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1、教育数字化转型与变革白皮书教育数字化转型与变革白皮书 以数字化开辟教育科研发展新赛道 新华三集团|编写委员会|杨献波 邓 伟 曾富贵 肖春喜 吴吉权 刘 丰指导委员会汪卫国主编王龙飞 王李鹏 卢绎熹 史翔宇 齐夏琳 李金虎李 震 李嘉玮 张凯娜 张恩豪 谷世鹏 罗洪生侯晋珊 秦 尧 曹 亮 程 旭 潘 铮(按姓氏笔画数排序)编委深化教育数字化战略 筑牢教育强国根基新华三集团副总裁、教育科研系统部总经理 邓伟在科技飞速迭代的今天,教育领域正经历着一场意义深远的变革教育数字化转型。这一转型不仅重塑了教育的形态,更成为推动教育高质量发展、迈向教育强国的核心驱动力。在这样的时代背景下,结合公司发展的契
2、机,我带领团队回顾了新华三在教育行业的实践经验与启示,深入剖析行业发展趋势与热点,把握前沿技术革命的机遇,阐述新华三对行业的深刻理解,并展示二十年来积累的先进经验与案例。希望此书能够成为教育数字化的“一本通”和“全景图”,为推动教育事业的高质量发展贡献一份绵薄之力。我国教育数字化转型的驱动力主要有政策导向和技术革新两个方面。政策导向方面2022年全国教育工作会议提出“实施教育数字化战略行动”,标志着我国教育数字化转型进入新阶段。同年10月,党的二十大会议召开,首次将“推进教育数字化”写进了党代会报告,使推动教育实现数字化转型成为当前教育改革发展的首要任务。自此,教育数字化创新实践完成了从单点突
3、破到体系重构的跨越,在广袤华夏大地上展开波澜壮阔的时代图景。随着实践的不断深入,教育数字化转型的重要性被提到了新的高度。2025年1月,教育强国建设规划纲要(2024-2035年)正式发布。其中,第二十五条提出实施“国家教育数字化”战略,明确了重点发展方向,包括建设国家智慧教育公共服务平台、开发新型数字教育资源、构建教育专网和算力共享网络等。第二十六条进一步强调“促进人工智能助力教育变革”,指出国家应通过教育数字化开辟发展新赛道、塑造发展新优势,而推动人工智能在教育领域的应用无疑是实现这一目标的关键举措。由此可见,教育数字化转型已经与教育强国建设密不可分,助转型便是助强国。序言技术革新方面追溯
4、起来,我国“教育数字化”的前身是“教育信息化”(2000-2017年),“教育信息化”的前身是“电化教育”(19781992年),至今已有40余年历史。纵观便可知晓,技术革新对教育发展有着强大推力。从物联网感知到云智算基础设施,从视觉计算到混合现实交互,从专用AI到通用人工智能(AGI)的技术突破,技术的三级跃迁已为教育行业构建起完整的数字教育技术栈。新华三以“技术+场景”双轮驱动战略,快速响应大模型时代变革,打造教育数字化创新生态,持续释放技术赋能教育的乘数效应。这本教育数字化转型与变革白皮书分为上中下篇。上篇对教育数字化转型进行论述,由第一章至第五章组成;中篇介绍新华三全系教育数字化转型方
5、案,由第六章至第八章组成;下篇介绍教育数字化转型典型案例,由第九章展现。新华三试图为大家梳理教育数字化的发展脉络、剖析内在逻辑,努力回溯教育数字化的发展轨迹,也尝试探讨未来走向,希望能抛砖引玉,给关注教育数字化的朋友们提供一些思考方向。但教育数字化转型是一个极为庞大且复杂的课题,在探索这一课题的过程中,虽已全力以赴,但仍深知自身存在诸多不足,难以做到尽善尽美。唯有呼吁业内同仁携手并肩,共同把握教育数字化带来的机遇,携手应对挑战,为构建教育数字化的新形态、新场景、新模式,推动教育理念重塑、学习方式重构、业务流程重铸,打造新型智慧校园而贡献力量,共同开启未来教育新篇章!2025 年 6 月基于新华
6、三技术有限公司丰富的教育数字化转型实践经验和经过实践检验的解决方案,特编写此书,贡献经验,求同存异,共同提升。本书分为上中下三篇。上篇对教育数字化转型进行论述,由第一章至第五章组成,阐述教育数字化转型背景与政策,梳理教育数化转型前世今生脉络,分析教育数字化转型动力、价值与趋势,总结教育数字化转型挑战,给出实现路径及建议,为教育数字化转型各主体提供启示。中篇介绍新华三全系教育数字化转型方案,由第六章至第八章组成,介绍新华三为不同客户提供的教育数字化转型方案。包括面向高校高职客户的解决方案,面向、面向科研客户的解决方案,以及面向基础教育客户的解决方案。下篇介绍教育数字化转型典型案例,通过案例展示与
7、剖析,为广大教育数字化转型主体提供参考经验。新华三在编写过程中参考了公司内部请多重要原创方案及外部相关参考文献,在此向原作者一并致谢。由于作者水平有限,不妥之处在所难免。敬请各位专家学者和广大读者不吝赐教,以便新华三进行改进和完善。前言上篇 论教育数字化转型第一章 以数字化开辟教育科研发展新赛道第二章 强国助力以教育数字化支撑引领教育强国建设第三章 忆史看今教育数字化转型之前世今生第四章 价值导向教育数字化转型驱动力、价值及趋势第五章 实践出真教育数字化转型的挑战、路径及建议05111217182728394001CONTENTS目录中篇 教育数字化转型方案第六章 面向高等教育智能园区解决方案
8、数据中心解决方案高校智慧校园解决方案高职信息化标杆校建设方案产教融合解决方案第七章 面向科研机构科研创新平台教育科研行业综合业务广域网第八章 面向基础教育教育城域网解决方案中小学数字校园解决方案智慧教室解决方案4950102164209221239240271295296305314327328下篇 教育数字化转型最佳实践第九章 教育数字化转型最佳实践双一流高校案例(部分)0203CONTENTS03 教育数字化转型与变革白皮书 论教育数字化转型上篇04上篇 教育数字化转型论述第一章 以数字化开辟教育科研发展新赛道上篇由第一章至第五章组成,阐述教育数字化转型背景与政策,梳理教育数化转型前世今生
9、脉络。分析教育数字化转型动力、价值与趋势,总结教育数字化转型挑战给出实现路径及建议,为教育数字化转型各主体提供启示05 教育数字化转型与变革白皮书 以数字化开辟教育科研发展新赛道第一章 06上篇 教育数字化转型论述第一章 以数字化开辟教育科研发展新赛道以数字化开辟教育科研发展新赛道数字技术正全方位重构人类的生产与生活形态,深刻改变人类生产生活方式。人工智能、云计算、大数据等现代信息技术不仅驱动产业升级,更深刻渗透至日常生活的各个层面,改变着思维、沟通、工作与学习模式。数字化技术正全方位重构人类的生产与生活形态,深刻改变人类生产生活方式。人工智能、云计算、大数据等新一代信息技术不仅驱动产业升级,
10、更深刻渗透至日常生活的各个层面,改变着思维、沟通、工作与学习模式。在此背景下,教育科研领域的数字化转型已超越技术应用层面,成为落实中国教育现代化2035战略、推进教育强国建设规划纲要的核心抓手,更是实现“教育、科技、人才”三位一体发展的新质生产力引擎。教育部教育数字化战略行动明确提出构建“连接、共享、协同、智能”的国家教育数字化体系,标志着教育科研正从局部信息化迈向全域智能化、生态化的战略升维。数字化技术发展成为教育科研变革驱动力深刻改变知识供给模式数字化技术颠覆了传统的知识传递路径。过去主要依赖教师讲授和教材阅读,如今在线课程、虚拟课堂、移动学习等多元方式,使学生能随时随地突破时间和空间限制
11、获取知识。比如,世界最大的在线教育平台中国国家智慧教育公共服务平台,覆盖基础教育、职业教育和高等教育,拥有全球最大的教育教学资源库。这不仅极大丰富了知识获取途径,更重构了教育资源的优化整合与普惠共享机制。深刻改变科研创新范式数字化技术正引领科研范式的根本性变革。传统科研依赖实验与有限数据分析,而人工智能、大数据、云计算等数字化技术的融合,催生了以数据驱动为特点的科研第四范式。这07 教育数字化转型与变革白皮书 使得科研人员能高效处理海量数据、运行复杂模型模拟、利用AI辅助发现新规律,显著提升研究效率与精度。各类开放式科研平台、大仪器共享平台、在线协作工具等极大促进了全球科研成果的实时共享与协同
12、创新,为教育科研工作者提供了前所未有的强大工具。深刻改变人类思维方式与观念数字化技术将深刻重塑人类的认知方式与价值观念。在数字化时代,创新思维、个性化表达以及对高效便捷的追求成为显著特征。信息获取的空前便利与知识传播的瞬时性,加速了思维方式的转变。这直接推动了教育理念的革新:从“大规模标准化教育”转向“大规模个性化学习”,从“规定传承学习”转向“为未知而学、为未来而学”。教师角色从知识传授者转向学习引导者和协作者,学习者则成为主动的知识建构者,使得“因材施教”这个千年教育理想成为可能。数字化技术为教育科研事业发展注入新动能重塑教育科研生态体系数字化技术的应用正在深刻重塑教育科研生态体系。在教学
13、方面,通过智能教学系统、智能学伴等数字化创新应用,为教师和学生提供了全新的教学和学习方式。智能教学系统可以根据学生的学习进度和特点,提供个性化的学习建议和辅导,从而提高教学效果。在科研方面,通过数字化创新应用,使得科研过程更加高效和精准,通过多学科融合研究,加速了知识生成与转化。通过大数据分析和智能算法,研究人员可以快速获取和分析大量数据,从而加速科研进程,提升科研成果的质量和数量。此外,数字化技术还促进了科研资源的优化配置,使得科研资源的利用更加高效和合理。数字化创新应用,既是工具更是变革引擎,正推动教育科研从“知识传授”向“认知赋能”跃迁。促进教育科研走向开放融合数字化技术的应用正推动教育
14、科研打破传统壁垒,走向开放融合。通过构建开放的数字08上篇 教育数字化转型论述第一章 以数字化开辟教育科研发展新赛道人工智能为教育科研发展提供新机遇及无限可能强化人机协同,重塑人才培养与科学研究新模式人工智能为教育科研带来了新的机遇和无限可能,其中最为突出的是构建人机协同的人才培养与科学研究新模式。在人才培养方面,教师可以借助人工智能技术,如智能教学助手和虚拟实验室,进行更加高效的教学活动。教师能够精准把握学生的学习情况,实现个性化教学,从而提高教学效果。同时,学生也可以利用数字技术进行自主学习,培养自我提升与成长的习惯。在科研创新领域,大模型驱动的虚拟实验室颠覆传统研究路径:中国科学院“科学
15、智能平台”开放的AI科研工具,支撑清华大学团队利用AlphaFold2破解古细菌蛋白结构,彰显“数据驱动科研第四范式”的革命性价值。这种人机协同不仅提升效率,更在深层次解构知识权威,重塑师生作为共研者与创造者的新型关系。教育资源平台,让教育资源的共享和交流变得更加便捷,国家智慧教育公共服务平台为师生提供了海量的数字教育资源,使得教育资源的获取不再受到时间和空间的限制。同时,也促进了教育科研的国际化合作,通过建立国际教育人才交流平台,可在课程、学术、科研等方面实现跨平台、跨文化、跨国界的合作与交流,搭建政产学研用的数字化人才培养基地,培养掌握新一代数字化技术的紧缺人才。通过开放融合的新生态,既打
16、破教育与科研的边界,又能构建起全球协同的知识共创网络,推动教育科研范式重构。引领多维学习模式及终身学习方式数字化技术的应用正引领多维学习模式及终身学习方式深刻变革。通过虚拟现实(VR)、增强现实(AR)等技术,学生可以更加直观地学习物体运动轨迹原理、人体解剖学知识、接受临床实践训练等,从而提高学习效果。智能辅导系统可以根据学生的学习进度和特点,提供个性化学习建议和辅导,提高教学效果。同时,个性化与终身学习的理念日渐深入人心,教育强国建设规划纲要提出构建终身学习体系,通过人工智能等数字化技术实现“一生一策”,提供个性化学习环境。这种多维学习模式及终身学习方式的变革,不仅能够提高学生的学习效果,还
17、能够满足新时代对教育科研的需求,推动“教育、科技、人才”三位一体持续发展,助力教育强国建设。09 教育数字化转型与变革白皮书 聚焦场景应用,促进数字技术与教育科研深度融合场景化应用是人工智能与教育科研深度融合的关键。在教育场景中,虚拟现实、增强现实、元宇宙等技术可以为学生创造更加生动直观的学习体验。比如,航天员王亚平通过元宇宙课堂带领亿名学生“走进”空间站,沉浸式理解微重力环境。在科研场景中,人工智能的应用使得科研场景更加丰富和真实,通过虚拟实验室进行实验,减少实验风险和成本。比如,国家天文台通过“中国虚拟天文台”开放FAST观测数据,支撑高校发现21颗新脉冲星。此外,人工智能还可以帮助教师和
18、学生进行数据收集和分析,为教育决策提供科学依据。通过这些场景化应用,人工智能与教育科研的深度融合,使得教育更加高效、精准和个性化,为学生提供了更加丰富和多元的学习体验。10上篇 教育数字化转型论述第一章 以数字化开辟教育科研发展新赛道持续推进“AI+教育”,打造未来科教融汇新途径持续推进“AI+教育”深度融合,已成为引领教育变革、培育未来人才的核心引擎,这一战略将推动教育科研范式从单向知识传授,向“科研-学习-实践”融合闭环跃升。个性化学习将借力AI动态构建认知图谱,实现靶向资源推送,让每个学生获得精准辅导。科教融合则是突破传统课堂边界,学生可在虚拟环境中进行学科重点实验,比如操控量子计算、模
19、拟基因编辑,直面重大科研课题等。当人工智能使基因编辑、聚变能源等前沿科技成为课堂可触达的探究工具,当科研装置通过云端向千万青少年开放,我们正在见证教育从“知识传承”向“认知解放”的根本跃迁。这不仅是技术演进,更是以人工智能释放人类认知无限潜能的新途径、新征程,让每个学习者成为主动探索者,为教育强国战略筑牢人才基石。教育数字化转型与变革白皮书 11强国助力以教育数字化支撑引领教育强国建设12第二章 上篇 教育数字化转型论述第二章 以教育数字化支撑引领教育强国建设12以教育数字化支撑引领教育强国建设充分认识教育数字化重要意义推进教育数字化是中央战略部署党的十八大以来,以习近平同志为核心的党中央审时
20、度势,相继提出建设数字中国、教育强国和发展新质生产力等重大发展战略。党的二十大报告首次把教育、科技、人才进行统筹安排、一体部署,单独列章阐述,极具战略意义和深远影响。报告作出了“教育、科技、人才是全面建设社会主义现代化国家的基础性、战略性支撑”的重要论述,提出“推进教育数字化,建设全民终身学习的学习型社会、学习型大国”,深刻体现了习近平总书记对强国崛起规律、对当今新技术革命和产业变革的时代特征、对未来世界发展大势的深刻洞察和把握。习近平总书记关于教育数字化的重要论述是新华三加快建设教育强国的根本遵循。大力推进数字中国建设进程中的教育数字化发展,对于促进教育高质量发展、加快建设教育强国和发展新质
21、生产力具有重要现实意义。它关乎国家未来竞争力的培养,是实现教育公平、提升教育质量、促进教育创新的重要途径。新质生产力已成为推动教育强国的重要动力2023年9月,习近平总书记在黑龙江考察时首次提出了“新质生产力”的概念。2024年1月31日,中共中央政治局第十一次集体学习以“加快发展新质生产力扎实推进高质量发展”为主题,习近平总书记首次全面系统阐释了新质生产力的重要概念和基本内涵,并就如何推动新质生产力加快发展提出明确指引。习近平总书记指出,新质生产力是由技术革命性突破、生产要素创新性配置、产业深度转型升级而催生,以劳动者、劳动资料、劳动对象及其优化组合的跃升为基本内涵,以全要素生产率大幅提升为
22、核心标志,特点是创新驱动,关键在质优,本质是先进生产力。建设教育强国,全面提高人才自主培养质量,深化教育数字化转型与变革,推动重大决策部署落地见效,需要持续发力,需要“奋力一跃”。教育数字化转型与变革白皮书 13教育新基建是加快建设教育强国的基石2021年,教育部等六部门关于推进教育新型基础设施建设构建高质量教育支撑体系的指导意见发布,我国进入教育新型基础设施建设全面推进的新阶段。教育新型基础设施建设是以新发展理念为引领,以信息化为主导,面向教育高质量发展需要,聚焦信息网络、平台体系、数字资源、智慧校园、创新应用、可信安全等方面的新型基础设施体系。它是促进教育高质量发展、加快建设教育强国的“底
23、座”和“基石”,也是数字时代教育变革的条件和保障。2025年4月11日,教育部等九部门关于加快推进教育数字化的意见印发,指出要完善基础设施。积极运用“两新”等国家支持政策,升级教育数字化基础设施。推动公共网络、算力和云资源向教育应用倾斜。推进IPv6规模部署及应用,推动中小学校合理扩容出口带宽,满足教育需求。引导学校支持网络基础设施建设,逐步实现校园无线网覆盖。加快建设教育专网,探索建设教育行业云,有序推动教育应用上云。教育新基建为教育环境的智能构建和教育过程的全方位感知提供了强大技术支撑,极大地提高了教育教学干预措施和人才培养目标之间的精准匹配水平;通过融合、升级、增建等方式,完善教育公共信
24、息服务所需的基础平台环境,助力教育强国建设。准确把握教育数字化战略行动思路在2022年全国教育工作会议上,怀进鹏部长首次提出实施教育数字化战略行动,并强调要以国家智慧教育平台作为重要抓手,利用数字技术来全面赋能学生学习、教师教学、学校治理、教育创新和国际合作,推动教育数字化发展进入新阶段。在随后两个年度的教育工作会议上,怀进鹏部长均将“教育数字化”作为会议重点工作予以强调。在2023年全国教育工作会议上强调,要统筹推进教育数字化和学习型社会学习型大国建设,要纵深推进教育数字化战略行动,重点做好大数据中心建设、数据充分赋能、有效公共服务和扩大国际合作这四件事。在2024年全国教育工作会议上强调,
25、要不断开辟教育数字化新赛道,坚持应用为王,走集成化道路,以智能化赋能教育治理,拓展国际化新空间,引领教育变革创新。在2025年全国教育工作会议上强调,持续推进国家教育数字化战略,助力教育教学深层次变革。强化制度建设,全面提升数字化领导力,始终坚持“应用为王”,加强前瞻布局,持续扩大数字教育国际影响力。2025年1月19日,教育强国建设规划纲要(20242035年)发上篇 教育数字化转型论述第二章 以教育数字化支撑引领教育强国建设14布,提出实施国家教育数字化战略,推进智慧校园建设,探索数字赋能大规模因材施教、创新性教学的有效途径。促进人工智能助力教育变革。打造人工智能教育大模型。建立基于大数据
26、和人工智能支持的教育评价和科学决策制度。理解从“3C”走向“3I”2022年,中国教育部启动实施国家教育数字化战略行动,怀进鹏部长提出了联结为先、内容为本、合作为要的“3C”发展理念。联结为先,是指要做到应联尽联,推动更多用户在线、平台互联、数据互通,在联结中发挥互联网的倍增、溢出、叠加效应;内容为本,是指要集中优势力量,用最好的学校、最好的老师,打造“永不落幕的课堂”,以内容作为智慧教育平台的核心竞争力;合作为要,是指要加强部内协同、部省合作、部际联动,充分调动广大师生和社会主体的积极性,构建多元参与的教育数字化发展新生态。秉持“3C”理念,高等教育数字化取得了基础设施体系迭代升级、优质教育
27、资源开放共享、国内国际合作深化务实等显著成效,为高等教育数字化全面转型奠定了坚实基础。与此同时,教育部继续抓牢教育数字化这一突破口,深入实施国家教育数字化战略行动,坚持应用为王,按照集成化、智能化、国际化的“3I”战略方向,围绕学生学习、教师教学、学校治理、教育创新、国际合作等核心场景,有组织地推动大规模、常态化应用,探索出一条中国特色的教育数字化发展路径,扎实推进教育数字化转型。领悟统筹推进战略近年来,教育部多次召开工作部署会议。国家智慧教育公共服务平台正式运行,该平台包括国家中小学智慧教育平台、国家职业教育智慧教育平台、国家高等教育智慧教育平台等子平台。其主要目的是为广大师生提供海量的优质
28、资源和精准的资源服务,为教学资源的智能检索、个性化资源推送、学习路径推荐、自适应学习、智能学伴等支持,为促进规模化教育与个性化培养相结合提供有效路径。融会资源服务体系在数字教育资源供给上,构建以基础教育、职业教育、高等教育为“三横”,德育、智育、体美劳育为“三纵”的“三横三纵、明横暗纵”资源供给格局。教育数字化转型与变革白皮书 15教育数字化不仅是技术层面的革新,更是教育理念、教学模式、教育治理的全方位转型。教育高质量发展是遵循新发展理念,从“数量追赶”转向“质量提升”、从“规模扩张”转向“结构优化”、从“要素驱动”转向“创新驱动”的新型发展模式。各高校作为教育强国建设主体,其数字化能力是赋能
29、教育强国建设的关键因素,要提升其在数字化浪潮中准确识变、科学应变、主动求变的能力与素养。一是坚持变革思维。各主体均需正视未来教育形态、教育模式、学习方式、组织形式、评价机制等方面变革,以开放、共享、积极的心态,正确面对数字社会革新的时与机。二是大力提升师生数字素养。注重线上线下相结合,依托先进的数字技术进行混合式一站式培训,提升教师数字素养;重视教师职前职后联动,依托云计算、大数据、人工智能等技术进行贯通式一体化培训。三是加强主体自觉。面对教育形态更加灵活、教育资源更加丰富、教育平台更加普及多元的态势,要增强主体性、自主性,以主动姿态积极应对。学校作为管理者要以数智技术为驱动推进组织管理智慧化
30、。教师要主动适应师生关系、教学内容、教学组织、教学评价等变化,更好培养学生的价值理性和高阶思维能力。学生要不断提升教育数字化学积极谋划教育数字化发展蓝图国家智慧教育平台服务大厅集成了就业服务、考试查询、学历学位、留学回国、语言服务等5个栏目35项政务服务,形成了以教师、学生、机构为为主体的教育基础数据库,让“数据多跑路、群众少跑腿”,为广大师生和社会公众提供“一站式”政务服务。健全教育新基建加强教育新型基础设施建设,围绕学校发展战略及关键业务需求,构建柔性承载“一朵云”、高速泛在“一张网”、绿色健壮“一中心”的基础设施架构,提供稳定可靠的底层运行环境,为业务提供可持续保障能力。同时,建立数据中
31、台、物联中台和AI中台,以实现数据融合、业务整合、物联感知和AI应用,通过中台技术为全栈业务提供服务。此外,全面推进学校IT资源的云化主动安全管控体系建设,实现对安全事件可预防、可响应、可追溯,完善网络安全信息机制,健全网络安全防护体系。上篇 教育数字化转型论述第二章 以教育数字化支撑引领教育强国建设16习力,积极从“受教育者”转化为“学习者”,主动推进个性化学习,培养综合创新能力和终身学习能力。通过数字技术赋能教育变革,可以推动“大规模的标准化教育”转向“大规模的个性化学习”,并以其规模化、个性化、共享性等特质,与教育强国战略目标同频共振。一是推动教育范式变革。随着数字化进程的深入,以数据驱
32、动大规模因材施教为核心的教育新范式将成为变革方向。教育空间上,要探索实现现实物理空间与虚拟网络空间的有效整合,共同打造多元学习空间。组织方式上,以班级为单位,规模化、标准化、集中化的集体教学方式将逐步被取代,要探索推动跨时空、跨地域、跨校别、跨学科、跨年级的个性化学习。教学关系上,传统的“师生”二元结构将被打破,人工智能机器成为新型关系主体,构成“师机生”三元互动的智能化教育关系,除人与人外,人与机器、机器与人、机器与机器等多元交互形态将涌现。二是推动教育生态构建。通过人工智能赋能教育改革,重塑学生学习、教师教学、学校治理、教育生态。要根据学习者学习需求提供多样化教育服务,整合多渠道数字化教育
33、资源,建立优质教育资源线上共享机制,为个性化学习和终身学习提供优质资源保障。三是推动教育治理优化。对师生群体及个人行为进行精准画像,提供个性化教育服务,提升管理精细化、服务精准化、决策科学化水平。加强教育数字化技术伦理安全规范制定,建立风险隐患监测、评估及应急响应联动机制,强化学校、教师、学生的数字伦理规范和数字素养教育。教育数字化转型与变革白皮书 17 教育数字化转型与变革白皮书 17教育数字化转型之前世今生18第三章忆史看今上篇 教育数字化转型论述第二章 以教育数字化支撑引领教育强国建设18上篇 教育数字化转型论述第三章 教育数字化转型之前世今生18教育数字化转型之前世今生为更好地探讨教育
34、数字化转型的前世今生,本书将教育数字化转型划分为广义和狭义两个层面。从广义上来讲,教育数字化转型是教育信息化发展的高级阶段,因此其本质上仍属于教育信息化的范畴,其发展历程即教育信息化的发展历程。学术界普遍认为,我国教育信息化的起源可追溯到20世纪80年代的电化教育时期,至今已有40余年历史;那么同样的,可以认为我国教育数字化转型的历史亦起源于电化教育这一时期。从狭义上来说,教育数字化转型当以2022年“教育数字化战略”的提出为标志。自2022年起,我国教育信息化正式进入支撑并推动教育转型的深度发展阶段,国家适时提出“教育数字化战略”,以“教育数字化转型”为核心主题,全面推进教育领域的深层次变革
35、。本书从广义视角,将我国教育数字化转型历程划分为四大历史时期:教育信息化起步期、教育信息化1.0时期、教育信息化2.0时期及教育数字化转型时期。教育信息化初始期电化复兴教育技术兴发关键词广播/电视技术广播电视大学电影教学关键词中国教育科研网现代远程教育网校园网络/局域网七五、八五八五、九五1978年-1992年1993年-1999年教育信息化1.0时期快速建设大力推进关键词数字教学资源资源平台计算机教育关键词互联网大数据网络强国人工智能十五、十一五“十二五”2000年-2011年2012年-2017年教育数字化战略时期1.0时期2.0时期关键词数据治理数据要素关键词AI大模型数字人“十四五”“
36、十五五”2022年-2025年上半年2025年上半年起教育信息化2.0时期融合深入关键词互联网+教育移动互联网在线学习智慧校园“十三五”2018年-2020年我国教育数字化转型前世今生(上图更新20250604)教育数字化转型与变革白皮书 19 教育数字化转型与变革白皮书 19普遍认为,教育信息化起步于1978年电化教育的复兴。之后在1993年“电化教育专业”更名为“教育技术专业”,意味着电化教育阶段的落幕、教育技术阶段的到来。两个词汇的不同,意味着用于教育的技术种类的扩展及技术水平的进步。以这两个年份为区分,我们进一步将教育信息化起步时期分为两个具有不同时代特征的阶段。电化教育阶段(1978
37、1992年)这一阶段以广播、电视、电影、投影等声像技术为手段,开展各项教育教学活动。下面是这一阶段的标志性事件。1978年4月,邓小平提出:“要制订加速发展电视、广播等现代化教育手段的措施,这是多快好省发展教育事业的重要途径,必须引起充分的重视”。自此,电影、电视、广播、投影等声音和影像技术,以及计算机辅助教学等陆续进入部分学校的部分教学过程,教育信息化从无到有,并逐步形成了以电化教育为主的辅助教育教学的模式。1978年,经国家批准,中央电化教育馆成立。其重要工作之一是电影教学,包括选题、摄制、审查影片、引进国外影片、发行和出借教学影片、推广电影教学等。1979年,中央广播电视大学和28个地方
38、广播电视大学开始办学。主要运用广播、电视、文字教材、音像教材、计算机课件和网络等多种媒体,面向全国开展远程开放教育。1982年,北京及上海多所中小学开展试点,计算机进入教育教学领域。1983年,教育部正式批准华南师范大学创办我国的电化教育专业,电化教育专业学科体系初步形成,为教育信息化打下了学科基础。1986年6月,国家教委等九部委联合发出关于利用卫星电视开展教育工作的通知,中国教育电视于1986年10月1日正式开播。1987年,教育部教育管理信息中心成立。其主要职责包括组织、协调和推进国家教育管理信息系统的开发和建设,逐步建立为教育管理服务的全国教育信息网络;负责制定国家教育信息标准和数据交
39、换标准;开展教育信息战略研究,与国内外相关教育管理信息系统进行信息交换和交流合作。第一期:教育信息化起步时期(1978-1999年)上篇 教育数字化转型论述第二章 以教育数字化支撑引领教育强国建设20上篇 教育数字化转型论述第三章 教育数字化转型之前世今生20 1989年,原国家教委电化教育局改为电化教育司。1991年,中国电化教育协会成立。教育技术兴发阶段(19931999年)这一阶段以CERNET的建立、中小学计算机的试点、卫星支持下的远程教育为主要建设内容。下面是这一阶段的标志性事件。1993年,教育部将已举办十年的电化教育专业更名为教育技术学专业,这标志着教育信息化学科体系初步形成,我
40、国开始有规划地开展相关专业领域的人才培养工作。1994年,国务院发布关于中国教育改革和发展纲要的实施意见,提出“实现教育的现代化”“推广运用现代化教学手段”。计算机、网络、多媒体是当时最具活力的新兴信息技术。1994年,国家投资研发建设中国教育和科研计算机网(China Education and Research Network,CERNET)示范工程,教育部负责管理,清华大学等大学承担建设和运行的全国性学术计算机互联网络,是我国第一个大型骨干网络。1996年起,为了普及计算机知识,提高国民信息化素养,陆续出台中小学计算机教育五年发展纲要(19962000年)全国电化教育“九五”计划中小学计
41、算机教育软件规划(19982000年)中小学校电化教育规程等文件。1998年12月,面向21世纪教育振兴行动计划提出,实施“现代远程教育工程”,为我国教育信息化的发展提供了政策指引和工程基础。1999年6月,中共中央、国务院发布关于深化教育改革全面推进素质教育的决定,确定了“大力提高教育技术手段的现代化水平和教育信息化程度”的教育信息化发展任务,做出“国家支持建设以中国教育科研网和卫星视频系统为基础的现代远程教育网络,加强经济实用型终端平台系统和校园网络或局域网络的建设”“在高中阶段的学校和有条件的初中、小学普及计算机操作和信息技术教育,使教育科研网络进入全部高等学校和骨干中等职业学校,逐步进
42、入中小学”的部署,吹响了教育信息化奠基、普及的号角。教育数字化转型与变革白皮书 21 教育数字化转型与变革白皮书 21第二期:教育信息化1.0时期(2000-2017年)2000年至2017年,是我国教育信息化1.0时期。2000年,教育部发布关于在中小学普及信息技术教育的通知,决定在中小学实施“校校通”工程,这标志着我国正式迈入教育信息化阶段。基于回顾与归纳的需求,我们将这一时期总结定义为教育信息化的1.0时期。2018年,教育部印发教育信息化2.0行动计划,这不仅标志着教育信息化2.0时期的开启,同时也意味着教育信息化1.0时期的结束。为了更深入、全面地理解教育信息化1.0时期,在此将其细
43、分为以下两个阶段:快速发展阶段(20002011年)2000年到2011年,是教育信息化快速发展阶段,该阶段以“校校通”工程的启动为重要标志,主要聚焦于数字化教学资源的开发与应用、资源平台建设以及计算机教育建设。下面是这一时期的标志性事件。2000年11月,教育部发布关于在中小学普及信息技术教育的通知,决定从2001年开始用五至十年的时间,在中小学实施“校校通”工程。2001年7月,教育部发布的全国教育事业第十个五年计划提出,高度重视信息技术对教育产生的革命性影响,大力推进教育信息化。2002年颁布教育信息化“十五”发展规划(纲要)。2003年起,实施农村中小学现代远程教育工程。它是以信息技术
44、为手段,采取教学光盘播放点、卫星教学收视点、计算机教室三种模式将优质教育资源传输到农村的教学方法试点工程。2004年,教育部基础教育资源中心正式成立,其主要职责包括承担基础教育资源建设的规划和协调工作,收集、发布基础教育资源需求信息,组织基础教育资源征集、引进、开发和整合,建立基于中国教育卫星宽带多媒体传输网的专项资源管理和服务平台,承担国家基础教育资源库及资源服务网站的管理工作等。上篇 教育数字化转型论述第二章 以教育数字化支撑引领教育强国建设22上篇 教育数字化转型论述第三章 教育数字化转型之前世今生22 2005年8月,教育部发布教育部科技基础资源数据平台建设管理办法。2010年7月,国
45、家中长期教育改革和发展规划纲要(20102020年)重新提出,信息技术对教育发展具有革命性影响,必须予以高度重视。大力推进阶段(2012年-2017年)这一阶段以2012年教育部颁布教育信息化十年发展规划(20112020年)为开端。这一阶段,互联网、大数据、人工智能,这三大技术在教育领域的应用探索成为主流趋势。下面是这一阶段的标志性事件。2012年,教育部颁布教育信息化十年发展规划(20112020年)。2013年,党的十八届三中全会将教育信息化写入中央全会决议。2015年,国务院关于积极推进“互联网+”行动的指导意见提到了11项任务,探索新型教育服务供给方式是其中一部分,包含提供网络化教育
46、服务、扩大优质教育资源覆盖面、对接线上线下教育资源、推广大规模在线开放课程、探索学分认定与转换等。2015年,国务院印发促进大数据发展行动纲要,提到了教育文化大数据,包括基础数据伴随式收集、学生基础数据库、教育资源云服务体系、大数据的支撑作用、大数据综合服务平台等。2016年6月,教育部印发了教育信息化“十三五”规划。2016年7月,中共中央办公厅、国务院办公厅印发国家信息化发展战略纲要,明确要求将信息化贯穿我国现代化进程始终,加快释放信息化发展的巨大潜能,以信息化驱动现代化,加快建设网络强国。2017年,国务院印发的新一代人工智能发展规划中提到了智能教育,涉及交互式学习、智能校园、立体综合教
47、学场、智能教育助理以及学习者中心教育环境等。教育数字化转型与变革白皮书 23 教育数字化转型与变革白皮书 23教育信息化2.0是1.0的进阶版本,深入剖析其区别于1.0的特征很有必要。教育信息化2.0要实现从专用资源向大资源转变;从提升学生信息技术应用能力向提升信息技术素养转变;从应用融合发展,向创新融合发展转变。笔者认为,1.0时期主要致力于解决有无问题,以技术为主导,技术在教育具体业务中占据强势地位。而2.0时期,则要扭转这一局面,以教育业务为主导,各类技术要深入到各项业务,服务于业务并根据业务需要进行调整和演进。可以说,1.0时期技术牵着教育走,2.0时期,教育牵着技术走,技术与教育进入
48、了深度结合时期。下面是这一时期的标志性事件。2018年,教育部印发教育信息化2.0行动计划,提出到2022年基本实现“三全两高一大”的发展目标。其中,“三全”指教学应用覆盖全体教师、学习应用覆盖全体适龄学生、数字校园建设覆盖全体学校;“两高”指信息化应用水平和师生信息素养普遍提高;一大指建成“互联网+教育”大平台。这一举措标志着教育信息化从1.0时代正式迈入 2.0时代。2018年,高等学校人工智能创新行动计划,为进一步提升高校人工智能领域科技创新、人才培养和服务国家需求的能力提供了指导。2018年,湖南、安徽、山东等省开展教育信息化2.0试点工作。2018年起,教育部官网开始按月发布教育信息
49、化和网络安全工作月报。2019年,中共中央、国务院印发中国教育现代化2035,第八项战略任务是“加快信息化时代教育变革”。2019年,教育部关于实施全国中小学教师信息技术应用能力提升工程2.0的意见提出基本实现“三提升一全面”的总体发展目标。2020年7月,教育部办公厅组织召开了2020年全国教育信息化工作会议。2021年9月,上海市率先发布上海市教育数字化转型实施方案,“教育数字化转型”的提法首次公开亮相。同年12月,国家“十四五”信息化规划发布。为我国教育数字化战略的正式提出做出铺垫。第三期:教育信息化2.0时期(2018年-2021年)上篇 教育数字化转型论述第二章 以教育数字化支撑引领
50、教育强国建设24上篇 教育数字化转型论述第三章 教育数字化转型之前世今生242022年全国教育工作会议正式提出“实施教育数字化战略行动”。教育部2022年工作要点提出“实施教育数字化战略行动”。党的二十大会议召开,首次将“推进教育数字化”写进了党代会报告,使推动教育实现数字化转型成为当前教育改革发展的首要任务。正是基于这一系列动作,我们采用了新的说法“教育数字化战略”,用来取代原先的“教育信息化”的说法。在此有必要区分教育数字化转型与之前的教育信息化二者的区别。本质上,教育数字化转型是教育信息化发展的高级阶段。为阐明二者的前后衔接关系与区别,在此对这两个术语做简要区分。教育信息化更多的是指将各
51、种信息化、数字化技术和手段应用到教育业务中,使这些业务均能够借力技术,提升质效,但不颠覆原有业务形态和流程。而教育数字化转型的特征主要落在“转型”二字上,简单来说,是指通过使用各种信息化、数字化技术和手段,促成教育各业务的转型。参照企业数字化转型的概念,我们可以认为教育数字化转型的核心是促进教育全要素、全业务、全领域和全流程的数字化转型,涉及教与学过程中的各个要素,教育管理过程中的各个方面。教育信息化更侧重于信息技术在教育中的应用,以提高效率和质量为目标;而教育数字化转型则强调对教育体系的全面改革,以适应数字时代的要求,培养适应未来社会的时代新人。教育数字化转型是在教育信息化的基础上,对教育的
52、更深层次和更广泛的变革。教育数字化转型不是一蹴而就的,仍将持续很长一段时间,方能见到效果。当前阶段,推动数字化转型的技术及应用呈现爆炸式发展的状态,横空出世的各项技术进步,极大地加速了教育数字化转型的步伐。将2022年作为教育数字化战略的元年。而人工智能大模型技术的爆发,将“十四五”划分成了两个阶段。第四期:教育数字化战略1.0时期(2022年2025年)教育数字化转型与变革白皮书 25 教育数字化转型与变革白皮书 25上半段(2022年2023年上半年):教育数字化转型理解阶段。本阶段以各项教育数字化战略/数字化转型的教育政策的发布,教育数字化转型的内涵讨论为热点。本阶段热点建设内容在于:数
53、据治理、数据驱动转型。下半段(2023年下半年2025年上半年):大模型驱动阶段。以2023年年中,中国大模型的发布为起点。本阶段以大模型在教育实践中的部署和应用场景挖掘为热点。本阶段热点建设内容在于:人工智能大模型、数字人等。下面是自2022年起,教育数字化战略1.0时期的一些标志性事件。2022年1月,全国教育工作会议提出“实施教育数字化战略行动”。2022年2月,教育部2022年工作要点提出“实施教育数字化战略行动”。2022年2月,教育部部长怀进鹏在出席国家教育行政学院春季开学典礼时指出,要聚焦数字中国,大力实施教育数字化战略行动。按照“需求牵引、应用为王、服务至上”的原则,抢占未来发
54、展先机,切实以教育信息化推动教育高质量发展。2023年2月,第一届世界数字教育大会召开。2022年9月,在二十国集团(G20)教育部长会议上,怀进鹏部长倡议,共同引领教育数字化转型执行力。促进优质数字教育资源共享共建,推动教育生态、学校形态、教学方式变革,合力推进教育数字化转型和绿色转型。2022年10月,党的二十大会议召开,首次将“推进教育数字化”写进了党代会报告,使推动教育实现数字化转型成为当前教育改革发展的首要任务。2022年末,以ChatGPT为代表的国外大模型技术横空出世。2023年年中,国内多家企业陆续发布自身大模型,包括新华三百业灵犀大模型;大模型之火燃烧到了中国大地,蔓延到了各
55、行各业。2024年1月,第二届世界数字教育大会召开。2025年1月,中国自研大模型DeepSeek闪灵登场,在性能方面表现良好,在训练成上篇 教育数字化转型论述第二章 以教育数字化支撑引领教育强国建设26上篇 教育数字化转型论述第三章 教育数字化转型之前世今生26本上大大低于ChatGPT等国外模型;DeepSeek代表了中国大模型实力,并迅速在中国各行业实现落地应用。2025-01-09 2025年全国教育工作会议:持续推进国家教育数字化战略,助力教育教学深层次变革。2025-01-19 中共中央 国务院印发教育强国建设规划纲要(20242035年):实施国家教育数字化战略。促进人工智能助力
56、教育变革。2025-03-28 国家教育数字化战略行动2025年部署会 怀进鹏讲话:科学把握人工智能在教育强国建设中的定位、方向、方法,积极推动人工智能赋能教育强国建设。2025-04-11 教育部等九部门关于加快推进教育数字化的意见:建强用好国家智慧教育公共服务平台。全面推进智能化,促进人工智能助力教育变革。健全教育数字化保障体系。筑牢教育数字化安全屏障。2025年5月,第三届世界数字教育大会召开,闭幕式中正式宣布:“启动国家教育数字化战略行动2.0”,标志着我国教育数字化战略2.0时代的开启。纵观我国教育数字化发展历程,可以判断,教育数字化2.0时代以“人工智能”的广泛和深入应用为特征,以
57、驱动教育深度变革与转型为预期。第五期:教育数字化战略2.0时期(2025年)教育数字化转型与变革白皮书 27 教育数字化转型与变革白皮书 27教育数字化转型驱动力、价值及趋势28第四章 价值导向上篇 教育数字化转型论述第二章 以教育数字化支撑引领教育强国建设28上篇 教育数字化转型论述第四章 教育数字化转型驱动力、价值及趋势28教育数字化转型驱动力、价值及趋势随着信息技术的飞速发展,数字化已经成为推动社会发展的重要力量。在教育领域,教育数字化转型不仅是一场技术革新,更是教育模式和理念的全面升级。教育数字化转型不仅改变了教学方式,还重塑了教育生态,为学习者提供了更多样化的学习途径和更丰富的学习资
58、源。深入分析教育数字化转型的驱动力、价值及趋势,对于推动教育现代化具有重要意义。技术进步回顾历史,每一轮科技革命都会给人类文明及教育形态带来革命性影响。造纸术、印刷术将知识传播到更广泛的人群,工业革命促进学校教育体系建立。新一代数字技术迅猛发展和日益普及,对数字时代教育新形态和学习型社会、学习型大国建设提出了新的要求、也提供了新支撑。构建符合我国国情的教育数字化形态,离不开技术的发展和驱动。技术进步是推动教育数字化转型的首要因素,互联网、大数据、云计算、人工智能、物联网等技术的发展与广泛应用,为教育提供了新的工具和平台,为教育资源的数字化、网络化、智能化提供了技术支撑,使得教育资源的获取、存储
59、、处理和分发更加高效和智能。在线学习平台、虚拟课堂和数字化教材的广泛应用,打破了时间和空间的限制,为学习者提供了更灵活、更多样化的学习途径。同时,通过数据分析,教育者能够更精准地评估学生的学习进度和需求,实现个性化教学。VR和AR技术的应用,为复杂概念的理解提供了沉浸式体验,增强了学习的互动性和趣味性。这些技术的发展和应用,驱动教育变得更加高效和有趣,为学习者打开了通往知识世界的全新大门。教育数字化转型驱动力 教育数字化转型与变革白皮书 29 教育数字化转型与变革白皮书 29政策支持党的十八大以来,我国出台了多项加速教育信息化进程的相关政策,教育信息化十年发展规划(20112020年)的战略目
60、标顺利达成,“互联网+教育”行动计划有序推进,“教育信息化2.0行动计划”深入实施,“智慧教育示范区”建设稳步前行,政策支持对教育数字化转型起到了积极推动作用。2022年,党的二十大报告首次将“推进教育数字化”写入报告,明确了教育数字化未来发展的行动纲领,具有重大意义。与此同时,国家大力推进教育数字化战略行动,这是我国教育事业一项重要的改革举措,为教育高质量发展注入新动力。截至目前,我国已经建成世界第一大教育教学资源库,实现了国家智慧教育平台应用试点工作全覆盖,形成了一批标志性研究成果,我国教育信息化成就与智慧教育理念逐渐得到国际社会的认同和借鉴,为加快建设高质量教育体系提供了重要支撑。国家“
61、十四五”数字经济发展规划强调推进教育新型基础设施建设,进一步完善国家数字教育资源公共服务体系,深入推进智慧教育。“十四五”国家信息化规划提出,推进“终身数字教育”和“互联网+教育”,实施全民数字素养与技能提升行动。2021年,教育部发布高等学校数字校园建设规范(试行)的通知,明确了数字校园建设总体要求,提出要推动信息技术与教育教学深度融合。近年来,除了国家部委、教育部等部门,各地方政府及相关单位也陆续发布各类政策,支持教育数字化转型。2021年,上海市教委发布上海市教育数字化转型实施方案(20212023);2022年,江西省教育厅发布2022年全省教育领域改革重点项目攻坚推进实施方案;202
62、3年,浙江省教育厅印发浙江省数字教育高质量发展行动计划(2024-2027年);2024年,北京市教委等5部门发布北京市教育领域人工智能应用工作方案这些政策文件和行动计划的发布为教育数字化转型提供了明确指导,推动了教育数字化转型的进程。社会需求随着科技革命和产业变革的深入推进,以及人口结构的深度变化,社会对教育的需求正在发生根本性转变。新兴行业如人工智能、大数据、区块链等崛起,社会迫切需要具备数字化技能和创新性思维的复合型人才,教育数字化为培养适应社会需求的人才创造了条件。通上篇 教育数字化转型论述第二章 以教育数字化支撑引领教育强国建设30上篇 教育数字化转型论述第四章 教育数字化转型驱动力
63、、价值及趋势30过数字化教育平台,学生可以接触到前沿的科技知识和实践案例,学习编程、数据分析等相关技能,提升自己在数字化时代的核心竞争力。一方面,社会对高素质人才的需求与日俱增,这要求教育系统能够更快地适应新技术的发展,培养能够适应未来社会需求的人才。教育数字化转型能够通过在线教育平台、虚拟现实技术、智能教育系统等,提供更加灵活和个性化的学习方式,满足学习者多样化的学习需求,提升教育的质量和效率。另一方面,随着知识更新速度的加快,终身学习已成为社会大众的必要选择。教育数字化转型推动了终身学习理念的普及,通过数字化资源和平台,人们可以随时随地进行学习,不断更新知识和技能,以顺应快速变化的社会和经
64、济环境。同时,教育数字化打破了地域界限,使学生能够参与国际交流项目、学习国外优质课程,了解不同文化背景下的教育理念和方法,培养全球视野和跨文化交流能力,更好地适应全球化社会的发展需求。总之,数字技术已成为推动社会思维方式、组织架构和运作模式发生根本性变革的引领力量,它促使教育系统不断适应新技术的发展,创新教育模式,提高教育质量,满足社会对人才和知识的需求,以及时代赋予教育的新使命。经济因素经济因素在教育数字化转型中扮演着至关重要的角色,是教育数字化转型的重要驱动力,数字化教育在提高教育可达性的同时,可通过更高效的资源配置提升教育投资的回报率。它不仅能够提高教育的效率和质量,还能促进教育市场的扩
65、大和教育产业的发展,如教育软件、硬件、内容提供商等,从而成为新的经济增长点。经济全球化和知识经济的发展,对教育提出了更高的要求,数字化教育能够提高教育资源的利用效率,降低教育成本,提高教育质量。教育数字化转型还能促进教育公平,通过数字化手段,优质教育资源可以跨越地理限制,缩小教育差距。同时,数字化教育也为终身学习提供了便利,支持个人在整个职业生涯中不断学习和提升技能,以适应经济和科技的快速变化。通过在线平台和数字资源,教育内容可以被广泛共享,减少重复投资,使得教育资源的 教育数字化转型与变革白皮书 31 教育数字化转型与变革白皮书 31教育兴则国家兴,教育强则国家强。党的二十大报告提出:“推进
66、教育数字化,建设全民终身学习的学习型社会、学习型大国。”习近平总书记指出:“教育数字化是我国开辟教育发展新赛道和塑造教育发展新优势的重要突破口。”习近平总书记的重要论述,深刻揭示了教育数字化的关键作用和价值,为新华三把握新一轮科技革命和产业变革深入发展的机遇、建设教育强国指明了方向和路径。新时代新征程,新华三要牢牢把握新一轮科技革命和产业变革深入发展的机遇,深刻认识教育数字化转型的重要意义与价值,深入研究教育数字化的方法路径,助力教育大国向教育强国跨越,为学习型社会、学习型大国建设提供有力支撑。提升教育质量教育数字化转型是提升教育质量的核心路径,它通过整合现代信息技术,如互联网、云计算、大数据
67、等,对教育理念、内容、方法、管理和评价进行系统性改革。这种转型不仅颠覆了传统的教学模式,还为教育资源的公平配置、个性化教育的实现和教育评价方式的创新提供了广阔空间。数字化教育具备整合全球优质教育资源的能力,借助智能教学系统的引入以及创新教育评价方法,配合精准的教学分析和个性化学习支持,教师可以实时跟踪学生的学习进度,准确评估学生的学习进度和成效,更全面地了解学生的学习情况,及时调整教学策略,满足学生个性化学习需求,这种以学生为中心的教学方式,有力地促进了学生学习效果的提升以及综合素质的全面发展。在实践中,教育数字化转型带来了教学方法的重大革新,例如,通过虚拟仿真技术,学生可以在虚拟环境中进行实
68、验和操作,这不仅提高了教学过程中的互动性使用更加高效。同时,随着产业数字化转型的加速,对数字技能的需求不断上升,教育系统需要通过数字化转型来适应这一变化,培养符合现代经济发展需求的人才,帮助人们适应快速变化的就业市场。教育数字化转型价值上篇 教育数字化转型论述第二章 以教育数字化支撑引领教育强国建设32上篇 教育数字化转型论述第四章 教育数字化转型驱动力、价值及趋势32和趣味性,还切实提高了学生的实践能力。教育数字化转型通过提供丰富的教育资源、支持个性化学习、创新教育评价方式和教学方法,全面提升了教育质量,为构建终身化、个性化、网络化的教育体系筑牢了根基。提高教育效率伴随技术的快速发展,教育数
69、字化转型正在重塑教育生态,显著提升教育效率。教育数字化转型依托在线教育平台与资源库的搭建,打破了传统教育在时间和空间上的限制,达成了教育资源的广泛共享。这不仅扩大了教育资源的覆盖范围,还提高了资源的利用效率,让优质教育资源得以普惠更多的学习者。同时,通过学习分析和自适应学习技术,教育平台能够根据学生的学习习惯和能力,提供定制化的学习资源和教学路径,极大地提高了学习效率。此外,数字化平台促进了教育资源的共享与交流,不同地区的学校和师生可以通过网络共享优质课程、教学经验和研究成果,拓宽了教育的边界,使更多人从中受益。教育数字化转型还可通过智能技术优化教学管理,例如利用大数据分析学生的学习行为和成绩
70、,协助教师及时调整教学策略,实现精准教学。教育数字化转型以其高效、便捷、精准的特点,为提升教育效率注入了强大动力,推动教育不断向前发展,为培养适应时代需求的人才营造了有利条件。推进教育公平教育数字化将有力促进教育资源的公平配置。在数字环境下,教育不再局限于传统校园,受教育者除了通过传统面授方式获取知识外,还能足不出户,借助计算机和网络接受教育。各地实践表明,通过教育数字化,可以扩大优质教育资源的覆盖范围,推动教育资源的均衡分配,逐步缩小优质教育资源在区域、城乡之间的差距,为不同地区、不同背景的学习者提供平等的教育机会,大力促进教育公平,让亿万孩子共享优质教育。通过网络课程平台,偏远地区和乡村的
71、学生能够接触到与城市学生相同优质的教学资 教育数字化转型与变革白皮书 33 教育数字化转型与变革白皮书 33源,聆听名校名师的精彩授课。无论是前沿科学知识,还是丰富的艺术文化课程,都能通过数字化的渠道输送到乡村课堂,让乡村孩子拥有公平的教育起点。对于特殊教育群体,教育数字化提供了个性化的支持。例如,视障学生可以借助语音辅助软件辅助阅读电子书籍,听障学生可以通过视频字幕更好地理解教学内容,数字化工具根据不同学生的特殊需求提供定制化服务,确保每个孩子都能在教育的道路上稳步前行,平等地追逐知识和梦想。教育数字化转型凭借其强大的力量,不断缩小教育差距,为实现真正意义上的教育公平贡献力量。促进教育创新教
72、育数字化转型正逐渐成为推动教育创新的重要引擎。随着人工智能、大数据、云计算等技术的融入,教育领域的创新得到了强有力的推动,为教育创新搭建起了广阔的发展平台。教育工作者可以借助数字化工具和平台,探索开发新的教学方法和教育模式,为教育创新开拓更多可能性。虚拟仿真实验室、增强现实和虚拟现实技术的应用,为学生营造出沉浸式的学习环境,尤其在科学、技术、工程和数学(STEM)学科领域,极大地增强了学习过程中的互动性、实践性,同时激发出学生的好奇心。在线学习平台的蓬勃兴起,催生出丰富多样的课程形式和学习方式。除了传统的视频课程、互动式课程、项目式学习课程等新型课程模式不断涌现。于此同时,数字化平台所支持的协
73、作学习模式,有效促进了学生之间的交流与合作,对培养他们的团队协作能力和沟通技巧发挥了积极作用。教育数字化转型还为教育评价的创新提供了有力支持。大数据分析技术能够全面、客观地记录学生的学习过程和成果,评价维度不再仅仅局限于考试成绩,还涵盖了学生的学习态度、参与度、创新能力等多个方面,为教育评价提供了更为科学、全面的依据。这有助于引导教育教学朝着更加注重创新能力培养的方向发展,致力于培育具备创新思维和问题解决能力的新型人才。上篇 教育数字化转型论述第二章 以教育数字化支撑引领教育强国建设34上篇 教育数字化转型论述第四章 教育数字化转型驱动力、价值及趋势34教育数字化转型是实现教育现代化的必经之路
74、,也是顺应信息时代发展潮流的重要趋势,它正深刻地重塑着教育的格局。随着移动互联网、大数据、人工智能、5G等数字技术的迅猛发展,教育资源的数字化和平台化已成为既定事实。这不仅极大地丰富了教育内容和形式,也为个性化和灵活的学习提供了可能。教育数字化转型的核心在于技术与教育的深度融合,这种融合正在推动教育模式从传统的班级授课制向更加个性化、智能化的新型教学模式转变。展望未来,随着技术的持续进步和社会需求的动态变化,教育数字化转型将展现出更加多元化和个性化的显著特征,为学习者打造更为丰富、高效的学习体验。人工智能应用更加广泛随着以Deepseek、GPT为代表的大模型、AIGC、语音识别等技术的飞速迭
75、代,人工智能在教育领域的应用正引发一场深刻的范式变革,通过重构教育要素间的交互模式,推动教育体系向精准化、个性化和普惠化方向演进。诸如自适应学习平台、智能推荐系统、智能备课系统、智能学情分析系统、自动化评估等系统的应用,将显著提升教育的个性化水平和效率。通过个性化学习路径,AI能够根据学生的学习习惯和能力,提供定制化的辅导和资源,从而提高学习效率。智能评估系统能够即时反馈学生作业,帮助他们及时纠正错误,加深对知识点的理解。智能备课系统依托教育大数据与生成式AI技术,可自动完成学情分析、教案设计和习题生成的全流程工作,极大提高教师工作效率。AI学情分析系统可全面监测和分析学生学习情况,生成针对每
76、个学生的个性化学习报告,帮助教师和家长了解学生的学习进度和知识薄弱点,针对性提升和改善。AI教师助理的出现,能够减轻教师的负担,使教师得以将更多的时间和精力投入到关注学生的个性化需求上。此外,AI在语言学习、编程教育和虚拟现实模拟中的应用,也在增强学习的互动性和趣味性。未来,随着技术的进步,AI在教育中的应用将更加广泛,成为推动教育创新的核心动力。教育数字化转型趋势 教育数字化转型与变革白皮书 35 教育数字化转型与变革白皮书 35当下,生成式人工智能为课堂教学注入了智能化动态生成的活力。在教学过程中,教师运用生成式人工智能辅助教学,学生在教师的引导下借助生成式人工智能辅助学习,形成了“师生机
77、”三者互动、相互启发的良好局面,教学流程和内容得以动态生成。学生通过自身的独立思考和批判性思维,逐步构建对世界的认知。生成式人工智能全面普及并融入学校课堂后,有望彻底改变长期以来学校课堂上“满堂灌”的陈旧教学模式,回归以学生为中心的对话式教学方法。鉴于生成式人工智能强大的内容生成能力以及潜在的不确定性风险,相较于传统课堂教学方式,更加强调对学生批判性思维、问题解决能力、团队合作精神和创新思维等综合素质的培养。未来教育生态应是人类智能与人工智能的有机协同,在保持教育本质属性的前提下,通过技术创新推动教育现代化进程。这既需要教育工作者提升数字素养,也需要技术开发者深化教育理解,共同构建人机共生的教
78、育新范式。学习方式方法多种多样教育数字化转型正有力推动学习方式方法朝着多样化方向发展,涵盖在线学习、混合学习、项目式学习等多种形式,这些多元化的学习方式,不仅满足了不同学习者的差异化需求,也为教育的创新和发展提供了新的可能性。随着互联网技术的不断进步,尤其是移动设备和在线教育平台的普及,学习不再局限于传统的教室环境。如今,学生能够借助视频讲座、互动模拟、在线讨论以及虚拟实验室等丰富多样的方式开展学习。这些学习方式显著提升了学习的灵活性,还增加了互动性和趣味性。此外,数字化资源的丰富性也使得跨学科学习成为现实,学生得以在不同知识领域间建立联系,有效培养综合思维能力。学习方式方法的多样化也为不同背
79、景和需求的学习者创造了更多的学习机会,使得教育更加包容和普及。通过在线课程和远程学习,那些因为地理位置、经济条件限制或个人时间安排不便而无法接受传统教育的人群,如今也能够便捷地获取知识和技能,实现自我提升。这种转型不仅革新了学习方式,更在重塑教育的未来格局,为构建一个更为开放、互联的学习生态系统奠定了坚实基础。上篇 教育数字化转型论述第二章 以教育数字化支撑引领教育强国建设36上篇 教育数字化转型论述第四章 教育数字化转型驱动力、价值及趋势36终身学习理念逐渐普及随着社会的发展,教育数字化转型将极大推动终身学习理念的普及,通过数字化教育平台、在线课程、开放教育资源等方式,学习不再受时间和空间的
80、限制,任何人都可以通过网络平台获取知识,实现自我提升,终身学习将成为人们的一种生活方式。同时,数字化教育将推进全民终身学习的学习型社会、学习型大国建设,促进人人皆学、处处能学、时时可学,不断提高国民受教育程度,全面提升人力资源开发水平,促进人的全面发展。此外,教育数字化转型使得学习成为贯穿个人一生的持续性活动。随着在线教育平台和教育资源的丰富,学习者可以随时随地接触到世界一流的教育资源。无论是在校学生还是职场人士,都能依据自身需求和节奏开展学习。这种开放性不仅为学习者提供了便利,也为促进教育公平做出了贡献。终身学习理念的普及,对于个人而言,意味着具备持续自我提升和适应社会变化的能力。对于社会而
81、言,有助于提高整体的人力资源水平,推动社会的创新和发展。教育数字化转型为实现这一理念提供了强有力的技术支撑和平台保障,使得终身学习葱愿景变为现实。它不仅改变了学习的方式和内容,更转变了人们对学习的认知和态度。随着技术的持续进步,新华三可以预见,终身学习将成为未来社会的常态,而教育数字化转型将在这一过程中发挥越来越重要的作用。个性化学习成为可能教育强国建设需要培养拔尖创新人才,即培养在某个领域具有专长的“专才”。而这类“专才”的培养依赖于因材施教,然而在传统课堂教学中,因材施教的实施存在诸多困难。随着人工智能、大数据技术的发展,个性化学习成为可能。个性化学习能够根据学习者的个人特点和需求,量身定
82、制学习路径和资源,提高学习效果。智能时代教育的本质特征是“个性化”,未来的学习模式需要从“大一统”模式向支持每一个学生充分发展的方向转变。个性化学习依据每个学生的能力、潜力、创造力以及学习进度等数据,分析不同学生的学习情况,通过学习过程中双向数据反馈进行教学过程诊断与评价,科学引导教师差异化指导学生,为学生制定个性化学习方案。个性化学习强调满足学生的个性化需求,真正实现以学生为中心,帮助学生自主安排学习进度,自主选择学习路径 教育数字化转型与变革白皮书 37 教育数字化转型与变革白皮书 37与学习方法,实现智适应学习,促使学生养成终身学习的习惯。在充分尊重学生个性化需求的情况下,学生的自主学习
83、潜力将得到更大程度的发挥。而自主学习,正是拔尖创新人才的显著特征之一。教育数字化的赋能,让每个学生都可以拥有一对一的人工智能学伴。人工智能通过动态构建学习者画像,依据每个学习者的“最近发展区”,个性化推送学习资源,实施因材施教,助力学生学会自主学习。同时,随着生成式大模型的引入,智能系统对于学生提问的启发式引导将逐步实现,从而进一步激发学生好奇心、想象力,激励其主动提问、主动探索。VR与AR技术大范围使用虚拟现实(VR)、增强现实(AR)、元宇宙等技术在教育领域的应用愈发广泛,它们构建的社会化数字空间,为学习者提供了沉浸式体验和强互动性的学习环境,帮助学生直观地感受原本难以触及的事物本质,极大
84、地丰富了教育的形式和内容。借助这些技术,学生可以身临其境地体验历史事件、探索地理环境或进行实验操作,无需亲自前往实地,也无需面对真实实验的风险。例如,学生能够通过VR技术领略不同地域的自然风光和人文风情,增强学习的趣味性和真实感。在高等教育领域,VR、AR技术在医学、工程、艺术等专业方向得到了广泛应用。VR和AR技术的优势在于它们能够提供个性化的学习体验,根据学生的学习特点和进度,个性化地调整学习内容和难度。此外,这些技术还创新了教学工具,为教师提供了虚拟实验室、交互式课件等丰富的教学手段,激发学生的学习兴趣。随着技术的不断发展,VR上篇 教育数字化转型论述第二章 以教育数字化支撑引领教育强国
85、建设38上篇 教育数字化转型论述第四章 教育数字化转型驱动力、价值及趋势38和AR技术的应用将更加广泛和深入,它们不仅能够提供沉浸式学习体验,还能增强学生的实践能力和创新思维。未来,随着VR和AR技术的进一步发展,教育模式有望发生深刻变革。教育工作者和学生将能够利用这些技术进行更深入的探索和互动,从而实现更高效、更具吸引力的学习体验,为学生营造更加开放、丰富和互动的学习环境。教育数据分析价值凸显教育数据的收集、分析和利用将成为教育数字化转型的重要方向。通过收集学生的学习数据,包括成绩、参与度、作业提交情况等,教师能够深入了解学生的学习行为、需求和成效,进而优化教学策略。通过对教育数据的深度挖掘
86、分析,可以为教育决策、教育评价改革、个性化学习提供科学依据。利用大数据分析技术,可以识别出学生学习中的难点和兴趣点,进而提供个性化的教学支持。此外,教育数据还能帮助教师优化教学策略,比如通过分析课堂互动数据来调整教学方法,提高课堂效率。在宏观层面,教育管理者可以利用教育数据来评估和改进教育政策,促进教育资源的合理分配。随着数据科学和人工智能技术的进步,教育数据的分析和利用将更加精准高效,为教育的个性化和公平化提供强有力支撑。通过教育数字化转型,新华三的学习将融合物理空间、社会空间和数字空间,构建以学习者为中心的教育教学场景,培育跨班级、跨年级、跨学科、跨时空的学习共同体,形成以数据驱动大规模因
87、材施教为核心的教学新范式。教育数字化转型与变革白皮书 39 教育数字化转型与变革白皮书 39教育数字化转型的挑战、路径及建议40第五章 实践出真上篇 教育数字化转型论述第二章 以教育数字化支撑引领教育强国建设40上篇 教育数字化转型论述第五章 教育数字化转型的挑战、路径及建议40教育数字化转型的挑战、路径及建议技术融合与应用的挑战尽管新技术如大数据、人工智能等为教育领域带来了前所未有的机遇,但其在实际应用过程中仍面临诸多难题。目前部分技术虽然已在教育领域应用,但是其起到的作用仅停留在表面,在改变教学方式、教学模式、科研范式等方面作用有限。例如,尽管当前基于机器学习、深度学习、大模型生成等技术在
88、语音识别、图像识别、自动翻译等领域确实达到了实用的水平,但在教育领域仍然主要用于解决传统教育效能的问题,如AI答疑、AI学伴、自动翻译、自动识别、输入公式、智能阅卷、自然语言理解等任务,并未深度干预学生学习发生的过程和本质。如何将数字技术深度融入教育的各个方面,从而实现教育模式、教学方法、学习方式的根本变革,还需要进一步探索。数据互联互通与共享的挑战在智能时代,多空间学习数据的互联互通和共享是教育数字化转型的重要基础。然而,数据互联互通与共享依然存在着数据标准不统一、数据孤岛、信息安全与隐私保护等问题。数据标准不统一:目前学校、家庭、社会等学习场域的数据往往各自为政,缺乏统一的数据标准和规范,
89、甚至同一场景下不同部门的数据标准也不一致。这不仅导致了数据格式、数据质量等方面的差异,还使得数据在共享和互联互通时面临严重的障碍。不同系统之间的数据难以直接对接和融合,需要进行大量的数据转换和处理工作,这无疑增加了数据共享的难度和成本。数据孤岛现象严重:由于数据系统和标准的不统一,以及各学习场域之间的数据壁垒,导致了大量的数据孤岛现象。这些孤岛中的数据无法得到有效的共享和利用,造成了数据资教育数字化转型挑战 教育数字化转型与变革白皮书 41 教育数字化转型与变革白皮书 41源的浪费。同时,数据孤岛还限制了教育数据的深度挖掘和有效利用,使得教育工作者难以获得全面、准确的数据支持,从而影响了教育决
90、策的科学性和精准性。信息安全与隐私保护问题:数据互联互通与共享过程中,信息安全和隐私保护问题不容忽视。教育数据涉及大量的个人隐私和敏感信息,如学生的个人信息、学习成绩、家庭背景等。在数据共享过程中,如何确保这些信息的安全性和隐私性,防止数据泄露和滥用,是教育数字化转型中必须面对的重要问题。政策支持与资金投入的挑战教育数字化转型需要得到政策的支持和资金的投入。然而,现实情况却并不理想。在一些地区,尽管政府已经出台了一系列旨在推动教育数字化转型的政策措施,但支持力度仍然显得仍嫌不足,政策执行过程中也常遭遇各种阻碍,使得实际效果大打折扣。资金方面,尽管有了一定的投入,但相对于数字化转型所需的庞大资金
91、而言,现有的资金规模仍然显得杯水车薪。这不仅限制了硬件设施的更新换代,使得许多学校仍然面临着设备老旧、无法满足教学需求的问题;还导致了软件应用的匮乏,优质的数字化教学资源难以得到广泛普及和应用。师生数字化素养与能力的挑战当前,师生对教育数字化的认知深度、认同度、敏感度、适应性等方面存在着差异,当前许多教师和学生的数字素养和能力还远远达不到这一要求。部分教师对新技术的接受程度低,缺乏使用数字化工具进行教学的能力和意愿;而学生则可能因缺乏必要的数字技能而无法充分利用数字化学习资源,总体上尚未形成数字化思维。主要表现有:由于惯性思维与路径依赖,不愿意尝试“新”事物。狭隘地将数字化视为辅助工具或手段,
92、未深刻认识到生产、生活和学习都已深嵌于技术丰富的环境当中。忽视教育数字化的长期性,认为教育数字化转型只是阶段性、临时性的政策热点,而非持久稳定的教育变革方向。数字化思维是教育转型的灵魂,师生作为高等教育的关键主体,其数字化思维不足是制约高等教育数字化发展的因素。对教师而言,主要存在两方面挑战:一是数字化教学应用能力缺失,在线教学经验、理念、方法等有所欠缺。二是教师数字素养培训效果不佳,部分学校的培训形式单一、流于表面,时间短、内容少,且多侧重对理论知识的讲授,尚未将教师上篇 教育数字化转型论述第二章 以教育数字化支撑引领教育强国建设42上篇 教育数字化转型论述第五章 教育数字化转型的挑战、路径
93、及建议42加强技术与教育的深度融合与应用针对技术融合与应用的挑战,一方面,需大力推进新型基础设施的建设,为教育数字化转型筑牢根基,另一方面,要加大对新技术的研发和应用力度,促进其与教育教学的深度融合,从而推动教育变革。强化新型基础设施建设:从教育的角度,推动5G、人工智能、大数据、云计算物联网等信息技术的应用,持续完善信息网络、平台系统、数字资源、创新应用、可信安全等新型基础设施,为教育数字化提供坚实的硬件支撑。深化新技术应用:依托人工智能、大数据、物联网等信息技术与教育深度融合进行应用创新。例如,借助新型基础设施开发AI学伴、AI数字教师、打造智慧教育公共服务平台,组建教育大脑等应用,以此推
94、进教育公平和大规模的个性化教学进程。同时,要加强技术培训和指导,提高教师和学生使用新技术的能力和水平,确保新技术能够在教育场景中有效落地。推进教学方式变革在教育领域,亟需加快教育理念的更新步伐,广泛推行由数字技术支撑的自主学习、探究学习和协作学习等教学方式,推动教学结构的创新变革。充分挖掘人工智能等新兴技术在教育领域的潜力,加速智慧校园建设,提升学校设施的智能化程度,提供人机协同的个性化学习支持服务。通过实施精准教学和个性化辅导,实现大规模教育与个性化培养的有机融合,进而提高自主培养人才的质量。此外,开发创新的评价工具,采用无感和伴随式的数据教育数字化转型路径数字素养培训纳入教师发展的全过程。
95、同时,当前学生的数字素养仍需提升,大学生数字化娱乐消遣活动偏多、获取信息途径单一、数字内容创作能力不高、数字安全意识薄弱。面对生成式人工智能等技术的涌现,学生除了基本的数字素养外,必须持续提升理解与应用数据算法的能力、信息的甄别判断能力、人机协同能力、自主学习能力等。教育数字化转型与变革白皮书 43 教育数字化转型与变革白皮书 43收集方法,强化对学生的全面评价,支持从各个学段的纵向评价到德智体美劳等多维度的横向评价。同时,探索建立个人数字学习档案,完善学分银行系统,推广在线课程的学分认证和管理机制,为学习者跨校和在线学习积累学分提供便利,助力终身学习理念的落地生根。强化教育治理能力以数据要素
96、为核心,进一步革新管理模式,打造“数字大脑”,实现服务便捷化、管理精准化、决策科学化。推进教育管理信息系统的深度整合和一体化建设,提升教育管理与治理的科学性、时效性和规范化水平。聚焦教、学、管、评、服等核心业务,构建系统、科学、智能的数据分析、挖掘与评价模型,通过实时监测、评估评价、监督监管和决策分析等环节,全面提升决策的科学化程度,为教育发展提供有力的管理保障。提升师生数字化素养与能力提升师生的数字化素养,对适应数字化时代发展、培养创新能力和终身学习能力、增强信息安全意识、优化教育资源配置及实现教育可持续发展等方面意义重大。一方面,要通过开设相关课程和举办培训活动等方式,提升教师和学生的数字
97、技能与素养;另一方面,要加强师生之间的交流与合作,促进数字技术在教育教学中的有效应用。同时,注重培养师生的创新意识和批判性思维能力,使其能够更好地应对数字化转型带来的变化与挑战,为教育数字化提供人才保障。上篇 教育数字化转型论述第二章 以教育数字化支撑引领教育强国建设44上篇 教育数字化转型论述第五章 教育数字化转型的挑战、路径及建议44加强顶层设计强化顶层设计是保障教育数字化转型取得成功的核心要素。科学合理的顶层设计能够确保转型方向与国家战略高度契合,实现跨领域资源的高效整合,促进多部门协同合作,精准引导技术与教育深度融合,全方位推动教育数字化转型。确保战略协同一致:数字化转型并非简单的技术
98、叠加,而是需要结合学校办学理念、人才培养目标及教育行业发展趋势(如教育数字化战略行动、智慧教育发展等),通过加强顶层设计,学校能够基于自身的历史使命、办学特色以及所处的时代环境,制定清晰、明确且具有前瞻性的战略规划。促进资源优化整合:学校内部人力、物力、财力、信息等资源常分散于各部门,通过顶层设计一方面可打破资源壁垒,对各类资源进行系统梳理与优化配置,实现“一处采集、多方共用”的高效利用;另一方面,可打破条块分割的部门壁垒,凝聚技术部门、教学单位、管理机构等各方力量,形成推进教育数字化的强大工作合力,让资源整合与协同合作在系统化规划中实现深度融合,共同驱动转型目标落地。引导技术与教育深度融合:
99、顶层设计能够精准把握教育需求与技术应用的结合点,推动教学方法与学习方式的创新变革,将先进技术深度融入教育教学全过程,切实提高教育质量。应对复杂多样的挑战:教育数字化转型过程中面临着数据安全、隐私保护、技术标准统一等诸多复杂问题。顶层设计能够从系统层面出发,全面识别各类潜在风险,并制定针对性的应对策略,有效化解难题。保障可持续发展:顶层设计着眼长远,充分考虑教育数字化转型的长期发展需求,合理规划发展路径,为未来教育的持续发展奠定稳固基础,确保转型成果具有可持续性。提升环境适应能力:在快速变化的技术和社会环境中,顶层设计赋予教育系统更强的灵活性与适应性,使其能够迅速捕捉外部变化,及时调整发展策略,
100、更好地顺应时代发展教育数字化转型建议 教育数字化转型与变革白皮书 45 教育数字化转型与变革白皮书 45潮流。综上所述,加强顶层设计是实现教育系统全面升级的关键所在,有助于提高教育质量和效率,满足未来社会对高素质人才的需求。加强跨界合作与资源共享教育数字化转型是一项复杂而庞大的系统工程,需要政府、企业、社会组织等各方力量广泛参与、协同合作。应积极加强与外部机构的深度合作与交流,充分发挥各方优势,共同推动教育数字化转型进程。同时,要充分挖掘和利用各类优质资源,如开放教育资源、在线课程平台等,促进教育资源的共享与互补,实现资源的最大化利用。通过跨界合作与资源共享,可以加速教育数字化转型的步伐,推动
101、其在更广泛领域的普及应用,为教育发展注入新的活力。加大政策支持与资金投入为推动教育数字化转型向纵深发展,必须加大政策支持力度与资金投入规模。一方面,上篇 教育数字化转型论述第二章 以教育数字化支撑引领教育强国建设46上篇 教育数字化转型论述第五章 教育数字化转型的挑战、路径及建议46要制定完善且具有前瞻性的政策体系和科学合理的规划方案,明确数字化转型的目标、任务与具体实施措施,为转型提供清晰的政策导向;另一方面,要持续加大资金投入,确保有充足的资金用于教育数字化基础设施建设、技术研发、资源开发等关键环节,为转型提供坚实的资金保障。此外,还应积极鼓励社会资本参与教育数字化转型的投资与建设,通过政
102、策引导、机制创新等方式,形成多元化的资金投入机制,拓宽资金来源渠道,为教育数字化发展提供强大的资金动力。推动组织变革在教育数字化转型过程中,组织变革起着至关重要的作用。若缺乏有效的组织变革,先进技术可能仅仅是对低效流程的数字化复制,无法充分发挥其优势。因此,必须构建扁平化的组织结构,精简行政管理流程,推动教育体制的全面改革,并建立统一高效的协调机制。这将打破制约效率提升的组织壁垒和制度束缚,促使组织从传统的层级式结构向更加灵活、高效的扁平化结构转变。同时,教学、管理和服务等业务流程应从传统的线性模式转变为以人为中心的并行模式,消除部门之间的沟通障碍与协作隔阂,确保教育业务能够在任何时间、任何地
103、点实现高效、智能的协同运作,为教育数字化转型提供有力的组织保障。教育数字化转型与变革白皮书 47教育数字化转型方案中篇中篇 教育数字化转型论述第六章 面向高等教育客户48中篇由第六章至第八章组成,介绍新华三为不同客户提供的教育数字化转型方案。面向高校高职客户,提供校园级别的智能园区解决方案、学校数据中心解决方案、高校智慧校园解决方案、高职院校信息化标杆校建设方案、产教融合解决方案面向科研客户,提供科研创新平台解决方案及高性能科研广域网解决方案面向基础教育客户,提供教育城域网解决方案、中小学数字校园解决方案,以及中小学智慧教室解决方案 教育数字化转型与变革白皮书 49面向高等教育智能园区解决方案
104、数据中心解决方案高校智慧校园解决方案高职信息化标杆校解决方案产教融合解决方案50102164209221第六章 中篇 教育数字化转型论述第六章 面向高等教育客户50智能园区解决方案随着教育数字化转型的深入,如何建设一个在智慧校园整体建设中的“融合数字基础设施”变得至关重要。高校子行业中,园区网络就像人类的神经系统一样,触达、链接到校园的每一处,支撑着全校师生的学习、工作、生活,也为高校从“信息化”迈向“数字化”“智能化”的进阶提供着坚实的保障。高校信息化发展至今,100%的校园已经实现了园区网络的链接,无时无刻的为校内师生提供着有线、无线的连接方式,承载着校园人才培养、科学研究等业务场景。教育
105、数字化转型时代下,更多智慧化、数字化的业务兴起,也对校园园区网络提出了更高的要求:教育教学,教学方式的数字化变革,推动了沉浸式教学、直录播课堂、混合式教学等多样化教学模式的演进,加大了VR终端、艺术类4K/8K教学资源的使用;对于教室内网络信息点位、供电需求、带宽需求越来越大;科学协同,在科教兴国战略下,高校校级算力平台建设如火如荼;各二级院系实验室、校内科研机构与算力平台间流量交互日益增加,对于基础网络带宽保障、稳定性、安全性提出了更高的要求;校务治理,智慧化管理方式是在多年应用平台建设的基础上,更加关注各个业务流的数据感知、数据分析、数据集成;同时主要以物联网和无线网络基础设施建设为主,广
106、泛应用到食堂、公寓、新建楼宇、重点卡口等区域,在提升校园管理服务便捷性、体验感的同时,也增加了专用网络设备数量、物联终端安全风险、无线终端权限管控等网络建设要求;师生服务,随着一网通办、网上办事大厅的建设以及师生无线终端数量的剧增,门户访问类型也由原来的PC端为主,升级为手机端为主、PC端为辅;便捷的多样化无线网络建设高并发、漫游快成为了基本特性需求,网络运维也从设备级提升到系统级、应用级,故障式的被动运维提升为预测式的主动运维;同时随着接入终端的移动化和物联化,对于终端的多样化认证和权限管控也至关重要;末端设备种类越来越多、网络接入方式越来越丰富、网络流量访问越来越复杂、师生对于网络质量要求
107、越来越高;传统设备级监管已无法满足当前校园运维需求;教育数字化转型与变革白皮书 51因此,构建“一张”极简融合、精细管控、主动安全、智能运维的泛连接园区网络,是建设智慧校园,实现校园数字化转型的基石。新华三领航教育行业20余载,为客户打造了数字化转型驱动下的校园园区网络解决方案,校园园区网络解决方案致力于帮助高校客户从建网、用网、看网等业务角度梳理新型智能园区应当如何建设。人才培养极简融合智慧教室智慧实训智慧图书馆科学研究算力服务创新服务数据服务管理与服务综合运营零碳校园平安校园即插即用自动上线业务融合场景融合精细管控IPv4/IPv6无感知认证用户漫游权限管控主动安全安全防护安全运维安全资源
108、池全流最分析智能运维全域网络网络分析用户分析应用分析ETHE/GPOMWIFi 6/7BT/RFID/LoRa全光5G物联有线无线师生终端教室终端物联终端安防终端其它终端笔记本台式机智能手机智能中控智能黑板录播系统烟感温湿度智能门锁消防主机视频监控视频会议校园网络考虑将教学网、安防承载网、业务网(有线、无线)融合建设,通过物理/虚拟的方式进行隔离;信息点位需求增加,设备入室部署,全光网络建设趋势明显,以太和PON融合部署、管理、运维;认证点BRAS设备支持双栈大表项,适应双栈终端数量快速增长;多样化认证计费策略,提升师生上网接入体验;VLAN/VXLAN组网下,实现设备自动化上线、即插即用;智
109、慧教室终端及物联终端部署使用,需加强东西向边界安全防护建设。在建网阶段中篇 教育数字化转型论述第六章 面向高等教育客户52推荐通过BRAS设备实现有线无线终端入网认证,根据场景需求灵活选择认证方式;无线网络中802.1x认证下,开启RADIUS代理功能优化跨异构厂商AC漫游效果;精细化用户权限管控,可视化操作,跨校区同步,减轻配置工作量;构筑终端访问安全防护屏障,针对南北向、东西向流量分别进行安全管控。构建流量采集网,全网流量留存,充分分析与研判,实现安全事件精准溯源;有线、无线、BRAS、PON多类型设备,一屏通览;用户旅程数据、配置变更数据精准回溯,辅助问题定位;采用AI、大数据等关键技术
110、,实现网络质量未来研判,防患于未然。在用网阶段在看网阶段 教育数字化转型与变革白皮书 53智能园区以应用驱动为目标,通过智能化感知、智能化分析、智能化控制、智能化管理和智能化视窗等手段打造资源和服务共享的数字化校园环境;通过汇聚,挖掘,分析校园各项工作中产生的大规模数据,为学校各类资源的有效配置、教学活动的有效开展、行政机构的有效运行和公共服务体系的有效支撑等提供数据依据,实现“教书育人”、“管理育人”和“服务育人”的全面育人模式。智能园区网络的建设,需要总览全局,突出重点,总体采用“多网融合”的设计理念,将教学网、安防承载网、业务网(有线、无线)等进行有机融合,通过构建一张“全融合、承载型、
111、泛连接”且适度安全可控的校园基础网络,为师生提供泛在的接入服务,通过各种可行的技术手段提升师生访问网络的体验感,以确保高效、快捷的访问校园云中心资源和互联网资源。在提高服务质量方面,引入SDN技术构建弹性、自动化的网络基础设施,为各校区、各个业务部门提供可快速开通、相对隔离的网络环境,进一步提升信息化在支撑学校各项业务开展的价值。总体建设目标:(1)融合一张网:构建有线、无线、物联全融合的校园一张网,人、物泛连接互联互通;(2)带宽升级:全面升级骨干网络,实现骨干网多校区100G互联互通,各校区、院系内部网络10G/40G纵向贯穿,杜绝网络瓶颈;(3)智能网络:基于SDN技术并可逐步演进能动态
112、调整网络资源、发现定位问题、便于管理与运维的智能网络;(4)业务驱动:实现业务驱动网络,构建端到端的网络自动化部署,方便业务快速上线,安全隔离,灵活构建师生业务模型;(5)双栈通信:校园网全面支持IPv4/IPv6的双栈通信能力;(6)安全可靠:适度安全可控,满足等级保护合规保证。总体建设目标智能基础设施解决方案中篇 教育数字化转型论述第六章 面向高等教育客户54总体设计方案智能园区网络采用核心层为“根”的树形网络架构,并进行模块化设计,拓扑稳定,易于扩展和维护。各校区内部网络可划分为多个层次:接入层、汇聚层、核心层,以及多个分区:互联网出口区、数据中心接入区、广域网接入区、认证管理区、DMZ
113、区等,各功能分区模块清晰,模块内部调整涉及范围小,易于进行问题定位。SDN图例:以太光以太电光电混合缆PON光有线核心有线核心无线核心无线核心汇聚汇聚OLTOLT汇聚汇聚OLTOLTPOE交换机光AP分光器PONAPPOEONU交换机ONU交换机分光器ONUACGIPSNGFW交换机电信联通移动CernetCernet2 BRASBRASTAPNDR蜜罐内部NGFW内部NGFWAPAPACAC数据中心网安全管理运维区态势感知终端安全日志审计SDN控制器运维审计资产探针安管平台SDN分析器出口安全骨干互联设备汇聚终端接入ACGIPSNGFW整网核心整网核心DC出口防火墙DC出口防火墙注:整网核心
114、与 BRAS、有线核心、无线核心可分开部署、也可合并部署;ACG、IPS 可独立部署,也可作为 NGFW 功能组件 教育数字化转型与变革白皮书 55各个分层模块在网络中的作用如下:1、终端层:终端层是指接入校园网络的各种终端设备,例如电脑、打印机、IP话机、手机、摄像头等。2、接入层:为师生提供各种接入方式,是终端接入网络的第一层。接入层通常由接入交换机组成,如果终端层存在无线终端设备,接入层需要无线接入点AP设备,AP设备通过接入交换机接入网络。3、汇聚层:接入层与校园核心骨干网之间的网络分界线,主要用于转发师生间的“横向”流量,同时转发到核心层的“纵向”流量。汇聚层可作为各校区内部的交换核
115、心,实现各校区专用服务器区的连接。另外汇聚层还可以扩展接入终端的数量。4、核心层:校园数据交换的核心,连接校园网的各个组成部分,如数据中心接入、汇聚层、出口区等,核心层负责整个校园网络的高速互联。实现校园网带宽的高利用率和网络故障的快速收敛。5、校园出口区:校园内部网络到外部网络的边界,校园授权有效师生通过校园出口区接入到外部网络,外部网络的师生通过校园出口区接入到内部网络。出口安全网络承载全校师生互联网访问业务以及对内官方网站群的业务访问安全防护与带宽管理,是校园网络建设中至关重要的环节,因此出口安全设备的建设会直接影响整体校园网络访问效率和师生网络使用效果。6、数据中心接入区和广域网接入区
116、:为校园云数据中心和各大分支、合作单位以及有业务互通需求的部门提供接入校园网的入口。7、认证管理区:管理网络服务器(例如网管系统、认证服务器等)的区域。网管系统通过网管协议与和网络设备交互,能够提供配置、管理和运维功能,。认证服务器可提供网络准入的认证、授权和计费功能等。8、DMZ区:区为外部访客(非本校师生)提供访问业务,通常将公用服务器部署在该区域,其安全性受到严格控制。9、传输网:100G传输环网连接各个校区,实现校园多种业务间的无阻塞交叉,强大的组网能力,完全满足各校区接入网复杂组网需要。中篇 教育数字化转型论述第六章 面向高等教育客户56校园网安全主要涉及4个维度,包含3个防护场景和
117、1个审计场景:终端间互访流量安全防护:接入认证是终端互访的第一道安全防护;开启端口隔离或QINQ功能,实现终端间二层互访隔离,互访流量必须上送业务网关;业务网关可根据实际需求将互访流量引流到东西向NGFW,实现流量安全检测、过滤以及访问控制等。校园网与数据中心边界安全防护:接入认证是终端访问数据中心的第一道安全防护;校园网与数据中心边界部署数据中心NGFW,全面支持攻击防范、抗DDoS、访问控制、安全域划分、黑名单、流量监控等功能,能够有效的保证数据中心边界安全。校园网出口安全防护:接入认证是终端访问网络的第一道安全防护;互联网类业务访问需经过出口安全区域,一般直接部署NGFW(具备IPS、上
118、网行为等功能模块)。校园网流量安全审计:针对全网流量留存、以便精准溯源。(1)终端间互访流量安全防护终端间互访流量模型如下图所示:汇聚接入侧网络BRAS整网核心SWBRAS数据中心NGFW东西向NGFW校园安全设计注:终端间互访流量可以延伸为不同专网间流量互访等,主要是指校园网内部(不涉及数据中心)的东西向流量;教育数字化转型与变革白皮书 57终端间互访流量安全防护主要从3个方面考虑:终端接入认证;终端接入交换机开启端口隔离或QINQ功能,避免终端二层互访,无法对互访流量进行引流;网关设备上引流至东西向NGFW,进行安全策略过滤、七层威胁检测等。(2)校园网与数据中心边界安全防护校园网与数据中
119、心访问流量模型如下图所示:BRAS整网核心SWBRAS数据中心NGFW东西向NGFW汇聚接入侧网络(3)校园网出口安全防护校园网出口流量模型如下图所示:校园网与数据中心边界安全防护主要从2个方面考虑:终端接入认证;校园网与数据中心边界部署数据中心NGFW,全面支持攻击防范、抗DDoS、访问控制、安全域划分、黑名单、流量监控等功能,能够有效的保证数据中心边界安全。中篇 教育数字化转型论述第六章 面向高等教育客户58汇聚接入侧网络BRAS整网核心SWBRAS数据中心NGFW东西向NGFW电信联通移动CernetCernet2 NGFWIPSACGNGFWIPSACG校园网出口安全防护主要从3个方面
120、考虑:终端接入认证;互联网类业务访问需经过出口安全区域,一般直接部署NGFW(具备IPS、上网行为等功能模块),全面支持攻击防范、抗DDoS、访问控制、安全域划分、黑名单、流量监控、邮件过滤、网页过滤、应用层过滤、NAT等功能,能够有效的保证网络安全;NGFW 中IPS功能模块,基于特征库实现病毒、漏洞等攻击行为主动检测、阻断等;ACG可考虑集成到NGFW中,亦可采用独立设备旁挂部署,联动AAA认证系统实现用户行为上网行为实名记录、应用控制、行为审计为校园提供绿色的网络环境;公服访问保障DMZ区域,在园区网建设中,DMZ区有着独特且关键的作用。它是园区网与外部网络之间的一个特殊区域,专门用于为
121、外部访客(非本校师生)提供访问业务。这就像是园区网对外开放的一个“窗口”,让合法的外部用户可以获取特定的信息和服务。通常情况下,公用服务器会部署在DMZ区,这些公用服务器包括但不限于对外展示园 教育数字化转型与变革白皮书 59区信息的网站服务器、提供公共资源下载的文件服务器等。通过将这些服务器放置在DMZ 区,可以在一定程度上保护园区内部网络的安全,同时又能满足外部用户的访问需求。然而,DMZ区的安全性受到严格控制。一方面,它与外部网络之间设置了强大的防火墙,防火墙会对从外部网络进入DMZ区的流量进行严格的检查和过滤。只允许特定类型的网络协议和端口的访问请求通过,例如,只允许HTTP(80端口
122、)、HTTPS(443端口)等协议的访问请求进入DMZ区中用于对外展示的网站服务器,而对于其他可疑的协议和端口访问则一律拒绝。另一方面,DMZ区与园区内部网络之间也有安全防护措施。这里的防火墙会限制DMZ区对园区内部网络的访问,只允许经过授权的特定数据交互,防止外部攻击者利用DMZ区的服务器作为跳板,进一步入侵园区内部的核心网络。DMZ区安全性除了外部加强安全设备外,公用服务器安全加固也不可忽略,可以定期进行系统更新与安全补丁:DMZ区的公用服务器必须及时更新操作系统、应用程序的安全补丁。这可以修复已知的系统漏洞,减少被攻击的风险。例如,对于运行Windows Server操作系统的网站服务器
123、,定期更新微软发布的安全补丁,以应对最新的安全威胁。注意访问控制与认证授权:在服务器层面,设置严格的访问控制。对服务器的远程管理访问(如通过SSH或RDP)采用多因素认证,例如使用用户名/密码结合数字证书的方式。并且,对不同的用户和服务账号分配最小必要的权限。例如,对于网站服务器,网站应用程序所使用的账号仅具有对网站文件目录的读写权限,而不具备系统级别的管理员权限。安装防病毒和恶意软件防护:在DMZ区的服务器上安装可靠的防病毒软件和恶意软件防护工具。这些工具能够实时扫描服务器上的文件和进程,检测并清除病毒、木马、蠕虫等恶意程序。例如,使用企业级的防病毒软件,定期更新病毒库,对服务器上的文件上传
124、和下载进行扫描。(4)校园网流量安全审计传统采集方式主要采用出口或核心区域的交换机镜像方式采集流量,这种方式只能采集到跨网段交互的网络流量数据,但相同网段下的数据访问无法进行采集,存在监控盲点和监控分析数据不完整,将导致无法在第一时间溯源原始攻击和影响数据分析结果的准确性。基于交换机镜像端口旁路部署的安全设备逐渐增多,在同时部署两个或以上的旁路监听设备之时不仅增加交换机的性能开销,且不能满足各种安全监控设备灵活部署的需要。结合客户实际情况,针对旁路的网络流量数据管理进行集中规划。通过部署专业可靠的中篇 教育数字化转型论述第六章 面向高等教育客户60网络流量可视化设备对用户数据中心全网关键通信节
125、点(网络出口、核心/汇聚层/接入层、重要业务系统区域)进行流量数据采集,进而构建成旁路的基础网络流量数据采集网络,实现对校园全网所有接入层流量包括南北、东西向通信节点进行全面覆盖。通过流量采集平台的AI预警和智能可视化功能,实现对全网采集点、输出点、重要业务系统等建立多维度流量数据AI基线,打造业务路径和网络路径全景视图,提供网络安全运维/业务运维基线参考,并结合用户IT运维/安全管理要求,构建智能的旁路流量数据调度中台,提供实时的在线流量数据调度服务、提供IT网络运维/安全监测/业务运维原始流量数据、预处理数据、关联数据服务,以有效满足不同旁路分析系统对原始流量数据个性化获取的需要。校园网T
126、AP8000系列APMNPMIDS内容审计各分析产品预处理后流量预处理后流量预处理后流量预处理后流量镜像流量镜像流量流量采集区域H3C SecPath TAP8000系列流量可视化设备支持独立部署,通过部署H3C SecPath TAP8000系列专业可靠的网络流量可视化设备对用户全网关键通信节点如:网络出口、核心/汇聚层/接入层、重要业务系统等区域进行流量数据采集,进而构建成旁路的基础网络流量数据采集网络,实现对全网所有接入层流量包括南北、东西向通信节点进行全面的覆盖,实现旁路流量数据无盲点集中采集。通过设备的多种预处理能力对所采集的流量数据进行高效处理,同时对预处理完成后的网络流量数据进行
127、实时精准输出。为各分析子系统提供灵活、精准的待分析数据源。实现对旁路流量数据集中采集与按需过滤输出分析系统感兴趣流。满足安全监测&业务分析等子系统对数据预处理的需求。单设备典型组网 教育数字化转型与变革白皮书 61控制器典型组网预处理后流量预处理后流量预处理后流量镜像流量镜像流量镜像流量内容审计其他安全子系统校园网H3C流量调度平台各分析产品CE54LCE54LCE54LC32C32CE54HCE54HCE54接入层汇聚层分发层TAP8000产品构建三层面TAP8000-SDN统一管理平台IDSAPM NPMAPT数审WAF日审态势感知流量分析TAP8000+SDN控制器构建流量采集第三张网:
128、SDN负责设备管理与流量调度,组网灵活,实现对流量数据全程可视化管控与分发。通过部署专业、智能的流量调度平台为用户各种全流量分析场景提供精准的流量数据源,实现流量数据全局集中统一调度,敏捷高效的流量交付,实现对旁路的网络流量数据全流程可视化管控,极大地优化及提升各类分析工具的部署效率及分析性能。TAP 组网部署为专业、智能、全局统一的流量调度平台。大型网络中实现敏捷高效地流量交付、动态捕获及全程可视。大幅提升各分析产品的部署效率、处理性能、弹性扩容能力。助力运维人员快速排除网络故障。中篇 教育数字化转型论述第六章 面向高等教育客户62通常校园网络部署2台高性能CLOS架构核心交换机、2台BRA
129、S设备,核心交换机通过100G连接至校区机房核心交换机,提供数据中心互联服务。BRAS设备和核心交换机均采用双机设计,将2台设备虚拟成一台设备进行管理,其中任何一台核心设备或设备上的板卡出现故障后,正常工作的核心设备能够立即接管故障核心设备所有工作。在核心设备都正常工作时能够对汇聚交换机转发过来的数据流量进行负载均衡,2台核心设备同时承担核心网络数据交换工作。此外,虚拟化还能简化网络部署,简化网络管理,并提高故障恢复的速度。核心交换机承载核心交换区域数据的高速交换,采用业界高端的核心交换机,利用强大的计算能力,对网络进行精确流量建模、未知流量分析、安全智能检测,同时采用的CLOS正交硬件架构,
130、在硬件上实现了网络节点和计算节点的速率融合,为网络和计算提供100%无损的数据通道。核心骨干区为整个校园网提供高带宽、高转发性能和高可靠性的连接。包括汇总和转发不同区域的流量,实现校园内各个区域之间的通信和连接,随着统一认证发展,核心骨干区也需要兼顾实现校园网有线无线统一认证功能;(1)认证计费三要素校园核心骨干区设计NAS设备AAA软件(服务器承载)客户端 教育数字化转型与变革白皮书 63客户端NAS设备AAA软件包 括 一 切 接 入 校 园 网的 末 端 设 备,包 括 但不限于手机、平板、笔记本、PC、打印机、摄像 头、自 助 服 务 一 体机、智能水电表、智能开关主要为交换机、路由器
131、(BRAS)、无线控制器、安全设备(ACG/FW)、认证计费一体机等;位于用户访问外网/数据中心网络流量必经之路,拦截访问流量,发起认证。即 验 证、授 权 和 记 账(Authentication、A u t h o r i z a t i o n、Accounting),AAA一般自身带数据库,也可以与统一身份认证系统AD/LDAP对接。(2)BRAS设备认证计费特性BRAS设备实现扁平化的网络架构,通过BRAS设备对整网进行流量控制和身份认证,能够支持有线和无线师生的统一认证或区别认证。满足学校的实际需求,增强全校师生的上网体验,实现无感知认证和准入准出的一体化。Radius代理技术随着
132、校园网中的无线终端越来越多,AP部署越来越多,无线业务对于延迟和带宽要求越来越高,对AC压力越来越大,因学校建设模式等原因,高校中的AC数量和厂商也随之增加,随之而来的AC之间的数据同步、终端漫游成为网络建设中亟待解决的问题之一,将无线网关从无线AC/核心交换机升级为BRAS设备,因BRAS ARP/ND表项为非共享模式,可实现有线无线大规模接入,满足大量终端双栈下的使用需求,在跨AC漫游的情况下用户不需要更新地址,避免出现瞬间卡顿现象,同时对于认证计费和地址分配平台,只需要和BRAS交互,不在需要和多台AC直接交互,进一步缓解了认证计费和地址分配平台压力。IPOE WEB认证技术IPoE W
133、eb认证是一种允许IPoE用户直接使用终端自带的浏览器进行Web认证的接入控制方式。在IPoE Web用户上线认证过程中,需要由BRAS和Portal等服务器共同配合完成对用中篇 教育数字化转型论述第六章 面向高等教育客户64户的认证,基本过程如下:用户采用传统IPoE认证方式上线获取到IP地址和Web认证页面的URL等AAA授权属性信息。用户发起HTTP/HTTPS请求,BRAS收到HTTP/HTTPS请求后将请求重定向到Portal服务器的Web认证页面;用户在弹出的重定向Web认证页面中输入用户名和密码完成认证。用户完成Web认证后获得新的AAA授权属性信息,可以正常访问网络资源。IPo
134、E Web认证还支持丰富的扩展功能,比如IPoE Web一次认证双栈放行、IPv6 Web认证智能多出口等功能。HTTP/HTTPS触发Web认证技术基于安全考虑,当前主流网站几乎都采用了HTTPS协议。为了提升用户使用体验,IPoE Web认证同时支持基于HTTP和HTTPS协议的Web认证,可以灵活适配任意类型的Web请求。IPoE Web无感知认证技术随着网络的发展和智能终端的普及,每次上网都需要手工输入用户名和密码的认证方式已不能满足当下人们上网时对易用性和便捷性的要求。IPoE Web无感知认证可以很好地解决上述问题。IPoE Web无感知认证,是一种基于MAC地址的快速认证方式。它
135、只需用户在首次上网时输入正确的用户名和密码,后续用户再次接入网络时无需输入用户名和密码即可直接上网,真正实现“一次认证,永久使用”的极简用户操作和体验。根据终端和BRAS设备之间是否跨三层设备,IPoE Web无感知认证分为如下两种类型:二层无感知认证:终端和BRAS之间通过二层网络互通。三层无感知认证:终端和BRAS之间通过三层网络互通。教育数字化转型与变革白皮书 65 IPOE WEB用户漫游技术随着移动智能终端的不断普及,学校、企业、酒店等场景通常都会部署Wi-Fi无线网络,以便为用户提供无线接入服务。在用户接入无线网络后,不可避免地会在多个不同的区域间活动,为提升用户的上网体验,需要允
136、许用户在不同区域间移动的过程中保持网络不掉线。IPoE Web用户漫游功能可以很好地解决上述问题。IPoE Web用户漫游,是指IPoE Web用户在无线网络覆盖的多个不同区域间移动时,始终保持用户的在线状态。IPoE Web 认证目前支持如下几种用户漫游方式:IPoE Web用户在BRAS上同一子接口的不同VLAN之间,或不同子接口的不同VLAN之间进行漫游。IPoE Web用户在BRAS上同一单板的不同接口之间,或不同单板的不同接口之间进行漫游。跨VLAN漫游跨接口漫游IPoE Web用户在同一IRF组的不同IRF成员设备之间进行漫游。跨设备漫游 IPoE Web安全防护技术在IPoE W
137、eb认证应用中,可能遇到如下类型的HTTP/HTTPS攻击:某些非浏览器应用软件,如QQ、网盘等,在用户认证通过前持续向某固定IP地址发送大量的HTTP和HTTPS请求报文。上网终端存在恶意攻击,随机向不同的IP地址持续发送大量HTTP和HTTPS请求报文。上述情况会占用大量的BRAS系统资源,导致BRAS性能下降、正常用户的认证请求得不到及时处理;BRAS接受用户IPoE Web认证请求后,Portal服务器也需要处理大量的非中篇 教育数字化转型论述第六章 面向高等教育客户66法请求,进而导致Portal服务器处理性能下降。IPoE Web支持针对上述HTTP/HTTPS报文攻击进行防御。可
138、靠性技术BRAS推荐采用IRF方式保证可靠性,并将连接核心交换机的两条链路做ECMP。lRF(Intelligent Resilient Framework,智能弹性架构)是一种通过将多台物理设备虚拟化成一台逻辑设备,实现多台设备协同工作、统一管理和简化运维的技术。IRF BRAS热备是指通过IRF技术为BRAS提供设备级的备份,当主用BRAS设备放障时,备用BRAS设备可以快速接管主用BRAS的业务,从而确保用户业务不间断运行。终端接入设计INTERNET以太网链路聚合IRF link(1)业界主流接入网络形态差异目前业界主流接入网络建设形态如下所示:教育数字化转型与变革白皮书 67当前园区
139、建设的主流方案主要包括:传统以太网、以太全光和PON全光。传统以太网方案成熟稳定,久经考验,但随着业务的快速发展,信息点数量的不断增加,传统以太网无差别的统一由弱电间通过以太网线水平布线到信息点的方式,不但布线成本高,也会限制网络持续发展,全光网络因此成为了新一代园区建设的首选。全光网络,指的是网络传输和交换过程全部通过光纤实现,信号只是在进出网络时才进行光电的转换,而在网络中传输和交换的过程中,信号始终以光的形式存在。由于全光网络使用光信号完成网络通信的所有功能,在网络内部没有光电转换的障碍,且无须面对电子器件处理信息速率难以提高的难题,因而和传统的铜缆网络相比,全光网络性能得到明显的提高。
140、此外,由于铜缆本身传输性能弱、成本高、布线复杂等缺点,传统铜缆网络已逐渐不能承载各种新型网络应用,例如物联网、云服务、超高清视频、无线办公、数字孪生等带来的业务流量。PON AP光纤光电混合缆千兆网线光主机中心机房楼栋弱电间汇聚交换机电/光楼层弱电间无源分光器房间接入交换机网线入房间网线数量大光纤入房间APAP光电混合缆/光纤入房间光APONU核心交换机核心交换机核心交换机AP影终端传统以太PON光以太全光10G/40G/100G10G/40G/100G10GGEGE1G/10G1G/2.5G动态共享10G动态共享10GOLT板卡中篇 教育数字化转型论述第六章 面向高等教育客户68简言之,光网
141、络(Optical Network)一般指使用光纤作为主要传输介质的广域网、城域网或者新建的大范围的局域网。光网络具有传输速度高、传输距离长等特点。光网络使用光纤传输的网络结构,不只是以太网可以通过光纤传输,部分非以太网像令牌环网、令牌总线网、FDDI、PON等也可以使用光纤传输数据。在当前校园网络中全光网主要有两种方案,一种是PON全光网络方案(光耀方案),一种就是以太全光方案(光影方案)。如下表所示,三种技术方案由于布线方案的不同所带来的主要差异对比:技术方案技术方案布线方案布线方案优势优势劣势劣势传统以太传统以太不区分场景,统一采用弱电间/网不区分场景,统一采用弱电间/网络机柜通过网线布
142、线到信息点络机柜通过网线布线到信息点 网络设计简单,网络设计简单,与工程建设依赖与工程建设依赖小小 带宽升级方便带宽升级方便 布线成本高,桥布线成本高,桥架压力大架压力大 信息点扩容改造信息点扩容改造困难困难以太全光以太全光分场景采用不同布线方案:分场景采用不同布线方案:高密场景:如办公网、教学网高密场景:如办公网、教学网等,带宽需求大,信息点密等,带宽需求大,信息点密集,采用光纤入室集,采用光纤入室 低密场景:如安防网、无线网低密场景:如安防网、无线网等,信息点稀疏,采用光纤到等,信息点稀疏,采用光纤到弱电间或光纤到信息箱,再由弱电间或光纤到信息箱,再由网线到信息点网线到信息点 节省布线,节
143、省节省布线,节省弱电间弱电间 带宽升级方便带宽升级方便 信息点扩容改造信息点扩容改造简单简单 光纤入室,需要光纤入室,需要设计前置,与工设计前置,与工程建设存在一定程建设存在一定依赖依赖PON全光PON全光分高密场景和低密场景采用不同分高密场景和低密场景采用不同布线方案,与以太全光类似布线方案,与以太全光类似 节省布线,节省节省布线,节省弱电间弱电间 信息点扩容改造信息点扩容改造简单简单 光纤入室,需要光纤入室,需要设计前置,与工设计前置,与工程建设存在一定程建设存在一定依赖依赖三者之间从组网架构上主要差异如下:1、全光网络与传统以太网的架构差异:当前的传统以太网,从接入层到汇聚层大多数情况都
144、已经采用光纤布线,相比全光网络(以太全光或PON全光)最大的区别,主要是传统 教育数字化转型与变革白皮书 69以太网无差别的统一由弱电间或网络机柜采用以太网线布线到信息点,而全光网络是根据业务需求和信息点的分布情况,将光纤进一步下沉到离终端最近的位置,例如:光纤入室/光纤到工位:针对办公有线场景,带宽需求大,信息点密集,采用光纤入室或光纤到工位的部署方式,可以有效发挥光纤布线的优势。光纤到弱电间/光纤到楼层/光纤到信息箱:对于信息点稀疏的场景,如:安防网、无线网等,全光网络部署方式和传统以太网类似,但部署方式更灵活,由于全光网络接入层设备具有体积小、静音低功耗、即插即用等特点,接入设备可以根据
145、实际环境需要,部署到就近弱电间、楼道信息箱,或其他离终端最近的位置,最大化发挥光纤布线优势。2、以太全光或PON全光的架构差异:两者都是采用全光架构,都是根据业务需求和信息点的分布情况,将光纤部署到离终端最近的位置。以太全光和PON全光从组网架构上,最大的区别:以太全光:将传统机架式接入交换机替换为体积小、静音低功耗的入室设备,在继承传统以太网的大带宽、低时延、组网灵活、扩容简单等优势基础上,同时兼具全光网络的节省布线、节省弱电间、绿色节能等优势。PON全光:最大特点是中间层通过无源分光器,在OLT与ONU之间组成点到多点(P2MP)的网络,由于中间层无源,组网上会更灵活,单一业务场景运维也会
146、更简单。(2)不同接入网络形态的优劣势分析 扩容便利性1)传统以太和以太全光,带宽扩容方便、成本低:以太网方案(传统以太和以太全光)在带宽扩容方面具有明显优势:可选速率多:以太网方案的线路速率灵活可选,接入到汇聚可选1G、2.5G、10G,并且每接入设备独享上行带宽,汇聚到核心可选10G、40G、100G。而PON中篇 教育数字化转型论述第六章 面向高等教育客户70方案,由于千兆PON已经不满足新一代园区网络建设的高带宽需求,实际OLT到ONU的可选线路速率暂时只有10G一种可选,只能通过分光比来调节多个ONU的共享带宽。当前50G PON还处于前期试点阶段,未来50G PON大规模商用后可以
147、升级到50G PON。扩容方式灵活、成本低、对整网业务影响小:以太网方案从汇聚到核心和从接入到汇聚,分段分别灵活扩容,只需要对带宽瓶颈点进行单点扩容即可,扩容成本低。以太网方案,可以通过链路聚合带宽加倍,或更换单线路两端的光模块实现快速无缝扩容,对整网业务的影响降低到最小。而PON方案,带宽扩容比较复杂,如果已经采用10G PON组网,实际只有降低分光比一种扩容方式,也就是说通过增加OLT接口,增加分光器,同时将一部分ONU切换到新的分光器下,扩容对整网都会造成影响。2)以太全光和PON全光,信息点扩容更方便:全光网络方案(以太全光和PON全光)在信息点扩容方面,比传统以太更方便:传统以太网:
148、统一由弱电间采用以太网线布线到信息点,如果需要增加信息点,需要从弱电间重新布线,改造周期长,对整层业务都会造成一定影响,如果桥架本身已经比较紧张,升级改造的难度会更大。全光方案(以太全光和PON全光):由于采用光纤入室,通常采用更换设备就可以快速增加室内信息点,无需从弱电间重新布线,对公共区域不会造成任何影响。针对信息点数量可变的空间,布线设计也会更简单,做适当的光纤预留就可以满足未来的规模信息点扩容需求。带宽规划以太网方案,每设备独享上行带宽,带宽规划方便,带宽充足,而且未来扩容也很方便。而PON方案由于同一OLT口/分光器下所有ONU共享带宽,一旦部署完毕,未来带宽扩容难度较大,在规划设计
149、时,必须针对每ONU下终端的可用带宽提前做好划,保证在流量并发时的业务能够得到有效保障。业务兼容性 教育数字化转型与变革白皮书 71以太网方案久经考验,可以满足各场景下的业务需求,在校园场景中,特别多业务的办公、教室场景,有更多优势,而PON在一些专用场景中有优势:1)同一分光器下各ONU间默认广播/组播流量不通:PON方案,在OLT与ONU间是点到多点的二层网络,也就是说,同一个分光器下的所有ONU实际是连接到同一个OLT下行口(二层口)下,二层接口为了保证流量不成环,组播/广播流量不会向本接口转发,在以太的点到点网络中不存在问题,但在PON的点到多点网络中,就会导致一个ONU发出的组播/广
150、播报文,同一个分光器下的其他ONU默认无法收到,必须通过较复杂的特殊配置才能互通,增加部署难度和维护难度。2)PON汇聚层无本地流量转发能力:分光器是一个纯光层设备,无本地转发能力,所有ONU间的本地转发流量都需要绕行到OLT转发。3)PON专用业务兼容性好:PON网络通过WDM方式将CATV/DTV等业务合并到系统中统一承载,能够提供语音、数据和视频综合业务接入;运维便捷性对于业务相对复杂的多业务场景,运维是必不可少的需求,以太网方案运维人员和运维工具都非常普及,运维响应速度更快:1)以太方案拓扑呈现更清晰:传统以太或以太全光,设备和链路的连接关系清晰可见,设备和链路如果发生故障,可以快速找
151、到故障位置。PON方案,分光器无源,OLT与ONU间是点到多点的连接关系,无法直接呈现出真实的网络连接关系,出现故障需要借助专用工具。2)以太方案抓包分析更方便:以太网抓包工具普及,分析结果清晰易懂,深层次问题可以快速分析出问题原因。PON主要抓包工具和分析都需要专业人员,影响问题的处理效率。3)故障影响范围更小:相比以太全光,PON方案全网集中到核心设备OLT上进行转发,一旦OLT设备故障,全网都会受到影响,影响范围更大。PON 方案运维优势:中篇 教育数字化转型论述第六章 面向高等教育客户72以太网方案久经考验,可以满足各场景下的业务需求,在校园场景中,特别多业务的办公、教室场景,有更多优
152、势,而PON在一些专用场景中有优势:1)同一分光器下各ONU间默认广播/组播流量不通:PON方案,在OLT与ONU间是点到多点的二层网络,也就是说,同一个分光器下的所有ONU实际是连接到同一个OLT下行口(二层口)下,二层接口为了保证流量不成环,组播/广播流量不会向本接口转发,在以太的点到点网络中不存在问题,但在PON的点到多点网络中,就会导致一个ONU发出的组播/广播报文,同一个分光器下的其他ONU默认无法收到,必须通过较复杂的特殊配置才能互通,增加部署难度和维护难度。2)PON汇聚层无本地流量转发能力:分光器是一个纯光层设备,无本地转发能力,所有ONU间的本地转发流量都需要绕行到OLT转发
153、。3)PON专用业务兼容性好:PON网络通过WDM方式将CATV/DTV等业务合并到系统中统一承载,能够提供语音、数据和视频综合业务接入;运维便捷性对于业务相对复杂的多业务场景,运维是必不可少的需求,以太网方案运维人员和运维工具都非常普及,运维响应速度更快:1)以太方案拓扑呈现更清晰:传统以太或以太全光,设备和链路的连接关系清晰可见,设备和链路如果发生故障,可以快速找到故障位置。PON方案,分光器无源,OLT与ONU间是点到多点的连接关系,无法直接呈现出真实的网络连接关系,出现故障需要借助专用工具。2)以太方案抓包分析更方便:以太网抓包工具普及,分析结果清晰易懂,深层次问题可以快速分析出问题原
154、因。PON主要抓包工具和分析都需要专业人员,影响问题的处理效率。3)故障影响范围更小:相比以太全光,PON方案全网集中到核心设备OLT上进行转发,一旦OLT设备故障,全网都会受到影响,影响范围更大。PON 方案运维优势:故障节点少PON网络仅OLT需要配置光模块,无源分光器免维护管理,以太全光光模块数量众多、汇聚层需要维护。开局上线快P O N 网 络 开 局 更 简单,ONU由OLT统一配置、管理,以太全光入室交换机需要单独配置。架构简化、易管理PON网络分光器无源、为二层扁平化架构,无需楼层弱电间,以太全光三层架构,要楼栋弱电间放置汇聚设备。在学校校园内,无线网络可以满足师生的高效、方便、
155、自由地进行移动接入的需求,帮助师生灵活地进行网络安装。无线局域网移动系统提供了部署可管理的安全无线网络所需的所有组件,节省了资金投入和营运费用,同时提高了性能和效率。无线解决方案旨在与现有网络进行无缝集成,实现校园的有线无线网络一体化的目标。采用支持最新无线通信协议802.11be的室外AP设备,实现校园室内、室外区域无线网络的覆盖;针对不同场景,推荐采用如下建设方式,构建无线智慧校园:校园无线业务设计(1)场景化无线部署设计1)室内放装场景:室内放装应用场景:教学区域(普通教室)、会议室角色:老师、学生终端:笔记本电脑,手机终端,其它教学设备终端AP部署方式:在每个教室壁挂或者吸顶安装 教育
156、数字化转型与变革白皮书 731)室内放装场景:室内放装AP要求:支持主流无线标准协议802.11a/b/g/n/ac/ac wave2/ax/be,能够承载高密度的视频业务的开展,以及高密度的师生接入,有效支撑信息化教学和工作的展开,能够主动引导客户端的漫游,达到无缝漫游;支持RFID、zigbee等物联网传输协议以及以及物联网模块扩展,实现物联网与无线网络的有机结合,满足学校智能化校园建设需求。2)室内高密(100人)应用场景:百人教室、阶梯教室角色:老师、学生终端:笔记本电脑,手机终端,其它教学设备终端AP部署方式:每50个座位部署一台高密AP,吸顶或者壁挂安装AP要求:支持主流无线标准协
157、议802.11a/b/g/n/ac/ac wave2/ax/be,对于双频的客户端可以引导优先接入5G频段,提高频谱利用效率;此外要求能够主动引导客户端的漫游,达到无缝漫游。3)室内高密(200人)应用场景:报告厅、体育馆、大型会议室角色:老师、学生终端:手机终端,其它教学设备终端AP部署方式:每100-150个座位部署一台支持802.11be的AP,吸顶或者壁挂安装AP要求:支持最新无线标准协议802.11be协议,支持SR空间复用技术,通过空间重用技术,识别非关联BSS报文同时控制调整发射功率,来解决同信道干扰问题,达到信道资源的共享利用,提高信道整体的的使用效率,减少干扰;满足报告厅、体
158、育馆等人数众多场景的终端接入需求。中篇 教育数字化转型论述第六章 面向高等教育客户74(2)校园物联网,构建物联物联网与无线技术具有较高适配性的校园无线网络方案,借助物联网的联接能力,能够更好的感知校园情况,在安全、管理和教学方面更好地服务师生。如何去利用物联网和大数据这两种技术,打造无线校园的增值业务,逐步向教育信息化中提到的“智慧校园”和“互联网+教育”迈进,是在校园信息化中建设中至关重要的一步。通过建设物联网统一平台,实现学校实时物理环境感知,建设物联智慧校园,进一步监管校园安全和学生生理信息,打造智能感知的校园环境。具体建设如下:4)宿舍区AP部署应用场景:宿舍区角色:学生终端:笔记本
159、电脑,手机终端,其它教学设备终端AP部署方式:建议在每间宿舍门口部署一台AP要求:支同时提供有线以及无线网络接入能力,支持主流无线标准协议802.11a/b/g/n/ac/ac wave2/ax/be,有效支撑信息化教学和工作的展开,能够支持2.4G/5G双频模式的终端,对于双频的客户端可以引导优先接入5G频段,提高频谱利用效率;此外要求能够主动引导客户端的漫游,达到无缝漫游;同时具备下行接口,满足学生有线接入的需求。5)室外AP部署 应用场景:操场、露天体育场等 角色:学生终端:笔记本电脑,手机终端AP部署方式:根据实际室外场景需求部署AP要求:支持主流的802.11a/b/g/n/ac/a
160、c wave2/ax/be协议,支持内置天线,支持POE+供电,要求防雨、防雷、防尘等,建议选择符合IP68防护等级的室外AP,并能够与室内AP通过同一AC管理以简化运维。支持物联网传输协议,可扩展支持RFID,蓝牙,ZigBee协议,实现对学生进出校园状况检测统计与学生路径热力轨迹分析。教育数字化转型与变革白皮书 75网络和平台是基础,简而言之就是打造一个平台、一套网络,简化部署、简化管理,实现以“简”驭“繁”,使物联校园回归服务师生的本源。通过物联网平台的建立,将校园相互独立的智能设备数据重新汇总、分析,纳入统一平台进行管理。通过3D可视化、GIS等技术,对终端设备、资产进行实时定位监控,
161、当异常状况发生时,平台通过AI智能分析后,发送预警,减少管理人员负担。同时建立统一运维档案,定时提醒工作人员进行维护保养,并实时更新运维数据,自动制定后续运维计划。物联网平台支持兼容Wi-Fi、5G、lora、zigbee、蓝牙、有线等多种介质传输,对数据进行重新梳理归类,根据校园IOC需求,通过内部网络输送给校园IOC,为学校的教学、管理、科研等提供数据支持。校园专网设计在校园网络建设中,依据国内高校长期积累的建设经验,并充分结合校园的实际需求,将校园网络规划为教学网、安防承载网、业务网(涵盖有线和无线)独立建设的模式,且通过物理或虚拟的方式实现有效隔离,以此保障各网络功能的独立性和安全性。
162、对于教学网而言,为了更好地满足多样化的教学需求,建议依据不同的业务类型进一步细分子网,并按需划分虚拟专网进行隔离。其主要涉及教务处相关业务,其中智慧教室教学互动系统是保障教学过程中师生高效互动的关键,通过实时的信息传输与反馈,让教学活动更加生动灵活;智慧教室环境控制系统能够为教学活动创造适宜的物理环境,如自动调节温度、照明等;实验室业务系统则是科研与实践教学的重要支撑,保障实验数据的准确传输和实验设备的稳定运行;标准化考场系统对于维护考试公平公正至关重要,能够实现实时统一建设统一标准统一管理各物联子系统通信网络统一融合建设,保留多形态网络扩展能力,降低建设成本。针对不同形态网络及智能化终端联网
163、建立统一标准,南北向建立统一化数据接口标准,打破多系统数据壁垒。无线及物联网络统一管理、统一运维,业务和管理相分离,降低管理成本。中篇 教育数字化转型论述第六章 面向高等教育客户76监考和数据存储等功能。安防承载网同样需要细分子网并按需划分虚拟专网隔离,这主要与安防部门的工作紧密相关。音视频监控系统是校园安全监控的核心,覆盖校园各个角落,能实时捕捉异常情况;入侵报警系统能够在第一时间对非法闯入等异常情况发出警报;出入口管理系统、门禁管理系统和车辆管理系统相互配合,对人员和车辆的进出进行严格管控,保障校园内部的安全秩序;电子巡查系统则进一步增强了校园安全的动态监管能力,确保安全隐患能够及时被发现
164、和处理。业务网分为有线网与无线网,这两张网络在汇聚和接入层分开建设,在核心层根据具体的组网需求可以考虑分开建设。此网络主要涉及公共服务(信息中心)部门,其中办公与互联网服务为师生的日常办公和学习提供网络支持,保障信息的高效流通;科研业务系统是校园科研创新的重要平台,稳定快速的网络能够促进科研数据的处理和研究成果的共享;会议系统则方便了校内校外的学术交流、工作会议等活动的开展。校园一卡通业务和财务相关网络需要特别关注,建议细分子网并按需划分一卡通虚拟专网和财务虚拟专网。一卡通业务涉及师生在校园内的消费、门禁等众多功能,保障其网络安全能够避免信息泄露和非法使用;财务虚拟专网则是保障学校资金财务安全
165、的关键防线,严格限制未经授权的访问,确保财务数据的保密性、完整性和可用性。校园管理运维相关设计(1)认证与安全管理在校园网的建设中,管理运维区域包含两个部分,第一部分涵盖安全管理运维,第二部分涵盖校园网认证管理。安全管理运维区是校园网的核心管控区域之一,它负责对接入用户流量进行全面审计。这里就像是校园网的“监察站”,每一个用户的流量信息都在其监测范围内,无论是访问的网页、使用的应用程序,还是传输的数据内容,都无所遁形。同时,该区域还承担着对网络中各类设备的管理重任,包括网络设备、服务器以及安全设备等。这其中涵盖了告警管理、性能管理、故障管理、配置管理、安全管理、运维分析等一系列关键内容。告警管
166、理如 教育数字化转型与变革白皮书 77同敏锐的“报警器”,一旦网络中出现异常情况,如设备故障、流量异常等,就能及时发出警报,让管理人员迅速知晓;性能管理则持续关注设备和网络的运行状态,确保其在最佳性能水平下工作;故障管理能够快速定位和处理网络故障,最大限度减少对校园网使用的影响;配置管理保证网络设备和服务器的配置准确无误且符合安全策略;安全管理从各个层面保障网络安全,防止外部攻击和内部数据泄露;运维分析则通过对大量数据的分析,为网络的优化和改进提供依据。在这个区域的建设和管理中,必须充分考虑校园网的实际情况,如用户数量、使用习惯、网络应用类型等,从而制定出有效的管理方案和措施,以保障校园网稳定
167、、安全且高效地运行。认证管理区是校园网中保障网络访问安全和有序的关键区域,主要管理网络服务器,例如网管系统、认证服务器等。网管系统如同校园网的“大管家”,它通过特定的网管协议与网络设备进行交互,为网络管理人员提供强大的配置、管理和运维功能。借助网管系统,管理员可以远程对网络设备进行配置,如设置路由器的路由策略、交换机的端口参数等;可以实时监控设备的运行状态,查看设备的CPU使用率、内存占用情况等;还能在设备出现问题时进行远程维护,保障网络的正常运行。认证服务器则是网络准入的“守门员”,它为校园网提供了至关重要的认证、授权和计费功能。认证过程是第一道关卡,用户需要通过特定的认证方式,如用户名和密
168、码、数字证书等,向认证服务器证明自己的身份合法;授权环节则根据用户的身份和权限设置,决定用户可以访问哪些网络资源,比如教师可能拥有访问教学资源库的权限,而学生则可能仅能访问与学习相关的部分;计费功能则根据用户的网络使用情况,如使用时长、流量大小等进行费用计算。此外,在校园网的运行中,dhcp服务器也有着重要作用。dhcp服务器基于动态主机配置协议工作,它能够自动为校园网中的设备分配IP地址等网络参数。当一个新的设备接入校园网时,它会向dhcp服务器发送请求,dhcp服务器从预先配置的地址池中选取一个可用的IP地址,并同时分配子网掩码、默认网关、DNS服务器地址等信息给该设备。这样,大大简化了网
169、络配置的过程,避免了手动配置IP地址可能出现的冲突问题,提高了网络管理的效率。认证服务器的工作原理则如前文所述,是通过对用户身份的验证、权限的授予以及使用情况的计费等一系列复杂而有序的流程,保障校园网网络访问的安全性和合理性,确保只有合法的用户能够在其授权范围内使用校园网资源。通过将这些功能区域和服务器的有效整合与管理,构建出一个功能完善、安全可靠的校园网络环境。中篇 教育数字化转型论述第六章 面向高等教育客户78(2)应用驱动智慧校园应用驱动校园网SDN创新地引入了云原生架构,既实现了网络控制、编排、管理的入口统一,又实现了校园和数据中心的融合,同时引入了先知分析器(SeerAnalyzer
170、),通过精细化的数据采集及大数据、AI分析,为校园网络带来智能运维能力。在云原生架构之上,结合SDN+VXLAN的技术,通过构建基于VXLAN的新一代柔性校园基础网络,配合软件定义的相关技术,颠覆传统的校园网“人适应网”的现状,实现整个校园网范围内“网随人动”的效果,在不需要做任何网络配置调整、增加运维复杂度的基础上,让师生和终端可以在整个企业校园的任意角落移动,保持师生和终端始终处于既定的隔离网络、延续既定的网络策略,从而大大降低了校园运维的复杂度,满足智能化、移动化和物联网建设背景下对于校园网络的新诉求。整网的核心是校园网控制器组件,所有对网络的自动化上线,接入管理,师生组/策略管理,业务
171、配置管理全部在控制组件上通过直观的图形化界面完成。将管理员的操作在后台转化为网络设备的具体命令进行下发给设备执行。多校园采用分层设计思路,完成对师生业务的抽象。其中,基础网络层,通过对Fabric的管理,完成物理设备纳管及自动化部署;业务网络层,通过对隔离域、二层网络域的编排,完成师生网络的部署;师生策略层,通过定义私有网络、安全组、组间策略,完成师生策略编排。安全组安全组二层网络域隔离域二层网络域隔离域PBR私有网络/VRFFabric3Fabric2Fabric1EBGPEBGPDCI tunnelDCI tunnel组间策略私有网络用户策略业务网络基础网络SpineSpineSpineL
172、eafLeafLeafLeafLeafLeaf 教育数字化转型与变革白皮书 79通过网络融合,实现不同用户、不同终端、不同接入场景的融合,实现接入场景及业务的最佳适配,网络资源的统一自动化编排,网络及业务的自适应;实现科研、教学、学镇、管理意图在网络层面的映射,具体反应在以下几个方面:自适应连接:通过四网融合场景下对终端连接行为及体验的感知,提供最佳的业务连接建议。确保用户在不同网络连接技术下平滑的业务体验,确保用户在多网络覆盖的场景下,最优的网络选择。用户及业务多样化:面向不同类型的用户(教师、学生、VIP、访客、入驻企业等),满足不同业务场景(校园网、互联网、物联网、一卡通、财务、安防网等
173、)的对于网络的接入需求。泛在接入:面向各种类型的终端及物联网仪表,满足室内外全面覆盖并与网络深度融合的场景需求。终端从园区任意接入,不影响其网络访问权限、体验,并保证不同类型的终端与业务的相互隔离与安全性。网络自动化:网络承载能够根据不同类型的用户的业务诉求进行自动化部署及编排,充分发挥一网多用、按需部署的架构优势。业务意图部署:网络能够基于业务的意图进行意图到网络语义的转换、仿真效果评估、业务自主部署、部署效果分析评估、故障及偏差自我修复。中篇 教育数字化转型论述第六章 面向高等教育客户80在教育信息化的推进下,校园网络作为支撑教育教学、科研管理的核心基础设施,其稳定性、安全性和高效性至关重
174、要。本方案旨在通过柔性化、自动化、智能化的运维管理,提升校园网络的服务质量,确保网络的安全和可靠,同时降低网络运营成本。校园网运维需求及痛点分析在十四五期间,中国教育现代化2035、教育信息化2.0行动计划、高等学校数字校园建设规范(试行)、关于推进教育新型基础设施建设构建高质量教育支撑体系的指导意见、教育部关于加强新时代教育管理信息化工作的通知、关于推进“互联网+教育”发展的指导意见(征求意见稿)、关于推进教育新型基础设施建设构建高质量教育支撑体系的指导意见(征求意见稿)等一系列文件体现了国家教育发展战略,对智慧校园建设提出了顶层设计和要求。各学校普遍都在面对业务多样化、用户接入多样化及有线
175、无线接入场景等挑战,传统管理方式难以应对,信息化建设亟待进行。目前校园园区网络智能统一运维建设面临的挑战可以总结为以下几点:(1)校园网复杂性增加随着教育信息化的不断推进,校园网络已成为支撑教育教学活动的关键基础设施,必须能够容纳日益增多的终端设备接入,包括但不限于传统的无线接入点、视频监控系统、各种终端设备、教学机交互一体机、科研仪器设备以及各种物联网(IoT)设备。这些设备的多样化和数量的激增,这些设备往往来自不同的制造商,拥有不同的型号和规格,因此需要依赖多个不同的管理系统和平台来进行维护,也增加了管理的复杂性,无疑增加了网络的规模,使其结构变得更加错综复杂,这对网络的日常管理和维护工作
176、提出了更高的要求。并且,校园的地理范围通常较为广阔,包含数据中心、宿舍区、教学区、管理运维区域等,设备种类繁多、分布分散,这使得及时发现和定位设备故障变得更加困难。针对某些新建院校场景,当前园区网和数据中心运维数据相对割裂,现有的系统间缺乏有效的联动机制,难以实现故障的快速响应和处理。同时,由于运维人员相对较少,面对庞大的网络设备和复杂的管理系统,实现全面有效的网络管理无疑是一项巨大的挑战。智能统一运维解决方案 教育数字化转型与变革白皮书 81(2)新兴技术更新迅速随着SDN(软件定义网络)、IPv6(互联网协议第六版)、Wi-Fi 6/7等新兴技术的不断涌现,校园网络正面临着快速适应技术变革
177、的迫切需求。这些技术的发展不仅带来了更高的网络性能和更大的地址空间,还引入了更加灵活和可编程的网络管理方式,以及更高速的无线连接能力。为了保持校园网络的先进性和竞争力,网络管理者需要不断学习和适应这些新技术,确保现有业务的连续性和稳定性。在这样的背景下,校园网络管理者迫切需要一个先进的统一运维管理系统,提供全面的网络监控、自动化的故障响应、以及智能化的网络管理功能,更有效地监控网络状态,快速识别和解决网络问题,从而提高网络的可靠性和服务质量。(3)安全威胁日益严峻在数字化时代,高校网络环境面临着日益严峻的网络安全威胁,其中包括恶意软件的侵袭、钓鱼攻击的诱骗以及分布式拒绝服务(DDoS)攻击的破
178、坏等。这些安全威胁对校园网络的稳定性和数据的安全性构成了严重挑战。因此,校园网络必须部署全面的安全防护措施,这不仅包括对网络接入的认证,还涉及到用户行为的审计和对各种网络攻击的防御机制,以确保网络环境的安全可靠。高校网络的复杂性在于其多层次的网络结构和广泛的建设规模。这种复杂性带来了两方面的网络安全管理难题。首先,缺乏对全网设备的统一管理机制,使得安全管控难以实施,尤其是在建立设备准入机制方面。需要确保只有经过认证的设备和用户才能接入网络,同时对这些设备和用户的行为进行监控和审计,以防止未授权访问和潜在的网络攻击。其次,高校校园内广泛分布的安防设备,如摄像头等,是校园安全管理的重要组成部分。这
179、些设备的正常运行对于校园的安全至关重要。然而,如何确保这些遍布校园的视频监控设备不出现故障,避免因设备问题导致的校园安防缺失,成为了另一个挑战。这要求高校不仅要对这些设备进行定期的维护和检查,还要建立有效的故障响应和恢复机制,确保在设备发生故障时能够迅速发现并及时处理。(4)用户体验要求提高学校现有的网络运维系统往往侧重于网络监控,而忽视了用户体验的准确感知。目前的中篇 教育数字化转型论述第六章 面向高等教育客户82 智能统一运维解决方案校园缺少对于校园网络各网络节点与链路结构的可视化呈现,及相关的网络问题分析,使得网络管理团队对校园网络架构缺乏整体认知与管控能力,难以从用网师生的角度出发,识
180、别和解决网络问题。这种局限性不仅影响了师生的网络体验,也限制了高校网络在教学、科研和校园管理中的潜力发挥。这些挑战要求校园园区网络智能统一运维解决方案能够提供灵活的网络策略、一致的安全保护、简化的审计流程、融合的有线无线管理、高效的运维策略以及简化的网络配置管理,以适应不断变化的网络环境和用户需求。智能统一运维解决方案(1)网络架构设计校园网络智能统一运维方案架构融合了软件定义网络(SDN)技术,覆盖有线和无线网络部分,旨在构建一个高效、灵活且安全的网络环境。统一认证单点登录服务API动态菜单全域大屏UCD统一门户Telemetry/NetstreamSNMP/NetConf/CLI/Radi
181、us虚拟监控网虚拟物联网虚拟办公网网络层物理网络虚拟网络无线5G有线端点接入桌面管理数据安全行为监控终端层802.1x/Portal/VPN/5G接入 NMAP/LLDP/DHCP/HTTP第三方应用生产管理办公管理财务管理开放生态系统服务统一部署统一数字底盘统一资源统一用户统一权限数据采集日志管理自监控容灾备份系统管控消息封装协议封装工程维护脚本发放趋势分析异常检测故障关联仿真分析根因分析故障预测认证管理EIA终端管控EAD业务随行服务链虚拟网络管理微分段FCAPS自动化上线NPMD可信介质管理无线管理EPON管理鹰视EPS终端行为管理终端数据管理统一告警微信转发短信邮件参数模板监控模板资源
182、治理报表服务IPAMGIS析控管应用驱动自动控制引擎智能分析引擎 教育数字化转型与变革白皮书 83有线网络架构:校园网络的有线部分由接入层、汇聚层和核心层三层设备组成,配合智能管理控制组件,实现网络的精细化管理。接入层与汇聚层之间通过VLAN技术进行联通,确保数据传输的隔离性和安全性。汇聚层与核心层之间采用三层互通方式,实现高效的数据交换和路由选择。网络策略管理采用面向业务的分组模式,将具有相似属性或访问权限的用户划分到同一安全组中。同时,服务器端的资源也根据安全组进行统一管理。策略定义基于矩阵表格,直观且灵活,能够实现从简单到复杂的各种策略控制。用户认证接入机制采用灵活的用户认证接入机制,全
183、面覆盖各种接入场景,满足用户的个性化需求。MAC和IP强绑定,支持用户终端在整个生命周期中MAC地址和IP地址的强绑定,确保终端无论在网络中的哪个位置,都能保持与唯一固定IP的绑定,满足企业对强安全性的需求。无线网络架构:无线网络部分由无线接入控制器(AC)和无线接入点(AP)组成,可以搭配无线服务管理组件,实现无线网络的独立管理和优化。整个网络的核心是SDN智能管理软件的控制组件,它承担着网络自动化上线、接入管理、用户组/策略管理和业务配置管理等关键职能。所有网络操作都通过这个组件的直观图形化界面完成,将管理员的操作转化为具体命令,下发至网络设备执行。通过这一架构,校园网络能够实现对有线和无
184、线网络的统一管理和智能控制,提高网络的灵活性和安全性,同时降低运维复杂度,为校园提供高效、可靠的网络服务。智能统一运维 SDN 软件方案架构由以下组件构成:统一支撑底盘:该底盘具备全局统一管理、控制和智能分析、业务编排的能力,能够有效解决不同网络管理域之间的协同问题,从而简化运维流程,降低运营成本,使网络更加智能、高效地服务于各类业务。网管监控组件:该组件主要负责网络拓扑、系统告警、网络设备状态和在线用户等功能,确保网络运行的可视化和实时监控,提升管理效率。控制组件:作为网络的核心管理单元,控制组件负责网络设备的自动化上线、用户接入中篇 教育数字化转型论述第六章 面向高等教育客户84管理、用户
185、组和策略管理、业务配置管理以及网络运维管理。所有操作均通过直观的图形化界面完成,简化了管理者的操作流程。分析组件:该组件结合遥测技术,实现网络状态的快速感知。通过大数据分析和机器学习算法,能够进行趋势预测和故障快速定位,从而提升运维管理的效率,使网络管理员能够从繁杂的日常运维工作中解放出来,将更多精力集中于核心业务。(2)网络自动化业务校园网络智能统一方案架构可以通过自动化技术简化设备的部署流程,实现设备的即插即用功能。具体来说,当网络设备开箱并上电后,它们能够自动加载预设的软件版本和配置文件,无需网络管理人员的任何干预即可启动。这一自动部署的核心优势在于,校园网络的接入层和汇聚层设备的配置被
186、统一整合,形成标准化的配置模板。这种整合极大地降低了预配置文件编写的复杂性,实现了设备配置的模板化管理。由此,自动部署的成本和难度显著降低,同时也有效避免了因人为操作错误带来的风险,使得自动化部署从概念走向实际应用。通过这种自动化部署机制,校园网络能够快速扩展,同时保持网络配置的一致性和准确性,为网络的稳定性和可靠性提供了有力保障。配置文件场景SDN网络传统网络核心汇聚接入核心汇聚接入拓扑无关,支持全网自动化网络动态拓展和故障设备替换即插即用拓扑耦合,仅支持网关以下设备自动化每个设备一个,多少设备配置多少配置文件自定义设备模板,每Fabric一份组网结构设备自动化上线 教育数字化转型与变革白皮
187、书 85校园网络智能统一运维平台应支持基于VXLAN和VLAN的不同规模的园区网络,支持Aggregation透传设备、Access环网、BRAS做准出网关等多种灵活组网方式,提供包括园区网络有线无线设备自动化上线、以太/PON协议设备自动化上线、业务端到端自动化部署等一系列自动化功能,是园区网络部署、管理和运维的有力助手。(3)网络智能化分析SDN软件的分析组件通过采用先进的大数据和人工智能技术,可以构建一个全面的校园网络智能管理平台。该平台通过集成的分析组件,实现了对校园网络的深度监控、智能分析和可视化管理。分析组件整体架构分为四部分:数据采集、数据存储、数据分析、数据呈现。功能应用智能分
188、析基础网络设备保障用户保障应用保障第三方应用智能分析平台统计分析多维分析关联分析异常检测报因分析故障定位Open AI 大数据组件AI算法组件分布式数据采集GRPCERSPANINT其他数据分析组件整体架构数据采集分析组件的数据采集模块负责从网络设备中收集关键数据。这些数据包括场景数据和运行数据。场景数据是通过控制组件和北向API接口获取,涵盖设备类型、角色、连接关系以及虚拟网络、子网等逻辑元素。运行数据是通过网络设备的Telemetry上报,包括ERSPAN/INT技术采集的流量数据、gRPC协议上报的性能指标、SNMP/NETCONF协议上报的设备状态数据等。所有采集的数据均带有时间戳,准
189、确反映网络的实时运行状态,并以分布式部署架构实现数据采集层的灵活扩容,以应对大规模数据采集需求。中篇 教育数字化转型论述第六章 面向高等教育客户86通过部署分析组件可实现以下园区网络智能运维功能:校园网络可视化:园区整网网络设备运行状态、整网用户在线状态与在线体验实时可视;设备运行状态可视,设备当前运行关键状态参数可视,历史运行关键状态参数可视;用户全旅程可视,上下线成功与失败交互过程可视、无线终端在线体验空口数据可视;音视频会议质量可视,会议参与者音视频流所流经路径上质量可视,质差位置可视;故障分类与分析:将网络、用户相关异常划分11大类、40多子类,便于运维人员确认整网故障类型;明确故障涉
190、及设备、终端数,便于快速确认异常集中设备,典型如无线弱信号、高干扰,进行质差用户、质差AP根因分析。数据存储数据分析数据呈现采集的数据将根据业务需求进行分类存储,包括原始数据库(存储未经处理的原始数据)、基础数据库(基本的网络配置和状态信息)、业务主题库(针对特定业务场景优化的数据存储)、应用库(支持应用程序运行和分析的数据集合)。分析组件支持灵活的数据保存策略,适应不同数据的保存周期,并支持大数据和小数据模式,实现数据的分布式存储。分析组件对采集的数据进行深入分析,包括网络透视(全面理解网络的物理拓扑和业务运行状态)、业务计算(从业务需求出发,对数据进行实时和离线的计算分析)、计算引擎:利用
191、Spark、Flink等分布式计算引擎,满足在线和离线分析任务的计算需求。分析组件提供直观的数据展示,包括设备健康度(提供设备状态的全面视图,包括性能指标和潜在风险)、用户终端健康度(展示用户终端的健康状况,包括连接质量和体验)、应用健康度(评估应用程序的性能和用户满意度)、问题聚类与分布(对网络、用户和应用的问题进行分类和分布分析,帮助快速定位和解决问题)。教育数字化转型与变革白皮书 87以下是常见的校园网络可视化智能运维、故障分类与分析应用场景。无线覆盖盲区分析见下图,终端用户从AP-1漫游到AP-3。分析组件可获取AP侧用户的无线接入状态数据:单播流量、时延、错误率、丢包率、重传率、接收
192、速率、发送速率、最大协商速率、信道利用率、漫游上线次数等数据。对采集的无线接入状态数据采用逻辑回归算法,生成终端综合健康度指标数据:漫游过程中终端健康度变化:(AP-1,优)(AP-1,差)(AP-3,差)(AP-3,优),AP-1同时间其他终端健康度:优,AP-3同时间其他终端健康度:优。统计多次相似事件,则AP-1,AP-3之间存在无线未覆盖区域或存在干扰可能性较大。分析历史数据,如果事件数量和比例在随时间增加,则AP-1或AP-3存在故障或受干扰。AP-2AP-1AC/SwitchAP-3AP采集终端数据:终端A从AP-1漫游到AP-3单播流量时延错包率丢包率重传率上行速率比下行速率比信
193、道利用率RSSI平均值漫游无线空口综合健康度:(AP-1,优)(AP-1,差)(AP-3,差)(AP-3,优)AP-1同时间其他终端健康度:优AP-3同时间其他终端健康度:优诊断:统计多次相似事件,则AP-1,AP-3之间存在无线未覆盖区域或存在干扰可能性较大分析历史数据,如果事件数量和比例在随时间增加,则AP-1或AP-3存在故障或受干扰逻辑回归算法无线空口综合健康度无线覆盖盲区分析中篇 教育数字化转型论述第六章 面向高等教育客户88 DHCP异常分析如下是AP侧用户发现DHCP认证失败问题分析:通过在AP、Leaf、Spine设备上捕获DHCP报文,上送分析组件采集器,分析组件对采集DHC
194、P报文进行分析,确认失败原因是服务器未发送DHCP Offer中继报文:分析组件收到AP上送的DHCP Discovery报文摘要的。分析组件收到Leaf上送DHCP Discovery报文摘要。分析组件收到Spine通过ERSPAN 流镜像捕获的DHCP Relay报文。分析组件未收到Spine通过ERSPAN流镜像捕获的DHCP offer中继报文。分析组件APLeafSpineLeafDHCPServer服务器未发送DHCP Offer中继报文DHCP Discovery中继报文DHCP Discovery报文 无线信号差师生在用网过程中通常会对网络质量进行反馈,例如学生甲反馈教室101
195、无线体验差,访问校园网慢,可以经过查看无线AP的在线用户数、在线用户RSSI、信道利用率等参数,确认是由于信号差导致无线访问体验差。平均RSSI-60dB信号差算法:5分钟内,AP下挂终端平均RSSI50%DHCP 异常分析信号差算法 教育数字化转型与变革白皮书 89 无线AP业务异常老师反馈办公室无法接入无线,经过查看,AP健康度正常,但是通过分析AP历史在线用户数、上下行流速、信道利用率历史基线,判断AP业务异常,需要进一步确认AP业务异常原因。接入用户数上下行流速信道利用率无线 AP 业务异常分析 接入失败问题识别管理员在接入用户失败Top 10终端列表中,发现校园实验室的PC有700多
196、次上线失败,为何没有认证还有接入失败,经过排查,发现PC无线网卡在尝试自动接入无线网络,将无线网卡禁用即可。接入失败算法:终端反复尝试接入失败超过10次接入慢算法:终端收到接入成功耗时超过2秒成功(耗时超过2秒)失败请求失败请求终端AP接入失败问题分析(4)园数融合化编排园数融合化组网方案通过跨域融合部署方式,实现校园内一张网统一管理,主要具备以下方案功能:统一资源管理:将校园网络中的多组服务器资源融合为一组,实现资源的集中管理和优化配置,减少冗余,降低成本。通过智能分配流量,提高服务器利用率,确保网络服务的高中篇 教育数字化转型论述第六章 面向高等教育客户90可用性和高性能。实时监控服务器资
197、源使用情况,自动调整资源分配,以应对不同业务需求的波动。统一运维管理:采用统一的管控平台,实现网络设备自动化上线、业务配置以及运维管理,减少人工干预,提高运维效率。通过自动化工具快速部署和调整业务配置,响应业务变化,提升业务部署速度。集中收集和分析网络设备的日志,实现故障的快速定位和处理。集成安全监控功能,实时监测网络威胁,保护网络不受攻击。统一门户体验:园区和数据中心用户通过统一的门户进行单点登录,无需多次认证,提高用户体验。提供统一的用户界面,无论是园区用户还是数据中心用户,都能在同一个界面上进行操作和管理。根据用户角色和权限,提供个性化的服务和信息展示,满足不同用户的需求。门户支持多种设
198、备和操作系统,包括PC、平板和智能手机,实现随时随地的访问和管理。通过这些功能,园数融合化组网方案能够为校园提供一个高效、安全、易于管理的网络环境,满足教育和研究的需求,同时为校园网络用户提供一个无缝、一致的网络体验。园数融合组网跨域融合,一张网统一管理园区/分支园区园区园区DCDC校园网络的SDN软件通过遵循RESTful原则的北向API与第三方运营和运维系统进行对接,实现SDN网络的编程和自动化管理。至于南向API,可以提供包括Netconf、Openflow、BGP-LS、PCEP、SNMP在内的多种接口标准,以确保与不同品牌和型号的设备的兼容性。教育数字化转型与变革白皮书 91此外,S
199、DN软件还能够提供开放的开发工具和环境,这使得开发者能够根据特定需求灵活开发网络应用,满足多样化的场景需求,并允许第三方基于该平台定制开发个性化的应用。常见校园网络中园区网络和数据中心网络通常是相同的管理运维人员,通常希望能在一套管控平台上对园区、数据中心、不同区域的网络进行业务配置与管理运维,智能统一运维方案的园数融合特性可以提供这样的能力。云原生网络架构具有对网络进行全局统一管理、控制和智能分析、业务编排的能力。智能统一运维方案基于此架构,给校园网络管理者提供了网络全局视角,能够解决不同网络管理域之间的协同问题,因此不但可以实现园区、数据中心、广域网跨场景的统一管理和业务编排,而且可以实现
200、多领域业务功能的融合。智能统一运维方案提倡将控制、管理、分析三大技术的融合,实现统一入口、统一界面,改变部署、管理和运维功能的割裂局面,实现校园网络业务设计、部署下发和业务保障的全流程打通。通过数据中心、园区、广域等多领域业务功能的融合,全面考虑各种业务需求,将园区网和数据中心智维数据打通,有线网络和无线网络数据打通,实现跨领域的端到端的业务设计、部署和保障,构建“终端-园区网络-数据中心网络-业务系统(包含服务器、存储等IT设备)”完整业务流的智能运维。完整业务流的智能运维CampusDCWANSegmentation(VPN,安全策略)Application SLA(Qos,)跨域平台统一
201、安装跨域业务一站式部署跨域运维统一管理中篇 教育数字化转型论述第六章 面向高等教育客户92在当今教育数字化转型的背景下,多校区互联已成为提升教育质量和管理效率的重要策略。随着教学活动的多样化和用户需求的增加,传统的单一校区网络结构已无法满足现代教育的要求。因此,建立一个高效、可靠的多校区互联网络,能够实现资源共享、信息流通和协同管理,进而推动教育机构的全面发展。通过多校区互联,教育机构能够优化资源配置,降低重复建设的成本,同时提升整体运营效率。例如,通过集中管理的方式,各校区的教学、科研和管理活动可以实现无缝衔接,促进教育资源的高效利用。然而,多校区互联的实现也面临诸多挑战,包括网络安全、管理
202、复杂性和技术集成等问题。因此,构建一个安全、稳定和高效的多校区互联解决方案显得尤为重要。这不仅有助于提高教育机构的综合竞争力,也为师生提供了更高质量的教育体验。综上所述,多校区互联是教育数字化转型的重要基础,通过有效的网络解决方案,教育机构能够更好地适应时代的发展,推动自身的可持续进步。多校区互联设计(1)多校区互连架构 多出口备份InternetInternetWAN核心汇聚汇聚核心汇聚汇聚核心汇聚汇聚Fabric1Fabric2Fabric3多校区智能园区解决方案 教育数字化转型与变革白皮书 93网络架构:每个校区通过核心路由器或BRAS路由器连接至统一出口。所有流量通过设计良好的路由策略
203、进行分配,确保网络流量的合理利用。出口流量管理:通过合理配置路由协议(如EBGP),实现各校区的流量平衡和出口的负载均衡。利用静态默认路由,将流量引导至最优出口。支持流量监控与分析,及时识别和处理网络瓶颈。共享出口核心汇聚汇聚核心汇聚汇聚核心汇聚汇聚InternetWANFabric1Fabric2Fabric3整个网络环境中只有一个出口,多个园区可通过网络规划实现多个园区共用一个出口访问Internet。实现原理:路由同步:通过在不同Fabric之间建立EBGP邻居关系,完成路由的同步。各园区能够获取到最新的路由信息,确保流量的正确转发。静态默认路由:Fabric设立统一的出口,并通过发布静
204、态默认路由的方式,引导默认流量向出口汇聚。所有园区的流量都会通过这个出口进行转发,简化了网络结构。路由通告:默认路由通过EBGP邻居通告给其他Fabric,确保所有园区都能访问共享出口,达到网络资源的最大化利用。中篇 教育数字化转型论述第六章 面向高等教育客户94优势:成本效益:通过共享出口减少了物理设备和维护成本,适合预算有限的学校或教育机构。管理简便:统一出口的设计简化了网络管理,降低了运维复杂性,提升了管理效率。灵活性:在流量需求变化时,可以快速调整出口配置,支持不同校区的需求。备份机制:在共享出口的设计中,还应考虑出口的备份机制,以提高网络的可靠性。通过在网络规划中配置多个出口,实现出
205、口的冗余备份,确保在主要出口发生故障时,其他出口能够迅速接管流量,保障网络的持续可用性。(2)多校区互联技术 租用光纤专线实现互联通过租用运营商的裸光纤,与电信、电力、广电等线路提供部门签署合作协议,可以有效实现各校区之间的互联。这种方案具有多方面的优势:高带宽:租用的光纤能够提供高带宽的统一局域网,满足校区之间日益增长的数据传输需求。无论是日常的教学活动、远程视频会议,还是大规模的数据共享,光纤专线都能提供充足的带宽支持,确保各项业务的顺畅进行。维护责任:光纤的维护和管理工作由相应的服务提供商负责,这降低了校方的维护压力。学校只需专注于自身的教学和科研活动,无需担心网络故障和维护问题,从而提
206、高了工作效率。同时,服务提供商通常具备专业的技术团队,能够及时处理潜在的网络问题,进一步提升网络的可靠性。波分复用技术:为在一对光纤上同时传输多种应用,采用波分复用技术将物理光缆复用为多对逻辑光缆。这一技术不仅提升了光纤的资源利用率,也为不同类型的数据传输提供了灵活性。例如,校区可以通过同一根光纤同时传输视频流、数据和语音通话,最大化地利用现有网络资源。在这一过程中,新华三的波分设备发挥了重要作用。它支持高密度波分复用,能够在同一根光纤上同时传输数十个波长,从而极大地扩展网络带宽能力。这对于需要大量数据传输的教育环境尤为重要,能够有效支持视频流、数据备份等高带宽需求。教育数字化转型与变革白皮书
207、 95另外,新华三的设备还配备智能管理系统,实时监控各个波长的使用情况和网络状态,确保网络的稳定性与可靠性。灵活的波长配置也使得校园网络能够根据实际流量需求动态调整资源分配,保证关键业务的优先级。同时,新华三的波分设备与现有光纤基础设施高度兼容,易于集成,降低了实施成本。通过VPN隧道实现互联通过VPN隧道技术,利用公众网络资源建立安全的数据传输通道,形成各校区之间的虚拟专用网络。此方案的特点包括:安全性灵活性出口流量支持VPN隧道通过特殊的加密通讯协议在多个内部网之间建立专有线路,确保数据在传输过程中的安全性。这意味着,即使在开放的公众网络上,数据也能通过加密方式得到保护,有效防止未授权访问
208、和数据泄露。对于涉及敏感信息的教育机构,安全性尤为重要。VPN隧道的搭建使得校区之间的资源互访变得更加灵活。无论是教师之间的协作,还是学生对远程资源的访问,VPN都能提供随时随地的连接,消除了地理限制。此外,学校可以根据需要快速调整VPN设置,满足不断变化的业务需求。VPN方案可以为远程视频会议和内网资源互访提供稳定的出口流量。为了满足日益增长的多媒体需求,建议互联专线的带宽不低于1G。这将确保视频会议的流畅进行,减少延迟和卡顿现象,为师生提供良好的使用体验。(3)多校区互联安全性在多校区互联的环境中,安全性是设计和实施的核心要素之一。有效的安全策略能够保护网络资源,确保数据的机密性、完整性和
209、可用性。以下是安全性设计要点:数据加密为了确保数据在传输过程中的安全性,实施加密措施是必不可少的。建议采用SSL/TLS和IPsec等加密协议:中篇 教育数字化转型论述第六章 面向高等教育客户96 SSL/TLS:用于保护Web流量,通过加密用户与应用之间的通信,防止敏感信息被窃取。特别是在访问校园网服务时,SSL/TLS能有效保障用户身份和数据的安全性。IPsec:为IP层提供加密,常用于VPN连接,确保跨校区的数据传输安全。这种协议能够在不安全的网络上创建安全通道,有效防止数据泄露和攻击。访问控制访问控制是确保网络安全的重要环节。通过实施严格的身份验证和访问控制策略,可以防止未授权用户和设
210、备访问网络资源:802.1X认证:作为一种基于端口的网络接入控制协议,802.1X通过身份验证服务器对接入设备进行验证,确保只有合法用户才能接入网络。这种机制不仅适用于有线网络,也可有效保护无线网络安全。角色基于访问控制(RBAC):根据用户的角色和身份,分配相应的访问权限。这种方式确保用户仅能访问与其职责相关的资源,降低内部安全风险。网络监控与审计有效的监控与审计机制是及时发现和应对安全威胁的关键:实时监控:通过网络监控工具实时跟踪网络流量和设备状态,及时检测异常活动和潜在的安全威胁。这可以通过部署入侵检测系统(IDS)和网络使用分析工具实现。安全审计:定期进行网络安全审计,评估安全策略的有
211、效性,并根据审计结果进行相应的调整和改进。这有助于识别潜在的安全漏洞和管理不足,确保网络始终处于安全状态。防火墙与入侵防御在网络边界部署防火墙和入侵防御系统(IPS)是保护校园网安全的重要措施:防火墙:通过设置访问控制规则,防火墙可以有效过滤不必要的流量,防止外部攻击者进入网络。入侵防御系统:IPS能够实时监控网络流量,检测和阻止潜在的攻击,提供额外的安全防护层。教育数字化转型与变革白皮书 97 用户教育与意识提升除了技术手段,用户的安全意识也是保障网络安全的重要一环。定期开展安全培训和演练,提高师生对网络安全威胁的认知,增强防范意识。多校区统一认证计费(1)BRAS/BGP同步会话通过BRA
212、S实现用户接入和认证,利用BGP优化路由,提升数据传输效率。在多校区互联的环境中,BRAS和BGP同步会话的设计至关重要。该机制不仅提升了用户接入的效率,还优化了数据传输的路径,确保信息能够迅速且安全地在各校区之间流动。BRAS作为用户接入和认证的核心组件,负责处理用户的接入请求,并进行身份验证。其主要功能包括:用户认证:当用户尝试接入网络时,BRAS会首先验证用户的身份,确保只有合法用户才能访问网络资源。这一过程通常涉及到与AAA(身份验证、授权和计费)服务器的交互,以确认用户的资格。会话管理:BRAS还负责维护用户会话的状态,包括会话的开始、更新和结束。通过有效的会话管理,BRAS能够确保
213、用户在整个接入过程中获得稳定的服务。BGP 作为互联网的核心路由协议,在多校区互联中的作用:动态路由选择:BGP能够根据网络拓扑的变化和流量需求,动态选择最佳的路由路径。这种灵活性确保数据包能够快速到达目的地,提高了数据传输的效率。多出口管理:在多校区环境中,BGP可以管理多个出口,通过策略路由选择最佳路径,从而实现负载均衡和冗余。这样,即使某个连接发生故障,流量仍能通过其他可用的路径继续传输,保障网络的高可用性。同步机制中篇 教育数字化转型论述第六章 面向高等教育客户98 信息共享:通过BRAS与BGP的同步机制,用户的会话信息和路由状态能够在网络中的多个设备之间共享。这种信息共享确保了即使
214、在校区间切换,用户的接入状态和路由信息依然保持一致,避免了重新认证的麻烦。流量优化:BRAS与BGP的协调工作使得网络能够实时监测流量情况,自动调整路由策略,以应对网络流量的波动。这种优化不仅提升了用户体验,还提高了整体网络的运营效率。在实际的教育环境中,BRAS/BGP同步会话机制的应用可以显着改善网络的性能。例如,在进行在线教学或远程科研时,用户的流量需求可能会骤然增加,BRAS能够快速响应用户的接入请求,并通过BGP动态调整路由,从而确保视频流和数据的顺畅传输。(2)vBRAS方案vBRAS,即转控分离BRAS,基本思路就是将多台BRAS设备上的用户管理功能抽取出来并且集中,形成控制面(
215、Control Plane,简称CP);BRAS设备上保留路由器的控制面以及BRAS的转发面,形成转发面(User Plane,简称UP)。因此,转控分离BRAS由CP和UP两组成。地址管理AAA用户管理Radius路由控制IPOE/Portal认证管理抓发引擎地址管理AAA用户管理RadiusIPOE/PortalUP管理路由控制转发引擎UP路由控制转发引擎UP路由控制转发引擎UP传传统BRAS架构CP转控分离BRAS系统BRAS 转控分离的优势性价比更高:20万以上终端场景,用虚拟机替代物理BRAS控制面,性价比更高,以北大为例:虚拟机+5台BRAS=4组8台BRAS,后续扩容减少至单台B
216、RAS,节约成本超过30%;教育数字化转型与变革白皮书 99冗余性更强:原有BRAS为1+1冗余,转控分离后,控制面虚拟机M+N冗余,用户面BRAS硬件M+N或者M+1冗余,冗余策略更灵活,组网模型也更多样;用户体验更好:整体集群性能高到100万级别,用户全校漫游IP地址不变,转控分离后,用户认证并发上线体验更好,保持原有硬件不变,BRAS单卡性能提升50%,整机性能提升100%;维护更方便:AAA、DHCP、Qos模板、Radius属性等配置转控分离后仅在CP一次配置即可。可自动识别UP上线,统一对UP设备的基础配置、单板配置、接口配置都可以提前在CP进行预配置;多校区统一运维通过引入智能分
217、析系统,结合Telemetry遥测技术实现网络、用户、应用全方位网络状态快速感知,通过大数据分析及机器学习算法实现趋势预测及故障的快速定位,从而提升运维管理的效率,让网络管理员从繁杂的网络运维工作中解脱出来,将更多的精力聚焦于业务本身。统一数字底盘作为监控告警的平台,能够集中处理来自不同设备和系统的告警信息。目前,该平台支持通过邮件、短信及微信等多种方式,将告警信息即时通知运维人员,方便系统的快速响应和维护。运维人员可以根据需要设定告警级别、关注的资源及特定的告警类型,进行灵活的告警转发。平台还支持Trap信息的升级功能,根据需求设置Trap的规则,将其升级为告警,以便更有效地监控网络状态。(
218、1)网络设备的监控对接方式网络设备一般通过SNMP(简单网络管理协议)与告警监控平台对接,设备可以主动上报Trap告警信息,或由监控平台定期轮询设备的MIB(管理信息库)生成告警。这种双向监控方式能够确保网络管理员及时了解设备的运行状态,及时发现潜在问题。(2)服务器产品的监控方式中篇 教育数字化转型论述第六章 面向高等教育客户100服务器主要通过iLO口的IPMI协议与第三方告警平台对接,从而监控服务器的CPU、内存、硬盘、风扇、温度等信息。可以在服务器操作系统上安装SNMP软件来进行对接。对服务器监控CPU状态、内存状态等,具体如下表所示,并能在状态异常时由告警平台自动产生告警。(3)设备
219、监控,查看设备详情主要针对如下三类指标进行监控:系统指标监控关注设备的整体健康状况和性能指标。接口指标监控实时监测各接口的流量和错误情况,确保数据传输的稳定性。IP报文指标监控分析IP报文的流量情况,识别异常流量和潜在的安全风险。(4)设备配置管理能力园区的配置管理能力包括设备版本升级、设备配置部署、设备配置备份和恢复等功能:设备版本升级:统一管理平台支持对所有设备的版本进行集中升级,确保网络设备始终运行在最新、最安全的版本上。设备配置部署:通过模板化配置,快速批量部署设备设置,提高运维效率。设备配置备份:定期自动备份设备配置,防止数据丢失和配置错误。设备配置业务对比:支持对比不同设备的配置,
220、快速识别差异并进行调整。设备配置恢复:在发生故障时,能够快速恢复设备到已知良好的配置状态,减少停机时间。教育数字化转型与变革白皮书 101统一管控平台实现了传统园区网络和VXLAN园区网络的统一管理,提高了传统园区的自动化程度,将繁琐的命令行操作转变为可定时、可重复执行的监控任务、部署任务和备份任务,实现业务的快速部署,显著简化了运维工作量。多校区智能园区的未来发展(1)AI智能运维AI智能运维将成为未来智能园区管理的核心。通过机器学习和大数据分析,校园可以实现对网络资源、设备状态和用户行为的实时监测和预测。例如,运用AI算法分析网络流量数据,可以提前识别潜在的网络故障,并自动调整网络配置以避
221、免服务中断。此外,智能运维平台可以整合各类传感器数据,实时监测校园环境,确保教学和办公场所的安全与舒适。(2)安全技术演进随着网络攻击和数据泄露事件的频发,校园安全技术需要不断演进。未来的安全体系将结合AI和区块链技术,构建更加智能和透明的安全防护网络。AI可以用于实时监控和异常行为检测,而区块链技术则可以确保数据的完整性和不可篡改性。此外,身份验证技术也将不断更新,生物识别技术(如指纹识别、面部识别等)将提供更高的安全性和便利性。(3)跨校区协同多校区之间的协同发展是提升教育资源共享效率的关键。通过构建统一的管理平台,各校区可以实现信息互通、资源共享。例如,借助云计算技术,可以将教学资源和管
222、理数据集中存储,便于各校区师生访问和利用。同时,通过SDN技术,跨校区网络可以实现灵活的带宽调配,确保在高峰时段也能保证服务的稳定性和流畅性。(4)用户体验优化用户体验的优化将是多校区智能园区发展的重要目标。通过智能化应用,师生可以更加便捷地访问校园资源、获取信息和服务。例如,移动端应用可以提供实时课程信息、校园活动通知及在线咨询服务,提升师生的满意度和参与感。此外,基于用户反馈的数据分析,将帮助校园管理者不断优化服务,满足师生的个性化需求。中篇 教育数字化转型论述第六章 面向高等教育客户102数据中心解决方案校级智算平台的定位在当今数字化与智能化的浪潮中,高校面临着越来越复杂的科研和教学需求
223、。校级智算平台凭借其强大的计算能力和灵活的资源管理,成为支持多学科交叉与创新的核心基础设施。它不仅满足了高校在科研、教学上的多元需求,还助力跨学科协作和人才培养,推动整个学校的学术和创新实力提升。(1)多学科协同研究的基石校级智算平台定位于成为多学科协作的强力支撑,全面服务于物理、材料科学、社会科学、生命科学等多个领域。例如,物理学和材料科学通过平台进行高能物理实验模拟,类似于MIT的材料科学探索。社会科学利用大数据分析支持行为模式和经济趋势研究,如普林斯顿大学的社会数据实验。生命科学运用AI进行基因组测序和药物研发,参考斯坦福大学的精准医学研究。这一平台的基础设施促进了跨学科研究合作,提升了
224、学校的整体科研实力。(2)多样化科研需求的驱动器智算平台能适应多样化的科研需求,其定位在于提供灵活的资源调度,支持广泛的研究课题。例如,化学工程可以通过平台探索新型化学反应路径,与剑桥大学的化学模拟实验相似。气象与环境科学利用数据处理能力进行气候变化预测,如牛津大学的气象研究。人文学科支持文本挖掘和历史数据分析,推动文化遗产数字化保护,参考哈佛大学的文化计算项目。这些功能帮助科研人员进行复杂数据分析和模型验证,成为促进科研创新的有力工具。(3)综合性教学资源的平台对于全校的教学活动,智算平台作为一个综合性资源枢纽,通过虚拟实验室和仿真工具,支持工程、经济、心理等学科的教学创新。例如,工程学科利
225、用虚拟实验室进行机械与校级智算中心解决方案 教育数字化转型与变革白皮书 103电气工程实验,类似于加州理工学院的工程在线实验教学。经济学与管理学通过仿真工具帮助学生理解复杂经济模型和市场动态,如芝加哥大学的经济研究。心理学与教育学利用行为数据进行研究和教育模式创新,参照耶鲁大学的教育行为分析。平台的这些应用帮助提升教学质量,为学生创造多样化的学习体验,促进创新型人才培养。总结而言,高校的智算平台作为科研与教学的中坚力量,通过其多学科支持、多样化科研能力和综合性教学资源管理,切实满足了高校在各个业务场景中的需求。它不仅提升了学校的科研和教学能力,还推动了学术创新和人才的全方位发展,成为高校战略发
226、展的重要组成部分。新华三校级智算平台的方案特点(1)全面提升算力性能,提供多样化算力类型H3C校级智算平台不仅兼容支持商用算力解决方案,如英伟达的GPU,还支持业界最全的国产化算力,实现多元化的计算需求。算力平台的调度架构基于K8S集群的CRD插件扩展,通过volcano调度器高效管理各种类型的运算任务。这一方案确保了在资源的创建和回收上可以灵活适应不同的工作负载和用户需求。同时,在异构算力调度方面,新华三的平台从底层服务器到GPU驱动,以及K8S插件层面,完成了商用和国产化算力的全方位适配。通过为不同的资源池提供相应的依赖镜像,新华三实现了多样化算力的智能调配,支持异构环境中的推理和训练任务
227、。这种广泛的算力支持和灵活的调度能力,使得新华三的平台能为用户提供高效、可靠的计算服务,满足不同场景下的可扩展计算需求。(2)高性能算力配套硬件,极致释放澎湃算力H3C校级智算平台解决方案,通过先进的硬件配套极致释放澎湃算力,体现在计算、存储和网络资源的协同优化上。服务器通过NVSwitch和NVLink优化GPU间通信,专为大模型高性能训练任务设计,适用于需要大量GPU协作的情景。此外,GPU服务器支持8块GPU卡,通过NVLink和PCIe Switch实现高效互联,提供适合推理任务的数据处理能力。存储方面,H3C分布式海量存储系统凭借高性能、可靠性和安全性,处理海量数据并实现数据管理自动
228、化,支持不同类型的数据分析与科学计算工作负载。网络方面,智算中心采用的RoCE交换机,通过400G以太网优化网络性能,具备高端口密度和低能耗,显著降低总拥有成本并简化网络结构。智能无损解决方案将计算、高算和存储资源整合至一体化网络,简化运维并降低技术门槛,实现基础设施的即插即用,为用户提供高效、可靠的运算环境。中篇 教育数字化转型论述第六章 面向高等教育客户104(3)算网协同,充分释放GPU算力H3C校级智算平台解决方案通过算网协同,新华三的智算解决方案极大限度地释放了GPU的算力,满足大规模大模型训练的苛刻要求。在大模型3D并行训练中,各服务器节点间的通信流量可达百GB/s,对此,新华三采
229、用了NVSwith+200G/400G RoCE的组网方案。该方案利用NVSwitch卸载TP流量,确保机内NVLINK和PCIe的高效通信,同时通过RDMA网络卸载DP/PP流量,实现高带宽、低延时的机间通信,从而最大化GPU的计算能力利用。与此同时,方案中的参数网自动化极大提升了运维效率。借助拓扑感知和AI参数网自动部署技术,智算数据中心实现了即插即用的网络配置,避免了繁琐的人为操作和潜在的错误配置。通过SE和Agent的协作,自动化流程能够快速识别交换机与服务器的接入关系,自动配置参数网,简化运维工作。此协同机制不仅提升了大模型训练的效率,也降低了运营成本,使智算中心的资源得以高效利用。
230、(4)增强LLMOPS工程能力,提升大模型落地效率通过增强LLMOPS(大模型运维)工程能力,H3C校级智算平台大大提升了大模型落地效率。首先,H3C提供一站式开发与工程化套件,全生命周期数据服务提升数据质量。平台集成了非结构化数据管理,支持数据清洗、去重、去隐私以及数据增强,提高数据集的有效性和可靠性。用户可以通过数据清洗工作流和多版本管理来确保数据的高质,并采用视觉化配置来简化数据清洗过程。其次,端到端模型开发套件支持从模型创建到优化的全流程。级智算平台提供交互式开发环境支持TensorFlow、Pytorch等框架,用户可便捷地进行建模与调试。内置主流大模型和参数调优工具,支持快速一键训
231、练和多种执行方式。模型评估功能涵盖从数据集创建到评估报告生成的全过程,帮助用户根据业务场景选择合适模型。最后,增强的推理能力支持模型的分布式推理和统一管理,灵活应对多样化的应用需求。这一集成解决方案全面提升了大模型从开发到部署的整体效率,为AI应用的广泛落地提供了强有力的支持。(5)云上AI算力精细化运营H3C校级智算平台通过云服务化管理,能够实现对GPU资源和存储资源的云化管理与服务化运营。云运营平台负责统一的计量计费,使得每一份资源的使用都清晰透明。业务集群通过基于云CCE集群的创建,能够承载用户的多种任务,包括训练、模型微调和推理。管理集群部署在公服区,而业务集群则以容器集群的形式灵活部
232、署在云资源业务区,确保AI算力资源和存储在云上按需分配和租户隔离。这种架构不仅提高了资源的利用效率,也保障 教育数字化转型与变革白皮书 105了用户的数据安全。此外,结合精细化任务调度策略,新华三能够让昂贵的AI算力得到更加高效的调度和利用,降低运营成本的同时大幅提升算力效益。这一切都使得新华三的云上AI算力运营能够以极高的精细化水平满足用户的各种需求,为AI任务的成功提供了坚实的支持。校级智算平台的能力设计(1)强大计算能力与异构算力能力校级智算平台必须具备强大的计算能力,以支持多样化的教学和科研需求。复杂的科研任务,如生物信息学中的基因组测序和物理学中的粒子碰撞模拟,需强大的计算能力支持。
233、异构算力结合了多种类型的计算资源,如CPU、GPU、FPGA等,能够优化不同类型的任务处理。其中,GPU尤其适用于大规模并行计算,如深度学习模型训练。在此背景下,商用GPU如NVIDIA的产品,因其成熟的生态和高性能,被广泛应用于计算密集型任务。近年来,国产GPU也成为异构算力的重要组成部分。在推动自主可控技术发展的背景下,寒武纪等国产GPU已在高性能计算领域发挥重要作用,寒武纪的产品已被多所高校用于校级智算平台中,这些国产GPU不仅提供强大算力,还降低成本,提高了自主可控能力。在校级智算平台中,商用GPU与国产GPU的混合使用,实现了灵活的异构算力架构。这种混合模式结合了商用GPU的成熟、高
234、效和国产GPU的安全、自主特点,有助于高校在保证计算能力的同时,推动信息化自主创新。这一架构不仅提升了教学与科研效率,还为培养创新型人才提供了坚实的基础。(2)高性能的并行存储能力在高性能校级智算平台中,并行存储能力至关重要,直接影响高校科研学科的数据管理与处理效率。高效的存储解决方案不仅要应对海量数据存取需求,还需适应多样化的科研应用场景,如天文观测数据、基因组数据等。主流并行存储技术如GPFS、Lustre等,已被广泛应用于校级智算平台中。这些技术通过中篇 教育数字化转型论述第六章 面向高等教育客户106分布式架构,实现高达数十GB/s甚至上百GB/s的读写吞吐量,为需要快速处理的科研应用
235、提供支持。据悉,一些高校的智算平台通过采用这些技术,实现了数据存取效率提升约30%。校级智算平台部署高性能并行文件存储系统,用于处理气象模型数据,达到了50GB/s的存储吞吐量,显著提高了数据处理能力。通过并行存储系统的优化,这些平台支持高并发数据访问,保障了多用户和多任务环境下的数据处理需求。全面而高效的并行存储能力不仅是支持高校科研学科数据需求的基础,同时也是推动科研工作高效进行和提升高校竞争力的重要支柱。在校级智算平台中,部署高性能的并行存储技术,是提升科研应用和教学环境的关键。(3)高速计算网络能力校级智算平台中,高速计算网络能力是整个平台的传输通道。为了支持高效的数据传输和计算资源的
236、充分利用,许多高校已开始采用先进的网络技术,如RDMA over Converged Ethernet v2(RoCEv2)。RoCEv2是一种能够在以太网上实现RDMA功能的技术,提供低延迟和高带宽的数据传输能力。据统计,使用RoCEv2技术的网络系统可以实现亚微秒级延迟和400Gbps的数据传输速率。这种性能为海量数据处理和密集型计算任务提供了强力支持。这种高速网络解决方案在很大程度上增强了校级智算平台的综合能力,使其能够支持复杂科研应用的同时,推动高校在数据密集型科研领域的竞争力达到新水平。RoCEv2的成功应用,成为高校数字化转型和科研创新的重要推动力量。(4)数据治理与服务能力在校级
237、智算平台中,数据治理与服务能力至关重要,为模型训练和微调提供了坚实的数据支撑。数据治理确保数据的高质量和一致性,支持机器学习和深度学习模型的高效训练。通过有效的数据管理策略,平台可以提供可靠和全面的数据集,避免因数据质量问题导致的模型偏差。数据服务能力则提供便捷的访问接口和分析工具,满足快速获取和处理大规模数据的需求。这对模型的训练和微调至关重要,能够加快实验进程,并支持更精细的模型调整。教育数字化转型与变革白皮书 107校级智算平台通过构建完善的数据治理框架,支持了多个学科领域的模型训练。完善的数据服务能力让研究人员能够快速提取所需的数据集进行模型测试和微调,显著提高了科研效率。根据Gart
238、ner报告2023年,具备强大数据治理能力的校级智算平台,其在AI模型训练过程中数据利用效率提升了约30%。这不仅加速了科研进程,也提升了模型的性能和准确性。在校级智算平台中,数据治理与服务能力不仅提高了数据管理效率,还在数据密集型应用中提供了强大支持,推动了高校科研能力的提升和创新发展。(5)高效的作业调度和管理能力校级智算平台需要高效的作业调度和管理系统来保证其计算资源的最佳使用。调度系统负责分配计算任务至合适的资源,从而提高资源利用率并减少作业排队时间。这是实现高效教学和科研计算至关重要的过程。作业调度的关键包括任务优先级管理、资源调度策略、故障容错机制等。如使用PBS、SLURM、k8
239、s等高级调度软件,能在将任务分配的过程中考虑多种因素,最大化利用可用的计算资源,通过优化任务调度策略,计算任务的平均等待时间缩短了40%以上,进一步提高了科研效率。通过引入多层次、多策略的调度机制,校级智算平台可以更好地为教学与科研提供服务,提升信息化管理水平并支持灵活的教学科研需求变化。(6)网络安全保障能力网络安全是校级智算平台稳定运行的根基。平台需要保护大量敏感数据,如学术论文、研究数据、学生信息等,确保数据在传输和存储过程中的机密性、完整性和可用性。常用的网络安全措施包括防火墙、入侵检测系统(IDS)、入侵防御系统(IPS)以及数据加密技术。例如,由剑桥大学实施的综合安全架构,有效防止
240、了多起网络攻击事件,保障了平台的安全性和稳定性。高校还需定期进行安全评估和风险分析,及时更新安全策略以应对不断变化的网络威胁。积极的网络安全意识和培训也是确保平台安全的重要手段,能够为教学和科研构建安全可靠的数字环境。中篇 教育数字化转型论述第六章 面向高等教育客户108(7)完善的运营管理能力校级智算平台的运营管理能力是其高效、安全运作的核心。首先,动态的资源调度与优化能够满足不同学院的多样化需求,提高使用效率。其次,灵活的用户访问管理确保了数据的安全性和资源的合理使用。同时,实时监控与日志管理可以快速响应系统潜在问题,提升平台的稳定性。此外,通过提供技术支持和定期培训,平台帮助学院提升操作
241、水平和科研效率。有效的成本管理则确保了资源配置的经济性和高效性。例如,某高校智算平台通过优化资源调度策略,实现了高峰期的性能维护和效率提升,极大推动了科研与教学的进步。校级智算平台的能力设计(1)整体介绍校级智算平台的逻辑架构图提供了一幅全面的系统蓝图,展示了其如何通过整合先进的技术资源来支持高校内多学科的科研活动。该平台如一座数字化的支柱,连接着各个应用、数据和计算资源层,构成了一套强大而灵活的支撑体系。通过这一平台,多样化的科研需求能够被高效满足,从而促进创新、加速科研进展,为从事人工智能、物理、化学以及生命科学等领域的研究人员提供了无缝的数字化工作环境。平台的设计旨在最大限度地优化资源分
242、配,提升计算效率和科研生产力,确保在广泛的学术领域中实现更高水平的科研成果。智能运维运维服务全域管理商用算力国产算力异构计算高性能存储并行文件存储海量文件存储智能联接SDNRoCE网络IB网络容器虚拟机裸金属云存储VPC数据采集数据开发数据清洗数据缓存数据管理数据标准化异构算力调度数据标注异构算力融合算法开发模型训练应用推理模型开发服务器模型训练服务模型微调服务Agent开发服务模型优化评估服务模型推理服务人工智能复杂数学建模物理现象模拟化学反应模拟基因组学液冷散热系统风冷散热系统运营服务高校二级学院科研应用服务平台云管理平台算力调度平台数据平台云安全态势感知运营服务网安全零信任主动安全统一运
243、维运营业务洞察 教育数字化转型与变革白皮书 109学院可利用平台进行人工智能、复杂数学建模、物理现象模拟、化学反应模拟和基因组学等高端科研活动。这些应用充分利用了智算平台的强大计算能力和数据处理功能。高校二级科学院应用平台提供多项服务,包括模型开发、训练、微调及优化评估等。通过Agent开发服务和推理服务,用户可以高效地构建和优化自己的模型。这些服务为科研人员提供了便利的工具和资源,促进了科研创新。服务平台数据开发、存储和管理为整个系统提供了强有力的支持。数据采集、清洗和标准化等流程确保数据质量。通过数据标注和异构调度,数据平台可以满足多样化的科研需求,为模型训练和算法开发奠定坚实基础。数据平
244、台算力平台负责管理和调度系统内的计算资源。用户可以进行算法开发、模型训练、应用推理等活动。异构算力融合提高了资源利用效率,使得各种复杂计算更加高效。算力调度平台该平台支持容器技术、虚拟机、裸金属服务器以及云存储和VPC网络。通过这些技术,用户能够灵活地部署应用程序并管理资源,实现动态扩展和高效运维。平台支持商业和国产算力,保障数据存储的高效和稳定。并行文件存储和海量文件存储系统确保数据的快速访问和处理能力。云管理平台异构算力与高性能存储高速网络连接如IB网络和RoCE网络为各个模块间的数据传输提供强大的支撑,保证数据处理的低延时和高效率。采用液冷和风冷散热系统,保证硬件设施的稳定运行。这些系统
245、不仅提高了数据中心的能效,还降低了运维成本。无损网络数据中心中篇 教育数字化转型论述第六章 面向高等教育客户110总之,该校级智算平台充分考虑了科研需求和资源优化,提供了一体化的解决方案,助力各学院在多领域开展高水平研究。(2)校级智算平台算力设计在高校智算平台建设中,合理选择算力资源至关重要。每个学科的计算需求各异,精确的算力配置使得教学与科研效率大幅提升。选择策略需要兼顾性能与能效,确保在满足当前需求的同时具备未来的扩展性和兼容性。通过科学的算力选择,可以优化资源配置,实现各学科高效的研究与教学支持,以下列举几个学科的算力需求。针对理学院与工学院:理工科学科需要应对复杂的浮点运算和并行计算
246、任务,尤其在物理模拟和化学计算方面。使用多核心的AMD EPYC或Intel Xeon处理器能够满足这些需求。例如,阿贡实验室在量子化学模拟中采用基于AMD EPYC 7763处理器的超级计算机(ThetaGPU),其64核心架构支持大规模并行计算。在模拟复杂分子体系的电子结构时,研究人员实现了40%的运算速度提升,单次任务耗时从48小时缩短至29小时。这一成果被收录于2022年阿贡实验室的年度技术报告(来源:Argonne Leadership Computing Facility,2022)。针对计算机学院:计算机学科在深度学习与自然语言处理领域需要强大的并行计算能力。NVIDIA GPU
247、等高性能图形处理器能够显著加速这些任务。OpenAI在训练1750亿参数的GPT-3模型时,采用NVIDIA A100 GPU集群优化分布式计算。通过混合精度训练与多GPU并行技术,单个任务的训练周期从基于CPU的数月级缩短至34天,吞吐量提升超过20倍。这一成果发表于自然机器智能期刊(来源:OpenAI Technical Report,2020)。完备的安全体系确保平台的安全性和数据隐私,防止未经授权的访问和数据泄露。安全体系建设通过统一的运维和运营平台,实现了资源的有效管理和系统的高效运行。这一平台负责监督和优化资源使用,支持故障检测与恢复,提高了系统的稳定性和可靠性。统一运维与运营平台
248、 教育数字化转型与变革白皮书 111针对商学院与社会科学院:这些学科主要涉及大数据分析、数据挖掘和统计分析,需要快速的数据读取和写入能力。商学院使用NVMe SSD存储系统进行数据处理,例如在社会网络分析中,比传统HDD提高了4倍的数据读取速度,将分析时间从1小时缩短到15分钟。这种效率的提升源自存储硬件评价报告,显示出NVMe SSD在大数据应用中的显著优势。针对医学院:医学院的影像分析和基因组学研究涉及高分辨率图像和大数据集,需要快速的计算能力来提高处理效率。医学院通过使用NVIDIA GPU进行CT扫描数据处理,将分析时间减少了60%。针对建筑与环境学院:建筑学科的3D建模和环境模拟对实
249、时渲染能力要求极高。采用NVIDIA Quadro RTX显卡可以满足这些需求。在建筑学院的一项大型设计项目中,这款显卡使得渲染速度较标准显卡提升了200%。此性能数据依据来自NVIDIA的产品性能报告,证明了专业显卡在建筑模拟中的卓越效率。基于各学科不同的算力需求,校级智算平台的建设需要经过精确的需求评估,以确保所有学术领域都能获得最适合的计算资源。每个学科在科研和教学过程中展现了独特的计算需求,从而提升了对于多样化算力选择的必要性。例如,理工科需要高性能的计算能力以支持复杂的模拟运算,其核心需求在于强大的处理器和高效的并行计算环境。而计算机科学则对GPU加速非常依赖,以满足深度学习和大规模
250、数据处理的需要。同时,商科和社会科学更加关注数据快速存取和处理能力。在数据分析和大数据挖掘中,快速读取和写入能力决定了研究的效率。因此,这些领域的研究对于存储器性能提出了更高的要求,尤其是需要现代高速存储技术的支持。医学院则强调对图像处理和生物数据的大容量计算需求,这使得GPU在加速这些任务时显得尤为重要。建筑学则在三维建模和实时渲染方面具有特定需求,除了强大的CPU支持外,还需要专用图形处理单元(GPU)来提升渲染速度和精确度。建设一个能适应不同学科需求的智算平台,首先需要对各类需求进行全面的评估和理解。这不仅包括硬件设施的选择,还涉及到软件环境和应用程序的兼容性。有效的资源规划应着重于提供
251、灵活的计算能力,支持并发任务的有效调度。各学科对算力的需求促使学校在构建平台时需具备可扩展性,以便为未来技术和科研发展的需求提供支持。学校还需确保资源的开放性和易用性,使得广大师生能够轻松访问和使用计算平台,开展复杂的实验和研究。中篇 教育数字化转型论述第六章 面向高等教育客户112(3)校级智算平台存储设计在构建校级智算平台的过程中,满足不同学科的多样化计算需求不仅仅依赖强大的计算节点,存储系统的设计与优化同样至关重要。高性能计算(HPC)和人工智能应用中,对存储系统的聚合I/O读写带宽、IOPS(每秒输入/输出操作数)等性能指标通常有着极高的要求。然而,在实际应用中,这些需求往往具有很高的
252、动态性,而非始终存在。因此,智能化和弹性的存储解决方案变得尤为重要。基于此需求,许多高校智算平台选择采用分布式并行文件系统,例如GPFS(IBM Spectrum Scale)架构,以形成一个高效且灵活的存储环境。这种系统能够实现超高速的存储聚合性能,应对人工智能和高性能计算瞬时产生的巨大存储需求,同时具备动态调节的能力。例如,当集群在进行大规模的并行计算任务时,存储系统能够瞬间提供几十GB/s的带宽,以应对海量数据的快速读写压力。这一灵活性是通过NVMe(非易失性内存高速接口)提供的高性能缓存以及HDD(传统机械硬盘)提供的大容量存储相结合来实现的。这种“弹性”资源调度模式,有效地解决了传统
253、并行存储系统在性能与容量需求间的冲突。NVMe在这个框架中主要负责短期的高速数据交互,而HDD则承担了长期的数据存储任务。在数据访问高峰结束后,高速缓存中的数据会自动转移至普通硬盘分区,从而保证系统资源的高效利用。在实际应用中,如高校的一个计算生物学研究项目,通过GPFS实现的并行存储系统,在处理海量基因组数据时,不仅提高了计算的效率,还保障了数据的高可靠性。研究数据存放在具备高级别RAID(独立磁盘冗余阵列)和纠删码技术保护的存储系统中,确保在硬盘故障情况下,依旧能不间断地为各节点提供数据支持。进一步分析显示,通过分布式架构,智算平台能实现实际使用中的高效率操作。例如,一个地震模拟研究项目在
254、动态计算期间需要在短时间内并发处理TB级的数据,通过GPFS的统一命名空间和高效的并发读写能力,这些数据得以及时传输和处理,又不影响其他科研活动的正常进行。最后,存储系统的高可靠性和线性扩展能力对智算平台至关重要。GPFS架构使得存储元数据节点可以通过分布式部署来实现线性扩展,从而应对数据增长,同时确保存储系统在节点扩充时不影响其性能和可靠性。教育数字化转型与变革白皮书 113总的来说,高校智算平台通过采用GPFS这样的分布式并行文件系统,实现了在应对各种学科算力需求时的存储灵活性和高效性。这种先进的存储策略不仅提高了计算能力的利用效率,而且为未来的科研和教学创造了更多的可能性,帮助高校在激烈
255、的学术竞争中保持领先地位。(4)校级智算平台网络设计校级智算平台是现代高校在信息化创新和科研发展中必不可少的基础设施组件。它通过整合高性能计算、存储管理和数据传输等技术,为学术科研和教学活动提供强大的计算支持。智算平台的核心目标是以高效、稳定和可扩展的方式处理海量数据和复杂计算任务,满足各院系多样化的科研需求,并为创新实验和数据分析提供理想的技术环境。为实现这些目标,校级智算平台必须拥有精心设计的网络架构,以确保所有计算和存储节点之间的数据交换能够以最高效、最安全的方式进行。以下网络设计方案提供了完备的技术支持和合理的资源配置,使高校能够在智算应用领域内获得巨大的竞争优势。RoCE参数网络设计
256、:在校级智算平台构建中,RoCE网络担当着参数网的重要角色,其设计和调整直接关系到GPU集群的性能和效率。RoCE(Remote Direct Memory Access over Converged Ethernet)技术的使用旨在提供超低延迟和高带宽的数据流动环境,这对于大规模深度学习和高性能计算中的参数传递至关重要。通过精心设计的400G接入和骨干网络,RoCE网络能够实现多个GPU节点间的数据无缝传输。例如,NVIDIA与Mellanox的合作实例展示了RoCE网络在大型计算任务中的优越性,通过降低CPU负荷和强化数据直达,提高了整体运算效率。因此,RoCE网络的设计需根据具体运算参数
257、和负载需求进行灵活调整,确保在不同应用场景中都能发挥最佳效能。这种精准的定制调节使高校在执行复杂的科研任务时获得明显的速度提升和网络稳定性,为科研创新奠定了坚实基础。存储RoCE 网络设计:存储RoCE网络需支持GPU与高性能存储设备间的高效数据I/O操作,尤其在大规模训练环境中,确保存储与计算节点的交互达到最高性能。为此,配置400G接入和骨干,以应对大量并行读写操作的需求。这种设计源于IBM的成功案例,其利用RoCE技术提升存储访问性能,消除了传统架构中的数据传输延迟。通过这一网络配置,校级智算平台具备了承载海量数据和实时处理能力,加快了深度学习和其他高复杂度运算任务的进程,推动高校科研的
258、快速发展。业务网络设计:业务网络集中于支持多种科研项目和日常教学任务之间的高效数据互中篇 教育数字化转型论述第六章 面向高等教育客户114通,要求具备高弹性和稳固的多租户管理能力。通过25G双上行和100G骨干网络设置,确保数据交互的实时性和隔离性。多租户数据中心架构为此提供了操作示例,展示了如何确保网络的高可靠性,为科研团队和教学组提供最佳的工作环境。在高校智算平台中,业务网络能够促进不同学术活动的协同操作,提升数据共享效率,同时保证各数据流安全隔离,满足多样化的学术需求。云管网络设计:云管网络在智算平台中旨在支撑管理任务的高效实施,覆盖从资源调度到任务分配的各种管理功能。通过10G双上行和
259、100G骨干网络架构,系统能够增强平台的动态资源优化和任务监控能力。微软Azure的网络系统提供了实现此类高效管理的路径。在这种环境下,管理者可以快速调节平台资源来优化计算任务,确保不同计算节点的工作负载平衡和最大化资源利用率,全面提升云服务管理的效率和准确性。带外管理网络设计:带外管理网络对于设备管理和网络配置的可靠性至关重要,通过1G接入和10G骨干,系统能够实现设备的全天候监控和快速故障响应。Dell EMC的实例证明了这种配置在提高数据中心运维效率方面的优势,此配置能有效支持网络环境的无缝运作,避免因配置错误或突发故障导致的停机。这种网络设计为智算平台的高可用性和安全性提供重要保障,使
260、得一切后台管理活动顺利和精准执行。通过上述详细的网络方案设计,校级智算平台在应对大规模计算任务和复杂科研需求时,能够极大提高其操作效率和资源管理能力。这种综合网络架构为高校的科研与教育活动注入强大活力,支持多样化的科研探索和高效的教育实践。校级智算平台通过其精心设计的网络架构,为学术科研和教学活动提供了全面的技术支持。这一平台整合了高性能计算、存储管理和高速数据传输,确保能够高效处理复杂计算任务和海量数据需求。通过采用RoCE网络、存储RoCE网络、业务网络、云管网络以及带外管理网络,每一层的设计都针对具体的需求进行了优化,充分考虑了性能、安全性和稳定性方面的要求。RoCE网络和存储RoCE网
261、络通过高带宽和低延迟技术,为GPU和存储系统提供快速的数据传输通道,解决了大规模数据集成处理和深度学习训练中的瓶颈问题。业务网络通过可靠的多租户管理,支持不同科研部门的高效数据交互,确保任务间的数据隔离和快速响应。云管网络则在资源管理方面发挥了重要作用,借助实时监控和调度功能优化资源利用,使得 教育数字化转型与变革白皮书 115大模型训练和其他任务得以高效运行。带外管理网络加强了设备的远程管理能力,提高了故障处理的及时性和网络的运行可靠性。总结而言,校级智算平台的整合网络架构以精准的技术定位和灵活的配置方案,实现了高效资源管理、稳定的数据传输以及强大的计算支持,为高校在数据密集型计算、科研创新
262、以及教学活动中提供了坚实的基础设施保障。这种高级别的技术框架不但提升了研究效率,促进了学术交流,还使大学在拓展新兴技术的应用面时具备强大的适应能力和发展潜力。通过这一架构,高校得以在全球学术界中充分利用数字化转型带来的机会和挑战,推动学术研究和教育质量的持续提升。(5)校级智算平台数据设计校级智算平台的数据平台方案设计旨在为高校及第三方用户提供卓越的数据处理与分析能力,支持从人工智能训练到推理及行业大模型应用的广泛场景。该方案结合了高校智算平台的最佳实践,辅以权威技术数据和研究的认证,为各类用户,尤其是AI开发者,提供了全面支持。智算平台集成了先进的大数据技术和iPaaS(集成平台即服务),涵
263、盖了数据标准化、数据开发、数据质量管理、数据资产管理及数据脱敏等功能。这些功能在推动高校数据驱动的研究方法和教学创新中不可或缺。优化的数据治理流程大大提升了数据分析的效率和质量,使校级智算平台成为重要的数据资源池和创新动力源。多项研究,包括那些出自世界顶尖高校的研究报告,都明确指出集成化的数据平台显著提高了科研产出和数据使用效率。根据Gartner的研究,具备成熟数据治理和分析平台的组织,其决策效率提高了30%以上。此外,TechRepublic的调查数据表明,这样的平台在AI模型的部署速度上是传统方法的两倍。这些能力提升在多所高校的实际应用中得到了验证,并在AI研究和开发中展现出色的表现。以
264、大学的智能计算中心为例,该校利用数据平台来对人工智能课程中的模型训练数据进行管理和分析。在平台的支持下,学生和研究人员通过实时计算、多维分析及数据管道功能,能够有效处理并分析大量多元数据,推动了自然语言处理、计算机视觉等复杂AI项目的进展。尤其是在图数据分析的应用上,智算平台成功优化了该校的校园交通管理系统,展示了跨学科高效应用的潜力。中篇 教育数字化转型论述第六章 面向高等教育客户116平台的核心结构包括数据标准化模块、数据开发模块、数据质量管理、数据资产管理,以及数据脱敏和综合服务。这些模块提供了一致的数据格式、从数据管道建设到实时计算的全流程开发能力、数据准确性的保障、数据资产的可视化和
265、价值管理,以及敏感信息的保护和开发界面的便利。校级智算平台的数据治理开发平台不仅解决了当前的数据处理挑战,还为未来的业务创新和成本控制提供了坚实的基础。这一平台让研究者和开发者能够迅速响应创新需求,降低试错成本,充分激发数据的潜在价值。具有高性能数据处理能力、实时分析、多维数据处理、全面数据治理、数据质量管理、灵活开发架构以及先进资产管理能力的校级智算平台,不仅提升了数据使用效率和科研产出,还为将来的学术和创新活动提供了坚实支撑。这种高度集成和功能强大的平台使高校在推动数据驱动决策和科学研究中继续保持领先地位。(6)校级智算平台调度设计校级智算平台的调度系统设计方案旨在为高校及第三方用户提供高
266、效的数据处理和算法开发支持,专注于人工智能训练、推理及大模型应用的广泛场景。这一设计方案结合了高校智算平台的实际应用案例和权威数据,展现了校级智算平台的独特优势。数据处理增强:系统在数据处理方面涵盖了从数据管理到数据标注的完整功能,支持多种类型的数据,包括结构化、半结构化和非结构化数据。以某知名大学为例,该校的智算平台通过集成化数据管理系统将数据处理效率提高了50%,显著缩短了研究人员在数据预处理中耗费的时间。据Gartner的一项研究,实施成熟数据管理系统的组织,其数据处理效率提升了40%以上。在数据标注方面,该平台支持图像分类、物体检测和图像分割,有效地提高了模型训练数据的准确性。相关研究
267、表明,数据标注的精度可直接影响模型精度提升30%以上。算法开发及调优:调度系统支持多种硬件资源和开源框架,通过在线算法开发工具,用户可以在Python环境中进行交互式开发和调试。这一功能在诸如MIT和斯坦福大学等高等学府中得到广泛应用,其中一例展示了如何通过该平台的交互式工具实现了一个复杂的图像识别模型的快速开发,开发时间缩短了约35%。Forrester的研究指出,这种交互式开发环境可提高算法开发者的生产力约40%。资源与任务调度:系统支持多种任务与资源调度策略,包括先进先出(FIFO)、基于 教育数字化转型与变革白皮书 117QoS优先级的调度等。这些策略帮助高校根据实际需求高效分配和利用
268、计算资源。在某顶尖理工大学的应用中,灵活的调度策略使其GPU利用率提升了50%,显著降低了运营成本。根据IDC的分析,灵活的资源调度系统可以减少30%的资源浪费,增强整体运营效率。分布式训练与管理:调度系统支持单机单卡和大规模分布式模型训练,适用于数据并行、模型并行等大规模数据训练场景。例如,香港科技大学通过智算平台的分布式训练支持,能够在有限的资源中进行大规模语音识别项目,有效地实现了资源的高效利用。平台提供的资源使用报表统计功能帮助高校进行精准的资源管理和优化。麦肯锡的报告指出,采用资源使用报表的系统,其资源配置效率平均提高20%。仓库管理:系统在算法和模型管理方面提供了存储、管理及版本控
269、制功能,集成了主流的算法框架如ResNet和YOLO。在某国际排名前列的高校中,算法仓库的应用显著提高了算法迭代和版本管理的效率,支持了复杂AI项目中的横向扩展。权威研究表明,良好的模型管理和版本控制能减少60%的重复开发时间问题。此外,系统支持镜像管理及转换功能,简化了模型的部署过程,帮助高校在多种技术平台之间进行无缝集成。(7)校级智算平台运营设计校级智算平台的运营平台设计方案旨在通过集中的运营管理与资源调度,为高校的人工智能算力中心及相关产业提供全面的解决方案。该方案结合了高校智算平台的应用实例和权威数据,体现出校级智算平台的独特优势和实际效用。用户中心:用户中心负责管理运营平台及用户控
270、制面板的账号和权限,通过主账号进行登录和管理,支持系统管理员、运营管理员及组织管理员等角色分级。以某知名理工大学为例,该校的智算平台通过用户中心实现了校内不同院系之间资源的高效共用。这样的共享机制不仅改善了资源利用率,也促进了跨学科协作,加速了科研进展。产品中心:产品中心采用灵活的五级数据结构进行产品管理,支持多种计费模式,满足不同用户的个性化需求。产品中心的灵活配置方案帮助学校高效管理实验室资源,使多个科研项目能够迅速启动并高效运作。Gartner的研究指出,灵活的产品配置可提高平台对复杂业务需求的适应性达35%,对提高科研效率起到了重要作用。中篇 教育数字化转型论述第六章 面向高等教育客户
271、118费用中心:费用中心提供租户订单、账单及用量的多维度查询能力,支持基于不同维度查看汇总和明细。某研究型大学通过费用中心实现了对科研项目投入产出的精确监控,提升了财务透明度和管理效率约25%。这种精细化的费用管理使高校能够更好地掌控科研经费的使用,确保资金的合理分配和使用。工单管理:工单管理通过自定义工单模块支持日常业务流转办理,提供创建时间、模块分类等多维度工单检索能力。某高校通过这种工单管理方式实现了从资源申请到问题反馈的迅速响应。IDC的研究显示,完善的工单管理系统能提高运维效率30%以上,还在技术支持上增强了用户体验,受到用户的广泛好评。校级智算平台通过整合运营平台的各项功能,实现了
272、资源访问权限的高效管理,资源利用率增加了40%。借助产品中心的配置能力,实现了跨多领域的资源协调管理,降低了新项目启动时间和成本。校级智算平台的运营平台,通过模块化设计和丰富的应用支持,为高校提供了优越的资源管理和调度方案,不仅提升了算力中心的运行效率,也为学术创新提供了稳固支持。这一设计显著增强了高校人工智能研究的适应性和效能,助力科学研究的突破和发展。(8)校级智算平台运维设计校级智算平台的运维设计方案专注于通过一体化智能运维平台,提升高校数据中心和计算资源的智能化运维能力。这一方案结合了高校智算平台的实例和权威数据,以展示其在高校环境中的独有优势和特性。采集层:采集层通过Agent和非A
273、gent的手段,结合第三方系统的数据采集,实现对算力平台的全面监控,包括计算节点、存储设备、网络连接等。在校级智算平台中,这种采集机制使得对于处理器使用率、GPU性能、电力消耗等关键算力指标的监控更为全面,帮助学校在资源紧张时实现动态优化调度。根据Gartner的数据,全面的资源监控可将硬件利用率提高至85%以上。技术运维域:该层涵盖基础架构管理、硬件监控及业务监控等领域,专注于算力平台的核心运维,确保高性能计算资源随时可用。技术运维域的应用使GPU阵列的可用性提升20%,实验室在处理复杂数据模型时通常能在分钟内完成运算任务。权威数据显示,针对算 教育数字化转型与变革白皮书 119力资源的专用
274、运维技术能够有效提升系统响应速度。公共组件域:公共组件域通过将通用技术转换成模块化组件化为公共模块,便利算力平台的自动化管理。包括流程编排引擎和AI算法模块。通过公有模块库的优化,实现了计算任务的自动分配和动态调整,大幅简化了用户对异构计算资源的使用流程。IDC分析表明,强调自动化和模块化的运维策略可以将运维成本降低40%。业务应用域:业务应用域按需求分为监控管理、资源管理、智慧分析等模块,支持学校智算平台在多方面的应用。该领域提供了全面的监控管理和资源调度,确保研究人员在不同应用场景下能够获得稳定的算力支持。通过此域的优化配置实现了大规模计算任务的自动化部署,使校园内各个研究单位之间的资源共
275、享效率提升显著。Forrester的报告显示,智能分析和自动化工具的结合可以将科研效率提升达30%。集中表示层:集中表示层作为统一门户,简化了运维人员的日常使用。对于智算平台,集中表示层通过统一视图展现负载状况和性能分析,使得运维人员能够实时调整资源配置及优化使用。例如,北京大学的智算平台实施此层架构,使数据科学和人工智能项目的管理更加直观,支持多终端实时管理极大增强了平台的灵活性。在整体实施中,高校智算平台通过智能运维的实施,显著提升了资源管理的效率和精度。在高校的实际应用中,智能运维不仅大幅提升了资源调度的灵活性,还减少了因系统故障导致的科研中断。Forrester的数据显示,采用这种智能
276、运维方法的组织在整体运营效率上增加了35%。通过一体化智能运维平台的运用,高校智算平台在算力资源的高效使用、科研项目的快速迭代和整体运营的智能化管理上获得了明显的优势。这种设计解决方案强化了高校在人工智能和大数据研究中保持领先的能力,支持其探索更加复杂的科学问题。(9)校级智算平台安全设计在现代高校中,校级智算平台以其强大的计算能力和数据处理能力,为教学、科研以及行政管理提供了坚实的技术支持。校级智算平台既服务于校内师生的学术研究需求,也为外部科研项目提供计算资源。因此,确保平台的安全性是至关重要的。下面是针对此类综合性智算平台的安全方案,专注于网络安全、数据安全和应用安全。中篇 教育数字化转
277、型论述第六章 面向高等教育客户120网络安全:为了确保校级智算平台的网络基础设施安全,部署了先进的入侵检测与防御系统(IDPS)。这一系统集成了实时监控和自动响应能力,能够迅速识别和阻断潜在的网络威胁。IDPS系统配合多层防火墙策略和VPN技术,不仅保障了跨校内外的安全数据传输,还能有效隔离校园网络与外部网络之间的潜在威胁。高校通过这样的网络安全架构,将安全事件的响应时间缩短至秒级,极大提高了为校内、校外用户提供安全计算服务的能力。数据安全:对于数据安全,校级智算平台实施了全生命周期的数据加密和权限管理策略。所有存储的数据和实时交互的数据流皆以加密形式存在,确保即便在面对网络攻击时,敏感信息仍
278、得到保护。角色基于权限的细粒度控制系统,确保只有合法用户能够访问和处理特定数据,从而最大限度地降低数据泄露风险。某综合性大学通过这一安全措施,保护了大量涉密和学术研究数据,并取得了显著成效。根据Gartner的研究,这种全面的数据加密政策可降低65%的数据泄露风险,为校内外的研究合作提供了可靠保障。应用安全:在确保应用安全方面,校级智算平台团队贯彻安全开发生命周期(SDL)原则,将安全审核和漏洞扫描贯穿于从设计到部署的每一个环节。这一举措确保平台上的所有应用在上线前都经过严格的安全审计和测试,减少了运行过程中的安全风险。高校通过执行这一安全方案,将平台应用程序的漏洞数量减少了40%,保障了其提
279、供的教学和科研服务的连续性和可靠性。这使得校内科研人员和外部合作伙伴皆能在一个安全、稳定的环境下进行数据分析和实验开发,推动学术合作的创新进程。综上所述,这一安全策略不仅考虑了校级智算平台在高校环境中的双重角色及其对内对外的应用场景,还确保其运行于一个安全、稳定的环境。这为提升高校的学术竞争力和扩大科研合作机会奠定了强有力的技术基础,使得学生和研究人员能够更好地利用现代科技进行前沿探索。教育数字化转型与变革白皮书 121建设目标与意义在当前数字化时代,教育领域正迎来深刻变革,数字化转型已成为提升教育质量、促进教育公平、推动教育创新的关键途径。在此背景下,云数据中心作为数字化转型的核心基础设施,
280、承担着不可或缺的角色。它不仅为教育机构提供了强大的数据存储和处理能力,还在教学、科研和管理等方面提供了高效支持,实现了教育资源的整合共享,推动了教育模式的创新与发展。云数据中心在教育领域的广泛应用,显著促进了个性化学习的开展和教学质量的整体提升。通过构建灵活的在线学习平台,学生可以随时随地获取丰富的学习资源,从而获得更具个性化和多样化的学习体验。同时,基于大数据分析和人工智能技术的应用,教育机构能够实时分析大量学习数据,帮助教师精准识别并满足学生的多样化需求,优化教育策略。这种数据驱动的方式不仅提升了学生的学习效果,还实现了教育质量的持续提升,为教育事业的现代化发展奠定了坚实基础。教育信息化云
281、数据中心的建设目标明确且多元。一方面,要继续强调构建学院统一的云数据中心平台,整合校园现有数据中心硬件,通过云计算形成统一且有效的支撑平台,为校园内信息化应用系统的运行提供硬件环境保障。另一方面,要进一步完善学院统一认证体系,使其在用户身份管理、权限配置等方面发挥更强大的作用,为云平台及各应用系统提供更优质的基础信息管理与服务。多维安全迁移上云灾备建设全栈功能架构设计建设目标筑牢数字校园底座;打通智慧校园建设;整合已有校园资源;提高数字校园水平;虚拟化资源池建设;数据处理可视分析;不同角色访问控制;现有资源统一纳管;迁移环境整体评估;系统迁移目标制定;数据迁移备份加密;长期演进持续优化;租户安
282、全按需可控;平台安全合规可信;数据安全纵深防护;云上安全全面科学;业务系统分层考虑;数据备份快速恢复;网络通讯快速切换;日常演练容灾切换;模块化分层架构;开放式扩展架构;高可用灾备支持;各资源统一管理;校园云数据中心解决方案中篇 教育数字化转型论述第六章 面向高等教育客户122建设需求于风起云涌的教育数字化浪潮里,精准把握教育数字化跳动的时代脉搏至关重要。教育行业凭借其独树一帜的教学、科研和管理运作模式,形成了区别于其他行业的鲜明特性。这些特性如同一个个独特的指令,驱动着校园云数据中心产生丰富多样且细致入微的需求,主要在以下多个关键领域展开。在云数据中心的支持下,学校可以充分利用学生的学习数据
283、进行深入分析。这种数据驱动的方法使教师能够精准识别每个学生的学习困难点,从而优化教学方案,针对性地调整教学内容和策略。通过个性化的教学方法和实时的反馈机制,学生的学习成绩将显著提升,教师的教学水平也会在持续的优化过程中得到提高。通过资源整合和虚拟化技术,云数据中心能够有效降低学校在IT基础设施上的投入和维护费用。与传统独立系统相比,云平台的弹性资源配置减少了不必要的硬件采购和能耗。结果是,学校在享有强大计算和存储能力的同时,能够大幅降低总体运营成本,将节省的资源投入到其他重要的教育项目中。云数据中心的集成化管理平台为校园管理提供了全面而高效的数字化解决方案。通过实现数据的集中管理和共享,学校的
284、各个部门能够及时获取所需信息,减少了信息孤岛和沟通障碍。这不仅提高了学校运营的效率,还增强了管理过程的透明度,使学校的决策更加精准和科学。云数据中心作为信息技术的核心载体,为智慧校园的建设提供了坚实的基础。通过先进的信息化手段,学校不仅优化了各项教学和管理流程,还推进了环境友好的可持续发展模式。减少纸质材料的使用与能耗,通过智能化管理减少浪费,以实现校园的绿色发展目标,为实现“智慧校园”愿景提供了可持续发展的路径。教学质量提升成本降低管理透明化可持续发展 教育数字化转型与变革白皮书 123(1)教学需求在线教学平台:需具备大规模并发访问支持能力,确保在众多师生同时使用时稳定运行;满足多媒体资源
285、存储与播放需求,涉及存储设备容量和读写速度以及多媒体播放技术;集成互动教学工具,如在线讨论区、实时答疑系统和投票系统等,促进师生互动交流,提高教学效果。虚拟实验室:提供高性能计算资源,确保复杂实验模拟程序顺利运行;具备实验数据存储与管理功能,保证数据完整性和安全性,提供便捷查询、分析和使用功能;支持远程实验操作,打破空间限制,提高实验教学灵活性和可及性。个性化教学资源:拥有智能推荐系统,根据学生学习行为和历史记录推荐合适教学资源;能够分析学生学习行为,为个性化教学提供数据支持,帮助教师制定针对性教学计划;在计算机基础课程教学中,云桌面提供统一教学环境配置,避免本地设备差异问题,在一些课程中提供
286、资源隔离与安全性保障,学生可随时随地使用学习环境。(2)科研需求跨学科合作平台:提供跨学科合作平台,具备即时通讯、文件共享、视频会议等便捷沟通功能,促进不同学科领域科研人员交流与合作。科研项目管理系统:建立科研项目管理系统,跟踪项目进度、分配资源、管理项目成员等,确保科研项目顺利进行。数据安全共享机制:具备数据安全共享机制,通过加密处理、设置访问权限、记录访问历史等措施,确保科研数据在共享过程中的安全性。(3)管理需求学生信息管理系统:确保学籍管理准确高效,及时准确记录和更新学生学籍信息;具备成绩管理与统计分析功能,方便教师管理和分析学生成绩;拥有学生行为数据收集与分析功能,通过收集分析考勤、
287、借阅记录、网络活动等数据,为教育管理提供参考。教职工管理:有效管理教职工个人信息,包括基本信息、学历信息、工作经历、职称信息等;客观评价教职工工作表现,通过教学、科研、工作态度等方面评估,为晋升、奖励等中篇 教育数字化转型论述第六章 面向高等教育客户124提供依据;满足办公自动化需求,为教职工提供邮件系统、文档处理系统、日程安排系统等工具。财务管理:提供预算管理与费用核算功能,确保财务收支平衡,能编制预算、跟踪执行情况、核算费用支出;保障财务数据安全与审计功能,对财务数据加密、设置访问权限、记录访问历史,并进行审计。(4)服务需求校园网络服务:校园网络应具备高速、稳定特性,覆盖校园各个角落,提
288、供有线和无线两种接入方式,要求网络设备性能良好、拓扑结构合理、带宽足够且延迟低;具备安全防护功能,采用防火墙、入侵检测系统、VPN 技术等措施,防止网络攻击和甩尾(此处可能是笔误,应为数据泄露);提供网络管理和维护服务,包括监控和管理网络设备、及时处理故障、优化网络罩(此处可能是笔误,应为网络性能)等。技术支持服务:提供专业技术支持团队,能及时解决师生遇到的软件安装、系统故障等技术问题,团队成员应具备丰富知识和实践经验;提供培训和咨询服务,帮助师生更好地使用校园云数据中心的各种资源和服务,培训内容包括在线教学平台、虚拟实验室、个性化教学资源等的使用。个性化服务:为教师提供个性化教学资源推荐,根
289、据教学科目和风格推荐合适资源;为学生提供个性化学习计划制定,根据学习情况和目标制定合理计划;这些个性化服务通过数据分析和人工智能技术实现,根据师生行为和偏好提供更精准的服务。架构设计校园云数据中心架构设计是构建高效、安全、可靠的教育信息化基础设施的关键环节。它涉及到多个层面的考虑,包括云计算平台选择、架构层次划分以及安全体系架构的构建。以下将对这些方面进行详细阐述。(1)云计算平台选择在决定校园云数据中心所采用的云计算平台时,需要对公有云、私有云与混合云进行深入比较和分析。教育数字化转型与变革白皮书 125公有云由云服务提供商提供云计算资源,多个用户可共享,具有成本低的优势,适合预算有限的教育
290、机构满足基本信息化需求。提供商通常具备大规模的数据中心和专业的运维团队,可靠性和可扩展性较高,能在学校面临大规模在线教学活动时快速调配资源。然而,公有云存在局限性。数据安全和隐私是主要问题,多个用户的数据存储在同一服务器上,有被其他用户误访问的风险,且若云服务提供商自身安全措施有漏洞,可能导致教育机构的数据泄露。同时,公有云的定制性相对较差,难以完全适配教育机构独特的业务流程和功能需求。私有云是教育机构自行构建和管理的云计算环境,只有内部用户可以使用,能更好地满足教育机构对数据安全和隐私的严格要求。学校可根据自身业务需求定制架构、安全策略和功能模块,例如高校研究机构可确保科研数据的安全存储和访
291、问控制。私有云还能与现有信息系统深度融合,实现数据无缝流通和交互。但私有云的建设成本和维护成本较高,需要投入大量资金购买硬件、软件许可证及聘请专业人员,可扩展性相对公有云可能较弱,大规模扩展时可能面临技术和成本上的双重挑战。混合云结合了公有云和私有云的优点。教育机构可将一些非敏感数据和应用部署在公有云上,利用其成本优势和可扩展性,如在线教学平台;将核心业务和敏感数据放在私有云上,确保数据安全和隐私。但混合云增加了架构的复杂性,需要同时管理两个环境,面临数据同步、应用集成和安全策略统一实施等挑战,需要精心设计和管理以确保数据一致性和应用交互无缝。教育机构在选择云计算平台时,需要综合考虑自身的预算
292、、数据安全要求、应用场景以及技术团队的能力等因素。例如,如果学校预算紧张且对数据安全要求不是特别高,公有云可能是一个合适的选择;如果学校对数据安全和隐私极为重视,并且有足够的资金和技术能力,私有云可能更符合需求;而对于那些希望在成本和安全之间取得平衡,并且具备一定技术管理能力的教育机构,混合云则是一个值得考虑的方案。(2)架构层次划分校园云数据中心的架构层次划分是构建高效、灵活且适应高校教育数字化转型需求的关键。它主要分为数字底座层、能力中枢层和智慧应用层,每个层次在高校教育环境中都具有独特的功能和重要性。中篇 教育数字化转型论述第六章 面向高等教育客户126 第一层:数字底座层校园云数据中心
293、的架构层次划分是实现高效、灵活且适应教育数字化转型需求的关键。它主要分为三个层次:数字底座层、能力中枢层和智慧应用层。数字底座层是校园云数据中心的基础,为上层提供必要的硬件资源和虚拟化技术支持。它包括硬件基础设施、虚拟化技术以及资源池化管理。硬件基础设施硬件基础设施是数字底座的核心,包括服务器、存储设备、网络设备和安全设备。服务器作为计算核心,承担着运行各种应用程序和处理大量数据的任务。存储设备用于存储海量的教学资源、科研数据以及师生信息。网络设备构建起校园的网络拓扑结构,确保数据的高速、稳定传输。安全设备如防火墙、入侵检测系统等,保护校园网络和数据免受外部攻击和数据泄露的威胁。虚拟化技术虚拟
294、化技术是数字底座的重要组成部分,包括计算虚拟化、存储虚拟化和网络虚拟化。计算虚拟化通过将物理服务器虚拟化为多个虚拟机,提高服务器的利用率和管理效率。存储虚拟化将分散的存储设备整合为一个资源池,优化存储资源的分配和管理。网络虚拟化为不同的应用和项目创建独立的虚拟网络环境,确保数据传输的保密性和稳定性。资源池化管理资源池化管理是对各类虚拟化资源的集中管理和调配。通过构建计算资源池、存储资源池和网络资源池,能够根据不同的应用需求动态分配资源。例如,在学期初选课高峰期,资源池可校园门户IOC大屏统一入口IAASPAAS区块链GIS服务容器服务微服务治理隐私计算大数据分布式数据库低代码开发掌上移动APP
295、硬件基础设施服务器存储网络安全机房资源池计算虚拟化存储虚拟化网络虚拟化安全虚拟化弹性主机VPC数据能力数据标准数据质量数据资产数据安全数据集成服务集成业务连接能力统一身份认证流程引擎统一消息表单引擎位置服务物联能力设备管理数据处理设备接入访问控制数据加密AI视觉能力视频解析AR引擎视频联网视频融合算法仓库智慧图书馆数字校史馆智慧党建智慧思政留学生服务国际项目合作成果转化文化宣称教学资源与教学管理教育质量监测科研数据服务科研创新服务一卡通服务一表通服务IOC运营可视化资产管理智能建筑智慧安防智慧教学科研创新校园服务运营管理智能物理环境社会服务国际交流党建宣称校园文化安 全 保 障 体 系运 维
296、保 障 体 系愿景构建大学的一流现代化文明校园N智慧应用4能力中枢1数字底座 教育数字化转型与变革白皮书 127以动态分配更多的计算资源给在线学习平台,确保系统的流畅运行;在教学活动相对平稳的时期,资源池可以合理回收多余的资源,分配给其他有需求的应用。第二层:能力中枢层能力中枢层是校园云数据中心的核心,起到承上启下的作用。它主要负责数据的整合、处理与能力的构建,为上层智慧应用提供统一的接口和服务,同时对下层数字底座的资源进行有效的管理和调配。数据整合与管理能力构建与服务提供能力中枢层提供统一的数据标准和规范,确保不同来源的数据能够在云数据中心进行有效的整合和存储。它负责数据质量的把控,通过数据
297、清洗、验证和纠错等操作,提高数据的准确性和完整性。此外,能力中枢层还提供数据处理能力,如数据分析、挖掘和可视化等,为教学决策、科研创新以及校园管理提供有价值的信息。能力中枢层构建多种核心能力,如数据处理能力、算法能力、安全能力等,并将这些能力以服务的形式提供给云数据中心。例如,提供数据处理服务,能够对海量数据进行分析和转换;通过算法仓库为云数据中心提供各种算法模型,用于优化资源分配和保障数据安全;提供统一的身份认证和授权服务,确保只有授权的用户能够访问云数据中心的资源。促进数据共享与流通能力中枢层打破校园内不同部门和系统之间的数据孤岛现象,通过数据集成技术,将分散的数据整合到一起,促进信息交流
298、和协作。例如,教学管理部门可以获取科研部门的相关研究成果数据,用于教学案例的丰富和更新;科研人员也可以访问学生的学习行为数据,为研究教育心理学提供素材。中篇 教育数字化转型论述第六章 面向高等教育客户128 第三层:智慧应用层智慧应用层是校园云数据中心的顶层,主要面向具体的教育教学和管理场景,提供各种智慧应用和服务。虽然智慧应用的具体内容将在后续章节中详细讨论,但在此可以简要提及智慧应用层的主要功能。教学管理系统科研管理系统面向用户的应用接口设计教学管理系统是智慧应用层的重要组成部分,用于管理教学活动,如课程安排、学生成绩管理、教学资源管理等。它需要具备良好的可扩展性和兼容性,能够与其他应用系
299、统进行数据交互和同步。科研管理系统用于管理科研活动,如科研项目管理、科研成果管理、科研人员管理等。它需要支持多种科研数据的处理和分析,提供科研项目协作和数据共享的功能。面向用户的应用接口是用户与教育应用系统交互的桥梁。在设计应用接口时,需要考虑用户的使用习惯和需求,提供简洁明了的操作界面。同时,应用接口要具有良好的安全性,防止用户信息泄露和非法访问。(3)安全体系架构在教育数字化转型的浪潮下,校园云数据中心的安全架构体系至关重要。它是保障教育数据安全、维护教学科研活动正常开展的关键防线。教育数字化转型与变革白皮书 129通过构建完善的网络安全防护体系、数据安全管理和应用安全保障,校园云数据中心
300、能够有效应对各种安全威胁,保障教育数据的安全和教学科研活动的正常开展。网络安全防护体系数据安全管理应用安全保障网络安全防护体系是安全架构的第一道防线,包括防火墙、入侵检测与防御系统(IDS/IPS)和虚拟专用网络(VPN)技术。防火墙阻止外部非法访问,通过网络地址转换(NAT)隐藏内部网络结构。IDS/IPS实时监测网络流量,识别并抵御恶意攻击,对攻击进行分类分析,为安全策略制定提供依据。VPN技术为远程访问提供安全通道,加密流量并隐藏真实IP地址。据安全管理是安全架构的核心部分。采用加密技术对敏感数据进行加密处理,确保数据在存储和传输过程中的安全。同时,制定完善的备份与恢复策略,结合全量备份
301、和增量备份,定期备份数据,并建立灾难恢复计划,以应对可能的灾害或故障。数据访问控制机制严格限制访问权限,根据用户角色和权限设置规则,防止非法访问和篡改。应用安全保障确保教育应用系统的安全运行。身份认证与授权管理采用多种方式,如用户名和密码、指纹识别、面部识别等,确保只有授权用户能访问应用系统。对于重要系统,可采用生物特征认证提高安全性。基于角色的访问控制模型简化权限管理,为不同角色分配相应权限集合,并考虑动态授权情况,同时记录权限变更日志。中篇 教育数字化转型论述第六章 面向高等教育客户130关键功能模块在教育数字化转型的背景下,校园云数据中心的关键功能模块设计至关重要。这些模块不仅要满足教育
302、行业的特殊需求,还要充分利用数字化技术的优势,为教学、科研和管理等活动提供高效、可靠的支持。(1)虚拟化技术应用虚拟化技术是校园云数据中心实现资源优化配置和高效利用的核心技术之一。教育机构业务具有周期性和波动性,对计算资源需求动态变化。服务器虚拟化通过划分物理服务器为多个虚拟机,使教育应用系统能动态共享资源。采用虚拟化技术后,服务器利用率大幅提高,硬件采购和运营成本降低。同时,虚拟机管理与迁移功能为系统维护和扩展提供便利,确保教育应用系统持续可用。存储虚拟化将多个存储设备整合为存储资源池,便于统一管理和分配,提高存储设备利用率。通过制定数据冗余与备份策略,确保数据在存储设备故障时不丢失,保障科
303、研等工作的连续性。网络虚拟化可构建和管理虚拟网络,满足不同教育应用系统的网络需求。可为在线教学平台构建独立虚拟网络,保障其带宽和稳定性,避免干扰。网络虚拟化还能优化网络流量,确保视频播放流畅,提高教学效果。(2)资源管理与调度有效的资源管理与调度是校园云数据中心支持教育数字化转型的关键环节。计算资源管理模块应能够根据实际需求动态分配计算资源,具备弹性扩展能力,确保教育应用系统在高峰时期也能正常运行。负载均衡策略确保计算资源在多个应用系统之间均匀分配,避免性能下降。存储资源管理模块应根据不同教育应用系统的需求,合理规划和分配存储容量,同时优化存储性能,提高数据读取速度。通过合理调整存储设备的布局
304、和参数,进一步提升存储效率。教育数字化转型与变革白皮书 131网络资源管理模块应根据各应用系统的需求,分配带宽和控制流量,确保网络稳定运行。通过设置服务质量参数,保障重要教育应用系统的网络延迟、丢包率等指标符合要求,确保视频播放流畅,声音清晰。(3)数据备份与恢复数据备份与恢复是校园云数据中心保障教育数据安全的重要措施。全量备份与增量备份相结合,确保数据的完整性和准确性。根据数据的重要性和变化频率,选择定期备份或实时备份,确保数据不会因意外情况而丢失。快速恢复流程和灾难恢复计划是应对数据丢失和灾难的关键,确保在紧急情况下能够迅速恢复系统运行,减少对教学和科研活动的影响。教育数据种类繁多,包括教
305、学视频、科研资料、学生信息等。全量备份可以确保数据的完整性,增量备份可以减少备份时间和存储空间。因此,应结合全量备份和增量备份策略。在数据发生问题时,可以通过全量备份恢复基础数据,再通过增量备份恢复最新的数据变化,确保数据的准确性和完整性。对于一些重要的教学资源,如精品课程视频,也可以采用类似的备份策略。通过全量备份和增量备份结合,既可以保证视频数据的完整性,又可以节省备份时间和存储空间。根据教育数据的重要性和变化频率,选择定期备份或实时备份。对于一些相对稳定的数据,如学生基本信息,可以选择定期备份,例如每月备份一次。而对于一些变化频繁的数据,如在线教学平台的学生学习记录,应选择实时备份。这样
306、,在数据发生变化时,立即进行备份,确保数据不会因为意外情况而丢失。快速恢复流程,当数据丢失时,应能够迅速启动恢复程序,从备份数据中恢复数据。恢复过程中,应确保数据的准确性和完整性,通过验证机制进行检查。对于一些重要的教育应用系统,如在线教学平台和科研管理系统,应建立快速恢复流程的应急预案,确保在紧急情况下能够迅速恢复系统运行,减少对教学和科研活动的影响。教育机构可能面临各种自然灾害或人为灾难,如火灾、洪水、黑客攻击等。因此,应制定灾难恢复计划。灾难恢复计划应包括详细的步骤和责任分工,确保在灾难发生时,能够按照计划有序地进行恢复工作,保障教育数据的安全和教育应用系统的运行。中篇 教育数字化转型论
307、述第六章 面向高等教育客户132应用场景在教育数字化转型的浪潮中,校园云数据中心作为关键枢纽,与校园生态各环节深度融合,重塑教育教学、科研、管理与服务模式,为构建智慧校园提供强大动力。其融合体现在多个维度,借助自身强大的数据处理、存储、分析及资源调配能力,为校园生态注入创新活力。(1)教学领域校园云数据中心的融合创新极大地改变了教学模式。以在线教学平台集成为例,凭借其强大的存储和数据处理能力,各类课程资源实现集中存储与高效管理。云数据中心为课程资源建立起科学的分类、标签和索引体系,依据课程名称、学科、年级等多维度信息,师生只需通过简单搜索,便能迅速获取所需资源,这有效提升了教育资源的利用效率,
308、避免重复建设。在互动教学方面,云数据中心助力在线教学平台对接多种互动工具,如在线讨论区、实时答疑系统和投票系统等。学生借此可与教师、同学充分互动,教师则能依据云数据中心对学生互动数据的深度分析,精准把握学生学习状况,调整教学策略。云数据中心通过机器学习算法对学生参与度、提问频率、回答正确率等数据进行挖掘,洞察学生学习特点,为教师提供个性化教学建议,实现因材施教。虚拟实验室与教学实践的结合,同样彰显了校园云数据中心的优势。它突破传统实验教学在时间、空间和设备上的限制,借助虚拟现实(VR)、增强现实(AR)等技术,构建高度仿真的实验环境。教师可在云数据中心的管理界面灵活设置实验步骤、参数和要求,学
309、生随时随地开展实验操作,实验过程中系统实时监测并给予指导。虚拟实验室产生的大量实验数据,经云数据中心分析处理后,成为宝贵的教学资源,丰富教学内容,助力学生理解抽象的学科概念和原理。个性化教学支持是校园云数据中心在教学融合中的又一重要体现。学习资源推荐系统依托云数据中心的大数据分析和人工智能算法,收集学生学习行为、历史和偏好数据,构建精准的学生画像。通过协同过滤算法、深度学习算法等,挖掘学生潜在学习需求,为其精准推荐合适的教学资源。推荐系统持续收集学生使用资源后的反馈数据,不断优化推荐模型,提高推荐的准确性和针对性,激发学生学习兴趣和积极性。教育数字化转型与变革白皮书 133同时,云数据中心对学
310、生学习进度进行全方位跟踪与反馈。整合学生在各类教学平台和应用中的学习数据,如学习时间、作业完成情况、考试成绩等,运用数据分析模型构建学习进度模型。教师依据模型生成的学习进度报告,针对学生薄弱环节提供个性化指导和额外学习资源;学生也可据此了解自身学习状况,调整学习策略。(2)科研领域校园云数据中心为科研活动提供了有力支撑。在科研数据管理平台搭建上,其大容量存储设备和高性能计算资源,满足了科研数据的存储需求。科研人员将实验数据、观测数据、文献资料等集中存储于平台,方便团队成员访问共享。平台的权限管理功能保障数据安全,不同学科科研人员可在权限范围内共享数据,促进学科交叉与合作。云数据中心集成的数据分
311、析工具,如数据可视化、统计分析、机器学习算法库等,帮助科研人员从海量数据中挖掘有价值信息,发现科研问题,探索新的研究方向。在高性能计算资源应用方面,校园云数据中心的计算任务调度与管理系统发挥关键作用。科研人员提交计算任务后,系统依据资源使用情况和任务优先级进行智能调度,确保任务高效执行。同时,实时监控任务执行进度,为科研人员提供准确的进度信息,以便其合理安排工作。云数据中心还助力科研成果转化与推广,通过网络资源和数据处理能力,将科研成果如论文、专利、技术方案等进行广泛传播,提供应用示范和指导,加速科研成果向实际生产力的转化。跨学科科研合作是科研发展的趋势,校园云数据中心积极推动这一进程。通过搭
312、建跨学科科研合作平台,汇聚不同学科科研人员,提供交流合作场所。平台对合作项目进行全流程管理,从申报、审批到执行、评估,保障项目顺利开展。云数据中心凭借其强大的技术能力,提供数据分析、计算资源、网络资源等技术支持,帮助科研人员解决学科交叉融合中的难题,促进多学科深度融合创新。(3)管理领域校园云数据中心为校园管理带来了革命性变化。以学生信息管理系统升级为例,云数据中心的统一数据管理功能整合学生学籍、成绩、行为等各类信息,打破数据孤岛,实现数据共享。教学部门和学生管理部门基于共享数据,深入了解学生学习和生活状况,制定更科学的教学计划和管理策略。中篇 教育数字化转型论述第六章 面向高等教育客户134
313、云数据中心通过大数据分析和人工智能技术,为学生信息管理系统提供智能化决策支持。对学生学习成绩变化趋势、行为模式进行深度挖掘,预测潜在问题,为管理人员提供决策依据。通过分析学生选课行为数据,运用关联规则挖掘算法,发现课程受欢迎程度和选课规律,助力学校优化教学资源配置。教职工管理优化同样离不开校园云数据中心。在绩效评估体系完善上,云数据中心收集教职工教学、科研、工作时间等多源数据,运用综合评价模型进行全面评估。通过分析教学质量数据与科研成果数据的关联,发现教师在教学与科研之间的平衡问题,为学校调整管理策略提供参考。办公自动化流程改进方面,云数据中心的网络资源和数据处理能力实现教职工办公自动化。教职
314、工在线提交请假、报销等申请,管理人员在线审批,提高办公效率。对办公流程数据的记录和分析,挖掘出潜在规律,如请假时间分布规律,为学校合理安排教学任务提供依据。财务管理系统与云数据中心对接,强化了财务数据安全与审计。云数据中心的加密技术确保财务数据存储和传输安全,备份与恢复策略保障数据不丢失。监控和审计功能详细记录数据访问信息,确保合法使用。通过对财务数据的大数据分析,运用成本效益分析模型、预算偏差分析模型等,发现预算不合理之处,助力学校优化财务管理策略。同时,云数据中心的数据分析功能为预算管理提供信息化支持,依据历史数据预测未来预算,实现预算编制、审批、执行的线上化,提高预算管理效率。(4)服务
315、领域校园云数据中心与校园网络融合,显著提升校园网络服务。凭借云数据中心的网络资源和技术手段,优化网络拓扑结构,调整网络参数,提升网络速度和稳定性,提供高速无线网络接入,满足师生随时随地获取教育资源的需求。通过对网络流量的实时监控和深度分析,运用流量预测模型、带宽分配算法等,发现资源消耗规律,合理分配网络资源。网络安全服务集成方面,云数据中心的安全体系架构,如防火墙、入侵检测与防御系统、VPN技术等,全方位保护校园网络安全。对网络安全事件的记录和分析,利用威胁情报分析模型、安全态势感知模型等,发现潜在安全问题,及时调整安全策略。教育数字化转型与变革白皮书 135技术支持服务体系的完善也是校园云数
316、据中心与服务融合的重要体现。在线帮助与知识库建设,存储常见技术问题解决方案和操作指南,师生可自主查询。云数据中心对师生反馈的技术问题进行分类分析,挖掘潜在问题和规律,持续更新知识库,确保内容准确及时。建立用户反馈机制,通过在线调查、留言板等方式收集师生评价和建议,分析反馈信息,优化技术支持服务。智能校园服务集成是校园云数据中心的创新应用。校园物联网与云数据中心连接,实现数据交互。以校园一卡通系统为例,云数据中心获取学生消费、门禁等信息,运用数据挖掘算法分析消费习惯和偏好,为学校调整服务策略提供依据。智能照明和温控系统的数据经云数据中心分析,实现节能减排和能源优化利用。基于连接获取的数据,开发部
317、署各类智能校园应用。如智能提醒应用,结合学生消费和课程表数据,在合适时间提醒学习;智能教室管理应用,整合多种设备数据,自动调节教室环境和管理教学设备;校园安全监控应用,分析学生活动轨迹数据,及时发现异常行为,保障校园安全。校园云数据中心与校园生态的深度融合,充分发挥其在数据处理、存储、分析和资源调配等方面的能力,推动教育教学创新、科研发展、管理优化和服务升级,为构建智能、高效、安全的校园生态系统提供了坚实保障,是教育数字化转型进程中不可或缺的核心力量。运维管理在教育数字化转型进程中,校园云数据中心运维管理是确保教育活动顺利开展的关键。其涵盖监控与预警、维护与升级、服务水平管理等方面,紧密结合教
318、育行业特性,为校园数字化发展筑牢根基。(1)监控与预警:隐患排查“前哨兵”监控与预警聚焦系统性能关键指标,及时察觉潜在问题,保障校园云数据中心稳定运行。服务器性能关乎教育应用系统的流畅度。教学高峰期,在线教学平台学生并发学习时,中篇 教育数字化转型论述第六章 面向高等教育客户136CPU使用率易飙升,内存也会因教学资料处理需求大增。实时监测CPU使用率和内存使用量,能让运维人员及时调整资源分配,如增加内存或优化内存调用方式,确保系统平稳运行,避免教学卡顿。校园数据存储需求庞大,涵盖教学资料、科研数据和学生信息等。存储设备的磁盘I/O速度影响数据读写效率,若读写过慢,教师上传教学视频、学生下载学
319、习资料都会受阻。运维人员需密切关注磁盘I/O速度和存储容量剩余情况,预防存储瓶颈,保障数据存储和读取高效。校园网络是教育资源传输的“动脉”。在线教学、视频会议时,网络带宽不足会导致音视频卡顿;网络延迟和丢包率过高,会降低师生操作应用系统的体验,甚至造成数据丢失。监测这些指标,有助于运维人员及时优化网络设备配置,提升网络性能。教育应用系统的运行状态直接影响教学与科研。像教学管理系统的登录成功率、系统响应时间等指标,反映着系统运行质量。运维人员实时监控这些指标,能快速定位并解决系统故障或性能瓶颈问题,保障教育活动正常推进。异常情况自动报警机制是运维管理的重要防线。当服务器性能骤降、存储设备故障或网
320、络中断等情况发生,系统自动通过短信、邮件或即时通讯工具向运维人员报警,确保问题能被及时发现。预警通知需精准传达,响应流程要规范有序。依据故障类型和区域,警报信息应准确发送给负责的运维人员。收到警报后,运维人员依故障严重程度采取不同处理方式,远程或现场修复,并详细记录故障信息,为后续分析总结提供依据。(2)维护与升级:持续优化“助推器”硬件设备是云数据中心的基础,定期巡检维护不可或缺。服务器方面,运维人员需检查CPU风扇运转、内存状态、硬盘健康等;存储设备要查看磁盘坏道、读写速度,并进行清洁保养;网络设备则关注端口连接、线路畅通和配置正确与否,保障硬件稳定运行。教育数字化发展促使软件系统不断更新
321、升级。软件更新可修复漏洞,提升安全性,如修复教育应用系统的SQL注入漏洞,防止黑客攻击。升级还能增添新功能,如在线教学平 教育数字化转型与变革白皮书 137台升级后增加互动教学工具。运维人员需依据软件供应商建议和实际需求,定期推进软件更新升级。软件升级要充分考虑兼容性。教育应用系统间关联紧密,教学管理系统升级若与在线教学平台接口不兼容,会影响师生使用。因此,升级前需在模拟环境充分测试,发现兼容性问题及时与供应商协商解决。升级过程中,保障数据安全至关重要。教育数据价值高,丢失或损坏会影响教学科研。升级前要备份数据,升级中关注数据完整性和一致性,出现问题及时利用数据恢复工具修复,确保数据安全无虞。
322、(3)服务水平管理:品质提升“指挥棒”服务级别协议(SLA)明确了云数据中心与用户间的服务约定。在教育场景下,服务内容包括保障在线教学平台稳定、科研数据存储处理正常、学生信息管理系统运行顺畅等。质量标准涉及系统响应时间、可用性、数据安全等指标,如规定在线教学平台响应时间不超2秒、可用性达99.9%、数据加密达标,为运维工作提供目标指引。SLA还应包含违约责任与补偿机制。若云数据中心未达服务标准,如系统响应超时或可用性不达标,需承担违约责任,支付赔偿金或提供额外服务,以此激励云数据中心提升服务质量,保障用户权益。定期开展用户满意度调查,了解教师、学生和管理人员对云数据中心服务的评价,内容涵盖系统
323、响应、可用性、数据安全和技术支持等方面。通过调查收集反馈,能发现服务短板,为改进提供方向。针对用户反馈,运维人员需迅速处理并制定改进措施。若用户反映在线教学平台响应慢,运维人员分析原因后,可优化服务器配置或增加网络带宽,持续提升服务质量,满足教育数字化发展需求。校园云数据中心运维管理围绕教育行业需求展开,通过有效的监控预警、维护升级和服务水平管理,保障云数据中心稳定高效运行,为教育教学、科研和管理提供坚实的数字化支撑,推动教育数字化转型持续深入发展。中篇 教育数字化转型论述第六章 面向高等教育客户138在数字化与智能化飞速发展的当下,教育行业正经历着深刻的变革。多校区办学模式作为高校扩张与资源
324、整合的重要途径,已愈发普遍。然而,这种模式在为教育带来新机遇的同时,也给数据中心的建设与管理带来了诸多挑战。构建高效、统一、安全的多校区数据中心,成为教育数字化转型进程中的关键环节,对于提升教育教学质量、推动科研创新以及实现校园管理现代化具有重要意义。发展现状与挑战剖析 高校多校区办学的演变与数据中心需求的催生近年来,随着教育理念的更新和教育资源的整合,高校多校区办学呈现出多元化的发展态势。早期,部分高校通过合并其他院校形成多校区格局,旨在整合教育资源、优化专业布局。而如今,越来越多的高校基于自身发展战略,在不同区域新建校区,以拓展学科领域、吸引优质生源。多校区办学模式的发展促使数据中心的功能
325、、性能和管理面临新的挑战。在功能上,数据中心需要整合分散在各校区的教学课件、科研数据、学生信息等教育资源,实现资源的统一管理与共享,为教学、科研和管理提供有力支持。在性能方面,要满足跨校区教学、科研和管理的实时性要求,确保数据传输的高效与稳定,以应对在线教学、科研协作等业务的快速增长。在管理层面,需要协调不同校区的管理权限,实现数据中心的统一运维,打破校区间的信息壁垒。数据中心如同高校的“智慧大脑”,对多校区教育资源的整合与高效利用起着关键作用,是促进教学科研协同发展、提升校园管理效率和决策科学性的核心支撑。多校区数据中心管理困境深度解析校区间的地理距离使得网络传输延迟成为多校区数据中心面临的
326、突出问题。在跨校区视频会议中,声音和画面的延迟会严重影响交流效果,降低会议效率。在远程教学场景下,教师提问后学生可能数秒后才能听到,回答也存在延迟,极大地影响了教学互动和教学质量。科研协作中,实时数据传输的延迟阻碍了科研团队的协同工作,延缓了科研项目的进度。多校区数据中心解决方案 教育数字化转型与变革白皮书 139不同校区的业务数据同步困难,容易出现信息不一致的情况。学生在一个校区修改个人信息后,若数据同步不及时,其他校区的相关系统中该学生的信息可能无法及时更新,给教学管理带来不便。在共享教学资源和科研数据时,若修改后不能及时同步到其他校区,会导致各校区使用的数据版本不同,影响教学和科研的准确
327、性。各校区的业务重点不同,对数据中心资源的需求也存在差异。以工科为主的校区,教学和科研需要大量的计算资源来支持工程模拟和数据分析;而文科校区则更侧重于教学资料的存储和检索。数据中心需要根据各校区的业务特点,合理分配计算、存储和网络资源,以满足不同校区的需求。多校区环境下,管理权限的协调较为复杂。校区管理人员负责本校区的数据和应用管理,而总部则要对整体数据中心进行统一管理和监控。校区的网络管理员负责本地网络设备的日常维护,但涉及核心网络配置的更改,需要总部的审批。如何在保障校区管理灵活性的同时,实现总部的有效管控,是数据中心管理面临的一大挑战。多校区既需要共享数据中心资源,如公共教学资源库、全校
328、性管理系统等,以提高资源利用率和运营效率;又有各自独立的需求,需要在本地存储特定数据或运行特定应用。某校区的某专业开展特色教学项目,需要在本地部署专门的教学软件和数据,同时又要与其他校区共享一些通用的教学资源。如何平衡资源共享与独立需求,是数据中心建设需要解决的关键问题。精准需求洞察与分析(1)教学协同需求全景扫描随着在线教育的普及,师生期望在不同校区都能便捷访问在线课程平台,获取丰富的教学资源。教师能随时登录平台备课、授课,学生也能随时随地学习课程内容,打破校区界限,实现优质教学资源的共享。教师精心制作的教学课件和录制的教学视频,应能在各校区实时同步共享。这样,学生无论身处哪个校区,都能获取
329、相同的教学内容,教师之间也能更好地交流教学经验,促进教学资源的优化。中篇 教育数字化转型论述第六章 面向高等教育客户140对于实验课程,虚拟实验室的跨校区开放应用至关重要。学生在不同校区都能进行实验模拟和操作练习,突破传统实验室在空间上的限制,提高实验教学的灵活性和覆盖面。各校区的课程安排需要统一调度,避免课程冲突,合理安排教学资源。通过统一的课程管理系统,根据教师、教室、学生等资源的实际情况,科学制定课程表,提高教学资源的利用率。学生成绩管理应实现标准化,确保成绩数据准确、完整,方便教师和管理人员进行评估和分析。无论在哪个校区,学生的成绩都能被准确记录和统计,为教学质量的提升提供数据支持。教
330、学质量评估需要各校区的教师和学生共同参与,实现协同化。通过跨校区的教学质量评估,能够全面了解教学情况,发现问题并及时改进,提升整体教学质量。(2)科研协作需求深度挖掘大型科研项目数据量庞大,需要采用分布式存储和协同管理方式。将数据分散存储在多个校区的数据中心,确保数据安全可用,同时便于各校区科研人员访问和使用。不同校区的科研团队需要共享数据,开展高效协作。通过建立数据共享平台,实现科研数据的实时共享和交流,促进学科交叉和科研创新。科研计算资源应根据各校区科研项目的需求进行动态调配。当某校区的某个科研项目需要大量计算资源时,数据中心能够及时从其他校区调配资源,满足项目需求,提高资源利用率。建立跨
331、校区科研项目管理系统,对科研项目的进度、资源分配和成员协作进行统一管理,确保项目顺利进行。搭建学术交流平台,实现各校区科研人员的互联互通。通过平台,科研人员可以分享研究成果、探讨学术问题,激发创新思维,推动科研水平的提升。(3)校园管理需求精细剖析学生的学籍信息、成绩信息等应进行集中管理,支持各校区之间的便捷查询。学校管理 教育数字化转型与变革白皮书 141人员可以在任何校区快速查询学生的相关信息,方便对学生进行全面管理。学生选课、转专业等事务应能在不同校区顺畅办理,确保学生的学习权益。无论学生在哪个校区,都能方便地办理相关事务,提高学生的学习体验。学生活动应能在跨校区范围内协同组织,丰富学生
332、的校园生活。通过跨校区的学生活动,促进不同校区学生之间的交流与融合,培养学生的团队合作精神。教职工人事信息应进行统一管理,支持跨校区的灵活调配。根据各校区的教学和科研需求,合理安排教职工的工作岗位,优化人力资源配置。教学和科研任务应根据各校区的实际情况进行合理分配,并进行跨校区考核。确保教职工的工作质量得到客观评价,激励教职工积极工作。学校的预算管理需要各校区协同进行,确保财务资源的合理分配。根据各校区的发展需求,制定科学的预算计划,提高资金使用效率。费用报销应能在不同校区便捷审批,规范财务流程。教职工在任何校区都能方便地提交报销申请,提高财务管理的效率。对财务数据进行综合分析,为学校决策提供
333、依据。通过分析财务数据,了解学校的财务状况,为学校的发展规划提供数据支持。(4)校园服务需求全面梳理校园网络应具备高速、稳定的特性,确保各校区之间的数据传输畅通无阻。采用高速光纤网络、优化网络架构等措施,提高网络传输速度和稳定性。无线网络应在各校区实现优化覆盖,方便师生随时随地获取网络资源。在教学楼、图书馆、宿舍等区域加强无线网络信号覆盖,提升网络使用体验。保障网络服务质量,满足教学、科研和管理等活动的需求。通过网络流量管理、带宽分配等技术,确保关键业务的网络需求得到满足。建立统一的技术支持团队,为各校区提供专业的技术支持。团队成员应具备丰富的技术中篇 教育数字化转型论述第六章 面向高等教育客户142知识和经验,能够及时解决师生在使用数据中心过程中遇到的问题。技术支持团队应能在跨校区范围内快速响应故障排除和维护请求,确保系统的正常运行。当某个校区出现故障时,技术支持团队能够迅速到达现场进行