需求為根應用為本——清華附中校園網建設實錄

2019-11-04 20:27:54

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　　信息化建設現狀
　　
　　清華附中的校園網已初具規模，高中教學樓和教學實驗樓以及初中樓已通過光纜和CerNET全國網絡中心—清華大學相連，這是清華附中獨特的優勢。使用CerNET的中學之間，實時網絡多媒體課堂的實施將最有可能，因為省去了大量的專線租用費、流量費、長途電話費等，經濟上沒有太大的負擔。同時，寬帶網絡可以保證實時信號的質量。
　　
　　清華附中主干網帶寬為100MB。目前共計有五個機房和十四個多媒體教室以及所有的教研組和辦公室（約420臺電腦）可以免費上網。網絡中心裝備有DNS、Web、Mail、資源數據庫等十余臺服務器和清華附中數字校園、春暉圖書治理系統、中國期刊網的鏡像站點、中國園丁網以及臺灣英業達北京公司免費提供的“英語直通車”的鏡像站點。網絡中心同時具有4套網絡版的資料庫（CBE21、K12、中教育星教育資源庫、清華同方素材庫）。學生氣房也是電子教室，配有TOP 2000系統，可作為計算機輔助教學理想的選擇。教師機房也配有上述系統，為教師的培訓提供了良好的條件。目前正在籌建電子多媒體閱覽室和網上直播多媒體數字演播室。
　　
　　清華附中信息中心和洪恩公司合作承辦的“園丁網”，為教師提供教育科研和教學服務，目前已開發了近600個網絡課件。校園的局域網建設如期進行，影響力也在逐步擴大，和600多所學校建立了合作關系，其中大多數是中西部學校。未來希望能使清華附中成為中小學教師現代教育技術培訓的中心。同時，與洪恩公司合作開發的“洪恩數字校園”，主要應用在附中的教務和教師備課系統方面，現正在全國推廣，其中的“電子備課授課系統”更榮獲了2001年CIETE全國多媒體教育軟件大獎賽專業組二等獎。
　　
　　校園網建設全貌
　　
　　由于網絡技術發展和普及的速度很快，校園網的方案也趨向成熟，但是如何挑選一個最經濟、實用、穩定的方案，是清華附中網絡建設中一直在研究的問題。經過近兩年的努力，清華附中的校園網已基本建成，根據我校的實踐經驗，在此提出對中學校園網建設的一些看法，希望能對其他中學有所啟迪。
　　
　　多媒體網絡教學系統的整體設計
　　
　　1.總體規劃
　　
　　根據清華附中校園網建設的經驗，我認為應該充分考慮學校的現有條件（包括資金、教師和學生的計算機運用水平、實際的教學治理需求等）和長遠的發展計劃（新建教學樓、新建學生氣房等），盡可能建設一個技術先進、擴展性強、遍布全校的校園主干網絡。同時將局域網絡和廣域網相連，然后根據教學科研和學校治理工作的需要和現有的軟、硬件條件提供網絡信息服務。
　　
　　校園網的功能應能滿足以下幾點：
　　
　　◆ 為教育、教學、教研提供先進的技術環境。
　　
　　◆ 對教育教學進行信息化治理。
　　
　　◆ 為現代通信、遠程教育、電子商務提供服務。
　　
　　總體方案應該在廣泛的參觀和調查，并比較各個專業公司的方案后確定。眾所周知，IT技術發展十分迅速，軟硬件更新也很快。假如使用者在短期內還不會應用這些產品和技術，可以先進行培訓，等到時機成熟時再建。否則，當教師能熟練使用時，軟硬件可能已經落后了。這就如同家庭買汽車一樣，你需要先學會開車，然后才會在車價便宜的時候再買。
　　
　　２. 網絡設計原則
　　
　　在考慮技術先進性時，一定要考慮技術的成熟性，假如技術不成熟，就要求網絡維護人員具備很強的治理能力和技術實力，但事實上，他們通常是兼職的，很難滿足上述要求。所以網絡設計的總體原則是“先進實用、好用、夠用”。假如是一個比較大的網絡，還需要預先確定網絡拓撲結構以及網絡布線原則。然后根據需要考慮服務器和工作站、網絡傳輸和連接設備的選擇。目前一般的主干網設備都會選擇千兆網設備，如路由器、交換機、服務器等。但從經驗看，通常情況下百兆也能滿足要求，而且百兆到桌面可以有效利用局域網資源。
　　
　　３.硬件環境
　　
　　學校一定要根據實際需求對包括網絡設備、計算機和各種電教器材在內的設備進行選型。原則是經濟、有效，避免資源浪費，同時要考慮未來的網絡擴容。
　　
　　4.應用軟件
　　
　　根據實際情況（軟件的流行趨勢，使用者的需求和水平）選擇成熟的軟件。學校的校園治理系統或稱電子校園，是學校應用軟件的核心。其他常用的應用軟件包括Microsoft Office之類的辦公軟件和防病毒軟件，多媒體播放和編輯軟件，網頁制作軟件等。當然，還需要選擇一些非凡的專用軟件，如計費軟件，多媒體電子教室，圖書館治理系統等。根據使用者的情況，這些軟件力求簡單易用即可。
　　
　　５.資源庫
　　
　　資源庫是教師最需要的內容，應該購買幾套資源庫，如中教育新資源庫，清華同方教學素材庫，CBE21資源庫，K12資源庫等，自己學校的優秀教學資源可以通過各種平臺進行整理和收集。
　　需求為根應用為本——清華附中校園網建設實錄

　　清華附中校園網拓撲圖
　　
　　多媒體網絡教學系統
　　
　　1.以實用、好用、夠用原則選擇硬件。
　　
　　以清華附中為例，需要確定以下設計目標: 學生的計算機教室要滿足基礎教學所需，如計算機教學；多媒體教室用于教學演示之用；學生氣房能夠滿足學生課余時間的使用; 教師機房可以滿足教師備課和培訓的需要。
　　
　　2.系統構成
　　
　　多媒體網絡教學系統是一種基于計算機局域網，使用專用設備進行互聯的網絡系統。一般采用總線型或星型拓撲結構。清華附中選擇的是可靠性高、易于維護和擴充的星型結構。
　　
　　網絡系統可采用100M高速以太網交換結構，底層采用100M／10M的交換，這樣既解決了主干網通信速度的問題，同時又兼顧了網絡發展的性能要求，使網絡的擴充非常輕易，具有一定的經濟性。網絡操作系統為Windows NT4.0中文版或windows 2000 Server。聯網設備選型包括100M Cisco交換機，接口至少24個，可堆疊，并且應具有虛擬網（VLAN）支持，直通或存儲轉發模式選擇和廣播風暴等特性支持功能。假如需要可選擇有路由功能的主交換機，作為路由器使用。100M共享式集線器，對于機房來說可以用交換機替代集線器，速度會快些。其他網絡設備如網卡、電纜線等的選擇則應考慮設備的兼容性和穩定性。
　　
　　其他硬件設備如下。
　　
　　a.服務器：主要應考慮可伸縮性和容錯性的專用服務器。可伸縮性包括內存的可伸縮性、可擴充新硬盤、可通過增加CPU增大處理能力、減少對操作系統如用戶數目、磁盤容量等的限制;容錯性包括后備電源的供給、磁盤備份功能。假如學校的資金緊張可以用配置高些的兼容機代用。對于一些大容量的數據，可以用大容量的SISC硬盤替代兼容機硬盤，但注重要加掛硬盤風扇和更換機器的電源。
　　
　　b.教師機: 應具有向上升級能力、能運行通用多媒體軟件。最好采用品牌機，如聯想的揚天系列，帶有多重系統保護功能，可以減少維修工作。
　　
　　c.學生氣: 應具有本地磁盤存儲功能，配軟驅和硬盤，加硬盤還原卡，如工作站系統被破壞，重新開機即可復原，學生的自由操作性很大，這樣就不會破壞網絡，同時可以在脫離網絡環境下單機運行且快速運作大型圖像處理系統。但是保護卡也帶來許多使用上的不方便，要安裝新的軟件。現在可以考慮基于Centerm 2000E的Windows2000終端的模式。清華附中采用的是清華大學和深圳在線通公司合作開發的“全通電腦”。全通電腦采用全新的網絡計算機模式，所有的系統軟件和應用軟件全部存放在主機上，用戶電腦通過網絡執行主機中的各類軟件。與傳統的客戶/服務器模式不同的是，全通電腦的所有軟件不需要開發專門的網絡版，而只需要單機版軟件。另外的特點是具有高檔PC的功能，價格卻只有PC機的1/3，而且具有安全性高、用戶操作簡單、易于治理和維護的特點。
　　
　　d. 多媒體投影儀：推薦EPSON5350或7350多媒體投影機（帶電動大屏幕）。
　　
　　e. 實物展示臺: ①功能：清楚展示實物、攝像頭能旋轉、能外接電腦、可投負片和幻燈片、可數據采集。②配置：推薦JVC或三星的產品。
　　
　　f. 其他設備: 為了制作多媒體課件及進行CAI輔助教學，可選配打印機、掃描儀（帶有文字識別系統軟件）、繪圖儀、數碼相機等；演示廳需配功放、音箱、微音監聽器、數字特技機、收監兩用機、球形攝像機、錄放機、無線領夾麥克風、激光教鞭、調制解調器、電話等。
　　
　　3.系統軟件選型
　　
　　交互式教學是多媒體網絡教學系統的一項主要功能，需選擇一個實用的軟件系統。經過對相應軟件的考察和比較，清華附中最后選擇了具有屏幕廣播、學習觀察、終端遙控、信息發送、在線交談、文件傳輸、資料掃描、教鞭治理、權限治理、語言交談、考試系統等多項功能的TOP 2000硬件系統。
　　
　　4.多媒體網絡教學系統的功能
　　
　　（1）交互教學
　　
　　包括屏幕及語音廣播功能、監看功能、遠程控制功能、示范教學、教師機和學生氣的交互功能以及網絡的信息交流和共享功能等。
　　
　　（2）大屏幕投影群體教學可以在階梯教室或多功能廳進行。通過實物投影儀直接放大教師教案或實物；或利用大屏幕投影儀放大計算機中的示教內容以及數字攝像機實錄的示教內容，供更多學生觀看，可提高實物教學和多媒體課件的視聽效果，實現多媒體群體教學。可重復播放，減輕了教師工作強度。北京萬訊公司設計的多媒體展臺和中控系統比較實用，易于維護。
　　
　　（3）普通學生教室沒有必要安裝成多媒體教室，除了高昂的費用外，維護和治理是個大問題。可以考慮使用液晶背投。
　　
　　（4）電

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