唐山开滦一中数字化校园建设方案

唐山开滦一中数字化校园建设方案唐山市开滦一中数字化校园建设方案

北京师范大学现代化教育技术研究所

二零零二年六月

第一章学校需求

总体目标:建立一个高速、安全、稳定、标准、可管理、适用的计算机网络并和INTERNET链接，为学校的各类用户提供一个分布的计算机环境，多媒体通信和办公自动化的运行环境。为学校的科研、教学和管理提供必要的基础设施。

网络硬件需求

一、校园网为千兆以太网，网络拓扑结构为星形，主干带宽为千兆，传输媒介为光

纤，从二级交换机直接交换到桌面，传输媒介为超五类双绞线，带宽为100兆。主要的布线建筑为教学楼、办公楼、科教楼、实验楼和地下艺术中心(包

二、括总务处) 中心机房和设备间的选择

校园中心机房(兼科教楼设备间)设置在科教楼四层微机房的隔间办公室，办公设备间设置在办公楼四层，教学楼设备间(兼实验楼设备间)设置在教学楼四层高三年纪办公室，操场地下室设备间(兼地面总务办公室)在操场地下室进口处房间设置。

三、

四、校园网的终端设置高速的INTERNET链接

校园网与INTERNET采用光纤链接，带宽为2M，校园现有一个学生机房(67台微机)和一个电子备课室(30台微机)为10M网络，

现在升级为100M。

网络软件需求

一、教学资源库:为教师信息交流、科研、备课、制作课件提供相关资料与素材;

为学生提供丰富的学习内容，同时资源库的模板与内容应当能够按照学校的需求进行修改和增删。(注:资源库要强大)

VOD点播系统:该系统能够保证视频信息能够稳定地以视频流的形式在网络中传递，必须能够满足300人以同时点播的需要，同时能够提供网络直播功能，以取代闭路电视以及视频会议系统。

教学管理系统:能够提供排课(自动和手动)、课表发布、教师评估、课件管理、各科试题库、自动组卷和学生综合成绩管理与评估等。

教务管理系统:能够提供教师与学生基本信息管理、校产管理、总务管理、财务管理、校长办公管理等。

丰富的局域网功能二、三、四、五、

邮件服务、文件服务、打印服务、论坛、网上心理咨询等交流形式，并可以在服务器上发布有关的信息。

六、校园一卡通系统

学生持专IC卡(或非接触式卡)实现注册、交费、上机、就餐、上网以及其它公共设施的使用，为学校的管理提供先进的网络化管理手段。(可选)

设备选择要求

一、服务器选用惠普或者IBM产品

二、交换机选用CISCO或者3COM产品

三、综合布线系统使用ORTRONICS或者AMP产品(综合布线已经完成)

四、为了保证网络安全，最好设置防火墙

其他要求

由于网络的发展速度很快，开滦一中的校园网一定要实现高速、稳定、安全、科学管理、易扩展升级，并留有一定的冗余(近几年内节点总数有可能超过500)，网络操作系统目前可使用WINDOWS2000，但应考虑随着网络规模的扩大和实际的需要，操作系统向其它的操作系统升级。在网络的设计过程中应考虑各方面的因素，尽可能的使设计的方案完美。

第二章硬件解决方案

现状描述

一、设备间:中心机房在科教楼四层微机房隔壁(兼科教楼设备间);办公楼设备

间设置在办公楼四层;教学楼设备间(兼实验楼设备间)在教学楼四层;操场地下室设备间(兼地面总务办公室)在操场地下室进口处。

二、信息点:办公楼A区，总共125个，一层37个，二层38个，三层37

个，四

层13个;教学楼B区，总共39个，一层9个，二层10个，三层10个，四层10个;实验楼C区，总共41个，一层14个，二层5个，三层16个，四层6个;科教楼D区，总共35个，一层5个，二层13个，三层5个，四层7个，五层5个;艺术中心与后勤E区，总共11个。合计251个点。

三、综合布线:办公楼所有点与教学楼203、303、403教室的点一共128个点的网

线汇集在办公楼二层的202房间(设备间);实验楼和教学楼的其它房间的77个点的网线汇集在教学楼二层的218房间(设备间);科教楼的房间共计35个点的网线汇集在科教楼四层的405房间(网络中心);艺术中心和后勤的房间共计11个点的网线汇集在艺术中心最东面的第一个房间(设备间)。综合布线已经完工。解决方案

通过对学校需求与现状的了解，我们决定对开滦一中的校园网硬件建设做出下面的方案:

一、交换机的选择:办公楼与教学楼的203、303、403总共128个点，汇集到办

公楼的202房间，采用三台CISCO 3548堆叠，并且有16个节点的冗余;实验楼和教学楼的其它房间的77个信息点，汇集到教学楼的218房间，选用四台CISCO 3524堆叠，并且留有19个节点的冗余;科教楼的35个信息点，汇集到科教楼四层的405房间，选用一台CISCO 3548留有13个节点;艺术中心和后勤共计11个信息点，后勤近期还要扩成6个信息点，所以近期会有16个点，选用一台CISCO 3524，并留有8个节点的冗余。目前选用的交换机设备最大能够满足312个信息点，将来学校要扩充网络，在312点以内不需要购买任何设备，如果超过312点，可以根据具体情况购买相应的交换机进行堆叠即可。学生机房67台微机和电子备课室的30台微机要从10M升级为100M，需要将原来HUB替换为100M交换机学生机房选用一台CISCO 3550-24和一台CISCO 3550-48，电子备课室选用一台CISCO 3550-48，并且原来机器里面装的10M网卡要替换为100M网卡。设备选择与价格清单:

二、服务器的选择:根据学校对校园网络所要实现的功能的需求的描述，我们认

为在开滦一中的校园网络中应该具备以下几台服务器。(1)教学资源库服务器，用来存放大量的教学资源，并运行资源管理平台。(2)VOD点播服务器，存放大量的用来点播用的视音频资源，并运行可支持校园电视台与视频会议的VOD点播平台。(3)校园办公自动化服务器，运行校园办公自动化平台，可实现教学管理与教务管理并有其他丰富的办公内容。(4)网络图书馆管理与文件服务器，运行网络教学平台实现远程教学，网络图书馆管理平台方便用户网上借阅图书。(5)校园门

户网站与网络教学服务器，运行开滦一中的门户网站和网络教学软件。(6)文件服务器与打印服务器。(7)邮件与DNS服务器。

三、

防火墙的选择:根据学校对网络安全的要求，我们决定设置防火墙，保障网络的安全性。

设备选择与价格清单:

四、路由器的选择:满足学校内网访问

INTERNET的需求。设备的选择与价格清单:

第三章软件解决方案

3.1学校资源中心

学校资源中心主要为教师和学生提供网上多媒体教育信息服务。一方面给学生创造良好的网上学习环境，给他们提供大量的教育信息和学习资源。学生可以很容易地通过资源库学习各类知识，进行网上测试、答疑。另一方面在信息时代，教育也面临着重大改革。要想跟上时代的步伐，教师必须了解、掌握大量的教育信息，而翻阅大量书籍和报刊要花费大量的时间，对于工作繁忙的教师，通过资源库查找相应的教育信息可节省大量时间和精力。同时教师还可利用资源库中的素材进行课件的制作、管理，进行教学交流等多种教学工作，通过资源库必将在支持教与学和远程教育方面发挥重要作用。

图3.1.1校际通教育教学资源库

3.1.1教育资源库分类

3.1.1.1教育教学资源库

多媒体素材库

多媒体素材库用于存放教师开发课件所需的多媒体素材，主要包括:

文本类素材(单表)

图形(图像)类素材

视频素材

音频素材

动画素材

试题库

题库中存放主要学科的测试题、达标题，用于支持教师和学生通过网络查询某类试题、进行多种类型的测试。同时试题库内还包括成套的综合试卷，方便用户直接进行查询和测试。

案例库

案例是指有现实指导意义和教学意义的代表性的事件或现象。对应一个案例集中体现某一个事件与现象。案例对应多个相互关联的多媒体素材，将对应关联关系集中体现出来。课件与网络课件库

课件与网络课件库主要存放中小学教师自主开发的和所收集到的国内外优秀课件，可以是一个单元、一节课或一个知识点的教学课件。课件分类包括不同层次、不同年级、不同学科、不同知识点。课件包括辅助教师教学软件和辅助学生学习软件两类。根据运行平台划分，可分为网络版的课件和单机运行的课件，网络版的课件需要能在标准浏览器中运行，单机运行的课件可通过网络下载运行，以上均泛称网络课件。

网络课程库

网络课程库是通过网络表现的某门学科的教学内容及实施的教学活动的总和，它包括两个组成部分:按一定的教学目标、教学策略组织起来的教学内容和网络教学支撑环境。网络课程可和远程教学平台相结合。网络课程可改变原来学生到课堂的传统授课模式，可极大限度增加学生学习时间和学习内容的自由度。

文献资料库

文献资料包括有关教育方面的政策、法规、条例、规章制度，对重大事件的记录、重要

文章等文献，同时包括教研资料。文献资料库包括以下内容:

教育政策、法规、条例

教育领域重大事件

教育论文

中小学教师优秀教案

教师备课参考资料

面向学生的扩展学习材料

教育、教学研究方面的相关信息

3.1.1.2电子图书库

电子图书库为教师提供电子类的图书资料，包括教育、教学等知识类书籍，还包括历史文

献、纪实文学等娱乐类电子书籍。

3.1.1.3工具软件库

工具软件库为教师提供常用的工具软件、驱动程序、杀毒软件下载。

3.1.1.4影片库

影片库为教学及教研提供依据，提供各类影片，影片包括全片和剪辑等类型，格式包括wmv、asf、rm等流媒体的格式，也包括mpeg、mpg、dat等通用媒体格式。影片可根据情况选择广域在线播放、局域内部广播式播放、下载后播放等多种播放形式。

3.1.2教育资源库系统构成

图3.1.2教育教学资源库浏览界面

教育资源库应用系统包括了用户系统和管理系统两部分，主要以基于Web的形式完成资源的使用和管理功能。采用浏览和预览结合的资源查看方式，提供用户在

使用资源时能够清楚地了解每一类和某个资源的记录信息。即时预览的功能在不影响用户正常浏览的条件下，快速生成某个具体资源的预览，以便于用户进一步了解资源的内容。用户也可以通过相应的操作进行资源的查看、打包下载、评论等操作。管理系统提供了管理员自主操作资源库的最大权限，能够完成资源的维护和更新、资源使用者的设定和完成电子商务的功能，给用户使用最大的扩展性和升级保障。资源库系统的核心是对资源的使用和管理，并且完成对资源用户(教师、学生、管理员、审核员等)的管理以及相关的资源库系统的设定，用户能够定制满足自己需求的特定系统。

为了很好的利用我们的资源，我们还要在资源中心服务器上开发支持工具。

我们的系统包括全文检索工具，用户可以对它进行全文检索。

(1) 使用资源

浏览:信息呈现的方式是决定用户能否方便地浏览信息并迅速找到自己所需要信息的关

键因素。由于资源库涉及到的资源种类很多，且每一种类又包括不同的学科类型，所以用户不可能同时浏览本系统中的所有信息资源，为了解决这个问题，我们采用了信息分级呈现的方式，即用户先选择所要浏览的信息类型(如网络课件、媒体素材)，然后选择信息的子类型(如视频、动画等)。对本系统来说，浏览其实也是一种查询，对不想输入任何检索词的用户，选择浏览方式就可直接查询数据库的内容。

资源下载:用户可将自己需要的信息从资源库下载到本地计算机的硬盘上。

使用跟踪:系统自动记录资源的使用情况，如浏览次数、下载次数等。

(2) 检索资源

单键查询:对于文本素材，也就是关键词的全文检索功能;对于其它类型的素材，则以布尔逻辑查询所有类型匹配的属性字段。

检索引擎:素材检索引擎功能还包括:布尔查询、关联查询的段落定位查询、精确查询、模糊查询并支持通配符。

多媒体检索:多媒体素材应集成多媒体音频影像查询技术，例如可采用"关键帧捕获"技术，根据多媒体资料中场景的变化自动选择出关键帧，用于预览或建立索引。

导航与预览:系统要具备良好的导航结构。检索出的资源，可以进行在线预览。

(3) 资源录入与发布

资源自动搜集:系统可根据管理员的信息检索要求，自动在Internet网上搜集信息。资源自动整理:系统可对收集到的信息进行自动文摘、自动提取关键词、自动建立索引。

(4) 资源的搜集与整理

资源批量入库:一次将多个具有相同属性的资源加入资源库中。

资源单个入库:一次将一个经过审核的临时库中的资源加入正式资源库中。

远程提交:用户可远程提交素材(用户可通过互联网络远程上载素材)。

(5) 资源审核

审核:查看用户上载的资源，并标记不合格的资源，确认合格的资源。

删除和修改资源:允许管理员删除和修改资源库中不合格的记录。

本资源规范以教育部现代远程教育工程资源办公室即将颁布的《现代远程教育工程资源开发标准》为蓝本，并在此基础上进行进一步细化。分别对素材类资源、CAI课件资源、试卷资源、电教教材资源、教学资料、网上课程进行规范。

(6)

媒体素材标准图形素材

图形素材主要用于制作CAI软件、备课以及论文写作等方面，图形素材主要分两大类型:矢量图形和点阵图形;矢量图形是由一些点线面矩阵等基本的图形所组成，图形文件中存储的并不是图形像素的点阵信息，而是绘制图形的方法和指令，矢量图形具有绘制容易，可以无级放大而不失真等优良特性，在教育领域应用得十分广泛，如各种流程图、图表等。在PC平台上最为广泛使用的矢量图形格式为WMF格式，另外常见的一些绘图工具，也有自己专用的矢量图形格式，如Freehand、Visio、PowerPoint等。点阵图形是通过描绘图形像素点的颜色和亮度信息而生成的，它的图形真实感强，一般用于表现真实的客体，如山、人、动物等。但点阵图形在放大和缩小时，容易丢失颜色和亮度信息，从而造成图形失真。最常用的点阵图形格式为JPG、GIF、BMP等。这两类图形各有优缺点，互有补充，若是有可能的话，对同一图形内容，可以提供多种图形格式。由于Internet目前只能显示GIF和JPG格式的图形，对于其它格式的图形必须要有JPG或GIF格式的备份，以便于图形预览时使用。按照图形素材类型，可以划分为如下几大类型:学科符号类、学科仪器类、风景类、人物类、动物类、建筑物类、电器类、计算机类、交通类、日常标志类、植物类、微生物类、农作物类等。

图3.1.3教育资源库图形图像预览界面

图形素材至少应标注如下属性:

图形素材的类型:图形属于那一种内容类型;

适用的年级:图形适合那个年级的课程;

适用的学科:此类图形可应用于那些学科，对于一些中性的图形，可标志为适用于所有学科;

文件格式:图形文件的标准格式;

大小:图形文件的大小，以K字节为单位;

图形名称:图形内容的名称;

图形介绍:图形内容的简要介绍;

图形文件名:图形的文件名称;

音频素材

数字化音频素材主要分三种格式:WAV格式、MP3格式、流式媒体格式，对于一些主要用于CAI软件制作的音频，应制作成WAV格式，而对于一些主要用于欣赏的音乐，最好制作成MP3格式，而需在网上实时传播的音频，最好制作成流式媒体格式。所有音频素材，采样率应大于22.1KHZ，双声道录音。

音频素材应标注如下属性:

文件格式:音频素材的文件格式;

内容简介:音频素材的简要介绍;

关键词:最具代表性的描述词语;

文件名:素材文件的文件名(含文件后缀名);

情感类型:在听觉上的感觉类型如欢快、激昂、抒情、忧伤、平静等;

适用的年级:音频适合那个年级的课程;

适用的学科:此素材可能应用到的学科，对于一些中性素材，可标注为适用所有学科; 视频类素材

视频类素材具有四种格式:AVI格式、QuickTime格式、MPEG格式以及流式媒体格式。如果视频素材主要应用于PC平台的CAI软件，则需采用AVI格式;如果主要应用于苹果机的CAI软件，则需采用QuickTime格式;主要用于单独欣赏的视频素材，最好制成MPEG格式;对于需要在网络上实时传播的视频最好采用流式媒体格式。对于视频素材数字化时，色彩等级数应该大于256级。

视频类素材应标注如下属性:

类型:视频素材的归类;

文件格式:视频素材的文件格式;

关键词:最具代表性的描述词语;

文件名:素材文件的文件名(含后缀文件名);

情感类型:在视频上的感觉类型，如明快、沉闷、平静等;

适用的年级:视频适合那个年级的课程;

适用的学科:此素材可能应用到的学科，对于一些中性素材，可标注为适用于所有学科;

动画素材

动画是CAI软件和互联网信息表达的一种重要手段。在互联网上，最常见的动画格式是GIF动画和Flash动画，而在CAI软件中常用的动画格式有:AVI动画、FLI/FLC动画，QuickTime动画等等。

动画素材应标注如下属性:

类型:动画素材的归类;

关键词:最具代表性的描述词语;

内容简介:动画素材内容的简要介绍;

文件名:动画文件的文件名(含文件后缀);

情感类型:在视觉上的感觉类型，如欢快、沉闷等;

适用的年级:动画适合那个年级的课程;

适用的学科:此素材可能应用到的学科，对于一些中性素材可标注为适用所有学科;

3.1.3教育资源库的管理

3.1.3.1 用户管理

管理员可对用户进行方便的管理，可以禁用帐户，删除帐户，并可对帐户进行授权，让授权用户与管理员共同管理，分担管理员的负担。具备IP绑定功能，管理员可以限定只允许某些IP可以访问资源库。

3.1.3.2 用户群组管理

在管理页面中管理员，可以建立相应的用户组，并给改组赋予一定的权限，让改组的成员来负责建设授权的科目的资源。

3.1.3.3 授权管理

管理员可以随时查看与修改某一用户或者群组的权限，并进行相应的修改。

3.1.3.4 资源审查

用户上载的资源要通过管理员或者授权用户的审查通过之后才能发布到资源库里面去，保障了资源库建设的安全性与适用性。

3.1.3.5 论坛管理

在管理页面中管理员可以对论坛的栏目方便的进行删除、修改、添加。

3.2 VOD点播系统

视音频服务系统可以让用户按照自己需求点播视频节目。并可以在网上建立电视台，具备负载均衡、节目录入、节目管理、日志记录、收费管理、系统分析等丰富功能。该系统可支持服务器集群管理，采用软件方式实现负载平衡调度。可以开放地支持用户规模的扩展。

视音频服务系统的主要功能模块:

图3.2.1 功能模块图 3.2.1视频点播系统主要特点

服务可扩展性强:当系统用户的数目增加到一定限度，当前的视频服务器集群的性能已经不能满足需求时，可以通过简单地增加服务器的办法扩展系统，并且在升级期间不影响其它服务器的正常工作。

高可用性和故障的自动转移和恢复:系统能够自动将工作从故障节点分散到其余节点上，实现故障的自动恢复。在进行流式服务过程中，如果发生视频流服务故障，通过同步多媒体集成语言(SIMI语言)或ASX通知文件，实现播放列表的翻转，将视频流自动转换到其他的视频服务器上，实现故障的自动恢复，防止视频数据流信息的丢失。

管理便捷，支持本地和远程管理两种形式:整个系统的管理分为视频服务器集群管理、用户管理、节目管理三大部分。采用B/S(浏览器/客户端)结构，系统管理员或节目管理员能够很方便地对系统进行管理和维护。

服务透明性:系统提供视音频的单播、点播和多播等一系列功能复杂的服务，但对用户

来说，这一系列的服务和功能对不同用户来说，是完全透明的，用户可以享受便捷的视音频服务，而无需关心后端的处理流程。

服务多样性:系统提供语音、影视、音乐、实况转播、在线广播、在线电台等一系列的视

音频服务，基本包括了目前远程教育中所要求的视音频服务内容。在各个功能室里，还可以进行资源的二次分内和管理，可以保证系统视音频资源的多样性。

立足教育为本:“教育为本”始终贯穿在整个系统的设计中，系统在为用户提供语音、影视、音乐等远程教育的视音频资源的同时，设置“教学厅”专门提供基于流媒体课件的视音频教学，能够同步播放教师授课的板书，，在同步播放板书的同时，支持电子教鞭，电子教鞭的指向位置与视频讲稿同步;并能够广播播放教师的授课教案，构筑远程教学的视音频教学环境。

较高的性能价格比:系统是基于应用层的开发的基于软件的解决方案，系统的硬件配置可以基于PC级别，可以不专门购置专用视频服务器;同时系统的软件采用免费的Windows Media Services平台。

教学与教务管理