数字化校园资源建设与应用系统集成.doc

XXXX大学实习报告 04届XXXX21号 xxx 数字化校园资源建设与应用系统集成摘 要：本文从校园网资源建设和应用系统集成两个方面入手，就如何在校园网络环境下实施数字化校园资源建设与网络系统应用集成方案等内容进行研究，目的在于促进校园网硬件环境、软件系统、信息资源等各方面的均衡发展，使校园网在教学、科研和管理等工作中更好地发挥作用。关键词：校园网；网络资源；系统集成；数字化校园1. 数字化校园的基本目标与现行系统存在的不足1.1 数字化校园的基本目标数字化校园是以校园网为背景建构的集教学、科研和管理为一体的新型数字化的工作、学习和生活环境，在传统校园网基础上，利用先进的信息化手段和工具，将现实校园的各项资源数字化，形成的一个数字空间，使现实的校园环境在时间和空间上得到延伸。数字化校园旨在用层次化、整体性的观点来实施校园信息化建设，利用校园网把教学资源和管理信息更好地组织分类，为教学工作提供基于网络环境的信息化教学平台，为管理、科研工作提供基于网络环境的信息化管理平台。1.2 现行校园网络系统存在的不足信息技术的蓬勃发展推动了高校校园数字化建设的步伐，校园网络应用系统和用户都达到了相当规模，初步实现了网上办公、网上教学、网上管理和网上服务。然而，在校园数字化进程中取得可喜成就同时，其中也存在诸如发展缺乏统一规划、信息缺乏有效共享、应用缺乏有效集成、用户缺乏统一接口等问题。各系统没有统一的数据标准，导致的后果是各系统之间的数据资源无法共享，各系统中的信息资源成为信息孤岛。校园网是一个有机的整体，虽然学校的各个应用系统有各自相对的独立性，但应用与应用之间有相互的功能依赖或信息依赖关系。因此有必要对校园网网络资源和应用系统进行统一的总体规划，建立起各种各样规范，使各应用系统之间建立连接，成为整体。2. 网络资源库建设与应用系统集成需求分析2.1 基础数据库建设需求分析数字化校园建设需解决的首要问题就是信息孤岛问题。伴随着各项业务管理系统的建设和应用，基础数据规范化需求是校园网资源共享的一项非常重要的基本内容。统一规范数字化校园所需的各类基础数据，整合和共享基础数据资源是一项非常必要的措施。基础数据库建设包括以下基本内容：（1）统一数据平台统一数据平台通过一个统一的、抽象的数据服务层，确保为集成、聚集和转换数据工作的可复用性。同时，容易地向应用程序传递数据，并通过一系列数据服务引擎为前端数据展现提供集中的服务，从根本上简化分布数据的访问和集成，充分体现 “面向用户，简化智能”的设计理念，最终为用户提供了一个统一的数据应用环境。统一数据平台包括四个基本标准：数据元素标准、信息分类编码标准、用户视图标准和数据库标准。（2）数字图书馆数字图书馆是用数字技术处理和存储各种图文并茂文献的图书馆，实质上是一种多媒体制作的分布式信息系统。它把各种不同载体、不同地理位置的信息资源用数字技术存贮，以便于跨越区域、面向对象的网络查询和传播。数字化图书馆涉及信息资源加工、存储、检索、传输和利用的全过程。（3）教学资源库建设教学资源建设是一个需要长期建设与维护的系统工程。应更好更有效地建设教学资源库，使其在质量、效益、可持续发展等方面有更强的保证，使媒体素材、题库、课件、案例等信息，做到充分共享。教学资源建设可以有四个层次的含义：一是素材类教学资源建设；二是网络课程建设；三是资源建设的评价；四是教学资源管理系统的开发。（4）管理数据库分属各部门的学籍与成绩管理数据库、师资与教学情况数据库、学校设备与资产数据库、人事与劳资数据库、财务数据库、科研数据库、办公公文数据库等，各类管理数据库多数没有实现数据共享，普遍存在信息孤岛问题。2.2 应用系统建设需求分析校园网建设中存在的一个突出的问题就是应用系统建设比较其他方面建设相对较弱。在网络教学方面，缺乏使用信息化手段辅助教学或直接教学；在科研方面，科研人员、教师、学生只是利用校园网/互联网做信息检索，缺乏网络通讯协作、仿真计算和网络数据处理等方面的利用；在学生对互联网的应用方面缺少一卡通系统的使用；在学校管理方面的应用虽然比较多，但存在信息孤岛问题比较突出。校园网应用的关键在于应用系统的建设，特别要把服务教学作为网络建设的着眼点和落脚点。在合理规划网络资源的同时，应通过应用系统的建设充分挖掘校园网的功能和效益。通过上述分析，在校园网的基础数据库建设和应用系统建设方面，存在以下突出问题：缺乏统一数据平台；校园网资源没有统一标准，网络资源孤立，信息孤岛问题严重；缺乏网络教学资源；管理信息资源集成度差。缺乏统一的应用信息系统，网络信息系统集成度弱；校园网资源库建设是数字化校园一项重要内容，它涵盖一个高校所有的教学资源和管理资源。在此基础上开发高度集成的应用系统，校园网才会很好地运转起来。否则，校园网建好后只是一个空壳，实际运行不起来，校园网的资金投入就不能收到应有的效果。综上所述，归纳出数字化校园系统集成亟待解决的几个关键问题：教学资源库建设；信息资源库整合与共享；异构数据库集成数据传输；数字化校园应用系统集成方案。3. 网络资源库的建设与共享数字化校园网络资源库的建设包括两个基本内容，一是教学资源库建设，二是管理信息资源库建设。3.1 教学资源库的建设（1）教学资源库建设的含义和结构教学资源是指支持教学的相关资源，大致分为教材、支持系统和环境，包括涵盖一切有助于教学活动的任何事物。教学资源库通常具有图1 所示的结构。教学资源数据库是教学资源库的核心，分为三个层次：最底层是媒体素材库及索引库，在此基础上，有课件库、题库、案例库及相应的索引库，最上层是网络课程库和索引库。图1 教学资源库结构示意图我国教学资源建设技术规范把教学资源库分以下八类：媒体素材、试题库、课件与网络课件、案例、文献资料、常见问题解答、资源目录索引、网络课程。（2）教学资源数据库技术规范教学资源都可以用具体的数据库（如：SQL Server、Oracle 等）进行组织管理，提供服务。针对具体内容，有如下技术规范：媒体素材的要求、试题库要求、网络课件要求、案例的要求、文献资料要求、常见问题解答要求、资料目录索引要求、网络课程要求。（3）教学资源库管理功能教学资源库建设的宗旨是为教学服务，要求有一个教学资源库管理系统来支撑。教学资源管理系统的功能是对存储于资源库介质中的教学资源进行管理、维护和更新，包括资源管理功能、系统管理功能、用户管理功能、搜索引擎功能和系统开放功能。（4）资源库中教学资源来源教学资源可购买或自建，购买的商品化教学资源多具有扩展资源及升级资源功能，扩展由用户自行添加资源，升级由教学资源制作公司提供更新资源，商品化资源库存在无法提供学校个性化教学资源问题。自主建设资源库是行之有效的途径，教师是教学资源库建设的主要力量。在多数教师掌握计算机操作技能条件下，结合丰富的学科教学经验后，能够制作具有本校学科和专业特色教学所需的各类课件，满足相关学科的教学需要。3.2 信息资源的整合与共享（1）信息资源整合必要性高校的管理与服务手段需要引进先进的信息管理办法，来简化高校的诸多事务性管理工作，解放管理人员，提高工作效率，为师生员工提供更好的服务。然而，随着高校信息化建设逐步展开，又产生了新矛盾，各部门和单位相继建立自己计算机应用系统的同时，由于各系统的建立是服务于个别应用，从而缺乏整体性和规范性，突出表现在以下两个方面：一方面，物理分离的多套系统，各自带有自己的数据，数据冗余，标准不一致，资源不能共享，形成许多信息孤岛，决策层难以快速获得准确数据，难以做出精确的统计分析。另一方面，随着高校发展，新的计算机应用系统也不断加入进来，如何在一个统一、协调和可持续发展的框架下进行高校信息化建设，是一个需要迫切解决的课题。因此，高校信息化建设亟待从整体、全局来彻底解决问题，整合全校信息资源已刻不容缓。（2）信息资源整合模式科学规范地对学校信息资源进行整合和集成，以构成统一的信息管理、统一的资源管理、统一的用户管理和统一的权限控制；通过组织和业务流程再造，推动学校进行制度创新、管理创新，最终实现教育信息化、决策科学化和管理规范化。共享信息资源的整合，亦即数据中心，主要有以下三种模式。1）数据大集中模式全校重新做系统分析，统一制定信息标准，开发统一应用平台，在统一的框架中重新开发各应用子系统，建立统一的数据库，用于存储全校的数据，各部门数据都集中到数据中心，部门没有自己的数据库。其优点是各子系统之间的耦合程度较高，容易实现各子系统与数据中心的无缝连接。这种模式一般开发周期相对较长，各部门所有业务数据访问均需要与数据中心打交道。2）共享数据中心各部门原有许多应用系统，功能完善，如丢弃会造成浪费。此时可采用另一种模式，在保留原有应用系统不变前提下实现资源整合，从各应用系统中抽取有共享价值的数据，建立共享数据中心。各应用系统可以保留，同时向数据中心提供共享数据，数据中心的共享数据处理机可以是多台分别实现不同功能的主机，例如WEB 服务器、数据同步服务器、应用开发服务器、数据库服务器等，共享数据库建立在磁盘阵列上。本部门的数据读写操作都在部门数据库，只有涉及到共享数据操作时才与数据中心打交道。3）分布式资源整合分布式资源整合类似于共享数据中心的做法，在应用系统只涉及到本地数据访问时，数据操作只发生在本地，当请求访问其他部门、工作站的数据时才和数据中心打交道；但与共享数据中心的做法不同的是，这种资源整合方法并不创建共享数据库，而是建立资源索引库，所有业务数据仍然存放在各部门、各工作站。部门把有共享价值的数据子集登录到资源索引库，告诉它某个数据处于网络的什么位置，其功能类似于互联网上的搜索引擎。同时，授权给某些用户，只有授权用户可以访问，未授权的用户不能访问。当用户有共享数据请求时，工作站将视图框架提交给数据中心，数据中心不是直接把数据给用户，而是在资源索引库中查找用户要访问数据的准确位置，按照用户对各数据访问权限的判断，将这些信息填入用户请求的框架后返回给用户，用户端的框架刷新后获得所需的数据。本文提及的三种资源整合模式各有千秋，可根据具体情况，权衡可靠性、易用性、可扩展性、可移植性，选择最合适方案。3.3 异构数据库集成数据传输各部门建立的管理系统相互独立，一些有用信息被封锁在互相隔离的系统中，形成信息孤岛。随着信息共享以及数据挖掘等需求提出，以一种高效的、整合的、可交互的方式对数据资源进行集成，成为迫切的要求。数据集成主要问题是各个子系统的数据库和操作平台具有异构性，如何以一种统一的方式在异构平台间进行异构数据的通信，成为解决数据集成的首要问题。图2 数据集成系统模型为了集成各个子系统的原有数据，并且不影响各个部门原管理系统的正常运行，一般的集成方案是在高校的网络中心建立中央数据库，用于集成各部门的数据，并在中央数据库进行数据挖掘、信息共享和发布等工作。在整个系统中，各部门的管理系统数据库作为子数据库，将自己的变化量同步生成临时表，记录子数据库变化的表以及变化的信息；并向中央数据库上传，中央数据库接收子数据库的变化量，并进行更新。同时，为保证全局数据的一致性，需要将变化的信息，向其他相关的子系统发送，并更新子系统数据库。为保证服务器运行的稳定性和安全性，以及对大数据量进行存储和管理，中央服务器应采用UNIX 操作系统，数据库应采用Oracle。一个子系统将自己的变化量提交到服务器后，就完成了自己的任务。客户端应用程序只需确保请求到达服务器端后，就可以处理其他任务。4. 数字化校园的系统集成4.1 数字化校园整体方案设计数字化校园整体解决方案一般分为应用支撑平台解决方案、应用建设解决方案、应用接入解决方案、应用表现解决方案、管理决策支持解决方案五部分，如图3 所示。图3 数字化校园总体方案设计应用支撑平台是整个数字化校园的软件基础平台，主要包括共享数据中心、统一身份认证、统一信息门户和一卡通平台系统等几个部分。应用建设解决方案是扩展性和适用性强大的各类管理信息系统，可以分为师生员工管理、教学事务管理、科研外事管理、后勤事务管理、财务事务管理、固定资产管理、办公自动化系统等大类。应用系统接入方案则主要依靠一些应用系统集成工具，将原有的应用系统方便地接入校园共享数据中心，身份认证系统、信息门户系统和一卡通系统。最后通过在共享数据中心基础上应用数据挖掘技术提供一系列数值分析工具实现管理决策支持等工作，进一步提升校园管理水平。4.2 校园网中各类应用系统平台集成（1）各种MIS 与共享数据中心集成首先要分析应用库的数据结构和共享数据中心库内的数据结构的区别。建立双方都能认可的一个协议后，根据数据标准使用数据集成客户端工具在共享数据中心库中建立系统需要的部分或者全部数据结构。针对系统间对于某些字段的定义仍然存在着区别，建立一种规则来达到双方共同认可的字段对应。共享数据中心根据应用系统的业务需要，生成相应的主题库和中间件，应用系统在进行数据操作的时候，直接调用中间件服务，操作主题库，以达到对共享数据中心库的操作。（2）各种MIS 与统一身份认证集成数字化校园的整体建设客观上要求建设统一的身份认证中心，针对各个集成到身份认证系统的应用系统，提供身份相关服务。是