某高校数字化校园数据平台研究与设计开题报告

项 目 名 称某高校数字化校园数据平台研究与设计 项 目 来 源 项 目 经 费 研究项目拟完成时间2011 年 11 月 （拟解决生产实践中的哪些问题、目前国内外研究动态及水平、所选项目的意义、该领域内存在 的问题及解决方案、预期达到的目标、项目技改所具备的条件、论文进度安排。本表内容不够可 添加附页） 1.1.研究背景、意义、及现状分析研究背景、意义、及现状分析 1.11.1 研究背景研究背景 随着高校的发展和高校间学术互动和交流越来越广泛，信息量在短时间内成倍递增，传统的 资源管理办法和系统已经不能满足高校信息管理的要求。在这种情况下，数字校园作为信息管理 的重要平台被引入高校。数字校园即校园信息化，是凭借发达的网络技术，在传统的信息交流平 台上构建数字空间，提高资源共享度和信息管理水平，实现教育与交流的全面信息化。但由于某 些高校尚未建立健全科学的数据管理系统，新老校区各种系统种类繁多，不同的部门之间协作性 差，各自独立开发数据系统，加上相关人员组织管理不一，高校至今仍然缺少统一的数据平台。 在这种情况下，高校出现了“信息孤岛”的状况，数据无法实现融合，用户进入校内同一系统也 要经过多次登陆和核定身份，造成了极大的不便。此外，数据平台的安全性及保密性仍然欠缺技 术上的保障，身份权限模糊，保障措施不足。在这种情况下，实现数据信息的有序管理及高效应 用，尽快建立统一的数据平台就显得非常重要，成了高校资源共享的重要前提。 1.21.2 课题研究的意义课题研究的意义 数字化校园建设是学校一项基础性、长期性和经常性的工作，是学校建设和人才培养的重要 组成部分，其建设水平是学校整体办学水平、学校形象和地位的重要标志。当前信息技术飞速发 展，对高等教育产生了巨大冲击，从教育环境、教育模式到教育理念、教育目标，都在这场冲击 中发生着变革。根据自身发展的需要，顺应信技术的发展潮流，采用先进的信息技术来构建数字 化校园，加快信息化建设的步伐是高校占领信息制高点的一个有力的举措，也为各个高校信息化 建设提供了机遇和条件。 高校进行数字校园建设对于高等教育实现现代化，高校实现跨越式发展具有十分深远的历史 意义，主要表现在以下几点： 数字化校园建设是高校适应信息时代发展的要求。要想将高校建设成为多科性、研究型、国 际化的知名高校，校园数字化的水平是标志性工程。随着社会的发展和时代的进步，应用网络技 术、信息技术、多媒体技术等建立起来的网络应用系统也越来越多，建立良好的数字化、网络化、 信息化的大学校园，是建立现代化大学目标的必然要求，数字化校园的建设应该与时俱进，随技 术以及教学管理等的发展而不断进步。 数字化校园建设是高校提高办学水平的需要。教育信息化是实现高校跨越式发展，推动高等 教育大众化，建设学习型社会，构建终身教育体系的重要途径，同时为高校的发展提供了新的增 长点。 从管理层面看，作为一所现代化的大学，管理水平的高低，是大学效率的重要体现。同时在 数字化校园建设过程中通过技术手段将先进的教育观念和管理观念引入到学校中去，从而提高高 校的决策水平、管理水平和学生的培养质量，提高整个学校的办学水平。 从技术层面看，数字化校园整体解决方案的实施、应用，能使校园网得到最大限度地高校、 合理的应用，将高校内部的相对独立分散的网络系统，进行了统一整合，消除了高校信息化孤岛 问题，有效地实现数据共享，消除对数据的重复管理、数据冗余以及数据不同步的问题 s.keyi 无形中规范学校的各项业务流程，提高工作效率，减少以往一些工作因手工操作所带来的随机性 大，流程不易规范化的特点。 数字化校园是新的教育思想的支撑。近些年，新的教育教学思想不断涌现，其中较为活跃的 就是大力发展终身教育体系。数字化校园建设最重建设目标是创建数字化的生活空间，创建虚拟 大学空间，越来越多的学校能够通过互联网获得资源共享能力，可以打破学校的“围墙” ，形成 万网、万校的“数字大学” ，形成了一个巨大的永不过时的巨型资源库。在拥有丰富资源的基础 上，高校可以通过向社会开放和共享丰富的资源，来提高为社会服务的水平，逐步实现终身教育 的目标。 建设数字化校园时高校承担社会责任的必然要求。高校作为向社会传播知识和文化的中心， 肩负着为全社会培养高级技术与研究人才的重要使命。不断从社会实践中总结规律、发现知识， 然后再通过教学成果和科研成果表现出来，是高校义不容辞的责任。高校的数字化建设将直接或 间接影响整个社会的信息化水平，是一个社会信息化程度的重要标志，也是社会信息的源泉，更 是知识传播的发动机。 1.31.3 国内外研究现状分析国内外研究现状分析 由于数字校园数据平台在实现公共资源与资产公开透明、促进人员互动与交流、促进信息规 范化管理上的突出作用，国内外众多高校及相关组织都对数字校园研究投入了大量的人力物力， 得出可喜的研究成果。随着信息化时代的发展，数字化校园数据平台的建设越来越受到人们的重 视，普及程度不断加深。现今美国大学校园的信息化水平最为领先，提出了 SOA 架构和 LDAP 技 术等，图书馆网络、科研教学活动甚至师生们的生活都被纳入信息化体系中，教育高度信息化， 形成完善的信息网络。而我国数字校园技术也不断提高，其中以清华大学的 URP 为代表，相当一 部分高校已经消除“信息孤岛”现象，建立了完善且统一的数据平台，为师生学术互动及交流提 供了便利， 促进了资源利用率的提高。 国内外在数据平台构建的这一领域上的研究成果相当丰富， 现简单归纳如下： 在数据共享方式上，大多数国家已经摒弃了网状分布模式和中央集中模式这两种传统的数据 共享方式，研究并提出基于分布式的数据共享方式，这是因为这一分布模式不仅保证了各业务系 统之间的相对独立,维护和升级简易，还能够避免了与业务系统之间进行直接联系，符合高校项 目建设的特点和需求。 在共享数据平台的架构上，国内外大部分专家学者都提出构建业务数据库层、数据仓库层、 共享数据库层和数据服务层这一层次上自下而上分布的架构，以实现一系列数据库及相关应用工 具的建设。 在数据来源和数据流程上，研究出从业务子系统抽取、转换、装载(ETL)和数据文件定期导 入以及数据收集这三种数据来源方式，构成了整个共享数据平台的数据来源。 1.41.4 现有研究工作存在的问题或不足现有研究工作存在的问题或不足 （1 1） 信息共享程度低信息共享程度低 该高校现有的计算机辅助工具都是一些孤立分散的系统，所使用的软件互不兼容，所产生的 数据以不同的介质存储，格式也不一致，使得不同部门不同系统的信息和资源不能实现共享，无 形中阻碍了信息的有效利用，降低信息共享度。 （2 2） 数据管理分散数据管理分散 新老校区部门各行其是，独自研发建立数据系统，缺乏统一的数据管理和调度，对资源监管 不力，使数据管理变得分散，部分校区成了“信息孤岛” ，用户无法登录和共享资源。 （3 3） 信息传递速度慢信息传递速度慢 该高校的信息传递方式仍然落后，很多资源仍然未能实现信息化，没有归到网络管理中，部 分信息传递仍靠书面文件和报表的方式，速度慢，时间长，降低了信息的时效性，不能及时反映 决策变化和学术成果的进步。 2.2.课题研究内容课题研究内容 针对上述存在问题或不足，本文。具体研究内容包括： （1 1）高校数字校园的应用现状与存在的问题分析高校数字校园的应用现状与存在的问题分析 信息技术的发展使得高校的数字校园建设取得了一定的成效，但随着信息共享与管理的要求 不断提高，以及数字校园建设的不断深入，系统的应用问题逐渐暴露出来，具体有以下几方面的 不足：一是高校在对数字校园的建设上重硬件而忽视对软件的投入和建设，使得软件建设相当薄 弱，不利于数字校园的应用推广。二是缺乏统筹规划，不分阶段实施。高校没有从教育信息化的 角度去统筹建设，导致重复投入等现象的出现。三是各种应用管理系统分散，信息门户不统一。 信息的分散和割裂不仅成了“信息孤岛”现象存在的重要原因，还导致了多地点多系统登录，给 用户和管理员带来了极大的不便。 四是欠缺对标准化的研究和应用。部分高校忽视基础数据平台、共享数据库的标准化，没有 统一的数据平台，使得信息资源分散，共享程度大受影响。 （2 2） 高校数字校园应用需求分析高校数字校园应用需求分析 高校对数字校园的应用需求在于促进信息化管理、提高教育管理水平和数据整合度，实现资 源共建共享，促进校内跨组跨部门的协调合作等等，具体归纳有以下几个方面：一是用户管理， 包括身份认证、用户注册、校园一卡通等应用管理。二是数据管理，主要为数据备份。三是信息 管理，包括信息分类、信息标准化和建立管理信息系统。四是信息服务，包括信息发布、决策支 持等。五是网上办公。六是网上教学，包括网络教学资源共享、网络教学平台建设、数字图书馆、 虚拟实验室。七是电子商务。 事实证明，数字校园的建设能大大促进高校各项工作的发展，更快更全面地建立多层次、创 新型、开放式开放创新的教育环境，对提高办学质量和效益，对创新教学模式、促进科研水平、 提升管理效率有重要的意义。 高校数字校园的建设需要充分考虑这些方面的需求， 满足其适用性。 课题将结合其应用需求而对数字校园进行深度分析与研究。 （3 3） 高校数字校园基础设施建设关键技术研究高校数字校园基础设施建设关键技术研究 实现高校数字化校园需要具备一定的网络技术、数据库技术和多媒体技术等。在数字校园的 建设规划中，应包括以下五个方面：一是信息基础建设，如校园网络、卫星通信网络、有线电视 网络和无线网络技术的建设和完善。二是网络基本服务系统建设，包括对目录服务、认证系统等 新生应用服务系统的建设。三是信息资源库的完善，如数字图书馆、教学资源库和管理信息数据 库等。四是应用支撑系统的建设，解决教学和管理过程中有关业务逻辑和信息服务方面的需求。 五是信息服务系统建设。课题将针对这些方面进行分析研究，找出现今阻碍数字化校园数据平台 建设的技术因素，促进数字校园统一数据平台的建设。 （4 4） 数字化校园数据平台实现原型研究数字化校园数据平台实现原型研究 CRP 是实现高校信息系统总集成的数据平台,技术具有领先优势。 它利用统一的平台和接口规 范, 将高校的各种信息资源以松散耦合的方式系统集成起来, 实现各种信息的共享和交换, 为 用户提供统一的访问界面, 并为后续的应用系统设计和实施提供统一、规范化的要求。实现 CRP, 有必要建立一个公共的平台来集成各分立的系统,同时保证各种应用系统只需要经过简单的修改 就可以集成进而构成一个有机的总体, 使原来信息割裂的新老校区之间建立信息联系,消除“信 息孤岛” 现象， 而且统一身份认证， 使用户能够一次登录即可访问学校的多个网站。 但要实施 CRP, 需要一定的技术、资金和时间，需要从高校全局的高度来分析, 理清高校的信息流、资金流和物 流之间的关系, 并且界定各部门之间联系, 建立统一的信息标准和应用支撑平台。在此基础上集 成、开发高校的应用系统, 形成一个有机集成的高校信息系统。 （5 5） 数字化校园数据平台核心关键技术研究数字化校园数据平台核心关键技术研究 （6 6 ）数字化校园数据平台核心功能的实现）数字化校园数据平台核心功能的实现 数字化校园涵盖校园生活的诸多方面，其数据平台核心功能主要包括服务接入、校内管理层 和基础设施层。一是服务层，包括门户接入、WWW 服务和目录服务等。二是校内管理层，主要由 包括科研、财务、学生、教务、办公系统、人事、校园地理信息系统和物资仪器设备管理系统等 在内的校内信息服务、身份认证系统、知识管理系统、数字图书馆、远程教育、数字档案馆和校 园一卡通等构成。三是基础设施层，主要包括网络基础平台、DNS、E-mail 和数据库群等网络基 础服务设施。数据平台的核心功能在这三方面的充分应用，是高校建设数据平台的目标，必须得 到充分的重视。 3.3.课题需要解决的关键问题和拟采取的技术路线和必要支撑条件课题需要解决的关键问题和拟采取的技术路线和必要支撑条件 3.13.1 需要解决的关键问题需要解决的关键问题 经过调查研究，发现现今高校在建设数字校园数据平台的过程中，遇到缺少统筹规划、重硬 件轻软件、忽视标准化和应用管理系统分散等问题。其中，标准化程度低和应用管理系统分散成 了数据平台构建的关键问题。数据标准化是数字校园数据平台建设的重要基石，但部分高校忽视 对标准化的研究和应用，导致信息资源分散，共享程度低；统一的信息门户和集中的管理系统是 构建数据平台的重要支撑，但在实际中，高校不同部门和人员在进行跨部门协作时，常常需要进 行多地点多系统登陆，大大降低了工作效率。这两个问题是导致“信息孤岛”出现的重要原因， 只有实现基础数据平台的标准化、共享数据库的标准化以及统一信息门户、统筹各种应用管理系 统，才能真正解决“信息孤岛”这一核心问题，实现数字校园数据平台的构建。 3.23.2 拟采取的技术路线（实施方案及技术）拟采取的技术路线（实施方案及技术） .1 高校数字校园数据平台实施方案研究高校数字校园数据平台实施方案研究 数字校园系统的建设包括教学、信息、资源和管理这四方面，而数据平台的建设主要为信息 的管理和共享。为促进高校建设和完善数字校园数据平台，本文提出了如下方案： 在体系结构上，建立以网络基础为中心的体系；向外为网络基本服务层，包括身份认证、域 名服务、目录服务和网络安全等；再往外是应用支撑层，将各类数据按照教学业务的逻辑规范管 理、组织起来，包括数字图书馆、管理信息系统、办公自动化系统和网络教学系统等。 在总体结构上，应有计划有步骤地分步建立一系列的数据系统，包括校园网网络基础系统完 善与整合建设、基于统一身份认证的门户平台（Portal） 、网络教学及教学评估系统、数字图书、 学科资源系统、集成化的信息管理系统以及公共数据库及查询系统（学校数据中心、IDC）等等。 .2 高校数字校园数据平台的技术路线高校数字校园数据平台的技术路线 本方案的开发以 J2EE 为标准，通过采用 JAVA 编程语言，有效实现 Java 语言作为基于 Web 的软件业的公共标准，构建具有“跨平台性”的操作系统。具体技术线路为： 一是面向组件技术，这是出于加强系统的伸缩性和减少各子系统依赖性的考虑。面向组件编 程 COP，组件需要符合容器订立的诸如初始化、配置等规范。通过定义组件之间的协调关系，本 方案力求高效完成系统的构建，实现更为良好软件结构。 二是基于 SOA 的 ESB 服务集成。ESB 是连接各种应用的骨干神经系统，也是 SOA 的核心组成 部分。本方案通过对其整合以实现提高系统的效率和加快响应速度的目的。同时，采用消息或信 息、转换模块、内部通道、Event、服务或接受封装等核心模块，并采用 Bus 系统管理模式。 三是统一身份认证。在本方案中，对于部署到同一应用服务器下的业务系统采用 agent Policy 实现 SSO，使用户的访问请求都通过 portal 应用服务器，而应用服务器的返回结果能够 以单击登陆服务器的方式发送到用户，从而实现有序管理；对于部署到不同的应用服务器下的业 务系统采用加密传递登陆信息的方式实现 SSO，最大限度保证数据传输的安全性。 4.4.课题预期达到的目标课题预期达到的目标 4.14.1实现数据标准化实现数据标准化 通过构建这一数字校园数据平台， 实现学生信息数据库、 班级信息数据库、 教师信息数据库、 部门信息数据库、教室信息数据库和课表库等校园基本信息库的标准化，使不同类型的用户可以 通过数据中心数据库获得所需的信息资源。 同时， 在共享数据的基础上提供组合查询和专业报表， 使信息资源得到更大程度上的利用。 4.24.2形成统一的管理系统形成统一的管理系统 在规划统筹下形成集中的统一的数据管理系统，实现对信息和应用系统访问的统一控制。这 一管理系统将向用户提供一个单一的访问入口和基于 Web 的统一认证功能,最大程度上实现简单 便捷的单点登录(SSO)。该系统的建立将支持各种开放性的标准和规范,实现全面的信息集合，同 时提供统一的应用入口和个性化的内容及界面定制，并实施灵活的集成策略等，大大提高高校各 部门个系统的管理效率。 5.5.论文进度安排论文进度安排 时间研究内容完 成 情 况 预期进展 2010 年 8 月 -2010 年 9 月 研究课题及研究背 景的确定。已完成 确定研究题目； 了解现有的 研究成果。 2010年10月 -2010 年 12 月 资料收集，研究现 状分析。已完成 查阅、收集国内外资料（包 括专利文献） ，并分析、消 化资料，形成文献分析报 告。 2011 年 1 月 -2011 年 3 月 课题项目的可行性 及需求分析 已完成充分了解用户的业务及目 标， 对获取的所有信息进行 整理， 以区分业务需求及规 范、功能需求、质量目标、 解决方法和其他信息。 通过 这些分析， 形成需求分析报 告。 2011 年 4 月 -2011 年 6 月 系统总体设计已完成系统技术方案及体系结构 的确定，系统功能模块设 计，数据库设计 2011 年 7 月 -2011 年 9 月 课题项目的概要设 计及详细设计进行中 对系统模块进行划分， 明确 模块的接口， 确定模块采用 的算法及数据接口， 并为每 一个模块设计出一组测试 用例， 最后形成详细设计报 告。 2011年10 月 -2011 年 11 月 系统文档整理； 撰写论文，答辩 系统技术文档； 毕业论文 6. 课题交付成果 1)完成该高校数字化校园数据平台研究与设计论文撰写； 2)公开发表论文 1 篇。 7.参考文献 1 陈圣日.打造数字化学校：中小学数字校园探索M.上海:上海科学技术出版社. 2 Wilson, David J. 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