提高工作效率，让业务部门意识到信息化对提高业务效率的重要性。由于信息系统的使用和共享数据库的建立，各种业务数据、网络数据和资源数据被保存下来，形成了一定的历史信息集合。尽管业务部门和信息化部门还不完全清楚如何能更好地利用这些数据改进流程和提升业务水平，但数据的巨大价值和重要性却已深入人心。

数据展示与利用阶段：在信息化效率提升的条件下，学校的业务部门对数据分析和利用产生了迫切的需求，以期提升业务管理水平。学校的教学和科研部门的需求往往最迫切，数据的整合、梳理、展示和利用是这个阶段的主要特征。通过数据集成和整合，形成历史数据仓库，建立以服务为目标的数据集市和主题数据库，以此形成数据展示平台。通过简便易用的数据集成和数据展示分析利用工具，有助于业务部门脱离自身单方面业务数据的局限，并跳出相对专业的技术壁垒，立足于全校数据的宏观层面开展工作。

数据分析与决策阶段：数据分析、决策是大数据利用的高级阶段。校园信息资源和数据种类、数量极大丰富，从业务数据到网络数据，从师生日常的学习、工作到生活数据等无所不有。对大数据的分析是对不同数据维度的量化和相关性研究。在这个阶段，业务部门深刻体会数据带来的成效，业务的发展则催生了业务部门对数据的依赖，数据作为核心资产和资源深入人心，人们无法离开数据单独进行决策，数据处理与分析技术得到广泛应用并成熟发展。

大数据技术是指从各种各样类型的巨量数据中，快速获得有价值信息的技术。解决大数据问题的核心是大数据技术。目前所说的“大数据”不仅指数据本身的规模，也包括采集数据的工具、平台和数据分析系统。大数据研发目的是发展大数据技术并将其应用到相关领域，通过解决巨量数据处理问题促进其突破性发展。因此，大数据时代带来的挑战不仅体现在如何处理巨量数据从中获取有价值的信息，也体现在如何加强大数据技术研发，抢占时代发展的前沿。校园大数据是在信息化校园建设与运行基础上不断发展起来的，基本上经历了数据积累阶段、数据展示与利用阶段和数据分析与决策阶段，最终实现有效服务于学校和师生用户。