初中数字校园建设方案

东师理想初中数字校园建设方案

教育部数字化学习支撑技术工程研究中心

东北师大理想软件股份有限公司

2015年5月

目录

第一章建设背景 (4)

第二章建设原则 (5)

第三章建设目标 (7)

第四章建设内容 (8)

4.1数字校园及应用系统 (8)

4.2校园基础设施建设 (8)

4.3教育信息化应用能力培训 (8)

第五章建设方案 (9)

5.1总体设计 (9)

5.1.1应用逻辑体系结构 (9)

5.1.2物理部署体系结构 (10)

5.1.3技术开发的体系结构 (11)

5.2数字校园核心应用平台 (13)

5.2.1云备课与教学平台 (13)

5.2.1.1资源管理与共享系统 (13)

5.2.1.2资源库资源 (16)

5.2.1.3 题库管理系统 (21)

5.2.1.4 题库资源 (22)

5.2.1.5 初中学科教学工具 (22)

5.2.1.6多媒体备课与教学系统 (23)

5.2.2教育管理公共服务平台 (27)

5.2.2.1行政办公 (27)

5.2.2.2.教工综合信息管理 (28)

5.2.2.3学生综合信息管理 (29)

5.2.2.4学生综合素质评价 (29)

5.2.2.5教师发展性评价 (30)

5.2.2.6后勤管理 (31)

5.2.3基础支撑平台 (32)

5.2.3.1基础数据管理 (32)

5.2.3.2统一认证中心 (34)

5.2.3.3统一数据中心 (36)

5.2.3.4校园门户网站 (37)

5.2.3.5网络学习空间 (38)

5.3数字校园基础设施及终端建议 (39)

5.3.1网络系统 (39)

5.3.1.1网络硬件拓扑图 (40)

5.3.1.2网络硬件配置建议 (41)

5.3.2计算机系统 (42)

5.3.2.1网络硬件拓扑图 (42)

5.3.2.2数字校园硬件配置建议 (42)

5.3.3数字化教室配置建议 (43)

5.3.3.1网络硬件拓扑图 (44)

5.3.3.2网络硬件配置建议 (45)

5.4安全管理建议方案 (51)

5.4.1计算机网络安全设计 (51)

5.4.2应用系统及数据安全设计 (53)

5.4.3信息安全与保密管理 (56)

第六章项目预算 (58)

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、管理、技术服务校园信息的收集、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。数字校园应用系统包括一套教育信息门户（统一入口、个性服务页面）、多套应用系统（学科教学工具（平台）、教学资源库、网络考试支撑系统、教务管理系统、行政办公与管理系统、学生综合素质评价系统、教师发展性评价系统、一套基础支撑平台（统一认证、统一数据、基础数据库）及一套通用服务组件。同时，系统提供标准化接口，为集成其他应用系统提供有力的支撑。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，从而达到提高教育教学水平和管理效率的目的。

在充分利用现有硬件环境及已有软件系统基础上，进一步建设整体数字校园支撑环境,从而加强学校信息基础设施与能力的持续建设，实现教育理念与模式创新，推动教育与信息技术的深度融合。数字校园遵循以下原则进行建设：

?先进性

依据先进性与成熟性并重的原则。在应用软件平台方面：基于SOA面向服务软件体系开发，架构和标准开放，具备跨平台运行支持能力，可以运行在多种硬件平台和操作系统平台上。在网络和硬件平台方面：把先进的技术与现有的成熟技术结合起来，充分考虑网络应用的现状和未来发展趋势，适应学校未来5到10年跨越式发展的需要。

?开放性和标准性

充分考虑“标准和开放”的原则，支持国际上通用的网络协议、路由协议等开放的协议标准，并严格遵守国家及教育部有关技术规范，并充分依照已国家及教育部行业标准进行建设。

?整体性及共享性

依据“统一网络平台、统一信息标准、统一信息门户、统一身份认证、统一数据库平台”的建设原则，从总体规划上解决全校信息及资源孤岛问题。立足于统一规划和设计，实现校内各业务系统互联互通、统一共享。

?安全性及保密性

多层次、全方位、整体的建立安全体系，对网络传输、数据存储、用户身份认证、访问资源及服务等各个环节提供安全措施。并提供切实可行的数据、系统和网络安全解决方案，具有ARP欺骗防病毒、防入侵、防火墙措施，维护管理严密规范。

?可靠性及稳定性

能够保证系统24小时不间断运转，系统主要设备采用冗余技术，保证无单点故障。系统的结构采取分区和层次化，使用防火墙技术加以隔离，所有访问均在各层应用系统和程序的严格控制下进行。确保基础平台稳定可靠的运行，MTBF 大于10000小时，可用率达到99.9%。软件的缺陷<0.2%、故障率<0.5% 、系统连续运行平均寿命>3年。

?兼容性

采用J2EE架构，兼容windows、linux等多种操作系统部署。支持多种终端应用，与互联网、3G移动网及其他通信网互联互通，满足不同用户在多种网络环境实时接入，并兼容IE、Firefox、Google等浏览器；支持多种数据库类型，包括主流的oracle、sqlserver、mysql等数据库。

经济性

在已建硬件及软件平台基础上，充分保护现有硬件设备及软件的投资。包括现有设备、网络技术、应用软件及系统软件，以及系统运行的模式、人员管理及运营维护成本等。

通过建设数字校园，在教与学、管理、信息发布与反馈、教师评价等方面有效应用信息技术，为教师备课、授课、组织学生学习，为学生主动、轻松愉快、高质高效学习，为管理者动态监测教育教学状态、评价教育教学质量等提供有效支持，实现信息技术与教育教学的深度融合，支撑教学模式与方法的变革，真正实现教育革命性的变化。

要实现信息技术对教育发展具有革命性影响，信息化基础设施建设是基础，信息技术在教育教学中的有效应用是载体，师资队伍的现代化建设是保证。数字校园建设应在有效促进教学、管理方法等创新的前提下，根据教学、学习和管理的实际需要，确定所需要的应用软件，再以应用软件来确定系统软件、终端及网络设备等的需求。不断提高信息技术在教育各个领域的有效应用，提高教育教学质量。

4.1数字校园及应用系统

配备以信息技术支撑学校各学科教与学创新的学科教学平台，探索形成以教材多媒体化、资源网络化、教学个性化、学习自主化为特征的启发式、探究式、讨论式、参与式教学模式，引领、带动各级各类学校转变教学思路、改革教学手段和方法，全面提升教学质量；建设实现校园管理信息化、服务信息化的教育管理平台，推动学校管理规范化，提高办学效益、提升学校服务师生的能力和水平。

4.2校园基础设施建设

硬件设施建设包括校园网络，数字化教室、中心机房、教师终端应用、多媒体教室机房等方面建设。有效支撑数字校园中教与学信息化、管理信息化及教育信息化应用推动所需要的支撑环境。

4.3教育信息化应用能力培训

通过教师培训、国家级课题指导、举办交流研讨活动、组织参加全国性大赛等形式全面推进校内教育信息化的应用工作，真正发挥教育信息化在课堂教学与教育管理中的作用。

5.1 总体设计

数字校园及应用系统总体设计以教育教学应用为导向，采用多视图架构设计方法，对其建设内容，从应用逻辑、物理部署、技术开发等三个方面进行多视图的体系结构设计，为各类应用建设、应用集成提供顶层的技术实现方案。

5.1.1应用逻辑体系结构

服务对象包括学生、教师、教育管理者、社会公众四类群体。针对每类用户提供如下服务：

1)为学生提供的支撑服务

学习方面：各类学习资源的获取、存储、分享、评价；课前预习、课下探究、复习；与教师、同学交流、研讨；

信息管理方面：个人学习过程管理、教育资讯获取；

2)为教师提供的支撑服务

教学方面：各类教学资源的获取、存储、分享、评价；课前备课，课堂讲授，课下辅导、答疑，组卷、测试、阅卷、评价，实践教学组织与实施；

信息管理方面：学生管理、教学过程管理、教育资讯获取；

3)为教育管理者提供的支撑服务

校园安全管理、教育信息化状况、教学质量状况等监控与评价分析；教育资讯获取与发布；

4)为社会公众提供的支撑服务

教师评价与学生评价。

1）教学信息化方面：校园资源库及管理系统、课堂多媒体教学系统、题库管理系统、考试评价与成绩分析等；

2）管理信息化方面：包括办公管理、教师绩效考核评价、教师发展性评价等；

3）基础支撑方面：校园门户、统一认证中心、统一数据中心。

5.1.2物理部署体系结构

根据总体设计中的部署体系结构分析，软件采用集中式进行部署到校园中学机房，为全校师生提供各类教育信息化应用。同时，根据软件的运行需求，进行相应网络和基础硬件设施建设。

5.1.3技术开发的体系结构

数字校园主要包括：基础支撑平台、校园门户、校园应用系统及校园基础设施等方面建设。系统总体设计要达到统一性、标准化、高可用、高性能等技术目标，要体现出个性化服务及可扩展性、可管理性的应用特点，采用面向服务的技术进行设计。总体技术架构图如下所示。

应用支撑体系包括门户层、个性化服务层、服务提供层、服务支撑层、平台支撑层、数据存储层、基础设施层、标准规范体系以及安全与综合管理体系。

1）门户层：为教育系统各类用户提供一个统一的信息服务入口，并且提供门户信息的统一发布及各类应用的统一接入。

2）个性化服务层：依据用户的具体身份提供相应的服务，并且支持个性化内容及页面风格等服务的定制。

3）服务提供层：包括教与学支撑平台、教育管理支撑平台等各类应用服务。

4）平台支撑层：是由用户认证及授权、数据交换及共享等形成的一个应用支撑体系。

5）数据存储层：对于基础数据库存储及各类业务存储提供关系型数据库及文件等信息存储。

6）基础设施层：包括校园网络系统、中心机房、数字化教室、安全基础设施等，为各类应用系统提供基础网络、各类服务器、多媒体教学等基础设备支撑。

7）标准规范体系包括总体标准、信息资源标准、应用标准、接口标准、基础设施标准、管理标准等。

8）安全与综合管理体系包括物理安全、网络安全、应用安全和安全制度。

5.2 数字校园核心应用平台

建设能够有效支撑学生学习、教师教学、日常管理等业务，主要包括教与学支撑平台、教育管理支撑平台及基础支撑平台。

5.2.1云备课与教学平台

教与学支撑包括集中部署在教育局的资源共建共享平台、题库管理系统、学科教学平台、课堂多媒体系统、成绩分析及网络阅卷系统等。学校通过网络及终端环境进行访问应用。

5.2.1.1资源管理与共享系统

建立各级各类教育资源门户，实现资源批量导入、上传、审核、评价、举报、统计、分析、检索、共享等管理功能；对资源平台用户进行管理，对资源应用情况可以根据学段、学科等进行多维度统计。促进用户及机构参与资源开发的积极性，建立并完善各级基础教育信息资源建设管理和应用指导服务体系，为提高备课效率，提升教育教学质量提供资源各类与共享服务支撑。

系统主要功能如下：

1、资源检索

1）按照教材体系进行检索

备课资源、素材、试题和试卷支撑按照不同学段、学科、版本教材进行资源检索。

2）按照知识点体系进行检索

备课资源、素材、试题和试卷支撑按照课程标准知识体系进行资源检索。

3）提供多维度资源筛选方式

在任何资源检索体系下，系统均支撑以下四种资源筛选方式：

◆支持按照资源共享范围进行筛选

可以逐级选择全部资源、本区资源、校本资源、教研组资源和用户的各个群组间共享的资源。

◆支持按照资源媒体格式进行筛选

可以按照图片、视频、动画、文本、课件、试题试卷和其他格式进行资源的筛选。

◆支持按照资源类别进行筛选

备课资源支持按照word、ppt、资源包和教学平台课件进行筛选；

试卷资源支持按照格式化试卷和非格式化试卷进行筛选；

试题资源支持按照不同的题型、难度进行试题资源的筛选。

支持私有资源独立管理

备课资源、备课素材、试题资源和试卷资源均支持用户私有资源的独立检索和管理，方便教师查找、使用和统计个人资源状态。

2、资源管理

1）支持资源上传、下载

学科教师可以将个人的备课资源、试题试卷上传到云平台进行管理和使用、系统支持单文件和批量文件上传、上传简洁方便，同时支持任意资源的下载使用。

2）支持资源预览

支持图片、视频、音频、动画、文本、课件等绝大多数资源的在线预览，预览成像清晰快速，支撑教师快速筛选有用资源。

3）支持资源的评论、收藏

用户可以针对资源进行评论，资源所有者可以看到其他用户针对个人资源的评论信息，从而针对性的改进资源，同时支持用户将有用的资源进行收藏，方便日后查找和使用。

4）支持资源推荐

用户可以将私有资源或者共享资源推荐给其它用户（如推荐给教师或学生），推荐的资源信息将会以私人消息的形式提醒被推荐者阅读，资源推荐功能能够帮助教师更方便的挖掘和分享优质资源，实现优质资源的流通和教师能力的提升。

5）支持资源反馈

针对资源内容存在问题或错误的资源，教师可以进行资源反馈，反馈信息会推送给相应的资源管理员进行反馈信息的处理，从而为资源质量的提升提供了保障。

3、资源共享

1）创建群组

支持用户创建群组和加入群组，可以进行群组成员管理，解散群组，可以分享资源到用户所在的任意群组，群组内可以进行自由讨论。

2）共享资源

支持用户将个人私有资源共享到任意范围，如共享给所有人，共享到本市/区教育局、共享给本校教师、共享到群组或其他好友，从而实现资源的逐级共享、保证资源的流通性和私密性。

4、资源统计

资源统计分为资源分布统计、资源上传统计、资源下载统计、用户上传、下载统计、机构上传、下载统计、资源应用统计等。可以方便系统不同用户及时了解教学资源的建设和使用情况。

5.2.1.2资源库资源

基础教育区域资源库主要建设知识点资源、地方特色资源、公共资源、教师教育资源。

（1）知识点资源

知识点资源主要建设满足在数字化环境下教师教学以及学生学习所需的教材版本资源、专题学习资源、问题驱动学习资源、专项辅导资源、题库以及虚拟实验室。

知识点资源以石景山区教材版本为依托，以课程标准为准绳，坚持内研外联的政策，对内组织力量开发，对外与相关单位（资源专业提供商）合作建设。

教材版本资源

教材版本资源主要支撑教师的日常教学和备课活动，应提供覆盖基础教育各版本的各学科、各学段的册、单元（章）、课（节）所需教学资源。每册提供提供阶段复习和阶段测试资源；每单元（章）提供课（节）资源以及单元（章）拓展和单元（章）测试资源；每课（节）提供教学设计、教学课件、重难点指导、媒体素材、教学案例、拓展资料和学习评价资源。

教材版本资源集建设应首先研究学科本体和学生学习规律，进行理想教学设计，找到理想的教学模式，然后研究资源和软件的解决方法来进行建设。

其中册、章、节资源建设内容框架如下表所示。

册资源

?单元（章）资源

?课（节）资源

●问题驱动学习资源

问题驱动学习资源为学生开展课后交流学习、合作探究提供丰富的学习资源，以问题为驱动，突出解决某一问题的重点与难点，构建虚拟学习环境，帮助学生将知识转化为能力。主要以动画、学习平台、网页等为载体，通过科学探究、交互训练、能力拓展等多种学习方式，建设优化学生学习活动，激发学生学习兴趣。

主要包括：

问题：能够围绕课程标准要求的重要学习知识点提出问题，对学习内容进行多层次、多角度的设问和阐释。

学习：提供虚拟学习环境，满足不同学习形态下的学习需求，帮助学生将知识内化。

解析：提供问题指导与解析功能，使学校和课堂不再是学习活动的唯一场所，增强教学活动在时间和空间上的灵活性。

练习：提供支撑分层次应用与训练的智能诊断、虚拟学习环境及测试工具，为认知活动的优化和技能训练水平的提高提供保证。

拓展：拓展、延伸知识到课外生活实际的相关素材，培养学生获取、分析、加工和利用信息的知识和能力。

专题学习资源

专题学习资源为教师和学生提供知识点的专题讲解、探究或练习，教师可以利用专题学习资源组织探究学习活动，学生利用专题学习资源开展自主学习。

专题学习资源可按照学科和学段进行分类建设，要求以专题为导向，提供结构化的专题知识体系，并增加学习资源的趣味性和可读性；专题学习资源要充分体现学习者的主体性，最好通过探究、研究、协作等方式来求得问题的解决，从而让学习者体验和了解科学探索过程，提高学习者获取信息、分析信息、加工信息的实践能力和培养良好的创新意识与信息素养。

专项辅导资源

专项辅导资源是指针对各学科教学内容中的难点和重点专门开发的教学与学习资源。

专项辅导资源亦可按照学科分类，在课程标准指导下，在教材基础上发掘教学中的重要知识点和学习困难点，进行有针对性的知识分析、总结归纳、探究、练习等活动，帮助学生把握好学习中的关键点，有的放矢地掌握需要掌握的知识与技能。

虚拟实验室

虚拟实验室主要是指初高中物理、化学和生物需要建设的实验教学软件。帮助学生完成演示、探究、操作规范等实验内容。虚拟实验室软件应涵盖本省、市所使用的教材中每一个演示与分组实验、探究实验，为每个演示与分组实验提供

规范操作步骤，为探究实验提供师生自主操作的探究环境，并配套能够根据教学需要进行编辑和系统集成的虚拟实验教学工具，构建个性化的模拟实验。主要解决以下几个问题：

实验步骤完成困难、周期过长、成本过高、危险过大、甚至无法完成；

实验现象观察困难，实验微观现象无法展现；

实验原理或现象不易理解；

实验所包含的基本原理不易拓展到实际生活中；

为了讲清楚实验原理或现象，需要反复实验或随时随地做演示实验；

需要反复比较才能确定出实验步骤；

实验操作步骤容易出现错误或不够规范。

（2）地方特色资源

地方特色资源为学校提供具有本地区特色的教学资源，满足促进国家课程的有效实施、弥补国家课程的空缺、加强教育与地方的联系。力求把体验教育理念贯彻在课程中，着重引导学生形成适应现代社会生活所必备的态度、意识、能力，形成健全的人格，为学生的终身发展和成功人生奠定坚实的基础；并要整合我省各地的地域特色，帮助学生了解我省，培养学生了解家乡、热爱家乡、建设家乡的思想和社会责任感。

（3）公共资源

公共资源主要为教师备课和学生自主学习提供公共资源。应打破学科、学段资源应用的界限，体现基础教育各学科教学资源在应用过程中具有交叉性、互动性和整合性的特点，以专题为单位组织。

公共素材

公共素材主要是提供与学科内容联系不是十分紧密的各个学科公共的资源，满足教师组织学生自主学习和探究学习时使用。

内容覆盖科技、文学、体育、文化、健康、天文、法律、美术、音乐等多个领域。公共素材资源增强了资源的共享性，可由各学科教师共同建设、共同使用，有助于学科知识的融合。

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