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系统思考引领中小学矢量化数字校园建设例谈
信息化和经济全球化使整个世界链接成为了一个复杂的大系统，我们每一个单位、每一个人都工作和生活在这样一个多层次的系统之中；这个复杂的大系统是不断变化的，而且变化具有快速、跳跃、复杂和不确定性等特点，与过去的变化有显著的区别。在这样的时代，教育信息化建设要求我们必须学会系统思考。

学校教育信息化整体建设和应用被行业内称为“数字化校园”，这项工作在政府重视、学校需求的态势中蓬勃发展。近10年来，教育主管部门、学校、企业界一直对中小学数字校园进行探索和思考，从完美硬件配置到完善软件应用，似乎都有了难以挑剔的解决方案，但站在绩效评估的角度，为何这份答卷又令各方都不满意呢？这是因为信息化服务与支撑是一项系统工程，迫切需要系统思考。

在数字校园中，教师是最核心的要素，是信息化服务的主体。我们建设和应用的视角一定要关注今天的教师有何种需求：较大压力下教师们最需要人文关怀、发展期的教师们最需要自我展示、职初教师最需要有效的培训资源、资深教师最需要对教育历程的梳理、老教师们最需要承认与认同、一线教师都需要获得参与学校发展的民主权利、看似功利的教师其实也有着对常态教育深刻的反思、看似职业倦怠的教师其实也在追逐着教育理想和境界，这就是数以百万计游走在理想和现实之间的教师群体，我们要用系统思考的方式重新审视教师的需求。

两耳须闻窗外事，数字校园其实是教育信息化最基层的项目，最需要了解整个社会信息化进程，基础教育校园信息化最恐惧的是站错位唱错戏，成为小而全的“孤岛”。商用技术的发展超乎我们的预设：类U盘的设备就是一条无线3G宽带的接入、博客播客数量翻倍几乎要赶上电子邮件、淘宝等电子商务交易量富可敌国、QQ飞信和开心网已经成为生活的一部分、Google的云服务预计无缝覆盖生命需求的各领域，这些就是2009年数字校园的发展周遭，我们要用系统思考的方式理解外部的环境。

10年来，数以万计的中小学准数字校园建立，而很多高级别的硬件架构似乎做的是网吧级的应用、很难实现面向广大师生和行政管理人员的协同工作环境；不少有领先思路的学校在信息安全、权限管理、统一流程、标准规范等的实施也举步维艰；部分学校信息团队不够稳定且缺少专业素养，教师队伍的教育技术培训也不够实用贴切；不少发达地区第一代校园网络硬件系统临近淘汰、软件系统性能安全也捉襟见肘。此时，我们要用系统思考的方式洞悉数字校园项目的内部运营。

任何事物的发展有量变才会形成质变，从装备投入有目共睹到使用绩效多方共赢，逻辑上看是行的通的，但这需要对数字校园的整体设计出科学的模型，使得数字校园系统软硬件完整均衡、便于随时调整满足可持续发展的需要，这样具备一体化和发展性特征的校园网我们可以称之为矢量化数字校园。

矢量是物理学概念，如果说它既有大小又有方向的物理量，还不如说是方向的改变会引起大小改变的量。

CorelDRAW（矢量图处理）和Flash（矢量动画处理）让我们接触了矢量概念，两个软件中的矢量图并不是真正的像素图，而是一些信息，包括对象在屏幕中的位置、创建它的顺序、以及定义的属性值，都将作为对象描述的一部分。这意味着当操作对象（如移动和调整对象）时，软件会重建其形状和全部属性，故此矢量图无限放大而不会模糊，是由于它具备自动重建的能力。矢量化其实是一种机制，是一种用发展需求（规划）引领装备投入的机制，矢量化的思路对于指导数字校园设计有着现实的意义。

一、矢量化数字校园特点之——标准化
标准化其实是考量设计者对科技趋势的把握，对于中小学数字校园建设的标准化是使用成熟领先的技术，回顾我在2005年参与部分校园网络基础建设时常面临的几个技术选择，如下：
1.综合布线用超五还是六类。
当时大部分学校还是选择超五线缆，我们思考布线系统在智能化系统中的基础作用决定了其一旦建成就不可能在短期内变动，其生命周期应该不低于15年，六类线虽然价格高出30%以上，但品质标准更高并能够极好的支持未来千兆到桌面的应用需求。
2.交换机是否要支持第二版互联网协议。
当时不少企业在向中小学推荐支持ipv6的万兆核心交换设备，研究后觉得交换机生命周期平均6年，2012年之前电信等运营商在城域网普及ipv6几乎不可能，同时普教学校六年内实现万兆主干千兆到桌面没有实际应用价值，故ipv4设备仍是2010年之前的不二之选。
3.对于无线局域网的“胖瘦”之选。
我觉得无线设备的生命周期更短约在4年左右，同时无线技术是当下发展最快的技术之一，加之设备成本较低，中小学校可以根据覆盖区域选择适合安全的无线组网技术，特别是规模较小的学校可以选择灵活低廉的局部无线组网方式。
以上三个事例说明标准化不仅是书面推荐的技术参数，而是根据实际工作作出的前瞻务实的选择，有坚持有放弃。

二、矢量化数字校园特点之——扩展性
扩展性不应单指局部设备硬件可升级，泛指整个网络系统可以用策略调度的方式提升服务支撑力。举两个例子：
1.集中存储的建立。
近年来，学校中课件、视频、照片等数据量几何级俱增，原先文件服务器容量远远不能满足，所以，当前在数字校园规划中必须加入构建SAN存储区域网络，将计算与存储分离，该存储可以弹性动态的向校园网任意一台服务器（终端）分配虚拟硬盘空间，按需分配和集中存储等特性使得学校彻底摆脱“容量之痛”。SAN存储分为高端FC和低端IP两类，无论从经费还是中小学实际吞吐量都应选择后者，基于以太网的IPSAN用前者1/3的采购成本实现了较强的存储性能,同时可以节约磁盘升级成本超过70%以上。
2.网络中心计算能力的分解与聚合。
当前学校网站和校内资源共享等主流应用对服务器的运算性能要求很低却独占着紧缺的硬件资源，很多学校只有一两台服务器，如果使用服务器虚拟软件如Vmware等，可以轻易将一台高性能服务器切分成若干台相对独立的服务器，节约成本、扩展了性能。虚拟技术给我们带来还有很多，包括集群计算、多机热备等。
透过以上案例，我们看到，数字校园中数据中心计算能力和存储资源可以灵活分配和重新组合，获得了更大的合力，同时新的计算和存储设备加入的时候，看不到是物理上的增加而更像逻辑上的融入。以上说明了扩展性其实是建立资源分配、聚合、重组的机制。

三、矢量化数字校园特点之——整合度
整合度旨在减少同质核心服务数量，将数字校园中将多个同类应用汇聚联动，降低运维成本。以教育流媒体技术为例，近年来，学校越发重视视频应用，派生出如校园电视台、自动课堂实录播系统、视频点播和直播、学校播客、多校区视频会议等多种项目，分析其技术核心是依托流媒体服务平台，只是前端设备和软件平台有所不同。
建设首先是选择适合的流媒体服务平台，主流的real server或media server功能均十分强大，一旦确立流媒体统一标准后，各类视频应用项目均需参照设计和选型招标；当下还有不少学校现有原模拟信号的闭路电视系统，建议在数字校园整体规划时，一定要将传输方式合并入流媒体系统，这样整合未来应用操作性远胜过两套并存。
除了网络视频基础架构的整合，网络视频的内容管理整合也很重要，无论是校园电视台的自办节目、课堂教学实录片还是校内活动录影，不少学校往往散落难以调用查找，如果运用统一的视频资源平台分类梳理，坚持运用会极大地提高教学绩效，沉淀为学校的教育内涵。

四、矢量化数字校园特点之——易控性
易控性为了降低数字校园规模不断扩大后的技术驾驭度。很多普教校园网络中硬软件系统愈加庞杂，放在不同子系统中服务器数量超过10台，信息点过千交换设备几十台，还有全网应用软件10多种，似乎像个小规模的高等学校，伴随网络化规模的扩大，专任网管却还是那一名，人员岗位的增设比设备的投入难度要大得多，显然降低控制难度非常重要。
全域管理就是管理人在任何时间、任何地点均可接管全部硬件设备和软件平台。
提高易控性方法的核心全域管理模式，全域管理的实现其实需要用黑客思维来设计。
1.第一步为统一管理界面。
例如服务器一般分为刀片式和机架塔式两类，刀片服务器群自身有统一管理解决方案，其他服务器需纳入KVM统一集中管理；交换路由设备建议配置原厂或第三方局域网集中式管理平台；存储和其他安全设备也要选购含远程管理界面的型号。
2.第二步管理数据IP化。
如果系统中还存在模拟化管理数据远程是无法接管的，如前面谈到的服务器KVM可在输出端加设kvm for ip模块，并且用公网IP地址对内网各类管理平台的内网地址做映射，这样无论在全球何处均可以通过公网地址访问单位设备。
3.第三步为设计冗余管理链路。
如果第二步的预设出现配置故障同样无法全域管理，必须非常重视冗余管理链路设计，可以在内网架设Netop网关并在全部服务器和重要设备安装被控端，使其可以透过另一公网地址随意进入内网开展技术调试，两条路径互为备份安全系数大幅提升。
以上三步的规划加之给网管配置全国漫游的3G无线上网卡，一定会实现数字校园维护1分钟响应的全域管理机制，这样做降低了风险成本，提高了管理效能。

五、矢量化数字校园特点之——规则度
从数字校园普通用户的角度来看，所谓规则度，即数字校园中的师生们往往会将家庭和社会上网的意识和行为移植到校园网中，而数字校园作为专用网络环境有其自身的规则，但长期缺乏强化规则意识，导致网络应用出现了大量可以避免的问题，规则的建立将有助于全网教学应用健康运行。
例如，校园大量的娱乐下载轻易会造成出口淤堵引发性能问题、单机病毒轻易感染全网引发安全问题、学生轻易在机房安装暴力游戏引发教育问题、教师在最佳工作时间轻易可以上聊天和淘宝引发工作效率问题、任意笔记本都随意接入且IP 地址随意变动引发管理问题、学校重要文档随意共享访问引发泄密问题等，此类案例还会导致领导的“因噎废食”。若数字校园的规划者、管理者多思考些解决办法，以上问题会迎刃而解。
以上问题解决方案有很多种，例如：
1.学校购买或自制基于freeBSD的流控系统，可以设计出科学的网络行为规则对学校的出口带宽及上网行为进行管理，例如在上下午教学工作七小时内给下载限速、不允许访问热门娱乐游戏、炒股淘宝和聊天软件停用，午休和下午5点之后不设限制，这样既保障工作效率也兼顾人性化。
2.网管须对全网终端IP/MAC绑定管理，地址绑定可以任意在交换机、路由器以及服务器中完成，这样如同给全网计算机做了身份技术档案，将有效抑制非法计算机入网，方便快速排查病毒蔓延的源头设备。
3.数字校园中的每位教师需配备统一内网权限，权限包含统一规则的帐号和个人密钥，全网任何子系统登录名需一致，可以采用调用同一数据库方式，对于特殊项目可以手工同步，必须方便教师开展网络应用。

结语
系统思考下矢量化数字校园理论核心其实是科学发展观，坚持数字校园建设应用以师生为本，全面、协调、可持续的发展。触及的内涵深刻、外延庞大，本文权且从这几方面小议，抛砖引玉。