烏魯木齊市第70中學(xué) 曾 衛(wèi)

網(wǎng)絡(luò)無線 教育無限—“四網(wǎng)合一全網(wǎng)互通”無線校園網(wǎng)的實(shí)踐與探索

烏魯木齊市第70中學(xué) 曾 衛(wèi)

2011年作者主持了教育部國(guó)家教師基金“十二五”規(guī)劃課題《基于無線網(wǎng)絡(luò)環(huán)境下的移動(dòng)學(xué)習(xí)在中學(xué)教學(xué)中的應(yīng)用研究》（課題批準(zhǔn)號(hào)CTF120372），在研究過程中，設(shè)計(jì)并建設(shè)了烏魯木齊市第70中學(xué)“四網(wǎng)合一 全網(wǎng)互通”無線校園網(wǎng)，并初步探索研究了無線校園網(wǎng)和基于無線網(wǎng)絡(luò)下移動(dòng)學(xué)習(xí)的特征、功能和應(yīng)用模式。本文重點(diǎn)論述了在新課程背景下，“四網(wǎng)合一 全網(wǎng)互通”無線網(wǎng)絡(luò)建設(shè)和在學(xué)校教學(xué)和管理中的應(yīng)用。

無線校園網(wǎng)；建設(shè)；應(yīng)用

一、我校無線校園網(wǎng)建設(shè)前的基本情況

我校校園網(wǎng)建設(shè)經(jīng)歷了從無到有，從簡(jiǎn)陋、小規(guī)模到先進(jìn)、校園全覆蓋的發(fā)展過程。1996年我校在圖書實(shí)驗(yàn)樓建成兩間有線局域網(wǎng)的586機(jī)型的網(wǎng)絡(luò)教室，當(dāng)時(shí)辦公和教師用機(jī)10多臺(tái)。2005年我校制定了《烏魯木齊市第七十中學(xué)現(xiàn)代教育技術(shù)工作規(guī)劃》《烏魯木齊市第七十中學(xué)校園網(wǎng)建設(shè)標(biāo)準(zhǔn)和建設(shè)方案》《烏魯木齊市第七十中學(xué)互聯(lián)網(wǎng)站建設(shè)標(biāo)準(zhǔn)和建設(shè)方案》，建設(shè)了烏市第70中學(xué)互聯(lián)網(wǎng)站，同時(shí)進(jìn)一步建設(shè)完善了校園網(wǎng)。此時(shí)的校園有線局域網(wǎng)已聯(lián)通各處室年級(jí)組、辦公室、圖書、實(shí)驗(yàn)室。以70中互聯(lián)網(wǎng)站為平臺(tái)，建設(shè)了150G覆蓋初高中各年級(jí)全學(xué)科的海量70中教學(xué)資源庫(kù)，整合了十多萬冊(cè)的數(shù)字圖書館資源，我們還通過衛(wèi)星接收北大衛(wèi)星遠(yuǎn)程教學(xué)視頻資源用于教學(xué)。我校還建設(shè)了校園閉路電視系統(tǒng)和校園廣播系統(tǒng)。2005年在10月下旬，在上海舉行的“第四屆全國(guó)中小學(xué)數(shù)字圖書館建設(shè)暨教育部國(guó)家十五重點(diǎn)課題《中小學(xué)數(shù)字圖書館建設(shè)研究》工作會(huì)議”上，“烏魯木齊市第七十中學(xué)國(guó)際互聯(lián)網(wǎng)站”獲得成果二等獎(jiǎng)，學(xué)校也獲得了優(yōu)秀組織獎(jiǎng)。

近年來，我校進(jìn)一步為全校72間教室配置了有線聯(lián)網(wǎng)的多媒體電腦和大屏幕投影，為每一個(gè)處室配備了臺(tái)式電腦，為每一名一線教師配備了一臺(tái)筆記本。全校計(jì)算機(jī)共計(jì)四百多臺(tái)。

隨著網(wǎng)絡(luò)計(jì)算機(jī)的增多，特別是筆記本、電子書、平板電腦和多媒體手機(jī)等無線移動(dòng)設(shè)備在教育教學(xué)管理中的廣泛應(yīng)用，校園有線網(wǎng)絡(luò)已不能適合學(xué)校教育教學(xué)和管理的需要。建設(shè)新的無線校園網(wǎng)迫在眉睫。

二、我校無線校園網(wǎng)建設(shè)思路與目標(biāo)

我校無線校園網(wǎng)建設(shè)思路與目標(biāo)：是在原有線局域校園網(wǎng)硬件基礎(chǔ)上，建設(shè)基于WiFi(wireless fidelity，無線保真)技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)的無線網(wǎng)絡(luò)。依托七十中國(guó)際互聯(lián)網(wǎng)站（http://www.70zhong.com）和音、視頻專用設(shè)備和軟件，將我校校園網(wǎng)、視頻網(wǎng)、音頻網(wǎng)和衛(wèi)星遠(yuǎn)程教育網(wǎng)“四網(wǎng)合一”，將原單向傳輸信號(hào)改為雙向傳輸信號(hào)，通過無線網(wǎng)全校園覆蓋，初步實(shí)現(xiàn)校園全網(wǎng)實(shí)時(shí)互通的4A目標(biāo)。即“任何人（ANYONE）”在“任何時(shí)間（ANYTIME）”“任何地點(diǎn)（ANYPLACE）”取得“任何內(nèi)容（ANYTHING）”的現(xiàn)代創(chuàng)新教學(xué)和學(xué)習(xí)方式。使學(xué)校每個(gè)教師和學(xué)生在各個(gè)教學(xué)場(chǎng)合可隨時(shí)隨地使用網(wǎng)絡(luò)上、電視上、衛(wèi)星遠(yuǎn)程教育課堂實(shí)況和學(xué)校資源庫(kù)等教學(xué)資源……。形成“數(shù)據(jù)+語音+視頻+移動(dòng)”融合多媒體和移動(dòng)的四維立體網(wǎng)絡(luò)格局。

首先重點(diǎn)解決目標(biāo)區(qū)域的無線網(wǎng)絡(luò)覆蓋，對(duì)目標(biāo)區(qū)域?qū)嵤o線覆蓋，保證良好的無線信號(hào)覆蓋區(qū)域。目標(biāo)區(qū)域包括：南教學(xué)樓、宿舍樓、主/副教學(xué)樓、室驗(yàn)樓及食堂，以及中心花園和運(yùn)動(dòng)場(chǎng)等(圖1)。無線網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)的建成除典型的INTERNET應(yīng)用外，還可在無線平臺(tái)上使用無線語音等，使得來訪人員和在校的教職工和學(xué)生可以使用WiFi手機(jī)與外界實(shí)現(xiàn)語音通信。其次在技術(shù)上我們還重點(diǎn)考慮了網(wǎng)絡(luò)的安全性、兼容性、擴(kuò)展性、移動(dòng)性、可靠性、穩(wěn)定性和使用和維護(hù)的便捷性。

在無線網(wǎng)絡(luò)的建設(shè)中，我們特別考慮了無線網(wǎng)絡(luò)的安全可靠性，一是接入認(rèn)證；二是數(shù)據(jù)鏈路的全程加密；三是基于MAC地址的認(rèn)證?；贛AC地址的認(rèn)證就是MAC地址過濾，每一個(gè)無線接入點(diǎn)可以使用MAC地址列表來限制網(wǎng)絡(luò)中的用戶訪問。實(shí)施MAC地址訪問控制后，如果MAC列表中包含某個(gè)用戶的MAC地址，則這個(gè)用戶可以訪問網(wǎng)絡(luò)，否則該用戶不能訪問網(wǎng)絡(luò)；四是無線入侵偵測(cè)和無線終端位置的追蹤。

為了讓無線網(wǎng)絡(luò)更可靠，采用具有提供智能化的無線電波自動(dòng)調(diào)控與切換能力的設(shè)備，以確保單個(gè)AP接入點(diǎn)在發(fā)生故障時(shí)自動(dòng)切換到鄰近AP，不會(huì)影響無線的接入服務(wù)并采用具有支持熱備份的無線交換機(jī)的冗余備份機(jī)制。

三、“四網(wǎng)合一 全網(wǎng)互通”無線網(wǎng)絡(luò)的建設(shè)

2011年3月，我校申報(bào)了國(guó)家教師科研基金“十二五”規(guī)劃重點(diǎn)課題經(jīng)過專家評(píng)審得以立項(xiàng)。2011年7月，學(xué)校校園無線網(wǎng)絡(luò)建設(shè)全面鋪開，并與學(xué)校有線局域網(wǎng)無縫對(duì)接，利用烏市第70中學(xué)校園網(wǎng)站平臺(tái)，無線網(wǎng)絡(luò)環(huán)境上的移動(dòng)學(xué)習(xí)，將無線上網(wǎng)終端應(yīng)用在課堂教學(xué)中，將校園網(wǎng)站作用發(fā)揮到極致，取得良好的成果。

1.在建設(shè)前，采用自動(dòng)化Wi-Fi測(cè)量和規(guī)劃工具，用電子方式對(duì)無線局域網(wǎng)進(jìn)行預(yù)先設(shè)計(jì)。可將要求導(dǎo)入到應(yīng)用程序中，并根據(jù)規(guī)定的無線目標(biāo)和選定的WI-Fi設(shè)備，初步設(shè)計(jì)接入點(diǎn)的放置和所需數(shù)量。

2.在有線校園網(wǎng)絡(luò)的基礎(chǔ)上建設(shè)無線校園局域網(wǎng)，對(duì)現(xiàn)有的有線局域網(wǎng)進(jìn)行強(qiáng)有力的擴(kuò)充。無線接入點(diǎn)(簡(jiǎn)稱AP，俗稱基站)連接到以太網(wǎng)交換機(jī)或服務(wù)器上，采用三臺(tái)MB2531-E和七臺(tái)MB2521-E(地下室一臺(tái))完成在校園的無線全覆蓋(圖2)，在建設(shè)前的實(shí)測(cè)過程中，根據(jù)實(shí)測(cè)情況又增加了三個(gè)并微調(diào)了無線接入點(diǎn)的位置，使95%的校園區(qū)域可以傳輸無線電波并有較強(qiáng)信號(hào)，無線電波可以穿透墻壁和其他非金屬障礙物。便攜機(jī)可以使用自帶的無線網(wǎng)卡，臺(tái)式機(jī)和服務(wù)器可使用PCI或USB無線網(wǎng)卡無線上網(wǎng)，漫游用戶可以跟蜂窩電話系統(tǒng)一樣從一個(gè)AP轉(zhuǎn)到另一個(gè)AP。

3.將原來的單向播放閉路電視系統(tǒng)改建成雙向傳輸?shù)拈]路系統(tǒng)并通過專業(yè)硬件和軟件與校園網(wǎng)相連。將音頻廣播系統(tǒng)擴(kuò)充部分無線傳輸設(shè)備，實(shí)現(xiàn)部分音頻信號(hào)的無線傳輸，并與校園網(wǎng)相連。更新攝像機(jī)、照相機(jī)和錄音等設(shè)備使之直接采集數(shù)字視頻信號(hào)和音頻信息供網(wǎng)絡(luò)共享。由于衛(wèi)星遠(yuǎn)程教育網(wǎng)通過衛(wèi)星傳輸?shù)氖菙?shù)字信號(hào)，直接與網(wǎng)絡(luò)相連。從而初步實(shí)現(xiàn)“四網(wǎng)合一 全網(wǎng)互通”。

4.通過加裝和改進(jìn)相關(guān)設(shè)備，將各種教學(xué)資源全面整合并及時(shí)上傳到校園網(wǎng)資源，使之隨時(shí)隨地供師生使用。

5.給教室等電腦主機(jī)和教學(xué)設(shè)備加裝無線控制設(shè)備，實(shí)現(xiàn)設(shè)備操作的無線化。

6.為了更好地實(shí)現(xiàn)“四網(wǎng)合一 全網(wǎng)互通”的目標(biāo)，我們以“烏魯木齊市第70中學(xué)互聯(lián)網(wǎng)站”為平臺(tái)，整合各種資源，使用各種軟件，實(shí)現(xiàn)各項(xiàng)功能。2011年8月，我校對(duì)互聯(lián)網(wǎng)站全面改版。教育部2011年“全國(guó)中小學(xué)校優(yōu)秀網(wǎng)站評(píng)選”活動(dòng)。我校從全國(guó)693所中小學(xué)校中脫穎而出被評(píng)為全國(guó)中小學(xué)校百佳網(wǎng)站。2012年1月獲得國(guó)家教師基金“十二五”規(guī)劃重點(diǎn)課題（課題編號(hào)CTF120372）《基于無線網(wǎng)絡(luò)環(huán)境下移動(dòng)學(xué)習(xí)在教學(xué)中應(yīng)用研究》課題獲得階段成果一等獎(jiǎng)。

四、“四網(wǎng)合一 全網(wǎng)互通”無線網(wǎng)絡(luò)在教學(xué)和管理中的應(yīng)用

1.無線網(wǎng)絡(luò)在教學(xué)中的應(yīng)用

在無線網(wǎng)絡(luò)的環(huán)境下，使用有無線上網(wǎng)功能的設(shè)備（使用筆記本電腦、平板電腦、有WIFI功能的電子書、多媒體手機(jī)等），師生可以充分利用校園網(wǎng)、互聯(lián)網(wǎng)上的教育教學(xué)資源或自行開發(fā)的專題學(xué)習(xí)網(wǎng)站，開展校內(nèi)外學(xué)科教學(xué)。無線網(wǎng)絡(luò)將E-Learning(數(shù)字化學(xué)習(xí))升級(jí)到M-Learning，讓移動(dòng)學(xué)習(xí)進(jìn)入了課堂，讓學(xué)生成為學(xué)習(xí)的主人，在大班額集體授課的教室中，因材施教，個(gè)別指導(dǎo)，個(gè)性化學(xué)習(xí)成為可能。在課堂上，新的師生關(guān)系形成，課堂結(jié)構(gòu)上來看，傳統(tǒng)的教學(xué)通常以線性的方式通過教學(xué)環(huán)節(jié)組織教材。而無線網(wǎng)絡(luò)環(huán)境下的移動(dòng)學(xué)習(xí)，在不同的場(chǎng)地，對(duì)不同的學(xué)生、在不同時(shí)間采用最優(yōu)的手段和方法進(jìn)行傳授，此方法具有四維(空間、時(shí)間)立體的非線性特征。移動(dòng)教學(xué)將傳統(tǒng)的線性的教學(xué)方式擴(kuò)展為四維空間（三維的空間、一維的時(shí)間）的全息立體化教學(xué)方式，使教師能夠?qū)⒆约旱慕虒W(xué)思想和教學(xué)設(shè)計(jì)用最恰當(dāng)?shù)姆绞竭x擇最恰當(dāng)內(nèi)容在最恰當(dāng)時(shí)間內(nèi)展現(xiàn)給學(xué)生，真正實(shí)現(xiàn)教學(xué)最優(yōu)化。而教師的主導(dǎo)作用就是要利用多媒體實(shí)現(xiàn)教學(xué)的最優(yōu)化，充分發(fā)揮學(xué)生的主體作用。移動(dòng)學(xué)習(xí)可以彌補(bǔ)了集體授課的不足，使大班額條件下的個(gè)性化學(xué)習(xí)成為可能。真正在課堂落實(shí)個(gè)性化學(xué)習(xí)，才能真正做到教學(xué)最優(yōu)化。

通過無線網(wǎng)的建設(shè)，將原來的有線局域網(wǎng)信息從原來的沿線雙向傳輸?shù)浆F(xiàn)在的無線多向傳輸。如同過去用車將貨物沿公路運(yùn)輸目的地到現(xiàn)在如同飛機(jī)攜帶貨物隨時(shí)飛往各個(gè)方向，此時(shí)信息如同空氣中的氧氣一樣，無處不在處處在，隨時(shí)供人們使用。無線網(wǎng)絡(luò)讓教學(xué)資源插上了“隱形的翅膀”。學(xué)生可以利用網(wǎng)絡(luò)資源，無限鏈接，在有限的時(shí)空內(nèi)無限地獲取信息，滿足不同層次的學(xué)習(xí)需求，使學(xué)生有更大的學(xué)習(xí)自主權(quán)，真正做到個(gè)性化學(xué)習(xí)。

2.無線網(wǎng)絡(luò)在管理中的應(yīng)用

中學(xué)教育教學(xué)綜合管理系統(tǒng)應(yīng)用于無線校園網(wǎng)，移動(dòng)終端通過無線上網(wǎng)，依托基礎(chǔ)庫(kù)數(shù)據(jù)，可以隨時(shí)隨地準(zhǔn)確分析出學(xué)生學(xué)習(xí)的進(jìn)步狀況，掌握教師的教學(xué)、科研等情況，學(xué)校還可以進(jìn)行排課、選課、考務(wù)等教務(wù)管理、辦公事務(wù)管理、在線考試、備課管理、教師研修、資源管理、科研管理、教師研修、考勤管理、收費(fèi)管理、校產(chǎn)管理、宿舍管理、實(shí)驗(yàn)室管理、體衛(wèi)管理、招生管理、流程管理、德育管理、圖書管理、檔案管理等各項(xiàng)管理。為學(xué)校建立一個(gè)無線全覆蓋、實(shí)用性強(qiáng)的教育管理平臺(tái)。

利用無線網(wǎng)我校實(shí)現(xiàn)了學(xué)生對(duì)教師的網(wǎng)上評(píng)價(jià)，家長(zhǎng)對(duì)學(xué)校的評(píng)教。由于對(duì)每一個(gè)教師的評(píng)價(jià)要素多達(dá)十多項(xiàng)，以前紙介質(zhì)測(cè)評(píng)，用一個(gè)星期，如今只用幾小時(shí)，較好地為教育精細(xì)化管理提供有效的評(píng)測(cè)依據(jù)。

圖書館利用終端設(shè)備讀取的圖書電子標(biāo)簽信息可以通過無線網(wǎng)即時(shí)傳送。利用無線網(wǎng)我校還將圖書閱覽從閱覽室擴(kuò)展到教室、運(yùn)動(dòng)場(chǎng)、中心花園、宿舍等校園各處。

無線網(wǎng)絡(luò)讓教師之間、師生之間、學(xué)生與學(xué)生之間隨時(shí)隨地地交流。溝通無空間和時(shí)間的限制，使溝通真正無極限。

通過部署一個(gè)無線網(wǎng)管系統(tǒng)，提高了無線網(wǎng)管的管理質(zhì)量和效率。在無線控制器上開啟組播和IPv6功能，使師生可以觀看校內(nèi)音視頻組播。在教學(xué)開放日，對(duì)家長(zhǎng)開放的教室，通過數(shù)字音視頻采集系統(tǒng)實(shí)時(shí)采集和自動(dòng)傳輸?shù)椒?wù)器，家長(zhǎng)可以在家中通過瀏覽我校的互聯(lián)網(wǎng)網(wǎng)頁，觀看孩子在學(xué)校的表現(xiàn)和教師上課的情況。教師也可以通過無線網(wǎng)實(shí)時(shí)聽同行的課，并實(shí)時(shí)交流。

借助無線路由器我們還可以通過無線網(wǎng)向大屏幕傳送和發(fā)布信息。通過無線遙控的設(shè)備教室教師可以實(shí)現(xiàn)教室多媒體體設(shè)備的無線控制。類似這樣的無線應(yīng)用還有許多……

2011年3月我們開展了國(guó)家教師基金“十二五”規(guī)劃課題《基于無線網(wǎng)絡(luò)環(huán)境下的移動(dòng)學(xué)習(xí)在中學(xué)教學(xué)中的應(yīng)用研究》（課題批準(zhǔn)號(hào)：CTF120372），第一階段已按計(jì)劃完成，一方面我們?cè)O(shè)計(jì)并建設(shè)了烏魯木齊市第70中學(xué)“四網(wǎng)合一 全網(wǎng)互通”無線校園網(wǎng)，建設(shè)七十中無線網(wǎng)絡(luò)及與之相配套的軟硬件。另一方面建立相應(yīng)的應(yīng)用和管理制度。開展了無線網(wǎng)絡(luò)環(huán)境下音視頻資源的采集與共享的實(shí)驗(yàn)研究并取得成果。下一步，我們將開展第二階段的研究，初步探討無線校園網(wǎng)的應(yīng)用和基于無線網(wǎng)絡(luò)下移動(dòng)學(xué)習(xí)的特征、功能和應(yīng)用模式。

曾衛(wèi)（1966—），男，在職研究生，高級(jí)教師，烏魯木齊市第七十中學(xué)副校長(zhǎng)，曾發(fā)表論文四十余篇，獲得各類獎(jiǎng)勵(lì)四十余次。