1、东莞市教育信息化平台项目技术方案tyky东莞市教育信息化平台建设方案1 综述1.1 项目背景东莞是广东省的教育大区。全市在校学生100多万人，专任教师7万多人。但在教育信息化建设中还存在许多的困难和不足：（1）核心基础数据空缺，单点登录有待建设（2）支撑新课改的师生学习平台和评价系统欠缺（3）现有教育IDC的应用效益和网络安全有待进一步提升（4）现有数字化校园资源不能实现共建共享，分散式建设数字校园的模式不适合大规模推广（5）教育职能部门的网上业务平台不足、网上办公、办事水平有待提高（6）教育信息系统对构建大教育体系支撑不足（7）信息化专业技术人力资源不足为了解决以上问题，东莞市教育局希望能构
2、建一个服务全市的信息化服务平台，帮助解决统一的基础应用支撑、统一身份认证、核心基础数据建设、现有应用的梳理与整合、新建应用系统的规范接入、数据中心和网络中心分离、安全管理、统一技术标准和规范等问题，从而实现教育信息社会效益的最大化、资金使用效益的最大化、IT专业人力资源配置的最优化、有效规避“信息孤岛”问题、确保未来的可持续发展。1.2 建设目标东莞市教育信息化平台的建设，将构成东莞市教育数据中心、应用服务中心、门户网站群中心，教育信息化平台将成为东莞教育电子政务中心、电子教务中心、资料管理查阅中心、绩效考核中心、家校互动交流中心、学习发展中心等教育资源均衡共享中心。本项目的目标可归纳为一个平
3、台，两类资源，三大云群，四大面向：一个平台：即东莞市教育信息化平台。平台严格遵循云计算的“资源的集约化使用与治理”核心思想，科学聚合或重构教务管理、协同办公、教研交流、媒体资产、数字图书管理、学生信息管理等系统，以形成“简洁资源池”（如：应用资源池、数据服务池、数据魔方池、平台用户池、初始代码池等），通过用户背景感知计算将信息聚合并推送到云端。对内为教育管理部门、各级各类学校、教师、学生提供丰富的应用服务以及高度共享的教育教学资源，对外向家长、社会公众提供各种网络服务功能。两类资源：即应用资源及数据资源。应用资源指各类应用资源通过聚合到应用资源池中供各类用户及系统使用。数据资源指通过建设教育数
4、据中心，集中存储各类业务数据，并形成学生、教育、教育资产等基础数据库。同时通过服务化形成数据服务池中供各类用户及系统共享。三大云群：即提供的教育专用云、教育公共云、教育共享云三大云群服务：教育专用云服务为教育管理人员、教育科研人员、学校管理人员、学生、教师提供教育领域的各类专业应用服务，例如多级协同办公服务、办学水平评价服务、教学资源服务、学习资源服务等。公共云服务面向社会公众，提供统一的信息服务，能快速聚合教育专用云中的各种信息资源，为社会公众、家长聚合全面的教育信息服务及家校互动服务。教育共享云服务为教育资源提供共享机制、建立东莞市教育资源共享体系，整合已有的教育应用，形成东莞市教育信息资
5、源中心。四大面向：即面向教育电子政务、面向虚拟数字校园、面向教育科研、面向家校互动。这是东莞市教育信息化平台建设方向及重点。1.3 建设内容总体建设内容：东莞信息化教育平台建设内容总体包括建设云基础设施平台、云支撑平台，云应用平台及相关标准制度的建设。具体建设内容：1、基础设施平台建设内容1)、网络、服务器等硬件设备配置主要包括：网络组网、服务器、存储设备及安全设备采购和安装。2)、系统软件配置主要包括如数据库服务器系统、操作系统和应用服务器等支撑软件。2、云应用平台建设内容包括各应用子系统及基础应用系统，如下表：分类子系统备注应用子系统教育业务运行顶层监控系统综合协同办公系统（协同审批、教职
6、工管理、经费项目管理、固定资产管理、问卷调查管理）综合绩效评估系统基础教育招生系统学生信息管理系统教师教学资源系统办学水平评测系统教师继续教育系统学生学习资源系统媒体资源管理系统教师教研交流系统教师发展评价系统学生发展评价系统数字图书系统教学质量监测系统心理健康教育系统家长互动平台系统教务管理服务系统网格化安全管理系统基础应用系统即时通信在线Office在线Project短信彩信系统邮件系统大屏幕、视频会议等系统等外围系统*注：*子系统非本方案建设内容。3、云支撑平台建设内容包括共享交换支撑、资源聚合支撑、教育数据中心。分类子系统备注共享交换支撑消息中间件异构数据桥接器云服务网关云服务总线云资
7、源目录聚合支撑云资源聚合中间件平台教育信息化平台门户AD目录身份管理识别流程、表单配置教育数据中心基础数据库，包括学生库、教职工库、教育资产库等业务数据库，包括教学资源库、数字图书馆、题库等。数据仓库、数据集市等 个人云盘3、配套规范标准东莞市教育信息化相关标准的建设。4、相关制度相关系统运行制度、保密制度、设备管理等制度的建立。1.4 建设原则东莞市教育信息化平台建设的建设原则是：1、统筹规划：统一领导，统一规划，统一标准，统一建设，统一管理，要制定全市教育信息化建设和管理的规划，各部门、各阶段按照总体规划进行细化，并结合总规和细化的方案进行实施。2、着重顶层：根据“十二五规划”信息化顶层设
8、计要求，结合云计算的“创建简洁资源池、资源集约化使用”核心思想，进行顶层架构设计、构建顶层系统。3、有序实施：按建设目标的内容，重点突出“建平台、建顶层、建制度”的同时，资源共建共享，建用结合，以用促建，突出重点，分步实施，具体落实。4、突出实效：根据我市教育的实际情况，着眼信息化建设的功能与作用，突出应用，本着够用、实用、用好的思想原则。1.5 项目建设依据 20062020年国家信息化发展战略 党的十七大 “优先发展教育，建设人力资源强国”的战略部署 国家中长期教育改革和发展规划纲要 数据挖掘技术在教育中的应用研究 数据挖掘在教育信息化中的应用空间分析 中华人民共和国国民经济和社会发展第十
9、二个五年规划2 需求概述2.1 东莞市教育现状东莞是广东省的教育大区。全市在校学生100多万人，专任教师7万多人。270多个公立学校、XX幼儿园。2.2 东莞市教育信息化成就。2.3 东莞市教育信息化的主要问题我市的教育信息化建设取得了很大成就，但由于建设过程中受到体制、模式、资金投入等方面的制约，教育信息化仍然存在一些问题。（一） 教育资源缺乏共享与整合由于各教育单位的利益保护，而且整体政策环境建设尚未到位，使得教育资源缺乏共享与整合。主要表现在：1）缺乏非常好的共享机制。当前各个学校都建设自己的资源库，各自为政，而且处于保护自身优势，在没有上级部门推动和缺乏商业利益的情况下，学校不愿意共享
10、自己的优质教学资源。只有就建设好的共享机制和共享平台，才能推动教育资源的共享；2）资源建设重复。由于各学校都是面向中小学生，教学内容是相同的，导致教学资源重复建设，浪费了大量的人力物力，教学资源缺乏统一的整合；3）缺乏共享平台，由于我市未建设信息化教育平台，使得教育共享缺乏渠道，各种教学资源未能方便地进入平台进行共享。（二） 教育信息化投入未产生最大效益目前我国教育信息化建设资金大部分投入到基础设施，使得学校硬件环境水平提升。但是不少学校忽略了教学资源和应用系统的建设，使得学校基础设施未能充分发挥其最大效益。而且优质教学资源的制作需要花费教育工作者大量的时间与精力，有着较高的成本要求，但这些资
11、源的价值未能充分体现，老师的付出没有得到合理的回报，使得教学资源建设缺乏动力，可持续性差。（三） 信息孤岛普遍存在由于我国政府组织架构采取的是纵向层级制和横向职能制的二元矩阵结构，我国的互联网建设和信息技术应用，普遍存在“纵强横弱”的现象。“纵强”就是单位与上级部门的网络联接，系统互通比较好；“横弱”是指平级部门之间的横向系统互联互通、信息共享交换困难重重，信息孤岛普遍存在。在当前教育信息化建设模式中，各个学校采用不同技术、不同接口，依靠不同的开发商，各自独立建设，很难保证相互之间的兼容性和数据交换，从而导致每个学校的“数字校园”成为“信息孤岛”，数据难以交换，信息资源不能共享，同时会给未来的
12、集成整合工作带来巨额投入和风险。2.4 东莞市教育信息化平台的建设需求从我市教育信息化现状分析，本项目的需求有以下几点：1、应用支撑需求：目前在教育局的信息化建设中，各种应用系统覆盖的日常工作和业务层面已经比较广泛，具有相当规模，但是从整体上看，各应用系统的数据基本上都属孤岛状态，整合难度较大，信息不流畅、不共享，基础应用系统和应用信息系统功能区分有待进一步整理规划。2、数据需求在基础数据统一集中之后，建设教育数据中心和服务调度平台，需要首先解决以下问题：基础数据库的建设、多系统之间的数据交换、多格式的数据转换保密数据安全加密和传输数据使用的权限控制管理。3、应用整合需求充分考虑对已有系统的整
13、合，大平台应具备开放的体系架构，并提供对现有应用系统的接入和数据交换。4、各类应用建设需求5、教育数据中心建设需求6、统一技术标准和规范需求3 总体方案设计3.1 系统总体设计思想东莞市教育云平台的建设，采用先进的云计算模式和WOA架构技术，按照“十二统一”思想来设计。包括：统一资源整合机制、统一身份认证机制、统一访问控制机制、统一日志管理机制、统一附件存储机制、统一资源共享机制、统一站群管理机制、统一顶层监控机制、统一Office服务机制、统一Project服务机制、统一邮件服务机制、统一即时沟通机制。3.1.1 统一资源整合机制根据云计算的“资源的集约化使用”核心思想，构造统一的资源整合机
14、制，支持应用资源池、数据服务池、数据魔方池、访问用户池、初始代码池、报表服务池等资源池的创建及管理，并具有常用功能聚合、任务聚合、消息聚合、内容聚合等聚合功能，以形成虚拟化的、面向角色的个人桌面，为云端用户提供良好的个性服务。3.1.2 统一身份认证机制基于Active Directory活动目录服务平台创建平台用户池，并在平台用户池之上构建统一的身份认证机制，为用户在教育信息化平台上访问各个子系统，提供统一身份认证服务。3.1.3 统一访问控制机制在统一身份认证机制和统一资源整合机制之上，构建统一的访问控制机制，统一对聚合资源进行访问授权。统一访问授权机制需以用户/用户组为中心，业务机构、应
15、用资源、角色权限三位一体，即不同应用资源的访问权限属于不同的业务机构、不同的角色，支持与层次化机构相适应的逐级授权，同时可以对跨业务机构的虚拟用户组授予一个或多个角色权限。3.1.4 统一日志管理机制在教育信息化平台上构成所有用户操作的统一日志管理机制，包括登录日志、操作日志、系统日志统一管理。不用各自管理各个应用子系统的日志，为平台提供安全的日志管理。3.1.5 统一附件存储机制在教育信息化平台上对所有应用系统的相关附件进行统一存储，采用弹性化的MongoDB NOSQL统一附件存储机制，解决附件分散存储在各应用服务器上及文件服务器不能有效解决单点故障的问题。3.1.6 统一资源共享机制通过
16、共享交换云，构建统一的资源共享机制。实现系统与其它外围系统之间、各子系统之间、教育专用云与教育公共云之间的数据交换与服务共享。3.1.7 统一站群管理机制构建统一的站群管理机制，形成统一的站群内容管理系统，统一管理门户网站群中所有子站点的内容，并从内容编辑、内容审批、内容发布三大环节进行统一管理。同时，将统一站点管理机制整合到教育云平台之中，提升站群内容管理系统的便捷性和使用效率。3.1.8 统一顶层监控机制顶层监控系统为各级教育管理者设计，通过设计教育业务顶层监控主题，针对学校运行中教学教研、校务管理和行政服务等三大方面运行情况进行相关指标的数据统计，最终以总量监控、结构监控、趋势监控等统计
17、分析图表形将各指标运行情况进行展现。如：师资力量整体情况监控、教学设备整体情况监控、教学质量整体情况监控、教研成果整体情况监控、学生成绩整体情况监控、师生比例整体情况监控、财务资金运行整体情况监控、经费项目运行整体情况监控、信息公开整体情况监控、家长投诉整体情况监控，等等，它属于面向高管的顶层管理系统。3.1.9 统一Office服务机制（web Office）利用web Office为教育信息化平台用户提供统一Office服务机制。3.1.10 统一Project服务机制(web Project)利用web Project为教育信息化平台用户提供统一Project服务机制。3.1.11 统一
18、邮件服务机制（Exchange）利用Exchange为教育信息化平台用户提供统一邮件服务机制。3.1.12 统一即时沟通机制(Lync)利用Lync为教育信息化平台用户提供统一即时沟通机制。3.2 总体架构3.2.1 概念架构东莞信息化教育平台包括三个云平台：教育共享云平台、教育专用云平台、教育公共云平台：1、教育共享云平台由云服务生成、云服务总线、云资源目录构成，它是教育专用云平台、教育公共云平台、领域其他云平台的中枢系统。2、教育专用云平台为教育管理人员、教育科研人员、学校管理人员、班主任、教师、学生等云端用户提供全面的办公服务、沟通服务、管理服务、决策服务、科研服务、教学服务、学生服务等
19、。3、教育公共云平台为学生家长、社会公众提供即时的家校互动服务、教育信息服务等。概念模型图：3.2.2 应用架构根据“一个平台，两类资源，三大云群，四大面向”的建设目标，东莞市教育信息化平台的应用架构如下图所示：一个平台：建设在云资源整合中间件平台之上。该平台的主要用途是能够快速、有效地整合校园应用资源、校园数据资源，以形成校园统一的应用资源池、数据魔方池、数据服务池、平台用户池，并提供统一身份认证和统一访问授权机制。同时该平台能根据云端用户的角色和需要，主动聚合资源池中的各种资源信息，通过展现配件池中的各种展现配件将信息主动展现给云端用户群，颠覆常规的“人找事务、人找信息”的系统模式，创新“
20、任务找人、信息找人”的系统模式。两类资源：即校园应用资源、校园数据资源。本项目需要聚合的已有的业务系统及拟建的业务系统，整合各系统数据。三大云群：教育共享云：包括云服务总线、云资源目录、消息中间件及联接各学校、教育机构等应用系统的云服务网关等。它是教育专用云平台、教育公共云平台的中枢系统。它为资源共享、服务整合、异构系统之间的互联互通提供基于标准、面向服务、事件驱动的支撑与服务。在此基础上，聚合已有的教育应用资源和数据资源，形成教育信息中心。教育专用云平台：是建立在云资源聚合中间件平台之上，云资源聚合中间件平台对已建、拟建的应用系统的异构资源进行高度抽象、概括、类化，构成统一的展现配件池、应用
21、资源池、数据服务池、数据魔方池、初始代码池、访问用户池等资源池，同时提供统一单点登录、统一访问控制、用户背景感知、智能内容聚合、桌面展现渲染等机制，为每类用户自动生成相应的虚拟化个人桌面。教育专用云一方面通过云资源聚合中间件平台对应用系统进行集成整合，构成信息资源池，另一方面在信息资源池的基础上，建设综合统计分析、教育顶层监控、应急处理等顶层综合应用。教育公共云：是依托SharePoint Server 2010搭建。东莞教育信息化平台门户是东莞教育信息化平台的用户界面。在用户面前呈现教育服务的通道，提供单点登录、单一界面和相同风格访问的内容或资源，并且能够与各种信息源连接，提供整个教育信息的
22、无缝访问。用户通过公共服务门户进入日常工作的各个应用系统、包括进入各角色网站来安排个人特色应用系统、信息创建和管理、收发电子邮件以及访问教育网络其它的应用站点等。可以帮助用户找到与一个指定任务或位置相关的所有信息或所需的各种资源。教育公共云为教育管理者、教师、学生、家长和社会公众定制开发相应的个性化的信息服务，内容不仅可以通过内容管理系统发布、还可以自动聚合来自教育共享云的服务，同时为教育管理者、教师、学生和家长登录到虚拟化的个人桌面提供单点登录入口。3.2.3 技术架构东莞教育信息化平台包括云设施平台(IaaS)、云支撑平台(PaaS)、云应用平台(SaaS)。并以严谨的IT服务体系、IT治
23、理体系、IT标准体系、IT安全体系为保障。如下图所示：1、 云端用户云端用户是本系统的用户群，本系统用户包括教育行政管理人员、教育科研人员、学校管理人员、教师、学生、家长、社会公众和上级领导部门等。2、云应用平台(SaaS)云应用平台提供一系统SaaS的应用服务，包括各应用子系统及基础应用系统。应用子系统是为各类用户提供的业务应用及公共服务，基础应用系统是即时通讯、短信彩信等公用服务。3、云支撑平台(PaaS)：为云应用平台提供必要的资源聚合支撑、共享交换支撑，数据支撑等。共享交换支撑：采用云服务目录、云服务总线、云服务网关、云服务生成器、消息中间件等通过配制快速构建安全的共享交换云平台，为各
24、部门、各系统提供资源服务化共享和数据交换。是信息资源共享及交换枢纽。资源聚合支撑：构建在云资源聚合中间件平台上，其的主要作用是：抽象、概括、类化各种应用资源、数据资源，简化复杂资源的整合过程，提升资源整合的标准化及规范化，为云端用户提供良好的服务。资源的抽象、概括、类化工作均在Web浏览器中进行。构建教育数据中心：除了提供业务数据的存储外，重点建设基础数据库（学生、教职工、教育资产），为统计、分析、数据挖掘等提供基础。4、云设施平台：由虚拟化服务器、虚拟化存储设备、网络设备、负载均衡设备以及系统软件构成。5、四个体系：包括IT服务体系、IT治理体系、IT标准体系、IT安全体系。保障信息化系统建
25、设按规划设计正常进行。3.3 系统技术路线选择3.3.1 计算模式技术选择云计算迄今为止，计算模式经过了八次进化，当前主流的计算模式为：云计算模式，它是在WOA架构技术、网格计算技术的基础上发展而来的，如下图所示：何为云计算？从技术角度上讲，将各种IT资源进行有效整合而构成相应的资源池，并能快速地资源池推送到云端、变成一种资源服务。例如：将数据存储作为一种服务、将应用开发平台作为一种服务，以及将业务应用服务作为一种服务，等等。因此，云计算可以归纳为：X as a Service，即XaaS。常见的XaaS可分为三大类：IaaS、PaaS、SaaS三类，如下图所示：从云计算的发展历程可以看出，先
26、有SaaS，再有IaaS、最终才提出PaaS；先为普通大众提供服务，再为各种层次的软件开发人员提供服务。SaaS，即将软件作为一种服务，例如：淘宝的网上店铺、微软的Dynamics CRM Services，等等；IaaS，即将IT基础设施作为一种服务，例如：腾讯的QQ网络磁盘、微软的SQL Services，等等；PaaS，即将平台作为一种服务，例如：谷歌的App Engine、微软的.net Services，等等。SaaS即面向普通大众用户的；IaaS既面向普通大众用户，又面向软件开发人员；PaaS是专门面向各种层次的软件开发人员的，令开发人员摆脱原始的代码编写工具，提供各类快速定制功能
27、，通过定制能快捷地生成各种SaaS类应用软件。云计算的核心思想是资源的集约化使用，其本质是资源的整合，而且是大量复杂资源的整合，资源整合过程就是一个简化的过程，云端用户看到的就是良好的服务，对于后面复杂资源的整合过程，云端用户没有必要知道，它主要是由云资源整合中间件平台完成。云资源中间件平台的作用就是实现组织中的信息化资源抽象和简化，以形成简洁的资源池，譬如：应用资源池、数据服务池、数据魔方池、平台用户池、展现配件池、初始代码池等。3.3.2 应用架构技术选择SOA/WOA应用架构技术是随着计算模式技术的发展而发展的，两者相互推动、相互支撑。为确保IT基础架构的健壮性及适应云计算模式、提升开发
28、成果的可重用性、节省系统开发与扩面的成本、降低系统开发与扩面的风险、提高系统开发与扩面的效率，本项目的建设将全面采用SOA、WOA架构技术。应用体系架构方法与技术当前朝着松耦合的构件集成、分布式计算两方面迅猛发展，SOA聚焦了这两方面的特征及优势，成为当前应用体系架构的主流方法与技术。第二代面向Web、面向WAN的SOA，则称为WOA。如下图所示：SOA架构具有六大显著的特性：协同性（Interoperability）、可重用性（Reusability）、可组合性（Composibility）、服务契约化（Service Contract）、自治性（Autonomy）、松耦合（Losely C
29、oupling）；SOA的核心价值在于将业务逻辑直接以服务的方式进行封装，根据业务和管理的需要，可灵活组合成各个不同的业务应用。WOA架构，即在Web层进行灵活的服务组合，并将组合后的软件或平台发布到云端；它是云计算的SaaS、PaaS的核心基础构架技术。3.3.3 设计模式技术选择基于SOA/WOA架构的MVC为确保系统的适应性、可维护性、松耦合性，在本项目中，采用基于SOA/WOA架构的MVC设计模式。MVC设计模式是交互式B/S/S应用程序广泛使用的一种设计模式。它有效地在存储和展示数据的对象中区分功能模块以降低它们之间的连接度，这种体系结构将传统的输入、处理和输入模型转化为图形显示的用
30、户交互模型，或者换一种说法，是多层次的Web商业应用；MVC体系结构具有三个层面：模型（Model）、视图(View)和控制(Controller)，每个层面有其各自的功能作用，MVC设计模式如下图所示：模型层负责表达和访问商业数据，执行商业逻辑和操作。也就是说，这一层就是现实生活中功能的软件模拟；在模型层变化的时候，它将通知视图层并提供后者访问自身状态的能力，同时控制器层也可以访问其功能函数以完成相关的任务。视图层负责显示模型层的内容。它从模型层取得数据并指定这些数据如何被显示出来。在模型层变化的时候，它将自动更新。另外视图层也会将用户的输入传送给控制器。控制器层负责定义应用程序的行为。它可
31、以分派用户的请求并选择恰当的视图以用于显示，同时它也可以解释用户的输入并将它们映射为模型层可执行的操作；在一个图形界面中，常见的用户输入包括点击按钮和菜单选择。在Web应用中，它包括对Web层的HTTP/HTTPS GET、POST、PUT、DELETE的请求；控制器层可以基于用户的交互和模型层的操作结果来选择下一个可以显示的视图，一个应用程序通常会基于一组相关功能设定一个控制器层的模块，甚至一些应用程序会根据不同的用户类型具有不同的控制器层设定，这主要是由于不同用户的视图交互和选择也是不同的。在模型层、视图层和控制器层之间划分责任可以减少代码的重复度，并使应用程序维护起来更简单。同时由于数据和商务逻辑的分开，在新的数据源加入和数据显示变化的时候，数据处理也会变得更简单。结合SOA/WOA架构设计方法，模型层将由服务层替代、控制器层由Process流程编排层替代，因此基于SOA/WOA架构的MVC设计模式如下图所示：3.3.4 应用接口技术选择REST和SO
