教育信息化解决方案教育云公共服务平台建设方案.docx
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教育信息化解决方案教育云公共服务平台建设方案
教育信息化解决方案
教育云公共服务平台建设方案
一、教育信息化建设的内容和特点
1.1教育信息化的内涵和意义
1.1.1教育信息化的历史和背景
1990年由美国克莱蒙特大学教授凯尼斯．格林（KennethGreen）发起并主持的一项大型科研项目“信息化校园计划”（TheCampusComputingProject），是教育信息化的概念最早出现。
1998年1月31日，美国前副总统戈尔（ALGORE）在美国加利福尼亚科学中心发表了题为“数字地球：
二十一世纪认识地球的方式（TheDigitalEarth:
Understandingourplanetinthe21stCentury）”的演讲，最先提出“数字地球”概念，全世界普遍接受数字化概念，引出“数字城市”、“数字校园”等各种概念。
1.1.2教育信息化的含义
教育信息化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。
通过实现从环境（包括设备、教室等）、资源（如图书、讲义、课件等）到应用（包括教、学、管理、服务、办公等）的全部数字化，在传统校园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，提升传统校园的运行效率，扩展传统校园的业务功能，最终实现教育过程的全面信息化，从而达到提高管理水平和效率的目的。
1.1.3当前教育信息化的发展趋势
当今几乎所有的信息技术方面的发展，都可以应用到教育信息化的建设之中来。
从大的方面来讲，可以归纳为如下几个方面：
Ø传输网络化
网络化是教育信息化建设的基础。
校园网的建设从百兆、千兆到万兆光纤骨干网，网络硬件上一直在升级换代。
但最重要的进展体现在软件定义网络（SDN:
SoftwareDefinedNetwork）。
考虑到校园网络中各种应用的复杂性和网络资源的有限性，通过软件来定义校园网络会是将来的发展方向。
Ø资源数字化
资源数字化和电子化是完全不一样的。
纸质的东西电子化来使用，并不代表就是数字化了。
数字化的真正含义是所有的教学资源真正互相打通，老师和学生可以在任何时候、任何地点都可以无限制的访问这些电子化的资源。
资源数字化的核心在于实现无缝共享。
Ø用户端智能化
原来的用户端只是PC机。
随着移动智能设备的兴起，各种智能终端设备都应该被支持，包括手机，平板和传统PC。
这里不包括廋客户机，是因为在校园这个复杂多变的环境下，只有智能终端才能更好的满足老师和学生多变的教学需求。
1.1.4教育信息化建设的目标
Ø一个先进的门户中心：
建成一个统一的、开放的、可提供信息发布与共享的以及提供多种应用服务的，具有高可靠性、高可用性、性能高运行性、高安全性和高可管理性的门户中心，以门户的方式提供服务。
Ø应用中心和数据中心：
通过一个高度集成的、高性能的应用中心和高度集中的、高可靠性的数据中心，既能有效地提供相应的服务，又能有效地共享教育资源、降低教育运行成本，提高教育资源使用率、提高教学质量，还能有效地对学校进行全方位的管理。
Ø全方位的安全体系：
通过一个全方位的、整体性的、多层次的、纵深的、智能性的、模块独立性的、有高扩展能力的、易维护易管理的安全体系，有效地保护网络资源和服务。
Ø可扩展应用平台：
通过一个高性能的、容错的、关键业务负载均衡的、安全的、易维护易管理的、有高扩展能力的应用硬件平台、软件平台和数据库平台，实现应用系统可扩展、可持续地发展。
1.2教育信息化建设的内容
1.2.1传统的教育信息化建设
目前学校为了适用教育信息化的需要，已具备良好的校园网络环境，基本上每个办公室、多媒体教室、电子阅览室、电脑教室、学生电脑机房等都有网络接口。
但传统的教育信息化技术相对单一，学校都是作为“信息孤岛”单独存在，数字化技术只是作为一种教学辅助手段被老师和学生被动的接受，学生和老师以及家长和学校之间普遍缺乏沟通渠道，信息技术并没有有效解决教育资源分布不均，教学手段落后等一系列问题。
在软件的应用、数据的共享、网络在学校教学作用、网络在学校管理作用等各个方面还没有发挥校园网基础硬件最大的价值。
1.2.1.1传统PC机的现状
当前，校园不同用户所采用的终端设备基本为PC机。
虽然PC机也存在多样性，有台式PC、一体机、笔记本等，但它们的大量应用存在一个普遍的问题：
管理维护困难。
PC机一般应用在如下几个特定的场所：
多媒体教室，计算机教室和老师办公室。
这里的问题在于：
Ø老师的计算机应用水平参差不齐，但PC机作为一个教学工具，需要确保在教学时间可靠可用；
Ø教学用PC需要配合学校或上级教育主管部门的应用系统建设，系统升级和更新往往会带来软件方面的故障，导致不可用
1.2.1.2传统桌面应用现状
对中小学一线老师和教育管理者来说，Windows桌面是他们日常工作的必需品。
但传统的Windows桌面存在如下问题：
Ø应用灵活性低
传统的PC或笔记本应用模式是一种以设备为中心的计算模式，所有组件（应用，OS，数据，用户配置文件）都和特定的设备紧密相关，应用与设备绑定、紧密程序高。
随着应用系统与教学结合紧密程度的不断提高。
Ø数据安全和恢复
教学用机器是开放的，任何人都可以使用，也可以造成破坏，导致系统损坏和数据丢失。
Ø维护量大
在PC设备的维护方面，PC配备齐全，经过一段时间的使用后，硬件故障和软件故障逐渐增多，系统维护工作量大，在计算机维护人员相对紧张的情况下，系统管理将随着PC增加而带来更大压力；另外，当前基于标准的Windows病毒无孔不入，在大量使用PC的环境中必须确保每台PC都有好的防护措施，避免因个别PC感染病毒而影响整个网络，这使用管理及维护难度大大提高。
Ø应用交付周期长，质量差
在信息时代，教学离开IT无法工作。
面对教学的桌面应用需求，IT管理员常因设备未到位而不能及时将响应办公需求。
Ø用户满意度低
有限的IT资源和IT人员，每天超负荷忙碌在用户桌面维护和PC设备的购买、安装、维护工作中。
但因用户桌面应用交付成本高、交付周期长、应用效果差而得不到用户或领导的认可。
1.2.2云计算时代的教育信息化建设
基于互联网技术和云计算架构的新型“教育信息化”则重点在于信息技术与教育教学的深度融合、信息化环境促进学生信息素养和实践能力的提高，教育信息化的绿色环保，学生家长和学校之间的有效互动、优质教育资源的方便共享与应用、信息技术与教育教学模式的创新、学生的素质教育和个性化学习等。
近年来，随着互联网和云计算的快速发展，数字化技术正在改变每个人的生活、工作和学习习惯，作为培养新世纪人才的学校，也面临着同样的改变趋势，教育思想、观念、模式、手段等各个方面都面临着深刻的变革，教育部也在教育十二五规划的开篇之年，对教育信息化在普教领域的发展提出了新的纲领规划。
1.2.2.1教育信息化建设中云计算带来的优势
优势一、以云计算为平台，体现个性，促进教育信息化的多元化发展
Ø在教育信息化建设区域推进中，彰显学校的信息化个性特色
随着校园网络和软硬件设备的日益成熟，中小学数字校园呈现出较为明显的区域整体推进态势。
数字校园的建设既要注重各部门的统筹和协调，又要充分彰显学校的特殊，强调学校建设的个性化。
数字校园不应该千篇一律，不同的学校应该有不同的校园文化和核心业务。
区域推进更多的是重塑、深化对数字校园内涵的理解，倡导数字化育人的思路和理念。
在统一的云计算平台下，大力建设侧重不同应用的云服务，采用不同的应用策略，彰显学校的特性。
Ø在教育信息化环境下，构建个人网络学习环境
在Web2.0环境下，个人使用更多的是网络学习和非正式学习，构建个人网络学习环境就显得尤为重要。
在云时代，学习者可以根据云服务的类型，自由地选择学习内容和学习方式。
网络中有大量的Web2.0工具，如：
使用iGoogle我们可以个性化自己的网络空间，Diigo创建个人的美味书签，Sakai管理网络课程等，这些Web2.0工具都属于云服务的范畴。
在云时代，我们就可以轻松、自如地创设人性化的网络学习环境。
优势二、易于教育信息化的架构和内容的建设
Ø易于构建教育信息化的三层结构
教育信息化从总体规划建设上，从高到低分为三层结构：
教学业务层，，通用服务层，基础设施层。
云计算平台能够充分满足全校师生任意时间，任意地点，任意方式的访问及应用。
1）教学业务层：
包括但不限于校内信息服务、数字图书馆、数字档案馆、数字博物馆、远程教育、知识管理系统等。
2）通用服务层：
包括但不限于门户接入、目录服务、统一身份认证等
3）基础设施层：
包括网络资源平台、硬件资源平台、统一教学桌面等
Ø易于建设教育信息化的内容体系
教育信息化的体系结构主要包括网络安全体系建设、校园信息管理系统建设、数据中心建设、统一信息门户建立等，云计算提供了安全可靠的数据存储中心和安全策略，和数字校园的体系具有高度的吻合性，能够快递方便确立数字校园的内容体系。
Ø易于信息资源的应用
云计算以用户为中心，强调软件既服务，学校师生能够很容易上手，直接对数字资源进行利用，缩短资源应用的摸索期，减少数字校园使用的培训，发挥资源应用的时效性。
优势三、避免数字校园“孤岛”，促使走向“连通”
教育信息化很大部分都是通过校园网来获取计算资源、应用资源和存储资源，目前的资源库存在着教学资源分布不均、教学资源共享程度低、教学资源孤岛现象严重、缺乏相互协作等问题。
云计算使用的是软件分布式存储方式，数据信息安全不依赖于硬件设备的可靠性，而是考软件的智能备份来决定。
能以较低的成本满足资源库规模扩大和数据安全的要求。
另外，云计算能跨设备跨平台，用户可轻而易举地在各种终端之间同步获取数据，使起有更大的灵活性和可伸缩性。
云计算提供者可以轻松地扩展虚拟环境，资源能够随意地分割和重组，实现细化和快速聚合的资源整合。
这样我们可以轻松的获取别人的教育资源，也可以将自己的资源与别人分享，实现教育资源的开放和共享。
并可随时与任何人分享，具备良好的开放性和共享性，使资源共享成为可能，避免形成一个个资源库孤岛，使得各级教育机构的资源建设和国家的资源建设以及商业教育资源建设能有效地整合起来。
优势四、节约资源，建设绿色数字校园
Ø为学校节约服务器、网络交换等硬件设备的购买和维护开支
目前，各级学校大都配备着大量的计算机和网络设备，为了满足越来越多的计算需求，学校不得不经常购买更新计算机和网络设备。
云计算固有的特点使其比其他新技术更容易进入学校。
如果使用云计算服务，绝大部分计算任务交给云端（分布式计算机服务器）来完成，学校只需让电脑接入互联网即可。
云计算能把分布在大量的分布式计算机上的内存、存储和计算能力集中起来成为一个虚拟的资源池，并通过网络为用户提供实用计算服务，可以为学校节约大量的计算机、网络交换等硬件设备的购买和维护开支。
Ø完善的数据安全机制，减少人力资源
由于数字校园建设涉及到日常平台的维护、资源的存储备份和软件的更新升级等事务性的管理，需要教育信息化工作者投入大部分的日常工作精力来管理。
而采用云计算平台后，由于具有安全可靠的数据存储中心和严格安全的权限设置特点，教育信息化工作者可以解放出大量的精力，把更多的精力可以投入到教育信息化建设的应用创新和服务上去，减少日常管理成本。
Ø构建绿色、高效数字校园，走教育信息化的低碳型发展道路
数字校园可持续发展离不开绿色理念。
“绿色”不仅代表了硬件设施的节能降耗，更需要在新技术采用、资源应用、人才培养、协作创新理念上有所发展。
同时，在21世纪生态文明来到的时候，公众对“低碳型教育”的关注程度日益增加。
构建低碳型教育的新型学校，能够提升学校的综合竞争力和办学水平。
云计算的核心能够促进教育的“社会化服务”和协作学习的理念，将会带来教育在环境建设、资源建设、教学方式方面的变化。
通过云计算能够从过去事事都依靠学校自我建设的“小生产”方式转向基于“云服务”思路的社会化大生产模式。
高效、低碳型信息化教育体系，对于普及教育信息技术、构建低碳型教育具有十分重要的现实意义。
1.2.2.2基于云计算平台的教育信息化建设思路
简单来说，基于云计算平台的教育信息化建设思路，可以分三步走。
Ø第一步：
基础设施层的建设
基础设施层的建设就是指云计算平台本身的建设。
在云计算术语中，成为IaaS。
它一般应该建设在区、县级教育局等教育主管部门。
它负责管理辖区内所有的软硬件资源和网络资源。
虽然它是一个基础设施，但它仍旧可以提供如下服务：
1）统一云桌面
通过虚拟化技术，为辖区内的所有老师，定制统一的教学云桌面，并通过云计算平台推送到每个课堂，包括多媒体教室、计算机教室
2）原有教学应用服务的云化迁移
把原有的教学相关的应用服务，通过虚拟化技术移植到云平台上运行，称为云化迁移。
Ø第二步：
通用服务层的建设
通用服务层是指那些为具体的教学业务应用提供服务的应用服务，包括但不限于：
统一门户，统一身份认证，统一桌面等。
✧如果这些服务已经存在，首先需要通过云化迁移的方式，把它们移植到云计算平台上；然后再逐步改造为真正基于云计算平台开发的通用服务。
✧如果这些服务还不存在，那么就应该安装云计算应用的标准来进行通用服务层的开发和建设
Ø第三步：
教学业务层的建设
对和实际教学业务相关的应用服务，包括教学管理，资源管理等，需要做如下整合：
✧具体的教学业务层应用服务要和通用层服务之间打通信息流
✧具体的教学业务层应用服务要云化迁移到云计算平台上运行
✧后续的、新增加的教学业务层应用服务要安装云计算应用的标准来进行开发和建设
这三个层次的建设，并不要求严格的按照上下层次来进行。
在实践中，完全可以交替进行，只需要在应用之前，通过云化迁移等技术手段，整合到一起即可。
1.3教育信息化建设的特点
由于高等教育与基础教育的办学目标、任务、职责有很大的不同，中小学的“教育信息化”建设的目标、功能也必定与大学的“教育信息化”有很大的差异。
基础教育的范畴下，教育信息化是通过校园网的设施建设和教育应用功能开发，构建一个集管理、教学、沟通为一体的数字化教育环境，最终实现教育信息资源合理配置，教育管理、教学过程的全面信息化，构建数字时代新的学校教育。
1.3.1平台部署模式
（一）直通部署模式
这种模式指学校的“班班通”教室、计算机网络教室、多功能教室、校园安全监控等终端设备直接通过交换机接入区县教育城域网络。
学校各类应用和教育资源存储通过区县教育城域网信息中心集中实现的部署模式。
适用范围
适用于办学规模在24个班以下的中小学校
优势
学校建设投入少，资源整合度高，管理统一方便，维护成本低。
劣势
对区县信息中心依赖度高，信息中心设备投入较大。
（二）分布部署模式
这种模式是指学校建有连接学校办公区、教学区、生活区，带中心机房的校园网络，并与区县教育城域网络互通。
学校各类应用和教育资源一部分部署在学校中心机房服务器上（满足学校个性化应用需要），另一部分部署在区县教育城域网信息中心服务器（满足区县统一应用需要），共同支撑学校的教育教学、管理和应用的部署模式。
适用范围
适用于办学规模在24－36个班以内的中小学校
优势
区县、学校共同承担建设投入，学校投入相对不大，应用系统既体现共性，又具有一定个性。
劣势
对区县信息中心依赖度较高，学校需配备技术人员，维护成本较高
（三）“多网合一”部署模式
这种模式是指学校建有连接学校办公区、教学区、生活区“多网合一”（校园网络整合了数据网、校园电视、广播系统等）的具有三层结构的功能完善的校园网络，并与区县教育城域网络互通。
学校中心机房设备齐全，能独立支撑学校的教育教学、管理、科研、后勤服务等各种应用的建设模式。
适用范围
适用于办学规模在36个班以上的大型学校和重点中学。
优势
网络功能强大（多网合一），管理相对独立，各类应用独具个性，有较强的独立性和独特性。
劣势
建设投入大，人员素质要求高，维护成本大
1.3.2数字化管理和量化管理
在数字校园中用户角色管理并不是指人事信息系统，而是一个角色定义工具，重点在于管理用户使用了统一的身份认证进入数字校园平台之后，如何将其和其在现实教学环境中的身份所需的功能联系起来。
即按照需求建立用户和用户组之间一对多的关系。
在学校里所涉及的成员结构有教师、学生和家长，看上去十分简单，似乎不需要角色定义，但是同样是教师，他们所对应的角色定义却不一定相同，即使对于同一位教师或学生，不同时间的他在现实学校活动中的角色也不一定相同。
每一个人在数字化学校中的数字表现只有一个帐号（或者说只是一个用户），但是可以是许多角色。
数字化管理系统是基于灵活的用户角色管理机制，把学校的管理活动真正实现数字化，这样使真实学校与数字化学校之间能很好的及时的对应，从而使数字化学校和实际学校融为一体。
在数字校园平台中定义了三大基本角色：
教师、学生和家长。
这三个角色如同三朵花种在数字校园平台这个花盆上，每朵花的花心是该角色拥有的基本权限，每个用户在系统中归属为其中一个基本角色。
如只要属于教师就拥有教师的个人信息、科研、师训等项目的管理和查看的权限，但若是该教师还同时担任某班的任课教师，就会在教师基本权限上加上相应任课教师的权限。
即每个用户的权限由其基本角色权限（花心部分的权限）加上其附加角色权限（花瓣部分的权限，附加权限可以根据实际情况有多个。
）所组成。
数字化管理活动都通过对不同用户不同角色的管理，使其在教育信息化中和现实的学校管理中一样各司其职，从而实现学校管理数字化，各管理模块之间的运行与学校的管理模式实现一致，能够相互协作、统一调度。
应用了数字化管理系统后对于教育主管部门和学校领导的管理来说，可以方便的收集各种数据信息为学校管理提供统计数据，并具有一定的决策参考价值。
如对于科研来说，利用传统的管理方法统计近年来不同学科组的科研情况，从而进行比较，对每个学科组的科研能力进行比较，并对学科组的建设提供建议性意见就比较困难。
而进行了数字化的学校管理系统之后，科研管理部门的领导可以按某个时间段、对不同组室统计其科研成果，从而针对性给予指导和制定相应的措施，提高学校教师整体的科研能力。
数字化学校管理系统不仅对于学校的整体管理有举足轻重的作用，对于教师和学生个人的发展也同样有重要的指导意义。
随着日常教学活动的进行，基于云计算平台的数字校园可以实时的收集老师和学生在教学过程中产生的各种动态数据。
这些数据集中起来以后，就可以进行大数据分析，为老师个人职业发展规划提供可靠有效的数据；为学生的学习过程优化提供可靠有效的数据。
二、久远教育信息化云平台解决方案
2.1解决方案简介
在教育信息化建设中，中小学校和教育主管部门面临许多技术难点和业务瓶颈，如设备部署分散、兼容性差、投入成本高，应用软件种类繁多，无法与学校业务流程高度贴合，多种业务分散管理，难以构建一体化综合平台等等，严重制约了中小学校教育信息化建设，形成了难以突破的瓶颈。
针对中小学校数字化建设，目前已有许多解决方案，比如各种校园信息MIS系统、学校资源管理系统等，中国电信、中国移动等运营商也推出了家校通等新业务。
但这些应用和业务只是强化了校园信息化建设中的某些业务模块或功能，并没有全面解决中小学数字化建设的难题，依然无法突破业务瓶颈。
PC把计算带给每个人，网络把信息带给每个人，云计算把服务带给每个人。
在基础教育领域，基于云计算平台的久远教育信息化解决方案，不但能够充分满足现有的教学和管理需求，还能监控管理完整的教学过程（教的过程，学的过程），记录并产生大量的数据，为将来的教学和管理提供科学决策所需的大数据分析做好准备。
久远教育信息化云计算平台解决方案的目标是：
Ø为区域教育行政部门建设教育教学云基础平台
平台将有机地整合学校的硬件、网络、教学资源等要素，形成整体协调、高效运作的多媒体教学一体化平台。
平台将针对不同专业，不同老师的需求，定制统一的教学平台。
同时，也为了让管理人员能有一套方便、快捷、准确地部署、运行、监控整个系统的手段，建设一个教学云的基础平台。
Ø为教育局、学校师生提供统一兼顾个性的工作、学习云桌面
久远多媒体教学云平台利用云计算的优势，为各级教育部门校提供一个伸缩性强，易维护，高可靠性教学云平台解决方案，并且将目前的多媒体教学模式架设在该云平台之上。
Ø提供运营、维护便捷的云平台运行体系
利用云计算优势的同时，也照顾到学校的实际情况，尽量减少对硬件的重复投入，充分利用现有的硬件和网络设施。
可靠性方面，即使在网络故障的情况下，也能保障教学的顺利进行。
用户体验方面，做到用户界面的直观、简单、实用，管理员部署、配置和运营维护简单、方便。
久远多媒体教育云平台在设计和开发上，考虑并实现了如下特性：
统一性
久远多媒体教学云平台已经充分考虑到各个系统的开发环境、数据库类型、接口、结构等因素，从整体上考虑了平台与各相关系统的统一性。
前瞻性
久远多媒体教学云平台采用国外成熟的技术，结合国内教育信息化建设的最新理念而设计与开发，先进性与成熟性并重，并考虑到近年来的应用发展特点，把先进性放在重要位置。
稳定性
在考虑技术先进性和开放性的同时，还应从系统结构，技术措施，系统管理等方面着手，确保平台运行的可靠性和稳定性，达到最大的平均无故障时间。
扩展性
云平台的最大的目标就是把学校的已有的系统与平台无缝的衔接到教学云平台里，故整个平台的设计充分考虑到软、硬件的横向与纵向的可扩展性，并且设计了简单方便的接口，以考虑到对未来系统衔接。
安全性
在平台设计中，充分考虑信息资源的共享，注意信息资源的保护和隔离，应分别针对不同的应用和不同的网络通信环境，采取不同的措施，包括系统安全机制、数据存取的权限控制等。
充分利用现有的硬件资源，尽可能的考虑到平台与系统的融灾备份，保证数据在重大灾难面前能第一时间得到恢复与使用。
2.2解决方案说明
图1久远数字校园解决方案框架示意图
久远教育信息化解决方案分为三个层次，如图1所示。
基础设施层包括了网络资源、硬件资源和久远多媒体教育云平台。
久远多媒体教育云平台的作用就是实现了云计算中的IaaS服务（基础设施即服务）。
在IaaS服务上，构建了通用服务层，包括：
统一的门户接入、统一的身份认证和目录服务。
在这个基础上，实现了统一的云桌面应用服务和统一的云存储服务。
在通用服务层上面，则可以构建教学应用服务层，其包括、数字化管理服务、数字化教学和数字化资源三大类服务。
每一类服务都可以具体实例化为自建或外购整合的软件产品和服务，例如
Ø数字化管理这一大类服务，就可以根据客户需求外购整合金文软件，万朋软件、正方软件，或者其它市场上优秀的数字化教育管理软件。
Ø数字化教学这一大类服务，就可以根据客户需求外购整合讯飞英语学习系统、优课教学应用、人教社教学应用，或者其它市场上优秀的数字化教学管理软件。
自建的数字化教学应用则有多屏移动教学应用。
Ø数字化资源这一大类服务，可以把现有的、建设好的资源整合进来，包括但不限于：
浙江教育资源网的资源、浙江职业教育资源网的资源，浙江普通高中选修课的资源和浙江中小学信息技术学习平台的资源。
久远教育信息化解决方案的一个亮点是，它还提供了一个“基于数据的量化管理和分析”功能模块，它包括教学资源推送、教学资源利用率统计和新产品试用等服务。
2.3解决方案功能模块组成和说明
2.3.1基础设施层
2.3.1.1久远多媒体教育云平台
（一）系统框架
久远多媒体教育云平台，在架构设计上采纳了当前世界上企业级用户数量最多的Eucalyptus私有云的软件体系结构设计，
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