中學數字化校園的規劃與設計
——以山西省某中學為例

☆呂春祥

（陜西師范大學教育學院，陜西西安　710062）

中學數字化校園的規劃與設計
——以山西省某中學為例

☆呂春祥

（陜西師范大學教育學院，陜西西安710062）

隨著信息技術的發展，校園也進入了數字化時代，這為學校的發展帶來了良好的契機。本文結合山西省某中學（以下簡稱X中學）信息化發展現狀，討論了建設數字化校園的重要意義，并對該校數字化校園進行規劃與設計。本文的創新之處在于將“移動校園”手機APP客戶端的設計也作為數字化校園規劃的一部分。

數字化校園；“移動校園”；規劃；設計

一、序言

（一）數字化校園的概念

數字化校園又被稱為數字校園，它最早起源于20世紀70年代美國麻省理工學院提出的E-campus計劃。數字校園是一個伴隨技術應用變化而不斷發展的概念，人們理解的層次和內涵不盡相同。黃榮懷［1］認為，數字校園是為了有效支持學生學習，創新和轉變教學方式，以面向服務為基本理念而構建的數字化資源豐富的、多種應用系統集成的、相關業務高度整合的校園信息化環境；其宗旨是拓展學校的校園時空維度，豐富校園文化，并優化教學、教研、管理和服務等過程。趙國棟［2］認為在當今信息技術廣泛應用的背景下，以提高運行效率、推動管理改革為出發點，高等教育機構在管理、教學、科研、社會服務等方面規劃、建設與應用各種現代通信技術工具的過程，可以稱之為“數字化校園”。借鑒和總結先前學者對數字化校園的理解，我們對數字化校園界定為：數字化校園是基于現實的物理校園和校園網，利用網絡技術和計算機技術等信息化技術和手段，實現資源、環境和應用的全方位數字化，從而提高學校的教學質量和管理效率，推進學校教育信息化進程。

（二）數字化校園的建設背景

在網絡技術飛速發展的今天，我們的學習和生活受到了極大的影響。信息技術的迅速發展一方面給學校的傳統教育帶來了巨大的挑戰，另一方面也為學校的改革提供了良好的發展機遇。當下，信息的傳遞和交換變得越來越便捷，傳統校園文化的發展受到極大的沖擊，在這種趨勢下，舊的教學模式急需改變。同時，教育信息化得到我國政府的贊成與支持，2012年我國頒發了《教育信息化十年發展規劃（2011-2020）》［3］，對基礎教育信息化提出了“制定中小學校數字校園建設標準，實現硬件環境、資源、應用水平等全面達標”等要求。為響應國家號召，各省市也通過實施“校校通”和“班班通”等工程來實現中小學校的數字化校園建設［4］。

（三）中學進行數字化校園建設的意義

現代科學技術的發展給教育帶來了很大的沖擊，數字化校園建設的好壞程度是一個學校信息化水平的重要體現；另一方面，數字化校園的建設水平從側面反映出該校辦學質量的高低，它也是衡量學校地位、形象的重要標志。

當下，我們生活在“信息大爆炸”時代，計算機技術和網絡技術的不斷發展，極大地影響著我們的生活方式。同時，我們的學習、思維方式也發生了很大的改變。當今世界，教育發展的潮流是教育信息化，傳統校園已經不能夠適應未來教育的發展方向，變革勢在必行。

數字化校園的全面建設和實施能夠使教學管理系統得到優化，通過信息系統，校領導能夠隨時獲得來自教師和學生等不同主體反映出的各類有價值的信息，并據此進行教學數據的分析和教學方案的比較，第一時間做出保持原有的教學計劃或不斷更新更有效的教學計劃的決策，使得管理水平和決策效率大大提高。

建設數字化校園的目標之一就是網絡要覆蓋到整個校園，基于校園網，搭建信息交互的平臺。這樣一來，數字化校園中的每一個合法用戶都能夠訪問到校園網上的所有資源，從而實現各種信息的交互和快速流動，大大提高資源利用率。

數字化校園通過校園網與外界信息建立密不可分的聯系，為學生提供一個開放的、資源豐富的學習環境。學生的學習資源和空間不再局限于課本，學生可以根據自己的興趣愛好選擇適合的材料進行學習，這有利于學生的個性化學習和信息素養的提高。數字化校園本著“以人為本”的理念，使傳統的“滿堂灌”的教學方式發生徹底的變革，學生真正成為學習的主人，其主動性和積極性得到充分發揮，全面而健康地發展。

二、需求分析

（一）學校概況

X中學是一所獨立高中，2009年成功申請省級示范高中。學校占地面積為500畝，有教學樓、行政辦公樓、報告廳、實驗樓、圖書館、餐廳各一座，學生公寓5棟。學校現有教學班54個，每個教室都有一套多媒體設備。學校各建筑的分布情況如圖1所示。

圖1　X中學校園平面圖

（二）信息化現狀

X中學校園信息化現狀如表1所示。

表1　X中學信息化現狀

（三）總體建設目標

X中學數字化校園建設的總體目標是：以現代信息技術為手段，全校師生的需求為基礎，提升和改善學校的教學環境、生活環境、科研環境以及管理環境，為實現學校科研能力、教學水平、管理效率和辦學質量的進一步提高提供重要的保障，提高學校的綜合實力。

三、數字化校園建設的原則

數字化校園的建設是一項龐大、復雜的系統工程，它的設計是否合理，影響并制約著學校的未來發展。因此，在建設數字化校園的過程中，應該遵循以下四個原則。

（一）總體規劃，分步實施原則

總體規劃，分步實施是數字化校園建設成功的重要保證。建設數字化校園的各階段之間具有密不可分的聯系，必須統一進行規劃，然后按照計劃并根據學校各部門之間業務流程和需求的特點，有目的、有步驟地實施。

（二）四結合原則

軟硬件的選用應遵循四結合原則，即：先進性與實用性相結合、安全性與可靠性相結合、開放性與標準化相結合、穩定性與可擴展性相結合。

（三）應用系統為主原則

計算機網絡要想充分發揮其教育效益，必須依靠建立在它之上的應用系統。應用系統的建設是數字化校園建設的核心內容，只有在豐富多彩的應用中，數字化校園才能體現出它的優勢和魅力［5］。

（四）立足實際，持續發展原則

數字化校園的建設應該從學校的需求和實際出發，切不可一味地追求規模的龐大，應該與學校的實際情況相適應，突出學校教育的個性化。同時，技術的不斷發展要求數字化校園具有良好的兼容性和可擴展性，這樣數字化校園才能夠可持續發展，不被淘汰。

四、數字化校園的基礎——校園網的設計

（一）基本功能需求

結合學校的實際情況以及未來教育的發展趨勢，確定校園網的基本功能如下。

（1）校領導、師生和其他辦公人員能夠實現各類資源（包括學校內部資源及相關的教育信息資源等）的共享，消除信息孤島。

（2）能夠實現自動化借閱及圖書和文獻資源的檢索。

（3）以校園網為基礎，使校園管理系統實現便捷化、透明化和自動化。

（4）可以基于校園網絡建設CAI（計算機輔助教學）系統。

（5）依托校園網，師生能夠學習網絡課程。

（6）能夠建設校園門戶網站，使其成為向外界展示學校的一個重要窗口。

（7）為全校師生提供一個開放寬松的網絡學習環境，如：作業輔導、學習經驗交流等。

（二）網絡拓撲結構設計

根據建設需求和學校樓宇分布情況，X中學的網絡結構設計為分層結構（如圖2）。網絡中心建在圖書館三層西側，校園網的服務器、核心交換機等都置于其中。

圖2　網絡拓撲圖

（三）網絡技術選型

千兆以太網技術能夠保持與以太網和快速以太網設備的兼容，并且能夠提供1000Mb/s的數據帶寬，到桌面交換為100Mbps，可以滿足當前學校內信息的傳輸要求。另外，與其他速度相當的網絡技術相比較，千兆以太網具有設計靈活和價格低等優點，故采用千兆位以太網技術。同時，為了有助于簡化網絡管理、控制廣播風暴、減少設備投資以及提高網絡的可靠性與安全性，可根據實際需要劃分相應的VLAN［6］。

（四）設備選擇

硬件設備是校園網的基礎，在選擇時必須綜合考慮設備的性能、兼容性、可擴展性、價格、售后服務等因素，同時結合學校的資金狀況，選擇適用、好用和夠用的網絡設備。

1.核心交換機的選擇

核心層是校園網的基本主干，負責整個校園的數據流的傳輸，綜合考慮最佳性價比原則，再結合學校的實際情況，可以選擇H3C公司的S10508。

2.接入層交換機的選擇

接入層的主要功能是為全校師生及其他用戶終端提供網絡接入，接入層交換機可選擇H3C S3600V2-28TP-SI。

3.Internet接入路由器的選擇

路由器可以選擇H3C MSR 5600。

4.服務器的選擇

服務器是數字化校園平臺搭建的核心設備。通常服務器向工作站提供處理器、內存、磁盤、軟件、數據庫等資源和服務，并負責協調管理這些資源。服務器可選擇IBM System x3850 X5（7143VW1），其主要性能指標如下：CPU為8核Intel至強E7-4800 2GHz，標配2顆，最大支持4顆，12MB二級緩存；DDR3內存，標配32GB，最大支持1TB；SAS熱插拔硬盤，標準配置900GB；雙端口千兆網卡。

5.其他設備選型

為了確保服務器和網絡設備的工作安全，需要在網絡中心配置不間斷電源，可選擇APC 10kVA的UPS，其延時可達8小時。

網關可以選擇國產品牌，如聯想，同時提供相應的網絡計費軟件。

（五）校園網安全設計

目前，市場上有很多防火墻產品，綜合考慮各方面的因素，決定選擇H3C SecPath F5000-S防火墻。首先，H3C SecPath F5000-S防火墻的價格對于一個需要建設校園網的縣級中學來說是可以接受的；其次，它可以給校園網絡提供各種基本功能。利用它的可擴展性，用戶可以根據需要方便地擴展流量監控功能和防病毒功能，保證2到7層的全面安全；H3C SecPath F5000-S防火墻還具有強大的攻擊防御能力，可以防御地址掃描攻擊、ARP欺騙攻擊、端口掃描攻擊等多種惡意攻擊，并且支持黑名單、內容過濾；它的豐富的VPN特性，能夠使移動用戶、合作伙伴等安全方便地接入校園網；其全面的NAT應用支持，能夠提供DNS、FTP等服務；同時，它還可以提供流量統計和日志功能等。這些都是維護校園網絡安全所必須的。

（六）綜合布線方案設計

校園網作為園區網的一種應用，建筑群子系統可以用光纜來連接，提供的帶寬可以達千兆，為以后校園網的擴建做充分的準備。垂直子系統可以采用大對數雙絞線，也可以考慮多模光纖。水平子系統可以采用超五類雙絞線，因學校的樓宇內均已經鋪設了布線管道，所以水平布線可以采用走暗道的方法，通過牽引完成布線。管理間子系統和設備間子系統可以合并在一起，以便于管理［7］。

五、“移動校園”手機APP客戶端的設計

隨著智能手機的快速普及，基于智能終端的應用需求也越來越大，現有的基于PC的各種應用開始向智能終端平臺轉移［8］。智能手機和數字化校園的飛速發展，為手機APP校園客戶端的興起與發展提供了良好的契機。手機APP校園客戶端的成功設計與開發能夠擴大信息交流平臺、打造數字校園文化并完善數字化校園體系。

針對本校數字化校園的實際建設情況，X中學“移動校園”手機APP客戶端包含學校簡介、通知公告、圖書借閱、校園服務四個功能模塊［9］。

（一）學校簡介

本功能是針對學生、家長和校外人士而設置的，旨在讓更多的學生和家長通過手機隨時了解學校的基本情況，包括學校的概況、現任領導、師資力量、硬件建設等等（如圖3）。

（二）通知公告

該模塊主要用于及時發布和更新學校的各項公告和通知，包括考試信息、成績查詢、活動信息及其它通知公告等，這樣師生可以提前為考試做好充分準備，提前組織策劃各項課外活動，以保證活動的順利進行。通過該模塊，師生可以隨時隨地了解學校的動態（如圖4）。

圖3　學校簡介模塊頁面圖

圖4　通知公告模塊頁面圖

（三）圖書借閱

該模塊主要提供圖書、資料的查詢和借閱功能，學生使用學號及密碼可登陸進入系統，然后查詢自己需要的圖書及資料，也可以下載部分電子書。登錄系統，學生能夠看到自己已經借閱的圖書書目以及最后還書的期限。教師也可以使用工號進入該系統，使用系統所提供的便捷服務（如圖5）。

（四）校園服務

本模塊旨在為師生的生活提供便捷，幫助師生了解學校各個服務部門，如餐廳、超市、洗浴中心的服務電話、營業時間、最新優惠活動等。另外，當特殊情況發生時，比如停電，師生可以通過客戶端的該模塊及時了解到最新消息，以節約時間（如圖6）。

圖5　圖書借閱模塊頁面圖

圖6　校園服務模塊頁面圖

“移動校園”手機APP客戶端的發展將為數字化校園注入一股新鮮的血液，更加完善數字化校園的建設。

六、其他應用系統設計

（一）數據共享平臺

數據共享平臺由基于Windows Server 2012操作系統的服務器集群構成。通過在服務器上部署各種校園應用，為用戶提供服務，如：Web服務器、應用服務器（包括DNS、DHCP、FTP服務器等）和數據庫服務器。該平臺將匯集各類數據，是數字化校園建設的核心。

（二）應用支撐平臺

應用支撐平臺由管理信息、認證信息、門戶信息和安全系統組成，通過該平臺的規劃建設，使數字化校園能夠可持續發展，具體可實現以下目標。

（1）規范校內系統的數據信息編碼。

（2）系統將統一對所有訪客進行身份認證，使訪客獲得的信息和服務與其身份一致。

（3）全體師生能夠隨時隨地訪問學校的資源，系統將提供相應的便捷入口。

（4）當師生訪問資源時，系統會自動將全校的信息編碼和數據放在統一的數據入口。

（5）該系統能夠對網絡進行規范的管理，有效地維護網絡的正常運行，從而保證網絡的安全性。

（三）辦公自動化子系統

辦公自動化子系統主要是面向校領導以及其他行政辦公人員，它以信息化技術為基礎，建立高可靠的信息交流與傳送平臺，能夠突破地域的限制，實現遠程辦公，從而提高辦公效率。

（四）財務管理子系統

財務管理子系統能夠管理全校教職工的工資發放，學生每學期的學費、住宿費的繳納等，為師生提供方便快捷的查詢服務。學校領導通過該系統能夠及時了解學生的繳費情況。

（五）教學輔助管理子系統

教學輔助管理子系統為校領導提供學校每年的招生計劃、實際報到人數、生源情況、學生的升學率等，隨時掌握教職工的教學狀況；為教職工提供課程表、學生的出勤率、教師集體備課等信息；為學生提供成績和課程查詢、注冊繳費查詢等服務。

（六）校園一卡通系統

校園一卡通系統是數字化校園的重要組成部分，它為數字化校園的建設提供了全面的數據采集和良好的信息共享環境。校園一卡通系統是以軟件集成為主、硬件集成為輔的綜合信息集成系統，它構建在數字化校園的統一身份認證、統一信息門戶、中央共享數據庫等基礎平臺之上，與學校其它業務管理信息系統緊密結合，實現數據共享和交換，組成數字化校園的重要信息采集網絡，為學校提供實時可靠的信息來源和決策依據［10］。校園一卡通可以實現如下功能。

1.身份識別一卡通

新一代的校園一卡通能夠替代飯卡、借閱證、學生證等多種證件，應用于需要進行身份驗證的地方，如：公共微機室、圖書館、辦公樓、校門等，為師生的學習和生活提供極大的便利。

2.校園消費一卡通

新一代的校園一卡通包含電子錢包的功能，師生可以在校內的餐廳、超市等任何一臺終端機進行刷卡消費，十分便捷。

3.信息管理一卡通

一卡通系統與學校的教學、人事、學籍、獎懲、財務等各部門的信息管理系統對接，實現學校對各類信息的統計、查詢、分析，并做出科學決策。

數字化校園的成功建設除了需要先進的現代技術，還需要良好的管理制度和擁有高信息素養的人才，才能更好地發揮數字化校園的功能。為此，在建設數字化校園的過程中，要組織專門的人才來管理和維護數字化校園，并對教師和學生進行必要的培訓，以提高師生運用數字化校園的能力。

七、總結與展望

在“云計算”與“大數據”兩大技術引領的信息化時代，數字化校園的建設顯得尤為重要。隨著校園網絡的迅速發展和網絡應用的不斷深入，越來越多的師生對網絡依賴較高，因此，建設一個高效、快捷的數字化校園具有非常重要的意義，本文通過對X中學當前信息化建設進行深入調研，做需求分析，并對校園綜合布線、校園網絡搭建以及校園信息化服務部署做了詳細闡述，最后對X中學數字化校園的建設提出一套較為合理的方案。數字化校園為師生的學習和生活等提供了極大的便利，隨著教育信息化的不斷推進，相信數字化校園會有更加廣闊的發展前景。

［1］黃榮懷.中小學數字校園的建設內容及戰略重點［J］.北京教育（普教版），2009，（08）：6-7.

［2］趙國棟.從數字校園到電子化民主：高校信息化未來發展趨勢的分析與探討［J］.北京教育（高教），2012，（06）：4-7.

［3］教育信息化十年發展規劃編制專家組.教育信息化十年發展規劃（2011-2020）［Z］.北京：教育部，2012.

［4］范福蘭，張屹，周平紅.我國中小學數字化校園發展水平指數實證測評研究［J］.中國電化教育.2013，（12）：34-39.

［5］付宏亮.芻議中小學數字化校園建設［J］.中國教育信息化，2008，（14）：75-77.

［6］傅鋼善，杜平.某中學校園網建設方案［J］.中國教育信息化，2009，（22）：69-72.

［7］張軍征，李為民等.校園網絡規劃與架設［M］.北京：電子工業出版社，2009.

［8］魯學亮，陳金燾，孫秋瑞，劉臻.移動校園轉型實踐——基于Web App的移動應用客戶端設計與實現［J］.中國教育信息化，2012，（21）：17-20.

［9］張言林，李博，王文博，張財學，張劉通.基于數字化校園的手機app客戶端設計初探——東北林業大學“移動校園”手機APP客戶端設計［J］.設計，2014，（02）：81-82.

［10］黃項項.校園一卡通系統設計與實現［D］.廈門：廈門大學，2014.

［編輯：鄭方林］

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