数字校园
1 前言
21世纪将是人类全面进入信息化社会的世纪，21世纪的教育必须适应信息化社会对教育的需求。为此，世界发达国家高度重视信息技术对教育的影响和作用，重新调整教育目标，制定教育改革方案，加快推进教育信息化建设。近年来我国也开始重视教育信息化，特别是在“面向21世纪教育振兴行动计划”中强调利用信息技术推进教育改革。
清华大学在教育信息化建设方面经过十余年艰苦努力，取得了较大的进展，尤其在国家启动“211工程”之后，取得了一批可喜成果。现在校园网上运行的办公自动化系统、管理信息系统、网络教学系统和信息服务系统等在为学校提供信息服务的同时，提高了管理人员的素质，并改变着人们的管理观念。为了更好地搞好教育信息化建设，我们提出来了数字校园建设方案，试图用层次化、整体的观点来规划、实施学校的信息化建设，为教育信息化提出一个清晰的目标。
2 清华大学信息化建设历程与现状
清华大学已经实施的信息化建设可以分为三个阶段：第一阶段是“泰山工程”（清华大学计算机与信息基础设施，TICI）前，主要是校园网建设和一些局部范围的网络应用系统建设；第二阶段是“泰山工程”及“泰山工程二期”，这是信息化建设关键性的几年，除了对校园网进行了全面的升级外，在管理信息系统和信息服务系统建设方面做了大量的工作；第三个阶段现在刚刚开始，进入了信息化建设的全面规划与建设阶段。
3.1 前期建设
从1986年清华大学开始校园网建设到1996年“泰山工程”开始之前，是清华大学信息化建设的第一阶段。在这一阶段，清华大学完成了校园网一期工程，并开发了几个网络应用系统。具体进程如下：
1987年开始规划清华大学校园网建设，并用自行研制的X.25节点机构成清华大学分组交换网。与此同时各系建立了自己的实验室局域网，如ominet和3+等。1989年TUnet建设列入国家重点实验性项目——NCFC，并得到世界银行贷款的资助，1992年初清华大学率先在国内建成FDDI主干网（单个双环），18个楼群内的局域网连入FDDI主干网。在此期间，先后开发了电子邮件、清华大学选课系统、办公信息系统、CAI、图书馆“中西文图书检索系统”等软件，部分系统通过了国家教委鉴定。
3.2“泰山工程”建设
1996年开始的“泰山工程”使清华大学信息化建设向前迈了一大步，为清华大学数字校园打下了扎实的基础，在此期间完成了清华大学校园网二期工程、建设了综合信息系统、电子图书馆初具规模，网上服务也蓬勃发展。主要进展为：
在5年的时间里，校园网完成了2次升级：1996年将校园网升级改造好为交换式FDDI， 11个FDDI路由器连接50多座楼；2000年校园网升级为千兆以太网，光纤通达140座楼；在网络基本服务方面，为全校师生开设了电子邮件帐号，建立了清华大学的网络域名体系，清华大学主页建成了深受用户欢迎的网站。
在信息与网络应用系统建设方面，更是取得了很大发展，基本建成了学校的综合信息系统，已经投入使用的系统有：办公自动化系统、综合教务系统、科研信息管理系统、设备资产管理系统、财务管理系统、网络教学系统和综合信息服务系统。另外，在社区服务、后勤管理、网上购物等方面也取得了很大的成绩。图2所示为“泰山工程”中规划的信息与网络应用系统的体系结构，它基本上体现了信息与网络应用系统当前的建设情况。
图2 泰山工程中规划的信息与网络应用系统的体系结构
在电子图书馆建设方面也取得了很大的成绩，到2001年，图书馆的电子型文摘索引数据库已涵盖全校几乎所有学科；全文电子期刊达1万余种，是纸本期刊数的2倍，可在校园网任何地方使用；学术性文献的数字资源总量相当于100万册图书；并在图书馆主页集结了因特网上大量直接可用的学术性资源。
3.3 当前状况
从上面可以看出，清华大学经过10多年的信息化建设，在各方面都取得了很多成果，基本实现了网上办公、网上管理、网上教学、网上服务。但是，由于技术或管理方面的原因，清华大学的信息化建设在很多方面仍然不如人意，主要存在如下问题：
1) 重网络建设，轻网络服务
这几乎是所有高校的通病，也是信息化建设初期在认识上的不足。清华大学在1992年建成FDDI校园网，1996年升级到FDDI交换网，2000年又升级到千兆以太网，但是在网络服务上，除了域名服务和主页信息发布较早外，电子邮件是1997年开始提供，2000年全面提供给学生使用，文件服务到现在也没有什么内容，电子身份和认证服务至今没有提供，其他如目录服务、网络管理、网络安全等服务都不到位。
2) 规划落后于实践，标准建设不够
清华大学在“泰山工程”开始时做了一个总体规划，在1998年又出台了“清华大学信息系统总体规划”，这些规划在学校信息化建设中是发挥了历史作用的。但是，由于信息技术的飞速发展，现在看来这些规划都存在着明显的局限性。需要有一个更高层次、涵盖面更广的总体规划以指导今后的信息系统建设。
另外，在以前的信息化建设中，各部门主要是从解决实际问题出发，各自按照自己的思路建设，结果是虽然作了很多工作，但是由于没有考虑标准问题，以至于不同部门建设的应用系统之间出现了不兼容的问题。
3) 实施工作中缺少一个高层权威机构协调工作
信息化建设不单纯是一个技术问题，搞教育信息化一定会触及到管理机构的重组、人员的优化等敏感问题，一个技术部门是难以胜任的。在实施过程中，迫切需要一个部门能够超越各职能管理部门的权威，对学校信息化有决策能力，起到协调各管理部门之间的关系的作用。
要解决这些问题，必须在以前工作的基础上，做出一个数字校园的总体规划，并以此规划指导以后的信息化建设。只有这样，才能在一定的时间内，将清华大学建设成为一个全面信息化的新型现代化大学。
3 数字校园概念
经过了前两个阶段的努力，清华大学信息化建设已经取得较大的进展，目前进入到更高层意义的第三阶段。总结前面的经验，我们需要从全局的角度和更高的位置考查校园的信息化建设，为此，我们提出数字校园建设方案，试图用层次化、整体的观点来规划、实施学校的信息化建设，为教育信息化提出一个清晰的目标。
数字校园是以网络为基础，利用先进的信息化手段和工具，实现从环境（包括设备、教室等）、资源（如图书、讲义、课件、信息等）、到活动（包括教、学、管理、服务、办公等）的全部数字化，在传统校园的基础上构建一个数字空间以拓展现实校园的时间和空间维度，从而提升了传统校园的效率，扩展了传统校园的功能，最终实现教育过程的全面信息化。
数字校园建设是分阶段、分层次的，它经历的是由硬及软、由下而上、螺旋上升的建设过程。数字校园也是一个层次化的结构，其体系结构可以用一系列同心圆表示，内圆是核心，是基础，外圆是在内圆的基础上提供的更进一步的服务。按照功能划分，数字校园可以分为五层，其结构图如图1所示，从内到外五个圆分别表示：
图1 数字校园的体系结构
? 网络基础：网络是数字校园最基础的设施，没有相应的网络基础设施，数字不能流动，就不可能形成数字空间；
? 网络基本服务：网络基本服务是数字流动的软件基础，包括电子邮件、文件传输、信息发布、域名服务、身份认证、目录服务、安全服务、计费管理等；
? 应用支撑系统：应用支撑系统是数字校园的核心支持系统，它直接管理各种信息资源，并根据相关的逻辑提供给用户使用，如办公自动化系统、数字图书馆、管理信息系统和网络教学系统等；
? 信息服务系统：信息服务系统是校内用户的主要使用界面，它将条理化的数据按照用户的需求提供服务，如后勤服务、信息查询、决策支持系统等；
? 虚拟大学：虚拟大学是校园数字化后功能的自然扩展，使大学的功能突破围墙的限制，成为一个可以覆盖网络可达范围的无疆域的大学。
4 清华大学数字校园建设规划
2000年5月，清华大学开始了数字校园建设的全面规划，以期指导清华大学的教育信息化建设。
我们提出来的“数字校园”规划，就是用层次化、整体的观点来实施校园的信息化建设，将校园网上信息进行更好的组织和分类，让用户在网上快速发现自己需求的信息。为师生提供网上信息交流的环境，让管理人员科学地、规范地管理自己的数据，并将这些信息很方便地发布出去。数字校园的建设将对学校所有信息资源进行统一的、科学的组织与管理，并以最有效的方式提供给更多的用户。
清华大学数字校园主要由基础设施、网络基本服务系统、应用支撑系统、信息服务与决策支持系统等四部分组成，具体结构如图3所示（其中有背景色的表示已基本建成，红色字体的表示部分建成）。
图3 清华大学数字校园组成图
? 基础设施主要包括校园数据网络、有线电视网络、卫星网络（用于远程教育）、以及在这些网络上提供服务的服务器系统。在IP网络日益完善的今天，三种网络基础设施将相互补充，并在统一的IP平台上为用户提供服务，亦即使用统一的服务器系统，为不同地域的用户提供统一的服务。
? 网络基本服务包括最常用的Internet服务（如电子邮件、文件传输、主页发布等）和实现上层网络应用所依赖的基础服务（如域名服务、目录服务、认证系统等），它是衡量网络系统功能是否完善的一个重要标志。一般来说，电子邮件、文件传输、主页发布、域名服务是Internet建设初期所提供的最基本的服务。随着网络信息系统的快速发展，面向用户提供增值服务的网络应用系统不断出现。这些上层应用系统对于网络基本服务提出了进一步的需求，如目录服务与认证系统。在数字校园的环境下，通过目录服务系统，可建立起对所有网络信息资源和应用资源的描述信息库，以期达到统一的、有效的组织和管理，并为资源的整合和应用的集成提供管理信息基础。在数字校园的环境下，面向教师、学生、管理部门等各种用户提供的诸多应用系统需要统一的电子身份，如利用IC卡标识唯一身份；为了保证各个应用对于用户的安全性，还需在数字校园内建立统一的权威的认证系统。在电子身份、认证系统的基础上，又可以提供个性化的目录服务，为建立个性化的信息服务门户打下基础。
? 应用支撑系统是校园数字化的核心部分，这些应用系统构建在网络基础设施与网络基本服务之上，是数字校园环境内各类用户的信息化工作平台，为用户提供增值的应用服务。我们将应用支撑系统统称之为“大学资源计划（University Resource Planning）”，包括：办公自动化系统、各类管理信息系统、数字图书馆系统、网络教学系统等。这些系统有如下特点：
2 应用支撑系统涉及校园中教、学、管理、服务、办公等各个业务环节，是校园网络存在的价值体现。如果将校园网络比喻作“高速公路”的话，应用支撑系统则是跑在这条路上的最重要的车，每一辆车表示了校园中的一项活动，车中的货物则是校园中各项活动的业务数据。
2 依据现实的情况，在数字校园中，不应存在数据的孤岛、应用的孤岛，各个应用系统需要实现一定程度的数据共享和相互间的访问，但一般来说，这些应用系统是分阶段实施的，甚至是由不同的部门完成实施，因此，采用松散耦合的方式更适合这些应用系统的集成。实现应用系统的集成，主要通过以下途径：
ü 利用网络基本服务，如通过目录服务系统建立可供应用系统访问的应用系统目录和数据目录；
ü 开发用于应用集成的若干软件平台，如：开发应用系统间进行数据交换的数据交换平台，研究应用系统间相互访问的模型并制定访问接口；利用电子身份和认证系统，实现并提供登录服务，统一各个应用系统的口令，并实现一定程度的用户在应用间的漫游；
ü 应用系统应遵循一定的标准，信息标准已经被大多数人接受，但还需要在实际开发工作中进一步落实；此外，为了便于在数字校园内进行应用系统的集成和建立应用系统合理的分布和构架，需要制定应用系统的标准，如采用统一的数据库平台、开发环境和运行环境，建立全局的数据字典。
? 信息服务系统是直接面向用户的系统，它为用户提供一个统一的界面来获取各种应用系统的服务。在高级阶段，信息服务追求个性化、主动的信息服务，它根据用户的身份，将用户需要的信息和应用服务“推”给用户，用户根据学习或工作的需要以及个人的喜好定制自己感兴趣的信息和应用系统，完成对信息的利用。
? 决策支持系统是直接校园管理者的系统，它通过对数字校园内的各种数据（环境、资源、活动）的挖掘，并辅助以一定的统计分析，向校园内不同层次的管理者提供决策支持。面向清华大学建设世界优秀大学的目标，决策支持系统通过提供定量分析的数据，给予校园管理者的分析决策活动以有力的支持。决策支持系统将成为数字校园建设中最高层次的应用。
? 虚拟大学是校园数字化后功能的自然扩展。在校园的环境、资源尤其是活动实现了数字化之后，真实的大学极大地扩展了其在地域、时域上的活动范围和影响力，校园活动的主体也得到了扩展，而不只限于在校的教师和学生。数字校园已不仅仅是一种工具，而真正成为一个虚拟的大学。
针对数字校园的建设与实施，我们提出以下的思路：
1) 长期性进行资源数字化
在各个层次系统的建设中，资源的数字化应该是贯穿始终的。资源数字化的程度反映了各个系统的应用水平，实际上也代表了数字校园的建设程度。在数字校园建设中，已有的资源需要数字化，且不断有新的资源产生也需要数字化，因此，资源数字化是一项长期的任务。
2) 以上层应用推动网络基础服务的发展
上文提到，校园网络建设一般都是从网络基础设施开始，随着网上信息、尤其是应用系统的发展，软件系统反过来向硬件提出更为深入的要求，上层应用软件对底层的软件平台、支持系统提出了新的需求，这些都要求软硬件基础设施有新的发展。如，建立校园内的数据中心，统一规划、建设、管理服务器软硬件资源，以满足校园网中不断发展的应用系统对系统管理、系统安全、数据共享、降低成本的要求。
网络系统发展到一定的阶段，以“车”带“路”，将是建立合理的、适用的数字校园基础设施和应用系统的重要指导思想。
3) 数字校园对管理体制的要求
数字校园是一个校园内全局性的建设任务，它的建设实施将深入地影响到校园内各类用户、各个管理机构和部门，它的建设要适应、更要推动学校的发展。在数字校园的建设中，现有的一些管理模式、管理机构将发生变革，向着更合理、更科学的方向发展；一些新的管理工作也会产生，如统一电子身份的出现需要权威的身份管理。
从实际工作出发，建立一个能够协调各个部门，负责校园全局信息化建设、信息管理以及具备技术研发支持服务能力的应用服务提供部门（Application Service Provider），作为数字校园建设单位是数字校园建设的重要保障。
清华大学拟用10年左右的时间，完成数字校园建设的各项主要工程，在建校一百周年时，将清华大学建设成为一个世界优秀的现代化大学。
5 结束语
我们正在经历人类历史发展的一个重要阶段(由工业化社会向信息化社会过渡的阶段)，正面临教育大变革的前夜。如果我们能顺应历史发展的趋势，抓住机遇，利用最新的信息技术手段进行大胆的探索与试验，然后站在信息化社会的高度，运用全新观点、全新视野加以审视，努力从理论上做出合乎社会发展需求、并符合人类认知规律的阐释。我们就完全有可能较快地实现由传统教育体制、教学模式向新型教育体制、教学模式的转变，实现对我国教育的重大革新，从而满足21世纪对人材培养的需求。数字校园的建设，将在这一伟大变革中起着不可替代的作用。
