校校通网络方案实现校园网络全覆盖与高效互联

首先，我们来探讨仙桃教育“校校通”工程的核心理念。该项目旨在打造一个综合信息网络，将城乡光纤网络、宽带接入与校园网建设无缝整合。简而言之，就是要把全市的中小学全部接入高速信息通道。本文重点聚焦于校园网建设环节的技术细节与实施策略。

中小学校园网虽然听起来技术性很强，但其应用场景其实非常贴近实际。归纳起来，主要有四个方向：第一，作为学生的学习工具，不仅用于交流，更是资源库，支持自主探索和协作学习；第二，辅助教师备课、开展科研，并支持教师继续教育；第三，支持学校管理——学籍、人事、财务等事务均可在此平台上运行；第四，作为信息窗口，既能从外部获取资讯，也能对外发布信息。因此，校园网可以理解为：一个为学校的学习、教学、科研和管理服务的局域网络环境，它建立在多媒体和网络技术基础之上，并连接了互联网。

在校园网建设中，应用是目的，网络环境是基础，教学资源是核心，人员培训与维护是保障。评价一个校园网是否成功，需考察四个环节：网络环境建设、畅通保障机制、教学资源和网络应用。任何学校在设计校园网时，这四个环节缺一不可。然而，传统做法往往只重视硬件环境，忽视了其他三个方面，这容易导致问题频发。

现实中，许多中小学将校园网视为教学改革的救命稻草，却只停留在购买设备、铺设网线的阶段，结果问题重重：

· 重硬件轻软件：调查显示，教育信息化资金大部分投入在硬件上，软件投入极少，教师培训更是微乎其微。有些学校在硬件上花费数百万甚至上千万，却舍不得在课件、平台、管理系统等软件上投入，导致资源严重匮乏。

· 使用效率低下：软硬件失衡，加上培训跟不上，网络设备成了摆设，计算机只用于打字。校园网沦为面子工程，根本无法发挥应有作用。

因此，必须从网络环境、保障体系、教学资源和应用四个环节来规划策略。目标很明确：宏观上把握建网方向，制定管用、护网、用网的方案；微观上确保校园网建成后真正运转起来，推动教学改革，培养信息化人才。

二、中小学校园网络的基本框架

基于前面提到的四类典型应用，校园网的基本框架可描述为：由若干个多功能教室、计算机网络教室、一个虚拟图书馆、一个办公网、一个信息中心以及其他应用组成，通过边界路由器连接互联网。这个网络既非完全封闭，也非完全开放——它在一个相对独立的状态下与外界交换信息。其中，办公网、虚拟图书馆、电子备课室和计算机网络教室各自是一个小局域网，由一台或多台服务器加上若干微机工作站构成。

· 虚拟图书馆：将大量图书资料数字化存储于资源服务器上，或通过视频服务器提供多媒体资源，师生可在线查询、检索和使用。

· 电子备课室：为教师提供利用网络资源和工具进行课程设计与开发的环境，包含采集压缩、图像处理、光盘制作、备课系统、服务器和多媒体计算机等设备。

· 学校办公网：运行综合信息管理系统，实现教学管理和日常办公自动化——包括学籍管理、排课、人事、财务、固定资产管理等，并能发布信息。

· 其他应用：例如校园卡系统，利用IC卡技术，实现学生证、上机证、借书证、电话卡、就餐卡等功能，全面实现电子化管理。

此外，边界路由器是校园网的“门卫”，负责安全防护，只允许“干净”的信息进出。它既是内外网沟通的桥梁，也是校外师生远程接入的通道——即使在家也能通过它进行信息交流、工作和学习。

三、校园网络规划的策略

按照校园网四要素，如果只关注网络拓扑和施工方案，而不思考如何建设资源、培训人员和运用网络，那么这个建设方案是不完整的。因此，一个完整的校园网方案应包括：网络拓扑结构、布线系统和设备选型、维护管理方案、资源建设方案、人员培训方案、应用方案。

1. 建设原则选择的策略

校园网是一项大工程，设计是否合理直接影响未来发展和效益。通常采用“整体规划、分步实施”的方针。总体设计方案既要考虑近期目标，也要为后续扩展留出余地。整个网络不是一次性建成，必须分期实施，设计时要兼顾各个阶段，适应长远发展。规划时优先考虑三个原则：实用性、开放性和先进性。

· 实用性原则：校园网建设是工程项目，而非研究课题。网络应用和服务应置于首位——应用才是最终目的，基础设施是为应用服务的。强调设计结果能满足需求并行之有效。

· 开放性原则：校园网应具有良好的开放性，通过标准化实现。必须制定全网统一的网络体系结构，遵循统一的通信协议标准，选择广泛使用的国际工业标准，使校园网成为完全开放的网络计算环境。包括开放标准、技术、结构、系统组件和用户接口。

· 先进性原则：尽可能采用成熟先进的技术，选用具有时代先进水平的计算机系统和网络设备，确保在相当长时间内保持先进性。应用软件也应先进，并具有较长的可用时间。包括设计思想、软硬件设备、网络结构和开发工具的先进性。

设计过程中，还有几个原则必须考虑：可靠（运行稳定）、安全（安全操作系统、防火墙、防病毒、数据加密）、高效（性能指标高，软硬件充分发挥作用）、可扩展（在规模和性能两个方向均可扩展）。建设原则是规划和方案的方针，不同的侧重会产生不同的方案，学校应根据自身情况选择。

2. 网络技术选择策略

传统以太网之外，新技术层出不穷：交换式以太网、快速以太网、千兆网、ATM等。选择哪种技术，直接决定投资和性能。

· 局域网交换：非常适合工作组和桌面环境，但不能解决所有问题，尤其不能满足主干网和广域网连接。缺点包括：支持的物理距离有限，扩展性差；没有传输优先级，不适合多媒体；流量缓冲小，无流控机制；广播管理能力弱。

· 千兆以太网：是IEEE802.3标准的扩展，保留了以太网的帧格式、流量控制和链路层管理，与10M、100M完全兼容，网络结构和地址可直接使用。传输速率是标准以太网的100倍、快速以太网的10倍。网络管理者可以沿用已有的知识和经验进行管理。千兆以太网解决了主干带宽问题。物理层支持三种介质：单模或多模光纤上的长波激光（1000BaseLX）、多模光纤上的短波激光（1000BaseSX）、均衡屏蔽的150欧姆铜缆（1000BaseCX）。不同介质支持的最大传输距离和性能价格差异较大，需要综合考虑。

· 虚拟局域网VLAN：是Cisco融合体系结构的一部分，既是一种技术，也是一种解决方案，可用于构建大型可扩展的交换式企业网。网络正在从共享介质向交换结构迁移，但交换机是第二层设备，扩展性能不足。传统集线器/路由器网络中，用户组被路由器分隔成广播域，减少了冲突。而交换式LAN没有广播域，容易陷入广播泥潭。VLAN应运而生：首先解决网络变更的管理问题——用户增加、移动、位置变化，减少管理费用，确保访问安全性；其次管理园区网的带宽和性能，限制广播和多址广播。

· 信息中心：也称网络中心，是整个校园网的“心脏”，由资源服务器、Web服务器、数据库系统及主干交换机等构成。所有内部局域网都汇聚于此，负责信息交换和网络正常运行。

· 多功能教室：配备多媒体投影系统或大尺寸彩电的教室。投影系统以计算机为核心，包括投影机、录像机、影碟机、视频展示台、功放、大屏幕和控制系统等。也可以是一台微机连接一台大彩电。其特点是与校园网或闭路电视系统相连，用于演讲、学术报告、课件演示和计算机教学。

· 计算机网络教室：计算机教室连成的局域网，是学校使用最频繁的局域网，教学内容直接从网络发布。有些还配有音视频通道，可以广播教师或学生机屏幕，支持分组。这就是多媒体电子教室，主要用于信息技术课教学、学生上机以及其他课程的辅助学习。

· 多层交换：越来越多地使用交换机建网，交换机比路由器带宽高、转发快、价格低，但缺乏广播限制，形成平面网络，性能和安全性较差。近年来，转发技术发展迅速，大多基于桥接或路由。第二层交换就是桥接，用MAC地址转发；第三层交换就是路由，用第三层地址转发。第三层交换分为三类：基于ASIC的路由、直通式路由和标记交换。基于硬件的路由与传统路由一样，但帧转发在ASIC中完成，大大提高了速度，降低了成本。直通式路由利用面向连接的网络（如ATM）的优势，旁路中间路由器，直接在终端间建立虚电路，提高了性能和扩展性。标记交换给路径分配标记，用标记进行第二层交换，有助于提高大型互连网络的性能，但相关标准（MPLS）仍在制定中。

3. 结构化布线策略

信息通道是整个校园网的基础。由传输介质、线路管理硬件、连接器、插座等组成的布线系统，是信息流通的必经之路。一旦阻塞，网络就会瘫痪。混乱的布线会埋下事故隐患。好的布线系统不仅便于维护和检修，更有利于未来扩充和升级。因此，设计时要考虑建筑物地理位置特点，科学、规范地建设符合标准的布线系统。路基打好了，才能修通高速公路。

结构化布线在系统设计、设备选型和施工安装中要统一严格遵循国际标准，建立详细文档，确保设备标准性，既利于与外界沟通，也便于维护和扩展。必须采用大多数厂家支持的国际标准协议和接口，将各类计算机/程控交换机接入网，并保证后续机器方便入网。随着网络技术发展，布线系统应能适应升级扩充，在网络设备扩充和主干速度升级时无需重复投资，平滑过渡到未来ATM标准，保护现有投资。网络建成后，管理和维护工作量比建设本身还要大。结构化布线管理作为网络管理的基础至关重要。在完整文档配合下，先进的布线系统可以随意改变逻辑拓扑结构，调整配置，快速排障，重新安排信息流，实现动态管理。

4. 建设内容选择策略

中小学校园网建设内容繁多，除了主干建设，还包括表格1所列的典型项目。在经费有限的情况下，先建什么？表中的项目是前面基本框架的具体化；主要用途是最直接的应用，不排他；约束条件是影响应用的主要因素（在有合适经费和网络畅通的前提下）。学校应根据经费、现有基础和人员情况详细分析需求和约束条件，选择合适的建设项目。

四、校园网的资源建设策略

校园网的价值真正体现在丰富的软件资源上。资源建设尤为重要。资源包括：多媒体教学资源库（各类CAI课件、视频点播、备课教案、多媒体素材）、图书情报信息库（全面的图书查阅和检索）、管理信息库（教学、科研、行政、后勤、财务管理信息）、动态综合信息库（校内新闻、讨论交流、E-mail、常用软件下载）。

如此庞大的资源如何建设？从国外经验来看，需要走引进与自主建设相结合的道路，联合多方力量。一般有三种途径：

第一是链接。将学校WWW服务器与互联网上大量免费教育教学资源网站链接，直接共享。站点选择可通过专家介绍或搜索引擎查找，由维护人员定期更新。

第二是镜像。与高水平高质量的教育资源库建立全部或部分镜像，获取更新更专业的资源。部分站点需要付费。

第三是自主建设。这需要全体教师共同完成。学科教师是主力，经过教育技术培训，掌握计算机操作技能，结合教学经验，制作各类课件。学校还可设立资源建设小组，专门收集市场上优秀的CAI课件。

资源建设中还要考虑创建良好的资源搜索引擎，让建好的资源库充分发挥作用。资源建设是一个长期、不断更新的过程，丰富的资源库并非一日之功。

五、校园网的维护与保障策略

只有网络畅通，才能应用教学。校园网建成后，保障工作与资源建设同样重要。涉及以下几个方面：

· 校园网的管理策略

许多学校设有电教中心，但传统管理模式不适应校园网管理。应成立专门的信息中心或网络中心来负责，需要2-3名专职技术人员和若干计算机教师保障网络畅通（人数视规模而定）。管理包括网管人员、网络设备、电教设备、资料等常规管理，也包括电子邮件、网络资源及计费管理。

· 日常维护策略

校园网功能拓展后，日常维护变得庞杂。所有栏目需要定期更新，不同栏目由不同人负责，不是一两名教师能够完成的。有条件的学校可以通过计算机教师带队的课外活动小组来完成部分维护工作，既锻炼学生动手能力，又减轻教师工作量。

· 技术人员培训与保障策略

网络技术人才需求紧迫，学校往往面临流失问题。一方面，通过提高酬金、政策倾斜留住至少1名技术骨干；另一方面，依托专业网络公司、高校或聘请的专家顾问，建立长期合作关系，获得技术支持保障。人员流失不可避免，但学校应有正确的管理和激励机制，将损失降到最低。

六、有效应用校园网络的策略

校园网应用是整个建设的出发点和归宿。建好了没人用，就是最大失败。在网络性能、带宽和资源都有保障的前提下，有效应用还取决于三方面：应用兴趣和动机、基本技能、足够的机会和时间。因此，让管理干部、学科教师和学生充分使用网络，可以从这三个方面入手。

1. 通过合理的机制激发应用兴趣和动机

组织讲座和经验交流，让教师亲身体验网络的奇妙和丰富多彩，引发好奇心和兴趣。然后因势利导，激发动机。动机分为外部和内部。学校通过激励机制和改革管理，奖励教学中应用网络的教师，并要求日常教学管理网络化，营造应用氛围，建立外部动机；再通过新教育思想和理论培训，树立新观念，将外部动机转化为内部动机——教师真正认识到网络对教学改革和学生培养的作用，自觉将其作为教学工作的一部分。

2. 通过多层次培训提高应用能力

一方面，对学科骨干教师进行计算机应用、计算机辅助教育和互联网应用培训，让他们带头应用网络开展教学科研，进行探索；另一方面，借助中小学教师继续教育工程，让广大教师参加普及性的计算机操作和现代教育技术培训，使所有教师都积极参与教学应用。对学生，在课程改革中加入信息技术课程，培养网络辅助学习能力。

3. 通过足够的经费投入和合适的管理机制确保应用机会和时间

学校应根据情况配备足够数量的计算机，并通过合理的管理机制，让师生有足够的时间和机会使用网络。此外，校园网应设有专门为师生服务的远程接入系统，无论师生在家、学校还是出差，都能使用网络。

网络时代带来的冲击前所未有，也为教育提供了实现飞跃的机遇。教育要面向现代化、面向世界、面向未来，首先要面向网络。教育只有与网络有机结合，才能跟上时代发展。实现网络教育的前提是网络建设，而中小学校园网建设不仅仅是硬件环境建设——还必须包括网络维护与保障、资源建设和有效应用等其他三个环节。只有充分有效地应用校园网，才能导致整个教学模式与教育观念的彻底变革，才能适应新世纪培养高素质创造型和复合型人才的需要。必须对校园网络建设采取“整体规划、分步实施”的战略，各学校在此战略基础上分析研究、积极实践、逐步优化，探索出自己的道路。