普天数字校园建设方案

1 概述

20世纪90年代以来，信息技术的飞速发展，为学校信息化建设提供了机遇和条件，尤其是随着终身教育概念的提出，传统的规划与管理模式已经远远不能满足各级各类学校和教育机构的发展需要，以多媒体和通信为基础的现代信息技术越来越多地应用于教学过程，教育信息化的引入已成为一种必然趋势。它的主要特点是，在教学过程中广泛应用以多媒体和网络通信为基础的现代化信息技术，信息资源广泛应用于教育机构的教学、科研、管理工作。它具体表现为个性化教学、多媒体化教材、全球化资源、自主化学习过程、自动化管理模式和虚拟化环境，是促进教育和科研工作的关键因素。信息资源更是教育机构管理行为的基础，各级领导针对教学、科研、师资队伍、人事分配制度等诸多重大问题作出的正确决策必须依靠及时、准确、全面的信息。数字校园的建设已成为搞好教育，提高全民素质的必备重要条件。

1.1 “信息孤岛”问题

信息孤岛是以往校园信息化建设中存在的主要问题。资源是在使用过程中产生的。借助于良好平台、有序机制和优质服务而得以流动的信息资源将会发挥更大的作用，被利用后的资源本身会激增。就学校信息化的四个主要方面(网上教学、网上管理、网上科研和网上服务)而论，在以往的信息化建设中，由于缺乏整体性考虑，一个系统的安装应用仅仅是为了解决一个局部的问题，从而形成“信息孤岛”。随着应用系统的累加，逐渐暴露的新问题有以下几个：

一是信息缺乏有效的整合共享。如分散在各个管理信息系统中的管理资源、以精品课件为代表的网上教学资源等，对整个校园网应用系统的效率和准确性都产生了重大的影响。

二是系统用户缺乏统一的接口。各个应用系统之间缺乏统一界面，缺乏统一的访问资源和应用接口，甚至互不兼容。

三是应用系统集成困难。各个基于不同平台的模块很难集成，系统的扩展性和伸缩性比较差，使校园网上应用的资源缺乏有效的组织和管理。

2 第三代数字校园

在上述背景下，普天教育集团提出第三代数字校园的概念。第三代数字化校园的建设是在整体规划的基础上分步的加以实施，整体建设意味更浓，而且建设目标成为“把学校建设成面向校园内，也面向社会的一个超越时间、超越空间的虚拟学习社区”这样一个整体的大目标。

第一代数字化校园通过建立各个急需信息化的业务仅仅满足了校园应用的需求，在这个阶段往往是各自为政的信息化建设方式，所建立的数字化校园应用也是相对孤立的。随着国家对教育信息化的重视，数字化校园进入第二个发展阶段，在该阶段，数字化校园的建设采用统筹规划、分步建设的指导方针，对各个应用的建设提出了更高的要求，它要求数字化校园的建设统一数据标准、数据交互、个性定制、统一权限等。

在数字化校园发展的今天，数字化校园的体系规模也越来越庞大，这样给后期系统的维护带来的非常大的负担，所以在第三代的数字化校园建设中必须实现统一建设、统一管理的目标。另外，数字化校园面向众多类型的用户，为满足多种需要，数字化校园的建设应该尤其突出个性化的表现，由此，统一的表现以及表现的扩展也显得尤为重要。具体的比较如下表所示。

 

建设内容	第一代（应用建设）	第二代（平台建设）	第三代（整体建设）
应用需求	√	√	√
统一规划	×	√	√
统一数据标准	×	√	√
数据交互	×	√	√
个性定制	×	√	√
统一权限	×	√	√
统一建设	×	×	√
统一表现	×	×	√
表现扩展	×	×	√
统一管理	×	×	√

表 1  三代数字化校园建设比较

 

数字校园是以统一数据管理和流程规范管理的思想，配合计算机技术、网络通信技术的支持，对学校的管理、教学、科研和生活服务等所有信息资源进行全面的数字化整合；并借助计算机技术，实现从环境资源到活动的全部数字化，对各个流程进行量化考核管理；科学规范地对这些信息资源进行整合和集成，以构成统一的信息管理、统一的资源管理、统一的用户管理和统一的权限控制；通过组织和业务流程再造，在传统校园的基础上构建一个数字空间，以拓展现实校园的时间和空间维度，推动学校进行制度创新、管理创新，最终实现教育信息化、决策科学化和管理规范化。

其次是在技术上引入了Web Services和面向服务（SOA）的概念，对整体架构做了进一步改进，使得架构更清晰、开发更容易、业务分布更合理、整体数字化校园的功效也更加强大，如下图所示。

图1  第三代数字化校园构建图

3 框架结构

图 2  数字化校园系统结构图

3.1 网络层

网络层是数字化校园系统结构的基础层，它确保数字化校园的实现。

数字化校园是建立在校园网络基础之上的，一方面，校园用户通过校园网提供的各种接入方式和服务访问数字化校园；另一方面，数字化校园的各个系统通过校园网相互联通。

根据数字化校园的情况，网络层提供主要包括局域网、虚拟专用网、拨号网络、域名解析等多种网络接入途径，并辅以代理服务、邮件服务、网络计费、病毒防治、入侵检测等多种网络服务保证良好的校园网络环境。

3.2 数据层

数据层是数字化校园的统一的数据存储访问集合，它主要由共享数据中心以及文件、目录、关系型数据库等基础构成。其目的是在全校范围内建立以一个共享的数据库平台，形成一个唯一的可信数据源，使整个数字化校园的新系统、不同时期已经建设的已有系统的数据能够有机的集成，保持所有应用数据的统一和一致，并为整个学校的信息查询和决策分析提供可靠的、足够的、全面的数据保障。

3.3 支撑层

支撑层构建了为业务层和表示层服务的数字化校园系统的应用支撑平台，它为业务层各个应用建立统一的身份认证机制、便捷的一卡通机制和工作流引擎、消息引擎、报表引擎。其中包括的各种机制和引擎均是业务层各种应用的基础，是统一规范的系统模式。

统一身份认证是以用户信息、系统权限为核心，集成各应用系统的认证信息，它为客户提供一个高度集成且统一的认证平台。它保证实现所有新建应用系统的单点登录。具体地说，在实现了用户统一登录的基础上，制定出一套规范的用户单点登录机制，提供一个用户管理的统一接口，要求所有新建的应用系统，其用户认证完全由集中认证安全管理系统来实现，以达到真正意义上的单点登录。

一卡通平台并不仅仅是一卡通业务的实现，而是作为一种结合身份认证的支付手段。一卡通具有很高的实时性、可靠性和连通性，在数字化校园应用功能上融商务消费、身份识别和金融服务于一身，在地域上实现跨校区和跨城区异地漫游，在时间上实现数据实时全局共享。它可以应用于各种校园相关服务，从而实现“一卡在手、走遍校园”的优越性。

工作流引擎、消息引擎和报表引擎一方面为各业务系统提供统一的后台支撑；另一方面为业务系统提供的统一构建模式指导。引擎还包括其他的服务引擎、实体引擎、日志引擎等。

3.4 业务层

业务层包括了校园所有业务应用，将其按照统一的业务构建方法或接入方法融合在一起，并提供业务分析供查询、统计、分析及决策支持。

业务层由业务构建工具、各业务系统以及业务分析平台构成，它是数字化校园的业务应用层。从整个数字化校园系统结构来看，业务层依赖于支撑层的基础平台管理手段，对上它则是表示层的信息来源。

在以往的数字化校园建设中，往往因为各个业务系统建立的时期和方式方法不同，造成难于管理和信息互通互联的障碍。所以，我们通过业务构建工具和统一的业务构件库、公用构件库来建立各个具体的业务系统，使其在管理上更加便利，在信息交互上实现无障碍，有时我们也可统称为业务构建平台，并通过业务分析平台提供对各个业务系统的查询、统计、分析支持，为决策提供依据。

3.5 表示层

校园用户最终通过表示层使用数字化校园，它通过各种信息访问方式、信息门户和集成管理工具为校园用户提供服务。

为了建设个性化的数字化校园，我们提供了多种访问方式和展现方式面向校园用户。用户可以通过浏览器、即时通讯、短信、邮件、传真等多种方式在数字化校园上交互信息。

信息门户建立了一个能够最大限度地满足用户特定需要的信息发布平台，它让最终用户能够很轻松地发布、共享和查找信息，并可以根据自身要求管理相关信息，最终提供统一获取信息和发布信息的个性化平台。同时通过该平台通过对RSS标准的支持，实现对Internet网络相关信息的共享和采集。

集成管理系统将各种平台及业务应用系统的管理集成在一起。首次使用时，用户可以通过连接中心服务器下载使用集成管理客户端，系统将根据用户的权限自动判断其具有的系统管理权限，并将其列示出来，此时，用户只需点击下载相应系统管理客户端，即可在本地完成对各个系统的管理操作。这种模式可以大大减少B/S模式下管理的系统负荷，同时也可使本地管理客户端具有更加强大的管理功能。

3.6 综合管理工具

综合管理工具是网络层、数据层、支撑层、业务层和表示层的统一管理工具，它可以实时监控数字化校园硬件和软件的状态，并通过管理工具对其进行操控和调整。在综合管理工具中，管理员通过状态监控工具可以实时察看各个服务器或服务的运转状态，例如：正常、负载、停止等状态。

假设当数据库服务器处于负载状态时，管理员可立即通过控制和调整工具连接至数据库服务器，对其进行直接操作，以调整其不良状态。在此，由统一身份认证等多种安全手段保证管理员的各项操作的合法性。

4        建设内容

4.1           概述

数字校园的建设内容包括：教学工作网络化、知识文档数字化、人员档案数字化、身份认证数字化、工作流程数字化等诸多方面。其中，知识文档数字化涵盖了各种文档、教学知识、教务经验等知识数据的数字化存储和分析；人员档案数字化包括教职员工和学生的档案、工作学习成绩数字化，这已成为人事管理、数据链管理、量化考核的有力工具；身份认证数字化则实现了工作人员及其角色与数字系统中的映射关系，最终可以解决以往工作流程混乱、任务分工不明晰、跨权限操作等诸多弊病，是实现数据管理的必备条件；基于“项目流程管理”理念的工作流程数字化则以一种通用模型来处理校园各种事务进行过程的流程问题，以智能的自建数据流程模型来处理各种应用流程，从而使校园各个事务有序进展，同时作为量化考核和高层决策支持的重要前提。如上所述，优秀的数字校园解决方案应能高效、互动地提供经智能分析而提取的准确数据。不仅仅是传统工作模式下的各种数据的数字化采样、存储，更要达到对数据的有效智能分析，从而为学校管理部门应用系统以及学校领导的决策支持系统的使用提供有意义的数据；同时，以一种数据互动的模式，使用户可以在众多的数据中便捷地找到适合当前有效环境的有效数据，而不是被大量的无用数据淹没：必须使各种数据成为一种互动的网状模型，从而在使用相关数据的同时，有用的数据会自动提供给用户，以形成优秀的数字化处理方案。只有达到了对全校数据的智能分析，数据互动，同时又操作简便，具有良好的可扩展性、安全性和应用性能，并实现平台无关性等诸多特性，从而支持大量的第三方产品的方案。

4.2. 教务管理平台

教务管理平台是按照管理内容进行划分的。它主要包括以下模块：

教学计划管理模块：教学计划管理包括教学计划的编制，教学计划的执行情况，以及教学计划的修改。教学计划包括专业培养目标、课程设置、各门课程的要点和学时分配、以及各教学环节的安排和衔接配合等内容。

教学运行管理模块：教学运行管理是将教学计划付诸实施中的组织、指挥、调度等管理活动，以保证稳定、正常、高效的教学秩序和教学效果。教学运行管理的内容包括编制校历、制定开课计划、分配教学任务、编制课表、落实教学环节、教学质量评价等内容。

教师信息管理模块：教师管理是科学合理调配师资，高质量完成教学任务的基础。该模块包括教师的姓名、密码、教师资格证编号、联系方式、教授课程（多选）、身份证号、职称、专业、最高学历、毕业学校等信息。

网络教室管理模块：此模块是教师对基于Internet的远程网络教学进行管理的平台，主要对以下几个方面的功能：网上备课；课件点播；网络作业的制作、管理、发布以及评分；网络测验的制作、管理、发布以及评分；BBS论坛的管理；网络聊天室的管理；在线实时课堂教学时，教师音频广播、教室视频广播、教师桌面广播、在线音频和图文实时交流等功能的实现与管理。

形成性考核模块：网络化教学与传统教学相比有许多不同处，尤其是在学生成绩考核部分，由于学生参与学习的过程主要是在网络上进行，因此对于学生学习成绩的考核除了网络考试，网络作业的成绩以外，还应该通过对学习中的各类学习事件进行考核，例如，点播课件、网上答疑、小论文、BBS、聊天室、虚拟实验、在线课堂等事件按照一定的要求进行考核，从而使学生学习成绩能更全面而且具体的反映学生的学习状况。

4.3 学务管理平台

对学生从入学到毕业期间的详细信息管理，包括：录取学生信息的导入、学生的入学与注册，课程考核与成绩记载，查询教学计划执行情况，转学与转专业，休学与复学，退学，奖励与处分，毕业、结业与肄业，学位管理等管理。

学生的学籍信息包括：入学时间、生源地、籍贯、出生年月、奖惩情况以及毕业时间等，以及电子文档制作时所需的照片、证书、身份证等图文信息。它能在缴费确认后，根据报名信息自动建立起相应的学生学籍。同时对毕业生数据进行归档。

学生成绩管理时能够按照学习点的不同设置不同的权限对不同属性的学生进行成绩的查询，发布，修改等功能。

4.4 考务管理平台

根据选课和本学期的教师资源，教室资源，制定每学期的考试安排：首先通过考试预约确定考试人员信息，然后设置考试课程 / 考试 / 时间 / 考试地点/ 监考人员后，自动形成考场安排，并与通告系统实现无缝对接，自动发布考试通知。考场所需的各类表格，座签等可以自由导出打印。考试结束后，考试成绩能分布式收集，自动根据合格条件挑选出未通过人员，并发出补考通知，合格人员考试成绩自动导入成绩管理系统。

4.5 远程网络教学平台

远程网络教学平台提供在线课程学习、讨论、测试、作业等功能，运用第三代的IPTV课件技术，以丰富的视听效果，多样的互动交流，科学的评测实现完整在线学习效果。

该平台所使用的课件标准符合国际通用的SCORM标准，支持多种课件播放形式。

流媒体集群服务器与多媒体信息汇集终端的结合应用使平台在一定的网络带宽支持下，能够实现远程的视频，音频双向实时交流，达到完美的虚拟实时课堂效果。

4.6  标准网络课件制作平台

平台生成的课件满足 SCORM 标准，支持 IPTV ，手机， PDA 等多种终端的显示和播放，具有超强的交互性，完全不同现有的教育课件。 制作 素材资源广泛 ， 用户可以 轻松创建各类教学课件，制作简单，在最少的时间创建最强大最专业的教学课件。

4.7 报名入学管理平台

包括报名点设置与管理，报名渠道设置，网上报名系统，报名信息采集系统，与财务的缴费平台对接，考试号或者报名号的发放，报名信息的二次确认，报名信息的统计与分析等功能的实现。

4.8 财务管理模块

该模块只要实现缴费时的各项操作。并且能打印缴费发票，对于未缴费人员能形成统计报表，并与相关通信系统相连后，能自动发送缴费通知。

4.9 后勤资源管理平台

该平台包括几方面的内容，一个是教材管理，其中包括教材信息、教材征订、教材评优、库房管理等几个功能模块； 二是教室管理，包括教室数量、器材配备、教学点归属等几个模块；三是宿舍管理，包括宿舍数量、宿舍人员安排、管理人员安排等几个模块；四是器材管理，对器材的名称，编号，数量，存放，借还信息等进行管理；五是车辆管理，对车辆的基本信息和司机信息和使用维修等信息进行管理。

4.10 虚拟实验室

网络虚拟实验室是一个无墙的中心，通过计算机网络系统和多媒体模拟系统，学生将不受时空的限制，随时随地与同行协作，共享仪器设备，共享数据和计算资源，模拟实际操作，得到教师的远程指导以及与同行相互研讨。

4.11 综合信息门户

综合信息门户服务是数字校园的高级表现形式，位于各类应用之上，作为数字校园窗口，以浏览器的方式向用户展现数字校园的应用信息，整合各类应用系统。综合信息门户服务除完成信息门户站点本身的所有功能，并根据数字校园建设的要求，需要提供各种服务的接入，如email系统、网上教学系统、办公系统等。用户通过学校门户注册登录后，经统一身份认证，根据角色分别进入定制门户主页，其内容分别由信息服务系统、应用系统和网络基础服务提供，并提供模块定制功能。

4.12 邮件系统

邮件系统一方面要承担起全校对外邮件的处理工作，另一方面为全校各部门提供所需的存储空间，同时还要为全校二级部门提供虚拟主机服务。

邮件系统相应的需要配置防垃圾邮件系统，提高系统安全系数，减少不健康的资讯入侵校园，加强对信息化系统的监控工作。

4.13 网络办公系统

网络办公系统(OA)是电子校务的核心内容。网络办公系统(OA)着重完成办公文档全电子稿，构建网上办公信息发布平台，实现会议通知、活动安排、重大事件公告化，网络办公系统必须能够使学校各级部门、以及所有有关的办公人员都可以在桌面计算机上处理日常工作，在网络上完成绝大部分公文的处理和传送工作，提高各部门之间的协作效率，确保学校领导能够方便、及时地获得各种信息和统计数据，了解各项工作的进展情况。系统要求预留与上级部门的接口。

4.14 一卡通系统

信息时代的校园，离不开信息化的管理。校园一卡通将智能IC卡的强大功能与计算机网络的数字化理念融入校园，将学校各个系统连为一体，动态掌握每一持卡人情况，提高学校的管理水平。

通过银校合作、校企合作实施校园 “ 一卡通 ” 。系统具有电子钱包和身份识别功能，并建立校园卡与银行卡的链接，实现电子圈存(银行卡向校园卡转账)。电子钱包功能应用于学生注册交费、后勤服务和行政收费，身份认证功能实现工作证、学生证、上机证和借书证的电子化，还可应用于门禁系统、会议签到系统等。

校园 “ 一卡通 ” 系统应用范围

学生管理：注册系统、注销、成绩单

身份认证：图书馆、计算中心、校医院

交费：学费、上机、医疗、三表

用餐：餐厅、食堂、快餐店

购物：百货商场、自选商场、零售商店、新华书店、教材部

娱乐：俱乐部、娱乐中心

金融：存款、取款、汇款

网上交易：Internet 上网费、电话费、网上购物

注册系统：校园一卡通注册系统的主要功能是完成由非持人成为持卡人的过程。

教学系统：校园一卡通教学管理系统的主要功能是完成持卡人在教学活动中的信息收集、管理。 并可以辅助完成教学计划制定，课程安排，学生选课，成绩管理等教学活动。

后勤保障系统：校园一卡通后勤保障系统的主要功能是完成持卡人日常生活所需服务的信息采集、管理工作。具体应用在学生宿舍、食堂等餐饮场所、校医院、校内银行、校内商店、娱乐场所等。

4.15 公共数据库及查询系统

公共数据库建设是校园信息化建设的重点、基础和前提，只有全面完成公共数据库建设，才能实现真正意义上的校园化数字。公共数据库系统是校园内一个高层应用平台，将实现校园内各种信息系统的互通互连和数据共享，并且以校园综合信息门户网站的形式将这些应用系统提供的服务集成在一起，根据进入系统用户的不同身份，统一分配不同权限，查询相关数据，享受相应服务。

5        网络以及服务器

校园网是通过互联网络，将整合的教育资源，向学校或区域内的教育机构全部共享和远程教育的基础构架。学校内的所有教师学生连接到整体校园网的信息网络中，最终形成一个区域信息化的节点进行幅射。

随着信息技术传播性不断加强，信息的需求量越来越大的今天，交换的及时性、资料的汇总和分享越来越受到关注。普天教育对校园网做了深入分析，提出了新型的校园网网络以及服务器解决方案：课件系统、数据库系统、视频点播、一卡通系统等各个子系统有机整和在一起，建立一个广泛的矩阵式的信息网格系统，以服务器、存储等设备的负载当量为依据，配合各层次应用的相位计算方式，将所有的服务器、存储、网络资源形成一个整体，一个高安全、高性能大型机的数据处理能力，达到应用服务永不间断，硬件服务器资源的最大化利用，同时，成倍提高系统的总效率。

目前校园网仍以Web应用，文件传输应用和数据库应用占据着整个应用数据中的主要部分。因此服务器的文件读写能力和网络带宽都可以做一些经济性调整。

在校园网硬件系统设计中，要视校园规模、服务对像、数据大小、应用复杂度等各方面综合考虑，着重考虑主干\接入网络设计、核心系统架构设计、未来的扩展升级设计等。

6        结束语

学校信息化是学校现代化建设的最重要的基础设施之一，是衡量一个学校是否是先进学校的必要条件。面对当今信息时代的挑战和“信息高速公路”的出现，普天教育立足自身优势，结合学校自身特点，综合采用网络技术、应用计算机科学、多媒体和虚拟仿真等多门技术，科学地制订方案，统一规划，分步实施，实现信息共享、应用集成和统一访问接口的目标，帮助学校建立起自己的数字校园，从根本上提升学校教学、科研和管理水平，满足培养跨世纪高质量人才的需要，促进我国教育、科研事业的发展。

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