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數字校園是新世紀新型的學校模式，是校園信息化和安全建設的高級階段。數字校園是我國校園文化發展的必然，數字校園必將把學校中的管理和教學帶入一個全新的網絡信息化時代，是以數字化的方式來體現我們的工作、學習、交流與管理的校園生活。是一種全新的生活學習和管理模式。

它的目標是將校園內的各種信息數字化，增進交流，改變教師的授課方式與學生的學習方式，增進學校與社會、學校與家長的溝通，真正做到社會、家庭與學校共同教育孩子的目的；此外，還提供強有力的數字化分析工具，使學校各方面的信息可以直觀而便捷地反映到管理者的面前，從而保證決策的科學性和及時性，最終達到提高學校教育質量和社會影響力的目的。

在國家教育信息化和校園安全化的發展背景下，實現數字校園將是校園建設的主要方向，校園也因此必將進入一個全新的信息網絡和安全防范時代。“數字校園”是一個非常廣泛的概念，簡單來說，它是以安防設備和網絡構架為基礎，從校園內部環境、學校教育資源到校區教育項目一切全部數字化、信息化和智能化的校園建設體系。校園網絡以及安全防范系統的應用構成了整個數字校園的神經中樞，實現和完成校園的安全、教學、科研、管理、服務等各種行為活動的全部過程，這是一種數字化的教育管理和生活學習模式。

一、數字校園組成模型

基于數字校園概念所覆蓋的功能，記者通過行業采訪溝通，設想出一個數字校園的模型，我們現實的校園是數字校園的基礎，數字校園是現實校園在借助安防技術和網絡平臺后衍生出來的數字空間，其組成部分大致如下:

數字教育應用層

此系統是數字校園在教育應用方面的技術支撐，通過現代化的數字安防技術和網絡平臺的結合，將校園內的各種教育信息數字化，改變傳統的教師授課方式與學生的學習方式，通過技術輔助，增進學生與學校、社會、家長的最大溝通和互動。此外，數字教育應用系統還能提供說服力強的數字化分析工具，使學校各方面的信息可以直觀而便捷地反映到學校管理者的面前。可以說它是數字校園的核心部分，它包括數字化考場監控、遠程網絡教學模式、各類校園信息的管理和網絡交流應用平臺。

數字教育基礎層

數字教育基礎層主要是數字校園網絡設施，如校園網絡和在這些網絡上提供服務的服務器系統、相關硬件及各種終端，它是整個數字校園系統運轉的基礎，各種數字教育信息在其中流動，形成數字空間。

數字教育活動層

活動層是直接面向用戶的各類教育活動，利用數字教育應用系統，我們可以開展各種數字化教育活動，它為用戶提供一個統一的門戶來獲取各種應用系統的服務，包括教學活動、教學管理、課外活動、科研活動等多種教育流程的實現。

虛擬大學層

虛擬大學是校園數字化后功能的自然擴展，使數字大學的功能不斷突破技術圍墻的限制，可以成為一個如虛擬網絡的無疆域，具有教學育人寬闊的交互性和開放性學校。

二、數字校園技術應用

1、考場監控

近些年，在各類考試中考生的違紀舞弊行為越來越多，采用的手段也越來越先進，而校園考場監控主要困難體現在帶寬需求的網絡狀況和如何準確監考現場舞弊行為。因此，在數字校園中對于考場監控相應地提出了全數字化的要求。

考場監控的特點
      
校園安防系統通常由監控系統和報警系統兩部分構成。目前視頻監控系統正處在從以DVR為核心的結構，逐步向分布式、數字化、網絡化、智能化的方向發展。報警系統已不再是一個獨立的系統，而是和視頻系統集成為一個統一的整體，并已逐漸成為安防系統新的設計要求。數字校園考場的監控，與普通安防系統相比有諸多共同之處，也有很多獨特的特點:

監控點分布: 單片區域內教室集中，但是數量龐大，要求監控到考場每一個角落、沒有盲點。

監控面積大: 學校的校園面積一般較大，要求系統能支持多種布線方式，最好可利用現成線路，或允許多個子系統相對獨立，方便施工及維護。

監控對象動作隱蔽: 由于考場監控的特殊性，監控對象的動作變化多端，且極為隱蔽，單靠人來監控不可避免會有漏察現象。

可取證: 要能多角度進行監控、錄像，當需要指控時，能方便于主動舉證。

監控時間: 考試時間全程監視、錄像，考卷發放地等特殊地點需要24小時監控。

監控前端: 前端采用廣角鏡頭，或者云臺自動水平旋轉。

遮蔽自由疊加: 能按照特殊要求制作陰影遮蔽，杜絕考題泄露。

應用要可擴展: 考場安防系統要與學校日常工作相結合，使最大限度發揮其作用，比如說與VOD點播系統有機結合，可以為學校教學等提供極大的方便。

NVS模式

以往學校考場固有的網絡平臺在信號傳輸時，當多路數據通過考點的網絡端口進入主干網供二級中心監看時，無可避免將出現擁擠現象，而一旦有效應用帶寬低于實際需求帶寬，考場監視畫面將產生停頓、花屏。有行業技術人員采用單碼流視頻服務器和DVR監控模式，能暫時性緩解這些問題，但也因此無法兼顧到本地監看的清晰度和遠程傳輸的低碼流。數字校園考場里建議采用NVS本地模式。在這種模式下，需監看的用戶若想監看某個考場監控點時，并不是直接連接到NVS接收數據。因為除了局域網環境外，一般情況下NVS的出口帶寬是很寶貴的，如果N個人同時連到NVS監看，則會占用N份出口帶寬。而在本模式下，NVS的數據是直接發送到設備服務器的，且每個監控點只會發出一份數據。監看用戶只需登陸設備服務器，由設備服務器轉發各監控點的單播數據，這樣不管有多少人實時監看，每個監控點只會占用一份出口帶寬。
 
智能化圖像分析和集中存儲

考場的學生行為哪些是屬于合理，而哪些又是舞弊行為，需要我們通過智能視頻分析技術設置哪些考場現場行為處于“舞弊規則”，一旦攝像機捕捉到此規則內的行為舉動，立即進行跟蹤放大; 同時也避免因誤判斷而導致入考學生的情緒和心態，因為基于人眼的實時監測，不可避免會漏報、誤報。在數字校園的教室內可選擇智能終端作為監控主機，在將監控信號上傳到校園網的同時，進行考場學生信息輸入，應用智能識別技術辨別考生真偽。并且，我們還可以通過智能終端進行VOD點播等日常教學應用和娛樂。

以往的校園監考系統中，資料分散地存儲在各個硬盤錄像機中，對于大規模的監控應用，這種方式存在比較多的弊端。在現在的數字化校園考場監控系統中，采用集中存儲方式，能克服上述弊端，可根據現實的具體情況，進行多種存儲模式搭配使用。對于有些無法進行集中存儲的用戶，也可提供資料信息在中心數據庫的集中管理，盡管時間數據文件存放在前端NVS，但數據庫記錄了所有監控點歷史資料的文件描述信息，用戶可以統一查詢所有監控點的歷史資料，當需要點播實際數據文件時，由數據庫服務器將用戶的點播請求重定向到存放文件的NVS，以實現流方式點播。

2、教育評估和審核

同步評估數字校園監控中心應支持課堂教學的場景圖像、教室端視頻展臺圖像和終端/外接筆記本可見演示畫面的同步采集，在經過雙視頻流同步壓縮編碼后進行上傳，實現數字校園里課件演示與教學場景雙畫面同步傳輸顯示，并且場景、畫面自如切換的立體化遠程示范教學與教學評估。教育部門總監控中心可在任意計算機信息節點、多媒體教學終端節點經授權后可監控指定班級的授課現場與終端畫面，并可直接操作各學校監控點攝像機的焦距、光圈、聚焦及云臺動作，以及兩路上傳視頻通道的采集壓縮與傳輸切換，以便教育部門進行立體化的教學觀摩評估或課件采集。

網絡巡查、聽課

在數字校園里攝像頭采集的視頻信號經“多媒體教學終端”的數字編碼后，通過校園網送入主控室處理并送主控顯示或分控顯示。而云臺控制信號經校園網傳送到云臺解碼器，變為控制信號控制云臺動作。整個數字校園內的主控、分控、教室終端用戶都可選擇教室配合軟件，實現校長網絡巡查、聽課、網上教學觀摩評估、教師自我評估訓練、網上電子監考等功能。校長通過“校長綜合辦公平臺”網絡可隨時通過監控評估功能，調用各教室教學場景、終端顯示畫面以及現場聲音等，進行一路雙碼流評估監控或多路視頻監控，并可切換控制現場攝像機的鏡頭、云臺動作、課件演示畫面及視頻采集場景，在不干擾正常教學的情況下進行立體化的網絡視頻監控評估、電子巡查、聽課，實時在線打分。

3、校園智能廣播

數字校園智能廣播教學系統是建立在以太網網絡技術上，完全符合TCP／IP協議規范，完全兼容當今的INTERNET網，采用音頻、視頻壓縮與解壓縮技術，使數字校園的廣播音頻接近CD音質。所有節目內容通過校園網絡拷貝存儲或通過錄制主機錄制在視頻服務器中，在各教室內的遙控器上進行交互，交互后的命令傳送到服務器，由服務器解釋并按請求播出。數字校園智能廣播教學系統能代替傳統的教學方式，真正做到數字雙向交互，中心機房無人值守，徹底解決了模擬系統一機專用，電教設備無法多人使用或同時多教室共享的問題，教學內容在同一時刻的播出，沒有教室數量、播出機數量的限制，真正做到隨心所欲、即點即播。

4、電子身份與統一認證

在現實校園中，每一個成員都有一個固定的身份，用戶的身份決定了用戶在校園空間所享有的權限。數字校園是現實校園在數字空間的反映，因此對于數字校園中的每一個成員，在數字空間也相應地需要有一個固定的身份，即電子身份。對于數字校園來說，就是要建立一套統一的身份管理系統，學校的每一個成員都有一個與其身份相應的電子身份，用戶可以使用自己的電子身份訪問數字校園中有權訪問的任何系統。電子身份的確認需要身份認證技術。身份認證一般與授權控制是相互聯系的，授權控制是指一旦用戶的身份通過認證以后，確定哪些資源該用戶可以訪問、可以進行何種方式的訪問操作等問題。在數字校園中，應該有一個統一的身份認證系統供各應用系統使用，并且有單一的注冊中心統一為各部門服務。

5、網絡架構

移動IP盤活校園網

在數字校園規劃藍圖中，基礎網絡的建設進程與實施效果存在著較為明顯不成比例的問題。基礎網絡的成功建設并不是意味著校園信息化的完成，關鍵是如何使用目前學校已有的公眾網絡、家庭網絡和校園網絡來服務于現代化教學。移動IP技術作為新一代網絡技術的重要組成之一，它的應用特點就是在網絡環境基礎上使用戶及用戶群徹底擺脫地理、空間及時間等位置上的束縛，提供跨越公眾網絡、家庭網絡和校園網絡強韌的漫游功能，保證了網絡訪問的雙向性、應用的連續性和移動性，并提供數據傳輸的安全加密。移動IP技術及系統在數字校園中的應用，對于出差、去分校或者在家的教師，他們可以使用固定的私網IP地址通過移動IP系統隨時接入校園網(教學樓局域網家網)，還可以使用該地址方便地在校園網各子網之間輕松漫游，隨時隨地使用各種資源。不難看出移動IP可對原有校園網絡有機而靈活的組織起來，無論教師是在學校內部、外部、家庭，身處不同的網絡環境都可通過移動IP技術利用專網、互聯網等不同網絡獲得一致、連續、端到端和安全的教學應用，從無線局域網對校園網基礎設施覆蓋的擴張到移動IP對教學應用模式的擴張，第二代移動數字校園正編織著一張可擴展、可管理、“教學延伸無極限”的無疆校園網，以此展開思路，如果每一個學生也利用移動IP技術及系統，學生可以在家中直接訪問網絡遠程教學中心的所有資源，教師與學生、學生與學生之間還可以進行互動的交互，最大限度地提高了網絡教學質量。移動IP最大化地盤活了原有的校園網絡，并使其網絡可無限延展，從而徹底擺脫了空間地理位置的束縛和任意漫游。同時，快速整合原有網絡，隨意來組合與控制管理。

數字校園里也可采用無線網絡教學的形式，可以進行更為生動的互動教學。無論是學生間的協作學習還是學生和老師間的交流都將得到極大的強化。在傳統的計算機機房進行網絡教學，由于采用的是臺式機和固線接入網絡的方式，學生間無法進行面對面的溝通，分組討論更是無從談起。而利用無線網絡和筆記本電腦，學生可以不受時間和空間的限制，隨意分組，從而大大提高了協作學習的效率。同時通過教室外的無線環境，學生可以隨時隨地進入學校圖書館數據庫查詢所需資料，這在一定程度上也緩解了目前學校圖書館、自習室搶座位的普遍現象，使校園網核心信息資源的復用和共享提高到了一個擺脫教育基礎設施空間局限的“無限”的層次上來。
       
6、數字教學

課件上傳、管理

教師在網絡環境中的所有教學活動可在同一個平臺上實現。教師可在校園網內的任意辦公終端利用網絡資源將課堂場景、課件內容同時傳輸到網上，提供網上聽課和教學觀摩服務; 課件可以放到公共課件庫里，也可以放到私人課件庫里。課件按年級、科目存放。到正式教室上課時，通過教室單元的遙控器選擇合適的節目源菜單，就可點播自己制作的課件，通過教室里的任意終端顯示器播放。

課件點播

數字校園里的教室多媒體教學終端可實現PC機在Win2000系統運行環境下的所有功能，支持Word、Excel、PowerPoint、Author ware、Flash、EXE程序以及HTML網頁文件等任意格式的課件點播，進行交互操作。不同的終端還可以同時并發點播相同或不同的課件，實現大動態、高運算率課件或程序，如3D動畫、FLASH課件、超級文本等。

VOD視頻點播

數字視頻點播系統，簡稱VOD（Video On Demand），是以計算機網絡技術、數字視頻技術的高端應用為基礎開發研制的多媒體綜合教學網的一個極具優勢的子系統。在校園多媒體教學網中應用VOD技術，可以使校園多媒體教學網的交互性功能得到充分發揮。教師在教室內通過遙控器、教室多媒體教學終端，利用電視機或其他顯示設備即可任意點播存儲于主控服務器中的圖、文、聲、像等多媒體節目課件，真正做到“任意點播”、“即點即播”。不同教室的終端可以同時并發點播服務器內的相同或不同素材，并可對素材的播放進程進行獨立控制，如暫停、快進、快退等操作。同時可根據備課時的入點出點設置，實現選段播放或循環播放，以及多文件的編組順序播放。

數字化交互式雙向電視教學

學校使用的節目源設備通常是模擬的視音頻設備，在全數字系統中，所有模擬信號可以通過中控服務器編碼轉化成可以在計算機網絡上傳輸的數字信號，并且可以通過多媒體終端數字還原后播放到模擬使出設備上。所有的節目源設備都是可以控制的（在網管計算機和教室終端上），教師可以很方便地操作和控制主控室的錄像機、VCD、DVD等播放設備，主控室也可以控制教室的電源開關、電視開關、音箱開關、視頻切換、系統復位等操作。另外，主控室可以對不同班級的終端進行授權控制，經過授權的終端才可以使用某些設備，未授權的終端無法使用。終端在經過授權的情況下可以實現: 切換到菜單指定的錄像機、VCD、DVD畫面; 控制播放、暫停、快進、快退等。教學內容可以采用直播（自上而下）或點播的方式進行（自下而上）播放，從而實現雙向交互電視教學。

四、結束語

現在，我們已經進入數字化時代。數字效應已越來越深刻地影響著我們的方方面面。數字化本身就意味著智能、高效、便捷和理性，這也是學校教育工作與人文管理所期望的。與數字社區一樣，數字校園也屬于整個數字城市的一部分，在數字化趨勢蔓延下，數字校園將留給我們太多的遐想空間和美好期待！