久远数字化校园解决方案-摘要.pdf

久远数字化校园解决方案久远数字化校园解决方案 精华版精华版 浙江久远教育软件开发有限公司 2013-07-01 目录目录 一、简介.2 二、解决方案.2 三、功能模块说明.3(一)久远多媒体教育云平台.3(二)统一云桌面.4(三)统一云存储.5(四)统一身份认证.5(五)统一门户.5(六)数字化管理.5(七)数字化教学.5(八)数字化资源.6(九)量化管理.6 三、建设方案.6(一)久远多媒体教育云平台建设.6(二)统一云桌面应用.7(三)多屏移动互动教学应用.7(四)数字化资源建设.8(五)数字化管理建设.8(六)数字化教学建设.8(七)量化管理应用建设.9 一一、简介简介 数字化校园建设的目的是在传统校园的基础上，构建一个数字空间，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，从而达到提高管理水平和效率的目的。传统的数字化校园建设基本上只实现了信息化和网络化，学校之间，学校内部个信息化系统之间，都是作为“信息孤岛”存在。数字化技术只是作为一种教学辅助手段被老师和学生被动的接受，学生和老师以及家长和学校之间普遍缺乏沟通渠道，信息技术并没有有效解决教育资源分布不均，教学手段落后等一系列问题。二二、解决方案解决方案 久远数字化校园，是基于久远多媒体教育云平台而实现的一套完整的、架构先进、技术领先、平台开放的解决方案。能够在以区县教育局为核心的数字化校园建设中，即统一管理和运行，实现最大化的资源共享，实现区域教育均衡，又能通过各种云应用，充分发挥各个学校的优势和特色。久远数字化校园解决方案，从高到低分为三层结构：教学业务层，通用服务层，基础设施层。教学业务层教学业务层：包括但不限于校内信息服务、数字图书馆、数字档案馆、数字博物馆、远程教育、知识管理系统等。对和实际教学业务相关的应用服务等，需要做如下整合：具体的教学业务层应用服务要和通用层服务之间打通信息流 具体的教学业务层应用服务要云化迁移到云计算平台上运行 后续的、新增加的教学业务层应用服务要安装云计算应用的标准来进行开发和建设 通用服务层通用服务层：通用服务层是指那些为具体的教学业务应用提供服务的应用服务，包括但不限于：统一门户，统一身份认证，统一桌面等。如果这些服务已经存在，首先需要通过云化迁移的方式，把它们移植到云计算平台上；然后再逐步改造为真正基于云计算平台开发的通用服务。如果这些服务还不存在，那么就应该安装云计算应用的标准来进行通用服务层的开发和建设 基础设施层基础设施层：基础设施层的建设就是指云计算平台本身的建设。在云计算术语中，成为 IaaS。它一般应该建设在区、县级教育局等教育主管部门。它负责管理辖区内所有的软硬件资源和网络资源。虽然它是一个基础设施，但它仍旧可以提供如下服务：统一云桌面 通过虚拟化技术，为辖区内的所有老师，定制统一的教学云桌面，并通过云计算平台推送到每个课堂，包括多媒体教室、计算机教室 原有教学应用服务的云化迁移 把原有的教学相关的应用服务，通过虚拟化技术移植到云平台上运行，称为云化迁移。这三个层次的建设，并不要求严格的按照上下层次来进行。在实践中，完全可以交替进行，只需要在应用之前，通过云化迁移等技术手段，整合到一起即可。三、功能模块说明三、功能模块说明 (一一)久远多媒体教育云平台久远多媒体教育云平台 久远多媒体教育云平台，在架构设计上采纳了当前世界上企业级用户数量最多的EucalyptusEucalyptus 私有云的软件体系结构设计，在系统内部的高性能通讯和接口设计上，采纳了FacebookFacebook 公司的最新的 ThriftThrift 技术，并严格遵循了美国国家标准局的云计算平台框架标准。这使得整个私有云平台软件系统，即简单可靠，有具有良好的弹性扩展能力，同时，还为第三方开发者提供了多种语言的 SDK 开发包，方便客户或独立软件商在此基础上进行个性化定制。下图分别是久远云平台的系统框架和网络拓扑示意图。它的网络拓扑优点体现在：计算部分和存储部分是分开的 计算部分又是按照集群进行划分管理的 同时支持桌面虚拟化和服务器虚拟化 它的产品特点是：自主知识产品，已经申报成功软件著作权 针对教育应用需求，在虚拟化环境下提供了强大的多媒体实时播放性能 针对教育应用需求，某些服务还提供离线使用功能（统一教学云桌面）能够充分利用现有的硬件和网络资源，同时支持廋客户机模式和 PC 机模式 系统架构完全自适应支持中小学数字化校园建设中的三种部署模式，系统可伸缩性和可扩展性强 对外提供支持多种语言的 SDK 开发包，允许并在此基础上开发和建立通用层的服务和教学业务层的服务(二二)统一云桌面统一云桌面 统一教学云桌面是云桌面在基础教育领域的一个具体应用。统一教学云桌面的设计目标是为老师日常的教学、办公和管理工作，所提供的“工作桌面”“工作桌面”。另外，久远统一云桌面还支持三种部署应用模式 远程在线模式 这个模式就是业绩耳熟能详的 VDI 模式。它的特点是：所有的工作负载都交给后台的服务器来处理；前端的终端设备可以是很简单的廋客户机+浏览器。本地离线模式 久远云桌面区别于其它同类产品的最大特色是它支持离线模式部署。离线模式的最重要的优势在于，即使网络故障，离线模式下的终端仍旧可以正常使用，这在那些无法容忍服务终端的应用场景，例如课堂教学上是非常重要的。混合模式 混合模式是上述两种模式的合并。对客户来说，是性价比最好的部署模式。下面是久远教学云桌面的部署模式示意图，以及和国外同类产品的功能对比表。(三三)统一云存储统一云存储 容灾备份一般是在数据中心部署存储硬件设备来完成的。但是在久远多媒体教学云平台的支持下，不但可以继续采购和使用传统的硬件存储设备(见第 22 页图 3 网络拓扑示意图)，而且，所有纳入久远多媒体教学云平台管理范围的公共机器，无论是 PC 机还是服务器，都可以作为一个存储节点来使用。数据中心或机房的存储硬件仍旧是最核心的资源存储点。日常工作所需要的数据资源，依旧是从这里获取 云平台范围内的所有机器的硬盘，作为一种容灾备份的机制存在。在万一出现数据中心存储硬件无法正常工作的情况，云平台能够从现存的机器上，恢复所有的数据。这样就避免了建立数据中心备份的工作。(四四)统一身份认证统一身份认证 统一身份认证系统主要是实现一个以目录服务为核心的用户认证系统,通过提供一个完整的用户管理平台和授权、认证体系,实现各应用系统的“集中认证”,强化用户合理使用数字化校园资源的意识。用户只需通过一次认证,即可获得相应权限,访问所有应用系统提供的服务。传统的统一身份认证系统，往往存在如下问题：认证接口的灵活性问题 跨平台，跨开发框架的问题 在久远多媒体教育云平台基础上提供的统一身份认证服务，很好的解决了这两个问题。第一，它以云服务的方式提供，可以针对不同的业务应用，通过 2 次开发提供不同级别、不同类型的认证接口；第二，考虑到久远多媒体教育云平台所提供的多达 14 种语言支持，基本上可以覆盖当前所有的应用开发平台和应用开发框架。(五五)统一门户统一门户 久远多媒体教育云平台，在底层提供了一个基于 LDAP 协议的目录服务。LDAP 是个跨平台的标准协议，应用程序不必为 LDAP 目录放在哪一台服务器而操心。LDAP 是层次型数据库，按树型目录结构存储信息,这使 LDAP 数据具有非常好的数据读取能力。LDAP 数据库在读取操作多而写入操作少的应用(如认证系统)中具有很好的性能。在此基础上，开发了久远云平台自己的用户账号管理功能模块。这个功能模块，因为遵循了标准的 LDAP 协议，任何应用都可以无缝的集成进去，达成一套账号系统在所有业务应用中通用的目标。结合统一身份认证，可以实现统一门户所要求的单点登录功能。(六六)数字化管理数字化管理 数字化管理是把日常的教学管理活动，以数字化、信息化的方式来表达和执行。这方面已经有了丰富的实践经验和成果，因此，完全可以采用外购的方式，把市场上最优秀的数字化教育管理软件纳入到久远的数字化校园解决方案中来。(七七)数字化教学数字化教学 数字化教学的目标是在一定的区域内，实现教育资源和教学质量的均衡。这对义务教育来说，尤其显得重要。在云计算时代，通过云计算平台来实现在一定区域内（例如一个县区教育局范围）的优质教师资源共享，是非常自然的做法。久远数字化校园解决方案，通过在教学业务层上，紧密集成和承载运行市场上最优秀的数字化教学软件和应用，包括但不限于英语学习系统、英语学习系统、教教学应用系统、学应用系统、多屏移动互动教学多屏移动互动教学等，使得一个教育局辖区内的所有中小学都能够享受到同等的教学服务和实现同等的教育质量。(八八)数字化资源数字化资源 数字化资源建设的内涵不仅仅是把原来的纸质资源电子化而已，也不是现在市场上的资源库产品那样，提供一个完全封闭的环境，只有厂商提供的软件应用才可以访问。数字化资源建设的目标和数字化教学的目标是一样的，实现教育质量的均衡。资源和使用资源的教学应用，从逻辑上应该是分开的。一份教学资源应该可以被多个数字化教学应用所使用。久远多媒体教学云平台从技术上，为实现这个目标提供了工具和手段。在久远数字化校园解决方案中，区县教育局可以自建、外购各种数字化资源，并以标准化的手段对外提供资源服务。(九九)量化管理量化管理 量化管理是指利用计算机、通信、网络等技术，通过统计技术量化管理对象与管理行为，实现研发、计划、组织、生产、协调、销售、服务、创新等职能的管理活动和方法。看看NBA、欧洲顶级足球联赛的数字统计我们就可以明白数字化管理运用的广泛性了。从这个意义上来说，量化化管理和分析，才是数字化校园建设的核心：它能够对教学过程所涉及到的各个实体进行生命周期管理，可以帮助教育主管部门、一线的教学科研老师、家长、学生，通过具体的、量化的数据，清楚的知道教于学的过程中，哪些因素是有效的，哪些是无效的，以及如何增强有效因素的作用，降低无效因素的影响。把教学过程从定性研究和实践的领域，逐步转变为定量研究和实践的领域。在企业管理领域，量化管理已经通过普及 PLM(产品生命周期管理)与 ERP 系统，帮助企业提升研发能力、成本控制能力、产品服务质量控制能力。在基础教育领域，这方面的应用刚刚起步。久远数字化校园管理解决方案，通过教学资源推送、资源利用率统计、新产品教学资源推送、资源利用率统计、新产品试用试用等教学业务层应用，初步建立起了数字化校园中量化管理的基本框架。这些应用也只有在云平台所提供的资源共享环境下，才能够真正收集到真实、有效的数据，为后续的教学管理工作提供科学决策的证据。三、建设方案三、建设方案 (一一)久远多媒体教育云平台建设久远多媒体教育云平台建设 基于云架构的系统主要是实施虚拟化，虚拟构架提供前所未有的负载隔离，为所有系统运算和 I/O 设计资源控制。虚拟构架完美地结合现有的业务系统并将各种数据放在共享存储上，从而带来更便捷的管理性，更高的数据安全性、更高的硬件利用效率和更加强大的扩展能力。下表示在不同层次实施云平台建设的一个指南。硬件硬件 类型类型 作用作用 说明说明 硬件硬件 规格规格 管理管理 服务器服务器 管理云平台本身的，因此，它不需要虚拟化。它包括：一个提供 WEB 接口的云平台日常管理服务、一个作为云平台核心大脑的云平台控制服务，和一个提供最基本云平台目录服务。CPU：2 颗 Intel(R)四核 Xeon(R)或更高配置；内存：16GB 或以上；硬盘：300GB 15K RPM SASX2；网卡：2 个或更多 1000M 网卡；业务应用业务应用 服务器服务器 承载并运行虚拟机，包括虚拟桌面和虚拟服务器。虚拟服务器上运行的服务包括通用层应用服务和教学业务层的应用服务。CPU：2 颗 Intel(R)八核 Xeon(R)或更高配置；内存：64GB 或以上；硬盘：300GB 15K RPM SASX4；网卡：4 个或更多 1000M 网卡；存储存储 服务器服务器 为云平台上的各种资源提供存储空间，包括：虚拟桌面镜像资源，虚拟服务镜像资源、数字化教学资源 IOPS：最高到 60000 以上 存储空间：最大能到 120TB (二二)统一云桌面应用统一云桌面应用 一般来讲，PC 机或笔记本资源利用率浪费和数据存放在本地给学校和老师的办公教学带来了极大的方便，云计算的发展让 PC 机用在教学办公环境暴漏出了种种弊端，比如：管理不方便、管理难度大、维护量大，使用成本高、PC 机的娱乐性较强等。工作云桌面工作云桌面以一种可管理的方式接入久远多媒体教学云平台，并提供给老师跟 PC 桌面一样的桌面体验，同时数据的集中存储保证了更高的安全性。承载工作云桌面的云终端可以有多个选择：现有的 PC 机、笔记本或者平板电脑 使用模式一(公共机器)本地系统为久远统一云桌面专用系统，并提供一个用户登陆界面，然后可以访问自己工作桌面。根据需要，用户的工作桌面可以运行在教育局的服务器上，也可以运行在本地机器上 使用模式二(专用机器)本地系统为 Windows 系统，用户通过网页浏览器来访问自己的工作桌面，用户的工作桌面运行在教育局的服务器上 廋客户机 本地系统由廋客户机厂商提供，用户通过网页浏览器来访问自己的工作桌面。用户的工作桌面运行在教育局的服务器上 无论老师使用的是什么类型的云终端，也无需考虑工作云桌面具体在哪里运行，老师唯一需要做的就是通过登录操作，找到并运行自己的工作云桌面。用户对桌面的操作，根据云桌面的类型，可以由管理员设置属性参数，以明确是否提供数据保护功能。任何一台运行windows 系统的机器，都可以拿来做云终端，每个人都可以通过网页浏览器登陆自己的工作云桌面，在提供了极大的便利的同时，又保证了每个老师各自的数据和应用安全。下表是对云终端选型的指南。这个应用可以部署在：老师办公桌面、电脑教室、多媒体教室和电子阅览室。选选型型 久远云终端选型说明久远云终端选型说明 硬件规格要求硬件规格要求 软件规格要求软件规格要求 1 现有的任何 PC 机、笔记本、平板电脑 Windows 系统浏览器(IE,火狐)2 商用廋客户机 浏览器(IE,火狐)3 符合下面硬件要求的 PC 机、笔记本、平板电脑 主板和 CPU 支持硬件虚拟化指令件 64 位英特尔或 AMD 芯片 内存大于等于 4G 百兆网卡 主流显卡，有 Linux 驱动 久远云桌面客户端 (三三)多屏移动互动教学应用多屏移动互动教学应用 在课堂教学上，一对一的教学是公认效果最好的。这也是为什么在农业时代，私塾（原始的个性化教学）作为主要教学方式的原因；工业化时代对大量不同层次熟练技术工人的需求，使得私塾教学方式，转变为按年级区分的，集中式的现代学校教学（工业化批量生产）；进入信息化时代后，随着知识工作者群体兴起，并逐步取代流水线工人群体成为社会生产力的主流代表人群，人才培养模式也必然朝着完全个性化的教学方式发展。我们当前正处在班级课堂教学向完全个性化教学的过渡期。基于云桌面的多媒体互动教学，在多媒体教室为老师提供了三块屏幕：电脑显示器屏幕 (电子白板)投影屏幕 平板电脑屏幕 如上图所示，其中，电脑显示器屏幕是为老师个人服务的；投影屏幕把电脑显示器的内容，传递给课堂上的所有学生观看；平板电脑，则把电脑显示器的内容，传递给课堂上的，老师随机选择的某个学生，进行交互操作；最重要的是，这三个屏幕的内容都是保持同步的。如果增加了电子白板，那么，这三个屏幕都是可以分别进行实时交互操作，输出结果在三个屏幕上保持实时同步。(四四)数字化资源建设数字化资源建设 数字化资源建设，不仅仅是把资源放在网上供用户下载观看；久远解决方案，还把这些资源进行了封装，并提供资源服务的访问接口，形成了一个真正的数字化资源池，任何新的第三方应用，都可以通过这个接口，配合统一身份认证服务，来使用资源池里面的资源。久远的数字化资源管理，真正做到了资源和应用的逻辑分离，实现了一份资源，不但可以在上面进行“精加工”，还可以为多个不同的、新的应用提供数据。这将极大的降低新应用的投入成本，缩短新应用的开发周期。(五五)数字化管理建设数字化管理建设 久远数字化校园解决方案中的数字化教学应用，主要是根据客户的需求，和市场上优秀的教学管理软件厂商合作，把他们的软件产品整合到久远多媒体教育云平台之上，在提供优质的教学管理应用的同时，还为这些教学管理应用服务提供云计算平台所特有的灵活性、扩展性、和访问的一致性和普遍性。(六六)数字化教学建设数字化教学建设 久远数字化校园解决方案中的数字化教学应用，主要是根据客户的需求，和市场上优秀的教学应用软件厂商合作，把他们的软件产品整合到久远多媒体教育云平台之上，在提供优质的教学应用的同时，还为这些教学应用服务提供云计算平台所特有的灵活性、扩展性、和 访问的一致性和普遍性。(七七)量化管理应用建设量化管理应用建设 量化管理是从监控每个教学相关的实体和活动，并收集活动中产生的各种数据，通过统计分析的方式，对教学实体和教学活动实现完全数据化的量化表达。这样，教育主管部门就可以根据量化后的数据，可以很容易的对教学活动和教学实体进行绩效考核。根据教育主管部门的需要，久远数字化校园解决方案可以实现包括但不限于以下的业务应用：教育主管部门或电教馆的教学资源推送应用程序，以及对教学资源的使用率等数据的收集。教师工作评价和资料利用率挂钩的应用程序。采购的第三方的教学业务应用产品试用 教育主管部门可以同时在不同的学校，通过云桌面推出不同的教学业务应用（例如电子课本等）。通过实践使用的数据收集反馈后，再确定向哪家供应商采购。这样做到了按使用效果来决定采购内容。产品所有权购买 教育主管部门可以采购多种教学业务应用，并通过不同的云桌面推送。学校根据实际情况，选择最适合自己的。这样达到了资源的充分利用 产品使用权购买 供应商把服务器或者业务应用调用接口开放给教育主管部门，由教育主管部门统一的业务应用入口程序来接入不同的，第三方教学业务应用。按具体使用次数付费。使用次数统计功能和计费功能由教育主管部门统一管理 其它的量化管理应用 通过把云桌面设为教学业务应用的统一推送渠道和使用入口，然后以此为基础提供各种量化管理应用和服务，就可以实现对教育实体和教育活动的量化管理，并在此基础上完成绩效评定。