中小型教育数字化应用平台的探讨与建设

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　　在《浙江省教育信息化十二五规划》（以下简称《规划》）在指导与推动下，经过四年的努力，我县的教育信息化建设有了长足的发展，高速互联的校园网络让在线教学视频得以进入到每个班级、交互式电子白板多媒体给学生带来了全新的课堂体念、无线一体式计算机使得办公更加便携效率，总之现代教育信息化设备使学校的教学环境发生了彻底的变化，不仅为老师提供了更多样化的教学方式，也为学生带来了更多自主的学习选择。当然，我们知道先进的设备必需通过适合的应用或平台才能发挥其最大的效率，教育信息化建设如果仅仅是硬件设备的堆砌，便会偏离其建设的根本目的――即推动教学模式的全面革新，犹如失去了灵魂的空壳，没生气。也正是因为如此，在《规划》中，省教育厅将数字校园示范工程列为我省信息化建设四大重点工程之一，而笔者认为数字校园建设的关键便是在找到连接设备与教学之间的这条纽带，将先进技术与教学活动完美融合，彻底改变单向被动的传统教学模式。
　　一、数字校园建设的现状分析
　　2012年以来，我县逐渐地开始关于数字化校园的探索与建设，目前城区7所学校，已经有三所申报了省市级数字化校园示范建设校，并基本都完成数字化校园硬件部分的建设，校园数字化应用平台也有了一定的雏形，尤其是在资源整合、校务管理等方面取得了很大的突破。以我县城西小学为例，该校自主开发的校园综合管理平台，将学校的教学活动、教务管理、绩校考核等业务全部纳入到管理软件当中，并进行细分，鼓励每个老师都参与学校管理，分工合作，实现教学与管理的同步化。然而在取得成绩的同时，存在的问题更多。主要有以下五个方面。
　　（一）、整体设计存在缺陷。主要集中在软件开发与数据库设计两个部分。依然以城西小学为例，整套管理软件是基于C/S模式开发的，在这里并不是说C/S模式就一定比B/S模式差，但是作为动态的管理平台，简单方便操作界面更容易被接受，我们知道C/S模式下需要客户端安装，对安装环境要求很高，其次对于软件的更新也不方便，因此导致老师只能参与到固定的几个功能中，一些年老的、或者缺少电脑操作经验的老师对基于此套软件的使用缺少动力，而学校的技术人员也为了解决不同主机带来的安装使用问题费了不少心思。数据库方面的缺陷主要在于对后期加入的数据类型缺少预判，导致很多功能的开发无法深入实现。
　　（二）、存在重复设计的问题。我们发现各校在开展数字化校园建设时，有很大一块功能其实是差不多或一样的，比如校务管理，学生信息、设备报修等。但是由于学校各自开发，或各自与不同的供货商的联系，总是需要重复建设其他学校已有功能模块，导致建设资金浪费。
　　（三）、始终没有建立统一的多用户管理平台。统一的多用户管理平台，是数字化校园建设的基础，但不少学校的校园网站、校务管理平台、设备维护平台都是相互独立的，不仅造成了教师登录方面的复杂化，更使得后台管理、后期综合考核无法实现。
　　（四）、安全性无法得到保障。对于一些核心数据的管理，学校没有充分的技术力量去保护其安全性，一旦受到内外部的网络攻击或发现服务器故障，很多数据都将被窃取甚至损毁，导致整个平台出现不可逆的错误。
　　（五）、缺少推广和应用价值。独立的数字化校园建设方案，由于其需要高额的资金投入以及一定的技术支持，在城区学校符合条件的学校便已不多，一些中小型校园，尤其是农村学校，很难有机会去实现校园的数字化管理，从而提高设备使用效率，改革课堂教学模式。
　　二、区域性数字平台建设的策略选择
　　针对上述问题，笔者认为有必要建立县级层面的区域性教育数字平台来加以改变目前的状况，其包括以统一的多用户管理为核心，并拥有一定数量的、可共享使用的、跨平台操作的教学管理应用模块。
　　当然，在讨论如何架构之前，笔者还想指出，这里所说的区域性的教育数字平台，与我们以往所提及的以数字云或大数据为背景的大型综合性数字应用平台有本质上的区别。我们都知道，目前随着云技术的不断成熟，许多地区都在开展教育云的建设，不可否认，教育云极大的改善优质教育资源的使用效率，促进整个地区的教育均衡发展，但是，这种区域性的教育云也存在其局限性，就我县目前实际状况来说，也不适合建立教育云，首先，其需要投入的资金巨大用作架构云框架以及后期的设备维护资金，但我县每年财政对县级教育装备的全部投入为200万元左右，资金缺口巨大。使用效率与投入不成正比。其次，技术难度要求高，需要专门的技术团队来管理整个云的建设和运行，目前，在这方面的技术人员严重不足。最后，后期维护服务难以跟进，云技术发展很快，后期的服务项目，需要有独立开发和管理的能力。正因为如此，笔者觉得通过教育云的方式来解决区域性教育数字应用平台，在像云和的小县开展并不合适。那么平台的硬件部分该如何去架构呢？
　　三、区域性数字平台的实践与探究
　　笔者认为解决问题基础，在将当前的实际状况分析透彻。目前，我县人口只13万，因此区域性的教育规模偏小，通过相关的统计，我们发现城域网终端在网络高峰时段，也只有2000个左右，而对于一些城域网络应用的访问量，如教育网、研训平台，数字图书馆，每天平均在300-600人次左右，因此服务器的数据流量，网络核心设备的负载能力的需求不高，简单的服务器群加数据存储的方式便可用作数据应用平台的硬件支撑体系。
　　（一）硬件平台
　　因此根据以上分析，我们首先架构起两台高性能应用数据服务器，主要用作搭建数字应平台主体部分，如统一用户管理、网站群集等以及对重要数据的存储管理，将它们设置成主从关系，并通过相关软件完成双机热备。使两台服务器的数据实现相互备份以及访问的负载均衡，服务器的磁盘阵列可以设置为RAID1或RAID5，然后架构一台以存储为主的虚拟化服务器，通过一核一应用的设置，建立各类模块化的辅助平台如数字图书馆、资源中心等，以及对大型数据，如视频、电子图书等数据的管理。这种架构的特点，一方面在于高效、管理方便，可以针对特定的功能模块进行独立建设，又不影响整体使用，切换过程对应用程序无影响，无需重新启动或登录，做到无人值守。另一方面在于数据管理的安全性较高，尤其是重点数据不仅在服务器内部可以实现硬盘间备份，服务器之间也可以完成实时更新对接，当遇到访问激增或受到泛数据攻击时主从服务器的相互配合可以起到一定的缓冲作用。 　　（二）软件平台
　　通过上面方式，我们基本搭建起了平台硬件支撑体系，而对于应用平台的软件部分，笔者根据相关功能模块的重要程度又将其分为三大部分，即基础数据库、站群服务平台、校园公共服务平台，来分步实施。具体架构方式如下：
　　1、基础数据库。为什么要把数据库作为建设的最重点部分，这是由数字校园基本内涵来决定的，数字校园是以数字化信息和网络为基础，在计算机和网络技术上建立起来的对教学、科研、管理、技术服务、生活服务等校园信息的收集、处理、整合、存储、传输和应用，使数字资源得到充分优化利用的一种虚拟教育环境。从定义中我们可以看出，这些应用平台的建设都是围绕数字化的信息资源展开的，而这些信息资源一部分存在于网络中，另一部分就存储在我们的数据库中。就拿我们一直在强调的统一用户管理平台来说，抛开桌面化的设计，其主要部分就是数据库建设。
　　对于数据库的架构，笔者认为可以从三个方面开展建设，首先，是稳定性。可以通过采用window server 2008+SQL server 2005以上的版本来建立基础数据库，主要是由于两者共同使用的案例较多，而且设置便携，技术成熟，网上对这种数据库架构方式的介绍资源很较多且已经过不少实践测试，非常适合向我县这种中小型数库据库的开发使用。其次，是兼容性。必须建立起两大基本数据库，一是建立以我县教师培训平台为基础教师用户管理数据库，二是建立无缝对接浙江省中小学学生电子学籍系统的学生用户数据库。这两大数据库建立后，后期的其他模块开发，都将以这两大数据库为基础，进行再优化配置，尤其是针对全县教育系统内的统一用户管理平台，便是建立在这两大基础数据库之上。最后，是安全性。即通过数据库内部及服务器间的热备设置好数据的备份管理。
　　2、站群服务平台。这个部分是整个项目的核心。主要采用面向对象组件化设计，采用B/S 模式架构起“主站+分站”，具体功能及组织形式如下：
　　首先是建立起以云和教育网为中心的主站，以中小学校园网站为依托的分站。城区大型学校的每个分站点都可以启用独立的域名、独立的数据库、独立的空间，而农村学校，可以主站的平台下以二级域名的形式，建立起具有各自学校特色的校园网站。
　　其次，建立以主站数据库为基础的统一用户管理体系，实现统一用户身份认证和权限控制体系，对用户身份信息和系统控制信息进行有效组织管理，提供高效安全的目录访问，为各应用系统提供身份管理平台和权限控制的支持，确保用户的跨平台操作，如实现在主站后台便可直接管理所有分站，也可以通过在主站的登录，直接跳转至其他功能平台。
　　再次，完成独立分站与主站数据库在相关应用数据方面的对接，实现站点间互通数据、数据共享，主站可以群发通知给所有分站，分站也可推送新闻信息给主站，帮助实现学校细致的信息化布局，降低建设维护成本。
　　最后，为其他辅助平台，提供好数据接口，确保整个系统平台的统一管理。
　　3、校园公共服务平台。主要是指以云和教育为核心的，以研训综合平台、教育技术管理平台、远程教育直播平台为依托，包括办公协同系统、教学质量评价系统、数字图书（馆）管理系统、网上阅卷系统、教师博客系统的数字化网络架构，即我县十二信息化规划中的重点项目，一网三平台五系统。目前，除研训综合平台、教学质量评价系统还在建设当中，其他数字化应用模块均已建成，并投入使用。
　　这些面向全县学校，资源共享、数据互联的综合应用平台建立，主要用于解决好在全县教育信息化推进过程中，出现的使用盲点，重复建设效率整合等问题，为实现真正优质网络资源共享，服务全体师生架构体验平台。这些模块在可视化界面中，是相互独立，而在底层数据结构却又相互联系。比如，以研训平台与教育技术管理平台，两者是针对不同教学应用及管理而定制开发的服务平台，虽然安装在一起，但经过服务器虚拟化后有各自不同的域名或物理地址，但是他们底层的数据是互通的，首先，用户不仅可以从各自平台登录，也可以直接就教育网的首页登录；其次，是数据方面相互的调用，如，我们可以利用办公协同系统来对学校的教师进行绩效考核，这时就有可能利用到研训平台中质量评价系统中的相关数据，不需要再进行重复的登记录入，极大提高了办公效率。
　　三、应用及推广价值
　　通过以上的相关步聚，我们基本架构起了完整统一、覆盖全面、应用深入、安全可靠的综合平台，即前文所提出的区域性数字应用平台，为消除信息孤岛和应用孤岛，实现部门间、校园间畅通的无纸办公，对各项服务管理工作提供了无所不在的一站式服务。
　　这一平台建设，主要是针对像我县这种教育用户数量不多、教学资源相对落后、信息化建设资金相对短缺等区域，其推广的价值主要在于两个方面，一是帮助本区域内的城区大型学校建立起初步的数字化校园管理体系，并引导其在此基础上建设带有各自学校特色的应用平台，二是让中小型学校尤其是僻远地区的农村学校，也能感受到信息化建设后所带来的数字体验，能在数字化的环境中共享教育资源，实现教育的均衡发展。
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