時間:2023-06-27 15:55:24
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中圖分類號:TP393 文獻標識碼:A
1 數字化校園的相關知識
1.1 數字化校園的概念
數字化校園是在1998年被美國總統在一次演講中提出來的,后逐漸在全世界上使用,并得到廣泛的認可,在各國隨著數字化技術的發展,相繼提出“數字化城市”、“數字化校園”等與之相關的概念。
數字化校園就是利用時下流行的網絡和現代化的信息技術手段對現有信息進行全面的數字化管理,在這里所指的信息指在教學工作中或者科研工作中能夠應用到的所有關于校園活動的信息。對所有的信息進行資源的分類和整合,建立一個完整的信息資源數據庫。能夠改變傳統意義上學校教學對教育帶來的局限性,保證校園的教學質量,提高教學效率。在校園建設中利用互聯網等技術手段將學校建設成一個數字化校園的最終目的是為了在教育中實現數字化、智能化,這樣就可以整體提升學校教育教學水平。
1.2 數字化校園的內涵
針對以上對數字化校園的概念進行分析,可以知道要想建設好數字化校園就要在建設的過程中廣泛推廣計算機的使用范圍,建立良好的網絡環境。數字化管理建設的過程不僅僅包括對信息資源的數字化,還包括管理方式和傳播方式的數字化。而且數字化應用到生活中的每一個領域,這樣才能夠全面建設符合時代要求的數字化校園。
1.3 數字化校園的特點
數字化校園的特點主要有:網絡化、智能化、個性化。
首先,數字化校園具有網絡化的特點。網絡無處不在,很多人在網上工作、網上查閱資料等等,都需要通過網上操作才能完成,數字化校園在特點上呈現網絡化。
其次,數字化校園具有智能化的特點。數字化校園是為了自動化管理校園教學,自動化就是智能化,數字化校園在教學過程中呈現智能化。
最后,數字化校園具有個性化的特點。數字化校園除了能夠在網絡上進行校內教學的建設外,還能在校園以外的網絡進行教學化建設。而且現在個性化已經成為一種標簽。人們可以將自己的需求在網上,也可以在網上搜索自己想要的材料,可以說個性化為數字化校園的推廣奠定基礎。
2 現在高等醫科院校數字校園建設中存在的問題
2.1 在數字化校園建設中缺乏創新
數字化校園在建設的過程中因為系統龐大,因此需要對整個建設進行詳細的規劃。但是在實際中有很多的因素會影響人們對數字化校園建設的認識存在偏差。首先,在過程中如果只建立一個個孤立的子系統,沒有統一的方向的目標,各部門之間就沒有相互的聯系,這樣就會形成信息系統的閉塞,最后數字化校園建設就會失去本身的意義。其次,很多人認為數字化校園建設就是辦公文件在網絡上的傳送,這種認識具有一定的局限,校園建設的主要目的是服務大眾,為大眾提供一個學習平臺,認識的局限性就會導致校園在數字化建設中存在偏差。
在數字化校園的建設中不僅僅要把整個系統進行有效的連接,還要在此基礎上保證校園數字化建設能夠為學校的未來發展提供一個良好的基礎。同時還能夠為以后的校園建設提供指導,保證校園建設在整體規劃上具有新意,還能夠長久發展。
2.2 在數字化校園建設中缺乏標準
建設數字化校園需要有目的性。但是在實際狀況中,每一個部門都根據自身部門的特性,按照自己的思路進行數字化校園建設,這樣雖然看似在建設中作出了很大的成果,但是由于沒有統一的標準,這樣就會有很多建設對數字化校園的統一建設沒有意義,有些建設雖然有意義但是與其他部門進行工作上的結合時,就會發現這些建設不兼容,因此,還需要進行重新的規劃,不然就會浪費大量的時間與人力。
2.3 在數字化校園建設中組織力度不強
在校園建設中數字化是一項長久且復雜的任務,一次在建設的過程中,需要學校領導的高度重視和統一組織,或者需要成立一個專門的機構來進行監督,為數字化校園建設提供安全保障。在數字化校園建設中不僅僅是需要一個能夠對建設提供良好技術支持的部門,還需要有一個權威的高層領導對所有參與建設的部門進行統一的工作協調。
在校園的建設中,教育的信息化對學校的管理一及學校在改革中的體制都具有一定的影響,有的甚至會涉及到個部門在人員分配上的問題,以及各部門在職責上的利益問題,這些都會影響數字化校園的建設。在一個部門中,沒有人員能夠超越權力去管理和指揮其他的部門及人員,因此在數字化校園建設中需要有一個人能夠有權利去干涉所有部門領導之間的決策,這樣就可以從整體上協調學校部門的建設,從而保證數字化校園建設的穩步進行。
2.4 在數字化校園建設中流程改進不夠
在學校中,管理不規范的想象普遍存在,這些管理流程上的不規范,導致了在校園建設上改進效率低下。究其原因主要是因為學校這個大環境的影響和組織力度上的不夠。對于像高校這樣的大環境,因為組織結構上的復雜,無法對管理人員與管理層次進行全部的替換,因此只需要對在管理上流程上的核心進行改進,然后觀察在改進后的流程上是否能夠滿足學校在建設中的要求。這種流程上的改進,只針對小范圍的改進,要想更好的進行建設,就需要在管理上進行劃分,然后進行小范圍的改進,長期下去,就能夠有效改進管理流程,這樣才能夠保證校園建設的長期發展。
3 高等醫科院校數字化校園建設的內容
現如今是一個信息化高速發展的時代,數字化信息時代無處不在,無論是在生活中還是在工作中,都需要應用到數字化的信息。因此,在高校校園的建設和發展中也需要進校數字化校園的建設。本文就針對高等醫科院校的數字化建設提出建設的內容。
3.1 統一身份認證系統
在校園中建立統一身份認證系統,能夠實現對使用人員的統一管理。在認證平臺上,使用者可以進行身份登錄,這樣可以有效避免在使用過程中使用信息的混亂。進行認證的人員,在系統上會有一個專門的電子身份,這個身份能夠在建設中實現統一安全的管理,這樣可以保證網上信息傳輸的安全。
3.2 統一信息門戶平臺
信息平臺能夠將來自四方的信息進行匯總整理,然后在平臺上進行,使用者通過在認證平臺上進行登錄之后,就可以通過信息平臺閱讀信息和信息查詢。在這個平臺上的信息既可以是來自校內數據庫中的信息還可以是校外數據庫的信息。
3.3 建設數據中心平臺
信息標準是學校數字化建設的重要內容,能夠有效推動校園建設的進行,對校園建設具有重大意義。信息標準就是在全校范圍內對數據庫進行設計,從而實現資源共享。一般信息標準主要是是由數據標準管理、代碼標準管理、初始化管理、系統管理組成,在建設信息標準的同時要充分考慮到信息標準的兼容性、擴展性、規范性、適用性等問題,這樣才可以在建設好數據中心平臺后,才能夠與其他的外網進行連接。數據中心能夠在校園內建設一個規范的安全性極高的應用平臺上,在這個平臺上的使用者能夠隨意操作,通過數據集成工具將信息進行過濾和篩選,從而選擇出自己想要的信息,還可以進行數據的傳輸,實現資源共享。
3.4 應用系統集成
現在國內應用較為普遍的應用主要包括:辦公自動化系統、VPN系統、網絡認證系統、一卡通系統、電子郵件系統、圖書管理系統和教務系統。這些系統因為功能和作用的不同,在使用方式上也有所不用。因此針對這些系統需要采用不同的集成方式,才可以保證集成系統的長期穩定使用。在高等醫科院校使用集成方式主要是數據集成、認證集成和系統集成。
3.5 郵件系統
郵件系統的設置主要是為了方便師生之間的溝通與交流。數字化校園建設在郵件系統中主要包括:用戶注冊、管理信件和目錄、接發郵件、HTML信件支持、用戶自動以過濾器、用戶個性化設置以及自動化處理等。
在現在互聯網高速發展的時代,高等醫科學校數字化校園建設的內容包括很多,除了上述介紹以外,還需要建設校園的基礎設施、制定統一信息編碼標準等等,因此數字化校園的建設是一個長期的過程,在建設過程中還需要進行深入的研究,以期為校園建設提供指導。
參考文獻
[1]劉u.對職業院校數字化校園建設與發展的思考[J].計算機光盤軟件與應用,2012.
[2]尹合棟;陳軍.“互聯網+”環境下新建應用型本科院校教育信息化建設構想――以重慶第二師范學院為例[J].重慶高教研究,2015.
關鍵詞:高校;數字網絡;校園網絡
中圖分類號:TP393文獻標識碼:A文章編號:1009-3044(2008)05-00ppp-0c
21世紀是信息技術發展最迅速、影響最廣泛的科技時代。信息技術的發展與教育的改革發展有著密切的聯系。高校應以信息化建設為突破口,依托一流的現代化設備,整合教育資源,全面改造校園網絡,構建數字化的校園網絡平臺,全力打造數字化校園。
1 數字網絡技術
數字網絡技術,包含數字技術,網絡技術,是對這兩種技術的融合與綜合應用。
數字技術(Digit Technology),是能將任何信息――文字、聲音、圖像、動畫等都以數字代碼的形式轉化成二進制(0或者1)的數字語言,交給計算機處理的技術。
網絡技術(Internet Technology),是指為了進行通訊和實現信息資源共享而把兩臺或多臺計算機連接起來而形成的技術。當計算機借助電信媒介,如銅芯電話線、光纖或衛星中繼,實現連接后,網絡就建成了。
信息技術(Information Technology),在今天是計算機、網絡化、數字化等技術的總稱,是圍繞信息的開發、存儲、傳輸而創造和發展起來的技術。
數字網絡技術,作為信息技術的綜合應用,目前在各個領域中應用十分廣泛,而且由于數字網絡技術的先進性、安全性的不斷提高,應用數字網絡技術的領域也會越來越廣,目前,我國高校都在對原本傳統的校園網絡進行升級替換,由此可見數字網絡的優勢非同一般。
2 傳統校園網存在的問題
我國高校眾多,許多高校網絡技術落后,應用存在許多問題。
2.1 校園網各部門缺乏統一接口和標準
多數院校沒有統一的規劃, 各院、系、職能機構在信息化建設方面各自為戰。教務、辦公、財務、圖書、后勤、保衛、科研都建立了自己的管理信息系統,由于所采用的軟件系統不一致,數據標準不統一,人為地形成了一個個的信息孤島,不但導致了校內大量的低水平重復建設,資金浪費嚴重,還給教學、科研帶來了極大的麻煩。
2.2 深層次的增值服務匱乏
高質量的校園網絡是數字化建設的根本, 但僅依靠傳統的WWW、FTP、E- mail、BBS、電子教室等服務遠遠不能滿足信息化建設的要求,短信平臺、消息中心、招生就業數據倉庫、知識庫、評估系統等增值服務的作用越來越重要,但卻沒有充分實現。
2.3 信息化、數字化建設方向不明確
雖然各高校均成立了信息化工作領導小組,但往往對信息化建設的進度和規模估計不足,當把1000M校園網建立起來后,接下來如何充分利用校園網,實現虛擬大學、無紙化辦公、管理決策智能化等缺乏足夠的思想準備和成熟的方案,致使信息化建設發展到一定階段后無所適從,甚至停滯不前。
3 數字校園網絡及其特點
3.1 數字校園網絡
數字校園網絡,是對校園網絡的數字化,是在傳統校園的基礎上,利用先進的信息化手段和工具,將現實校園的各項資源數字化,形成的一個數字空間,使現實校園在時間和空間上延伸。它是用層次化、整體的觀點來實施校園信息化建設,將校園網上信息進行更好的組織和分類,讓用戶在網上快速發現自己需求的信息。為師生提供網上信息交流環境,讓管理人員科學地、規范地管理自己的數據,并將這些信息方便地出去。它是以網絡為基礎,從環境、資源、到活動的全部數字化校園網絡及其應用系統構成整個校園的神經系統,完成校園的信息傳遞和服務。
在數字校園網絡里,可以通過現代化手段,方便地實現學校的教學、科研、管理、服務等活動的全部過程,從而達到提高教學質量、科研水平、管理水平的目的。
3.2 數字化校園網的系統構成
數字化校園網一般包含以下四部分內容的建設:
3.2.1 網絡系統――它是校園的基礎設施,包括結構化綜合布線、服務器和終端機、內外連接設備(如交換機和路由器等“和系統軟件平臺的選擇和建設。
3.2.2 應用系統――就是運行在校園網網絡系統上的應用系統,主要包括網絡辦公管理系統、網絡多媒體教學系統和通信信息服務系統等。
3.2.3 基礎數據――就是應用系統上的基礎數據,如學生的信息、教師的信息、多媒體課件、圖形、聲音、視頻和動畫素材等教育教學信息。
3.2.4 使用人員――校園網的使用人員包括學校領導、系統維護人員、課件制作人員和應用系統使用人員,以及廣大學生等。
3.3 校園網絡數字化的特點
網絡化、智能化和個性化是校園網絡數字化的突出特點,網絡化、智能化、個性化將成為數字化發展的一個全新的階段,它們將成為高校校園網數字化的主要方向。
3.3.1 網絡化:網絡化是一種趨勢,前期大規模的基礎網絡建設在這時將產生深遠的影響,所有的工作、學習、生活都將被賦予鮮明的網絡特色,可見這一切都將直接或間接地與Internet相連。
3.3.2 智能化:從技術的角度講,智能化就是自動化,就是通過一系列智能技術使設備或者系統部分地具有人的智能,從而能夠部分地代表人的勞動。
3.3.3 個性化:個性化的影響已經越來越大,通過網絡,人們可以將自己的需求出去,也可以通過其網站和定制系統獲得所有具有相同需求的資料。可以說,個性化是信息技術所取得的最為偉大的成就之一,數字化校園為個性化教學開辟了廣闊的視野。
4 高校數字校園網絡的構建
數字化校園網的構建,按照功能的要求不同,建網可能有所差異,一般而言,包括以下幾部分:
4.1 管理信息系統的構建
數字化校園網絡要以校園網絡為依托,構建管理信息系統。
通過校園網教育信息管理系統,實現教育信息資源的高度共享,實現校園管理現代化,推進教育思想現代化。主要是實現全校的教學、科研、財務、設備及學生等的統一管理。該系統是通過對各系部的管理信息系統進行統一管理的情況下實現的,系統下的各個模塊分別對應各系部管理系統的相應模塊,結合電子郵件服務,實現學校管理的信息化。還有一些信息處理,如公告管理“BBS管理、校長信箱”的功能。當學校要學習文件時,通過網具辦公就可以使大家避免了時間的限制;本周的重要活動、有趣的講座等,在網上公告登記處通知一下就可以了,很容易就實現了校務公開。
通過校園網教學應用系統中的多媒體綜合教學管理系統、多媒體電子備課系統、多媒體教學演示系統和遠程教育系統等應用軟件,實現教學內容現代化、教學手段現代化和考試手段現代化,提高學校的總體教育質量。
4.2 數字化圖書館的建設
高校圖書館數字化是校園數字化的一個重要方面。首先建成以數據庫為核心的圖書網絡,通過校園網實現各系在本地即可查閱書刊文獻信息,并有良好檢索功能(搜索引擎),然后通過加入Internet為校內外師生、科研人員及公眾提供信息服務。
數字化圖書館的建設應做好以下幾點:
4.2.1 基礎網絡建設
基礎網絡的建設應盡量做到選型一致,以使維護量減少、技術支持到位,而精心施工則是保證網絡長期暢通的有力手段。
4.2.2 現有資料的數字化
這是圖書館數字化的最大難題,按學校一般藏書量計算,就算用最快的掃描儀,也是一個天文數字。一般可分兩步走,先是兩種文檔并存,搞好電子目錄和電子檢索工作,為全面實現數字化做好前期準備;繼而最終全面實現圖書資料數字化。
4.2.3 數據庫與WEB站點的建立
圖書資料數據庫是一項較為成熟的技術,而圖書情報也是一門成熟的學科,轉換為計算機管理較為容易。
目前采用的數據庫有三種類型:目錄型、關系型和全文型。其中目錄型投資少,對軟硬件設備要求低,可迅速提高查詢速度、輔助圖書出納流通,但無法通過網絡得到具體資料是其最大的弊病。全文型數據庫是讀者最需要的,但需要投入的人力物力很大,應聯合建設,尤其應注意標準化的問題,以便統一交流。
WEB站點的建立目前來說也是比較成熟的,并且可以依賴有的校園網站點,只是應盡可能的實用并容易被讀者找到是建站需要注意的問題。
4.2.4 資料存儲
對于線上圖書館來說,浩瀚的圖書資料對存儲是一個考驗。如果資金允許,配備有機械手的光盤庫是一種不錯的選擇,而且容量可高達數百GB,與光盤服務器的10GB的容量不可同日而語。最重要的是隨著資料的增加只需增加光盤即可,而勿需因服務器不足而導致資料不在線。
4.2.5 圖書館資料備份的選擇
盡管光盤具有可隨機讀取、存儲壽命長等特點,但每日的運行必然導致數據的損失,如何做好如此龐大數據備份是另外一項重要工作。備份的介質有多種選擇,適用于不同的情況。
其實除了以上幾項工作外,在線查詢、出納流通、期刊管理、圖書采購以及非書媒體的管理,都是圖書館數字化管理的一部分。
4.3 多媒體電子教案的實施
校園網的建設,不能僅僅為滿足學校進行信息化改造,更為重要的是變革傳統教學方式,加強對分布式多媒體交互教學的探索。在這種沒有粉筆的課堂上,教師通過制作一份高質量的電子教案,充分發揮計算機多媒體的作用。
利用多媒體電子教案,教師享有高度自。清新的網頁界面,使課堂教學尤如網上漫游,教師只是鼠標的操縱者及講解員,且不受講課順序的嚴格限制,可因材施教,自由往返某一講授內容,無需考慮教師與電教人員的配合及集體排練問題。
同時,編輯效果快捷良好。制作電子教案時可充分利用Office中提供的各類工具,對于突出重點、分析難點,往往有著意想不到的良好效果。
5 結束語
數字校園網的建設將影響到校園內各類用戶、各個管理機構和部門,它的建設要適應、更要推動學校的發展。因此,要建立數字化的校園網絡,要因地制宜,從各高校實情出發,構建真正適合各高校的數字校園網。
參考文獻:
[1]李緋.數字化校園建設[J].清華大學教育技術研究所,2005.
[2]王思波,馬時來.實用計算機網絡技術[M].北京:高等教育出版社,2003.
關鍵詞:智慧校園;大數據分析;物聯網;云計算
中圖分類號:X705 文獻標識碼:A 文章編號:1009-3044(2013)31-6967-04
1 概述
1998年,美國前副總統戈爾發表了題為“數字地球:21世紀認識地球的方式”的演講,首次提出“數字地球”的概念,此后全世界普遍接受了數字化概念,并引出了“數字城市”、“數字校園”等概念。步入新世紀,隨著我國教育信息化的大力推進,“數字校園”建設已成為我國高等教育改革的重要手段和方式。總體來看,我國的“數字校園”建設大概經歷了三個關鍵階段:第一個階段,簡單的資源“數字化”。大量文字和數字資源上網是這一時期的主要特征;第二個階段,業務工作的“流程化”。在此階段中教務系統、辦公系統等各類業務工作系統開始出現,傳統的部門工作開始轉向網絡流程;第三個階段,業務數據的“共享化”。業務工作的“流程化”產生了大量的業務數據信息,而相關部門對這些數據信息的需求直接催生了業務數據的“共享化”。從實用研發層面,所謂業務數據的“共享化”也就是應用系統與數字資源的整合優化。目前,我國大部分高校的數字化校園建設都處于此階段中。另有一些高校已經完成了此階段的建設,開始探討和摸索智慧校園的構建。比如浙江大學、南京郵電大學、廈門大學等等。江蘇警官學院在完成數字校園三期的建設后,也開始智慧校園的規劃設計。
2 智慧校園概念解析
相對而言,智慧校園是一個全新的概念,只有深入理解了它,才能制定出合理可行的智慧校園構建方案。
2.1 定義
毫無疑問,智慧校園是數字校園的進化版本。而如同數字校園一樣,智慧校園也并沒有一個清晰、明確的定義,構建的角度、層次不同,對智慧校園的理解和定義也不盡相同。
福建師范大學教育學院的沈潔、黃宇星從比較寬泛的層面解釋:智慧校園“是一種將人的因素、設備的因素、環境及資源的因素以及社會性因素,在信息化背景下有機整合的一種獨特的校園系統。它以物聯網技術為基礎,以信息的相關性為核心,通過多平臺的信息傳遞手段提供及時的雙向交流平臺,提供結合網絡、技術、服務的智能的綜合信息服務,全方位地實施教育信息化。”[1]
南京郵電大學的宗平等則從更加細節的層面解釋:智慧校園“是以物聯網為基礎,以各種應用服務系統為載體而構建的教學、科研、管理和校園生活為一體的新型智慧化的工作、學習和生活環境,利用先進的信息技術手段,實現基于數字環境的應用體系,使得人們能快速、準確的獲取校園中人、財、物和學、研、管業務過程中的信息,同時通過綜合數據分析為管理改進和業務流程再造提供數據支持,推動學校進行制度創新、管理創新,最終實現教育信息化、決策科學化和管理規范化;通過應用服務的集成與融合來實現校園的信息獲取、信息共享和信息服務;從而推動智慧化的教學、智慧化的科研、智慧化的管理、智慧化的生活、以及智慧化的服務。”[2]
2.2 特性
無論對智慧校園的哪一種解釋,概括起來,都包含以下幾個特性[3]:
1)無處不在的互聯網絡。通過有線或者無線,互聯網絡覆蓋校園每一個角落,智慧校園支持所有需要上網的軟件系統和硬件設備的連接。
2)全面感知的校園環境。從人員到物品,從校園各類資源(水、電、氣等)一天的運行消耗到個人一天的軌跡,智慧校園通過無處不在的傳感器、攝像頭及各種系統平臺,能夠隨時隨地客觀的感知、捕獲和傳遞有關人、設備、資源的信息。
3)廣闊開放的學習環境。智慧校園將為師生提供一個更為廣闊開放的學習環境,使得知識的獲取不再局限于課本,師生的互動也不再局限于課堂。智慧校園將為校內師生提供海量的學習資源,支持全天候的在線學習,支持校內任意地點任意人員的互動交流和探討。
4)智能化的數據處理。依托于數字校園海量數據的收集和存儲基礎,智慧校園將建構出各類實用的數據挖掘模型,建立預測方法,同時智慧校園能夠綜合各方面及時新鮮的數據、信息、規則等內容,通過智能推理,做出快速反應,改被動分析為主動應對,更加突出智能化特點。
5)個性化的應用服務。智慧校園更加重視個性化服務理念,任何人都能靈活配置自己所需的功能應用以及喜愛的界面風格。智慧校園的整體架構依然采用SOA理念,面向服務。
3 數字校園基礎上的智慧校園構建
智慧校園由數字校園進化衍生而來,智慧校園的構建也不可能脫離數字校園,因此功能完善、架構穩定的數字校園是智慧校園構建的基礎。而對于智慧校園的構建,筆者認為最現實和可行的是采用“裹粽子”的方式,在數字校園基礎上層層疊加、精心修補。
3.1 數字校園構建現狀
各個院校數字校園的構建狀況不盡相同,該文以江蘇警官學院為例。
由下至上,該架構模型共分為五個層級,分別為基礎設施層、業務系統層、數據交換層、流程服務層和信息服務層。基礎設施層解決網絡互通、服務器軟硬件部署相關問題。基礎不牢固、不安全,架構的整體就不穩定。在基礎設施層采用了IPV6技術和Vmware虛擬化技術保證了網絡、服務器運行的穩定和高效。二層是業務系統層,它是高校數字化校園運行的主體,和學校各個業務部門工作都有關聯,包括教務、教學、學工等等,各個業務系統之間保持相對獨立,但又有關聯,而關聯它們的就是數據交換層和流程服務層。數據交換是從數據表、數據字段層面保障信息準確及時的傳遞,具體技術包括企業服務總線技術(ESB)和消息機制(EQ)。而流程管理則是從更高級的代碼流程層面保證業務系統間相互的溝通互聯,主要通過流程管理器技術(BMP)來實現。數據交換和流程管理最終都是服務于數據中心。數據中心是數字化校園所有數據匯合共享的地方,它既是數據的接收者又是數據的提供者,是數字化校園系統正常運轉的核心所在。數據中心包含數據處理的兩個階段:數據共享和數據歸檔。最后是信息服務層,為用戶提供各類信息的WEB展示。縱貫數字化校園架構模型所有層級的是兩個保障體系:信息安全技術保障體系包括數字化校園的安全管理,包括安全策略、安全組織、安全評估、安全技術等;信息標準體系包括信息、技術標準、組織機構、管理制度、運維保障體系等。
目前,江蘇警官學院數字化校園系統運行正常。相比較傳統的校園管理,數字化校園至少具有以下一些優勢:
1)信息獲取及時透明。門戶管理平臺集成了各業務系統的信息功能,任何部門的通知新聞都能夠立刻顯示在校園內網界面中。
2)內部辦公高效節儉。多個業務系統的使用,使得數字化辦公基本代替了傳統的紙質辦公。無論教師、學生還是行政管理人員只需要上網就能獲知最新的工作消息,而且任何一個業務部門通過本部門業務系統就能隨意抽取到所需的其它部門提供的數據,大大提高了辦公的效率。
3)校園生活便捷有序。一卡通系統集成了日常校園生活所涉及到的方方面面,如門禁、飯卡、水卡、電卡等等。一張校園卡就能解決師生的吃、用、住、行,反應在數字校園系統中就是一串清晰變化的數字。校園生活也變得簡單而有序。
4)學習空間逐漸拓展。師生們可以在任意時間任意地點登陸數字校園后,進行溝通、交流、學習和下載資源,還能在線練習和提交作業。校園學習不再局限于教室和課上的45分鐘,數字校園系統大大拓展了師生們學習的空間。
當然,除了優勢之外,目前的數字校園系統也存在許多的缺憾,大體上有以下幾點:
1)數據中心的功能不夠強大。數據中心是數字校園的核心部件,是維系數字校園運行的動力之源。未來,海量的數據要通過數據中心來處理和安置,沒有科學、長遠的設計和規劃,數據中心勢必成為整個數字校園或智慧校園運行的最大瓶頸。
2)學習平臺的架構不夠完善。現在的學習平臺大多死板僵硬,缺少“動感”。所謂“動感”一是指“互動”即師生間的互動溝通,探討交流;二是指“移動”即師生能夠隨時隨地通過移動終端登錄平臺;三是指“聯動”即學習平臺和所有的資源平臺(如圖書館、課程網站等)互聯互通,共享共用。
3)數據來源的層次不夠細密。由數字校園總體架構模型可以看到,目前的中心數據主要來源于各大業務系統,且僅限于關系型業務數據,數據來源的層次不夠細密。比如說校園環境數據(設備、植物、教室等)、人員流動數據、視頻監控數據、個性WEB應用數據(博客、QQ心情、人人網等非私密空間)、其它學習和娛樂相關的數據等等都未被適當引用。
4)校園數據的利用不夠充分。部分校園數據被存儲后未做進一步加工處理,從而失去其特殊的價值,成為無用的電子垃圾,浪費空間和資源。
5)個不夠周到和全面。數字校園系統中雖然也有個性化的處理,比如區分了教工和學生的頁面構成,但方法太過簡單和粗糙,無法突出每一個人的“個性”。比如師生近期的關注點、學習或者工作的重點等等。且界面無法變換更新,缺少靈活性。
3.2 智慧校園的整體構建
智慧校園整體構建是以已經建成的數字校園為基礎,以彌補數字校園系統的缺憾和不足為目標,融入“物聯網”的應用,并突出“智能化”特點。其總體架構模型例圖2。
智慧校園架構模型是在數字校園架構模型的基礎上做了部分的修改和升級。從下至上依舊分為基礎設施層、業務系統層、數據交換層、流程服務層和信息服務層,在最上層構造上多了一個終端服務層。每一層都分別做了或多或少的調整。比如基礎設施層,在校園網內新融入了移動網絡和物聯網絡;業務系統層,更細致的劃分出典型業務系統和非典型業務系統,同時突出校園學習環境的建設,以所有與科研、學習相關的系統為基礎,利用云技術手段,構建基于云服務的互動學習及資源共享平臺;數據交換層和流程管理服務于大數據中心。大數據中心是以大數據概念進行構建,包括了非關系數據的存儲處理和關系數據的存儲處理,所有數據通過Hive-Hadoop集群進行深度挖掘分析,最后匯總數據和分析結果導入關系數據庫中以聯機分析的方式為客戶所調用;信息服務層新增個平臺,在統一信息門戶中靈活調用;最后是終端服務層,在固定終端之外,新增了移動終端,通過定制的校內移動終端平臺高速訪問智慧校園。
3.3 智慧校園局部構建分析
由圖2智慧校園總體架構模型圖可以看出新構建的系統至少有兩大區域是需要重點關注的,其一是數據中心;其二是基于云服務的互動學習及資源共享平臺。
1)大數據中心的構建
大數據中心的構建將是智慧校園構建的重點和難點。大數據中心功能架構例圖3所示。
在未來,針對非關系型數據的存儲和查詢已是必然的趨勢。互聯網時代,完全的關系型數據庫已越來越無法適應當前的形勢。該文考慮在大數據中心內的交互區綜合應用兩種方式的數據庫存儲,所有的業務系統根據各自需求進行選擇性存儲。交互區內的數據再經過訂閱抽取,歸入大型數據倉庫系統中按照主題分類建立深度分析模型。在深度分析模型中,分析結果將不僅僅為簡單的“是什么”和“怎么樣”,而且要解決“為什么”和“怎么辦”的復雜問題,包含了查詢統計、分析預測和自動控制等功能,突出“智能化”特點。這里的大型數據倉庫系統是基于Hadoop(分布式系統基礎架構)技術的Hive(Hadoop下的SQL解析引擎)系統,即圖3中的Hive-Hadoop集群。經過Hive-Hadoop集群深度挖掘分析之后的數據和分析結果重新導入專用關系數據庫中,供系統和用戶使用。前端工具不再承擔分析功能,僅僅實現數據和結果的可視化查詢[4]。
2)基于云服務的互動學習及資源共享平臺構建
基于云服務的互動學習及資源共享平臺將為智慧校園內泛在的學習提供可能。例圖4。
平臺以云服務的方式融合了所有學習與科研相關的系統的資源,再經過優化的檢索處理,通過各類終端以個性化的方式提供給不同的用戶,真正實現按需服務和全天候服務。所有的資源都不會被浪費。同時平臺綜合多種互動方式如語音、視頻、在線留言等等,為教師與教師、教師與學生或者學生與學生之間提供交流暢通可靠的交流場所。教師還能應學生的要求隨時安排在線考試或者在線作業,并及時進行有針對性的點評。平臺的實現采用SOA架構以及Websrvice技術,通過組件方式靈活組合和調用各類資源。基于云服務的互動學習資源共享平臺,將能最大程度的滿足師生們的學習需求和表達需求。
4 結束語
計算機、網絡技術的不斷更新和進步為高校教育信息化的發展提供了源源動力和蓬勃生機,而如何將先進的技術與高校的管理、教學完美結合則是每一個高校信息化建設參與者需要深入考慮的問題。該文對智慧校園的考慮和構建受當前技術發展所限還有一定的局限性,而隨著物聯網技術、大數據分析、云計算等計算機軟、硬件技術的不斷發展,未來智慧校園的構建必將更加成熟和完善。
參考文獻:
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數字化校園是教育信息化建設中的重要內容。筆者將從數字化校園面臨的現狀出發,探討數字化校園的構成和數字化校園的建設。
一、當前數字化校園面臨的困境
(一)教育教學應用不充分
一所學校發展的根本是不斷提高自身的教育教學質量。雖然學生考試的分數不是評價教學質量的唯一標準,但學生高考分數無疑是一個重要的指標。可是,現代教育技術在校園中的裝備并不必然能與這個重要指標畫上等號。有許多地方的學校,教室里的電腦是可有可無的擺設,墻上的投影機是灰塵滿滿。信息技術裝備在校園中沒有進入常規化應用,沒有與學校教育、課堂教學緊密聯系。
(二)硬件設備的升級滯后
數字化校園升級換代特別快,上萬甚至幾十萬元的設備才過二三年就淘汰了,速度和流量已跟不上學校的發展形勢。大多數的學校由于財力原因在教育設備招標過程中往往選擇最便宜的,而不能采購那些高質量高價格的硬件設備,從而影響了數字化校園的長遠發展和今后拓展。許多學校一些電腦用了六年七年是很常見的現象,甚至八年九年也并不稀奇。其實并不是這些學校不喜歡更新設備,而是無奈之舉。雖然這些設備還能發揮余熱,但早已不能勝任當前的工作了,從而也阻礙了學校信息化的進一步發展。
(三)缺少相應的技術和管理人才
數字化校園是一個高科技工程,但在許多學校,特別是處于義務教育的基層學校,大多缺乏這樣的專業人才。許多信息技術教師往往是學科教師出身,缺乏扎實的專業知識和技能,導致學校對數字化校園建設缺乏科學的規劃。在使用和維護過程中技術支持不力,嚴重制約數字化校園的應用與教學。同時,學校管理層中大多對信息技術和教育信息化的理解不夠深刻,影響教育信息化的領導力。
(四)建設費用制約發展
信息化工程是一項投入大、周期長的系統性工程。尤其是初期的硬件、軟件等設施投入,需要較大投入。同時,信息化工程在后期維護中,需要定期更新、升級。維護經費的保障,也是對經費提出的一個挑戰。
(五)教師信息素養有待提高
信息技術設備的有效應用主要與教師的信息素養有關。一個缺乏相應信息素養的教師,即使旁邊有再好的現代教育設備,也不會用、不能用、更用不好。教師普遍缺乏相應的信息素養是數字化校園叫好不叫座的重要原因。
二、數字化校園的構成
數字化校園涵蓋了校園生活的諸多方面,它的構成比較復雜,在建設過程中應進行統一規劃、分步實施。從總體規劃建設上來說至少可以分為三層結構:服務接入、校內管理層、基礎設施層。滿足以Internet、移動計算機、移動電話以及校內師生員工在任意時間、任意地點、任意方式的訪問及應用。
服務層:包括門戶接入、目錄服務、WWW服務,其中WWW服務涵蓋校內管理的諸系統應用。
校內管理層:主要由校內信息服務(包括辦公系統、人事、財務、教務、學生、科研、物資儀器設備管理系統、校園地理信息系統等)、數字圖書館、數字檔案館、數字博物館、遠程教育、校園一卡通、身份認證系統、知識管理系統等構成。
基礎設施層:包括網絡基礎平臺、優化配置的數據庫群、E-mail、DNS、FTP等網絡基礎服務設施。
有許多數字化校園不是定位太高就是定位太低。真正的數字化校園在學校的教育教學中應突出體現三個方面――“網絡化、智能化和個性化”的特點,也只有具備這些特點的數字化校園才是有價值的。
網絡化:網絡化是一種趨勢,前期大規模的基礎網絡建設在這時將產生深遠的影響,所有的工作、學習、生活都將被賦予鮮明的網絡特色,可見這一切都將直接或間接地與Internet相連。
智能化:從技術的角度講,智能化就是自動化,就是通過一系列智能技術使設備或者系統部分地具有人的智能,從而能夠部分地代表人的勞動。
個性化:個性化的影響已經越來越大。通過網絡,人們可以將自己的需求出去,也可以通過其網站和定制系統獲得所有具有相同需求的資料。可以說,個性化是信息技術所取得的最為偉大的成就之一,數字化校園為個性化教學開辟了廣闊的視野。
網絡化、智能化、個性化將成為繼PC、基礎網絡后數字化發展的又一個全新的階段,它們將成為未來數字化校園的熱點。
三、數字化校園建設策略
(一)科學規劃,體現一定的前瞻性
信息技術的發展日新月異,升級和更新頻繁。因此,數字化校園在規劃中要做到科學,預留一定的超前性和可伸縮性。
(二)建設一支高素質的管理隊伍
管理隊伍既包括技術管理人員,也包括行政管理人員。行政管理人員重在落實規章制度、實踐探究、創造性地運用數字化校園,為教育教學服務。技術管理人員要能夠結合學校實際,充分發揮基礎設施的效益,確保數字化校園網的暢通與高效。
(三)要有連續、合理的資金投入
任何設備都是有壽命的,現代教育設備也一樣。數字化校園不能搞一次性的投資,應該要邊建設邊發展邊探究邊投入,重在形成合理的、良性的發展態勢。缺乏連續性資金投入,容易導致設備無法及時升級,新添置的設備無法到位,從而影響了正常的教育教學。
(四)提高教師的信息素養
當數字化校園設備到位后,在日常的教育教學中能否發揮應有的作用,一線教師的信息素養起著決定作用。這里的信息素養至少包括在數字化環境下運用現代教育設備解決常規教學任務的意識,也包括教師要達到熟練應用的基本操作技術和能力,兩者缺一不可。教師信息素養的提升一方面要注重教師培訓,另一方面要營造良好的科研氛圍,引導教師在實踐中不斷嘗試、不斷探究。
1數字化校園概述
數字化校園是以網絡為基礎,以計算機技術、網絡技術和信息技術為載體,學校的教育、教學、科研、管理等方面的信息都通過數字技術來進行采集、整理、加工的一種新型校園。學校教職人員和學生在學習及生活服務方面各種信息的存儲、傳輸和使用都通過數字化技術來完成,而且會得到更加充分的利用,數字資源在必要的時候還能夠轉化為學校的虛擬教育環境。一般情況下,數字化校園除了硬件之外,還需要一系列的軟性條件相配合,比如全校人員都能夠具備較好的信息素養。
2中職數字化校園建設的目標
數字化校園建設的目標主要分為兩個部分,總體目標和具體目標。在總體目標方面,要實現以信息技術為代表的數字化技術與具體的教學工作的融合,實現教育模式的創新,學校的教學研究、教學實踐與教學管理都要廣泛應用數字技術。對于中職學校來說,這意味著學校所有工作在整體上實現信息化與現代化。從上文所說的硬件與軟件條件來看,需要廣大教師和學生都能有效利用學校為數字化校園建設而配備的各種先進教學技術設備及其技術應用,都能享受到信息技術發展給教育領域帶來的利好。另外就是具體目標,或者也可以稱為階段性目標。隨著數字化校園建設的逐步推進以及信息技術本身的不斷發展,具體目標也要隨時變化,不斷更新。具體目標綜合起來,即溝通了總體目標。基于目前中職學校普遍的能力與條件,以及信息化的發展水平,具體目標要包括構建資源共享的學校信息管理平臺,逐步實現管理的科學化與信息化;建設精品課程的網絡學習平臺,以及平臺上較為豐富的精品課程;信息化教學所需的軟硬件配置;學校門戶網站的改進;學校的微信公眾號或服務好;師生信息素養的提升。
3中職數字化校園建設的保障措施
由以上論述可知,中職學校的數字化校園建設千頭萬緒,而且要在教學上發揮出實際作用,對學校、教師和學生來說都提出了較高的要求。為了保障數字化校園建設的順利及其最終的成果,需要一系列的保障措施。首先,應建立以校長為領導,學校各部門人員廣泛參與的教育信息化建設領導小組和數字化校園建設辦公室,為建設提供組織保障。在此基礎上,要廣泛搜集、整理和分析相關意見與建議,制定學校層面的數字化校園建設推進或管理辦法,創造制度保障,明確每個人需要負責的工作,讓整體規劃和管理更容易。其次,無論是硬件建設還是軟件建設,都需要具備較高信息素養的團隊來提供支持,一般情況下很難通過中職學校自己的力量完成。所以,應通過產學合作、引進、培養、培訓等多種方式組建信息化人才隊伍,創造團隊保障。而招聘和組織人才團隊,購買和配置各種硬件設備,建立網站等都需要資金,所以還需要學校提供經濟上的足夠支持。應該以學校自籌為主,企業投資和社會融資為輔,構成多渠道投資體系,一方面充分調動學校、企業和社會各方面的積極性,另一方面又保證學校在其中起到主導作用,建設工作能始終瞄準人才培養。
4中職數字化校園建設在教學上的主要作用
4.1突破原有教學瓶頸
中職數字化校園建設不是一個簡單的“噱頭”,而是要切實在教育方面形成“戰斗力”,推動學生的發展與成長,必須在教學上發揮作用。首先,要突破原有的教學瓶頸。比如,在中職學校的傳統課堂教學中,課本、黑板和粉筆是教師的教學工具,教師所能做的就是在課本的基礎上通過黑板和粉筆對課本內容進行講解。不僅效率低,而且學生過于被動。數字校園所創造的便利條件,使得教師有更多便利的教學資源可用,學生可以基礎到更豐富的學習內容,教學方式能夠得到徹底的改變,進而突破以往的瓶頸。
4.2學生個性得到發展
其次,中職學校的數字化校園建設可以提高學生的理解能力,在以更高的效率幫助學生奠定較為牢固的知識技能基礎之后,促進學生的個性發展。因為學生有了更加新穎的學習方式和更豐富的學習資源,完全可以在完成基礎學習之后,從自己的能力、個性與興趣等各方面特點出發去進行自主學習,讓自己的內心更加充實,知識體系更加完整。教師還可以通過向學生傳授各種具體的方法,使得學生劇本較強的能力去主動探索自己所需的知識,培養學生的實踐精神和探索精神。
4.3教學互動得以增強
第三,中職學校的數字化校園建設可以增強校園互動。數字化校園與對互聯網的使用緊密相關,而互聯網本身就是一個大型的互動平臺。在現代社會,很多人都是通過互聯網建立起的相互聯系。在互聯網上,還有很多小一些的互動平臺,比如微信等即時通訊工具,或者各種視頻網站,也能夠承載一定的社交功能。以后者為例,不僅能夠通過視頻形式向學生提供各種直觀的知識,而且學生可以通過給視頻留言、評論或發彈幕的形式來完成與他人的互動,拓展自己的眼界,加深對知識的理解,再與教師展開更深入的學習和討論。
4.4教學內容充分改善
在剛才提到的幾點中,已經多次提到了教學內容的問題。數字化校園建設帶來的最為明顯的變化,就是教學內容變得非常豐富。互聯網上的資源,都可以通過各種方式被師生雙方利用起來。這對于中職學校的教學工作非常重要,因為中職教育本質上是職業教育,學生畢業后有很大可能會直接進入社會就業。與傳統課堂上所教授的知識相比,現實工作場景下學生需要明白的知識和各種道理要豐富得多。有了互聯網的加入,情況就會變得完全不同,網上已經存在和教師創造出的數字化資源能較好地解決上述問題。
5中職數字化校園建設在教學上的具體體現
5.1有效改善教學體系
以上作用的發揮,在教學中都會有比較具體的體現。首先,數字化校園建設意味著教學體系的改善。這里所說的教學體系包含三部分的內容,首先是能夠完善學校的教學管理制度,其次可以完善校園的教學管理部門,第三能夠加強對學校教學工作的管理和調整。在完善教學管理制度方面,既屬于教學層面的工作,又是數字化校園建設的核心,始終貫穿于數字化校園建設的過程之中。學校要根據實際情況,制定科學的數字化校園管理制度,明確相應責任與責任人員,比如教師在課堂上應該如何使用校園的數字化教學設備等。數字化校園的教學管理部門要實現與信息技術的充分融合,要建立起新型的工作機制,減少內部層級,開展扁平化管理,以保證制度在落實的時候,各項工作能夠得到更加清晰快速的執行。學校教學工作的管理與調整也要實現數字化。以中職計算機專業為例,學生要頻繁接觸互聯網,很容易受到網絡上各種良莠不齊的信息的影響。教師要隨時關注學生在學習與生活中的各種狀態,了解學生的想法,并以數字化的方式上傳到學校教學管理部門那里去,再由這些部分進行判斷和分析,與教師共同確定下一步要采取的教學措施,做好應對。
5.2全面充實教學資源
數字化校園建設能夠帶來教學資源的充實,但教學資源并不是連上了互聯網就可以自動出現的,需要學校和教師采取具體的行動。比如,應該建立學校的教學資源平臺,加強資源庫建設,將平臺的所需內容進行分類,然后學校的全體人員,包括學生,都在相應的管理制度的約束下不斷豐富平臺上的資源。如各種課程所需的資源,一些輔助資源,各種職業培訓方面的信息,乃至職業教育領域最新發展狀態的新聞資料等。這種方法既可以快速充實學校的數字化資源,又能讓教師和學生以越來越高的效率找到他們需要的信息。仍以中職計算機專業為例。學生需要學習演示文稿軟件應用,而相應軟件的更新速度比較快,而且有很多較為復雜,同時效果很好的演示文稿軟件應用方法沒有足夠的時間在課堂上展示,教師自己也無法及時收集到所有這些信息。因此,在教學之前,師生雙方就應該共同去搜集整理相關資料,包括一些軟件的說明書、文字教程、視頻教程等,都可以上傳到學校資源平臺的相關分類中去。教師既是資源的搜集者,又與平臺的管理部門一起做好對這些信息的審核與分類工作,保證課堂和課后應用的時候能夠清晰明了,提高效率。
5.3建設現代教學平臺
從剛才的論述中可以看出建立學校的數字化教學平臺的重要性。沒有數字化平臺,學校的數字化校園建設就是無根之木,無源之水,數字化資源缺少承載的根基。對于學校來說,要搭建起基礎的平臺,包括大容量,高速度的云盤等,要為各個學科或領域的具體平臺提供建設的基礎。另外,學校還要建立起相應的網絡信息系統。如剛才所說的高速度云盤系統,如果云盤系統本身具有高速度的特點,但學校的網絡質量很差,那么高速云盤的高速功能就很難體現出作用。而且,各個部分都要建立起相應的平臺,保障工作協同的一致性。在具體的教學層面,也需要教師去建立自己的平臺。例如,中職計算機專業的教師可以依托于學校的網絡和平臺,建設本專業或本班的平臺,將與文字處理、電子表格處理、演示文稿軟件制作等相關的內容進行梳理之后,把其中的重點內容放在本專業或本班的平臺上。學生有新的發現時,也可以經過與教師的討論之后放在該平臺上,教師可以配上對資源的描述,比如屬于哪一方面的資源,對于大家的學習有著什么樣的作用等,吸引大家都能將現代教學平臺上的資源利用起來,緊跟時代與科技發展的步伐。
5.4提升信息教學素養
提升信息教學素養要從“教”與“學”兩個方面加以考慮,即師生雙方都需要提高自己的信息素養。在教師層面,必須通過自主學習和參加學校內外組織的各種信息化技術培訓,逐步提高教學過程中應用信息技術的能力,改進教學方法和手段,強化信息化教學理念。另外,不同的教師要有所側重,不能盲目跟風。比如年齡較大的教師,對信息技術的基礎知識掌握比較少,需要加強基礎能力;年輕教師則要吸收更多他人的經驗教訓,了解信息化教學中容易出現哪些問題以及時避免。學生則主要應學會正確看待和應用信息技術。對于剛才多次提到的中職計算機專業來說,師生雙方的信息素養更加重要。比如,教師發現教材上主要教授的還是WindowsXP系統,要意識到教材內容已經過時,應及時學習Windows9、Windows10乃至Windows11等新版本系統的特點和使用方法,及時更新相應的數字化教學資源并在教學中加以應用。另外,還要組織學生自己通過互聯網去展開調查和學習,了解當前比較主流的操作系統以及普通使用者對不同系統的使用感受,結合他們自己的特點提出學習需求,讓他們意識到用好互聯網對自我成長的巨大幫助,提升其信息素養。
5.5創新發展教學活動
在中職學校,課堂教學知識教學活動的一部分。除此之外還會有各種社團等集體活動形式,都屬于教學活動的一部分。以往這些教學活動大都是在線下進行的,僅有少數與信息化結合非常緊密的專業、學科或興趣小組會通過信息化方式來展開教學活動。在數字化校園建設的影響下,各種教學活動都有了與信息化資源相結合的機會、空間與需求。比如體育社團,可以通過觀看體育比賽的網絡直播來實時了解和研究各種具體的戰術并在學習的過程中進行實踐演練,學習的趣味性和實際價值都會顯著提升。又如部分中職學校的航模等興趣社團,一般包括計算機等各相關專業學生,指導教師可以帶領他們專門在一些視頻網站上的知識區搜集相關視頻,讓大家了解一下其他人是如何制作航模的,會用到哪些技術,又是如何實現這些技術的,然后根據學生的專業情況展開分工,共同去制作更高水平的航模,讓社團活動更加有趣,學生完成之后更有成就感。學生有需求的,比如某些部件想要通過3D打印來完成,教師可以爭取學校的資金支持,委托外部制作,盡可能地滿足學生。一方面保障活動的質量,另一方面也讓學生有機會接觸最前沿的技術。
5.6形成新型教學特色
學校辦學理念和特色
北京市豐臺區師范學校附屬小學1965年建校,現一校兩址,有教師128人,學生1710人。學校的辦學思路是:運用數字技術孕育學生明天的智慧。育人目標是:為培養國家和民族所需要的有智慧的中國人奠定基礎。學校以繼承、發展、融合為宗旨;以課堂教學為中心;以優化、融合為手段;全面打造學校的智慧數字空間,努力創造學生的數字思維品質。在對單元整體教學研究、互動反饋技術和iPad在課堂教學中的應用以及智慧文化建設等方面進行了深入探索之后,學校在諸多優勢之中,首先彰顯的就是數字化課堂和現代化教學。
多年來,學校先后被教育部確定為“全國現代教育技術實驗校”,被中國青少年研究中心確定為“實施素質教育基地”,被北京教育科學研究院認定為“北京教科研網臺實驗基地”;先后獲得“北京市教育科研先進單位”“北京市中小學信息化工作先進學校”“北京市基礎教育科研先進集體”等榮譽稱號。2013年6月,由教育部主辦的豐師附小“數字校園 智慧課堂”辦學思想研討會成功召開;2013年7月,學校主持召開了“北京市中小學學習方式變革”課例觀摩研討會;2013年9月,召開了亞太地區“一對一數字化教學國際開放日”活動。近年來,學校的辦學經驗以及數字校園建設成果被多家媒體報道。
數字校園核心需求
學校實現素質教育是以教學為中心,一切新媒體、新技術都為優化教師的教與學生的學服務。豐師附小的研究特點是全員參與。田昆升校長把握研究方向,他將二十年來引領學校走信息化發展道路所取得的經驗結合學校十二五課題研究《學生學習方式的變革》《基于智能終端的數字化教學模式研究》《在數字校園建設中學生數字化學習模式的研究》與新媒體新技術的應用、高素質的教師培養綁定,來詮釋研究中的數字化教育的三大戰略,即技術戰略、時間戰略、人才培養戰略。
這些都是豐師附小的研究亮點和數字校園建設特點,是在田昆升校長帶領下總結的經驗向實踐轉化的成果,也是為什么豐師附小會選擇智能終端應用于課堂教學、建設學校智慧文化的原因。這是學校教學研究的需要,是教學設計實施的必然,是時展、工具進步的必然,是未來人才培養的需求,也有相關的設備穩定因素在內。
從開始項目研究方案的制定到設備采買、安裝調試,再到對師生應用培訓,學校在嚴格落實統一管理的基礎上,在應用層面經歷了四個階段:培訓、實踐、檢測、總結。周而復始、智慧地進行項目推進,效果突出。完備的信息化建設體系以及高水平的教師隊伍,智慧課堂與文化的打造,成就了今天的豐師附小。
數字校園優秀成果
作為北京市首批數字校園實驗校,豐師附小始終以課堂教學為中心,開展信息技術與學科教學整合的研究。學校運用現代教育理論和信息技術,通過對教學過程和教學資源的設計、開發、記錄、評價和管理,打造智慧課堂、智慧文化,建設數字校園。
2012年3月,豐師附小在三年級進行iPad智能終端在教學中的應用實驗,實驗過程涉及三、四、五年級,24個教學班860名學生和9個學科的61位老師。iPad進入課堂后,我們進行了相關的理論學習和實踐探索,我們看到了課堂中所呈現的變化,包括教材呈現方式、教師教學方式、學生閱讀積累方式、學生計算方式、學生作業方式、學生協作學習方式、學生信息素養培養過程和教學反饋與評價方式等。會用信息化設備學習是今天豐師附小學生的特點。隨著研究的深入,豐師附小逐步形成了以iPad為智能學習終端的網狀、交互、融合的教學模式。它以iPad系統軟件為支撐,通過思維導圖的方式建立學生的知識框架,以及與這個框架相匹配的樹狀思維方式。它把教師、教材、學生、工具以及圍繞這些點所形成的資源全部融合在一起,使知識結構與人的思維結構重疊,使思維的方向與知識、科技的最前沿發展形成同向狀態,把學生和教師推到了創造的邊緣,使學生對于知識的建構呈現出網狀的、聯想式的、放射性的知識結構,為學生創造性思維的建立提供可能。智能終端上面所承載的所有內容都是教師精心設計的。從表面上看,是人機交互的一種表象,事實上達到了學生與學習對象的交互,那是教師在智能終端上面設計了教材。學生與方法的交互,那是教師設計了學生解決問題的路徑和工具。學生與拓展知識的交互,那是教師為學生進一步學習拓展的空間。學生與學生之間的交互,那是教師們為學生進行共同研究所設計的對象。學生與教師之間的交互,那是教師為學生設計的答疑解惑的空間。學生與作業的交互,是學生形成能力再現思維的空間。如果學生完成作品,那是他創造的空間。智能終端是教師為學生拓展思維、形成能力,學習知識所設計的園地。學生思維是學習所得,是形成思維過程和能力的建構過程。在這種模式中,是教師精心設計了學生思維與知識間的聯系,聯系的核心是交互,通過交互能夠使不同層面的學生、不同愛好的學生、不同智商的學生都能達到他們的最近發展區域。基于智能終端的交互式學習模式突出了以學生為主體、以學生發展為中心,突出了學生思維建構的過程以及學生對于自己學習效果的理解過程的諸多特點。
同時,我們在原有互動反饋技術應用平臺基礎上,根據現在課堂教學需求研發了iTeach和iExam兩個教學用平臺,用于課堂教學及時有效評價以及利用后臺反饋數據指導教師調整教學策略,科學嚴謹地進行教學設計。豐師附小的數字校園建設還體現在對于智慧文化的創建上。我們的數字德育是數字課堂的延續,是以校園網為載體的數字德育與數字校園文化的建構。我校為學生構建的智慧文化環境和進行德育的媒介是通過30臺多媒體投影和1套監控信號分配、投影控制模組的智控終端組成的。通過現代化設備對育人環境的打造,把育人思想變成可見的影像呈現在眼前,再將學生視覺看到的、感受到的轉變為行為。由視像轉化為思維,最終形成行為,讓學生在思維的成長中形成智慧。
我校智慧文化的整體架構為:一個頂層理念、四個領域、三大主題、六個維度和十個時間段。在“智慧文化”的理念之下,我們將智慧文化劃分為四大領域,即“世界經典文化”“中華傳統文化”“北京地域文化”“豐臺家鄉文化”。
智慧課堂、數字校園是豐師附小的發展特色。在未來的數字化管理中,我們將突出使用的簡約性、檢索的智能性、歸檔評價的科學性。
學校在幾年來的數字校園建設中取得了豐碩的成果,被認定為蘋果杰出項目學校。
數字校園在建設和應用過程中的后續思考
后續研究中,在數字化現代學習管理、智慧課堂教學模式、學生學習方式、學生發展評價等方面,我們還將不斷完善和深化。隨著教育信息化的發展,教育改革的逐步深化,我們將繼續堅持不懈地努力,運用科技手段,以新媒體、新設備作為優化教學方法的載體,以對學生的整體規格的設計所達到的目標作為辦學方向,逐步創建具有我校特色的智慧校園。
第一,進一步深化智慧課堂實踐研究。我們將在課堂教學環境、教學方式、教學過程、教學評價、教學資源建設等方面不斷探索,形成適合學生發展的特色教學模式。特別是在教學評價方面,通過后臺數據的生成、使用,更加科學、嚴謹地指導課堂教學,實現個性化教與學。第二,進一步深化協助互助學法研究。我們將充分挖掘信息化教育特色,發揮數字校園優勢,開展教師與學生、學生與學生、學生與數字空間、學生與資源空間的探索,形成適合學生發展的特色學習方法。
第三,進一步完善數字化校園體系。在數字校園體系中,我們要做到學校管理科學嚴謹、教師隊伍優質超前、課堂教學智慧高效、校本課程特色創新、學生評價個性發展、校園環境網狀融合,進一步提升數字校園智慧課堂與智慧文化建設。
(作者單位:北京市豐臺區師范學校附屬小學)
專家點評
北京市豐臺區師范學校附屬小學在“運用數字技術孕育學生明天的智慧”的辦學思路指導下,以繼承、發展、融合為宗旨,以課堂教學為中心,以優化、融合為手段,全面打造學校的智慧數字空間,開展信息技術與學科教學整合的研究,努力培養學生的數字思維品質,提升教師的專業發展高度。
關鍵詞:數字化校園;統一身份認證;CAS;LDAP
中圖分類號:TP393文獻標識碼:A文章編號:1009-3044(2012)22-5277-03
Research on Digital Campus Unified Identity Authentication System
RAN Xu1,ZHONG Ming1,CHEN Chun-ming1,2
(1.Chongqing Communication Institute,Chongqing 400035,China; 2.Defense Information Institute, Wuhan 430010,China)
Abstract: Along with the information technology unceasing development, application systems based on the digital campus are increasing, so security issues of unified identity authentication and access control become increasingly serious. The unified identity authentication system based on CAS and LDAP was discussed and described, and it laid a great foundation to develop application systems in digital campus.
Key words: digital campus; unified identity; CAS; LDAP
“數字化校園”是以計算機和網絡信息技術為基礎,以數字化信息為依托,使教學資源得到充分優化利用的一種虛擬教育環境。近幾年全國各大高校大力開展數字化校園的建設工作,各院校的數字化校園基礎平臺日漸完善,基于校園網的網絡應用系統日益豐富。但是各個應用系統可能隸屬于多個互不從屬的部門,因此缺乏統一的設計架構和開發規范,造成了大量基于不同系統平臺和技術規范開發的應用系統共存的現象,導致各應用系統相對獨立無法有效共享安全認證信息,于是形成了網絡環境下的多個信息孤島。隨著數字化校園建設的不斷深入,校園網上的各種應用系統的身份認證問題日益突出。數字化校園用戶在使用各種網絡應用時,必須面對多種登錄界面,記憶多個用戶賬戶和口令,校園網系統管理員也不得不維護多個系統中的用戶信息,以保證數據的一致性。數字化校園內各應用系統的安全認證問題嚴重制約了數字化校園的進一步發展,因此,建立一個統一的身份認證系統對數字化校園實現統一管理、統一認證和統一授權有著十分重要的意義。
1統一身份認證系統的設計思路
統一身份認證系統的設計思路是采用唯一的認證服務系統統一管理全校所有應用系統各自獨立的認證模塊,進行用戶賬戶的統一存儲、統一授權;各種應用只需遵循統一認證服務調用接口,即可實現身份認證的過程。而用于用戶身份信息、密碼存儲和數據傳輸的安全性則由統一認證服務提供的安全認證協議來保證。這既可規范各應用系統的身份認證方式,方便用戶使用,提高用戶工作效率,降低系統維護成本,還可以全面提升整個數字化校園網絡的完整性和安全性。
2統一身份認證系統的設計原則
數字化校園用戶統一身份認證系統需要滿足對用戶登錄時進行集中統一認證、登錄后進行分級分類授權、注銷后進行集中安全審計等功能的需求,從而提供集統一認證、分類授權和集中審計三位一體的安全解決方案。通過對數字化校園門戶網站的需求分析,確定了統一身份認證系統的設計應遵循以下原則:
2.1統一的認證途徑
基于數字化校園的多應用統一身份認證系統的核心功能是實現用戶的“一次登錄,處處訪問”,因此身份認證系統要提供一個統一的認證途徑,讓用戶一次登錄后,即可訪問全網的資源。
2.2良好的通用性
由于各個應用系統各有特點,分別運行在不同的平臺上,都要能與統一身份認證系統交互,這就要求統一身份認證系統提供跨平臺認證的功能。實現跨平臺、跨數據庫、甚至跨網段的身份認證,實現與數字化校園各種應用系統的無縫整合和互操作性。
2.3高度的安全性和穩定性
統一身份認證系統負責數字化校園全網用戶的身份認證和統一授權,是數字化校園正常運轉的核心基礎平臺,只有系統的安全穩定運行才能保障各種應用系統對用戶認證授權的正常開展,因此必須采取多項措施提升統一身份認證系統的安全防護等級,保證系統的安全穩定運行。
2.4靈活的可擴展性
統一身份認證系統為全網各應用系統的集中統一身份認證和授權提供支撐,這就要求統一身份認證系統具有靈活的可擴展性,不僅能夠支持現有應用系統對身份認證接口的升級改造,還要能夠適應未來應用系統開發部署時對身份認證接口提出的新要求,使新的應用能夠平滑整合到統一身份認證系統所搭建的總體框架之內。
2.5完備的權限管理
通過建立用戶、角色和權限之間的對應關系,實現對用戶的網絡訪問權限進行靈活配置,有效提升整個系統的易用性、靈活性和健壯性;基于用戶所屬單位對系統權限進行分級管理,有效的保證了用戶、角色及資源信息的隱秘性。
3統一身份認證系統的設計實現
統一身份認證系統的核心設計思想是統一存儲用戶身份數據,統一授權網絡應用系統,統一管理數字化校園內各種應用系統的身份認證方式,從而提升整個數字化校園的易用性、整體性和安全性。
為實現跨數據庫、跨系統、跨平臺、甚至跨網段的多個應用系統的統一身份認證,目前比較常用而有效的解決方案就是基于LDAP(輕量目錄訪問協議)的CAS(中央認證服務)單點登錄系統方案。該方案可以對多個應用系統進行統一身份認證和授權,用戶只需在統一的登錄界面進行登錄認證就能獲得多個應用系統的訪問權限。該方案主要分為三大模塊:統一身份認證接口模塊、CAS認證服務模塊及LDAP目錄服務模塊。統一身份認證接口為用戶提供系統登錄的入口,通過對各網絡應用系統登錄界面的集成,實現用戶登錄及認證界面的統一;CAS認證服務是統一身份認證系統的核心,為用戶提供基于CAS協議的多應用系統統一身份認證服務;LDAP目錄服務實現用戶身份信息的集中統一存儲、管理與維護,保證用戶信息在多應用系統中的唯一性和權威性。整個系統的架構如圖1所示。
圖1統一身份認證系統
3.1統一身份認證接口
統一身份認證接口為數字化校園中的各個應用系統提供一個統一的登錄界面,并將統一身份認證接口集成到各個應用中,替換各應用系統原有獨立的身份認證功能,統一身份認證接口根據用戶的登錄信息向CAS服務器發起身份認證請求。對于合法用戶,認證接口將得到一個有效的Ticket作為登錄應用系統的憑證,同時認證服務器也要存儲該Ticket以備合法性驗證。最后認證接口要將該用戶信息提交給相應的應用系統;對于非法用戶,認證接口會拒絕用戶訪問相應的應用。
3.2 CAS認證服務
CAS認證服務旨在為Web應用系統提供一種可靠的單點登錄方法,目前得到了廣泛的應用,具有獨立于平臺的特性。CAS認證服務是由CAS服務器統一完成的,它將統一身份認證接口發起的請求與LDAP中的用戶信息匹配認證,對通過認證的用戶,CAS服務器將生成一份特定的Ticket,這份Ticket強制用戶通過統一身份認證接口訪問授權的應用系統。整個認證過程默認采用HTTPS協議完成,數據通過SSL通道加密傳送,保證了證書和Ticket的安全性。認證服務流程如圖2所示。
用戶訪問統一身份認證接口,接口會分析用戶的訪問請求中是否含有合法的Ticket,如果有則允許通過接口訪問授權的應用,否則進入第2步。
統一身份認證接口將用戶的訪問請求重定向到CAS服務器,CAS服務器通過LDAP服務器驗證用戶身份的合法性,如果不合法則給予用戶提示,否則進入第3步。
CAS服務器產生一個隨機的Ticket,附帶上該Ticket的用戶訪問請求,將被重定向到用戶請求的應用。
應用系統將該Ticket返回給CAS服務器,CAS服務器進行Ticket合法性驗證。如果驗證成功,CAS服務器將用戶的身份信息返回給應用系統,應用系統根據用戶身份分配相應的訪問權限;如果匹配不成功,則給予相應的提示。
3.3 LDAP目錄服務
LDAP是由美國Michigan大學研發的輕量級目錄訪問協議,該協議用來將目錄信息到不同的資源。LDAP基于X.500標準,并新增了對TCP/IP的支持。LDAP服務器使用“推”或“拉”的方法復制數據,復制技術內置于LDAP服務器中,可以進行方便靈活的配置。
圖2 CAS認證服務流程
LDAP中目錄按照樹型結構進行組織和存儲,目錄由條目組成,條目類似于關系型數據庫存儲在表中的記錄,條目是具有區別名DN的屬性集合。LDAP協議規定了區別名DN的命名規則、存取方式、復制方法及搜索格式等。
目錄樹的各個節點使用不同的關鍵詞,如“dc”、“uid”、“dn”等,它們分別代表不同的含義,見表1。
表1 LDAP關鍵詞含義表
LDAP的組織和存儲特性決定了其具有查詢效率高但修改刪除效率低的特點,因此必須建立完備的初始目錄信息樹,以避免進行大面積的修改和刪除。針對數字化校園的特點,可以將單位信息、部門信息和人員信息保存在每個用戶的LDAP條目中,如圖3所示。
圖3 LDAP中的目錄樹結構
4結束語
該文中討論的數字化校園統一身份認證系統采用了基于LDAP協議的CAS單點登錄系統方案,比較完善的解決了用戶信息統一存儲、應用系統統一授權、應用系統規范認證和數字化校園的完整性及安全性等方面的主要問題。但是該方案可能涉及很多現有應用系統的升級改造,大量用戶信息的集中匯總可能會導致數據冗余問題的出現,這仍需要進一步思考完善。
參考文獻:
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