小学数字化校园网络整体建设和应用管理的实践研究.docx
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小学数字化校园网络整体建设和应用管理的实践研究
小学数字化校园网络整体建设和应用管理的实践研究
【摘要】
本文对小学的小学数字化校园网络作两个方面实践研究：
整体建设和实践管理。
通过基于“顶层设计”的数字化校园硬件环境建设和基于“知识管理”的数字化校园运行制度研究，构建一个具有学校特色的数字化校园网络系统，让它在学校教育教学管理工作中发挥巨大的作用。
通过构建的数字化校园网络平台，成为学校教育教学工作的信息沟通交流的窗口；成为了教师工作与学习的一种基本工具；成为学生进行有效学习的场所，为学生健康成长提供帮助。
通过本课题研究，实践摸索培养一支能运用现代化网络技术辅助教学和适应网络化管理的师资队伍。
在建设和管理中不断积累教师的教育经验和数字资源，建设数字化网络资源库，为学校教育教学整体工作提供了优质的信息技术服务。
同时，我们结合我校数字化校园发展现状，实践探索形成一套较完善的现代教育技术运行管理制度，来保障学校现代教育的正常推进和发展。
通过研究指定相关制度和形成运作机制，高效、科学、合理的运行和管理数字校园网络，达成优质高效，助推教育教学管理。
【关键词】数字化校园网络建设管理实践研究
一、研究的背景
数字化的校园网络拓展了学校的内涵，数字网络技术彻底地突破了学校管理、教学、学习和工作方式。
如何建设一个具有学校特色的校园网络系统，让网络成为学校教育教学工作的展示窗口，也成为了教师工作与学习的一种基本工具，让学校网络成为学生进行有效学习的场所是当前学校现代教育技术所面临的重要课题。
（一）现代信息技术发展为数字化校园网络建设提供了技术保障
随着社会计算机科技的发展，网络应用技术的普及为现代学校开展现代教育应用和研究提供了保障。
现代教育技术为学校教育教学、学校管理提供了资源共享，为信息交流和协同工作的网络信息系统环境。
随着时代与教育的发展，现代教育技术的内涵不断拓展。
我校明确的认识到学校现代教育技术不仅仅是一种教学辅助手段，而且是一种现代的教育方式；我们不仅要从教育方式、手段上认识现代教育技术的作用，而且要从现代教育技术参与教学过程而引起的教育观念、教学结构体系的变革作用上去认识它；要确认现代教育技术在优化教学过程，提高教学质量上产生的直接的明显的效果，还要确认它在开发学生创新潜能中的重要作用。
（二）教师信息素养的提升为数字化校园网络建设提供了人才保障
随着Interent网络的出现，网上教学提供了丰富的资源和便利的空间，在网络环境下学生可最大限度地发挥学习者的主动性和积极性，一种新的以学生“学”为中心的教学模式正在形成和发展。
以“学”为中心的教学模式，有效的通过网络技术和多媒体技术将文字、图形、图像、声音、动画有机的结合起来呈现在学生面前，发挥学生学习的主动性、积极性与创造性。
在这种情况下，教师必须对自己的角色进行重新认识和调整，应不断更新观念，更新知识，了解最新的科技成果。
这样才能自如地与学生进行真正的交流讨论，扮演好辅导者、合作者的角色。
教师的功能更应集中体现在如何把“信息”转化为“知识”，把“智能”转化为“智慧”。
教师已不再是传递信息的工具，教师更需要更高层次的教育教学能力，真正体现教师的“教”是为了让学生“学”的更好的现代教学思想。
经过几年的应用实践学校小学形成了一支具备应用现代教育技术理念的个性化智慧教师团队。
（三）数字化校园网络建设丰富了学校教育的渠道、形式和内容
在现代社会中信息素养已经成为人全面素质的重要组成部分。
应用现代教育技术，实现教育现代化推进素质教育的目标，离不开学校教育的管理、内容、方法、组织形式和评价等方面的现代化，也离不开教育思想和观念的更新，但是，在计算机及网络等带来的思想渗透到人们工作和生活的各个领域的年代，现代教育技术的应用和发展正逐步改变它作为单一的教育手段的性质，已经成为促进教育的各个方面发生根本变化的动因。
网络为学生的创新性学习提供了巨大的空间。
自主探索学习和互动协作学习是基于网络环境下的创新性学习的两种主要学习模式。
这两种模式都是依据创新性学习原则，以建构主义学习论为支点。
建构主义学习论强调学习以学习者为中心，学生在一定的学习环境下主动探索，主动发现，主动建构知识意义，那通过自主学习完成学习目标。
同时，皮亚杰指出，协作学习在儿童的认知发展建构中也是一种主要的方式。
协作学习进一步完善和深化了对主题的意义建构。
二、研究的综述
（一）国内外数字校园网络发展综述
1998年1月31日美国前副总统戈尔在美国加利福尼亚科学中心发表题为《数字地球——21世纪认识地球的方式》的报告。
在这个报告中，他最先提出了数字地球的概念，此后，数字化概念被全世界普遍接受，所以就引伸出了数字城市、数字校园、数字图书馆等各种概念。
那么，数字校园的含意到底是什么？
我们认为：
第一，数字化校园是利用计算机技术、网络技术、通讯技术对学校与教学、科研、管理和生活有关的所有信息资源进行全面的数字化，这是基础建设工作；第二，运用科学规范的管理，对这些信息资源进行整合和集成，使这些信息资源能够有序的运转，更好地为教学、科研、管理和生活服务；第三，把学校建设成面向校园内，也面向社会的一个超越时间、超越空间的虚拟学校。
综观国内外情况，虽然各学校都在努力实践，但实现这个目标是很难的，除了技术方面的风险因素外，还与学校的组织机构形式、信息化认识的水平、人才队伍的建设、项目管理的能力等诸多因素有关。
当前数字化校园的建设主要突出体现在四个方面：
网络化、智能化、个性化和集成化。
1．网络化
网络化是一种趋势，前期大规模的基础网络建设在这时将产生深远的影响，所有的教务、学习、工作生活都将被赋予鲜明的网络特色.
2．智能化
从技术的角度讲，智能化就是自动化，就是通过一系列智能技术使设备或者系统部分地具有人的智能，从而能够部分地代替人的劳动,实现智能化一站式服务和管理。
3．个性化
个性化的影响已经越来越大，通过网络，人们可以将自己的需求发布出去，也可以通过其网站和定制系统获得所有具有相同需求的资料。
可以说，个性化是信息技术所取得的最为伟大的成就之一，数字化校园为个性化教学开辟了广阔的视野。
4．集成化
通过实时数据与管理数据的集成，实时控制与分时管理的协调，通过物理集成，网络集成，应用集成及虚拟技术而组成一个完整系统平台；连接所有与之相关对象并根据对象需要综合利用，以实现整体目标；实现各专业子系统之间的互操作、快速响应与联动控制。
（二）学校信息化发展基础与现状
我校是一所百年名校，1998年被教育部命名为全国中小学现代教育技术实验学校，2000年在全国现代教育技术实验学校评估中被评为成果突出学校。
经过学校不断建设，现已具备了一个集语言通讯、数字信息、闭路电视、智能广播、安全保卫五个校园现代化建设的基础性工程的现代数字校园系统。
学校实现光纤接入，校内实行千兆主干，百兆到桌面，实现外界校校通，内部班班通，室室通。
学校在每一个教室中配置了电子白板和短焦投影、计算机、实物展台实现多媒体交互功能。
同时学校还在每位教师办公桌上配置hp台式电脑实现无缝网络化工作、学习、沟通，学校有良好的数字化硬件基本条件。
学军小学校园网（）是基于Windows2003+SQL2005环境，采用2.0技术定制开发的校园网络应用系统。
同时学校还拥有特级教师4名，全国优秀教师1名，中学高级教师18名，省市区教坛新秀、学科带头人共计36人，其中省市级23人，具备研究开展良好硬件和软件条件。
近年来，学校逐步建立了网络基础设施，构建了一些网络应用系统，引入了蓝博图书借阅管理系统、正元智能校园一卡通、网络OA办公系统、学生学籍管理系统等各类网络数字应用系统，但由于缺乏对数字化校园网络总体结构的规划认识，出现了系统构建各自为政，缺乏统一规划，已构建的系统互相独立，信息与资源不共享，端口与接入不开放，系统平台不兼容，甚至有的系统集成度过高，维护与升级非常困难，网络基础服务平台与应用系统脱节等问题，造成大量投入但成效不佳的困境。
因此，随着形势的发展和学校现代教育技术深入应用，将所有系统纳入到数字化校园网络中，协同工作又能充分发挥各自功能就显得尤为重要和迫切。
整体构建和管理运行数字化校园网络就成为课题研究的重点与实践的焦点。
三研究的设计
（一）课题研究的总目标
通过课题研究与实践建设建数字校园，完善校园网基础设施建设，构建技术先进、扩展性强、安全可靠、高速畅通、覆盖全校的校园网络环境。
建立公共资源信息系统，提供先进数字化管理手段，提高管理效率；建立功能齐全的教学管理系统；配合多媒体课堂教学实践，建设内容丰富的网络教学资源平台，实现数据资源共享。
运用信息技术手段，实施精细化管理策略，提高学校现代教育技术运用水平，提高学校现代办公效率，提高学校整体管理水平，提升现代化管理品质。
（二）概念内涵
1．数字环境
数字环境英文名称：
digitalenvironment定义：
运用全球定位系统（GPS）、遥感（RS）、地理信息系统（GIS）、宽带网络、多媒体及虚拟现实等技术，实现对生态环境信息的动态监测和决策支持与管理及互联网络信息共享的技术体系。
数字环境是人与空间的新界面。
它集合文字、图像、影像、声音、灯光、交互行为等，形成一个可控制的环境空间，为环境中的人带来特定的感受，能够有效地传递与收集信息。
从领域上划分，数字环境属于建筑设计、装饰设计及弱电设计的交叉领域。
2．数字校园
“数字校园”发展历史可追溯到上个世纪，国外数字化校园建设起源于1990年美国克莱蒙特大学教授凯尼斯·格林（KennethGreen）发起并主持的一项名为“信息化校园计划”的大型科研项目。
我国高等学校大规模的信息化建设大多从20世纪90年代开始，并得到快速发展，在“面向21世纪教育振兴行动计划”中提出并强调了要利用信息技术来推进教育的改革。
我国“数字校园”就是在这一教育改革的理念上提出来的。
在随后的数字校园建设实践过程中，数字校园的理念得到了逐步扩充和完善。
3．数字化校园网络
数字化校园是以网络为基础，利用计算机技术、网络技术、通信技术等先进的信息化手段和工具，实现从环境（包括设备、教室等）、资源（如图书、讲义、课件等）到活动（包括教、学、管理、服务、办公等）的全部数字化，在传统校园的基础上，构建一个数字空间，拓展现实校园的时间和空间维度，不仅是面向学校内，同时也面向社会的一个跨越时间、跨越空闻的数字化校园，提升传统校园的效率，扩展传统校园的功能，最终实现教育过程的全面信息化，从而达到提高教学质量、科研和管理水平与效率的目的。
（三）设计原则
1．先进性
数字化校园的硬件底层设计一定是物理先进、结构合理、使用方便，能保证在未来3-5年的跨越式发展和技术升级。
2．整体性
基于数字化的校园网络，采用集群式管理，一次登录后，各子系统通用。
必须解决各系统负载均衡和平滑扩展的问题，采用先进的技术能够满足一个子系统可多服务器（服务器集群或WebFarm）支持以及各子系统可随时分离实施的技术问题，但能协同构成整体。
3．智能性
数字化校园网络依靠强大的超六类数据线，承载表现主要使用HTML，以WEB网站方式表现，采用B/S架构+智能客户端，能最大限度满足校园内所有用户的数字化申请和需求。
4．通用性
数字化校园网络应用系统之间采用标准的XML、XML-RPC、SOAP等国际标准协议作为子系统之间协作的基础通信协议，能与整个系统中的其它第三方应用程序兼容。
5．并发性
数字化校园网络最核心的是数据访问和吞吐能力。
WEB服务局域网内并发访问要求达到500个用户响应时间低于100毫秒，因特网并发访问要求达到500个用户响应时间不低于200毫秒（以WebApplicationStress等压力测试软件测试为准）。
6．海量性
数字化校园网络要求系统能自动参考服务器的CPU配置、内存配置等数据，建立最佳的性能参照点，保证在海量数据记录中，不会产生明显的性能损失，在并发用户数500的情况下，数据库记录100万条的情况下，其响应速度达到200ms。
7．安全性
数据是数字化校园的最宝贵资源，先进的数字化校园网络能做到智能实时后台管理和远程备份。
对数据的安全性有足够的冗余和多级响应备份体系。
8．模块性
在数字化校园网中，所开发的校园网应用平台软件能够提供跨语言、跨数据库、跨操作系统、甚至可跨服务器运行，实现与其他教育软件的“应用整合”。
（四）研究框架
1．数字化校园网络建设的整体框架
2．基于统一的数据分布和管理框架
3．数字化校园网络的运行管理框架
四、研究的实践
（一）基于“顶层设计”的数字化校园环境建设
顶层设计就是一个总体规划的具体化。
如果光有规划，缺乏具体的实现手段，则在总体规划之下很可能又造成各自为政、分兵把口的局面，造成资源难以共享，信息难以互联互通的后果。
顶层设计是一项工程“整体理念”的具体化。
我们在完成数字化校园这一大型命题时，就要实现理念一致、功能协调、结构统一、资源共享、部件标准化等系统论的方法，从全局视觉出发，对项目的各个层次、要素进行统筹考虑。
基于这样一个工程学的概念，引领我们做好数字化校园网络实践研究。
1．硬件配备是基础——构建先进的数字化校园基础环境
（1）数字化校园硬件建设的整体概况
学校建成有数字化校园五大系统：
网络、通讯、安防、语音、电视系统。
学校现在有以北电8006核心千兆主骨网和百兆桌面端口，因特网10M带宽出口。
学校现代教育技术硬件配备有：
1多媒体教室（普通、专业）：
多媒体短焦投影、电子白板、计算机、实物展台
2多媒体计算机教室2座（54台）：
HP机
3机器人实验室/教室各一座：
LEGOnxt教学机器人10套等
4教师课件制作室2间
5教师每人配备一台笔记本
61000M主干，100M桌面，校内无线覆盖
7300座多功能阶梯教室一座
8LED彩色大屏幕显示屏四块
学校网络信息中心主要硬件配置有：
类别
名称
型号
数量
服务器
机架式
HPG5
2
机架式
HPML530
1
刀片中心
hp
1
刀片
hpBL480C
3
存储
磁盘阵列
SKY_LAND
1
防火墙
防火墙
网神
1
核心交换
北电
NETWORKS8006
1
二级交换
北电
BAYSTACK420-24T
10
北电
BAYSTACK430-24T
4
（2）数字化校园建设进度和资金投入
我校在数字化校园网络工程建设，紧紧围绕浙江省数字化校园建设目标，高起点、高标准、高投入，经过三年的基础建设，基本建设完成了先进的学校数字环境。
在过去的三年中，我校进一步完善学校计算机网络系统、多媒体教学系统、校园通讯系统、数字图书馆、资源存储服务器、多媒体应用平台等等，特别重视对新技术在学校教育教学中的支撑作用，充分满足学校教育教学需要；建有能与学科教学相适应的智能教室、数字化实验室、智能机器人实验室和远程协作学习教室等新型学习环境；无线网络覆盖主要区域，方便教育教学和学生活动。
三年来的数字化校园网络建设进度及资金投入如下表所示：
项目
财政投入
（单位：
万元）
2010年6月
预期目标
2011年6月
预期目标
2012年6月
预期目标
名
称
建设
内容
具体内容
2009
2010
2011
合计
数
字
化
校
园
建
设
校园公共平台
校园门户网站
升级Web服务器硬件，增加DNS服务器，系统软件和开发软件及网站开发
5
16
0
21
校内信息服务需求调研报告；
网站、OA办公自动化、消息收发及病毒防护系统正常运行。
开展校内信息服务系统调研，并对网站、办公自动化系统、消息系统进行数据系统集成改造，建成安全可靠的校园公共平台。
开发较为完善的校内信息服务系统，提升学院信息化应用水平。
综合教务系统
在现有综合教务系统软件基础上，增加教务、学生管理、人事管理等相应模块
2
3
0
5
办公自动化系统
提供信息发布、通知通报、会议纪要、校园新闻、公文流转、电子论坛、综合信息、公共服务等功能
3.5
5
3.2
11.7
网络版防病毒系统
网络版杀毒软件（服务器、网络版及500客户端）
0
5
1
6
数字化
图书馆
图书馆硬件升级
网络应用服务器、存储设备1.8T
0
0.8
1
1.8
实现学生网上借阅、检索、阅读等功能；
达到学生上网并发数1000人。
建成60座位的电子阅览室，满足读者需要。
存储设备达1.8T，网络系统运行畅通；
购买方正数字图书馆数据库，方便师生查阅。
按数字化图书馆建设要求，设备正常运转；
完成电子图书资源数据库更新工作；
电子阅览室
台式计算机50台，Intelcore2.1，1G内存，15寸LED
30
0
0
30
电子图书资源数据库
电子图书、期刊全文数据库、教学课件、数码照片等
0.8
0.5
2
3.3
多媒体应用平台
多媒体制作中心
视频采集服务器、计算机5台，彩色打印机2台及相应软件系统
0
8
2
10
新增多媒体制作中心一个；
设备使用状况良好；
使用人员熟练操作设备。
实现学校自主的农远课录像和精品课程录制、编辑全过程自动化处理。
多媒体制作中心运行状况良好，满足学院教学用多媒体课件制作要求。
农远工程录播系统
全自动录播系统（软、硬件）
0
7.5
0
7.5
数
字
化
校
园
建
设
数字化
服务平台
校园一卡通系统
身份认证系统、门禁系统、考勤系统、食堂刷卡系统等
5
1
0.5
6.5
学校信息化领导小组通过一卡通系统论证及实施方案。
对校园内身份识别、信息采集、图书借阅等功能实行一卡通管理。
进一步完善一卡通系统功能，并投入正常使用。
校园网络改造
美术专用教室改造
核心交换机及网络工程
0
0
5
5
无线网改造、公共服务存储平台现场测试，运行状况良好；
美术专用教室一期改造工程达到预期目标。
无线网办公区域无缝覆盖；
实现学生校内网上自主学习、网上提交作业等功能。
完成软、硬件安装调试；
完成宿舍2期网改造工程。
网络公共服务存储
存储设备5T：
虚拟化卷管理、快照、远程同步复制、
30
0
0
30
无线上网平台
室内、外无线路由AP、全向天线、防雷设施
0
0
5
5
数据资源共享平台
教学资源库
FTP服务器硬件系统升级，FTP资源库
5
5
0
10
完成VOD点播系统论证报告及建设工作。
结合校内软件开发，建成5个学科教学软件资源；
完成FTP服务器硬件改造，资源库初具规模；
实现全学科VOD点播服务功能。
完善资源库内容，实现校内网上共享。
学科教学资源总容量达到1T以上。
VOD点播系统
VOD点播系统，VOD服务器
0
1
2
3
智能教室
电子研究室
以电子类为主的科学学科专项研究室，以供比赛和训练
1.8
5
6
12.8
完成调研、设计需求分析报告，启动场地装修和部分设备采购。
建设相关智能教室使用管理制度，添置部分实验器材。
完全实现学科组教学功能，发挥智能教室的最大化使用
智能机器人实验室
以NXT乐高智能机器人为主，开展智能机器人创新教学和课堂教学
3
4.5
5
12.5
科学探究室
提供学科研究实验器材，开展自主合作探索和课题研究
0
3
5
8
2．软件开发是支撑——设计科学的数字化网络软件平台
（1）校园网络平台系统整体概况
杭州市学军小学校园网络平台系统（）经历三年的开发、测试现在已经投入到正常的教育教学工作中，充分发挥了数字网络环境下的综合性平台应用。
该网络平台系统目标定位为：
体现学校特色，基于学校管理，提供教研空间，展示学生个性的综合性校园网站系统平台。
它集中体现了以下三个特点：
①将学校办学理念通过网络手段进一步得到提升和发展。
整合现有的硬件资源和软件资源，充分发挥学军小学的人文优势和文化积淀；
②利用建成的“平台”，实现教学管理和教育教学的数字化应用，提升学校各管理部门、家校之间、师师之间、师生之间、学校和社会之间的应用水平。
③给全校学生创设良好的网络应用环境，引导学生通过网络学习，发展自主学习能力和创新能力。
给全校老师提供一个资源管理和共享的环境和平台，提高资源整合利用率和教学效率。
给家长提供一个与学校密切交流沟通的平台。
（2）校园网络平台系统设计标准
①系统要求结构合理、使用方便，采用客户定制开发模式。
②建立一站式平台，一次登录后，各子系统通用。
必须解决各系统负载均衡和平滑扩展的问题，采用先进的技术能够满足一个子系统可多服务器（服务器集群或WebFarm）支持以及各子系统可随时分离实施的技术问题，但能协同构成整体。
③主要使用HTML，以WEB网站方式表现，采用B/S架构+智能客户端。
④应用系统之间采用标准的XML、XML-RPC、SOAP等国际标准协议作为子系统之间协作的基础通信协议，能与整个系统中的其它第三方应用程序兼容。
⑤网站访问并发数：
WEB服务局域网内并发访问要求达到500个用户响应时间低于100毫秒，因特网并发访问要求达到500个用户响应时间不低于200毫秒，以WebApplicationStress等压力测试软件测试为准。
⑥要求系统能自动参考服务器的CPU配置、内存配置等数据，建立最佳的性能参照点，保证在海量数据记录中，不会产生明显的性能损失，在并发用户数500的情况下，数据库记录100万条的情况下，其响应速度达到200ms，为信息的快速提供优良的保证。
、
⑦数据库安全高效，能做到智能实时后台管理和远程备份。
⑧所开发的校园网应用平台软件能够提供跨语言、跨数据库、跨操作系统、甚至可跨服务器运行，实现与其他教育软件的“应用整合”。
（3）校园网络平台系统用户体系：
①系统管理员：
是网站最高级别的用户，负责网站的整体设置与管理。
主要完成以下工作：
网站风格的确立；各栏目名称的设置、指定栏目管理员；各学校名称的设置、指定学校管理员；查阅、统计各栏目、各学校访问流量；查阅、修改、删除发布于网站的所有信息；查阅、修改、删除网站所有成员的相关信息。
②栏目管理员：
由系统管理员指定，具体负责网站各相关栏目的管理。
主要完成以下工作：
所管理栏目风格的确立；为所管理栏目开设各子栏目，确定子栏目的名称、指定子栏目信息的可访问权限；在栏目中发布、查阅、修改、删除文章；
③注册教师：
由学校管理员注册的本校教师。
可查阅网站发布的所有文章；向网站所有注册用户或指定用户发布消息；在所属学科栏目管理员允许的栏目中发布文章、评论及其它信息；查阅、编辑自己的网站注册信息。
④学生：
由学校管理员注册的在校学生。
可查阅网站发布的所有文章；向网站所有注册用户发布消息；在相关允许的栏目中发布文章、评论及其它信息；查阅、编辑自己的网站注册信息；
⑤家长：
由学校管理员注册的在校学生的家长（每学生一般指定一位家长）。
接收学校发布的各级各类通知等；可查阅网站发布的所有文章；管理员赋权后，家长可向指定的用户组发消息（如同一班家长）在相关允许的栏目中发布文章、评论及其它信息；可接收相关学科老师的消息并能反馈。
⑥来宾：
级别最低的用户，一般包括未登录前或系统外的临时浏览者。
出于安全考虑，其网站访问历史记录还是应该加以保存，便于系统管理员和栏目
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