網絡無線 教育無限—“四網合一全網互通”無線校園網的實踐與探索

烏魯木齊市第70中學 曾 衛

網絡無線 教育無限—“四網合一全網互通”無線校園網的實踐與探索

烏魯木齊市第70中學 曾 衛

2011年作者主持了教育部國家教師基金“十二五”規劃課題《基于無線網絡環境下的移動學習在中學教學中的應用研究》（課題批準號CTF120372），在研究過程中，設計并建設了烏魯木齊市第70中學“四網合一 全網互通”無線校園網，并初步探索研究了無線校園網和基于無線網絡下移動學習的特征、功能和應用模式。本文重點論述了在新課程背景下，“四網合一 全網互通”無線網絡建設和在學校教學和管理中的應用。

無線校園網；建設；應用

一、我校無線校園網建設前的基本情況

我校校園網建設經歷了從無到有，從簡陋、小規模到先進、校園全覆蓋的發展過程。1996年我校在圖書實驗樓建成兩間有線局域網的586機型的網絡教室，當時辦公和教師用機10多臺。2005年我校制定了《烏魯木齊市第七十中學現代教育技術工作規劃》《烏魯木齊市第七十中學校園網建設標準和建設方案》《烏魯木齊市第七十中學互聯網站建設標準和建設方案》，建設了烏市第70中學互聯網站，同時進一步建設完善了校園網。此時的校園有線局域網已聯通各處室年級組、辦公室、圖書、實驗室。以70中互聯網站為平臺，建設了150G覆蓋初高中各年級全學科的海量70中教學資源庫，整合了十多萬冊的數字圖書館資源，我們還通過衛星接收北大衛星遠程教學視頻資源用于教學。我校還建設了校園閉路電視系統和校園廣播系統。2005年在10月下旬，在上海舉行的“第四屆全國中小學數字圖書館建設暨教育部國家十五重點課題《中小學數字圖書館建設研究》工作會議”上，“烏魯木齊市第七十中學國際互聯網站”獲得成果二等獎，學校也獲得了優秀組織獎。

近年來，我校進一步為全校72間教室配置了有線聯網的多媒體電腦和大屏幕投影，為每一個處室配備了臺式電腦，為每一名一線教師配備了一臺筆記本。全校計算機共計四百多臺。

隨著網絡計算機的增多，特別是筆記本、電子書、平板電腦和多媒體手機等無線移動設備在教育教學管理中的廣泛應用，校園有線網絡已不能適合學校教育教學和管理的需要。建設新的無線校園網迫在眉睫。

二、我校無線校園網建設思路與目標

我校無線校園網建設思路與目標：是在原有線局域校園網硬件基礎上，建設基于WiFi(wireless fidelity，無線保真)技術標準的無線網絡。依托七十中國際互聯網站（http://www.70zhong.com）和音、視頻專用設備和軟件，將我校校園網、視頻網、音頻網和衛星遠程教育網“四網合一”，將原單向傳輸信號改為雙向傳輸信號，通過無線網全校園覆蓋，初步實現校園全網實時互通的4A目標。即“任何人（ANYONE）”在“任何時間（ANYTIME）”“任何地點（ANYPLACE）”取得“任何內容（ANYTHING）”的現代創新教學和學習方式。使學校每個教師和學生在各個教學場合可隨時隨地使用網絡上、電視上、衛星遠程教育課堂實況和學校資源庫等教學資源……。形成“數據+語音+視頻+移動”融合多媒體和移動的四維立體網絡格局。

首先重點解決目標區域的無線網絡覆蓋，對目標區域實施無線覆蓋，保證良好的無線信號覆蓋區域。目標區域包括：南教學樓、宿舍樓、主/副教學樓、室驗樓及食堂，以及中心花園和運動場等(圖1)。無線網絡系統的建成除典型的INTERNET應用外，還可在無線平臺上使用無線語音等，使得來訪人員和在校的教職工和學生可以使用WiFi手機與外界實現語音通信。其次在技術上我們還重點考慮了網絡的安全性、兼容性、擴展性、移動性、可靠性、穩定性和使用和維護的便捷性。

在無線網絡的建設中，我們特別考慮了無線網絡的安全可靠性，一是接入認證；二是數據鏈路的全程加密；三是基于MAC地址的認證。基于MAC地址的認證就是MAC地址過濾，每一個無線接入點可以使用MAC地址列表來限制網絡中的用戶訪問。實施MAC地址訪問控制后，如果MAC列表中包含某個用戶的MAC地址，則這個用戶可以訪問網絡，否則該用戶不能訪問網絡；四是無線入侵偵測和無線終端位置的追蹤。

為了讓無線網絡更可靠，采用具有提供智能化的無線電波自動調控與切換能力的設備，以確保單個AP接入點在發生故障時自動切換到鄰近AP，不會影響無線的接入服務并采用具有支持熱備份的無線交換機的冗余備份機制。

三、“四網合一 全網互通”無線網絡的建設

2011年3月，我校申報了國家教師科研基金“十二五”規劃重點課題經過專家評審得以立項。2011年7月，學校校園無線網絡建設全面鋪開，并與學校有線局域網無縫對接，利用烏市第70中學校園網站平臺，無線網絡環境上的移動學習，將無線上網終端應用在課堂教學中，將校園網站作用發揮到極致，取得良好的成果。

1.在建設前，采用自動化Wi-Fi測量和規劃工具，用電子方式對無線局域網進行預先設計。可將要求導入到應用程序中，并根據規定的無線目標和選定的WI-Fi設備，初步設計接入點的放置和所需數量。

2.在有線校園網絡的基礎上建設無線校園局域網，對現有的有線局域網進行強有力的擴充。無線接入點(簡稱AP，俗稱基站)連接到以太網交換機或服務器上，采用三臺MB2531-E和七臺MB2521-E(地下室一臺)完成在校園的無線全覆蓋(圖2)，在建設前的實測過程中，根據實測情況又增加了三個并微調了無線接入點的位置，使95%的校園區域可以傳輸無線電波并有較強信號，無線電波可以穿透墻壁和其他非金屬障礙物。便攜機可以使用自帶的無線網卡，臺式機和服務器可使用PCI或USB無線網卡無線上網，漫游用戶可以跟蜂窩電話系統一樣從一個AP轉到另一個AP。

3.將原來的單向播放閉路電視系統改建成雙向傳輸的閉路系統并通過專業硬件和軟件與校園網相連。將音頻廣播系統擴充部分無線傳輸設備，實現部分音頻信號的無線傳輸，并與校園網相連。更新攝像機、照相機和錄音等設備使之直接采集數字視頻信號和音頻信息供網絡共享。由于衛星遠程教育網通過衛星傳輸的是數字信號，直接與網絡相連。從而初步實現“四網合一 全網互通”。

4.通過加裝和改進相關設備，將各種教學資源全面整合并及時上傳到校園網資源，使之隨時隨地供師生使用。

5.給教室等電腦主機和教學設備加裝無線控制設備，實現設備操作的無線化。

6.為了更好地實現“四網合一 全網互通”的目標，我們以“烏魯木齊市第70中學互聯網站”為平臺，整合各種資源，使用各種軟件，實現各項功能。2011年8月，我校對互聯網站全面改版。教育部2011年“全國中小學校優秀網站評選”活動。我校從全國693所中小學校中脫穎而出被評為全國中小學校百佳網站。2012年1月獲得國家教師基金“十二五”規劃重點課題（課題編號CTF120372）《基于無線網絡環境下移動學習在教學中應用研究》課題獲得階段成果一等獎。

四、“四網合一 全網互通”無線網絡在教學和管理中的應用

1.無線網絡在教學中的應用

在無線網絡的環境下，使用有無線上網功能的設備（使用筆記本電腦、平板電腦、有WIFI功能的電子書、多媒體手機等），師生可以充分利用校園網、互聯網上的教育教學資源或自行開發的專題學習網站，開展校內外學科教學。無線網絡將E-Learning(數字化學習)升級到M-Learning，讓移動學習進入了課堂，讓學生成為學習的主人，在大班額集體授課的教室中，因材施教，個別指導，個性化學習成為可能。在課堂上，新的師生關系形成，課堂結構上來看，傳統的教學通常以線性的方式通過教學環節組織教材。而無線網絡環境下的移動學習，在不同的場地，對不同的學生、在不同時間采用最優的手段和方法進行傳授，此方法具有四維(空間、時間)立體的非線性特征。移動教學將傳統的線性的教學方式擴展為四維空間（三維的空間、一維的時間）的全息立體化教學方式，使教師能夠將自己的教學思想和教學設計用最恰當的方式選擇最恰當內容在最恰當時間內展現給學生，真正實現教學最優化。而教師的主導作用就是要利用多媒體實現教學的最優化，充分發揮學生的主體作用。移動學習可以彌補了集體授課的不足，使大班額條件下的個性化學習成為可能。真正在課堂落實個性化學習，才能真正做到教學最優化。

通過無線網的建設，將原來的有線局域網信息從原來的沿線雙向傳輸到現在的無線多向傳輸。如同過去用車將貨物沿公路運輸目的地到現在如同飛機攜帶貨物隨時飛往各個方向，此時信息如同空氣中的氧氣一樣，無處不在處處在，隨時供人們使用。無線網絡讓教學資源插上了“隱形的翅膀”。學生可以利用網絡資源，無限鏈接，在有限的時空內無限地獲取信息，滿足不同層次的學習需求，使學生有更大的學習自主權，真正做到個性化學習。

2.無線網絡在管理中的應用

中學教育教學綜合管理系統應用于無線校園網，移動終端通過無線上網，依托基礎庫數據，可以隨時隨地準確分析出學生學習的進步狀況，掌握教師的教學、科研等情況，學校還可以進行排課、選課、考務等教務管理、辦公事務管理、在線考試、備課管理、教師研修、資源管理、科研管理、教師研修、考勤管理、收費管理、校產管理、宿舍管理、實驗室管理、體衛管理、招生管理、流程管理、德育管理、圖書管理、檔案管理等各項管理。為學校建立一個無線全覆蓋、實用性強的教育管理平臺。

利用無線網我校實現了學生對教師的網上評價，家長對學校的評教。由于對每一個教師的評價要素多達十多項，以前紙介質測評，用一個星期，如今只用幾小時，較好地為教育精細化管理提供有效的評測依據。

圖書館利用終端設備讀取的圖書電子標簽信息可以通過無線網即時傳送。利用無線網我校還將圖書閱覽從閱覽室擴展到教室、運動場、中心花園、宿舍等校園各處。

無線網絡讓教師之間、師生之間、學生與學生之間隨時隨地地交流。溝通無空間和時間的限制，使溝通真正無極限。

通過部署一個無線網管系統，提高了無線網管的管理質量和效率。在無線控制器上開啟組播和IPv6功能，使師生可以觀看校內音視頻組播。在教學開放日，對家長開放的教室，通過數字音視頻采集系統實時采集和自動傳輸到服務器，家長可以在家中通過瀏覽我校的互聯網網頁，觀看孩子在學校的表現和教師上課的情況。教師也可以通過無線網實時聽同行的課，并實時交流。

借助無線路由器我們還可以通過無線網向大屏幕傳送和發布信息。通過無線遙控的設備教室教師可以實現教室多媒體體設備的無線控制。類似這樣的無線應用還有許多……

2011年3月我們開展了國家教師基金“十二五”規劃課題《基于無線網絡環境下的移動學習在中學教學中的應用研究》（課題批準號：CTF120372），第一階段已按計劃完成，一方面我們設計并建設了烏魯木齊市第70中學“四網合一 全網互通”無線校園網，建設七十中無線網絡及與之相配套的軟硬件。另一方面建立相應的應用和管理制度。開展了無線網絡環境下音視頻資源的采集與共享的實驗研究并取得成果。下一步，我們將開展第二階段的研究，初步探討無線校園網的應用和基于無線網絡下移動學習的特征、功能和應用模式。

曾衛（1966—），男，在職研究生，高級教師，烏魯木齊市第七十中學副校長，曾發表論文四十余篇，獲得各類獎勵四十余次。