新型智慧教育建设项目技术方案

新型智慧教育建设项目技术方案内容摘要：

方面的安全技术，保证系统数据处理的一致性，保证业务和数据不被非法获取和篡改，保证数据不因意外情况丢失和损坏，保证信息传输时确认对使用者、发送和接收者的身份，提供多种安全检查审计手段，实现整个平台的安全性。 （ 7） 准确性 通过双方紧密协作，以用户需求为中心，准确理解业务要求，共同研究实现方案。 通过规范的项目管理 、周密的系统测试和质量保证措施，保证系统处理的准确性。 （ 8） 可伸缩性 随着应用水平的提高、使用规模的扩大，平台能采取平滑扩展的技术手段，保证大用户量并发处理，实现高效的访问速度。 平台也能在应用高峰期、空闲期到来时，按需调度和释放基础设施资源满足性能保障和能耗降低的需要。 在需求增加、新应用引入时，平台能提供持续升级和系统融合的支持。 （ 9） 可维护性 系统应该具有良好的结构，各个部分应有明确和完整的定义，使得局部的修改不影响全局和其他部分的结构和运行；并利用成熟可靠的技术或产品管理系统的各组成部分，管理数量庞大的组件。 23 （ 10） 易用性 采用门户、智能人机交互技术保证系统具有友好的用户使用界面和良好的可操作性，使用户能够快速掌握系统的使用，便于应用推广。 （ 11） 集成性 应用系统设计需考虑软硬件系统之间可以方便地实现集成。 保证系统用户无需花费过多的精力进行系统平台的集成，而将精力集中到经办业务的整理和系统的实现上，从时间和进度上促进系统的快速本地化。 集成的应用系统降低了系统维护的难度和要求，方便用户日后的应用和管理。 设计参照 标准 在 我市 智慧教育 项目 的设计、建设和实施中，将遵循以下国家和教育行业技术标准： （ 1）《基础教育教学资源元数据规范 》（教技〔 2020〕 3 号） （ 2）《国家电子政务工程建设项目管理暂行办法》 （ 3）《信息安全技术 — 信息系统安全管理要求》 GB/T202692020 （ 4）《信息安全技术 — 信息安全风险评估规范》 GB/T209842020 （ 5）《信息安全技术 — 信息系统安全等级保护基本要求》GB/T222392020 24 （ 6）《信息安全技术 — 信息系统安全等级保护定级指南》GB/T222402020 （ 7）《软件工程 — 产品质量》 GB/T162602020 （ 8）《软件工程 — 软件生存周期过程》 GB/Z202062020 （ 9）《软件工程 — 测量过程》 GB/T209172020 （ 10）《计算机信息系统安全等级保护管理要求》 GA/T3882020B （ 11）《教育管理信息教育管理基础代码》等七个教育信息化行业标准（教技〔 2020〕 3 号） （ 12）《教育信息化技术标准 CELTS》系列标准（教育信息化行业标准） （ 13）《国家教育管理公共服务平台省级数据中心建设指南》 技术路线 为了满足教育信息化发展需要，在大用户量、高访问率的前提下保证系统的高可用性、高可靠性，建议采用云计算的技术路线，云计算是在分布式计算、并行计算、网络存 储、负载均衡的基础上，进一步融合了虚拟化、效用计算等技术，建立了 IT 基础设施资源池，实现了应用和存储的动态分配、调度和高效利用。 可充分发挥基础设施应用效能，有效避免业务空闲时间计算资源的浪费，单位硬件可为更多应用提供服务。 因此云计算在大用户量，高访问率的情况下仍然具 25 有很强的高可用性和高可靠性。 同时云计算具备更高集约化程度和更加灵活的弹性伸缩特性，能快速应对应用功能扩展以及用户规模增加，使得管理、维护、升级更加便捷。 云计算具有按需使用、随时扩展、易于管理、安全可靠、共享资源的优点。 云计算将所有的计算资源集中 起来，并由软件实现自动管理。 与此同时，云计算可以跨越异构、动态流转的资源池为客户提供可自治的服务，实现资源的按需分配，提高信息化建设的效率和弹性，有利于促进教育生产活动的集约化水平和降低成本。 因此，对于 我市智慧教育项目的 建设，云计算是统筹实施、科学经济、可持续发展的最佳技术路线。 其它关键 技术 （ 1）基于分布式数据库技术，实现 我市 智慧 教育项目 数据的高可靠稳定的存储和使用，并利用关系型数据库实现平台基础数据、管理数据、公共应用服务数据的存储和使用。 利用非关系型数据库实现平台资源数据的存储和使用。 （ 2）基于垂 直搜索引擎技术，实现用户按关键词、资源目录、文件类型、来源等多种方式搜索 我市 智慧 教育项目 的资源以及相关信息，并结合用户特征信息进行相关性筛选，提高搜索结果的符合度。 26 （ 3）基于流媒体技术，实现主流格式的视音频资源点播、以及现场教研、教学活动的录播直播，为教师远程讲课、教研员视频研讨等提供支撑。 （ 4）基于数据统计技术和方法，对教研、教学和学习数据进行多维度数据挖掘，辅助教育教学决策支持。 （ 5）基于元数据管理的资源索引技术，元数据定义结合国家教育信息化技术标准（ CELTS）体系要求，提供双语教育资源管理服务，实现对教研、教学、学习和教育管理资源的整合、共享和管理。 （ 6）基于语音转写、语义分析、音频检索等语音技术，实现具有智能语音交互特色的文语双显信息交流应用和教学资源语音检索应用，极大提高教学、教研过程中的手写输入效率，更加准确快速地让用户检索到教育资源。 （ 7）基于语音合成、语义分析等技术，实现高自然度语音播报功能，可将任意中文文本转换为标准、流畅的普通话语音朗读出来，将任意英文文本用流畅的英式或美式英语朗读出来，可以利用此技术对发音进行纠正，提高用户的汉语及英语发音水 平。 另一方面此技术也可应用在辅助用户进行阅读，以及为一些人机交互的场合，为用户提供更加友好的使用体验。 （ 8）基于信息安全监控技术，自动对文本、视频、音频等资源中的不良信息进行自动检测，避免不健康资源上传到平台。 27 逻辑 架构 我市 智慧 教育项目 逻辑架构上共分为三层： SAAS(软件即服务 )，PAAS（平台即服务）， IAAS（基础设施即服务）。 （ 1） IAAS 层（基础设施即服务） 云基础设施是 我市 智慧教育项目 的运行基础，为整个平台提供基础计算能力、存储能力、网络支撑能力以及安全防护能力，从而保障 28 我市 智慧 教育项目 安全、稳定、高速运行，同时云基础设施可向市、县、学校提供本地特色应用部署支撑。 （ 2） PaaS 层（平台即服务） 为了保障 我市 智慧教育项目 建设的统一性、规范性、开放性，需要构建 PaaS 层提供应用服务引擎以及统一的运营平台，通过标准的接口规范以及开放合作机制为 SaaS 层应用提供集成整合服务。 主要包括开放平台及核心应用、应用整合平台、教育数据中心、统一基础设施与环境及平台智慧化等。 （ 3） SaaS 层（软件即服务 ) 主要承载云门户和云应用，云门户是发布资源、汇聚应用、吸引用户的重要入口和主要途径，面向教学活动的各参 与者，为学生、教师、教育管理机构提供基于身份的个性化、信息化的空间环境。 云应用将主要围绕教与学、教与教、学与学和教育管理等方面内容进行建设。 主要包括 基础支撑平台 、资源管理系统、备课教研系统、智慧 课堂系统、远程视频课堂、智慧管理系统、 教学 督导 系统、教与学数据采集与分析系统 、第三方应用对接 等方面。 29 建设内容 宽带网络校校通 教育城域网建设 教育城域网建设 选择能够为全市域教育城域网提供学校到教育局的专用二层链 路 ,带宽 应保证整个 城域网的正常 使用。 教育城域网的 网络 设计 以 校校通平台为核心到汇聚再到接入的三层架构。 （ 1）接入层 接入层采用支持 IPv6 协议栈的智能交换机 ， 以处理学校内行政 、办公 、 教学、学生上网、后勤等多个子网和 VLAN 之间的数据转发和访问控制。 （ 2）汇聚层 汇聚层保证核心层和接入层进行有效连接 、 提供分布服务 、 设置网络路由的重要层次。 根据实际情况 ， 全市域教育城域网项目以区域汇聚点和县直各学校校园网网络中心作为汇聚层。 （ 3）核心层 城域网的核心层部分采用 “两网一核心 ”的建设思路 ： 城域网和数据中心共用一套网络核心 ， 即采用两台核心交换机 ， 通过虚拟化技术虚拟成一台设备 ， 作为整个网络的核心。 30 全市域教育城域网采用 统一出口的方式组网 ， 在全市域教育局申请同一运营商的出口链路，并采用多链路负载均衡连接到 Inter。 每个学校或教育单位用户访问教育网或互联网的流量最终都汇总到这些链路上。 作为教育城域网的出口引擎 ， 采用多出口引擎设备 ， 设备具有链路负载均衡功能 ， 利用加权负载均衡 、 动态链路检测等多种算法 ， 有效的将流量按需分配到多条链路上 ， 充分利用所有 链路的 资源 ，从而 提升 用户对网络的 使用体验。 校园网络建设 宽带接入与网络条件下的教学环境是教育信息化的基础与前提，只有更好的推进农村中小学宽带接入与网络条件下的教学环境建设，才能 缩小数字化差距，提高所有学校在基础设施、教学资源、软件工具等方面的基本培训水平，全面提升应用能力。 现为更好的加快教育信息基础设施建设，部署教育信息网络，争取在 2017 年之前，基本建成覆盖城乡各级各类学校的教育信息化体系，校园网络环境建设主要分为：  外网接入系统 :主要通过无线网络或光纤方式接入教育城域网。  机房设备系统：应有相对独立的机房或者设备间，主要放置服务器、交换机、防火墙、 UPS 等网络设备。 要做到基本的防雷功能，电源线路要有接地。 注意防潮和防尘。 机房温度 31 应控制在 20 度左右，并配有灭火器等设备。 注意数据安全，定期、定时对重要数据进行冗余备份。 服务器上建议部署操作系统、数据库管理系统及病毒防护软件，用来为安装符合省统一要求的资源管理平台、公共信息管理平台以及存储校本资源库等提供运行环境。  综合布线系统：主要用于计算机、服务器、交换机等设备之间互联互通。 应在所有 教室 ， 办公室 、主要教学场所等预留足够的信息接入点。 布线时要注意美观，网线要穿 PVC 管，沿着墙角、天花板等建筑物的边角走线。 明装布线时，必须要有线槽保护，楼宇间的网络设备采用光纤连接。 网线要远离大辐射源和大的干扰源。  有条件的学校，可以采用有线网络和无线网络结合的方式，支撑教室终端、移动终端的接入应用。 校园网以学校为单位进行建设，在本次项目中提供以下四种建设方案： 大型规模学校建设方案 对于大型规模的学校是指学校 班级数在 35 个以上， 人数约在1200 人以上的学校，采用“核心、楼宇汇聚、校园接入”的三层架构进行建设，对学校多教学楼等区域进行信息覆盖。 32 核心交换机为了考虑设备的可靠性，可以采用高性能的核心交换机设备，设备可以提供冗余主控和冗余电源系统，以提高核心设备的性能和可靠性。 中等规模学校建设方案 对于中等规模的学校是 指学校 班级数在 1035 个， 人数约在5001200 人的学校，由于学校规模较大，建议采用“核心、楼宇汇聚、校园接入”的三层架构进行建设，对学校多教学楼等区域进行信息覆盖。 而对于中心机房所在楼可以直接采用核心接入两层结构，接入直接上联到核心交换机。 核心交换机为了考虑设备的可靠性，交换性能较优的交换机设备，设备可以提供冗余主控和冗余电源系统，以提高核心设备的性能和可靠性。 小型规模学校建设方案 小型规模学校是指学校 班级数在 10 个以下， 人数约在 500 人以内 的学校，学校局域网建设采用接入和核心两层结构。 核心交换 机为了考虑设备的可靠性，采用交换性能较优的交换机设备，设备可以提供冗余主控和冗余电源系统，以提高核心设备的可靠性。 33 教学点建设方案 教学点需要在网络出口区部署一台宽带路由器设备，由于信息点的数量不同，可以根据需要部署数量不等的接入交换机以满足教学点的信息点接入。 优质资源 班班通建设 教室多媒体设备建设 教室多媒体整体架构 教室多媒体的应用核心是教学，基于计算机多媒体技术，在不摈弃传统教学模式下，沿袭传统教学的习惯，使老师很自然的应用和过渡到新的教学模式下，从而不断地将教师的素质和教学质量得到提高。 教室多 媒体设备包括显示设备、多媒体教学设备、辅助外设三部分。 各班配备以交互式电子白板、交互式电视一体机等为主体的多媒体教学设备，并能根据客户的需求，让用户根据自身的经济情况和教学习惯自主选择适合自己学校教室的显示设备、多媒体教学系统、辅助外设等。 34 教室多媒体硬件建设 针对多媒体教学设备建设，根据学校本身的情况及科学性、先进性、便捷化等特点，特采用目前 主流的 教室多媒体建设方案，配合短焦多媒体投影机实现全新的教学理念。 教室多媒体一直以来都是学校信息化建设的重点，通过将文字、图形、图像、声音集合在一起，采用生动活泼的 声像显示，不仅丰富了教学手段，扩充了教学资源，而且更提高了课堂教学效果。 充实、形象、生动的授课内容，声像并茂的教学形式，激发学生的学习兴趣，强调了“以学生为主”的教学新思路，极大得提高了教学质量。 当前，随着教室多媒体的。