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学院是以信息安全为特色的行业院校,在学科发展和教学内容中以信息安全为重要依托。《数字电子技术》是一门理论性、实践性很强的课程[4],是高等学校电气信息类专业的主干专业基础课程,也是学习后续微机原理与接口技术、单片机原理、电子测量与仪器、EDA技术等与硬件密切相关课程的前导和桥梁课程。《数字电子技术》教学内容和知识点都相对成熟,从基本的门电路到组合逻辑电路,再到时序逻辑电路。要从更改教学内容和知识点方面体现学院办学特色相对困难。因此,只能从知识点的应用着手,引入特色教学实例。
三、特色教学实例设计
(一)移位寄存器特色教学实例设计
移位寄存器是时序逻辑电路的一种重要器件。在传统教学方式中,讲解主要从普通寄存器开始,进一步讲解移位寄存器基本功能,再以74194为例介绍双向移位寄存器,最后以《数字电子技术基础》(阎石主编)教材中的例6.3.1为例介绍移位寄存器在数据运算方面的应用。例题中(如图1)由4个移位寄存器和2个加法器,根据输入波形求最终的输出Y。这个题目中主要考核双向移位寄存器控制端的功能,还考核右移一位相当于数据乘2,最后考核加法器的概念。从考核各知识点的角度,这个例题是一个非常经典的例题,在很多高校讲解数字电子技术中都采用这个例题。但是,这个例题中并不能突出移位寄存器在学院特色中的应用。因此,从密码学的角度设计了图2中的例题,例题中由5个D触发器构成移位寄存器,将Q1与Q4的输出通过异或门反馈到串行进位输入端,构成了基于线性移位寄存器的m序列,特征多项式为4p(x)1xx。通过这个例题将密码学中m序列的概念引入到基础课中,并且与移位寄存器相结合。让学生将来学习密码学课程时对这个设计有更深的理解。
(二)存储器特色教学实例设计
在数字电子技术课程中半导体存储器章主要讲解只读存储器(ROM)和随机存储器(RAM)的各种类型、工作原理和特点。此外,还讲述存储器扩展存储容量的连接方法和用存储器设计组合逻辑电路。教材中用存储器实现组合逻辑函数的例题为设计一个八段字符显示的译码器,这个例题与学院特色也没有联系。通过研究专业课程体系,发现后续课程中涉及到DES(DataEncryptionStandard)和AES(AdvancedEncryptionStandard)算法中的S盒与存储器可以结合。
DES和AES算法属于分组密码算法,其中S盒是非线性结构,是整个算法的安全性所在[5]。S盒的功能就是一种简单的“代替”操作。一个n输入、m输出的S盒所实现的功能是从二元域GF(2)上的n维向量空间到二元域GF(2)上的m维向量空间的映射:GF(2)n—>GF(2)m,该映射被称为S盒代替函数。S盒在实际硬件实现时也往往使用存储器或查找表的方式实现。因此,可以将S盒的设计引入到课堂教学中,利用存储器实现组合逻辑函数的功能,采用点阵图的方式实现S盒,将数字电子技术中传统的知识点与信息安全特色相结合。当然,实用的S盒都是多位输入多位输出的,用点阵图的方式描述会比较复杂。因此,在课堂上利用比较简单的serpent加密算法的其中一个S盒举例[6](如表1)。
serpent加密算法采用的是4×4的S盒,根据S盒的替换功能,可以采用地址线为4、字线为16、位线为4、存储量为64的存储器实现该S盒,用点阵图表示为图3。当然也可以用硬件描述语言来描述这个S盒,以VerilogHDL语言的case语句可描述为:
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色彩作为动画电影中的一个极其重要的视觉元素,为刻画角色的情感、营造环境的氛围、增强剧情画面的丰富,创造动画片的欣赏价值起到了非常重要的作用。色彩在表现人物的心理特征时具有很强的主观性,有时为了更夸张地表现、营造出一种神秘的氛围,颜色的运用也具有很高的自由度。通过颜色的转换可以看到色彩不仅带给观众颜色本身的魅力,而且直接参与了剧情的渲染,同时也强化了主题。
一、动画电影与数字影视特效中的色彩调整
数字影视特效中的色彩调整主要分为色彩匹配和色彩校正,两者既有区别又有联系,在制作中有时又是相互叠合。因此对色彩匹配和色彩校正的探究,不仅对数字影视特效制作具有指导作用,还将对影视艺术提供一种新的创作可能。
二、动画电影与数字影视特效中的色彩处理
数字影像的另一主要表现形式数字动画电影的色彩匹配与校正与数字影视特效又有很大的不同,动画电影的色彩处理更为突出色彩夸张及色彩造型。因此,在进行数字色彩匹配和校正方法研究的同时,更是想激发影视色彩处理的更多可能。
三、计算机中的色彩处理原理及色彩检测
人们对色彩是如此地敏感,计算机的色彩处理能力也越来越强,并早已实现了千万色的色彩再现,那么在影视创作中,如何在人眼的色彩感知范围内使计算机处理的色彩得到最大程度的艺术表现,对数字色彩处理有极其重要的指导意义。因此在探讨数字色彩匹配和色彩校正之前,我们先来了解一下人眼识别色彩的基本原理,以及计算机对色彩处理及检验的基本原理。
(一) 人眼对色彩识别的一般规律
人眼对此感觉到的是一种单纯、鲜艳的颜色,可称为谱色或单色。但在自然界中,人眼所看到的各种光源发射出的可见光都不是谱色光,他们是由连续光谱或是线状光谱构成的,它们所发出的光线称为复合光。无论谱色光(单色光)或复合光,都基于亮度、色调、饱和度三个参量得以描述。
(二)计算机中的色彩处理原理与监测
前面谈论了人眼对色彩识别规律,接下来我们探讨计算机中的色彩处理和监测的一些概念和方法,这将加深我们对数字色彩的认识。
计算机是通过数学的方式,经过程序计算形成图像。任何图像,不管它如何复杂,在计算机中都是像素的集合。每一个像素的颜色都能单独设定。现行通用的PC对图像的设定是通过24位真彩色或更高位数来进行描述的。在表达彩色图像或黑白图像时,采用的是颜色通道(channel)的管理方式。依据色彩理论,任何一个颜色都可以用三个独立的参数来描述。比如HSB模式、RGB模式、Lab模式。
数字色彩处理是直接对画面的原始色相、色度的修改。而最终效果的显现也依赖于数字显示设备才能查看、比如显示器、监视器等设备。由于各种色彩显示设备自身的色彩显示设置标准不同,因此各设备并不能完全做到检测效果的统一。正是由于显示设备本身色彩管理与现实的限制,不能完全呈现出人眼所看到的全部色彩,而是进行了相应的色彩截取,从而使现实信息量得到最大程度的优化,并节省资源。
四、色彩表现思路及实例分析
(一)色彩匹配
在影视拍摄时,经常会遇到由于拍摄时地点、时间的不同、以及所用的胶片材料、灯光器材、光学镜头和曝光程度的不同,因此不同影像片段间的色彩值和色度明暗也存在很大差异。后期制作时为了使影片影调和谐统一,需要对影像素材进行色彩值、色度值的进行调整,使不同影像片段间保持色彩的连贯性,这就是色彩匹配的传统定义。
在数字特效制作过程中,尤其数字特效合成镜头中,经常需要将多源素材进行合成,多源素材之间的颜色、反差、质感等方面经常出现不匹配,因此需要对各元素进行不同程度的色彩调整,以便使合成镜头形成统一的画面风格和质感,这是数字制作中的色彩匹配。
而在动画电影中,为了表现动画特色而使用了大量夸张的色彩表现手法,此时的色彩匹配更多地引用了色彩构成的原理,更多的用色彩本身进行创作。
(二)色彩表现的应用类型
在影视特技的制作过程中,经常遇到如何将实景拍摄素材的相互匹配、三维制作素材与实景拍摄素材的相互匹配。因而大体上分为实景拍摄匹配和实景拍摄与虚拟背景匹配两种类型。
实景拍摄匹配主要处理一些由拍摄场地光源、拍摄时间、现场大气环境等因素的影响,而造成的素材间的色彩不统一。
实景拍摄与虚拟背景匹配,数字影视特效制作中,由于一些场景在现实中不存在或很难实现它,因此不得不用数字手段来创造它。因而需要将机生成的CG图像进行色彩上的统一调整,使观众看不出是由数字虚拟出来的画面。
(三)色彩匹配思路解析
进行匹配的时候,将所需匹配目标素材与源素材要完全融合在一起,需要将目标素材中的亮部、中间层次、暗部的色彩、亮度与源素材匹配一致,这也是色彩匹配的主体思路。因而在制作之前,我们需对目标素材与源素材之间的亮部、中间层次、暗部的色度进行比较,为后续制作提供匹配依据。
五、数字色彩处理对影视创作的影响
无论是电影之前的美术,舞台美术,还是影视美术,造型、色彩、质感都是众多导演和艺术家孜孜以求,期望完美的。从各个角度对现代数字下的动画电影和数字影视的各方面元素进行阐述,色彩匹配与校正是基于模型造型基础上的艺术性表达。色彩在电影创作中的运用起到了跨时空进行空间色彩再创作的作用。如果说影视作品的画面造形是以形动人的话,那么色彩则是以情感人,形色交融。现代数字技术背景下,色彩再创作已经成为众多导演的必然选择。后期数字色彩匹配和校正不但降低了对传统诸如色片控制,色温控制的依赖,更是赋予导演更宽泛的创作空间。
通过对色彩匹配和校正,保持相同场景之间的和谐性,不同场景之间的连续性,甚至产生时空错觉,让一切源于现实,又超越现实。从此,“电影中的色彩不仅仅只是一种再现客观色彩的技术元素,在电影工业漫长的中,电影创作家们逐渐了以外在影片中运用色彩的经验,色彩开始以纯电影化的形式因素进入银幕世界。”“色彩就是思想”已经成为现实。
本文限于篇幅,仅就色彩一项环节在动画电影与数字电影制作中的基础知识,制作要素,评价要素进行了分析与阐述。更后续的色彩管理等方面的内容,将以数字影视特效中的综合匹配为线索,穿起整条综合匹配的大龙,为的后期特效制作行业添砖加瓦。
说明:该论文为黑龙江省文化厅2010年度黑龙江省艺术规划课题,关于《动画(数字)电影特效制作环节中的重要视觉元素――色彩》的研究结题论文。立项编号:10D032
参考文献:
[1]《电影摄影画面创作》 北京电影学院院长 张会军 教授;
[2]《色彩美》黑龙江美术出版社 李天祥 赵友萍 著;
[3]《动画场景设计》上 海交通大学出版社 顾严华主编;
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从2006年开始,江苏扬州市政府对全市中小学数字化校园建设作出整体规划。针对过去各校使用不同的软件平台造成沟通障碍的问题,市教育局与相关部门联合开发了“维斯特数字化校园管理平台”,以此构建统一的市、县、校三级教育管理和教育教学信息交互平台。
扬州市教育局制定了《扬州市中小学数字化校园评估标准》,并要求各校按评估标准制定详细的落实步骤;学校再将任务分解到各教研组,直至每位教师。市教育局负责按评估标准给校长、教师提供培训,并组织专家进行考核。经过不懈的努力,“十一五”期间,扬州市已有80%以上的中小学达到数字化校园标准,教育均衡化实现质的提高。目前,可供校园内部、校际之间以及学校和教育行政部门沟通的数字化信息平台和教育资源库均初具规模。
数字化校园区域性整体推进的核心目标是充分利用信息技术建立多层次、创新型、开放式的校园。以科学的人才观、教学观和管理理论为指导,变革传统的教育模式,培养适应信息化社会要求的创新型人才,提高办学质量和效益,形成信息技术在教育教学全过程和学校管理各个领域的广泛应用,并在应用上有所创新,最终实现整个区域教育信息化的广泛应用和均衡发展。具体实施步骤是理念任务流程行为习惯常态创新。
在区域推进模式中,扬州市有条不紊地分阶段推进,当到达一定基础后再实现整体层次递进。随着数字化校园区域推进战略的进一步落实,扬州市数字化校园的建设呈现出持续发展的勃勃生机(图1)。
图1 区域推进模式阶段示意图
区域推进模式的特点是各学校分期分批创建、教育主管部门统领和协助、制定详细的评估指标、借助行政执行力动员和推进、整合技术力量提供支持、使用统一的数字化校园平台等等。
2.以学校为主导的商业化运作模式
蠡园中学地处江苏无锡市郊,是一所普通的公办中学。十多年来,蠡园中学借助数字化校园提升办学品位,保持持续发展的上升势头,每几年一次跨越,不仅在教学质量上成为地区的翘楚,还在“第二届全国中小学教育特色网站”展评中荣获全国一等奖,其与专业公司合作开发的蠡风网络办公平台、蠡风系列教育软件在江苏省推广使用,受到好评。
细探蠡园中学持续发展的历程,我们可以看到除了重视以绩效为导向统领数字化校园的建设以外,以学校为主导的商业化运作模式成为其持续发展的内在动力源泉。为了提高校园网的建设水平,克服通用软件不能满足教育个性化需求的弊端,学校与专业软件公司合作成立了蠡风软件工作室,针对教育改革与教学管理的实际需求共同开发软件资源。这种合作开发方式既能充分依托公司的技术实力,又能根据学校的需求开发出具有高度适用性的软件系统;不仅大大节约了学校的资金,提高了软件的质量,还能享受到相关的后续服务,保证了校园网功能的更好发挥。
在这一过程中,邱华国校长起到了非常重要的作用,他经常和工作室的骨干教师开展沙龙式的研讨,集思广义,很多好点子就是在聊天喝茶的轻松氛围中商量决策的。在蠡园中学数字化校园建设和发展的整个过程中都可以看到校长的身影,凝聚着学校领导在教育信息化方面的智慧。
无锡蠡园中学数字化校园创建模式的特点是现代教育观念的领导者+志同道合的技术开发团队+具备丰富市场经验的企业=以学校为主导的商业化运作模式(图2)。
图2 以学校为主导的商业化运作模式流程图
3.以信息化精英为主导的数字化校园发展模式
北京新东方扬州外国语学校是一所小学至高中一贯制的全日制寄宿学校。该校较普通公办学校有着显著的特点:一是需求灵活多变;二是十分强调家校联系,各项活动都需要及时全面地通过数字化校园平台来;三是学校规模大,管理成本高,降低成本需要借助信息技术平台的支持。
该学校持续发展的特点非常明显,即以小规模团队、个别信息化精英主导数字化校园发展。分析其持续发展的基本途径可以看到,学校的数字化校园建设以信息化精英为核心,从基础构建到信息化系统的设计和开发、各类应用系统的推广与使用,以及数字化系统在实践中不断地改进和升级,事无巨细,都围绕着信息化精英的小团队,这好比划出的一道道丝线,连接着数字化校园的方方面面(图3)。
图3 以信息化精英为主导的数字化校园发展模式结构图
二、影响数字化校园可持续发展的主要因素
结合以上的对比分析,我们可以看到影响数字化校园持续发展的因素很多,主要有以下几个方面。
1.宏观决策
教育部门制定的宏观政策对区域数字化校园的发展具有强大的战略导向作用,并会产生一定的环境压力。在施加影响方面,社会、区域、学校拥有各自的特点(图4)。
图4 不同层面决策对数字化校园建设的影响
2.信息化精英的技术水平
中学数字化校园的建设和维护离不开学校信息化精英。是否拥有一支适合实践需求的、不断实现专业发展的精英教师队伍,是保障数字化校园持续推进的重要条件。一般情况下,信息技术专业教师具备良好的信息素养和创新的教育理念,掌握教育技术相关的知识与技能,能够利用信息技术来进行教学革新。这是数字化校园成功的重要条件。
3.数字化校园主体(教师、学生)的信息素养
教师和学生是数字化校园的主体,他们的信息素养水平直接影响到数字化校园实际的使用效果。同时,教师和学生又是最活跃的因素,只有激发了他们的积极性,才能让我们的数字化校园真正活跃起来。
4.数字化校园现有的绩效水平
随着数字化校园的持续推进,过去所取得的成绩可能成为发展的障碍。事实表明,在面临变革之际,特别是当现有的数字化校园在应用中取得比较突出或明显的绩效时,这种阻力尤其巨大;相反,当现有技术应用不能满足数字化校园的实践需求或无法解决发展矛盾时,数字化校园的持续发展就会越顺利。
5.硬件和软件设施的经费投入
数字化校园需要持续不断的投入,从硬件购置到软件配套,直至技术维护、人员培训等,支出费用较大。在这种情况下,只有拥有长期和稳定的经费来源和投入渠道,才能保障数字化校园的持续健康发展。
6.变革的成本
在当前条件下,数字化校园发展的变革成本主要包括软硬件设施、课程资源、人员培训等所耗费的财力投入,以及人力和物力的投入。信息技术支撑的教育变革面临着一个非常现实的问题,就是如何来承担由采纳新技术、新方法而带来的变革代价。
三、数字化校园可持续发展模式的理想模型
通过以上的分析我们可以看到,数字化校园的可持续发展是由多个方面、多种因素决定的。未来数字化校园的发展充满挑战。结合前文所讲的三种常见的发展模型,我尝试给出理想状态下数字化校园可持续发展的模型,以方便各学校结合自身特点,有选择地自主发展(图5)。
图5 数字化校园持续发展理想模型
在这个理想模型中,持续发展的动力包含外部、内部两个部分。外部动力主要来自教育主管部门的行政行为和数字化校园建设中的社会力量,内部动力主要源自学校在实践中信息化水平与实际需求之间的矛盾、学校领导者和技术精英试图变革的动力。只有在内外两种动力的共同努力、协调促进下,数字化校园才能排除干扰因素的不利影响,持续地发展。通过对持续发展的机制分析我们还可以看到,在具有动力来源的情况下,亟需建立积累、创新、决策、激励、约束等机制。
四、数字化校园可持续发展的机制
1.积累机制
积累是指学校数字化校园在数量上的发展,如软件和硬件设备的投资,逐步积累数字化校园资源(课件、教案、视频以及人员素质的提升)。学校积累机制的形成依赖于学校决策者的积累动机,这种动机又来源于学校决策者对数字化校园长远发展所作出的考虑。
2.创新机制
创新是指学校在数字化校园质量上的发展,主要涉及数字化校园的效率改进问题。
创新的具体内容包括:(1)制度创新,也称组织创新,例如建立校园CIO(即首席信息官)制度等。(2)技术创新,例如根据自身情况建设数据中心。(3)管理创新,例如建立数字化校园区域合作的技术联盟。
数字化校园创新机制的形成需要依赖于学校决策者的创新动机,这种动机同样来源于学校决策者对数字化校园长远发展所做的考虑。
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UIT数字化校园解决方案
UIT数字校园解决方案由数据中心解决方案、数字图书馆解决方案、教务教学解决方案、平安校园监控解决方案、数字校园容灾解决方案等多个专业解决方案组成。
1.数据中心云存储系统
数据中心除了向教学楼和宿舍楼内的同学提供、邮件、FTP、HTTP、BBS、域名解析等服务外,还向全校师生提供远程视频点播、远程教学等对带宽要求较高的服务。各种应用系统部署分散,数据只有通过整合集中,才能做到资源利用的最大化和有效共享。在保证整个存储系统架构先进性的基础上,UIT设计并建立了一套云存储系统。云存储系统由云存储控制器和云存储节点构成,云存储节点负责数据存储,云存储控制器负责整个系统原数据和实际数据的管理和索引,同时提供超大容量的管理,并具有后端存储设备的高性能并发访问、数据冗余等功能。云存储控制器同时也是整个系统的统一管理平台,管理员可通过它监视系统的运行情况,并对系统中的用户进行管理,对各项策略进行设置等。
UIT 云存储系统采用高性能应用存储设备,可内嵌云存储系统访问协议包、存储节点认证许可等。云存储设备的容量可根据实际需要在线扩展。UIT云存储系统能够满足客户的高可靠、高性能和文件共享等需求,是为校园数据中心多种应用系统提供高效存储服务的关键设备。
2.数字图书馆存储系统
为满足数字图书馆对大容量和高吞吐量的需求,UIT SV3200/3600系列光纤存储产品可作为数字图书馆的核心设备。SV3200/3600系列产品采用国际先进的SBB2.0架构标准,内置MAID技术,为企业级用户带来绿色环保的存储环境,其高达20万的系统IOPS能够满足大量用户的在线点播、在线浏览、文件下载等需求。
为满足数字图书馆现在及未来几年内数十万册图书的数字化信息存储要求,用户可以采用具有很高性价比的SV3200/3600系列光纤存储作为近线的大容量存储系统。SV3200/3600内部采用Active-Active冗余控制器、冗余电源、冗余风扇,整个后端的存储区域网络形成全冗余、高可用的架构,以保证存储访问的高安全性和高可靠性。
3.数字校园容灾备份系统
随着校园网络中心与数字化图书馆的建设不断完善,用户又面临着计算机病毒、服务器硬件被盗或损坏、恶意删除等安全隐患。
UIT建议用户采用数据容灾备份系统,在灾备服务器上安装UIT CDP软件和备份软件,实现两个功能:第一,实现信息中心与图书系统中重要数据的实时复制,将复制的数据保存到灾备端的SV3200/3600系列存储系统中,当信息中心的数据丢失时,可通过灾备服务器进行实时快速恢复;第二,实现信息中心服务器数据的自动备份,备份服务器采用磁盘到磁盘(D2D)的工作方式,将数据备份到最新的BL2000系列虚拟磁带库中。
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1、数字化校园建设背景
在以计算机技术、网络技术、多媒体技术为代表的现代信息技术快速发展与普及的今天,信息化的浪潮正冲击着人类社会的方方面面,在社会的许多领域中引发深刻的变革。教育信息化也是摆在教育领域面前的一个迫切解决的问题,信息技术与教育相结合成为当今世界教育现代化改革和发展的方向,”数字化校园”已成为推进教育信息化的重要建设任务。以下结合我校实际,提出我校数字化校园建设的具体方案,全面打造新形势下的武昌职业学院 “数字化校园”。
2、数字化校园的特征
(1)教育开放性。现代网络技术表现出极大的开放性。教学突破了传统按时集中上课的约束,接受教育的时限也不再有学制的限制,衍生为终身教育。教育对象得到了拓展,任何人可以在任何时间、任何地点、学习任何东西。
(2)教学个性化。在数字化校园里,教师可以在任何位置展示课件,在线授课;学生也可以随时随地在线学习,查阅资料,参与讨论。
(3)资源共享性。在数字化校园里,教育资源打破校际间、地区间、国家间的各种有形和无形的障碍,朝着共享化方向发展。
(4)管理一致性。在数字化校园里,各部门拥有统一的管理平台,在校园的任一地点都可以网上办公,实现了管理数据的统一性、管理的实效性、管理数据的安全性,对学校的现代化管理将是一个质的提升。
此外,数字化校园还具有教育方式的自主性、教育机会的公平性、教育网络的智能性、师生关系的交互性和教育制度的创新性等多种特征。
二、数字化校园建设需要明确的问题
1、加强领导、明晰职能。由校领导全面负责我校信息化的推进工作,去除冗杂流程和行政机构,直接参与决策,加大数字化校园建设的支撑强度。
2、稳定资金投入。我校数字化校园建设需有持续的资金投入。做好资金投入预算是信息化建设可持续发展的重要保障。
3、政策配套是保障。数字化校园建设涉及学校的管理思想、管理体制和管理方法,必然会引起管理方法及管理机制的变革,管理及运作中的抵触心理将会对数字化校园建设产生阻力,必须有相应配套政策,保证行政执行力度。
4、师资培训是关键。数字化校园的教育功能能否得到充分发挥,取决于师资队伍的信息化素质,因此要采取措施强化培训,使教师不但能够掌握使用信息技术的一般技能,还要懂得如何有效利用网上信息资源和开展网上教学活动。
5、资源开发是重点。数字化校园的资源建设包括数字图书馆、学科资源库、科研信息库等,应该作为重点建设项目,资源建设是实现教育化、建构全新教育模式的重要源泉。
6、应用引导、改进流程。一方面,部门要针用户进行需求引导和培养,使建设的系统首先满足用户,达到使用目的;另一方面,要统一协调,建立面向全校的基础数据库、资源库等,资源共享、维护可靠、更新及时,提供有决策依据的数据仓库群。
7、加强风险规避。规避数字化校园建设中的风险,我校将采用”整体规划、分步实施”的方式。这种方式能够解决学校信息化中的实际问题,避免资金一次性投入过多或过少,增加保险度。
三、高职院校数字化校园建设的意义
数字化校园给职业教育带来了发展的机遇,数字化校园较之传统校园有不可比拟的优越性。 促进教学方式和学习方式的变革,促进教学创新。数字化校园将促使教师改进教学、激发创新。教学手段的创新,数字化校园使教学内容的呈现与获得从单调的文字形式转化为多种直观的形式,可以有效地提高学生对知识的获取率。为师生交互式教学提供超越时空的、开放交往的环境和心理交流的可能(E-mail、BBS、聊天室等),为教师提供更多个性化创新教学的机会,从而培养学生的创新能力。
四、数字化校园建设的参考方案
1、高职院校数字化建设宏观方案
数字化校园的特点应突出体现在三个方面:资源共享化、管理智能化、服务系统化。
(1)设施建设:包括网络、主机、标准化教室等基础硬件和操作系统,是数字校园建设的基础。
(2)应用系统建设。包括教学、科研、管理等方面的管理信息系统和业务系统,是数字校园的核心。
(3)个性化门户。包括部门及信息门户、个人工作平台,为用户提供与其身份相对应的个性化信息与服务,是数字校园的门面。
(4)信息安全体系。包括系统安全、信息安全、安全管理、安全审计等,是保障数字校园系统安全可靠运行的条件。
(5)标准规范体系。包括管理规范、实施规范、维护规范等,是保障数字校园系统安全可靠运行的条件。
2、高职院校数字化建设具体方案——规划设计
(1)网络架设。
有线网络:我校园骨干网使用千兆以太网,二级网络采用快速以太网技术,基础设施包括:建设与完善覆盖整个校园的高速主干网。建设与完善办公室、实验室、教室、图书馆等办公场所的网络连接状况,形成一个结构合理、高速通畅的教学办公网络。建设与完善学生宿舍、教工宿舍的宽带接入网络,使所有教工、学生可以方便上网。
无线网络:建设无线网络接入点覆盖整个办公区、教学区,使学生、教师可以通过无线网络方便快捷的使用校内网络资源及管理平台。
(2)构建平台。制作我校统一管理平台门户,在其中相继开发具有部门特点分支管理平台,具有统一协调、分”部门”操作的特点,使各部门成员在校园的任一地点都可以网上办公,实现了管理数据的统一性、管理的时效性、管理数据的安全性,对学校的现代化管理将是一个质的提升。通过校园网,实现教育信息资源的高度共享,校务公开更为透明,校务管理更为便捷。通过实现数字化办公,优化现有的管理组织结构,调整管理体制,在提高效率的基础上,增加协同办公能力,强化决策的一致性,最后实现提高决策效能。
(3)建设标准化教室。标准化教室包括(校园网到教室、教室监控、多媒体投影机、多媒体音响)更好的为教学服务,强化监督教学环节及监考环节。
(4)互动“教”与“学”平台。现代教育媒体的介入,不仅改变了传统的教学方法和手段,而且迫使教育内容、教材形态、教学形式发生显著的变化。教学的重心开始由“教”转向“学”,使学生完全从教师控制的家教式、被动式学习状态转变为自主学习、双向交流的状态。网上教育真正顺应了这一发展潮流,形成由初级向高级不断变化的动态教学系统,为顺应这一趋势,将开发“教”平台、“学”平台更好的为学校教学提供服务。
(5)数字化图书馆。与传统图书馆相比,数字图书馆最突出的特点是收藏数字化,操作电脑化,传递网络化,信息存储规范化,资源共享化和结构连接化。这里数字图书馆已不再是传统意义上的图书馆了,而是一个综合性的信息资源中心。
(6)提供服务:校园一卡通。“校园一卡通”可以实现一卡在手,走遍校园,一卡通用,一卡多用。它可以作为借书卡、上机卡、就餐卡、医疗收费卡、洗澡卡、购物卡、门禁卡、存车卡等。它的广泛采用,使数字化、信息化气息渗入校园生活,让师生员工享受信息化带来的便利。
(7)校内资源平台免费下载。丰富服务器资源,通过提供web免费下载,方便了广大师生员工,在一定程度上保护了校园网络的安全。
(8)VOD点播。在校园多媒体教学网中应用VOD技术,可以使校园多媒体教学网的交互得到充分发挥。教师在教室内通过电脑,利用投影机即可任意点播存储于主控服务器中的图、文、声、像等多媒体节目课件,真正做到“任意点播”、“即点即播”。学生也可在数字校园的环境中使用多媒体学习系统,到校园网上获取自己的学习信息。
除此只外vod点播系统还提供海量视频资源方便在业余时间,为学生及教职员工提供娱乐和放松的平台。
结束语:随着计算机与网络的普及,数字技术正在改变人类所赖以生存的社会环境,并因此使人类的生活和工作环境具备了更多的数字化特征,也带来了人类生活和工作方式的巨大变化。这种由数字技术和数字化产品带来的全新的、更丰富多彩的生活方式称之为“数字化生活”。作为培养和造就新世纪人才的学校,也面临着同样的变化趋势。数字技术必将引起教育的深刻变革,使教育思想、观念、模式、方法、手段等发生变化。当前,我国正在推进教育信息化的步伐,教育部在2000年10月,做出了建设校园网工程的决定。
参考文献
[1]蒋东兴.清华大学新一代数字校园建设规划与实践 厦门大学学报[J]. 2007 第A02期
[2]宋金玲.GIS在数字校园建设中的应用 北京测绘[J].2002 第3期 [3]邓杰超.数字校园建设中的资源整合研究 广东科技[J]. 2007 第2期
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目前我区的医学教育信息化已经在各方面取得了不同程度的发展,但其使用效率、应用效果及投资效益与人们的预期相比仍存在较大的差距。在医学信息化初级阶段,学校以及相关医院非常注重硬件的投入和建设,很少注意到医学资源的建设信息化进程中低水平、重复建设的现象比较突出,缺乏标准化、规范化和兼容性,而且资源分散,难以共享,加上分散孤立的现代远程教育点、校园网、局域网以及各自为阵的多媒体资源等,形成一个个“资源孤岛”、“信息孤岛”,信息资源难以共享。如何消除孤岛现象,做到资源共享、优势互补,避免重复开发,节省人力、财力,是需要解决的课题。国家医改方案明确提出大力发展面向中西部,并提出资源整合、统一高效、互联互通、信息共享的建设原则。
服务社会是高校的一项重要职能。宁夏医科大学拥有10所附属医院、12所教学医院、90余实习医院和实践教学基地,如何将优质的医学资源更好地服务社会,一直是宁夏医科大学的努力方向。近年来,宁夏医科大学充分利用信息化手段,着力加强教育资源与教学平台建设,构建国内领先、西部一流的网络体系。宁夏医科大学数字化校园的建设理念核心是提供应用与服务,平台以服务总线为核心的服务支撑方式,共同构成资源共享平台建设的内容。
宁夏医科大学结合教学实际设计、开发网络教学资源,利用虚拟存储技术建构智能化教学,实现网络教学资源共享,伴随着校园网硬件建设的同时,网络资源建设及应用平台建设方面也取得了一定的成绩,实现了软硬件同步发展的需求。
目前由于社会对医护人员的素质要求的提高,医务人员对继续教育的需求明显增加,参加各类在职教育的各级医护人员人数呈逐年增加的趋势,同时由于医院工作的特殊性,医护人员往往无法抽出一个有规律的时间参加系统的学习,远程医学教育由于其自身的特点无疑为医护人员提供了一个良好的学习工具和环境。但由于医学教育课程信息量大,对实验和实践教学的要求高,实验教学及实习的内容较多等特点,使医学远程医学教育与其他学科远程医学教育有所不同。远程医学教育可满足学员对理论知识的学习要求。
2 宁夏医科大学数字化校园设计实现
宁夏医科大学数字化校园按“资源整合、系统集成、广泛共享、深化服务”的原则,用信息化的手段对医学信息资源进行有效整合和战略重组,构建宁夏医科大学数字化校园,以服务全区医疗卫生单位,服务社会,作为全区卫生系统教学、科研、临床的信息资源支撑,满足医疗人员对相关文献阅读查询及其他个性化服务的需求。利用现代网络技术,以宁夏医科大学医学教育资源及网络设备为基础,以数字资源建设为核心,以软硬件平台建设为重点,充实医学数字资源库,搭建 共享平台,整合异构数字资源,建立统一的数字资源检索系统和互动数字参考咨询平台,全面提升宁夏医科大学及教学医院信息服务质量和服务水平,目标是搭建一个资源丰富、结构合理、资源共享、技术手段先进、服务优质快捷的医学数字资源共享服务平台,为宁夏医科大学及各教学医院的师生提供方便快捷的医学信息资源,改变教学医院资源匮乏的现状,消除宁夏医科大学与各教学医院间获取信息资源的不平等现象,促进宁夏医科大学与各教学医院教学科研医疗水平的提高。
宁夏医科大学数字化课程平台将实现以下目标:
1)建立资源共享机制,对于提高优势医疗资源的服务范围、提高区域内医疗资源的整体配置水平、促进分级医疗服务体系的建立和医疗资源的合理及优化区域内整体医疗资源服务质量和水平使用将产生积极有效的作用。医学院校及教学医院只有及时掌握最新的医学理论医学技术管理经验,才能提高医疗科研水平,培养出具有创新能力的合格医学人才。
2)该平台从综合文献检索、个人信息服务和互动参考咨询三方面入手,以整合异构资源,建立统一检索系统为基础,以个人数字图书馆和互动数字参考咨询平台建设为方向,开展网络资源导航、数字资源统一检索、信息推送、课题查新、课题跟踪、联合参考咨询等服务项目,为学校及教学医院师生提供一站式的文献资源和服务。
3)远程医学教育功能:通过与各大医疗及教学机构医学教育资源的共享,提供远程继续医学教育、远程医学学历教育、传染病防治知识培训、全科医生培训、乡村医生培训、重点专科建设等项医学培训服务。为各类医务人员、尤其是基层医务工作者提供权威的医学继续教育精品内容。
宁夏医科大学数字化校园在建设过程中,以基础平台的搭建、资源信息标准的统一为建设核心,应按照“总体规划、分步实施”的原则进行项目实施。第一阶段建设医学资源门户平台,实现医学数字资源信息标准统一,建立统一的数据中心;第二阶段利用该平台对资源整合、采集、建立媒体库;第三阶段利用该平台优化扩展,实现远程教育和远程临床培训,支持实时交互和课件点播两种培训模式。支持课件点播服务,具备新增、删除、上传、查询等课件管理功能。
3 数字化校园设计功能实现
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中图分类号:TP309 文献标志码:B 文章编号:1673-8454(2012)23-0030-04
一、引言
数字校园是以校园网为背景的集教学、管理和服务为一体的一种新型的数字化工作、学习和生活环境。一个典型的数字校园包括各种常用网络服务、共享数据库、身份认证平台、各种业务管理系统和信息门户网站等[1]。数字校园作为一个庞大复杂的信息系统,构建和维护一个良好的信息安全管理体系是一项非常重要的基础管理工作。
信息安全风险评估是构建和维护信息安全管理体系的基础和关键环节,它通过识别组织的重要信息资产、资产面临的威胁以及资产自身的脆弱性,评估外部威胁利用资产的脆弱性导致安全事件发生的可能性,判断安全事件发生后对组织造成的影响。对数字校园进行信息安全风险评估有助于及时发现和解决存在的信息安全问题,保证数字校园的业务连续性,并为构建一个良好的信息安全管理体系奠定坚实基础。
二、评估标准
由于信息安全风险评估的基础性作用,包括我国在内的信息化程度较高的国家以及相关国际组织都非常重视相关标准和方法的研究。目前比较成熟的标准和方法有ISO制定的《IT信息安全管理指南》(ISO/IEC13335)和《信息安全管理体系要求》(ISO/IEC27001:2005)、美国NIST制定的SP800系列标准、美国CMU软件工程研究所下属的CERT协调中心开发的OCTAVE2.0以及我国制定的《信息安全技术——信息安全风险评估规范》(GB/T20984-2007)。
ISO/IEC27001系列标准于2005年10月15日正式,作为一种全球性的信息安全管理国际标准适用于任何组织的信息安全管理活动,同时也为评估组织的信息安全管理水平提供依据。但是ISO27001系列标准没有制定明确的信息安全风险评估流程,组织可以自行选择适合自身特点的信息安全风险评估方法,如OCTAVE2.0等[2][3]。
为了指导我国信息安全风险评估工作的开展,我国于2007年11月正式颁布了《信息安全技术——信息安全风险评估规范》(GB/T20984-2007),这是我国自主研究和制定的信息安全风险评估标准,该标准与ISO27001系列标准思想一致,但对信息安全风险评估过程进行了细化,使得更加适合我国企业或者组织的信息安全风险评估工作开展。
三、评估流程
《信息安全技术——信息安全风险评估规范》(GB/T20984-2007)等标准为风险评估提供了方法论和流程,为风险评估各个阶段的工作制定了规范,但标准没有规定风险评估实施的具体模型和方法,由风险评估实施者根据业务特点和组织要求自行决定。本文根据数字校园的业务流程和所属资产的特点,参考模糊数学、OCTAVE的构建威胁场景理论和通用弱点评价体系(CVSS)等风险评估技术,提出了数字校园信息安全风险评估的具体流程和整体框架,如图1所示。
据图1可知,数字校园的信息安全风险评估首先在充分识别数字校园的信息资产、资产面临的威胁以及可被威胁利用的资产脆弱性的基础上,确定资产价值、威胁等级和脆弱性等级,然后根据风险矩阵计算得出信息资产的风险值分布表。数字校园信息安全风险评估的详细流程如下:
(1)资产识别:根据数字校园的业务流程,从硬件、软件、电子数据、纸质文档、人员和服务等方面对数字校园的信息资产进行识别,得到资产清单。资产的赋值要考虑资产本身的实际价格,更重要的是要考虑资产对组织的信息安全重要程度,即信息资产的机密性、完整性和可用性在受到损害后对组织造成的损害程度,预计损害程度越高则赋值越高。
在确定了资产的机密性、完整性和可用性的赋值等级后,需要经过综合评定得出资产等级。综合评定方法一般有两种:一种方法是选取资产机密性、完整性和可用性中最为重要的一个属性确定资产等级;还有一种方法是对资产机密性、完整性和可用性三个赋值进行加权计算,通常采用的加权计算公式有相加法和相乘法,由组织根据业务特点确定。
设资产的机密性赋值为,完整性赋值为,可用性赋值为,资产等级值为,则
相加法的计算公式为v=f(x,y,z)=ax+by+cz,其中a+b+c=1(1)
(2)威胁识别:威胁分为实际威胁和潜在威胁,实际威胁识别需要通过访谈和专业检测工具,并通过分析入侵检测系统日志、服务器日志、防火墙日志等记录对实际发生的威胁进行识别和分类。潜在威胁识别需要查询资料分析当前信息安全总体的威胁分析和统计数据,并结合组织业务特点对潜在可能发生的威胁进行充分识别和分类。
(3)脆弱性识别:脆弱性是资产的固有属性,既有信息资产本身存在的漏洞也有因为不合理或未正确实施的管理制度造成的隐患。软件系统的漏洞可以通过专业的漏洞检测软件进行检测,然后通过安装补丁程序消除。而管理制度造成的隐患需要进行充分识别,包括对已有的控制措施的有效性也一并识别。
(4)威胁—脆弱性关联:为了避免单独对威胁和脆弱性进行赋值从而造成风险分析计算结果出现偏差,需要按照OCTAVE中的构建威胁场景方法将“资产-威胁-脆弱性-已有安全控制措施”进行关联。
(5)风险值计算:在资产、威胁、脆弱性赋值基础上,利用风险计算方法计算每个“资产-威胁-脆弱性”相关联的风险值,并最终得到整个数字校园的风险值分布表,并依据风险接受准则,确认可接受和不可接受的风险。
四、评估实例
本文以笔者所在高职院校的数字校园作为研究对象实例,利用前面所述的信息安全风险评估流程对该实例对象进行信息安全风险评估。
1.资产识别与评估
数字校园的资产识别与评估包括资产识别和资产价值计算。
(1)资产识别
信息安全风险评估专家、数字校园管理技术人员和数字校园使用部门代表共同组成数字校园信息资产识别小组,小组通过现场清查、问卷调查、查看记录和人员访谈等方式,按照数字校园各个业务系统的工作流程,详细地列出数字校园的信息资产清单。这些信息资产从类别上可以分为硬件(如服务器、存储设备、网络设备等)、软件(OA系统、邮件系统、网站等)、电子数据(各种数据库、各种电子文档等)、纸质文档(系统使用手册、工作日志等)、人员和服务等。为了对资产进行标准化管理,识别小组对各个资产进行了编码,便于标准化和精确化管理。
(2)资产价值计算
获得数字校园的信息资产详细列表后,资产识别小组召开座谈会确定每个信息资产的价值,即对资产的机密性、完整性、可用性进行赋值,三性的赋值为1~5的整数,1代表对组织造成的影响或损失最低,5代表对组织造成的影响或损失最高。确定资产的信息安全属性赋值后,结合该数字校园的特点,采用相加法确定资产的价值。该数字校园的软件类资产计算样例表如下表1所示。
由于资产价值的计算结果为1~5之间的实数,为了与资产的机密性、完整性、可用性赋值相对应,需要对资产价值的计算结果归整,归整后的数字校园软件类资产的资产等级结果如表1所示。
因为数字校园的所有信息资产总数庞大,其中有些很重要,有些不重要,重要的需要特别关注重点防范,不重要的可以不用考虑或者减少投入。在识别出所有资产后,还需要列出所有的关键信息资产,在以后的日常管理中重点关注。不同的组织对关键资产的判断标准不完全相同,本文将资产等级值在4以上(包括4)的资产列为关键信息资产,并在资产识别清单中予以注明,如表1所示。
2.威胁和脆弱性识别与评估
数字校园与其他计算机网络信息系统一样面临着各种各样的威胁,同时数字校园作为一种在校园内部运行的网络信息系统面临的威胁的种类和分布有其自身特点。任何威胁总是通过某种具体的途径或方式作用到特定的信息资产之上,通过破坏资产的一个或多个安全属性而产生信息安全风险,即任何威胁都是与资产相关联的,一项资产可能面临多个威胁,一个威胁可能作用于多项资产。威胁的识别方法是在资产识别阶段形成的资产清单基础上,以关键资产为重点,从系统威胁、自然威胁、环境威胁和人员威胁四个方面对资产面临的威胁进行识别。在分析数字校园实际发生的网络威胁时,需要检查入侵检测系统、服务器日志文件等记录的数据。
脆弱性是指资产中可能被威胁所利用的弱点。数字校园的脆弱性是数字校园在开发、部署、运维等过程中由于技术不成熟或管理不完善产生的一种缺陷。它如果被相关威胁利用就有可能对数字校园的资产造成损害,进而对数字校园造成损失。数字校园的脆弱性可以分为技术脆弱性和管理脆弱性两种。技术脆弱性主要包括操作系统漏洞、网络协议漏洞、应用系统漏洞、数据库漏洞、中间件漏洞以及网络中心机房物理环境设计缺陷等等。管理脆弱性主要由技术管理与组织管理措施不完善或执行不到位造成。
技术脆弱性的识别主要采用问卷调查、工具检测、人工检查、文档查阅、渗透性测试等方法。因为大部分技术脆弱性与软件漏洞有关,因此使用漏洞检测工具检测脆弱性,可以获得较高的检测效率。本文采用启明星辰公司研发的天镜脆弱性扫描与管理系统对数字校园进行技术脆弱性识别和评估。
管理脆弱性识别的主要内容就是对数字校园现有的安全控制措施进行识别与确认,有效的安全控制措施可以降低安全事件发生的可能性,无效的安全控制措施会提高安全事件发生的可能性。安全控制措施大致分为技术控制措施、管理和操作控制措施两大类。技术控制措施随着数字校园的建立、实施、运行和维护等过程同步建设与完善,具有较强的针对性,识别比较容易。管理和操作控制措施识别需要对照ISO27001标准的《信息安全实用规则指南》或NIST的《最佳安全实践相关手册》制订的表格进行,避免遗漏。
3.风险计算
完成数字校园的资产识别、威胁识别、脆弱性识别和已有控制措施识别任务后,进入风险计算阶段。
对于像数字校园这类复杂的网络信息系统,需要采用OCTAVE标准提供的“构建威胁场景”方法进行风险分析。“构建威胁场景”方法基于“具体问题、具体分析”的原则,理清“资产-威胁-脆弱性-已有控制措施”的内在联系,避免了孤立地评价威胁导致风险计算结果出现偏差的局面。表2反映了数字校园图书馆管理系统的资产、威胁、脆弱性、已有控制措施的映射示例。
将“资产—威胁—脆弱性—已有控制措施”进行映射后,就可以按照GB/T20984-2007《信息安全风险评估规范》要求进行风险计算。为了便于计算,需要将前面各个阶段获得资产、威胁、脆弱性赋值与表3所示的“资产—威胁—脆弱性—已有控制措施”映射表合并,因为在对脆弱性赋值的时候已经考虑了已有控制措施的有效性,因此可以将已有控制措施去掉。
本文采用的风险计算方法为《信息安全风险评估规范》中推荐的矩阵法,风险值计算公式为:R=R(A,T,V)=R(L(T,V)F(Ia,Va))。其中,R表示安全风险计算函数;A表示资产;T表示威胁;V表示脆弱性;Ia表示安全事件所作用的资产重要程度;Va表示脆弱性严重程度;L表示威胁利用资产的脆弱性导致安全事件发生的可能性;F表示安全事件发生后产生的损失。
风险计算的具体步骤是:
(a)根据威胁赋值和脆弱性赋值,查询《安全事件可能性矩阵》计算安全事件可能性值;
(b)对照《安全事件可能性等级划分矩阵》将安全事件可能性值转换为安全事件可能性等级值;
(c)根据资产赋值和脆弱性赋值,查询《安全事件损失矩阵》计算安全事件损失值;
(d)对照《安全事件损失等级划分矩阵》将安全事件损失值转换为安全事件损失等级值;
(e)根据安全事件可能性等级值和安全事件损失等级值,查询《风险矩阵》计算安全事件风险值;
(f)对照《风险等级划分矩阵》将安全事件风险值转换为安全事件风险等级值。
所有等级值均采用五级制,1级最低,5级最高。
五、结束语
数字校园是现代高校信息化的重要基础设施,数字校园的安全稳定直接关系到校园的安全稳定,而风险评估是保证数字校园安全稳定的一项基础性工作。本文的信息安全风险评估方法依据国家标准,采用定性和定量相结合的方式,保证了信息安全风险评估的有效性和科学性,使得风险评估结果能对后续建立数字校园的信息安全管理体系起到指导作用。
参考文献:
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自2012年国家召开全国教育信息化工作电视电话会议,确定“三通两平台”建设目标以来,宁夏回族自治区及各地政府加大资金投入,教育信息化建设步伐大幅加快。截止2014年底,宁夏中小学校80%实现了宽带互联网络接入、60%中小学的班级安装了多媒体信息化教学设备、20%中小学的教师开通了网络学习人人通空间。大武口、惠农区、贺兰县、灵武市等县区的所有学校实现了互联网光纤接入“校校通”,辖区所有学校的教室都安装了多媒体信息化教学设备并网络连通,实现了网络教学资源“班班通”,所有教师每人配备了1台计算机设备,学校基础信息化教学设备和网络建设已全部完成。下一步,这些地区的学校将进入数字化校园的建设阶段。
数字化校园是以数字化信息和网络为基础,在计算机和网络技术上建立起来的对教学、科研、管理、技术服务、生活服务等校园信息的收集、处理、整合、存储、传输和应用,使教学资源得到充分优化和利用。通过实现从环境(包括设备,教室等)、资源(如图书、讲义、课件等)到应用(包括教、学、管理、服务、办公等)的全部数字化,在传统校园基础上构建一个数字空间,以拓展校园的时间和空间,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,达到提高办学质量和管理水平、提高学生学习效果和能力。
那么具体到一所学校该如何实施数字化校园的建设,笔者根据长期从事教育信息化建设的经验,认为宁夏中小学数字化校园建设不要面面俱到、全面实施,而应讲究策略、重点突破,具体如下。
一、掌握国家教育信息化建设方针政策
掌握国家教育信息化建设方针政策的目的,是为了学校在建设数字化校园的工作上少走弯路、避免重复建设和资金浪费。按照国家“三通两平台”建设的整体安排部署,教育资源平台和教育管理平台由国家和自治区(省)级建设,中小学校不进行教育资源平台和教育管理平台的建设。目前,宁夏已初步建设了“宁夏数字化教育资源公共服务平台”,正按照国家要求进行不断完善服务功能,免费为宁夏中小学校提供数字教育资源、教师个人学习空间、学校综合服务空间、优质教育资源交易等服务。同时,按照教育部的安排,建设了“宁夏教育数据中心”,全面部署教育部的各项教育管理信息系统,目前已部署了学生学籍系统、学校安全信息系统、学前教育管理系统、学生资助管理系统等6项教育管理信息系统,其他教育管理系统也在逐步安排部署之中。
掌握和了解了国家以及自治区(省)的教育信息化建设方针政策和内容,学校在实施数字化校园建设时,一方面可避开国家或自治区计划建设的项目,避免重复建设和资金浪费。另一方面,在国家和自治区教育信息化建设整体规划下,实施学校数字化校园建设,不仅可以少走弯路,还可争取国家和自治区的政府资金支持。例如:学校在数字化校园建设时,就不再进行教育资源平台、个人学习空间、行政办公OA等系统的建设。
二、量体裁衣,数字化校园建设要有针对性
尽管中小学校具有太多的共性特点,但就每个具体的学校而言,学校与学校之间依然存在明显的个体差异性特点,因此,制定学校数字化校园实施方案时,学校必须清楚地知道自己的特点、特色、优势和长处,以及不足之处。中小学校的数字化校园建设不一定面面俱到,但一定要有重点、有针对性,其重点是发扬学校的优势和特色,使其亮点更亮。例如:兴庆区回民二小的办学特色是多媒体技术在课堂教学中的应用,他们在数字化校园建设的重点依然是多媒体技术的应用,即实施“数字化(魔方)科技体验中心”建设项目,以体验教学为主,融入电磁、声光电、力学、能源、人工智能、自然等新奇趣味元素,使学生通过实物与多媒体鲜明的感官刺激,促进学生各方面能力的提高,通过数字化校园的建设进一步扩大学校的优势,使学校的亮点更亮。因此,学校数字化校园的建设重点要放在完善校园网络内外部环境、围绕课堂教育教学、围绕学校最具特色的亮点工作而开展。而在大数据存储、与其他学校相比共性特点较强的教学管理应用方面,就要考虑上级教育主管部门有可能统一建设和部署。
三、以一线教师为中心,开展数字化校园建设
教师是学校的灵魂,是学校发展的助推器,同时也是数字化校园的直接使用者和应用者,数字化校园应用工作开展的好坏,关键在教师。所以,学校开展数字化校园建设,必须以学校教师的实际为基础,广泛征求和听取他们的意见与建议,尤其是一线教师的意见。只有这样,数字化校园的建设才更贴近实际,建成后的效果才最好。以固原市实验小学为例,该校在第一次设计的数字化校园建设方案中,面面俱到、包罗万象,后经学校教师专题讨论商议后,学校对方案进行重新调整:以发挥学校优质师资优势(学校拥有“塞上名师”1名、自治区级骨干教师4名、固原市级骨干教师4名)为中心,在完善学校内部网络环境的同时,重点建设名师工作室和学校数字化微课堂教室,以发挥骨干教师引领示范作用,用数字化手段不断提高本校教学质量的同时,通过网络帮扶固原市山区农村学校教育教学质量和水平的提高。这样既可调动教师参与的积极性,也可充分发挥骨干教师广泛服务的作用。
四、数字化校园建设要面向学校实际,具有可操作性
数字化校园建设不是务虚、不是理论研究,而是实实在在的务实,用信息化手段、用网络解决实际问题、达到实际效果。此类问题具有普遍性,学校开始实施数字化校园建设之初经常容易出现此类问题。例如,某中学,千人左右学生无住宿生(全部走读),学校没有公车、有1间会议室等等,而在学校的数字化校园实施方案中,却看到以下建设内容:住宿学生管理系统、车辆管理系统、会议室管理系统等等。这种典型脱离学习实际情况、盲目准备建设的案例,在实际工作中、尤其是在现阶段经常会遇到,因此笔者在此加以强调:学校数字化校园建设一定要结合学校的实际,不要贪大、贪全。希望其他学校加以注意,避免出现类似问题。
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一、引言
信息化是促成未来中小学教育及学习革命的主要动力,《国家中长期教育改革和发展规划纲要(2010-2020年)》明确提出,要“加快教育信息化进程”[1]。中小学数字化校园建设正是响应这一发展的需求而提出的概念。不同于高等学校的数字化校园建设,中小学校因其数量多、地域分散、资源分散、资金投入有限等原因,在每个学校均配置较多数量的服务器及其它软硬件设备,建成类似于高校的信息化基础设施,且配备大量专职信息管理人员并不现实,而且会出现资源利用效率低、使用维护费用高等问题。
云计算是近年来信息技术发展的新成果,代表未来信息技术的发展趋势。云计算所具有的特点恰好能够弥补以往数字化校园建设方案的不足,能解决目前中小学数字化校园建设中遇到的经费投入有限、基础设施利用低效等问题。鉴于云计算可以为中小学数字化校园建设提供良好的技术途径和技术方案这一事实,一些地方的中小学已启动了云计算辅助教学的实践,如鞍山一中、广州天河区中小学、浙江海盐地区中小学等。[2,3,4]《上海市中长期教育改革和发展规划纲要》(2010-2020年)提出,上海的教育发展要利用“电子书包”和“云计算辅助教学”建立数字化学习环境,使每个学生能够使用信息技术工具,实现随时随地的学习。[5]
在近期出现的中小学数字化校园建设方案中,云计算的概念被屡屡提及,也引发了不同的评论。[6]现阶段中小学数字化校园建设对云计算的需求具体体现在哪些地方、如何利用云计算技术建设中小学数字化校园,都是中小学教育信息化工作者和信息技术专家必须直面的问题。本文通过分析中小学数字化校园的建设目标、基本架构及其功能,同时剖析云计算技术的本质和功用,寻求二者的契合点,理清中小学数字化校园建设对云计算技术的具体需求,并提出基于云计算技术的中小学数字化校园解决方案。
二、中小学数字化校园的本质及其架构
中小学数字化校园是以校园网络为基础,利用先进的信息化手段和计算机技术、网络技术、通讯技术,实现从环境(包括设备、教室等)、资源(如图书、讲义、课件等)到活动(包括教学、管理、服务、办公等)全部数字化。通过对数字信息资源的整合和集成,构成统一的用户管理、统一的资源管理和统一的权限控制,最终实现教育过程的全面信息化。
中小学数字化校园的基本架构如图1所示,从下而上依次为网络基础设施层、应用支撑层和应用层。网络基础设施层综合运用计算机、网络设备、通信终端、视音频多媒体设备、RFID等,构架数字化校园的硬件平台。网络基础设施层主要包括有线网络、无线网络、物联网和五室(多媒体实验室、远程会议室、网络教室、创新实验室、电子阅览室)。应用支撑层主要包含校园信息数据库、数字资源库等基础数据库和网络安全、外部网接入等系统支撑软件,为各种应用提供数据和技术支撑。应用层是基于校园网的,面向教师和学生的教学、管理及服务的软件平台,包含数字化校园的绝大多数应用系统。
对于数字化校园而言,以上三个层次的基本配置是必需的。对于具体的数字化校园建设项目,各层的软硬件配置可根据实际情况做适当的取舍。无论采用什么样的技术、配置多少信息技术产品,各种数字化校园建设方案的不同仅仅在于上述各层中的产品配置不同。具体到某个中学或小学,数字化校园的建设不必面面俱到,而应根据实际所需,以效用最大化为目的,根据需求进行数字化校园的应用层设计与规划,再由应用层需求提炼出应用支撑层和基础设施层的功能及相应的产品配置。在此过程中,还需兼顾已有的设备和设施,通过适应性改造,实现最大化的包容和继承,避免一切从头开始的方案。
三、云计算的体系结构及其技术特点
云计算是一种基于互联网的计算方式,是网格计算、分布式计算、并行计算、效用计算、网络存储、虚拟化、负载均衡等传统计算机和网络技术发展融合的产物,也是引领未来信息产业创新的关键战略性技术和手段。[9]狭义地讲,云计算指IT基础设施的交付和使用模式,通过网络以按需、易扩展的方式获得所需资源。广义地讲,云计算指服务的交付和使用模式,通过网络以按需、易扩展的方式获得所需服务。
云计算的体系结构可分为四层:物理资源层、资源池层、管理中间件层和SOA(Service-Oriented Architecture,面向服务的体系结构)构建层,[10]如图2所示。物理资源层包括计算机、存储器、网络设施、数据库和软件等。资源池层是将大量相同类型的资源构成同构或接近同构的资源池,如计算资源池、数据资源池等。管理中间件层负责对云计算的资源进行管理,并对众多应用任务进行调度,使资源能够高效、安全地为应用提供服务。SOA构建层将云计算能力封装成标准的Web Services服务,并纳入到SOA体系进行管理和使用,包括服务接口、服务注册、服务查找、服务访问和服务工作流等。
云计算采用虚拟化技术调配资源,将处于不同层面的硬件、软件、数据、网络及存储隔离开来,从而打破数据中心、服务器、存储、网络、数据和应用中的物理设备之间的划分,实现架构动态化,达到集中管理和动态使用物理资源及虚拟资源的效果。云计算提供三类服务,即SaaS(软件即服务)、PaaS(平台即服务)和IaaS(基础设施即服务)。[11] IaaS中包含操作系统和硬件基础设施,如Amazon提供的面向IaaS层的EC2/S3。PaaS中主要包含各类数据库和中间件,如Google提供的面向PaaS层的App Engine,以及微软公司提供的Windows Azure。SaaS中主要包含多种应用程序,如Salesforce提供的online CRM等。随着云计算的发展,传统的以PC和服务器为中心的IT应用模式将发生巨大变化,IT的应用、部署模式和商业模式也将发生重大的变化,用户只需要拥有可上网的终端设备,就能享受到自己想要的各种IT服务。
从云计算的体系结构和技术特点可知,云计算适合应用于具有以下特点的业务:一是业务量弹性大,用户数量增加较快,对资源占用不均匀;二是业务量较小,无法充分利用所分配资源。而中小学校的数字化校园对于信息技术的需求恰好具有上述特点。
四、云计算如何应用于中小学数字化校园建设
如图3所示,若将中小学数字化校园的架构与云计算的三种服务关联起来,即可发现二者在各层存在明显的对应关系。中小学数字化校园的应用层可使用Saas(软件即服务)中的应用软件,应用支撑层可利用PaaS(平台即服务)中的数据库和中间件,网络基础设施层可利用IaaS(基础设施即服务)中的服务器等基础设施。
由图3中的关联关系可知,云计算可以在中小学数字化校园建设的各个层级中得到应用,将云计算融入到校园的各个应用服务领域,通过计算及存储资源的弹性分配和动态管理,构建综合信息服务平台,实现透明高效的校务管理和泛在网络学习,能有效避免以往数字化校园架构所存在的信息孤岛、系统弹性差、资源利用率低、建设周期长、IT成本高等缺点。
鉴于云计算在中小学数字化校园建设中的应用价值和潜力,国外主要IT公司,如Google、思科、苹果、亚马逊等均推出面向教育的云计算服务。如Google的协作学习平台、微软的教育云平台等。[7]国内的电信企业华为也推出面向教育的云计算服务,如华为的智慧教育项目,提出了基于云计算环境的“区域教育云+智慧校园”的融合社会教育信息化解决方案。
利用云计算技术建设的中小学数字化校园可以实现“云计算辅助教学”(Cloud Computing Assisted Instructions),即学校和教师利用云计算提供的服务,构建个性化教学的信息化环境,支持教师的教学和学生的学习。利用基于云计算的教学基础设施(如移动互联的课堂、泛在的学习资源和社区),可以促进教学资源的整合,保障教学信息的安全,分析学生日常行为取向,改进教学设施和教学方法,实现以学生为中心的个性化教学,从而提高教学质量。
目前,数字化校园的建设主要有三种模式,即自主开发模式、合作开发模式和租赁模式。统计数据及市场分析结果表明,不同规模的中小学数字化校园的建设成本一般在2万元至20万元。受建设成本及技术条件等因素制约,中小学数字化校园的建设宜采用合作开发模式或租赁模式,而采用这两种开发模式,则更适合引入云计算。数字化校园的部署模式主要有独立部署模式、托管部署模式和合作部署模式。目前,我国高校大多采用独立部署模式,大多数中小学也采用了独立部署模式,少数中小学开始尝试采用托管部署模式或合作部署模式。随着云计算技术引入数字化校园建设,托管部署模式将更有竞争力。
五、面临的问题及对策
当前,云计算应用于中小学数字化校园建设过程中所遇到的问题主要有两类,一类是安全问题,另一类是资源建设问题。
所有教育资源均集中在云端,或均从云计算供应商的数据中心获取,则必然存在厂商依赖和数据安全的问题。另外,各学校均有自己的私有数据需要保护,如校本课程资源、校园资产、教师及学生的个人信息等。针对上述问题,可通过采用公有云和私有云的混合云策略解决,学校内部的信息资源(如校本课程、特色课程)由私有云管理,学校外部的资源(如数字化图书馆、公共信息资源、科研资源)由公有云管理。公有云可实现资源共享,提高软硬件使用效率;私有云既可保护各学校内部资源的安全,又能避免对IT基础设施的大规模需求。此外,云计算的一大特点就是其安全性。例如,云计算系统通过监测集群内部异常数据,对可能的安全问题做出判定,并向各服务器发送防止病毒扩散的措施,从而预防安全问题的出现。
共享特定区域内的教学资源,是中小学数字化校园建设的重要保障条件。数字化校园的支持服务体系应由政府主导,由企业与学校共建,以区域(市/县)教育主管单位为中心,整合教育资源及业务流程,建立统一的教育公共服务平台,为教师、学生、家长及教育管理者提供统一的协作和沟通平台。国家基础教育云平台已于2012年12月28日开通上线试运行,向全国各级各类教育免费提供公益服务。[8]北京、上海、南京等地已建设了面向区域的教育云,向区域内的学校、教师、学生和家长提供各种教学服务和教育教学资源。
参考文献:
[1]国家中长期教育改革和发展规划纲要(2010-2020年).
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我校实验室还未全面采用信息化管理手段,无法快速、准确、全面地掌握实验进度、人员管理等信息,使用传统的手工记录,各部门配备的电脑都是独立使用,未能很好地实现资源共享。随着先进成熟的计算机技术、网络技术与数据库技术,教育领域的实验教学面临严峻的挑战,打造数字化校园已成为学校发展的主力方向。在这种大背景下,通过完善通用的技术规范和科学合理的管理规范,构建安全、易维护、可扩展的实验教学平台和数字化校园建设相结合的规范性模式,实现学校管理工作的信息化,为广大师生提供简便快捷的网络化信息服务,为学校教学和科研提供强有力的后盾。
2 数字化校园建设指导思想
“规划统一、实施分步、应用加强、资源整合、数据共享”是数字化校园管理平台建设的指导思想。
规划统一:从学校的整体层面出发考虑,做好项目分析和规划设计,确保统一的信息标准、统一的技术路线、统一的基础架构。
实施分步:从需求调研、方案论证、部署集成等多个过程来建设数字化校园综合管理平台,故整个过程须统筹安排、分步操作,确保项目的进度及质量。
应用加强:应用是平台建设的核心目的,优先确保应用系统建设。
资源整合:整合已有的校园信息资源,开发新的资源,建设集中的信息资源管理机制。
数据共享:确保应用系统之间的数据共享,为学校的信息化建设和日常管理工作提供保障。
3 总体架构设计
根据对我校数字校园现状及实验教学平台分析,结合信息化推进部设计、集成和实施经验,提出了教学实验平台和数字化校园结合的总体架构。在我校数据中心和校园网络的基础上,开发建立统一先进的数字校园支撑平台,不仅在此平台上开发和整合我校已有的应用系统,还要将实验教学平台系统整合到该平台上,以便为我校提供全面个性化的信息服务。
我校数字校园的系统结构如图1所示。
总体架构分为五个层次,实验教学平台是在应用框架的应用层,针对我校的数字校园,需要建立信息门户平台、身份认证平台、数据共享平台的基础架构。
4 总体技术路线
根据我校数字校园自身特点,对计算机技术的研究,采用以下技术路线,指导实验教学平台与数字化校园结合的实施。
(1)实验教学平台与数字化校园结合采用先进的J2EE技术架构,采用B/S/D结构;(2)基于面向服务架构SOA的思想和设计理念,采用组件化框架;(3)基于Portal技术,整合实验教学业务应用资源,通过统一的访问入口,实现应用系统的无缝接入,提供一个集成化环境;(4)采取WebService技术,向外提供数据共享接口服务,统一传输与交换标准;(5)基于数据采集ETL技术,实现异构多数据源的数据集成。
5 实验教学平台与数字化校园集成方式
由于实验教学平台的数据量比较大,所以采用增量集成方式来实现数据集成,每次实验教学平台业务发生新增、更新的数据,同时同步到目标数据库中,这样是为了减轻网络和数据库服务器的负担。
触发器是实现增量集成方式的主要方式之一,是在数据源上建立触发器,在触发器上建立数据源上变化的数据集成到目标库中,不同步未变化的数据。
6 结语
本文从我校数字校园自身出发,提出了将实验教学平台和数字化校园结合方案,介绍了数字化校园建设指导思想,总体架构设计,总体技术路线,集成方式。
参考文献:
[1]肖志新,杨霖.高校数字化校园的系统架构[J].吉首大学学报(自然科学版),2010(05).
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0 前言
随着现代信息技术和通讯工具的不断更新,人类利用互联网传递信息变得越来越快捷,越来越频繁,基于数字化和计算机化的电子文化的发展给传统的书本文化带来巨大的冲击,更使教育领域的课堂模式、教学手段、学习方法、课程教材等面临严峻的挑战。其应对策略,是努力实现教育的信息化。所以推进教育信息化不仅仅是一般意义上的行政举措,更是科学技术和学校教育发展到一定阶段的必然要求。谁抓住了教育信息化工作的主动权,谁就抓住了学校发展的主动权。
1 数字化校园的概念和特点
1990年由美国克莱蒙特大学凯尼斯•格林(KenneGreen)发起并主持的一项大型科研项目“信息化校园计划”,是数字化校园概念的最早出现。1998年,美国前副总统戈尔在一次演讲中,提出“数字地球”的概念,迅速被全世界普遍接受,并引出“数字城市”、“数字校园”等多种理念。
数字化校园是以网络为基础,利用先进的信息化手段和工具,实现从环境(包括设备、教室等)、资源(包括图书、讲义、课件等)到活动(包括教学、管理、服务、办公等)的全部数字化,以拓展实现校园的时间和空间维度,提升传统校园的效率,扩展传统校园的功能,最终实现教育过程的全面信息化,从而达到提高教学质量、科研和管理水平与效率的目的。
从技术层面看,数字校园的基本特点是网络化、智能化和多媒化。网络化使得信息资源可共享、活动时空少限制、人际合作易实现;智能化使得系统能够做到教学行为人性化、人机通讯自然化、繁杂任务化;多媒化使得信息表征多元化、复杂现象虚拟化、教学信媒一体化。从教育层面上看,数字校园的建设必然导致教育过程信息化。信息化教育具有以下显著特点:教材多媒化:教材多媒化就是利用多媒体,建立教学内容的结构化、动态化、形象化表示。
资源全球化:利用网络,可以使全球的教育资源连成一个信息海洋,供广大教育用户共享。教学个性化:利用人工智能技术构建的智能导师系统能够根据学生的不同需求进行教学及提供帮助。学习自主化:由于以学生为主体的教育思想日益得到认同,利用信息技术支持自主学习成为必然发展趋向。
活动合作化:通过合作方式进行学习活动也是当前国际教育的发展方向。信息技术在支持合作学习方面可以起重要作用,其形式包括通过计算机合作(网上合作学习);在计算机面前合作(如小组作业);与计算机合作(计算机扮演学生同伴角色)。
管理自动化:利用计算机管理教学过程的系统叫做CMI(计算机管理教学)系统,包括计算机化测试与评分、学习问题诊断、学习任务分配等功能。
环境虚拟化:网上活动空间是一个空间距离为零、时间维度具有高度弹性的虚拟世界,这意味着教学活动可以在很大程度上脱离物理空间和时间的限制,这是电子网络化教育的重要特征。现代已经涌现出一系列虚拟化的教育环境,包括虚拟教室、虚拟实验室、虚拟图书馆、虚拟学社、虚拟出版社等,由此带来的必然是虚拟教育。
2 数字化校园建设原则和目标
(1)教学创新。依托学院各示范专业群的建设,整合形成数字化教学资源,构建共享型教学资源管理服务平台,实现网络教学模式。实现教学资源共享,为其他高职院校相关专业深化教学改革提供信息和借鉴,同时为各专业不同层次的技能人才职前培训和职后提升提供自主学习的平台。
(2)管理创新。以就业为导向,建成一个“双挂牌、双基地”校企合作的网络平台。通过网络平台将以课堂教学为主的学校教育和承担企业职业能力培训服务等任务有机结合起来,使学校与企业、教师与企业技术人员建立起广泛的联系,形成与企业生产实际紧密联系的培训体系,更好地为学院工学结合的办学模式提供服务。
3 数字化校园建设实施规划
数字化校园的特点是涉及面广、任务重、项目复杂,同时由于与原有系统的整合问题,整个工程时间跨度较长,因此规划在分阶段完成整个系统的实施。
总结以往实施系统的经验和教训,建议整个项目划分为两个阶段实施。
第一阶段是基础建设阶段,其总体目标是:完成信息化基础设施以及基础平台的建设,同时要选择能在短期来产
生效果的应用系统,从而为为后续阶段的建设打下良好的基础。其主要任务包括:
(1)信息化基础设施建设。将校园网主干升级为千兆,建立与中国教育网及其他网络多样化的宽带连接,形成一个结构合理、高速通畅的教学办公网络,同时网络覆盖学生宿舍,为宿舍学生访问互联网提供方便。校园网实现全网的安全控制与管理。在校园网的硬件设施建设上满足数字化校园建设需求并为数字化校园软件应用建设打下坚实的基础。
(2)完成数字化校园基础平台,包括共享数据平台、信息交换平台、综合信息服务门户、统一身份认证平台的建设,完成主要应用系统与数字化校园基础平台的整合,同时选择综合性全局应用进行建设。
(3)信息化应用技术培训和制度建设。成立数字化校园管理中心,引进信息技术专业人才,加强数字化校园的管理和维护。建立信息化应用技术的培训制度,对教师不断开展网络新技术培训和网络应用培训。
第二阶段的深化建设阶段,其总体目标是:在第一阶段建设成果上,继续深化各应用系统的整合,推动全局性业务系统的建设。其主要任务包括:完成数字化校园基础平台对其他应用系统的整合,同时全局性业务系统的建设。主要包括:
(1)数字化图书馆建设。建立以采购、编目、馆藏、流通及馆际互借等为核心的管理信息系统;建立海量图书资料存储系统,有计划地实现图书文献数字化计划。
(2)综合教学资源管理系统平台建设。实现资源的统一管理和应用服务。
(3)教学资源库建设。围绕专业教学目标与标准、课程体系、教学内容、模拟实验实训、教学指导、学习评价等几个模块进行资源的建设。
(4)基础数据库与平台建设。建立学院行政管理工作的各项数据资料,形成数据库。开发完成全校综合性的管理信息系统。
(5)校企合作的网络平台建设。建成一个“双挂牌、双基地”校企合作的网络平台,通过Web服务器技术建立为社会、企业提供职业能力培训服务和职业技能鉴定的交互式服务平台,实现职业能力在线培训和职业技能在线鉴定等功能;提供职教集团企业人才招聘、人才资源统计、在线查证;向社会、企业提供职业能力发展培训和职业技能鉴定的资源及相关信息。
(6)校园网络社区服务系统建设。建立校园一卡通系统,从学校环境、资源到活动的全部数字化管理,充分利用银行的金融服务,实现“一卡在手,走遍校园”。
4 结语
数字化校园的规划和实施是一个庞大的系统工程,因此在进行系统开发时需要有一个整体的考虑,以保证各个系统之间的无缝连接,使得数字化校园形成一个有机的整体。
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财务管理是高等学校正常运行和事业发展的重要内容,也是与校园生活密不可分的基本环节。在校园数字化的进程中,无论是有关师生员工个人的财务信息,还是有关项目经费管理等对公财务信息,都是数字校园的重要资源。校园数字化建设中,应当充分重视财务管理的信息资源作用,通过系统设计将其纳人数字化校园建设的总体规划之中。
一、校园卡系统的一般功能概述校园数字化通常以校园“一卡通”系统建设作为切入点。校园卡系统作为数字校园的基础环境和支撑平台,其构架完全服从于数字校园建设的整体规划,成为数字校园中有机的、重要的组成部分。校园卡系统既是数字校园的数据信息存储、管理和处理中心,也是整个数字校园的核心引擎。在该平台下,各相关应用系统以构件方式存在并运行其上,相关数据和信息按照数字校园规定的数据交换与共享规范在校园网络上满足各子系统的数据交换、数据同步与数据共享需要。
在当前的技术条件下,校园卡系统通常由一张校园卡和一张相对应的银行卡作为使用媒介来实现系统功能。校园卡具有校内身份认证和电子消费两类基本功能。
(1)多证合一、以卡代证:将学生证、教师工作证、医疗证、借书证、出入证等数字化为校园卡身份信息,一卡实现校内各种需要的身份认证功能。
(2)身份认证公共信息管理:通过校园卡中心数据库,实现学生、教职工的身份档案的数字化和网络化,确保校园网络信息传递的真实性、安全性、可靠性和完整性。
(3)基于统一身份认证的应用服务:透过校园卡的统一身份认证管理,进一步为使用者提供相应的目录服务,即基于校园数字资源统一组织和应用集成所形成的各种校园网络化应用服务,包括信息分级、办公自动化数据交换、校园管理信息系统数据共享等。
(4)以卡代票、以卡代币、刷卡消费:取代以往校内使用的各种票据,如饭票、水票、洗澡票、上机票等,以校园卡的“电子钱包”功能满足师生员工的校内消费和费用缴纳需要。
(5)校内消费资金统一归集:通过分布于校园内各消费点的POS终端,在实现校内消费刷卡支付的同时,实现了校内资金流动的统一归集,在技术手段上满足了学校对下属经营服务单位的财务监管需要。
与校园卡身份信息直接绑定的银行卡,除了具有一般银行卡相同的金融服务功能以外,增加了个人银行账户与校园卡“电子钱包”账户之间的自助圈存转账服务功能,满足校园卡持卡人校内消费资金自行划转的需要。
二、数字校园环境下财务管理信息化的应用特点
1.财务管理信息是数字校园目录服务重要的公共数据资源。高等学校的财务管理信息,不仅是财务管理部门业务处理的自然结果,更是学校教育事业开展和日常运行中有关经济活动的信息记录,其中包含的对公以及对师生员工个人的校内信息资源都极其丰富,是校园数字化不可或缺的重要公共数据资源;数字校园环境中许多的应用目录服务和相关的办公自动化系统都离不开财务管理信息的数据资源支撑。
2.校园数字化为财务管理信息化提供了更加完备的数据管理手段。校园卡系统具备了校园数据信息存储、管理和处理中心的功能,能够实现基于网络的个人身份认证,以及校内部门关联信息的数据交换、数据同步与数据共享;所提供的管理信息更加丰富和完善。合理有效地利用校园卡信息来完善财务管理业务,应是财务管理信息化升级改造优先考虑的因素。
3.财务管理信息目录服务以标准化和关联信息完备的会计核算管理信息为基础。在数字化校园环境下,财务管理方面的信息服务体现在财务信息分级目录服务和构建基于中心数据库的集成应用型财务管理信息系统两方面。能否有效地实现这些信息服务功能,作为基本信息源的会计核算管理信息的有效性、完备性和可关联性便是至关成败的决定性因素。在这种新的管理需求下,会计核算管理信息系统应当以构建集成应用型财务综合管理信息系统为目标,科学、合理地规划账目管理的科目信息和项目信息,使得每一笔账目记录附带必要和有效的管理信息。
4.财务管理信息目录服务是基于中心数据库的集成应用型管理信息系统。与会计核算管理信息系统自成一体的封闭特征不同,基于数字化校园环境的财务综合管理信息系统需要通过与不同管理部门之间的数据共享与数据交换(数据同步)来实现目录服务,其逻辑关系如图1所示。在这种方式下,需要通过Web服务方式将财务综合管理所需的各方共享数据引入财务管理信息系统;同时也需要将相关的财务数据反馈给中心数据库,并保持相关数据的同步。
5.集成权限管理与身份认证平台是财务管理信息目录服务的安全门户。除了需要基于校园卡的统一身份认证管理以外,财务管理信息目录服务需要强化用户访问的权限管理。能够与校园卡系统平台和财务管理信息系统进行集成,实现身份认证和权限管理双重功能的集成身份认证环境,包括统一权限管理、身份验证、单点登录、密码管理、LDAP外部认证等,应是财务管理信息目录服务的安全门户。6.银校紧密合作方能形成与管理信息化服务相适应的现金流动管理模式。通过校园卡与个人银行卡的绑定对应关系,可以方便地将师生员工的收人类现金发放自动存人个人银行卡;涉及财务报销的现金支付,可以实现现金的自动人卡。通过校园卡系统的“电子钱包”自助圈存功能,将个人银行卡中的金额自主“圈人”校园卡,满足持卡人的校内消费需要。对于学生费用的收缴,按照同样的做法,还可通过网上银行自主缴费的方式予以实现。在与银行紧密合作实现这些功能的基础上,学校财务管理将大幅度减少现金的流动和不必要的中间环节,建立起与信息化社会相适应的现金管理模式。
三、数字校园环境下财务管理信息系统的基本架构在校园卡系统信息技术平台的支撑下,学校财务管理的功能和内涵将产生较大的扩展,除了会计核算管理系统需要随着校园信息化的要求不断完善外,更需要顺应校园数字化的要求,按照数字校园建设总体规划和信息标准化的要求规划财务综合管理功能,布局财务综合管理信息系统与中心数据库及相关管理信息系统的数据共享与数据交换内容,构建可实施跨部门、具有综合管理功能的财务管理信息系统。
四、基于校园卡平台的财务管理信息系统功能规划在图2所示的系统构架下,学校财务管理信息系统的外延大为扩展,形成了融合会计核算管理账务信息和校园卡系统有用信息,通过数据交换与信息共享来共同支撑的网络化管理信息系统。通过融合和利用来自多方面的管理信息,财务管理信息系统也由原来因具体业务而设的单一功能管理程序变成了在统一信息平台上、以功能模块形式构成的一体化管理信息系统。
1.基本账务管理方面。在按会计核算规范进一步完善科目管理信息的基础上,会计核算管理系统需要参照校园数字化标准之规定,科学合理地设置收支账目的项目信息,使得任何一笔账目记录既对应相应的科目,又附带相关的管理信息。智能凭证系统作为财务管理其他功能模块与会计核算管理系统项目关联的桥梁,将报账业务之外的其他账目自动纳入核算管理账务系统。自由报表系统用以灵活定制和输出各种需要的管理报表。
2.发放类财务管理方面。在校园卡数据平台的信息支持下,财务管理中涉及教师的工资、津贴、酬金发放,以及学生奖、助学金及各种补助发放,学生费用收取等业务,将改变以往依靠手工传递数据信息的落后方式,通过校园卡系统的数据交换、数据同步手段把相关数据直接导入管理子系统;通过与校园卡绑定的银行卡信息将应发金额直接进入个人账户,准确、安全地实现对个人的现金发放业务;通过智能凭证系统将发放结果导入财务核算账务系统,如此形成一个完整、准确、快捷的现金发放管理数据链。
3.财务信息方面。将校园卡系统的身份认证功能与会计核算管理系统的项目管理功能有机结合,形成基于校园网络统一身份认证和集成权限管理的账务信息查询与统计功能,构成财务信息分级平台。通过对校园卡持卡人不同角色访问权限的控制,身份信息直接关联到与角色相对应的财务管理项目信息,持卡人即可实时、方便地从校园网上查询或统计其所管理项目的账务信息或个人财务信息;通过自由定义统计表报,可对项目执行情况实时分析,满足不同层次的管理需要。
篇13
数字校园是以数字化信息和网络为基础,基于计算机和网络技术建立起来的对教学、科研、管理、技术服务、生活服务等校园信息的收集、处理、整合、存储、传输和应用,使数字资源得到充分优化利用的一种虚拟教育、管理环境。满足人们合理的个性化需求,实现信息资源的按需分配,是数字校园建设的核心。在数字校园中,不同群体所需信息服务是不同的。如学生群体主要以提供学习、生活方面的信息为主;教师群体主要以教学、科研、生活方面的信息为主;行政管理群体主要以行政管理的信息为主。它从体系结构顶层架构出发,从底层数据和信息资源等公共基础设施开始构建,涵盖了高校信息化各个层次和各个层面的应用,服务和服从于高校教育教学、科学研究、管理、服务工作,优化学校优秀教学、科研、管理资源配置,提高学校教学、管理、服务水平,打造高等院校核心竞争力,促进高校良性、可持续发展,打通校内校外教育的壁垒,既提供校内的应用和服务,也提供校外的社会教学服务,使高校真正为社会建设服务,成为实现全民教育和提高全民素质的重要窗口和途径。
一、新升格本科院校数字校园建设存在的主要问题
“十一五”以来,湖南高校信息化推进迅速,所有院校基本完成了计算机与信息基础设施建设,实现千兆或万兆带宽到楼宇,师生可随时随地上网访问;建设了综合、开放、分布式的在线信息服务平台,管理信息实现数据共享,许多网络课件资源供老师、学生网上选用。实现了“网上办公、网上管理、网上教学、网上服务”等基本功能。当前,数字校园建设已成为高校信息化建设的重点和热点,国防科技大学、中南大学、湖南大学、湘潭大学、长沙理工大学等高校率先开展了数字校园建设工作,其他许多高校已相继启动或准备启动这项工程。但部分学校特别是新升格本科院校在建设过程中还存在一些问题,突出表现在建设思路不清晰,普遍存在着重硬轻软、重技术轻管理、重建设轻服务、重应用软件开发轻资源建设等倾向,甚至将某个单项信息化建设如校园网建设、校园卡建设视为数字校园建设,影响了信息化整体的建设和应用水平。
1.应用软件建设缺乏规范
高校数字校园建设应该是一个以网络为基础、应用为核心、信息服务为目的的有机整体。由于历史原因,学校各院系之间、各部门之间的关系较为松散,在应用软件建设中往往只考虑部门的应用,在购买或开发应用软件时往往只注重功能需求,忽视接口开放的需求,没有全局观念,也没有一个部门进行把关,使得在实施信息整合时,某些不良企业为了自身的利益,人为设置障碍,封闭数据接口,从而造成“信息孤岛”现象的泛滥,严重影响了学校数字校园建设的进程。
2.资源建设全民化缺乏权威审查、监管机制
资源建设是信息服务的前提,目前资源建设存在两种模式,一种是专家型的资源建设,其特点是投入成本高,建设周期长,专家团队合作形式较多。另一种是全民型的资源建设,其特点是投入成本低,建设周期短,个人行为为主。这种模式由于个人能力有限和资源建设的随意性,缺乏健全、权威的管理、引导机构,势必影响到信息的准确性,易产生资源垃圾。
3.数据缺乏有效的整合
应用是数据产生的源泉,由于历史原因,数据的应用只停留在各部门之间,高校在数据完整性、数据质量、数据共享等数据整合方面存在一些问题。主要表现为:一是数据内容不齐全。某些重要数据尚未建库;已建数据库存在定义不齐全;大部分非结构化数据尚未电子化入库。二是数据质量参差不齐。数据存储介质老化,大部分数据以纸介质形式存储;部分数据记录不准确、不一致、不完整;数据重复记录。三是数据共享程度不高。数据资源建设缺乏统一规划,数据分散;数据标准不统一,存取困难。四是学生数据、资产数据、运维数据等结构化数据没有专业数据库;数据管理和维护工作量日益增大,难以保证数据的及时更新和维护,缺乏有效的整合。
4.信息使用缺乏高效和广泛性
由于正处在数字校园建设的起步阶段,对数字校园建设的理念模糊不清晰,往往认为数字校园建设的重点在于“数字化”而不是提供“信息化”服务,“数字化”工程在学院各部门如火如荼地进行着,信息的使用范围仅在各部门之间,缺乏全局性和广泛性,“信息孤岛”问题严重,数据信息的二次利用、数据挖掘等高层次的运用缺乏。
二、新升格本科院校数字校园建设的着力点