济宁智慧教育云平台总体建设方案V10.docx
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济宁智慧教育云平台总体建设方案V10
济宁市智慧教育云平台
总体建设方案
山东广电网络有限公司济宁分公司
2016年2月
第一章项目概述
一.1项目背景
（1）国家提升信息化战略，十八大报告明确把“信息化水平大幅提升”纳入全面建成小康社会的目标之一，首次把信息化同工业化、城镇化和农业现代化并列为国家战略，促进“四化”同步发展。
信息化本身已不再只是一种手段，而成为发展的目标和路径。
这充分反映了党中央对信息化的高度重视和认识的进一步深化，必将对今后十年我国信息化发展产生重大而深远的影响。
（2）《国家中长期教育改革和发展规划纲要（2010-2020）》中指出“信息技术对教育发展具有革命性影响，必须予以高度重视”，把“加快教育信息化进程”作为独立一章，并将“教育信息化建设”列为10个重大项目之一。
（3）教育部于2012年3月发布《教育信息化十年发展规划》，对教育信息化做更进一步部署，指出“以教育信息化带动教育现代化”，“建设覆盖城乡各级各类学校的教育信息化体系，促进优质教育资源普及共享，推进信息技术与教育教学深度融合，实现教育思想、理念、方法和手段全方位创新”，“提高教育质量、促进教育公平、构建学习型社会”。
（4）刘延东同志在2012年全国教育信息化工作电视电话会议上强调，要深入贯彻落实教育规划纲要，创新教育模式和学习方式，加强优质教育资源和信息化学习环境建设，推进信息技术与教育教学的全面深度融合，加快提升教育信息化整体水平，为实现教育现代化、建设学习型社会和人力资源强国提供坚实支撑。
同时她还通知指出“十二五”教育信息化核心目标和标志性工程是“三通两平台”（宽带网络校校通、优质资源班班通、网络学习空间人人通，数字教育资源公共服务云平台、教育管理公共服务平台）建设。
（5）2012年10月，教育部、发改委、财政部等九部门下发《关于加快推进教育信息化当前几项重点工作的通知》，部署教育信息化七项重点工作,具体要求有：
尚未接入宽带的农村义务教育阶段中小学校的宽带接入及网络条件下的基本教学环境建设；今明两年要使优质数字教育资源的应用覆盖5O％以上的学校；利用网络学习空间组织教师开展网上研修、资源共享、互动教学、教学管理等活动；结合本地实际需要，加大紧缺性公益资源、特色资源的开发与整合力度，完善资源共享服务，支撑教学点数字教育资源全覆盖和优质教育资源的广泛应用；完成教学点教师的全员培训和实现宽带网络接入学校70％以上教师的培训，提高教师的信息化应用能力。
（6）教育信息化被提升到新的战略高度，开始从分散建设向整体规划、统筹推进转型，促进教育改革发展的作用日益凸显。
为深入贯彻国家中长期教育改革和发展规划纲要精神，落实《教育部等九部门关于加快推进教育信息化当前几项重点工作的通知》（教技〔2012〕13号）的文件精神，为进一步加强济宁市义务教育阶段学校教育信息化工作，深化教育信息化投融资体制改革，推进义务教育阶段学校“宽带网络校校通”工程，充分发挥信息技术对实现教育现代化的重要支撑作用。
一.2实现目标
图1-1-1智慧教育生态系统示意图
根据鲁教发[2013]24号文件《山东省教育信息化三年行动计划（2013－2015年）》精神，到2015年：
1.全省100%完成乡镇和乡镇以上学校互联网宽带接入及网络条件下基本教学环境建设；
2.建成系统全面的优质教育资源体系，并100%推送到各学校，乡镇和乡镇以上学校的班级要100%实现利用互联网、多媒体教学设备和网上优质教育资源开展教学；
3.全省在职教师和初中阶段以上学生100%拥有实名制的网络学习空间；
4.乡镇和乡镇以上学校100%建立基于空间的虚拟化机构平台，空间教学与管理普遍应用；
5.不断提升教师专业发展水平，100%实现乡镇和乡镇以上学校教师利用网络学习空间开展研修活动，不断推动教学改革。
表1-1-1县级“三通两平台”建设目标基本形成全省共享、高速畅通、安全可控的教育网络环境及学校宽带上网服务体系，为学校的每个教室提供信息沟通、多媒体技术应用的基本现代教学手段。
“三通两平台”建设目标细分如下：
二级类别
建设目标
宽带网络校校通
城域网
县域内建成教育城域网，并建成中心机房，城域网设备与带宽在满足教学与管理的各项需求基础上有一定的冗余。
教育城域网以光纤连接县市区机构、中心机房和各学校，以千兆带宽接入各学校；中心机房基础设施达到机房建设标准，配备相关安全设备确保网络安全，建设数据安全与备份机制，城域网出口配备上网行为管理设备，确保网络信息安全。
校园网
以有线和无线的方式覆盖学校每个教学、活动和办公场所，校区内师生能安全、方便接入教育城域网，并能在认证许可的情况下接入互联网；网络带宽分配合理，满足日常教学和办公的正常需要，并有一定冗余；网络符合国家相关标准,配备良好的网络安全系统和网络信息安全系统，100%落实教育电子身份证实名上网系统。
终端设备
为县域内95%以上的乡镇及以上学校在公共空间至少配置一套公用终端，用于展示、提示、信息发布和提供相关服务，如大屏幕电视、触控一体计算机等；教师办公场所100%配备计算机，满足正常的办公、备课、教研及日常管理需要。
平安校园系统
为县域内学校100%部署平安校园系统；对校园主要出入口、集会场所、重点过道实施监控；对校车100%部署校车安全系统，实现校车轨迹跟踪、车内视频监控、远程信息监管、事故记录留存的功能。
一卡通系统
实现校园一卡通系统，对学生进出校门、上下校车、校内消费进行统一管理。
优质资源班班通
教学资源
接入优质、全面、系统的教学资源，涵盖学科的各个知识点。
教学资源包括文本、图片、视频、动画、音频、课件以及题库、图书、期刊等。
教学资源建设要遵循相关教育资源建设标准，遵守法律法规，尊重和保护知识产权及版权。
提供一批适应本区域本学校的“同步课堂”、“名师课堂”、“名校课堂”以及“专递课堂”等。
普通教室
县域内乡镇及以上学校的教室100%配备一台计算机和一套多媒体显示设备，如大屏幕电视机、投影仪、触控一体机以及交互式电子白板等，并接入互联网。
能实现上网、多媒体播放等功能；支持视频、音频、文本、图片、动画、PPT等文件播放，支持多媒体课堂教学，音画效果好；具备多媒体课件制作软件和语言（语音）教学软件。
主要教学设备集中控制，使用操作简便。
计算机教室
为县域内未配置计算机教室的学校配置计算机教室，并满足学校正常教学需要；计算机设备、施工、布线符合国家和行业相关标准，计算机教室要提供教室管理系统功能，教师机可以通过软件实现对各终端的实时监控、管理、屏幕广播、师生互动交流等。
网络学习空间人人通
空间建设
县域内整体开展网络教学、学习空间建设，学校100%建立基于空间的虚拟化机构平台。
为学生、教师、班级、学校提供实名教学内容分享空间。
教育资源应用服务
资源服务平台建设
县域内建立统一的灵活、高效、易于使用的资源管理平台，县域内各学校通过多种渠道实现资源共建共享；能为县域内的师生提供教育资源公共服务；能为“优质资源班班通”提供技术支撑。
教育管理应用服务
认证与数据服务
县域内100%提供综合信息门户服务，利用门户网站发布教育行政信息，进行对外宣传，展示教育成果，为全社会提供必要的教育信息咨询服务，促进对外交流。
门户网站后台要主动提供上级教育部门需要的工作统计数据、访问统计数据以及其他需要的数据等。
管理应用服务
县域内70%以上的学校提供数字图书馆系统和电子期刊系统；50%以上的学校使用数字行政管理系统、数字教务管理系统、数字档案管理服务、财务管理系统设备资产管理系统以及人事管理系统等电子应用服务；
生活应用服务
县域内20%以上学校提供或使用上级教育机构提供的数字家校互通服务；50%提供或使用上级教育机构提供的数字校园文化建设与传播服务；提供数字化社会公共服务。
一.3总体框架
按照济宁市智慧教育“三通两平台”现实情况和总体目标，本项目着重在网络基础设施建设、数据中心支撑平台建设和业务系统建设等三个层面进行，将实现教育城域网内网络高效覆盖、资源丰富共享、数据安全存储、应用多样接入。
图1-1-2“三通两平台”总体框架图
1.网络基础设施建设
目前济宁市尚未建设教育城域网，各学校自行以10M-100M不等的接入带宽接入互联网，各教育管理及资源的访问全部通过互联网进行，在安全、速度上得不到有效保障。
本方案将建设全市教育城域网和校园网（济宁市教育网），全市范围内的所有教育行政管理机构、学校和其他教学点全部进入济宁市教育网，网络采用分层分级架构，将城区业务节点（教育行政机构和教学点）、乡镇业务节点和乡村业务节点，通过不同的层级连入教育城域网。
业务节点与教育城域网之间采用N*GE的高速IP电路连接，确保济宁市教育网内的各业务节点之间能够无障碍完成管理信息、教学课件信息、视频会议信息的传输。
济宁市教育网通过统一出口与市教育局和省教育厅信息中心互联互通，确保上级教育行政机构、教育资源点在济宁市教育网无障碍落地。
济宁市教育网通过统一出口与互联网互联，网内的各业务节点采用授权上网的方式进入互联网，确保济宁市教育网达到绿色互联网的等级要求。
项目建设按照业务满足五年的通信容量要求配置设备容量和传输电路容量，对于活跃业务节点，可按照其业务的需求，随时对接入系统和通信电路容量进行有针对性扩容。
2.数据中心支撑平台建设
数据中心支撑平台是济宁市智慧教育系统的心脏，主要由服务器系统、存储系统、数据中心网络系统和安全系统组成，负责济宁市智慧教育的所有业务系统的处理和支撑。
3.业务系统建设
根据“三通两平台”具体的业务需求，智慧济宁市必须在智慧济宁市数据中心支撑平台之上，建设教育资源管理系统、教育行政管理系统、教育资源管理调度系统、人人通空间分享系统、平安校园管理系统、校车监控系统、一卡通系统、平安校园监控系统等等，采用ESB数据交换技术，实现济宁市智慧教育信息的高度共享。
同时还要进行班班通电化教育设备、计算机教室相关设备、教室备课电脑、校园公用终端设备等等。
第二章硬件及网络建设方案
教育城域网建设的目标是建立安全可靠的网络平台，提供数据服务中心优化整合现有数据信息资源，建立各种网络应用系统和多媒体课件制作系统。
系统架构设计的目的是使济宁市教育局所属学校均可以以最低成本快速地纳入到基础教育管理信息中，建成统一规划和统一管理的网络平台，更好的服务于教学和办公。
济宁市教育城域网采用集中式管理方式，通过在市教育局建设信息中心管理平台，分别向所属学校提供信息化服务。
教育城域网信息中心分别高速连接到互联网和市教育网，教育局的所属学校通过VPN连接，建成统一规划和统一管理的网络平台。
充分利用网络技术，建立了学校——教育局之间的沟通桥梁，从而避免了信息孤岛的产生。
二.1教育资源云存储平台
教育资源管理云平台包括对资源的存储、分析和管理，其中存储内容包含数据、文档、图片和视频资源，资源的存储压力主要来源于视频资源。
存储平台完全基于云计算技术实现，内容整合全国优质中小学内容资源，并为10年内迅速增长的教育视频资源预留扩展空间。
第一期初步预计有3-5万小时的标清、1-3万小时高清节目需要存储。
存储容量不低于30T。
存储平台结构如下图2-1：
图2-1教育资源管理平台存储系统结构图
二.2教育城域网组网方案
图2-2济宁市三通两平台网络总体方案
如图2-2所示，三通两平台网络建设包含基础网络建设、管理平台及监控维护平台。
基础建设包含教育城域网骨干设计、教育城域网出口设计、无线校园网统一部署和接入学校校园网设计；管理平台包含全网实名制安全体系的建设；维护监控包含IT运维管理平台的建设。
济宁市教育局网络平台建设如图2-3所示，划分为互联网区、核心路由交换区、服务器区、办公区、校园区五个区域，并接入智慧城市总平台。
图2-3济宁市智慧教育专网结构图
目前济宁市共有9个乡镇33所中小学校，其中市区11所，乡镇22所，城区按学校进行独立组建校园网，乡镇中小学以乡镇为单位组建校园网，为保障城域网内带宽，城区每个学校及乡镇全部采用GE电路与教育局核心网互联。
1.核心路由交换区
部署一台核心路由器。
为教育城域网提供数据交换及统一的互联网出口。
通过与市教育专网采用专线直连，与省、市教育资源、教育管理平台形成快速数据通路；通过与智慧城市总平台连接，与智慧城市其他系统如平安城市、政务办公等进行互通；在核心路由交换区旁挂一台无线控制器，对校园网的无线覆盖进行管理。
2.互联网区
在互联网区域部署一台高性能多业务安全出口网关，为济宁市教育局及下属学校用户访问互联网提供出口服务。
该出口网关不仅能提供防火墙功能，同时可为用户提供强大的NAT功能。
由于所有用户均通过该网关访问互联网，出口带宽及使用情况将直接影响到用户的使用感受，为避免垃圾流量如：
P2P、下载、视频等对正常业务的冲击，在出口安全网关集成上网行为管理及流量控制功能，对出口带宽及内网用户的使用规范进行限制，保证用户可以正常访问互联网业务。
3.服务器区
在服务器区前端部署两太高性能防火墙，同时提供入侵防御（IPS），防病毒（AV）功能，保卫服务器的安全。
两台防火墙通过万兆光纤上联之核心交换机，通过虚拟化及双活模式部署，消除环路风险。
防火墙下端部署高性能万兆交换机。
通过万兆上联之服务器区防火墙，下端通过千兆电接口连接至服务器及存储。
为客户提供高速服务器接入。
4.办公区
在办公区部署二层接入交换机，通过千兆光接口上联至汇聚交换机。
通过百兆电接口连接至PC机。
5.校园网建设
校园网在城区以学校为单位进行建设，乡镇学校以乡镇为单位进行建设，为保障网络效能，每个校园网部署一台高性能的三层交换机，通过教育城域网采用GE电路上联至教育局，校园网内通过业务属性划分为电脑教室子网、电化教学子网、办公子网、无线子网、平安校园监控子网。
校园接入交换机与校园核心三层交换机采用GE电路直连，教室采用皮线光纤或五类线接入PC终端。
图2-4教育城域骨干网及校园网络拓扑图
图2-5校园网组网示意图（事例）
6.无线部署
在教育局部署无线控制器AC，实现对全市所有学校的AP热点的集中控制，在教育城域网上部署无线子网系统，并根据学校规模部署1至5台室外型AP进行校园WLAN信号覆盖。
图2-6校园无线网组网示意图（事例）
二.3智慧教育平台部署方案
平台部署在山东有线的数据中心云平台，同时考虑到数据安全在教育局机房部署一台前端服务器。
架构为云平台和云存储的架构，只需要在山东有线数据中心的服务器区域增加相关的应用服务器和存储服务器即可。
结构示意图如下：
备注：
机器放于山东有线数据中心的服务器区。
第三章平台建设方案
通过总体规划，分步实施的方式进行，第一期工程完成教育云平台系统建设及核心业务产品应用引入，满足济宁市教育信息化初期阶段的需求。
三.1基础平台建设
基础平台基于SOA技术体系搭建，清晰的分层结构设计,实现业务组件模块化、流程化，以下分别从三个维度进行平台的规划建设：
1、“教”与“学”：
建立智慧学习体系、通过智能、简单、生动的应用功能提高教师、学生的教与学效果。
2、开放共享、合作共赢：
坚持“开放共享、合作共赢”的合作伙伴发展战略，构建能力开放平台、在线教育商城、EP自助管理平台、SA自助管理平台等为第三方厂商的接入、产品上架、考核结算提供了配套的功能。
3、经营分析、产品优化：
构建业务经营分析平台对海量数据进行深度发掘，多维度分析，从而促进产品的升级优化。
4、基础应用服务
基础应用服务主要包括基础门户、搜索引擎、认证中心、结算支付中心、数据云中心，如图4-1-1所示：
图4-1-1基础应用服务结构图
5、基础门户：
面向不同用户提供统一服务窗口，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。
6、搜索引擎：
实现全局搜索，根据不同的应用场景，支持平台内结构化数据搜索、非结构化数字资源搜索、第三方搜索引擎集成以及面向互联网的内容搜索集成等。
7、认证中心：
实现统一的授权机制及提供一套方便、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。
8、结算支付中心：
实现统一的结算接口，对接银行网关，实现多元化的支付方式，如网银转账、支付宝支付等。
9、数据云中心：
统一数据交换标准，建立安全高效、充分共享的数据云中心，消除“信息孤岛”。
智慧学习体系
智慧学习体系从学、练、评、测、问五个方面进行深度发掘优化，如图3-1-2智慧学习体系，为教师、学生提供多元化的教学模式以及评测模型，全方位的为老师提供教学指导，为学生提供量身定制的学习智能模型。
“学”：
课前预习资源、课后复习资源、名师专题、在线直播、在线仿真
实验、学习任务动态推荐
“练”：
在线作业、口语作业、作业辅导
“问”：
在线答疑、名师在线、悬赏问答
“测”：
智能测评、预习测评、课后成果测评、智能组卷
“评”：
学习成果报告、成绩分析、综合评价
图3-1-2智慧学习体系
EP自助管理平台
EP自助管理平台能够实现新的EP厂商引入，实现对新产品的预接入、试运营、转收费并最终扶持成为明星应用的完整支撑，如图3-1-3所示：
图3-1-3EP自助管理平台功能结构
接入管理：
实现EP厂商接入申请，提交资质证明并且进行审核，为EP厂商的接入提供了标准以及监管。
产品上架管理：
实现EP厂商产品孵化、上架、展现的管理。
订购关系管理：
实现EP厂商产品订购业务的管理，通过后台配置开通订购端口，设置对应产品营销方案，最终构建订购关系。
营收结算管理：
实现EP厂商产品营收结算申请、费用审核、到账确认的业务流程流转。
经营统计分析：
实现对产品业务的总体分析、收入分析、业务活跃分析、业务发展分析、业务转收费分析、用户活跃度分析等等。
SA自助管理平台
SA自助管理平台提供SA从业务培训、业务开拓、业务考核、业务服务、酬金结算的全业务流程管理体系，如图3-1-4所示：
图3-1-4SA自助管理平台功能结构
业务订购管理：
实现SA对业务订购的查询和管理。
业务考核管理：
实现对SA业务开展的考核结算。
业务服务管理：
实现SA对业务服务的查看、设置以及服务效果评价的管理。
教师积分：
实现教师积分的计算、查看、兑换以及统计分析。
业务知识库：
实现业务知识的沉淀更新、下载、阅读以及智能排序。
培训管理：
实现对SA的业务知识培训学习的管理以及培训考核。
业务经营分析平台
为了实现数据的钻取和丰富的图形报表，在智慧教育体系下构建专业的教育BI子系统，分别从业务区维度、用户特性维度、产品维度、学习阶段维度等多个方面进行数据分析管理：
学校总体覆盖情况分析
幼儿园覆盖情况分析
中小学覆盖情况分析
中等职业学校覆盖情况分析
定制用户分析
收费用户分析
相关产品业务发展情况分析
图3-1-5业务经营数据分析
能力开放平台
智慧教育能力开放平台是以“开放”为核心思想，以“合作与共赢”为建设理念的服务平台，其主要为第三方企业所提供的优质信息、内容和能力，并为广大互联网开发者提供一站式、规范的、标准化的开放能力服务。
实现智慧教育的能力开放主要靠以下四大关键模块如图3-1-6所示，组成了能力开放的核心，实现接入的快速便捷与数据的安全开放性：
图3-1-6能力开放平台四大核心模块
在线教育商城
在线教育商城基于O2O的模式如图3-1-7所示，支持便捷的用户购买、通过大数据，实现智能化的业务营销，在构建教育商城主要考虑三大特征：
快速接入：
第三方厂商的应用产品在教育商城快速上架，建立业务订购关系。
快速支付：
实现多元化的支付方式，支持线下二维码支付、网银转账、支付宝支付。
大数据智能发掘、智能推荐：
对教育商城的用户行为数据进行钻取分析、生成用户商城活动轨迹以及用户喜好分析、智能为用户推荐感兴趣的应用产品。
图3-1-7在线教育商城
三.2班班通建设
三.2.1班班通整体构架
“班班通”教室设备包括教室显示设备、多媒体教学系统、辅助外设三部分。
各班配备以交互式电子白板、电视机等为主体的教学多媒体设备，实现全校“班班通”。
“班班通”教室多媒体系统能根据客户的需求，让用户根据自身的经济情况和喜好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。
图3-2-1班班通系统架构图
通设备：
每个学校班级配备适量的信息化设备和网络设施，不同的硬件、网络和软件结合构成不同类型的“班班通”；
通资源：
通过班班通平台实现教学媒体、教学案例、课件、各学科的工具、学科试题等资源整合，并与教师备课、教师授课、学生学习等应用场景结合。
通方法：
班班通将各类场景下的软件应用整合，为教师、学生提供信息化资源，并可共享、学习，可有效促进教师专业发展和学生成长。
三.2.2教师课前备课
备课是上课的前提，备好课，是提高课堂教学质量和效果的关键环节。
首先，班班通平台可让教师在3分钟清晰了解学情，为教师做好备课第一步做好铺垫。
通过作业反馈，教师能便捷查看学生的完成情况，每次作业中学生错误最多的内容；通过导学反馈，能便捷查看学生预习的完成情况和效果；教师通过分析学情，可有效确定针对性的学习目标。
其次，班班通平台让教师可以半小时内完成教学资料的准备。
班班通联合各地区一线学科名师，与新东方、清华同方知好乐、央视视频等多家教育品牌资源商合作，提供同步优质教材资源，内容将涵盖同步教学使用的教学案、课件、素材，习题等，为教师的教学设计提供全面的参考；同时，班班通过软件系统和网络技术，实现在线预览、灵活收藏、一键下载等功能，帮助教师在获得优质资源的同时迅速进行个性化教学资源的编辑。
同时，教师可通过班班通平台在线管理教学资料，快速上传，永不丢失。
班班通平台可为教师提供2G的免费网络空间，教师可以上传教学资源，并进行个性化管理，授课可直接调用。
三.2.3多媒体教室系统
系统概述
多媒体教室建设方案是一个多种应用、多种设备整合的一个应用方案，这其中的核心就是中控，中控的技术架构就决定了整个多媒体教室建设的模式、特点和应用。
目前，多媒体教室的建设已经从单纯的设备控制变成了基于网络环境的教－学－管的综合应用。
通过在每个班级配置电化教育设备，能实现上网、多媒体播放等功能；支持视频、音频、文本、图片、动画、PPT等文件播放，支持多媒体课堂教学，音画效果好；具备多媒体课件制作软件和语言（语音）教学软件。
主要教学设备集中控制，使用操作简便。
系统配置
根据教室大小、成本因素、部署难度提供4种可选方案如表3-2所示：
1）A型-液晶电视机
彩色液晶电视机主要是承接来自平台及山东有线信号机顶盒播放内容显示的作用，该显示器悬挂于教室，老师通过操作电脑连接至平台就能够打开相应的教学内容，从事辅助教学的作用。
图3-2-4液晶电视机方案示意图
优点：
节约成本，性价比、品质稳定，硬件比较普及，施工安装简单
缺点：
液晶电视不支持网络链接、不支持触摸屏显示，课堂教学互动性差，只能老师点对点操作
表4-2-1液晶电视机配置方案
配置模式
设备名称
数量
说明
A型配置
60英寸液晶电视机（一体机）
1
电脑+60英寸液晶电视机，与传统黑板教学结合，进行教学。
电视机安装架
1
电脑
1
多媒体讲台
1
线材系统集成
1
2）B型-投影仪器
投影仪在教育应用中较为普遍，教师可
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