智慧教育信息化平台技术白皮书(20160601)

智智智慧慧慧教教教育育育信信信息息息化化化平平平台台台技技技术术术白白白皮皮皮书书书2016年5月1.概述1.1建设背景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。《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”，提出了今后10年教育改革和发展的战略目标：到2020年，基本实现教育现代化，基本形成学习型社会，进入人力资源强国行列。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”。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，教育资源公共服务平台、教育管理公共服务平台）建设。教育部关于印发《教育信息化十年发展规划（2011-2020年）》的通知，以教育信息化带动教育现代化，是我国教育事业发展的战略选择。制定和实施《规划》，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，对于提高教育质量、促进教育公平、构建学习型社会和人力资源强国具有重大意义。为全面贯彻落实全国教育工作会议精神，我省制定《省中长期教育改革和发展规划纲要（2010-2020年）》、明确要求加快教育信息化进程，提升和整合各类教育信息化学习资源，完善信息基础设施和服务体系，打造能满足个性化学习需求的现代教育信息服务平台。IT行业已经全面转向云时代，基于云计算技术和模式而建设的区域服务平台和数字化校园平台及云教室，集中体现教育信息化的三大应用要素：云、管、端，正对应教育部的“人人通”、“校校通”、“班班通”。云：就是区域教育资源公共服务平台和区域教育管理公共服务平台（数据+应用）。当前，随着云计算技术的不断发展，越来越多的区域学校信息化建设越来越趋向于云计算这种新的信息化建设模式。基于新的建设模式给教育带来一种全新的思维和学习过程体验，同时新的教学模式在互动性、平台性等方面给教学应用和管理带来较大的灵活性和便捷性。管：就是数字化校园平台，满足校园的基础信息、办公OA、人事管理、装备管理、后勤管理、教务管理、教学管理、校务管理、档案管理、德育管理、决策分析等应用模块。并且因为个人移动终端的普及，因此校园网络建设将以无线校园网建设为主；端：包括老师、学生的个人设备（台式机、笔记本电脑、智能手机、平板电脑等），也包括教师内电子白板等电教设备，而“云教室”端的建设是师生信息化应用极重要的组成部分，并且端的建设是长期的，它应以个人的行为为主。在“三通两平台”的建设过程中，作为“云”与“端”的系统建设是相辅相成，缺一不可。1.2建设原则先进性与成熟性原则采用先进的技术，充分吸收国际、国内的先进实践经验，并考虑到本区域实际情况和特点，使整个解决方案的基础系统和管理思想既保持技术先进，又能充分满足区域本地的实际需求。同时，由于教育应用的本身特点，在保持先进性的原则基础上，还要充分考虑成熟性原则，需要积累和教学实践的应用点，更要在成熟产品的基础上，进行先进性的突破。平台性和融合性原则教育信息化系统是一个利用信息化技术来提升整个教育质量和效率的工程，信息化建设的一个重要原则就是平台性，只有以平台为出发点统一规划和设计整个系统，才能发挥信息化和网络化的本来优势。同时，教育信息化系统又是一个多技术专业方向的复杂系统，无法做到一个供应商的单一覆盖，所以整个系统的设计必须遵守融合性原则，在统一通讯和数据管理的基础上，进行融合性设计。开放性与标准化原则教育信息化技术及应用会根据教育工作的长期发展而不断的推陈出新，所以整个系统的设计必须是开放的，不仅具备开放的系统框架，还要具备长期的开放实现能力，以保证开放的系统能持续的进行开放式的调整。标准化是实现开放性的基础，区域教育信息化整体建设之初，与系统建设并行重要的就是标准的建设，包括通讯标准、数据标准、操作标准、资源标准、分布化标准、管理标准和服务标准等一系列重要的标准，只有这些标准的确立与遵守，才能保证系统本身的有序发展。易用性和本地化原则教育信息化系统应用的人群呈现使用者年龄和信息化操作能力范围的巨大落差，所以整个教育信息化系统的设计必须具备良好的用户交互性和易用性，以减少使用、推广和服务工作量。同时，不同行政区域的教育管理本身就具备各自的独立特征，以产品为核心，进行应用的本地化设计和调整，是建设力量需要高度倾斜的一项工作，区域本地具备多年的教育信息化的应用经验，这些宝贵的经验是最佳实践结果，收集、固化、系统化是本项目建设的一个重要原则性工作重点。安全性与高可靠性原则由于网络本身的无边界特性，任何系统的建设都要考虑安全性设计，不仅需要在硬件端进行强安全管理设计，而且需要在应用平台端充分考虑内容和数据的安全性，保证在统一权限管理下的数据安全性存储和数据安全性监控。教育信息系统使用呈现分时性和实时性混杂应用的特点，这就要求我们的系统各个层面确保系统运行的可靠性和稳定性，达到最大的平均无故障时间。资源高效检索和持续可发展原则资源平台是教育信息化系统的核心平台，经过几十年的教育信息化建设，全国已经积累了天文数字的已有教学资源，所以资源建设的可持续发展原则就是在现有海量资源的基础上，甄选高效资源，快速推广和应用已有优秀资源来提升教学的标准化和高效化，同时，必须持续收集和规范整理本地的优秀资源，两类资源结合使用，以达到最佳的资源使用效率和传承管理。资源建设是一个长期累积的过程，随着时间的推移，资源数量肯定是持续增加的，智能的检索和无效资源的识别管理，是系统能否高效运行的关键点，所以，建设资源的同时，必须加强检索工具的智能化设计和开发。系统化推广和服务原则任何的信息系统的建设和使用，如果不配合系统化的推广和服务，它的使用效率一定是不好的，教育信息化系统也不例外，所以，整个系统的建设，还要重点考虑系统建设完成之后的推广和服务，针对不同使用人群要有不同的服务设计和支持，保证整个系统的使用者在任何使用节点都有有效的服务支撑，加强电子化服务的同时，需要建设人工服务机制保证服务的覆盖率，同时，系统化的设计持续的推广策略和实施，让更多的人员参与系统的使用是系统具备可持续发展的首要条件。2.总体技术规划2.1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，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，对于区域教育云及应用项目建设，云计算是统筹实施、科学经济、可持续发展的最佳技术路线。面向教育服务的IT平台建设需求由传统建设模式演化到云计算架构上，将更加符合区域针对教育信息化落实“三通两平台”建设的主体目标。2.2总体架构智慧教育信息化云平台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）。IAAS层（基础设施即服务）云基础设施是智慧教育云平台的运行基础，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，从而保障教育资源云平台安全、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。云硬件资源池：充分利用和整合电教馆、装备中心及教育相关企业现有的服务器、存储等设备，采用云计算技术进行云化改造，并根据平台运行环境需求构建云硬件资源池。云网络运行环境：可以采取区域城域网或以租代建的模式，使用或租用公共云网络成为各学校的高速互联网络，构建校园教育教学资源和管理平台的网络运行环境。云安全防护体系：从终端接入、网络监控、边界防御、出口传输安全等多维度、多层次进行网络安全防御，通过信息安全自动分析能力，实现信息的检查、监管与过滤，构建技术先进的安全防护体系。云系统管理软件设施：包括虚拟化服务管理软件、安全防护软件、运维监控平台软件等，为整个教育云平台的安全稳定运行提供基础软件支撑和保障。云软件资源池：包括云操作系统OS、分布式关系型数据库、分布式非关系型数据库、分布式计算框架、分布式缓存等，为教育资源云平台基础服务和应用软件提供基础的云计算能力和软件资源。PAAS层（平台即服务）为了保障智慧教育信息化云平台建设的统一性、规范性、开放性，需要构建PAAS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层应用提供公共支撑服务。主要包括基础数据标准管理服务、单点登录服务、教育指标体系管理服务、资源整合管理服务、数据规划与采集服务、系统监控服务、快速开发工具、Portal服务、报表服务、流程定制服务、业务总线服务和其它支持软件等。SAAS层(软件即服务)主要承载云门户和云应用，依托PAAS层的资源整合及平台服务能力建设教育资源公共服务平台和基础教育管理公共服务平台。云门户是发布信息、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，主要包括教师专业发展、学生自主学习、资源共建共享及教育管理等方面。3.云平台建设内容3.1云平台IaaS层建设构建云硬件资源池。充分利用和整合现有及新增服务器、存储空间、网络设备等，采用云计算技术进行云化处理。构建云基础设施管理平台。使用成熟的云管理软件构建云管理平台，实现对硬件资源池的合理、充分、灵活利用，提供弹性计算、弹性存储服务，并为县、学校个性化应用提供支撑。构建云网络运行环境。采取以租代建的模式，租用运营商延伸至各学校的高速互联网络，构建本区域平台网络运行环境。构建云安全防护体系。借助企业网络、数据安全技术力量，构建玉溪市平台安全防护体系。包括网络安全建设和数据安全建设。网络安全建设：在云计算中心部署防火墙、IPS，从接入、网络监管/监控、边界防御、出口传输安全等多纬度、多层次进行网络安全防御。数据安全建设：所有硬件部件配置冗余部件，确保不会出现单点故障，同时通过快照、文件系统镜像和远程复制的方式保障数据安全。3.1.1数据中心架构设计基于支撑区域教育资源云平台应用系统部署运行要求，总体设计框架上采取了云计算服务模式。网络部分：基于区域教育信息化建设发展现状，充分考虑