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數字校園的特點實用13篇

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數字校園的特點

篇1

學院是以信息安全為特色的行業院校,在學科發展和教學內容中以信息安全為重要依托。《數字電子技術》是一門理論性、實踐性很強的課程[4],是高等學校電氣信息類專業的主干專業基礎課程,也是學習后續微機原理與接口技術、單片機原理、電子測量與儀器、EDA技術等與硬件密切相關課程的前導和橋梁課程。《數字電子技術》教學內容和知識點都相對成熟,從基本的門電路到組合邏輯電路,再到時序邏輯電路。要從更改教學內容和知識點方面體現學院辦學特色相對困難。因此,只能從知識點的應用著手,引入特色教學實例。

三、特色教學實例設計

(一)移位寄存器特色教學實例設計

移位寄存器是時序邏輯電路的一種重要器件。在傳統教學方式中,講解主要從普通寄存器開始,進一步講解移位寄存器基本功能,再以74194為例介紹雙向移位寄存器,最后以《數字電子技術基礎》(閻石主編)教材中的例6.3.1為例介紹移位寄存器在數據運算方面的應用。例題中(如圖1)由4個移位寄存器和2個加法器,根據輸入波形求最終的輸出Y。這個題目中主要考核雙向移位寄存器控制端的功能,還考核右移一位相當于數據乘2,最后考核加法器的概念。從考核各知識點的角度,這個例題是一個非常經典的例題,在很多高校講解數字電子技術中都采用這個例題。但是,這個例題中并不能突出移位寄存器在學院特色中的應用。因此,從密碼學的角度設計了圖2中的例題,例題中由5個D觸發器構成移位寄存器,將Q1與Q4的輸出通過異或門反饋到串行進位輸入端,構成了基于線性移位寄存器的m序列,特征多項式為4p(x)1xx。通過這個例題將密碼學中m序列的概念引入到基礎課中,并且與移位寄存器相結合。讓學生將來學習密碼學課程時對這個設計有更深的理解。

(二)存儲器特色教學實例設計

在數字電子技術課程中半導體存儲器章主要講解只讀存儲器(ROM)和隨機存儲器(RAM)的各種類型、工作原理和特點。此外,還講述存儲器擴展存儲容量的連接方法和用存儲器設計組合邏輯電路。教材中用存儲器實現組合邏輯函數的例題為設計一個八段字符顯示的譯碼器,這個例題與學院特色也沒有聯系。通過研究專業課程體系,發現后續課程中涉及到DES(DataEncryptionStandard)和AES(AdvancedEncryptionStandard)算法中的S盒與存儲器可以結合。

DES和AES算法屬于分組密碼算法,其中S盒是非線性結構,是整個算法的安全性所在[5]。S盒的功能就是一種簡單的“代替”操作。一個n輸入、m輸出的S盒所實現的功能是從二元域GF(2)上的n維向量空間到二元域GF(2)上的m維向量空間的映射:GF(2)n—>GF(2)m,該映射被稱為S盒代替函數。S盒在實際硬件實現時也往往使用存儲器或查找表的方式實現。因此,可以將S盒的設計引入到課堂教學中,利用存儲器實現組合邏輯函數的功能,采用點陣圖的方式實現S盒,將數字電子技術中傳統的知識點與信息安全特色相結合。當然,實用的S盒都是多位輸入多位輸出的,用點陣圖的方式描述會比較復雜。因此,在課堂上利用比較簡單的serpent加密算法的其中一個S盒舉例[6](如表1)。

serpent加密算法采用的是4×4的S盒,根據S盒的替換功能,可以采用地址線為4、字線為16、位線為4、存儲量為64的存儲器實現該S盒,用點陣圖表示為圖3。當然也可以用硬件描述語言來描述這個S盒,以VerilogHDL語言的case語句可描述為:

篇2

“數字影視特效”本身是基于計算機的軟硬件環境,運用計算機圖形圖像學原理和方法,將多種源素材(包括實拍的畫面和計算機生成的畫面)混合成單一復合圖像的處理過程。多種源素材能否在色彩、運動、透視、素材銳度等方面達到真實統一將直接影響到影視作品的可信性,尤其對影視的最重要表現元素——色彩的處理,更加直接關乎影視藝術表現的藝術性。因此對于任何一位數字影視特效制作者,無不深知色彩在整個影視特效制作環節中的重要作用。  

色彩作為動畫電影中的一個極其重要的視覺元素,為刻畫角色的情感、營造環境的氛圍、增強劇情畫面的豐富,創造動畫片的欣賞價值起到了非常重要的作用。色彩在表現人物的心理特征時具有很強的主觀性,有時為了更夸張地表現、營造出一種神秘的氛圍,顏色的運用也具有很高的自由度。通過顏色的轉換可以看到色彩不僅帶給觀眾顏色本身的魅力,而且直接參與了劇情的渲染,同時也強化了主題。 

一、動畫電影與數字影視特效中的色彩調整 

數字影視特效中的色彩調整主要分為色彩匹配和色彩校正,兩者既有區別又有聯系,在制作中有時又是相互疊合。因此對色彩匹配和色彩校正的探究,不僅對數字影視特效制作具有指導作用,還將對影視藝術提供一種新的創作可能。  

     二、動畫電影與數字影視特效中的色彩處理 

 數字影像的另一主要表現形式數字動畫電影的色彩匹配與校正與數字影視特效又有很大的不同,動畫電影的色彩處理更為突出色彩夸張及色彩造型。因此,在進行數字色彩匹配和校正方法研究的同時,更是想激發影視色彩處理的更多可能。  

三、計算機中的色彩處理原理及色彩檢測  

人們對色彩是如此地敏感,計算機的色彩處理能力也越來越強,并早已實現了千萬色的色彩再現,那么在影視創作中,如何在人眼的色彩感知范圍內使計算機處理的色彩得到最大程度的藝術表現,對數字色彩處理有極其重要的指導意義。因此在探討數字色彩匹配和色彩校正之前,我們先來了解一下人眼識別色彩的基本原理,以及計算機對色彩處理及檢驗的基本原理。 

(一) 人眼對色彩識別的一般規律 

人眼對此感覺到的是一種單純、鮮艷的顏色,可稱為譜色或單色。但在自然界中,人眼所看到的各種光源發射出的可見光都不是譜色光,他們是由連續光譜或是線狀光譜構成的,它們所發出的光線稱為復合光。無論譜色光(單色光)或復合光,都基于亮度、色調、飽和度三個參量得以描述。 

(二)計算機中的色彩處理原理與監測 

前面談論了人眼對色彩識別規律,接下來我們探討計算機中的色彩處理和監測的一些概念和方法,這將加深我們對數字色彩的認識。 

計算機是通過數學的方式,經過程序計算形成圖像。任何圖像,不管它如何復雜,在計算機中都是像素的集合。 

每一個像素的顏色都能單獨設定。現行通用的pc對圖像的設定是通過24位真彩色或更高位數來進行描述的。在表達彩色圖像或黑白圖像時,采用的是顏色通道(channel)的管理方式。依據色彩理論,任何一個顏色都可以用三個獨立的參數來描述。比如hsb模式、rgb模式、lab模式。 

數字色彩處理是直接對畫面的原始色相、色度的修改。而最終效果的顯現也依賴于數字顯示設備才能查看、比如顯示器、監視器等設備。由于各種色彩顯示設備自身的色彩顯示設置標準不同,因此各設備并不能完全做到檢測效果的統一。正是由于顯示設備本身色彩管理與現實的限制,不能完全呈現出人眼所看到的全部色彩,而是進行了相應的色彩截取,從而使現實信息量得到最大程度的優化,并節省資源。 

四、色彩表現思路及實例分析 

     (一)色彩匹配  

在影視拍攝時,經常會遇到由于拍攝時地點、時間的不同、以及所用的膠片材料、燈光器材、光學鏡頭和曝光程度的不同,因此不同影像片段間的色彩值和色度明暗也存在很大差異。后期制作時為了使影片影調和諧統一,需要對影像素材進行色彩值、色度值的進行調整,使不同影像片段間保持色彩的連貫性,這就是色彩匹配的傳統定義。 

在數字特效制作過程中,尤其數字特效合成鏡頭中,經常需要將多源素材進行合成,多源素材之間的顏色、反差、質感等方面經常出現不匹配,因此需要對各元素進行不同程度的色彩調整,以便使合成鏡頭形成統一的畫面風格和質感,這是數字制作中的色彩匹配。 

而在動畫電影中,為了表現動畫特色而使用了大量夸張的色彩表現手法,此時的色彩匹配更多地引用了色彩構成的原理,更多的用色彩本身進行創作。 

(二)色彩表現的應用類型 

在影視特技的制作過程中,經常遇到如何將實景拍攝素材的相互匹配、三維制作素材與實景拍攝素材的相互匹配。因而大體上分為實景拍攝匹配和實景拍攝與虛擬背景匹配兩種類型。 

實景拍攝匹配主要處理一些由拍攝場地光源、拍攝時間、現場大氣環境等因素的影響,而造成的素材間的色彩不統一。 

實景拍攝與虛擬背景匹配,數字影視特效制作中,由于一些場景在現實中不存在或很難實現它,因此不得不用數字手段來創造它。因而需要將機生成的cg圖像進行色彩上的統一調整,使觀眾看不出是由數字虛擬出來的畫面。 

(三)色彩匹配思路解析 

進行匹配的時候,將所需匹配目標素材與源素材要完全融合在一起,需要將目標素材中的亮部、中間層次、暗部的色彩、亮度與源素材匹配一致,這也是色彩匹配的主體思路。因而在制作之前,我們需對目標素材與源素材之間的亮部、中間層次、暗部的色度進行比較,為后續制作提供匹配依據。 

五、數字色彩處理對影視創作的影響 

無論是電影之前的美術,舞臺美術,還是影視美術,造型、色彩、質感都是眾多導演和藝術家孜孜以求,期望完美的。從各個角度對現代數字下的動畫電影和數字影視的各方面元素進行闡述,色彩匹配與校正是基于模型造型基礎上的藝術性表達。色彩在電影創作中的運用起到了跨時空進行空間色彩再創作的作用。如果說影視作品的畫面造形是以形動人的話,那么色彩則是以情感人,形色交融。現代數字技術背景下,色彩再創作已經成為眾多導演的必然選擇。后期數字色彩匹配和校正不但降低了對傳統諸如色片控制,色溫控制的依賴,更是賦予導演更寬泛的創作空間。 

通過對色彩匹配和校正,保持相同場景之間的和諧性,不同場景之間的連續性,甚至產生時空錯覺,讓一切源于現實,又超越現實。從此,“電影中的色彩不僅僅只是一種再現客觀色彩的技術元素,在電影工業漫長的中,電影創作家們逐漸了以外在影片中運用色彩的經驗,色彩開始以純電影化的形式因素進入銀幕世界。”“色彩就是思想”已經成為現實。  

本文限于篇幅,僅就色彩一項環節在動畫電影與數字電影制作中的基礎知識,制作要素,評價要素進行了分析與闡述。更后續的色彩管理等方面的內容,將以數字影視特效中的綜合匹配為線索,穿起整條綜合匹配的大龍,為的后期特效制作行業添磚加瓦。 

 

說明:該論文為黑龍江省文化廳2010年度黑龍江省藝術規劃課題,關于《動畫(數字)電影特效制作環節中的重要視覺元素——色彩》的研究結題論文。立項編號:10d032 

 參考文獻: 

 [1]《電影攝影畫面創作》 北京電影學院院長 張會軍 教授; 

 [2]《色彩美》黑龍江美術出版社 李天祥 趙友萍 著; 

 [3]《動畫場景設計》上 海交通大學出版社 顧嚴華主編; 

篇3

從2006年開始,江蘇揚州市政府對全市中小學數字化校園建設作出整體規劃。針對過去各校使用不同的軟件平臺造成溝通障礙的問題,市教育局與相關部門聯合開發了“維斯特數字化校園管理平臺”,以此構建統一的市、縣、校三級教育管理和教育教學信息交互平臺。

揚州市教育局制定了《揚州市中小學數字化校園評估標準》,并要求各校按評估標準制定詳細的落實步驟;學校再將任務分解到各教研組,直至每位教師。市教育局負責按評估標準給校長、教師提供培訓,并組織專家進行考核。經過不懈的努力,“十一五”期間,揚州市已有80%以上的中小學達到數字化校園標準,教育均衡化實現質的提高。目前,可供校園內部、校際之間以及學校和教育行政部門溝通的數字化信息平臺和教育資源庫均初具規模。

數字化校園區域性整體推進的核心目標是充分利用信息技術建立多層次、創新型、開放式的校園。以科學的人才觀、教學觀和管理理論為指導,變革傳統的教育模式,培養適應信息化社會要求的創新型人才,提高辦學質量和效益,形成信息技術在教育教學全過程和學校管理各個領域的廣泛應用,并在應用上有所創新,最終實現整個區域教育信息化的廣泛應用和均衡發展。具體實施步驟是理念任務流程行為習慣常態創新。

在區域推進模式中,揚州市有條不紊地分階段推進,當到達一定基礎后再實現整體層次遞進。隨著數字化校園區域推進戰略的進一步落實,揚州市數字化校園的建設呈現出持續發展的勃勃生機(圖1)。

圖1 區域推進模式階段示意圖

區域推進模式的特點是各學校分期分批創建、教育主管部門統領和協助、制定詳細的評估指標、借助行政執行力動員和推進、整合技術力量提供支持、使用統一的數字化校園平臺等等。

2.以學校為主導的商業化運作模式

蠡園中學地處江蘇無錫市郊,是一所普通的公辦中學。十多年來,蠡園中學借助數字化校園提升辦學品位,保持持續發展的上升勢頭,每幾年一次跨越,不僅在教學質量上成為地區的翹楚,還在“第二屆全國中小學教育特色網站”展評中榮獲全國一等獎,其與專業公司合作開發的蠡風網絡辦公平臺、蠡風系列教育軟件在江蘇省推廣使用,受到好評。

細探蠡園中學持續發展的歷程,我們可以看到除了重視以績效為導向統領數字化校園的建設以外,以學校為主導的商業化運作模式成為其持續發展的內在動力源泉。為了提高校園網的建設水平,克服通用軟件不能滿足教育個性化需求的弊端,學校與專業軟件公司合作成立了蠡風軟件工作室,針對教育改革與教學管理的實際需求共同開發軟件資源。這種合作開發方式既能充分依托公司的技術實力,又能根據學校的需求開發出具有高度適用性的軟件系統;不僅大大節約了學校的資金,提高了軟件的質量,還能享受到相關的后續服務,保證了校園網功能的更好發揮。

在這一過程中,邱華國校長起到了非常重要的作用,他經常和工作室的骨干教師開展沙龍式的研討,集思廣義,很多好點子就是在聊天喝茶的輕松氛圍中商量決策的。在蠡園中學數字化校園建設和發展的整個過程中都可以看到校長的身影,凝聚著學校領導在教育信息化方面的智慧。

無錫蠡園中學數字化校園創建模式的特點是現代教育觀念的領導者+志同道合的技術開發團隊+具備豐富市場經驗的企業=以學校為主導的商業化運作模式(圖2)。

圖2 以學校為主導的商業化運作模式流程圖

3.以信息化精英為主導的數字化校園發展模式

北京新東方揚州外國語學校是一所小學至高中一貫制的全日制寄宿學校。該校較普通公辦學校有著顯著的特點:一是需求靈活多變;二是十分強調家校聯系,各項活動都需要及時全面地通過數字化校園平臺來;三是學校規模大,管理成本高,降低成本需要借助信息技術平臺的支持。

該學校持續發展的特點非常明顯,即以小規模團隊、個別信息化精英主導數字化校園發展。分析其持續發展的基本途徑可以看到,學校的數字化校園建設以信息化精英為核心,從基礎構建到信息化系統的設計和開發、各類應用系統的推廣與使用,以及數字化系統在實踐中不斷地改進和升級,事無巨細,都圍繞著信息化精英的小團隊,這好比劃出的一道道絲線,連接著數字化校園的方方面面(圖3)。

圖3 以信息化精英為主導的數字化校園發展模式結構圖

二、影響數字化校園可持續發展的主要因素

結合以上的對比分析,我們可以看到影響數字化校園持續發展的因素很多,主要有以下幾個方面。

1.宏觀決策

教育部門制定的宏觀政策對區域數字化校園的發展具有強大的戰略導向作用,并會產生一定的環境壓力。在施加影響方面,社會、區域、學校擁有各自的特點(圖4)。

圖4 不同層面決策對數字化校園建設的影響

2.信息化精英的技術水平

中學數字化校園的建設和維護離不開學校信息化精英。是否擁有一支適合實踐需求的、不斷實現專業發展的精英教師隊伍,是保障數字化校園持續推進的重要條件。一般情況下,信息技術專業教師具備良好的信息素養和創新的教育理念,掌握教育技術相關的知識與技能,能夠利用信息技術來進行教學革新。這是數字化校園成功的重要條件。

3.數字化校園主體(教師、學生)的信息素養

教師和學生是數字化校園的主體,他們的信息素養水平直接影響到數字化校園實際的使用效果。同時,教師和學生又是最活躍的因素,只有激發了他們的積極性,才能讓我們的數字化校園真正活躍起來。

4.數字化校園現有的績效水平

隨著數字化校園的持續推進,過去所取得的成績可能成為發展的障礙。事實表明,在面臨變革之際,特別是當現有的數字化校園在應用中取得比較突出或明顯的績效時,這種阻力尤其巨大;相反,當現有技術應用不能滿足數字化校園的實踐需求或無法解決發展矛盾時,數字化校園的持續發展就會越順利。

5.硬件和軟件設施的經費投入

數字化校園需要持續不斷的投入,從硬件購置到軟件配套,直至技術維護、人員培訓等,支出費用較大。在這種情況下,只有擁有長期和穩定的經費來源和投入渠道,才能保障數字化校園的持續健康發展。

6.變革的成本

在當前條件下,數字化校園發展的變革成本主要包括軟硬件設施、課程資源、人員培訓等所耗費的財力投入,以及人力和物力的投入。信息技術支撐的教育變革面臨著一個非常現實的問題,就是如何來承擔由采納新技術、新方法而帶來的變革代價。

三、數字化校園可持續發展模式的理想模型

通過以上的分析我們可以看到,數字化校園的可持續發展是由多個方面、多種因素決定的。未來數字化校園的發展充滿挑戰。結合前文所講的三種常見的發展模型,我嘗試給出理想狀態下數字化校園可持續發展的模型,以方便各學校結合自身特點,有選擇地自主發展(圖5)。

圖5 數字化校園持續發展理想模型

在這個理想模型中,持續發展的動力包含外部、內部兩個部分。外部動力主要來自教育主管部門的行政行為和數字化校園建設中的社會力量,內部動力主要源自學校在實踐中信息化水平與實際需求之間的矛盾、學校領導者和技術精英試圖變革的動力。只有在內外兩種動力的共同努力、協調促進下,數字化校園才能排除干擾因素的不利影響,持續地發展。通過對持續發展的機制分析我們還可以看到,在具有動力來源的情況下,亟需建立積累、創新、決策、激勵、約束等機制。

四、數字化校園可持續發展的機制

1.積累機制

積累是指學校數字化校園在數量上的發展,如軟件和硬件設備的投資,逐步積累數字化校園資源(課件、教案、視頻以及人員素質的提升)。學校積累機制的形成依賴于學校決策者的積累動機,這種動機又來源于學校決策者對數字化校園長遠發展所作出的考慮。

2.創新機制

創新是指學校在數字化校園質量上的發展,主要涉及數字化校園的效率改進問題。

創新的具體內容包括:(1)制度創新,也稱組織創新,例如建立校園CIO(即首席信息官)制度等。(2)技術創新,例如根據自身情況建設數據中心。(3)管理創新,例如建立數字化校園區域合作的技術聯盟。

數字化校園創新機制的形成需要依賴于學校決策者的創新動機,這種動機同樣來源于學校決策者對數字化校園長遠發展所做的考慮。

篇4

UIT數字化校園解決方案

UIT數字校園解決方案由數據中心解決方案、數字圖書館解決方案、教務教學解決方案、平安校園監控解決方案、數字校園容災解決方案等多個專業解決方案組成。

1.數據中心云存儲系統

數據中心除了向教學樓和宿舍樓內的同學提供、郵件、FTP、HTTP、BBS、域名解析等服務外,還向全校師生提供遠程視頻點播、遠程教學等對帶寬要求較高的服務。各種應用系統部署分散,數據只有通過整合集中,才能做到資源利用的最大化和有效共享。在保證整個存儲系統架構先進性的基礎上,UIT設計并建立了一套云存儲系統。云存儲系統由云存儲控制器和云存儲節點構成,云存儲節點負責數據存儲,云存儲控制器負責整個系統原數據和實際數據的管理和索引,同時提供超大容量的管理,并具有后端存儲設備的高性能并發訪問、數據冗余等功能。云存儲控制器同時也是整個系統的統一管理平臺,管理員可通過它監視系統的運行情況,并對系統中的用戶進行管理,對各項策略進行設置等。

UIT 云存儲系統采用高性能應用存儲設備,可內嵌云存儲系統訪問協議包、存儲節點認證許可等。云存儲設備的容量可根據實際需要在線擴展。UIT云存儲系統能夠滿足客戶的高可靠、高性能和文件共享等需求,是為校園數據中心多種應用系統提供高效存儲服務的關鍵設備。

2.數字圖書館存儲系統

為滿足數字圖書館對大容量和高吞吐量的需求,UIT SV3200/3600系列光纖存儲產品可作為數字圖書館的核心設備。SV3200/3600系列產品采用國際先進的SBB2.0架構標準,內置MAID技術,為企業級用戶帶來綠色環保的存儲環境,其高達20萬的系統IOPS能夠滿足大量用戶的在線點播、在線瀏覽、文件下載等需求。

為滿足數字圖書館現在及未來幾年內數十萬冊圖書的數字化信息存儲要求,用戶可以采用具有很高性價比的SV3200/3600系列光纖存儲作為近線的大容量存儲系統。SV3200/3600內部采用Active-Active冗余控制器、冗余電源、冗余風扇,整個后端的存儲區域網絡形成全冗余、高可用的架構,以保證存儲訪問的高安全性和高可靠性。

3.數字校園容災備份系統

隨著校園網絡中心與數字化圖書館的建設不斷完善,用戶又面臨著計算機病毒、服務器硬件被盜或損壞、惡意刪除等安全隱患。

UIT建議用戶采用數據容災備份系統,在災備服務器上安裝UIT CDP軟件和備份軟件,實現兩個功能:第一,實現信息中心與圖書系統中重要數據的實時復制,將復制的數據保存到災備端的SV3200/3600系列存儲系統中,當信息中心的數據丟失時,可通過災備服務器進行實時快速恢復;第二,實現信息中心服務器數據的自動備份,備份服務器采用磁盤到磁盤(D2D)的工作方式,將數據備份到最新的BL2000系列虛擬磁帶庫中。

篇5

1、數字化校園建設背景

在以計算機技術、網絡技術、多媒體技術為代表的現代信息技術快速發展與普及的今天,信息化的浪潮正沖擊著人類社會的方方面面,在社會的許多領域中引發深刻的變革。教育信息化也是擺在教育領域面前的一個迫切解決的問題,信息技術與教育相結合成為當今世界教育現代化改革和發展的方向,”數字化校園”已成為推進教育信息化的重要建設任務。以下結合我校實際,提出我校數字化校園建設的具體方案,全面打造新形勢下的武昌職業學院 “數字化校園”。

2、數字化校園的特征

(1)教育開放性。現代網絡技術表現出極大的開放性。教學突破了傳統按時集中上課的約束,接受教育的時限也不再有學制的限制,衍生為終身教育。教育對象得到了拓展,任何人可以在任何時間、任何地點、學習任何東西。

(2)教學個性化。在數字化校園里,教師可以在任何位置展示課件,在線授課;學生也可以隨時隨地在線學習,查閱資料,參與討論。

(3)資源共享性。在數字化校園里,教育資源打破校際間、地區間、國家間的各種有形和無形的障礙,朝著共享化方向發展。

(4)管理一致性。在數字化校園里,各部門擁有統一的管理平臺,在校園的任一地點都可以網上辦公,實現了管理數據的統一性、管理的實效性、管理數據的安全性,對學校的現代化管理將是一個質的提升。

此外,數字化校園還具有教育方式的自主性、教育機會的公平性、教育網絡的智能性、師生關系的交互性和教育制度的創新性等多種特征。

二、數字化校園建設需要明確的問題

1、加強領導、明晰職能。由校領導全面負責我校信息化的推進工作,去除冗雜流程和行政機構,直接參與決策,加大數字化校園建設的支撐強度。

2、穩定資金投入。我校數字化校園建設需有持續的資金投入。做好資金投入預算是信息化建設可持續發展的重要保障。

3、政策配套是保障。數字化校園建設涉及學校的管理思想、管理體制和管理方法,必然會引起管理方法及管理機制的變革,管理及運作中的抵觸心理將會對數字化校園建設產生阻力,必須有相應配套政策,保證行政執行力度。

4、師資培訓是關鍵。數字化校園的教育功能能否得到充分發揮,取決于師資隊伍的信息化素質,因此要采取措施強化培訓,使教師不但能夠掌握使用信息技術的一般技能,還要懂得如何有效利用網上信息資源和開展網上教學活動。

5、資源開發是重點。數字化校園的資源建設包括數字圖書館、學科資源庫、科研信息庫等,應該作為重點建設項目,資源建設是實現教育化、建構全新教育模式的重要源泉。

6、應用引導、改進流程。一方面,部門要針用戶進行需求引導和培養,使建設的系統首先滿足用戶,達到使用目的;另一方面,要統一協調,建立面向全校的基礎數據庫、資源庫等,資源共享、維護可靠、更新及時,提供有決策依據的數據倉庫群。

7、加強風險規避。規避數字化校園建設中的風險,我校將采用”整體規劃、分步實施”的方式。這種方式能夠解決學校信息化中的實際問題,避免資金一次性投入過多或過少,增加保險度。

三、高職院校數字化校園建設的意義

數字化校園給職業教育帶來了發展的機遇,數字化校園較之傳統校園有不可比擬的優越性。 促進教學方式和學習方式的變革,促進教學創新。數字化校園將促使教師改進教學、激發創新。教學手段的創新,數字化校園使教學內容的呈現與獲得從單調的文字形式轉化為多種直觀的形式,可以有效地提高學生對知識的獲取率。為師生交互式教學提供超越時空的、開放交往的環境和心理交流的可能(E-mail、BBS、聊天室等),為教師提供更多個性化創新教學的機會,從而培養學生的創新能力。

四、數字化校園建設的參考方案

1、高職院校數字化建設宏觀方案

數字化校園的特點應突出體現在三個方面:資源共享化、管理智能化、服務系統化。

(1)設施建設:包括網絡、主機、標準化教室等基礎硬件和操作系統,是數字校園建設的基礎。

(2)應用系統建設。包括教學、科研、管理等方面的管理信息系統和業務系統,是數字校園的核心。

(3)個性化門戶。包括部門及信息門戶、個人工作平臺,為用戶提供與其身份相對應的個性化信息與服務,是數字校園的門面。

(4)信息安全體系。包括系統安全、信息安全、安全管理、安全審計等,是保障數字校園系統安全可靠運行的條件。

(5)標準規范體系。包括管理規范、實施規范、維護規范等,是保障數字校園系統安全可靠運行的條件。

2、高職院校數字化建設具體方案——規劃設計

(1)網絡架設。

有線網絡:我校園骨干網使用千兆以太網,二級網絡采用快速以太網技術,基礎設施包括:建設與完善覆蓋整個校園的高速主干網。建設與完善辦公室、實驗室、教室、圖書館等辦公場所的網絡連接狀況,形成一個結構合理、高速通暢的教學辦公網絡。建設與完善學生宿舍、教工宿舍的寬帶接入網絡,使所有教工、學生可以方便上網。

無線網絡:建設無線網絡接入點覆蓋整個辦公區、教學區,使學生、教師可以通過無線網絡方便快捷的使用校內網絡資源及管理平臺。

(2)構建平臺。制作我校統一管理平臺門戶,在其中相繼開發具有部門特點分支管理平臺,具有統一協調、分”部門”操作的特點,使各部門成員在校園的任一地點都可以網上辦公,實現了管理數據的統一性、管理的時效性、管理數據的安全性,對學校的現代化管理將是一個質的提升。通過校園網,實現教育信息資源的高度共享,校務公開更為透明,校務管理更為便捷。通過實現數字化辦公,優化現有的管理組織結構,調整管理體制,在提高效率的基礎上,增加協同辦公能力,強化決策的一致性,最后實現提高決策效能。

(3)建設標準化教室。標準化教室包括(校園網到教室、教室監控、多媒體投影機、多媒體音響)更好的為教學服務,強化監督教學環節及監考環節。

(4)互動“教”與“學”平臺。現代教育媒體的介入,不僅改變了傳統的教學方法和手段,而且迫使教育內容、教材形態、教學形式發生顯著的變化。教學的重心開始由“教”轉向“學”,使學生完全從教師控制的家教式、被動式學習狀態轉變為自主學習、雙向交流的狀態。網上教育真正順應了這一發展潮流,形成由初級向高級不斷變化的動態教學系統,為順應這一趨勢,將開發“教”平臺、“學”平臺更好的為學校教學提供服務。

(5)數字化圖書館。與傳統圖書館相比,數字圖書館最突出的特點是收藏數字化,操作電腦化,傳遞網絡化,信息存儲規范化,資源共享化和結構連接化。這里數字圖書館已不再是傳統意義上的圖書館了,而是一個綜合性的信息資源中心。

(6)提供服務:校園一卡通。“校園一卡通”可以實現一卡在手,走遍校園,一卡通用,一卡多用。它可以作為借書卡、上機卡、就餐卡、醫療收費卡、洗澡卡、購物卡、門禁卡、存車卡等。它的廣泛采用,使數字化、信息化氣息滲入校園生活,讓師生員工享受信息化帶來的便利。

(7)校內資源平臺免費下載。豐富服務器資源,通過提供web免費下載,方便了廣大師生員工,在一定程度上保護了校園網絡的安全。

(8)VOD點播。在校園多媒體教學網中應用VOD技術,可以使校園多媒體教學網的交互得到充分發揮。教師在教室內通過電腦,利用投影機即可任意點播存儲于主控服務器中的圖、文、聲、像等多媒體節目課件,真正做到“任意點播”、“即點即播”。學生也可在數字校園的環境中使用多媒體學習系統,到校園網上獲取自己的學習信息。

除此只外vod點播系統還提供海量視頻資源方便在業余時間,為學生及教職員工提供娛樂和放松的平臺。

結束語:隨著計算機與網絡的普及,數字技術正在改變人類所賴以生存的社會環境,并因此使人類的生活和工作環境具備了更多的數字化特征,也帶來了人類生活和工作方式的巨大變化。這種由數字技術和數字化產品帶來的全新的、更豐富多彩的生活方式稱之為“數字化生活”。作為培養和造就新世紀人才的學校,也面臨著同樣的變化趨勢。數字技術必將引起教育的深刻變革,使教育思想、觀念、模式、方法、手段等發生變化。當前,我國正在推進教育信息化的步伐,教育部在2000年10月,做出了建設校園網工程的決定。

參考文獻

[1]蔣東興.清華大學新一代數字校園建設規劃與實踐 廈門大學學報[J]. 2007 第A02期

[2]宋金玲.GIS在數字校園建設中的應用 北京測繪[J].2002 第3期 [3]鄧杰超.數字校園建設中的資源整合研究 廣東科技[J]. 2007 第2期

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目前我區的醫學教育信息化已經在各方面取得了不同程度的發展,但其使用效率、應用效果及投資效益與人們的預期相比仍存在較大的差距。在醫學信息化初級階段,學校以及相關醫院非常注重硬件的投入和建設,很少注意到醫學資源的建設信息化進程中低水平、重復建設的現象比較突出,缺乏標準化、規范化和兼容性,而且資源分散,難以共享,加上分散孤立的現代遠程教育點、校園網、局域網以及各自為陣的多媒體資源等,形成一個個“資源孤島”、“信息孤島”,信息資源難以共享。如何消除孤島現象,做到資源共享、優勢互補,避免重復開發,節省人力、財力,是需要解決的課題。國家醫改方案明確提出大力發展面向中西部,并提出資源整合、統一高效、互聯互通、信息共享的建設原則。

服務社會是高校的一項重要職能。寧夏醫科大學擁有10所附屬醫院、12所教學醫院、90余實習醫院和實踐教學基地,如何將優質的醫學資源更好地服務社會,一直是寧夏醫科大學的努力方向。近年來,寧夏醫科大學充分利用信息化手段,著力加強教育資源與教學平臺建設,構建國內領先、西部一流的網絡體系。寧夏醫科大學數字化校園的建設理念核心是提供應用與服務,平臺以服務總線為核心的服務支撐方式,共同構成資源共享平臺建設的內容。

寧夏醫科大學結合教學實際設計、開發網絡教學資源,利用虛擬存儲技術建構智能化教學,實現網絡教學資源共享,伴隨著校園網硬件建設的同時,網絡資源建設及應用平臺建設方面也取得了一定的成績,實現了軟硬件同步發展的需求。

目前由于社會對醫護人員的素質要求的提高,醫務人員對繼續教育的需求明顯增加,參加各類在職教育的各級醫護人員人數呈逐年增加的趨勢,同時由于醫院工作的特殊性,醫護人員往往無法抽出一個有規律的時間參加系統的學習,遠程醫學教育由于其自身的特點無疑為醫護人員提供了一個良好的學習工具和環境。但由于醫學教育課程信息量大,對實驗和實踐教學的要求高,實驗教學及實習的內容較多等特點,使醫學遠程醫學教育與其他學科遠程醫學教育有所不同。遠程醫學教育可滿足學員對理論知識的學習要求。

2 寧夏醫科大學數字化校園設計實現

寧夏醫科大學數字化校園按“資源整合、系統集成、廣泛共享、深化服務”的原則,用信息化的手段對醫學信息資源進行有效整合和戰略重組,構建寧夏醫科大學數字化校園,以服務全區醫療衛生單位,服務社會,作為全區衛生系統教學、科研、臨床的信息資源支撐,滿足醫療人員對相關文獻閱讀查詢及其他個性化服務的需求。利用現代網絡技術,以寧夏醫科大學醫學教育資源及網絡設備為基礎,以數字資源建設為核心,以軟硬件平臺建設為重點,充實醫學數字資源庫,搭建 共享平臺,整合異構數字資源,建立統一的數字資源檢索系統和互動數字參考咨詢平臺,全面提升寧夏醫科大學及教學醫院信息服務質量和服務水平,目標是搭建一個資源豐富、結構合理、資源共享、技術手段先進、服務優質快捷的醫學數字資源共享服務平臺,為寧夏醫科大學及各教學醫院的師生提供方便快捷的醫學信息資源,改變教學醫院資源匱乏的現狀,消除寧夏醫科大學與各教學醫院間獲取信息資源的不平等現象,促進寧夏醫科大學與各教學醫院教學科研醫療水平的提高。

寧夏醫科大學數字化課程平臺將實現以下目標:

1)建立資源共享機制,對于提高優勢醫療資源的服務范圍、提高區域內醫療資源的整體配置水平、促進分級醫療服務體系的建立和醫療資源的合理及優化區域內整體醫療資源服務質量和水平使用將產生積極有效的作用。醫學院校及教學醫院只有及時掌握最新的醫學理論醫學技術管理經驗,才能提高醫療科研水平,培養出具有創新能力的合格醫學人才。

2)該平臺從綜合文獻檢索、個人信息服務和互動參考咨詢三方面入手,以整合異構資源,建立統一檢索系統為基礎,以個人數字圖書館和互動數字參考咨詢平臺建設為方向,開展網絡資源導航、數字資源統一檢索、信息推送、課題查新、課題跟蹤、聯合參考咨詢等服務項目,為學校及教學醫院師生提供一站式的文獻資源和服務。

3)遠程醫學教育功能:通過與各大醫療及教學機構醫學教育資源的共享,提供遠程繼續醫學教育、遠程醫學學歷教育、傳染病防治知識培訓、全科醫生培訓、鄉村醫生培訓、重點專科建設等項醫學培訓服務。為各類醫務人員、尤其是基層醫務工作者提供權威的醫學繼續教育精品內容。

寧夏醫科大學數字化校園在建設過程中,以基礎平臺的搭建、資源信息標準的統一為建設核心,應按照“總體規劃、分步實施”的原則進行項目實施。第一階段建設醫學資源門戶平臺,實現醫學數字資源信息標準統一,建立統一的數據中心;第二階段利用該平臺對資源整合、采集、建立媒體庫;第三階段利用該平臺優化擴展,實現遠程教育和遠程臨床培訓,支持實時交互和課件點播兩種培訓模式。支持課件點播服務,具備新增、刪除、上傳、查詢等課件管理功能。

3 數字化校園設計功能實現

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中圖分類號:TP309 文獻標志碼:B 文章編號:1673-8454(2012)23-0030-04

一、引言

數字校園是以校園網為背景的集教學、管理和服務為一體的一種新型的數字化工作、學習和生活環境。一個典型的數字校園包括各種常用網絡服務、共享數據庫、身份認證平臺、各種業務管理系統和信息門戶網站等[1]。數字校園作為一個龐大復雜的信息系統,構建和維護一個良好的信息安全管理體系是一項非常重要的基礎管理工作。

信息安全風險評估是構建和維護信息安全管理體系的基礎和關鍵環節,它通過識別組織的重要信息資產、資產面臨的威脅以及資產自身的脆弱性,評估外部威脅利用資產的脆弱性導致安全事件發生的可能性,判斷安全事件發生后對組織造成的影響。對數字校園進行信息安全風險評估有助于及時發現和解決存在的信息安全問題,保證數字校園的業務連續性,并為構建一個良好的信息安全管理體系奠定堅實基礎。

二、評估標準

由于信息安全風險評估的基礎性作用,包括我國在內的信息化程度較高的國家以及相關國際組織都非常重視相關標準和方法的研究。目前比較成熟的標準和方法有ISO制定的《IT信息安全管理指南》(ISO/IEC13335)和《信息安全管理體系要求》(ISO/IEC27001:2005)、美國NIST制定的SP800系列標準、美國CMU軟件工程研究所下屬的CERT協調中心開發的OCTAVE2.0以及我國制定的《信息安全技術——信息安全風險評估規范》(GB/T20984-2007)。

ISO/IEC27001系列標準于2005年10月15日正式,作為一種全球性的信息安全管理國際標準適用于任何組織的信息安全管理活動,同時也為評估組織的信息安全管理水平提供依據。但是ISO27001系列標準沒有制定明確的信息安全風險評估流程,組織可以自行選擇適合自身特點的信息安全風險評估方法,如OCTAVE2.0等[2][3]。

為了指導我國信息安全風險評估工作的開展,我國于2007年11月正式頒布了《信息安全技術——信息安全風險評估規范》(GB/T20984-2007),這是我國自主研究和制定的信息安全風險評估標準,該標準與ISO27001系列標準思想一致,但對信息安全風險評估過程進行了細化,使得更加適合我國企業或者組織的信息安全風險評估工作開展。

三、評估流程

《信息安全技術——信息安全風險評估規范》(GB/T20984-2007)等標準為風險評估提供了方法論和流程,為風險評估各個階段的工作制定了規范,但標準沒有規定風險評估實施的具體模型和方法,由風險評估實施者根據業務特點和組織要求自行決定。本文根據數字校園的業務流程和所屬資產的特點,參考模糊數學、OCTAVE的構建威脅場景理論和通用弱點評價體系(CVSS)等風險評估技術,提出了數字校園信息安全風險評估的具體流程和整體框架,如圖1所示。

據圖1可知,數字校園的信息安全風險評估首先在充分識別數字校園的信息資產、資產面臨的威脅以及可被威脅利用的資產脆弱性的基礎上,確定資產價值、威脅等級和脆弱性等級,然后根據風險矩陣計算得出信息資產的風險值分布表。數字校園信息安全風險評估的詳細流程如下:

(1)資產識別:根據數字校園的業務流程,從硬件、軟件、電子數據、紙質文檔、人員和服務等方面對數字校園的信息資產進行識別,得到資產清單。資產的賦值要考慮資產本身的實際價格,更重要的是要考慮資產對組織的信息安全重要程度,即信息資產的機密性、完整性和可用性在受到損害后對組織造成的損害程度,預計損害程度越高則賦值越高。

在確定了資產的機密性、完整性和可用性的賦值等級后,需要經過綜合評定得出資產等級。綜合評定方法一般有兩種:一種方法是選取資產機密性、完整性和可用性中最為重要的一個屬性確定資產等級;還有一種方法是對資產機密性、完整性和可用性三個賦值進行加權計算,通常采用的加權計算公式有相加法和相乘法,由組織根據業務特點確定。

設資產的機密性賦值為,完整性賦值為,可用性賦值為,資產等級值為,則

相加法的計算公式為v=f(x,y,z)=ax+by+cz,其中a+b+c=1(1)

(2)威脅識別:威脅分為實際威脅和潛在威脅,實際威脅識別需要通過訪談和專業檢測工具,并通過分析入侵檢測系統日志、服務器日志、防火墻日志等記錄對實際發生的威脅進行識別和分類。潛在威脅識別需要查詢資料分析當前信息安全總體的威脅分析和統計數據,并結合組織業務特點對潛在可能發生的威脅進行充分識別和分類。

(3)脆弱性識別:脆弱性是資產的固有屬性,既有信息資產本身存在的漏洞也有因為不合理或未正確實施的管理制度造成的隱患。軟件系統的漏洞可以通過專業的漏洞檢測軟件進行檢測,然后通過安裝補丁程序消除。而管理制度造成的隱患需要進行充分識別,包括對已有的控制措施的有效性也一并識別。

(4)威脅—脆弱性關聯:為了避免單獨對威脅和脆弱性進行賦值從而造成風險分析計算結果出現偏差,需要按照OCTAVE中的構建威脅場景方法將“資產-威脅-脆弱性-已有安全控制措施”進行關聯。

(5)風險值計算:在資產、威脅、脆弱性賦值基礎上,利用風險計算方法計算每個“資產-威脅-脆弱性”相關聯的風險值,并最終得到整個數字校園的風險值分布表,并依據風險接受準則,確認可接受和不可接受的風險。

四、評估實例

本文以筆者所在高職院校的數字校園作為研究對象實例,利用前面所述的信息安全風險評估流程對該實例對象進行信息安全風險評估。

1.資產識別與評估

數字校園的資產識別與評估包括資產識別和資產價值計算。

(1)資產識別

信息安全風險評估專家、數字校園管理技術人員和數字校園使用部門代表共同組成數字校園信息資產識別小組,小組通過現場清查、問卷調查、查看記錄和人員訪談等方式,按照數字校園各個業務系統的工作流程,詳細地列出數字校園的信息資產清單。這些信息資產從類別上可以分為硬件(如服務器、存儲設備、網絡設備等)、軟件(OA系統、郵件系統、網站等)、電子數據(各種數據庫、各種電子文檔等)、紙質文檔(系統使用手冊、工作日志等)、人員和服務等。為了對資產進行標準化管理,識別小組對各個資產進行了編碼,便于標準化和精確化管理。

(2)資產價值計算

獲得數字校園的信息資產詳細列表后,資產識別小組召開座談會確定每個信息資產的價值,即對資產的機密性、完整性、可用性進行賦值,三性的賦值為1~5的整數,1代表對組織造成的影響或損失最低,5代表對組織造成的影響或損失最高。確定資產的信息安全屬性賦值后,結合該數字校園的特點,采用相加法確定資產的價值。該數字校園的軟件類資產計算樣例表如下表1所示。

由于資產價值的計算結果為1~5之間的實數,為了與資產的機密性、完整性、可用性賦值相對應,需要對資產價值的計算結果歸整,歸整后的數字校園軟件類資產的資產等級結果如表1所示。

因為數字校園的所有信息資產總數龐大,其中有些很重要,有些不重要,重要的需要特別關注重點防范,不重要的可以不用考慮或者減少投入。在識別出所有資產后,還需要列出所有的關鍵信息資產,在以后的日常管理中重點關注。不同的組織對關鍵資產的判斷標準不完全相同,本文將資產等級值在4以上(包括4)的資產列為關鍵信息資產,并在資產識別清單中予以注明,如表1所示。

2.威脅和脆弱性識別與評估

數字校園與其他計算機網絡信息系統一樣面臨著各種各樣的威脅,同時數字校園作為一種在校園內部運行的網絡信息系統面臨的威脅的種類和分布有其自身特點。任何威脅總是通過某種具體的途徑或方式作用到特定的信息資產之上,通過破壞資產的一個或多個安全屬性而產生信息安全風險,即任何威脅都是與資產相關聯的,一項資產可能面臨多個威脅,一個威脅可能作用于多項資產。威脅的識別方法是在資產識別階段形成的資產清單基礎上,以關鍵資產為重點,從系統威脅、自然威脅、環境威脅和人員威脅四個方面對資產面臨的威脅進行識別。在分析數字校園實際發生的網絡威脅時,需要檢查入侵檢測系統、服務器日志文件等記錄的數據。

脆弱性是指資產中可能被威脅所利用的弱點。數字校園的脆弱性是數字校園在開發、部署、運維等過程中由于技術不成熟或管理不完善產生的一種缺陷。它如果被相關威脅利用就有可能對數字校園的資產造成損害,進而對數字校園造成損失。數字校園的脆弱性可以分為技術脆弱性和管理脆弱性兩種。技術脆弱性主要包括操作系統漏洞、網絡協議漏洞、應用系統漏洞、數據庫漏洞、中間件漏洞以及網絡中心機房物理環境設計缺陷等等。管理脆弱性主要由技術管理與組織管理措施不完善或執行不到位造成。

技術脆弱性的識別主要采用問卷調查、工具檢測、人工檢查、文檔查閱、滲透性測試等方法。因為大部分技術脆弱性與軟件漏洞有關,因此使用漏洞檢測工具檢測脆弱性,可以獲得較高的檢測效率。本文采用啟明星辰公司研發的天鏡脆弱性掃描與管理系統對數字校園進行技術脆弱性識別和評估。

管理脆弱性識別的主要內容就是對數字校園現有的安全控制措施進行識別與確認,有效的安全控制措施可以降低安全事件發生的可能性,無效的安全控制措施會提高安全事件發生的可能性。安全控制措施大致分為技術控制措施、管理和操作控制措施兩大類。技術控制措施隨著數字校園的建立、實施、運行和維護等過程同步建設與完善,具有較強的針對性,識別比較容易。管理和操作控制措施識別需要對照ISO27001標準的《信息安全實用規則指南》或NIST的《最佳安全實踐相關手冊》制訂的表格進行,避免遺漏。

3.風險計算

完成數字校園的資產識別、威脅識別、脆弱性識別和已有控制措施識別任務后,進入風險計算階段。

對于像數字校園這類復雜的網絡信息系統,需要采用OCTAVE標準提供的“構建威脅場景”方法進行風險分析。“構建威脅場景”方法基于“具體問題、具體分析”的原則,理清“資產-威脅-脆弱性-已有控制措施”的內在聯系,避免了孤立地評價威脅導致風險計算結果出現偏差的局面。表2反映了數字校園圖書館管理系統的資產、威脅、脆弱性、已有控制措施的映射示例。

將“資產—威脅—脆弱性—已有控制措施”進行映射后,就可以按照GB/T20984-2007《信息安全風險評估規范》要求進行風險計算。為了便于計算,需要將前面各個階段獲得資產、威脅、脆弱性賦值與表3所示的“資產—威脅—脆弱性—已有控制措施”映射表合并,因為在對脆弱性賦值的時候已經考慮了已有控制措施的有效性,因此可以將已有控制措施去掉。

本文采用的風險計算方法為《信息安全風險評估規范》中推薦的矩陣法,風險值計算公式為:R=R(A,T,V)=R(L(T,V)F(Ia,Va))。其中,R表示安全風險計算函數;A表示資產;T表示威脅;V表示脆弱性;Ia表示安全事件所作用的資產重要程度;Va表示脆弱性嚴重程度;L表示威脅利用資產的脆弱性導致安全事件發生的可能性;F表示安全事件發生后產生的損失。

風險計算的具體步驟是:

(a)根據威脅賦值和脆弱性賦值,查詢《安全事件可能性矩陣》計算安全事件可能性值;

(b)對照《安全事件可能性等級劃分矩陣》將安全事件可能性值轉換為安全事件可能性等級值;

(c)根據資產賦值和脆弱性賦值,查詢《安全事件損失矩陣》計算安全事件損失值;

(d)對照《安全事件損失等級劃分矩陣》將安全事件損失值轉換為安全事件損失等級值;

(e)根據安全事件可能性等級值和安全事件損失等級值,查詢《風險矩陣》計算安全事件風險值;

(f)對照《風險等級劃分矩陣》將安全事件風險值轉換為安全事件風險等級值。

所有等級值均采用五級制,1級最低,5級最高。

五、結束語

數字校園是現代高校信息化的重要基礎設施,數字校園的安全穩定直接關系到校園的安全穩定,而風險評估是保證數字校園安全穩定的一項基礎性工作。本文的信息安全風險評估方法依據國家標準,采用定性和定量相結合的方式,保證了信息安全風險評估的有效性和科學性,使得風險評估結果能對后續建立數字校園的信息安全管理體系起到指導作用。

參考文獻:

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自2012年國家召開全國教育信息化工作電視電話會議,確定“三通兩平臺”建設目標以來,寧夏回族自治區及各地政府加大資金投入,教育信息化建設步伐大幅加快。截止2014年底,寧夏中小學校80%實現了寬帶互聯網絡接入、60%中小學的班級安裝了多媒體信息化教學設備、20%中小學的教師開通了網絡學習人人通空間。大武口、惠農區、賀蘭縣、靈武市等縣區的所有學校實現了互聯網光纖接入“校校通”,轄區所有學校的教室都安裝了多媒體信息化教學設備并網絡連通,實現了網絡教學資源“班班通”,所有教師每人配備了1臺計算機設備,學校基礎信息化教學設備和網絡建設已全部完成。下一步,這些地區的學校將進入數字化校園的建設階段。

數字化校園是以數字化信息和網絡為基礎,在計算機和網絡技術上建立起來的對教學、科研、管理、技術服務、生活服務等校園信息的收集、處理、整合、存儲、傳輸和應用,使教學資源得到充分優化和利用。通過實現從環境(包括設備,教室等)、資源(如圖書、講義、課件等)到應用(包括教、學、管理、服務、辦公等)的全部數字化,在傳統校園基礎上構建一個數字空間,以拓展校園的時間和空間,提升傳統校園的運行效率,擴展傳統校園的業務功能,最終實現教育過程的全面信息化,達到提高辦學質量和管理水平、提高學生學習效果和能力。

那么具體到一所學校該如何實施數字化校園的建設,筆者根據長期從事教育信息化建設的經驗,認為寧夏中小學數字化校園建設不要面面俱到、全面實施,而應講究策略、重點突破,具體如下。

一、掌握國家教育信息化建設方針政策

掌握國家教育信息化建設方針政策的目的,是為了學校在建設數字化校園的工作上少走彎路、避免重復建設和資金浪費。按照國家“三通兩平臺”建設的整體安排部署,教育資源平臺和教育管理平臺由國家和自治區(省)級建設,中小學校不進行教育資源平臺和教育管理平臺的建設。目前,寧夏已初步建設了“寧夏數字化教育資源公共服務平臺”,正按照國家要求進行不斷完善服務功能,免費為寧夏中小學校提供數字教育資源、教師個人學習空間、學校綜合服務空間、優質教育資源交易等服務。同時,按照教育部的安排,建設了“寧夏教育數據中心”,全面部署教育部的各項教育管理信息系統,目前已部署了學生學籍系統、學校安全信息系統、學前教育管理系統、學生資助管理系統等6項教育管理信息系統,其他教育管理系統也在逐步安排部署之中。

掌握和了解了國家以及自治區(省)的教育信息化建設方針政策和內容,學校在實施數字化校園建設時,一方面可避開國家或自治區計劃建設的項目,避免重復建設和資金浪費。另一方面,在國家和自治區教育信息化建設整體規劃下,實施學校數字化校園建設,不僅可以少走彎路,還可爭取國家和自治區的政府資金支持。例如:學校在數字化校園建設時,就不再進行教育資源平臺、個人學習空間、行政辦公OA等系統的建設。

二、量體裁衣,數字化校園建設要有針對性

盡管中小學校具有太多的共性特點,但就每個具體的學校而言,學校與學校之間依然存在明顯的個體差異性特點,因此,制定學校數字化校園實施方案時,學校必須清楚地知道自己的特點、特色、優勢和長處,以及不足之處。中小學校的數字化校園建設不一定面面俱到,但一定要有重點、有針對性,其重點是發揚學校的優勢和特色,使其亮點更亮。例如:興慶區回民二小的辦學特色是多媒體技術在課堂教學中的應用,他們在數字化校園建設的重點依然是多媒體技術的應用,即實施“數字化(魔方)科技體驗中心”建設項目,以體驗教學為主,融入電磁、聲光電、力學、能源、人工智能、自然等新奇趣味元素,使學生通過實物與多媒體鮮明的感官刺激,促進學生各方面能力的提高,通過數字化校園的建設進一步擴大學校的優勢,使學校的亮點更亮。因此,學校數字化校園的建設重點要放在完善校園網絡內外部環境、圍繞課堂教育教學、圍繞學校最具特色的亮點工作而開展。而在大數據存儲、與其他學校相比共性特點較強的教學管理應用方面,就要考慮上級教育主管部門有可能統一建設和部署。

三、以一線教師為中心,開展數字化校園建設

教師是學校的靈魂,是學校發展的助推器,同時也是數字化校園的直接使用者和應用者,數字化校園應用工作開展的好壞,關鍵在教師。所以,學校開展數字化校園建設,必須以學校教師的實際為基礎,廣泛征求和聽取他們的意見與建議,尤其是一線教師的意見。只有這樣,數字化校園的建設才更貼近實際,建成后的效果才最好。以固原市實驗小學為例,該校在第一次設計的數字化校園建設方案中,面面俱到、包羅萬象,后經學校教師專題討論商議后,學校對方案進行重新調整:以發揮學校優質師資優勢(學校擁有“塞上名師”1名、自治區級骨干教師4名、固原市級骨干教師4名)為中心,在完善學校內部網絡環境的同時,重點建設名師工作室和學校數字化微課堂教室,以發揮骨干教師引領示范作用,用數字化手段不斷提高本校教學質量的同時,通過網絡幫扶固原市山區農村學校教育教學質量和水平的提高。這樣既可調動教師參與的積極性,也可充分發揮骨干教師廣泛服務的作用。

四、數字化校園建設要面向學校實際,具有可操作性

數字化校園建設不是務虛、不是理論研究,而是實實在在的務實,用信息化手段、用網絡解決實際問題、達到實際效果。此類問題具有普遍性,學校開始實施數字化校園建設之初經常容易出現此類問題。例如,某中學,千人左右學生無住宿生(全部走讀),學校沒有公車、有1間會議室等等,而在學校的數字化校園實施方案中,卻看到以下建設內容:住宿學生管理系統、車輛管理系統、會議室管理系統等等。這種典型脫離學習實際情況、盲目準備建設的案例,在實際工作中、尤其是在現階段經常會遇到,因此筆者在此加以強調:學校數字化校園建設一定要結合學校的實際,不要貪大、貪全。希望其他學校加以注意,避免出現類似問題。

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一、引言

信息化是促成未來中小學教育及學習革命的主要動力,《國家中長期教育改革和發展規劃綱要(2010-2020年)》明確提出,要“加快教育信息化進程”[1]。中小學數字化校園建設正是響應這一發展的需求而提出的概念。不同于高等學校的數字化校園建設,中小學校因其數量多、地域分散、資源分散、資金投入有限等原因,在每個學校均配置較多數量的服務器及其它軟硬件設備,建成類似于高校的信息化基礎設施,且配備大量專職信息管理人員并不現實,而且會出現資源利用效率低、使用維護費用高等問題。

云計算是近年來信息技術發展的新成果,代表未來信息技術的發展趨勢。云計算所具有的特點恰好能夠彌補以往數字化校園建設方案的不足,能解決目前中小學數字化校園建設中遇到的經費投入有限、基礎設施利用低效等問題。鑒于云計算可以為中小學數字化校園建設提供良好的技術途徑和技術方案這一事實,一些地方的中小學已啟動了云計算輔助教學的實踐,如鞍山一中、廣州天河區中小學、浙江海鹽地區中小學等。[2,3,4]《上海市中長期教育改革和發展規劃綱要》(2010-2020年)提出,上海的教育發展要利用“電子書包”和“云計算輔助教學”建立數字化學習環境,使每個學生能夠使用信息技術工具,實現隨時隨地的學習。[5]

在近期出現的中小學數字化校園建設方案中,云計算的概念被屢屢提及,也引發了不同的評論。[6]現階段中小學數字化校園建設對云計算的需求具體體現在哪些地方、如何利用云計算技術建設中小學數字化校園,都是中小學教育信息化工作者和信息技術專家必須直面的問題。本文通過分析中小學數字化校園的建設目標、基本架構及其功能,同時剖析云計算技術的本質和功用,尋求二者的契合點,理清中小學數字化校園建設對云計算技術的具體需求,并提出基于云計算技術的中小學數字化校園解決方案。

二、中小學數字化校園的本質及其架構

中小學數字化校園是以校園網絡為基礎,利用先進的信息化手段和計算機技術、網絡技術、通訊技術,實現從環境(包括設備、教室等)、資源(如圖書、講義、課件等)到活動(包括教學、管理、服務、辦公等)全部數字化。通過對數字信息資源的整合和集成,構成統一的用戶管理、統一的資源管理和統一的權限控制,最終實現教育過程的全面信息化。

中小學數字化校園的基本架構如圖1所示,從下而上依次為網絡基礎設施層、應用支撐層和應用層。網絡基礎設施層綜合運用計算機、網絡設備、通信終端、視音頻多媒體設備、RFID等,構架數字化校園的硬件平臺。網絡基礎設施層主要包括有線網絡、無線網絡、物聯網和五室(多媒體實驗室、遠程會議室、網絡教室、創新實驗室、電子閱覽室)。應用支撐層主要包含校園信息數據庫、數字資源庫等基礎數據庫和網絡安全、外部網接入等系統支撐軟件,為各種應用提供數據和技術支撐。應用層是基于校園網的,面向教師和學生的教學、管理及服務的軟件平臺,包含數字化校園的絕大多數應用系統。

對于數字化校園而言,以上三個層次的基本配置是必需的。對于具體的數字化校園建設項目,各層的軟硬件配置可根據實際情況做適當的取舍。無論采用什么樣的技術、配置多少信息技術產品,各種數字化校園建設方案的不同僅僅在于上述各層中的產品配置不同。具體到某個中學或小學,數字化校園的建設不必面面俱到,而應根據實際所需,以效用最大化為目的,根據需求進行數字化校園的應用層設計與規劃,再由應用層需求提煉出應用支撐層和基礎設施層的功能及相應的產品配置。在此過程中,還需兼顧已有的設備和設施,通過適應性改造,實現最大化的包容和繼承,避免一切從頭開始的方案。

三、云計算的體系結構及其技術特點

云計算是一種基于互聯網的計算方式,是網格計算、分布式計算、并行計算、效用計算、網絡存儲、虛擬化、負載均衡等傳統計算機和網絡技術發展融合的產物,也是引領未來信息產業創新的關鍵戰略性技術和手段。[9]狹義地講,云計算指IT基礎設施的交付和使用模式,通過網絡以按需、易擴展的方式獲得所需資源。廣義地講,云計算指服務的交付和使用模式,通過網絡以按需、易擴展的方式獲得所需服務。

云計算的體系結構可分為四層:物理資源層、資源池層、管理中間件層和SOA(Service-Oriented Architecture,面向服務的體系結構)構建層,[10]如圖2所示。物理資源層包括計算機、存儲器、網絡設施、數據庫和軟件等。資源池層是將大量相同類型的資源構成同構或接近同構的資源池,如計算資源池、數據資源池等。管理中間件層負責對云計算的資源進行管理,并對眾多應用任務進行調度,使資源能夠高效、安全地為應用提供服務。SOA構建層將云計算能力封裝成標準的Web Services服務,并納入到SOA體系進行管理和使用,包括服務接口、服務注冊、服務查找、服務訪問和服務工作流等。

云計算采用虛擬化技術調配資源,將處于不同層面的硬件、軟件、數據、網絡及存儲隔離開來,從而打破數據中心、服務器、存儲、網絡、數據和應用中的物理設備之間的劃分,實現架構動態化,達到集中管理和動態使用物理資源及虛擬資源的效果。云計算提供三類服務,即SaaS(軟件即服務)、PaaS(平臺即服務)和IaaS(基礎設施即服務)。[11] IaaS中包含操作系統和硬件基礎設施,如Amazon提供的面向IaaS層的EC2/S3。PaaS中主要包含各類數據庫和中間件,如Google提供的面向PaaS層的App Engine,以及微軟公司提供的Windows Azure。SaaS中主要包含多種應用程序,如Salesforce提供的online CRM等。隨著云計算的發展,傳統的以PC和服務器為中心的IT應用模式將發生巨大變化,IT的應用、部署模式和商業模式也將發生重大的變化,用戶只需要擁有可上網的終端設備,就能享受到自己想要的各種IT服務。

從云計算的體系結構和技術特點可知,云計算適合應用于具有以下特點的業務:一是業務量彈性大,用戶數量增加較快,對資源占用不均勻;二是業務量較小,無法充分利用所分配資源。而中小學校的數字化校園對于信息技術的需求恰好具有上述特點。

四、云計算如何應用于中小學數字化校園建設

如圖3所示,若將中小學數字化校園的架構與云計算的三種服務關聯起來,即可發現二者在各層存在明顯的對應關系。中小學數字化校園的應用層可使用Saas(軟件即服務)中的應用軟件,應用支撐層可利用PaaS(平臺即服務)中的數據庫和中間件,網絡基礎設施層可利用IaaS(基礎設施即服務)中的服務器等基礎設施。

由圖3中的關聯關系可知,云計算可以在中小學數字化校園建設的各個層級中得到應用,將云計算融入到校園的各個應用服務領域,通過計算及存儲資源的彈性分配和動態管理,構建綜合信息服務平臺,實現透明高效的校務管理和泛在網絡學習,能有效避免以往數字化校園架構所存在的信息孤島、系統彈性差、資源利用率低、建設周期長、IT成本高等缺點。

鑒于云計算在中小學數字化校園建設中的應用價值和潛力,國外主要IT公司,如Google、思科、蘋果、亞馬遜等均推出面向教育的云計算服務。如Google的協作學習平臺、微軟的教育云平臺等。[7]國內的電信企業華為也推出面向教育的云計算服務,如華為的智慧教育項目,提出了基于云計算環境的“區域教育云+智慧校園”的融合社會教育信息化解決方案。

利用云計算技術建設的中小學數字化校園可以實現“云計算輔助教學”(Cloud Computing Assisted Instructions),即學校和教師利用云計算提供的服務,構建個性化教學的信息化環境,支持教師的教學和學生的學習。利用基于云計算的教學基礎設施(如移動互聯的課堂、泛在的學習資源和社區),可以促進教學資源的整合,保障教學信息的安全,分析學生日常行為取向,改進教學設施和教學方法,實現以學生為中心的個性化教學,從而提高教學質量。

目前,數字化校園的建設主要有三種模式,即自主開發模式、合作開發模式和租賃模式。統計數據及市場分析結果表明,不同規模的中小學數字化校園的建設成本一般在2萬元至20萬元。受建設成本及技術條件等因素制約,中小學數字化校園的建設宜采用合作開發模式或租賃模式,而采用這兩種開發模式,則更適合引入云計算。數字化校園的部署模式主要有獨立部署模式、托管部署模式和合作部署模式。目前,我國高校大多采用獨立部署模式,大多數中小學也采用了獨立部署模式,少數中小學開始嘗試采用托管部署模式或合作部署模式。隨著云計算技術引入數字化校園建設,托管部署模式將更有競爭力。

五、面臨的問題及對策

當前,云計算應用于中小學數字化校園建設過程中所遇到的問題主要有兩類,一類是安全問題,另一類是資源建設問題。

所有教育資源均集中在云端,或均從云計算供應商的數據中心獲取,則必然存在廠商依賴和數據安全的問題。另外,各學校均有自己的私有數據需要保護,如校本課程資源、校園資產、教師及學生的個人信息等。針對上述問題,可通過采用公有云和私有云的混合云策略解決,學校內部的信息資源(如校本課程、特色課程)由私有云管理,學校外部的資源(如數字化圖書館、公共信息資源、科研資源)由公有云管理。公有云可實現資源共享,提高軟硬件使用效率;私有云既可保護各學校內部資源的安全,又能避免對IT基礎設施的大規模需求。此外,云計算的一大特點就是其安全性。例如,云計算系統通過監測集群內部異常數據,對可能的安全問題做出判定,并向各服務器發送防止病毒擴散的措施,從而預防安全問題的出現。

共享特定區域內的教學資源,是中小學數字化校園建設的重要保障條件。數字化校園的支持服務體系應由政府主導,由企業與學校共建,以區域(市/縣)教育主管單位為中心,整合教育資源及業務流程,建立統一的教育公共服務平臺,為教師、學生、家長及教育管理者提供統一的協作和溝通平臺。國家基礎教育云平臺已于2012年12月28日開通上線試運行,向全國各級各類教育免費提供公益服務。[8]北京、上海、南京等地已建設了面向區域的教育云,向區域內的學校、教師、學生和家長提供各種教學服務和教育教學資源。

參考文獻:

[1]國家中長期教育改革和發展規劃綱要(2010-2020年).

[2]俞建華.基于云計算的遠程教學資源建設模式――以浙江開放大學為例[J].中國電化教育,2011(12):130-134.

[3]賀小華.云計算在教育中的應用――以Google協作平臺為例[J].軟件導刊(教育技術),2009(9):71-74.

[4]任寧.云計算輔助教學初探[J].成人教育,2010(10):93-94.

[5]黎加厚.走向信息化教育“云”服務[J].中國教育信息化(基礎教育), 2008(20):20-21.

[6]王運武.我國數字校園建設研究綜述[J].現代遠程教育研究,2011(4):39-50.

[7]陳學軍,黃利華.基于云計算的義務教育學科課程資源共建共享模式[J].中國電化教育,2013(1):81-87.

[8]宋靈青.“國家教育資源公共服務平臺”正式開通上線[J].中國電化教育,2013(1):105.

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我校實驗室還未全面采用信息化管理手段,無法快速、準確、全面地掌握實驗進度、人員管理等信息,使用傳統的手工記錄,各部門配備的電腦都是獨立使用,未能很好地實現資源共享。隨著先進成熟的計算機技術、網絡技術與數據庫技術,教育領域的實驗教學面臨嚴峻的挑戰,打造數字化校園已成為學校發展的主力方向。在這種大背景下,通過完善通用的技術規范和科學合理的管理規范,構建安全、易維護、可擴展的實驗教學平臺和數字化校園建設相結合的規范性模式,實現學校管理工作的信息化,為廣大師生提供簡便快捷的網絡化信息服務,為學校教學和科研提供強有力的后盾。

2 數字化校園建設指導思想

“規劃統一、實施分步、應用加強、資源整合、數據共享”是數字化校園管理平臺建設的指導思想。

規劃統一:從學校的整體層面出發考慮,做好項目分析和規劃設計,確保統一的信息標準、統一的技術路線、統一的基礎架構。

實施分步:從需求調研、方案論證、部署集成等多個過程來建設數字化校園綜合管理平臺,故整個過程須統籌安排、分步操作,確保項目的進度及質量。

應用加強:應用是平臺建設的核心目的,優先確保應用系統建設。

資源整合:整合已有的校園信息資源,開發新的資源,建設集中的信息資源管理機制。

數據共享:確保應用系統之間的數據共享,為學校的信息化建設和日常管理工作提供保障。

3 總體架構設計

根據對我校數字校園現狀及實驗教學平臺分析,結合信息化推進部設計、集成和實施經驗,提出了教學實驗平臺和數字化校園結合的總體架構。在我校數據中心和校園網絡的基礎上,開發建立統一先進的數字校園支撐平臺,不僅在此平臺上開發和整合我校已有的應用系統,還要將實驗教學平臺系統整合到該平臺上,以便為我校提供全面個性化的信息服務。

我校數字校園的系統結構如圖1所示。

總體架構分為五個層次,實驗教學平臺是在應用框架的應用層,針對我校的數字校園,需要建立信息門戶平臺、身份認證平臺、數據共享平臺的基礎架構。

4 總體技術路線

根據我校數字校園自身特點,對計算機技術的研究,采用以下技術路線,指導實驗教學平臺與數字化校園結合的實施。

(1)實驗教學平臺與數字化校園結合采用先進的J2EE技術架構,采用B/S/D結構;(2)基于面向服務架構SOA的思想和設計理念,采用組件化框架;(3)基于Portal技術,整合實驗教學業務應用資源,通過統一的訪問入口,實現應用系統的無縫接入,提供一個集成化環境;(4)采取WebService技術,向外提供數據共享接口服務,統一傳輸與交換標準;(5)基于數據采集ETL技術,實現異構多數據源的數據集成。

5 實驗教學平臺與數字化校園集成方式

由于實驗教學平臺的數據量比較大,所以采用增量集成方式來實現數據集成,每次實驗教學平臺業務發生新增、更新的數據,同時同步到目標數據庫中,這樣是為了減輕網絡和數據庫服務器的負擔。

觸發器是實現增量集成方式的主要方式之一,是在數據源上建立觸發器,在觸發器上建立數據源上變化的數據集成到目標庫中,不同步未變化的數據。

6 結語

本文從我校數字校園自身出發,提出了將實驗教學平臺和數字化校園結合方案,介紹了數字化校園建設指導思想,總體架構設計,總體技術路線,集成方式。

參考文獻:

[1]肖志新,楊霖.高校數字化校園的系統架構[J].吉首大學學報(自然科學版),2010(05).

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0 前言

隨著現代信息技術和通訊工具的不斷更新,人類利用互聯網傳遞信息變得越來越快捷,越來越頻繁,基于數字化和計算機化的電子文化的發展給傳統的書本文化帶來巨大的沖擊,更使教育領域的課堂模式、教學手段、學習方法、課程教材等面臨嚴峻的挑戰。其應對策略,是努力實現教育的信息化。所以推進教育信息化不僅僅是一般意義上的行政舉措,更是科學技術和學校教育發展到一定階段的必然要求。誰抓住了教育信息化工作的主動權,誰就抓住了學校發展的主動權。

1 數字化校園的概念和特點

1990年由美國克萊蒙特大學凱尼斯•格林(KenneGreen)發起并主持的一項大型科研項目“信息化校園計劃”,是數字化校園概念的最早出現。1998年,美國前副總統戈爾在一次演講中,提出“數字地球”的概念,迅速被全世界普遍接受,并引出“數字城市”、“數字校園”等多種理念。

數字化校園是以網絡為基礎,利用先進的信息化手段和工具,實現從環境(包括設備、教室等)、資源(包括圖書、講義、課件等)到活動(包括教學、管理、服務、辦公等)的全部數字化,以拓展實現校園的時間和空間維度,提升傳統校園的效率,擴展傳統校園的功能,最終實現教育過程的全面信息化,從而達到提高教學質量、科研和管理水平與效率的目的。

從技術層面看,數字校園的基本特點是網絡化、智能化和多媒化。網絡化使得信息資源可共享、活動時空少限制、人際合作易實現;智能化使得系統能夠做到教學行為人性化、人機通訊自然化、繁雜任務化;多媒化使得信息表征多元化、復雜現象虛擬化、教學信媒一體化。從教育層面上看,數字校園的建設必然導致教育過程信息化。信息化教育具有以下顯著特點:教材多媒化:教材多媒化就是利用多媒體,建立教學內容的結構化、動態化、形象化表示。

資源全球化:利用網絡,可以使全球的教育資源連成一個信息海洋,供廣大教育用戶共享。教學個性化:利用人工智能技術構建的智能導師系統能夠根據學生的不同需求進行教學及提供幫助。學習自主化:由于以學生為主體的教育思想日益得到認同,利用信息技術支持自主學習成為必然發展趨向。

活動合作化:通過合作方式進行學習活動也是當前國際教育的發展方向。信息技術在支持合作學習方面可以起重要作用,其形式包括通過計算機合作(網上合作學習);在計算機面前合作(如小組作業);與計算機合作(計算機扮演學生同伴角色)。

管理自動化:利用計算機管理教學過程的系統叫做CMI(計算機管理教學)系統,包括計算機化測試與評分、學習問題診斷、學習任務分配等功能。

環境虛擬化:網上活動空間是一個空間距離為零、時間維度具有高度彈性的虛擬世界,這意味著教學活動可以在很大程度上脫離物理空間和時間的限制,這是電子網絡化教育的重要特征。現代已經涌現出一系列虛擬化的教育環境,包括虛擬教室、虛擬實驗室、虛擬圖書館、虛擬學社、虛擬出版社等,由此帶來的必然是虛擬教育。

2 數字化校園建設原則和目標

(1)教學創新。依托學院各示范專業群的建設,整合形成數字化教學資源,構建共享型教學資源管理服務平臺,實現網絡教學模式。實現教學資源共享,為其他高職院校相關專業深化教學改革提供信息和借鑒,同時為各專業不同層次的技能人才職前培訓和職后提升提供自主學習的平臺。

(2)管理創新。以就業為導向,建成一個“雙掛牌、雙基地”校企合作的網絡平臺。通過網絡平臺將以課堂教學為主的學校教育和承擔企業職業能力培訓服務等任務有機結合起來,使學校與企業、教師與企業技術人員建立起廣泛的聯系,形成與企業生產實際緊密聯系的培訓體系,更好地為學院工學結合的辦學模式提供服務。

3 數字化校園建設實施規劃

數字化校園的特點是涉及面廣、任務重、項目復雜,同時由于與原有系統的整合問題,整個工程時間跨度較長,因此規劃在分階段完成整個系統的實施。

總結以往實施系統的經驗和教訓,建議整個項目劃分為兩個階段實施。

第一階段是基礎建設階段,其總體目標是:完成信息化基礎設施以及基礎平臺的建設,同時要選擇能在短期來產

生效果的應用系統,從而為為后續階段的建設打下良好的基礎。其主要任務包括:

(1)信息化基礎設施建設。將校園網主干升級為千兆,建立與中國教育網及其他網絡多樣化的寬帶連接,形成一個結構合理、高速通暢的教學辦公網絡,同時網絡覆蓋學生宿舍,為宿舍學生訪問互聯網提供方便。校園網實現全網的安全控制與管理。在校園網的硬件設施建設上滿足數字化校園建設需求并為數字化校園軟件應用建設打下堅實的基礎。

(2)完成數字化校園基礎平臺,包括共享數據平臺、信息交換平臺、綜合信息服務門戶、統一身份認證平臺的建設,完成主要應用系統與數字化校園基礎平臺的整合,同時選擇綜合性全局應用進行建設。

(3)信息化應用技術培訓和制度建設。成立數字化校園管理中心,引進信息技術專業人才,加強數字化校園的管理和維護。建立信息化應用技術的培訓制度,對教師不斷開展網絡新技術培訓和網絡應用培訓。

第二階段的深化建設階段,其總體目標是:在第一階段建設成果上,繼續深化各應用系統的整合,推動全局性業務系統的建設。其主要任務包括:完成數字化校園基礎平臺對其他應用系統的整合,同時全局性業務系統的建設。主要包括:

(1)數字化圖書館建設。建立以采購、編目、館藏、流通及館際互借等為核心的管理信息系統;建立海量圖書資料存儲系統,有計劃地實現圖書文獻數字化計劃。

(2)綜合教學資源管理系統平臺建設。實現資源的統一管理和應用服務。

(3)教學資源庫建設。圍繞專業教學目標與標準、課程體系、教學內容、模擬實驗實訓、教學指導、學習評價等幾個模塊進行資源的建設。

(4)基礎數據庫與平臺建設。建立學院行政管理工作的各項數據資料,形成數據庫。開發完成全校綜合性的管理信息系統。

(5)校企合作的網絡平臺建設。建成一個“雙掛牌、雙基地”校企合作的網絡平臺,通過Web服務器技術建立為社會、企業提供職業能力培訓服務和職業技能鑒定的交互式服務平臺,實現職業能力在線培訓和職業技能在線鑒定等功能;提供職教集團企業人才招聘、人才資源統計、在線查證;向社會、企業提供職業能力發展培訓和職業技能鑒定的資源及相關信息。

(6)校園網絡社區服務系統建設。建立校園一卡通系統,從學校環境、資源到活動的全部數字化管理,充分利用銀行的金融服務,實現“一卡在手,走遍校園”。

4 結語

數字化校園的規劃和實施是一個龐大的系統工程,因此在進行系統開發時需要有一個整體的考慮,以保證各個系統之間的無縫連接,使得數字化校園形成一個有機的整體。

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財務管理是高等學校正常運行和事業發展的重要內容,也是與校園生活密不可分的基本環節。在校園數字化的進程中,無論是有關師生員工個人的財務信息,還是有關項目經費管理等對公財務信息,都是數字校園的重要資源。校園數字化建設中,應當充分重視財務管理的信息資源作用,通過系統設計將其納人數字化校園建設的總體規劃之中。

一、校園卡系統的一般功能概述校園數字化通常以校園“一卡通”系統建設作為切入點。校園卡系統作為數字校園的基礎環境和支撐平臺,其構架完全服從于數字校園建設的整體規劃,成為數字校園中有機的、重要的組成部分。校園卡系統既是數字校園的數據信息存儲、管理和處理中心,也是整個數字校園的核心引擎。在該平臺下,各相關應用系統以構件方式存在并運行其上,相關數據和信息按照數字校園規定的數據交換與共享規范在校園網絡上滿足各子系統的數據交換、數據同步與數據共享需要。

在當前的技術條件下,校園卡系統通常由一張校園卡和一張相對應的銀行卡作為使用媒介來實現系統功能。校園卡具有校內身份認證和電子消費兩類基本功能。

(1)多證合一、以卡代證:將學生證、教師工作證、醫療證、借書證、出入證等數字化為校園卡身份信息,一卡實現校內各種需要的身份認證功能。

(2)身份認證公共信息管理:通過校園卡中心數據庫,實現學生、教職工的身份檔案的數字化和網絡化,確保校園網絡信息傳遞的真實性、安全性、可靠性和完整性。

(3)基于統一身份認證的應用服務:透過校園卡的統一身份認證管理,進一步為使用者提供相應的目錄服務,即基于校園數字資源統一組織和應用集成所形成的各種校園網絡化應用服務,包括信息分級、辦公自動化數據交換、校園管理信息系統數據共享等。

(4)以卡代票、以卡代幣、刷卡消費:取代以往校內使用的各種票據,如飯票、水票、洗澡票、上機票等,以校園卡的“電子錢包”功能滿足師生員工的校內消費和費用繳納需要。

(5)校內消費資金統一歸集:通過分布于校園內各消費點的POS終端,在實現校內消費刷卡支付的同時,實現了校內資金流動的統一歸集,在技術手段上滿足了學校對下屬經營服務單位的財務監管需要。

與校園卡身份信息直接綁定的銀行卡,除了具有一般銀行卡相同的金融服務功能以外,增加了個人銀行賬戶與校園卡“電子錢包”賬戶之間的自助圈存轉賬服務功能,滿足校園卡持卡人校內消費資金自行劃轉的需要。

二、數字校園環境下財務管理信息化的應用特點

1.財務管理信息是數字校園目錄服務重要的公共數據資源。高等學校的財務管理信息,不僅是財務管理部門業務處理的自然結果,更是學校教育事業開展和日常運行中有關經濟活動的信息記錄,其中包含的對公以及對師生員工個人的校內信息資源都極其豐富,是校園數字化不可或缺的重要公共數據資源;數字校園環境中許多的應用目錄服務和相關的辦公自動化系統都離不開財務管理信息的數據資源支撐。

2.校園數字化為財務管理信息化提供了更加完備的數據管理手段。校園卡系統具備了校園數據信息存儲、管理和處理中心的功能,能夠實現基于網絡的個人身份認證,以及校內部門關聯信息的數據交換、數據同步與數據共享;所提供的管理信息更加豐富和完善。合理有效地利用校園卡信息來完善財務管理業務,應是財務管理信息化升級改造優先考慮的因素。

3.財務管理信息目錄服務以標準化和關聯信息完備的會計核算管理信息為基礎。在數字化校園環境下,財務管理方面的信息服務體現在財務信息分級目錄服務和構建基于中心數據庫的集成應用型財務管理信息系統兩方面。能否有效地實現這些信息服務功能,作為基本信息源的會計核算管理信息的有效性、完備性和可關聯性便是至關成敗的決定性因素。在這種新的管理需求下,會計核算管理信息系統應當以構建集成應用型財務綜合管理信息系統為目標,科學、合理地規劃賬目管理的科目信息和項目信息,使得每一筆賬目記錄附帶必要和有效的管理信息。

4.財務管理信息目錄服務是基于中心數據庫的集成應用型管理信息系統。與會計核算管理信息系統自成一體的封閉特征不同,基于數字化校園環境的財務綜合管理信息系統需要通過與不同管理部門之間的數據共享與數據交換(數據同步)來實現目錄服務,其邏輯關系如圖1所示。在這種方式下,需要通過Web服務方式將財務綜合管理所需的各方共享數據引入財務管理信息系統;同時也需要將相關的財務數據反饋給中心數據庫,并保持相關數據的同步。

5.集成權限管理與身份認證平臺是財務管理信息目錄服務的安全門戶。除了需要基于校園卡的統一身份認證管理以外,財務管理信息目錄服務需要強化用戶訪問的權限管理。能夠與校園卡系統平臺和財務管理信息系統進行集成,實現身份認證和權限管理雙重功能的集成身份認證環境,包括統一權限管理、身份驗證、單點登錄、密碼管理、LDAP外部認證等,應是財務管理信息目錄服務的安全門戶。6.銀校緊密合作方能形成與管理信息化服務相適應的現金流動管理模式。通過校園卡與個人銀行卡的綁定對應關系,可以方便地將師生員工的收人類現金發放自動存人個人銀行卡;涉及財務報銷的現金支付,可以實現現金的自動人卡。通過校園卡系統的“電子錢包”自助圈存功能,將個人銀行卡中的金額自主“圈人”校園卡,滿足持卡人的校內消費需要。對于學生費用的收繳,按照同樣的做法,還可通過網上銀行自主繳費的方式予以實現。在與銀行緊密合作實現這些功能的基礎上,學校財務管理將大幅度減少現金的流動和不必要的中間環節,建立起與信息化社會相適應的現金管理模式。

三、數字校園環境下財務管理信息系統的基本架構在校園卡系統信息技術平臺的支撐下,學校財務管理的功能和內涵將產生較大的擴展,除了會計核算管理系統需要隨著校園信息化的要求不斷完善外,更需要順應校園數字化的要求,按照數字校園建設總體規劃和信息標準化的要求規劃財務綜合管理功能,布局財務綜合管理信息系統與中心數據庫及相關管理信息系統的數據共享與數據交換內容,構建可實施跨部門、具有綜合管理功能的財務管理信息系統。

四、基于校園卡平臺的財務管理信息系統功能規劃在圖2所示的系統構架下,學校財務管理信息系統的外延大為擴展,形成了融合會計核算管理賬務信息和校園卡系統有用信息,通過數據交換與信息共享來共同支撐的網絡化管理信息系統。通過融合和利用來自多方面的管理信息,財務管理信息系統也由原來因具體業務而設的單一功能管理程序變成了在統一信息平臺上、以功能模塊形式構成的一體化管理信息系統。

1.基本賬務管理方面。在按會計核算規范進一步完善科目管理信息的基礎上,會計核算管理系統需要參照校園數字化標準之規定,科學合理地設置收支賬目的項目信息,使得任何一筆賬目記錄既對應相應的科目,又附帶相關的管理信息。智能憑證系統作為財務管理其他功能模塊與會計核算管理系統項目關聯的橋梁,將報賬業務之外的其他賬目自動納入核算管理賬務系統。自由報表系統用以靈活定制和輸出各種需要的管理報表。

2.發放類財務管理方面。在校園卡數據平臺的信息支持下,財務管理中涉及教師的工資、津貼、酬金發放,以及學生獎、助學金及各種補助發放,學生費用收取等業務,將改變以往依靠手工傳遞數據信息的落后方式,通過校園卡系統的數據交換、數據同步手段把相關數據直接導入管理子系統;通過與校園卡綁定的銀行卡信息將應發金額直接進入個人賬戶,準確、安全地實現對個人的現金發放業務;通過智能憑證系統將發放結果導入財務核算賬務系統,如此形成一個完整、準確、快捷的現金發放管理數據鏈。

3.財務信息方面。將校園卡系統的身份認證功能與會計核算管理系統的項目管理功能有機結合,形成基于校園網絡統一身份認證和集成權限管理的賬務信息查詢與統計功能,構成財務信息分級平臺。通過對校園卡持卡人不同角色訪問權限的控制,身份信息直接關聯到與角色相對應的財務管理項目信息,持卡人即可實時、方便地從校園網上查詢或統計其所管理項目的賬務信息或個人財務信息;通過自由定義統計表報,可對項目執行情況實時分析,滿足不同層次的管理需要。

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數字校園是以數字化信息和網絡為基礎,基于計算機和網絡技術建立起來的對教學、科研、管理、技術服務、生活服務等校園信息的收集、處理、整合、存儲、傳輸和應用,使數字資源得到充分優化利用的一種虛擬教育、管理環境。滿足人們合理的個性化需求,實現信息資源的按需分配,是數字校園建設的核心。在數字校園中,不同群體所需信息服務是不同的。如學生群體主要以提供學習、生活方面的信息為主;教師群體主要以教學、科研、生活方面的信息為主;行政管理群體主要以行政管理的信息為主。它從體系結構頂層架構出發,從底層數據和信息資源等公共基礎設施開始構建,涵蓋了高校信息化各個層次和各個層面的應用,服務和服從于高校教育教學、科學研究、管理、服務工作,優化學校優秀教學、科研、管理資源配置,提高學校教學、管理、服務水平,打造高等院校核心競爭力,促進高校良性、可持續發展,打通校內校外教育的壁壘,既提供校內的應用和服務,也提供校外的社會教學服務,使高校真正為社會建設服務,成為實現全民教育和提高全民素質的重要窗口和途徑。

一、新升格本科院校數字校園建設存在的主要問題

“十一五”以來,湖南高校信息化推進迅速,所有院校基本完成了計算機與信息基礎設施建設,實現千兆或萬兆帶寬到樓宇,師生可隨時隨地上網訪問;建設了綜合、開放、分布式的在線信息服務平臺,管理信息實現數據共享,許多網絡課件資源供老師、學生網上選用。實現了“網上辦公、網上管理、網上教學、網上服務”等基本功能。當前,數字校園建設已成為高校信息化建設的重點和熱點,國防科技大學、中南大學、湖南大學、湘潭大學、長沙理工大學等高校率先開展了數字校園建設工作,其他許多高校已相繼啟動或準備啟動這項工程。但部分學校特別是新升格本科院校在建設過程中還存在一些問題,突出表現在建設思路不清晰,普遍存在著重硬輕軟、重技術輕管理、重建設輕服務、重應用軟件開發輕資源建設等傾向,甚至將某個單項信息化建設如校園網建設、校園卡建設視為數字校園建設,影響了信息化整體的建設和應用水平。

1.應用軟件建設缺乏規范

高校數字校園建設應該是一個以網絡為基礎、應用為核心、信息服務為目的的有機整體。由于歷史原因,學校各院系之間、各部門之間的關系較為松散,在應用軟件建設中往往只考慮部門的應用,在購買或開發應用軟件時往往只注重功能需求,忽視接口開放的需求,沒有全局觀念,也沒有一個部門進行把關,使得在實施信息整合時,某些不良企業為了自身的利益,人為設置障礙,封閉數據接口,從而造成“信息孤島”現象的泛濫,嚴重影響了學校數字校園建設的進程。

2.資源建設全民化缺乏權威審查、監管機制

資源建設是信息服務的前提,目前資源建設存在兩種模式,一種是專家型的資源建設,其特點是投入成本高,建設周期長,專家團隊合作形式較多。另一種是全民型的資源建設,其特點是投入成本低,建設周期短,個人行為為主。這種模式由于個人能力有限和資源建設的隨意性,缺乏健全、權威的管理、引導機構,勢必影響到信息的準確性,易產生資源垃圾。

3.數據缺乏有效的整合

應用是數據產生的源泉,由于歷史原因,數據的應用只停留在各部門之間,高校在數據完整性、數據質量、數據共享等數據整合方面存在一些問題。主要表現為:一是數據內容不齊全。某些重要數據尚未建庫;已建數據庫存在定義不齊全;大部分非結構化數據尚未電子化入庫。二是數據質量參差不齊。數據存儲介質老化,大部分數據以紙介質形式存儲;部分數據記錄不準確、不一致、不完整;數據重復記錄。三是數據共享程度不高。數據資源建設缺乏統一規劃,數據分散;數據標準不統一,存取困難。四是學生數據、資產數據、運維數據等結構化數據沒有專業數據庫;數據管理和維護工作量日益增大,難以保證數據的及時更新和維護,缺乏有效的整合。

4.信息使用缺乏高效和廣泛性

由于正處在數字校園建設的起步階段,對數字校園建設的理念模糊不清晰,往往認為數字校園建設的重點在于“數字化”而不是提供“信息化”服務,“數字化”工程在學院各部門如火如荼地進行著,信息的使用范圍僅在各部門之間,缺乏全局性和廣泛性,“信息孤島”問題嚴重,數據信息的二次利用、數據挖掘等高層次的運用缺乏。

二、新升格本科院校數字校園建設的著力點