基于Web的教育信息化平臺建設與架構設計

張峰

（榆林學院信息工程學院，陜西榆林719000）

隨著時代的發展，信息技術在教育中得到了越來越廣泛的應用，它大大加快了教育現代化的進程。在我國，近年來掀起了教育信息化建設浪潮，在經費投入、軟硬件平臺建設和應用推進等各個方面，都取得了實質性的進步。教育信息網作為教育系統的第一門戶網站，擔負著教育信息化建設的重任，是教育系統政策發布、信息交流的重要平臺。隨著教育信息化的推進，簡單的信息發布、信息交流等基本功能已無法滿足需要，整合教育資源、提供特色教育資源發布與共享的平臺等應用需求越來越迫切。根據國家的《信息安全等級保護管理辦法》的規定，教育網屬于國家第二級保護級別。但是，目前教育網是基于開源的網站平臺建設的，在安全方面存在潛在的危險。同時，教育資源的整合對網站的安全也提出了更高的要求。因此，教育網建設已經是一項迫切的應用需求。新的教育網應采用門戶（Portal）構架，采用先進、可靠、安全的網站開發技術，本著“以用戶為中心”的人性化理念，遵循WEB2.0模式，以合理的WEB信息架構規劃構建全新的教育門戶平臺。教育網是我市教育信息化和電子政務建設的宣傳窗口及應用平臺。初期購買的建網系統在應用功能增加和自主開發能力方面非常受限，不能滿足當前教育信息化發展的需要。

目前，陜西省部分區縣和學校已經建設了一批教育資源和教育資源庫，但是教育資源質量水平不均，存在實際應用價值不高，符合教學需要的內容少等現象，與實際教學需要存在一定距離，教育軟件和資源的開發和應用還沒有跟上。尤其在平臺建設方面，我省還沒有建立具有統一管理功能的基礎教育資源平臺，由于缺乏統一的標準和規范，資源庫之間無法協同共享，資源應用水平低、共享程度差、重復建設現象嚴重，分布在全市中小學的兩千多個信息站相互孤立，無法實現真正意義上的“城鄉優質教育資源共享”[1]。

1 系統架構技術路線總體規劃分析

1.1 技術路線總體規劃

陜西省教育信息化建設網“門戶內容管理平臺”在總體架構方面應充分考慮到平臺的實用性和未來擴展性，平臺采用積木式構建，在基礎應用平臺上構建不同的應用系統和功能模塊，能夠可以根據不同階段的應用需求靈活構建功能模塊，使得平臺保持統一性和靈活性。整個系統的開發完全是基于100%純Java技術，提供了跨平臺的支持。全部對象化的Beans組件提供完整的可擴展能力，未來在該平臺上進行二次開發，以及對其他系統進行接口性開發集成，僅需調用相關的應用組件就可以完成。平臺采用模塊化組件構造，具有良好的開放性、可擴展性，可以根據需求不斷進行調整、組合、開拓新功能。平臺由基礎支撐平臺、基礎應用平臺、應用訪問平臺構成。基礎支撐平臺包括硬件支撐環境和軟件支撐環境；基礎應用平臺是本次項目的重點，以教育資源為核心，構建以門戶為主的基礎應用平臺，本次和前期、未來開發構建的各類應用系統都可以在此平臺上進行統一構建和整合集成；應用訪問平臺由門戶統一構建。本方案將重點描述本次將開發構建的教育網門戶平臺。

1.2 平臺架構的設計

“門戶內容管理平臺”采用先進Web應用技術，基于數據庫對資訊、圖片、多媒體、會員、交互信息等各類網站內容進行有效的組織和管理。“門戶內容管理平臺”遵循多級門戶和站點集群模式進行設計構建。系統基于多級門戶架構設計構建，每一類訪問者處于不同的用戶層級，網站為不同層級的訪問者提供不同的信息內容，根據訪問層級，用戶登錄網站后可以進行不同的瀏覽和操作。由“門戶內容管理平臺”構建的教育信息化建設網采用基于Web2.0的分享交互模式，每個網站瀏覽者既是資源使用者也是資源提供者，網站由管理員、教育機構、教師、學生以及廣大瀏覽者上傳錄入大量信息和數據，這些資源信息分類存儲到數據庫系統中，這些資源數據由系統平臺進行集中的管理維護。網站的公眾瀏覽用戶主要包括：學生、家長等瀏覽者，網站的使用用戶包括教師、學校、教育管理機構和網站管理員。網站由統一的門戶入口展現信息內容，信息內容由管理員在后臺進行統一的維護和管理。學生、家長等訪問者可以瀏覽進行各類資訊，登錄后可以發表評論和留言，以及向教師咨詢，與網站管理員留言進行交流。教師、教育機構訪問者可以在專欄發表文章、回復瀏覽者留言，上傳課件、教學資源，實現教學互動。管理員則可以發布資訊，對網站內容和教學資源進行維護管理，對各類文章、評論、留言等信息進行審核，對會員進行身份審核及管理，對會員開通的應用進行審核和維護，并可以針對讀者的留言進行回復。系統結構如圖1所示。

1.3 站點集群模式的設計

圖1 系統結構圖Fig.1 System structure

根據未來根據擴展需求，可能會生成并管理維護多個站點。“門戶內容管理平臺”支持站點集群（站群）模式，可以由該CMS進行統一的實施和維護[2]。采用站點集群，站點將分為門戶主站和子站點，各站點由平臺管理創建和劃分權限，各子站點由子站管理員獨立維護。整個站群系統集中部署、統一管理、獨立維護，軟/硬件資源集中維護。門戶主站與子站點之間邏輯區分，由“門戶內容管理平臺”統一管理。平臺上的資源集中，站點之間信息高度共享，主站可以向子站點統一下達發布信息，主站可以方便抓取各子站點信息，站點之間也可以靈活地相互引用，這樣，避免了網站上大量的重復資源和冗余資訊，大大減少的網站維護的工作量。“門戶內容管理平臺”具有嚴謹的權限機制。各站點管理員由平臺管理員授權，各級站點管理員發布的信息可以逐級審核，符合機關事業單位對外發布信息的審核管理制度。網站群系統的實現邏輯如圖2所示。

2 系統的設計與實現

2.1 內容管理平臺架構的設計

“門戶內容管理平臺”采用典型的B/S 3層架構，即表現層、業務邏輯層和數據層，為了有效提高系統的標準性、開放性、可維護性和擴展性，從整個系統的應用架構上來講，細化設計為門戶表現層、功能應用層、系統控制層、數據訪問層、系統安全層和接口層。內容管理平臺如圖3所示。

2.2 門戶表現層

門戶表現層就是用戶訪問網站所看到的界面，門戶主界面（網站首頁）布局了網站主要的應用和信息，并對其進行分類和整合，形成信息門戶[3]。該系統采用門戶（Portal）設計原理，為不同角色的用戶提供了不同的訪問入口和操作界面，并且整合集成了系統內部所有應用和信息的表現輸出，為不同訪問權限的用戶提供不同的內容。門戶表現層具有良好的兼容性和可擴展性，可以將未來納入平臺的信息整合到門戶層來統一展示。門戶表現層從技術上支持跨瀏覽器兼容性，兼容目前主流的IE、FireFox（火狐）等客戶端瀏覽器。

2.3 功能應用層

功能應用層是信息門戶的主要內容，針對于網站提供的各種應用，系統對應提供了功能應用模塊，包括信息發布、信息審核、內容管理、信息檢索、留言反饋、在線咨詢、在線下載、用戶登錄/管理、資源管理、多媒體管理等。

2.4 系統控制層

系統通過系統控制層對網站平臺的信息、數據、業務進行有效的管理和控制。主要包括管理員維護、權限管理、站點設置、運行控制、安全設置、數據管理等方面。

圖2 網站群系統的實現邏輯圖Fig.2 Implementation logic of website group system

圖3 系統層次架構圖Fig.3 Content management platform

2.5 數據訪問層

數據訪問層封裝了多種數據庫系統的連接池組件，實現數據的存儲操作。內置數據緩存機制能夠有效提高數據的讀取，支持百萬條記錄的海量存儲。系統支持多數據庫訪問，跨數據庫操作，并可提供標準的數據導出。

2.6 系統安全層

主要從應用系統角度加以考慮，在用戶登錄時對用戶名和密碼進行加密和后臺驗證，保證用戶身份的安全性和準確性；數據請求在參數傳輸過程中采用安全處理，防止數據庫惡意注入；系統具備優良的用戶權限管理機制和訪問安全機制，能夠從應用層面保障系統的越權使用和非法登錄。

2.7 接口層

網站采用開放式結構，內置開發接口，以便于與其他Web應用系統進行掛接和整合，并且支持數據的對外開放，通過標準的Web services技術，靈活實現數據對接和信息調用，為SOA[4]服務架構做好準備。

3 門戶網站規劃

3.1 網站建設原則

教育網的規劃建設應遵循即時性、有效性、準確性、實用性、合理性、易用性、安全性、漸進性和可擴展性的門戶平臺構建原則進行設計開發。

1）即時性：學習者或瀏覽者能夠即時了解最新發布的關于教育發展、相關培訓、考試等相關信息；管理人員能夠快速的通過管理后臺發布教育信息[5]。

2）有效性：通過教育網能夠實現網絡信息傳達，為瀏覽者提供了一個高效、準確的網絡信息傳達平臺，并且為管理人員提供了一個有效管理信息的平臺。

3）準確性：瀏覽者通過教育網網站能夠準確的獲取有關培訓和考試信息，能及時了解最新的培訓考試信息，讓用戶能及時準確的獲取有價值的信息。

4）實用性：新版教育網的設計按照用戶操作習慣和瀏覽習慣，實現功能及界面的友好、易用，方便學習者進行直觀的操作和管理，保證瀏覽者能夠快速方便的查詢瀏覽。增加多處的用戶交互模塊，讓網站更具實用性[6]。

5）合理性：在整個系統的設計規劃中選擇先進的設計結構，在通信網絡、資源管理、系統應用和網絡管理上采用良好的分層管理設計，使網絡的結構清晰明確，便于使用、維護和管理。

6）可擴展性：在教育網整個系統開發搭建的同時，考慮到以后功能擴展和升級，開發式預留擴展接口以及預留數據擴展字段。為后期升級擴展做相應準備[7]。

3.2 網站欄目規劃

教育網的門戶主站欄目根據具體需求設置。初步欄目規劃如圖4所示，資訊中心功能模塊如圖5所示，教育資源功能模塊如圖6所示。

圖5 資訊中心Fig.5 Information centre

圖6 教育資源Fig.6 Educational resources

4 結論

筆者根據有關教育信息化建技術的相關標準、產品和實際數據，研究了基于Web的教育信息化平臺建設與架構，該平臺采用模塊化組件構造，具有良好的開放性、可擴展性，可以根據需求不斷進行調整、組合、開拓新功能。平臺由基礎支撐平臺、基礎應用平臺、應用訪問平臺構成。基礎支撐平臺包括硬件支撐環境和軟件支撐環境，為各類應用系統構建提供了統一的整合集成平臺模型。

[1]龔瑜，江紅，黃永.基于Struts的Web開發[J].計算機與數字工程，2009，37（2）：58-62.

GONG Yu，JIANG Hong，HUANG Yong.Development of web application based on struts framework[J].Computer&Digital Engineering，2009，37（2）：58-62.

[2]戚艷軍，刑繼軍.Ajax與Struts結合構建Web應用研究[J].現代電子技術，2008，32（22）：57-58，66.

QI Yan-jun XING Ji-jun.Web application using ajax and struts[J].Modern Electronics Technique，2008，32（22）：57-58，66.

[3]王珠珠，張偉遠.我國普通高校網上教學平臺及網站建設的現狀分析[J].中國遠程教育，2005（2）：40-44.

WANG Zhu-zhu，ZHANG Wei-yuan.Online teaching platforms and websites in China universities[J].China Distance Education，2005（2）：40-44.

[4]柳蛟.基于SOA的企業服務總線的研究與實現[J].陜西電力，2010，38（9）:38-42.

LIU Jiao.Research and implementation of SOA based enterprise service bus[J].Shaanxi Electric Power，2010，38（9）:38-42.

[5]牟軍，呂立.使用輕量級框架進行J2EE應用開發[J].小型微型計算機系統，2006，27（6）：1149-1152.

MU Jun，LV li.J2EE application development based on lightweight framework[J].Mini-micro Systems，2006，27（6）：1149-1152.

[6]諶湘倩，狄文輝，孫冬.基于SSH框架與AJAX技術的Java Web應用開發[J].計算機工程與設計，2009，30（10）:2590-2592.

CHEN Xiang-qian，DI Wen-hui，SUN Dong.Application of Java web based on SSH and AJAX[J].Computer Engineering and Design，2009，30（10）:2590-2592.

[7]Chandramouli R.Application of XML tools for enterprise-wide RBAC implementation tasks[C]//Proceedings of the fifth ACM workshop on Role-based access control，Berlin，Germany，2000：11-18.