基础教育云服务平台解决方案.docx
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1、 基础教育云服务平台解决方案基础教育云服务平台解决方案江苏金智教育信息技术有限公司2013年1.建设需求分析31.1.现状分析31.2.建设目标52.系统规划框架62.1.云基础设施(IAAS)72.1.1.云基础网络规划拓扑72.1.2.云计算中心网络系统82.1.3.云计算中心网络安全系统82.1.4.分布式计算系统82.1.5.分布式存储系统92.2.基础服务平台(PAAS)92.2.1.认证中心102.2.2.数据集成112.2.3.虚拟社区122.2.4.搜索引擎122.2.5.服务门户122.2.6.消息中心132.2.7.内容管理132.3.应用平台(SAAS)132.3.1.教
2、研协作平台142.3.2.教育资源平台172.3.3.教学互动平台192.3.4.教育厅局办公系统 242.3.5.学校管理系统272.3.6.教育厅局站群管理平台313.典型客户案例分析(建设思路探究)343.1.客户名称:天津市教委343.2.客户名称:福建省教育厅353.3.客户名称:南京市教育局353.4.客户名称:东莞市教育局361. 建设需求分析1.1. 现状分析过去的十多年来,基础教育的信息化水平有了较大的提高、软硬件建设有了长足的进步,但是当前的教育信息化水平还不能满足教育现代化的发展要求和人民群众的需求期盼,与国际先进水平相比还有明显的差距。主要表现在,教育信息化发展的政策环
3、境和体制机制尚未形成;教育管理信息化体系有待整合和集成;基础设施有待普及和提高;优质数字教育资源尚需进一步丰富,共建共享机制尚未形成;教育信息化对于教育变革的促进作用有待进一步发挥。l 市、区/县信息管理的现状目前市、区/县各级教育管理信息系统中存在着如下问题:用户分布广泛,基础数据不统一、各系统彼此独立,信息相对封闭,共享机制尚未建立,各系统之间缺乏协调,基本上处于 “信息孤岛”状态。l 学校信息服务的现状只有少部分信息化应用较好的学校具有学校信息服务平台。校务管理、资源管理、教学管理等应用系统大多从不同的企业购买,所涉及的平台在标准、易用性、安全性等各方面的各自不同,无法满足数据采集、数据
4、互换、资源共享、信息交流等需求。各系统之间彼此隔离,一套系统就有一个登录账号,教师使用起来很不方便。l 教育资源库建设现状近年来各级教育部门采购了各类资源库,由于缺少一定的推介与培训,教师对这些资源知之甚少,总体使用效率不够理想。教师个人拥有的部分优质资源大多以文件形式存在于个人电脑中。资源传播方式主要有电子邮件、QQ或文件共享等。由于共享性比较差,资源制作方面存在大量的重复劳动,尚未形成完整的网络教育资源体系。部分区县或学校购买过一些商品资源库,由于专业性不强、目录结构不合理、需求差异或资源标准不统一等原因,使用效果也不太理想。l 协作教研的现状团队教研的协同工作受地域限制,开展的难度比较大
5、,特别是偏远中小学教师参加教研活动难度大,参加高层次培训的可能性小,自我提升的空间受到一定的制约。各区县、学校尚未采用信息化的手段辅助教科研活动的开展,尚未采用网络化的手段辅助跨校的教研互动交流。l 学校教学的现状学生的课业负担普遍较重,学生在校时间较长,缺乏自主利用数字资源的时间。由于缺乏有针对性的学习指导,导致学习资源不足或过度。同学之间互帮互学的协作不够。在自主学习过程中很难得到个性化的指导,过分依赖聘请家教或到校外上补习班。总体上,尚未有优质的网络教学系统可供使用。l 家校沟通的现状家校沟通的主要渠道是每学期一到两次的家长会,教师与家长之间的沟通和交流大多是通过短信通知和家长签字。家长
6、非常期待能够深入地了解孩子的学业水平、在校表现、个性发展、心理发展等情况,希望和学校形成良性的互动,但由于缺乏有效的沟通平台和手段,使得他们对孩子的成长过程了解得不够广泛、深入。l 教育网站建设的现状教育局系统以及中小学校的网站由于建设的历史原因,通常存在着各级网站孤岛分散建设,缺乏统一的建设标准,不同机构之间的信息共享困难;信息化投入少,信息技术维护人员能力低,网站更新、内容运维情况差;重复建设现象严重,硬件和网络建设成本高;网站水平参差不齐且升级困难,网络安全风险很高。1.2. 建设目标基础教育云服务平台建设的总体目标是:建成符合国家规范和课程改革需要的、具有本地化基础教育特色的教学指导与
7、服务系统,注重课程文化建设与教学文化建设,促进基础教育数字化教学资源的共建共享,形成覆盖本区域的教育信息化公共服务体系。具体目标是: 1)为教育局提供可以随时查看各级各类学校(教育单位)的行政管理、教学规划、教学质量、资产经费、办学绩效和发展趋势,支持区域化、智慧化的行政事务网上办公和信息发布。2)为学校领导提供网络化、智能化、精细化的管理平台,掌握学校整体运行状况,发现问题、及时调整、辅助决策、节省行政运行成本,同时提供区域办学经验交流分享的平台。3)为教师提供高效便捷的办公环境,教学资料和科研成果资源的共建共享环境,与家长实时互动的沟通渠道,使区域范围内的教师信息化素养、教研能力、教学水平
8、得到全方位的促进和提升。4)为学生提供丰富、精粹、便利的共享学习资源,可自主学习与泛在学习,通过区域范围内的师生学习交流互动,提升自主学习能力,增强学生的信息化素养、探究能力。5)为家长提供可以与学校(教育单位)实时沟通,及时获取学生在校情况,学校教育情况和活动信息的平台,协助学校共同教育学生成长。6)为社会大众提供政务公开、教育招生、行政审批、咨询投诉等教育信息服务。2. 系统规划框架基础教育云服务平台以服务本地区教育机构和广大教研员、教师、学生、家长为宗旨,以促进新课程改革和技术与课程融合为主线,以信息技术辅助教育教学为核心,突出先进性、指导性、规范性和实用性;搭建先进实用的服务平台,发挥
9、互联网的优势,突出WEB2.0的及时性、开放性、互动性等特性;在国家标准、教育部标准的基础上,制定符合本地区教育信息化长远可持续发展的相关规范和标准,建立并完善教育教学资源的准入、评价、交流、共享机制,加快符合本市基础教育需求的优质资源的征集、引进、开发和整合步伐。作为长期服务本地区基础教育的大平台,基础设施层(Iaas层)、云基础服务层(Paas层)和应用层(Saas层)基于整体架构设计,避免日后整合隐患。采用云计算技术,在为更广泛的用户提供云服务的同时,有效节约教育信息化硬件资金与人力投入,减少重复浪费。支持围绕教研教学的实际需求,建设和引进相应的应用系统,并能根据需求的拓展不断扩展服务平
10、台的功能。定位于开放的、可持续提供信息化服务、可长期运营的信息化平台,有志于教育行业的第三方社会团体可通过公共服务平台提供教育服务,并通过市场机制获得合理的回报。2.1. 云基础设施(IAAS)云基础设施(IAAS)原则是集约化、共享、动态。充分整合计算机资源,提高设备利用率;透视降低复杂性,实现计算机资源和存储资源的共享;提高IT生产力并提高系统可靠性和可用性。将服务器等硬件资源整合在一起,形成一个动态资源池。动态、按需分配给各应用系统。当某应用系统在高峰期需要更多的资源支持时,动态给予更多的硬件资源支持,而当高峰已过时,自动回收多余的资源,为其他的应用系统服务。而当晚上或者节假日等非正常上
11、班时间,硬件资源大量剩余时,可自动关闭多余的硬件资源,以提高硬件资源的使用寿命,并节省大量能耗。当硬件资源池中的任何一台服务器出现故障时,池中的其他服务器会自动接管该服务器的工作,避免出现应用系统不能使用的风险,提高了系统的可靠性。动态云计算平台为用户不仅提供基础的计算能力与储存能力服务,还可以包括平台服务,应用服务等多种虚拟化服务,降低用户设备投资费用和维护成本、减少管理复杂度、提高可用性将达到99.9%以上的可用性。2.1.1. 云基础网络规划拓扑2.1.2. 云计算中心网络系统采用分层、分区架构,建设万兆级骨干的云计算数据中心。网络分核心层和接入层,在云数据中心达到一定规模可增加汇聚层,
12、通过网络分区技术将网络分为数据库系统区域、应用系统区域、云桌面系统区域、运营管理区域等,数据中心骨干网络设备采用万兆网络设备,最终实现高效、快速的数据信息交换。教育业务应用,如视频流、教育资源等多媒体应用会给网络带来巨大的压力。所以网络系统采用双冗余的万兆核心交换设备,服务器万兆接入网络。在服务器前端部署负载均衡设备,采用负载均衡设备后,可以智能寻找最佳服务器为用户提供服务,从而保证客户得到响应最快服务器所提供的最佳服务。同时结合负载均衡产品中性能增强功能的应用,如连接复用、CACHE、HTTP压缩等于技术,增强了后台服务器的负载能力的同时,减小了后台服务器遭受应用攻击的可能。为了消除负载均衡
13、设备自身的单点故障问题,采用两台以CLUSTER的方式部署。2.1.3. 云计算中心网络安全系统云计算数据中心网络系统的安全建设通常包括许多方面,包括物理安全、数据安全、网络安全、系统安全、安全管理等,而一个安全系统的安全等级,又是按照木桶原理来实现的。根据云计算中心的网络机构和教育应用业务系统的特点,先期考虑部署网络防火墙、IPS、防DDOS攻击、云桌面虚拟终端的防病毒和防火墙等系统。基于可靠性考虑,网络安全设备均考虑冗余双机的方式进行部署。2.1.4. 分布式计算系统云计算平台以服务器集群为单位,将底层计算资源架构模块化。集群包含了一组服务器。当服务器计算资源不足时,可以以集群为单位对平台
14、进行扩容。为便于扩容,服务器系统均采用刀片服务器系统,除了具有利于扩展,按需部署的优点之外,还能节省机房空间,利于空调散热,节能环保。2.1.5. 分布式存储系统分布式存储平台,为云服务应用提供的大容量存储空间。与传统的存储设备相比,云存储不仅仅是一个硬件,而是一个网络设备、存储设备、服务器、应用软件、公用访问接口、接入网、和客户端程序等多个部分组成的复杂系统。各部分以存储设备为核心,通过应用软件来对外提供数据存储和业务访问服务。云存储系统的结构模型如下:采用虚拟化统一存储技术,为云计算中心搭建共享的统一云存储系统。2.2. 基础服务平台(PAAS)金智基础服务平台(PAAS)是一个系统架构科
15、学合理、开放互联的应用服务平台。不仅能解决数据互联互通问题,消除信息孤岛,实现资源整合与共享;而且未来能够灵活地应对需求发展,可以根据需求的发展变化,在此平台上快速开发建设丰富多样的教育应用;同时保证这些应用有机统一,集成创新,发挥最大效益。统一管理服务、安全服务、数据管理、建设标准、相关规范与法规体系,避免管理混乱;通过云服务中间件和云聚合中间件实现信息共享与交换,实现统一用户认证,权限管理,单点登录;统一、开放的信息展现层(教育云门户、虚拟化社区);提供基础软件和通用服务,并提供标准接口,可通过无代码开发工具和代码开发工具,快速开发,适应应用变化需求,为持续发展奠定技术基础。2.2.1.
16、认证中心身份认证中心的建设目标是要解决各应用系统用户名和口令不统一的问题,期望提供统一的授权机制及一套方便、安全的口令认证方法,让用户用一套用户名和口令就可以使用网络上其有权使用的所有业务系统。同时,集中统一建设身份认证平台,也有效的避免了系统分散建设过程中的重复建设问题,大大减少了总体的投入。各种应用环境复杂,将面临不同的网络环境、硬件平台、操作系统、软件架构、开发语言、运行模式,身份认证中心必须能够开放的支持应用集成服务,包括对移动智能终端认证服务的支持。所有安全服务,除了加密、解密服务以外,其它安全服务必须对应用开发人员透明。建立统一的身份认证中心,集中进行身份认证,提高校园应用系统的安
17、全性。身份认证中心需符合4A标准框架:l 身份管理(Account) 实现统一身份管理平台与共享数据库中学生、教师等对象的用户身份数据同步,并实现平台中的身份变更与入校、学籍异动、离校、校内调动、晋升等业务处理过程保持同步。l 身份认证(Authentication) 接入平台的应用系统接入平台实现统一身份认证; 用户可以通过一次登录,漫游访问所有接入平台的受控资源和服务。l 授权管理(Authorization) 提供统一的权限管理体系,为各类应用系统提供服务接口,实现用户组、角色、权限的统一存储、分级管理、统一服务。l 安全审计(Audit) 对用户的登录、资源访问、服务调用、变更等行为进
18、行规则校验和统一审计,记录完备的日志,实现安全监控与行为回溯。2.2.2. 数据集成数据集成的建设目标是以教育部颁发的教育基础管理信息化标准、教育管理基础数据库指标体系和相关行业信息标准为基础,结合本市实际情况,制定校数据字典和信息编码标准,统一数据交换标准,建立安全高效、充分共享的数据中心,消除“信息孤岛”;规范信息从采集、处理、交换到综合利用的全过程,逐渐形成有效的信息化管理的运行机制,为本市领导和有关部门信息利用、分析决策提供支持,为本市的教学管理提供高效的信息服务。1、制定信息编码集,建立共享数据库根据国家和教育部的教育基础管理信息化标准、教育管理基础数据库指标体系,结合本市的实际情况
19、,统一师生的信息编码规范,制定信息编码集。同时以学生成长档案、教师发展档案为抓手,整理各业务系统的主要数据,建立共享数据库。2、制定统一业务系统数据库建设标准制定业务系统的集成标准,按统一的数据标准和集成标准,指导和协助各部门完善原有系统或重新开发新系统。3、构建数据分析模型,为教育局、学校领导分析决策提供支持在共享数据库的基础上构建数据分析模型,提供信息检索服务,并充分利用数据挖掘等手段,为教育局、学校领导和有关部门信息利用、政策评估和决策咨询提供参考。4、建立和完善运行机制,保障系统持续运行逐步建立数据中心的日常维护和运作保障机制,制定管理规范、技术规范、工作流程、服务章程等各项规章制度,
20、保障数据中心和各个业务系统的持续运行。2.2.3. 虚拟社区虚拟社区基于真实的社交网络关系,实现服务提供者、使用者之间的在线交互和协同。基于虚拟社区基础服务,可构建行政办公机构群、教科研团队群、班级群、家长群,通过人与人的交互行为,促进资源共享、教研协作、互助学习、竞赛学习等多种协同交流。虚拟社区面向个人提供动态、私信、即时通讯、关注、粉丝、留言、评论等个体关系服务和基本消息服务,提供日程、通讯录、收藏、个人资料、心情、记事等基础应用,开辟一个集学习、工作、生活于一体的个人空间。虚拟社区面向各类群组提供工作区管理、成员管理、公告、讨论、投票、日程、通讯录、记事、图档、资源库等通用服务。2.2.
21、4. 搜索引擎提供搜索全局引擎,根据不同的应用场景,提供不同的搜索:平台内结构化数据搜索、非结构化数字资源的搜索、第三方提供的搜索引擎集成、面向互联网的内容搜索集成等。2.2.5. 服务门户服务门户是面向不同用户提供的统一服务窗口,引导不同用户通过注册等方式参与到基础教育云服务平台的服务体系中。各类注册用户可以检索、在线阅读、下载各类教育教学资源和数字图书,下载各类资源制作工具,参与资源的制作、评价,并快速传播资源。教务处、年级组可以在门户上组织各类教研活动,通过虚拟社区实现线上线下教研活动的流程化作业和教研过程的多人协同。管理人员可以通过门户采集教研活动过程数据、资源服务行为分析数据。信息门
22、户是基础教育云服务平台的唯一入口,教研员、教师、学生、家长、管理者、相关社会公众等用户都会通过信息门户使用各项服务功能。2.2.6. 消息中心为上层的应用提供统一的消息交互服务,为各种协作过程中的消息提供基础支撑。上层的应用通过消息中心提供的接口实现消息的传播,由消息中心集中处理消息传播的通道、消息生命周期的管理和权限机制。面向用户个人实现各类消息的汇聚,并以站内消息、手机短信、电子邮件等方式推送到用户终端上。2.2.7. 内容管理提供内容发布的基础服务,支撑新闻、通知公告等内容的采编、审批和发布流程。提供信息发布和传播环节的内容审计功能,提供非法内容的自动过滤和屏蔽,同时支持管理人员人工干预
23、。所有的文章、文档及多媒体资源通过用户及组管理、数据加密、数字版权管理和内容修改审计等来进行控制、保护和跟踪,实现全局的权限管控。存储并管理用户或应用产生的文档及多媒体资源,自动根据文档内容进行元数据提取。还可通过对内容的分析、索引、摘要、自动分类、聚类、关联等操作, 将所得到的结果进行解释和表示,从而获得高层的概念或模型。2.3. 应用平台(SAAS)应用平台(SAAS)构建于基础服务平台(PAAS)之上,具有基础服务平台的所有特性。如统一的建设标准,数据深度整合,弹性架构,标准的梯度扩展接口等。各个应用基于全新的云技术,摈弃单一数据层面的整合,实现业务应用层面的整合(即技术与基础教育的深度
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