中小學數字校園信息化平臺建設方案的研究

商艷紅，盧立蕾，姬 婧

（唐山師范學院 計算機科學系，河北 唐山 063000）

中小學數字校園信息化平臺建設方案的研究

商艷紅，盧立蕾，姬 婧

（唐山師范學院 計算機科學系，河北 唐山 063000）

在調查了北京、河北、內蒙古三地中小學信息化平臺建設的基礎上，對目前校園信息化的現狀進行了分析，并給出了建設符合我國國情的中小學信息化平臺的要點，結合新技術創新設計了一種全能信息化平臺建設方案，為促進教育信息化做了大膽嘗試。

中小學；數字校園；信息化平臺；建設方案

隨著2010年《國家中長期教育改革和發展規劃綱要（2010-2020年）》的發布，全國各省市陸續提出“大力加強基礎教育信息化建設，推進中小學數字校園建設，完善數字化教育服務體系，創新信息化教育與管理方式”。在全社會教育信息化大環境的推動下，為了將校園內的各種信息數字化，增進社會、家庭和學校的交流，全國各省市部分中小學在數字化校園建設方面開展了一定工作，取得了一定成果，但整體水平仍然較低，同當前整個社會信息化應用水平和最新網絡信息技術發展水平不協調。普遍存在“信息化水平低、發展不平衡、需求很大、技術不專業、管理難、效果差”等現狀，這已引起國家及各級政府高度重視，尋求適合中國國情的中小學數字校園信息化平臺建設方案亟待解決。

1 中小學數字校園信息化的現狀分析

1.1 整體落后，重硬輕軟

無論是首都北京，還是地方省區，在已開始所謂實施信息化的單位，重硬輕軟現象一直是之前階段教育信息化建設中存在的問題，在我國教育信息化發展中，不同層次、不同程度地存在著重硬件發展、輕軟件建設、忽視應用和內容建設及培訓等問題。其作用的發揮十分有限。因此，軟件信息化建設的匱乏成為教育信息化快速提升的瓶頸，從而導致整體教育信息化應用處于一個低水平。這已成為教育信息化建設的誤區。

1.2 發展不平衡

主要表現在地區之間、城鄉之間、學校之間的不平衡。由于各地教育投入能力、教育人員素質不同，盡管各級教育機構都開始重視教育信息化建設，采用多種投資模式、吸引多渠道資金來推進教育信息化，但由于各地中小學基數大、分布廣，往往采取“以點帶面”的思想，先將有限的資金投入到少量的學校進行信息化建設試點，再逐步擴展到所有的學校。所以各地只有極少部分學校實現了初步的信息化建設。此外，這種不平衡因與經濟發展不平衡直接關系，經濟條件好的地區，整體受益的中小學校可能就會多一些，整體水平也會好一些。其他絕大部分學校，尤其是許多小城鎮、農村、偏遠山區的中小學校，信息化建設基本還處于零起點。

1.3 學校多，投入大，效果差

我國人口多的基本國情決定了全國中小學基數大、分布廣，據調研：河北省一個地市的中小學校超過1 600所。而近幾年來各地信息化投入逐步增多，但是平均到具體學校，仍難以滿足需求。在以往的情況下，多年的投入一方面大多用在了電腦購置、硬件網絡建設；另一方面傳統信息化模式下，單個學校根本無力支撐需要較大投入的信息化建設，所以僅停留在網站的層面，出現整體投入不少，效果不好，整個學校信息化水平仍沒有提高。

1.4 技術力量薄弱，信息化水平低，管理能力不足

從調查的結果來看，95%以上的中小學校沒有專門的技術人員。比如在內蒙古的一所高中，信息化人員由學校計算機老師兼任，主要工作是電腦硬件的維護、網絡開通等。老師的技術能力有限，不具備信息化實施和管理的技術能力。在一些小城鎮、偏遠地區，教師操作計算機的能力有限，更不用講進行信息化管理和維護。即便在北京，眾多學校的資源利用率低，即便是介紹學校的網頁也長期得不到更新維護等，這遠遠滿足不了教育信息化的基本需要。

1.5 信息化服務水平低，人員培訓不夠、可兼容可擴展能力差

在當前只注重信息化硬件平臺建設的現狀下，軟件資源配套不全、人員培訓不足，已有初步信息化建設的單位，有硬件沒軟件、有平臺沒內容、有需求沒有人員、對信息化的內容建設、管理、信息的采集、加工等都不重視，其結果是現有信息化建設的投入沒有得到充分利用，達不到服務師生、促進教學改革、提高教學質量的目的。

同時，在近年來近乎混亂的無指導思想、無組織管理的信息化建設中，形成了不同機構開發的、基于不同平臺、不同架構的相互獨立的功能系統，成為一個個業務山頭，業務系統間無法兼容，業務間無法關聯，造成了信息孤島和業務屏障，整體信息化水平擴展能力差、越投入越混亂，管理難度也越大。

為了解決這些問題，符合國家教育改革和信息化發展需要，客觀上需要依賴創新模式、領先技術來尋找一種可行的、經濟的、高效的、可持續發展的方式，走一條適合中國教育現狀和發展需要的特色基礎教育信息化發展道路。

2 中小學數字校園信息化平臺實施原則

在校園信息化的建設中，首先要確定中小學學校的主要指導思想應該是經濟實用，即：信息化平臺的功能應根據中小學的具體需求設置，保證信息處理和傳遞的及時、可靠、安全；同時，中小學辦學經費有限，應盡量做到效益最大化。具體實施時還應努力貫徹如下原則：

先進原則：盡量采用先進的技術、方法、設備等，使信息化平臺既成熟、可靠，又能反映當今應用水平并具有發展潛力。

開放原則：整個信息化平臺具有開放性，符合響應的國際標準和協議。具有開放的網絡接口和數據接口。

擴充原則：平臺應在容量、能力等方面易于升級和功能擴充。

可靠原則：平臺應能夠保證無故障運行，并具有容錯能力、和冗余備份功能等。

安全原則：信息化平臺應能通過分級保護、控制數據存取等具有高度的安全性和保密性，防止非法入侵。

可操作原則：能夠提供友好的中文界面，操作簡單，易于管理和維護。

可維護原則：具有有效的網管和監控、調試、診斷技術，保證系統維護簡單、方便、有效。

3 中小學數字校園信息化平臺的建設方案

據我們調研結果發現：一般中小學數字校園信息化平臺的需求目標是教學管理網絡化、日常辦公自動化、信息資源共享，基本的功能需求如下：

管理類：教學OA、學籍管理、教務管理、考勤管理、平安校園、校園一卡通；

互動類：校園門戶、學校社區、家校互聯、名師在線；

教與學類：在線遠程教學、在線學習、學習問答系統、在線考試、知識點能力檢查系統；

資源類：用戶認證庫、教育資源共享平臺、課程視頻中心、課件資源中心、名校共享題庫；

支撐類：音視頻通訊服務、故障應急處理系統、校園總機系統等。

為了實現以上功能，需要創新構建新一代適合國情需要的中小學數字校園云平臺及信息化業務功能系統群。為此，我們與中科育科技有限公司一起，基于Linux + Java開源開發體系，集成SaaS、SSO、SOA架構及無線通訊、web集群、高可用數據庫等技術，通過研發“縱向+橫向+跨時空”的三維一體的SaaS模式數字校園云架構平臺，在數字校園云端部署基于松耦合機制的“積木組件式”業務系統，以開放的三層云服務體系及在線教育合作社模式，最終實現面向終端學校業務需要的信息化系統群——一個中小學數字校園的信息化全能平臺。

圖1 中小學數字校園信息化平臺建設方案

3.1 數字校園云平臺架構方面

其核心架構是設計一個集成SaaS模式和松耦合架構及多種最新技術的數字校園云架構平臺。數字校園云平臺是基于一個整體用戶群、三個業務維度進行架構的創新設計：面向一個市、縣或區全部學校對象群整體，搭建縱向、橫向和時空三維一體的分布式網絡信息化區域云。

3.2 在面向業務對象群的橫向維度方面

在橫向維度，面向區域內所有學校對象用戶群，實現三層次的云服務體系：一是網絡硬件的云資源服務；二是平臺軟件的云開發服務；三是業務功能云應用服務；建立以區域教育信息化中心為區域信息化云，每個區域云作為本區域建設、運營和管理中心，所需要的所有網絡基礎設施及軟件、硬件支撐平臺，業務應用軟件系統；并負責所有前期的實施、后期的維護等一系列服務；實現統一開發實施、統一數據中心、統一運營管理、統一平臺維護，整合統一提供，同時各學校又無需投入、獨立應用。

區域內各學校基于三層云端服務，實現上下資源共享對接，校間資源共享和對接。單一學校用戶無需購買軟硬件、建設機房、無需招聘IT人員，無需單獨設計、開發和管理維護。整個區域內的所有學校既可以個性化定制，還可共享區域內系統和資源；通過整體一次性的投入，以SaaS模式實現區域內全體學校的覆蓋，達到信息化水平整體提升的效果。

在區域云之上，全市或全省范圍內各個區域云又可有機互聯，形成更大區域云聯盟、甚至是全國范圍內的教育信息化云。

3.3 在面向業務功能的縱向維度方面

在縱向維度，中小學數字校園信息化業務系統比較多，基于縱向的各業務系統之間關系特性，建設SSO統一認證和安全管理體系，搭建面向SOA業務系統松耦合架構，把系統群建立在由一些松耦合和具有統一接口定義的組件組合之上，通過系統底層靈活的體系架構完成統一數據處理、統一通訊交互；業務流程相對隔離，實現業務的獨立運行和快速響應。

通過松耦合體系設計，實現不同業務系統間的有效關聯、可兼容、可擴展；協同作業、靈活依賴。各終端學校可以方便的選用來自區域云端統一提供的“積木組件式”業務系統，實現系統有機組合和獨立應用。

3.4 在融合無線網平臺的跨時空維度方面

數字校園云基于互聯網并融合無線網及移動通訊，依托專門無線網和通訊服務中心，其底層支撐所有相關業務，各系統無縫對接短信、彩信、WAP和手機客戶端等，實現隨時隨地的“中小學移動數字校園“。

在當前以3G、WLAN為代表的高速無線網和iPhone為代表的智能手機快速發展的背景下，可以建設融合互聯網和手機無線網雙平臺的數字校園系統，“超前部署”教育信息網絡。

3.5 中小學數字校園信息化平臺建設方案的層次設計

在對一些比較完善的“信息化平臺”中存在的問題進行歸納和分析之后，考慮中小學數字校園信息化云架構平臺和松耦合機制的信息化系統群為核心，并在核心體系下部署六個應用層，從下往上依次為基礎平臺層、數據資源層、業務支撐層、功能支撐層、應用系統層和用戶層。其中在用戶層，根據平臺的受眾大致分為家長/學生、學校校長/教師、教育機構、社會公眾及其他關聯機構，這樣基本把信息化平臺的用戶都囊括在內。這里我們設計成一個可定制的個性化用戶平臺，可以方便、靈活地為各類用戶包括各課題組、各部門建立各具特色的信息窗口，真正做到將適當的信息傳遞給適當的人，并且各取所需。

可以看出，在此信息化平臺方案中，能夠提供統一的用戶管理，數據管理和消息協作等功能。在各個層次中進行擴展也很容易，易于升級和維護。其中為平臺的安全專門設置了故障應急處理系統，這部分在基礎平臺層將建設成一個多層次全方位的信息安全管理系統，防止網上各種攻擊行為及病毒等惡意軟件對應用系統的危害，保證數字校園信息化平臺正常、健康、穩定地運轉，真正發揮其應有的效益。

4 結論

在現階段，我們認為，我國中小學數字校園信息化平臺建設應該遵循“整體布局、分步實施、重點問題、集中解決”的思路，從“整體規劃”做起，采取“分步實施”的策略，按照“重點問題、集中解決”的原則，建設相應的信息系統。盡量采用一些成熟的商用產品，降低開發成本，規避開發風險。商用產品不能提供的功能采取定制開發加以完善。完成信息平臺下全方位應用，拓展校園的時間和空間維度，擴展傳統校園功能，構建一個具有自己學校特色的數字化空間。

本課題設計的中小學數字校園信息化平臺建設方案，已經由北京中科育科技有限公司在相關的數字校園項目中進行了實施，并取得了良好的效果。因此，本課題的研究將為唐山市中小學的數字校園建設提供很好的參考作用和實施依據。

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（責任編輯、校對：田敬軍）

Study on Construction Scheme of Digital Campus Informatization Platform in Primary and Middle Schools

SHANG Yan-hong, LU Li-lei, JI Jing

(Computer Science Department, Tangshan Normal University, Tangshan 063000, China)

Based on the investigation of the informatization platform construction in primary and middle schools in Beijing, Hebei, Inner Mongolia this paper analyzes the situation of current campus informatization and illustrates the key points of informatization platform construction in primary and middle schools in line with China’s national conditions. A universal informatization platform construction scheme design combined with the new technology innovation, made a bold attempt in order to promote education informatization.

primary and middle schools; digital campus; informatization platform; construction scheme

TP393.18

A

1009-9115(2015)02-0065-04

10.3969/j.issn.1009-9115.2015.02.020

唐山師范學院科學研究基金項目（2013E04）

2014-09-01

商艷紅（1979-），女，河北樂亭人，碩士，講師，研究方向為信息安全、密碼學。