教育數字化轉型是振興西部高等教育、推動西部地方高校高質量發展的重要抓手。藉助國家「教育數字化戰略行動」與「卓越工程師教育培養計劃」等一系列重大計劃與工程的支持,西華大學堅持立德樹人、以智啟人,積極探索適合自身發展的技術路線,賦能教育教學數字化轉型。近年來,學校創設融合式教學場景,不斷提升課程的「高階性、創新性、挑戰度」,在持續優化數字基礎設施的過程中,對以太彩光網絡進行了建設與探索。
現狀分析
在這個信息高度互聯、快速傳播的數字時代,學校需要構建自己的核心影響力,應從流程、制度、組織和技術四個方面入手,堅持「業務驅動」的原則,當業務都通過建模實現數據化的時候,學校就擁有了快速變革的能力。融合高速的校園基礎網絡正是數字化轉型的關鍵基座,它為校園內的各種信息化應用提供了穩定的傳輸環境,促進了信息資源的共享,推動了校園內各個業務的整合和優化,實現提質增效。
西華大學當前有郫都、宜賓、彭州、人南以及泰國曼谷易三倉5個校區,在校學生近4.1萬人。郫都校區校園網自上世紀90年代末開始規模建設,已運行20多年。
伴隨著雲計算、大數據與人工智慧的發展,課堂教學與學生學習的模式發生了巨大變化。各部門層出不窮的新業務對網絡提出了新的挑戰,網絡基礎設施已經成為教學數字化轉型的最大障礙,經過深入調研分析,學校發現了影響教學、科研、管理等業務數字化轉型發展的三大關鍵基礎能力:
數據高速傳輸能力
新時代教學模式演進,學校建設了許多精品教室、智慧教室。智慧教室需要實現在線課堂、師生線上互動、課程錄播等功能,對數據傳輸速率有著較高的要求。在實踐新型教學法,開啟各項智慧教室功能時,教室無線網絡帶寬峰值需求能達到2Gbps及以上,未來隨著AI輔助教學,常態化錄播、線上線下混合教學、AR/VR實訓等多業務場景逐步落地,教室內各類智能化設備數量將不斷增多,對高速數據傳輸能力的需求不斷增長,這將成為學校數字化轉型之路上需要提升的核心能力。
終端靈活接入能力
隨著學校加快數字化轉型,海量智慧終端湧入高校,無線接入環境成為關鍵基礎設施,如何搭建一個安全、快速、可溯源的物聯網環境,為教學、科研的新增業務提供友好的、人性化的交互介面,是未來高校人文校園建設的重要組成。
簡易運維能力
人工智慧技術的發展,為高等學校精簡機構、提升效率、降低運維成本提供了更多可行的空間,然而,基礎性的維護工作量卻難以通過AI技術有效實現降本增效。四川盆地空氣潮濕,學校的教學辦公樓宇內的綜合布線多為銅製網線,設備經常因為受潮腐蝕等因素,導致線路協商速率極低,無法滿足日常業務的需要。同時,由於此類故障的隱蔽性較強,常常需要擠占運維人員大量工時進行排查,不僅影響了師生的用網體驗,也難以實現學校簡化運維工作量的戰略需要。
體系構架
如何破解教學、科研、服務、管理等各業務遇到的瓶頸,西華大學信息與網絡管理中心從頂層設計出發,希望打造一張「融合」「高速」「靈活」「易維護」的新型校園網絡,推進各業務數據融合,建立大數據分析共享平台,發掘數據價值,充分發揮信息化對學校管理服務和決策的支撐作用。
「數字西華」戰略依據教育部《高等學校數字校園建設規範(試行)》進行設計。在基礎設施層構建了「數字西華全光網絡數字底座」和「數字西華數據中心」,為教學、辦公、科研、通用計算與高性能計算提供高質量的基礎設施網絡環境(如圖1);在支撐平台層構建了「數字西華數據中台」,實現了數據互通與數據治理;在平台應用層構建了「AI西華」「一表通」「教職工畫像」「校園知識門戶」等應用平台,通過「讓數據多跑路」實現「讓師生少跑腿」;在應用終端上構建了「網頁端+移動端」多端融通的信息門戶,為師生提供便捷的業務服務窗口。
圖1 西華大學利用網絡組織跨校區教學能力提升培訓
探索路徑
依託新技術融合組網,讓數據跑上「高速路」
為了實現「數字西華」的整體戰略目標,學校以基礎網絡設施建設為牽引,通過創新使用以太彩光網絡方案,打造了一張多網融合的全光網絡底座,有效促進「跨部門、跨專業、跨人員、跨終端、跨空間」的數據互聯互通共享,打破信息孤島,加快了學校的數字化轉型步伐。
信息與網絡管理中心經過深入的技術路線研究與實地考察調研,對比了傳統銅製雙絞線組網方案、千兆GPON全光網組網方案、萬兆XGSPON組網方案、乙太網EPON融合組網方案、以太全光彩光網絡組網方案之後,結合自身的歷史特點,以及當前的主要任務,選擇了基於乙太網的彩光網絡解決方案。
彩光技術是一個發展多年的成熟技術,是通過波分復用(WDM)傳輸方式,配合無源波分器件實現的一種全光網絡通信技術。然而,由於搭載此項技術的產品傳輸速率較高,因此價格也較貴,在校園園區網中鮮有使用。
近年來,受到雲計算與AIGC等先進技術的科研需求帶動,高校對數據中心的使用頻率大幅提升,辦公網絡萬兆接入已成為現實,因此國內廠商開始創新將彩光技術引入園區網,並大力投入研發資源降低該技術成本。
學校經過論證發現,圍繞彩光網絡搭建數字底座建設,可以為全校師生構建一個人人皆學、時時可學、處處能學的友好網絡環境,同時還能將校內多個業務系統的圍牆打通,讓數據更加自由流動。此種組網不僅高速集約,提升運維、管理、服務效能,也能滿足國家各項標準規範要求,同時具備較高先進性。
因此,學校採用了以彩光網絡技術為核心的以太全光網絡方案,對全校29棟樓,共計2000多個房間進行升級改造。(如圖2)
圖2 西華大學彩光網絡各場景部署圖
應用效果
構建「人人皆學、處處能學、時時可學」的數字基座
西華大學另闢蹊徑,通過彩光技術實現100G骨幹組網、80G彩光傳輸到樓,10G光設備入室部署,實現高質量校園接入網絡,有力支撐了全校全場景的泛在學習。
廣大師生依託無處不在的高速無線網絡,可隨時隨地訪問教學資源、分享資源、生產資源,配合學校在各教學樓打造風格不同的學習空間與學習園地,為學生們自習、小組研討等活動提供了便利,方便學生在課餘時間坐下來記憶單詞、練習聽力、學習網課、梳理筆記、交流思想,提升學習效率與學習質量,促進教學成果孵化。(如圖3)
圖3 西華大學學習園地
數位技術與新型教學法融合,推動數字育人新發展
教室作為學校培養人才的主戰場,為新型教學法應用提供了載體,西華大學除支撐常規的PBL/TBL教學法應用之外,學校還將ISW教學技能工作坊融入其中,ISW以BOPPPS有效教學模式為核心理念,採用參與式、小組體驗式的學習方法,教室信息化水平不斷升級。
傳統乙太網絡方案在應對教學設備調整與教學方法變更方面存在較多桎梏,傳統全光網絡方案解決了高帶寬和快速部署難題,而彩光網絡在前者基礎上,通過無源部署和波分技術,實現了多網融合與簡化運維的創新成效。
如今,智慧教室中的教師大屏、學生小組屏、無線AP、物聯網、網絡中控、攝像頭等眾多分屬於不同子網的設備,均可通過彩光網絡進行統一承載(業務之間流量互不干擾,波分隔離),極大提升了業務調度速度,節約了投資成本,降低了運維工作量。也幫助新型教學法更便捷落地,幫助師生更快吸收課堂知識,也為後續通過智慧教學平台觀看學習課程的師生提供更清晰穩定的數字教育資源。(如圖4)
圖4 西華大學實踐ISW新型教學法
多業務融合承載,讓數據跑上「高速路」
學校在推動教學與管理業務模式變革的過程中,以學校基礎網絡設施建設為牽引,支撐數字化轉型、教學科研發展、優化運營增效為目標,通過建設一張融合創新的彩光網絡核心底座,有效促進「跨部門、跨專業、跨人員、跨終端、跨空間」的數據互聯互通共享,打破信息孤島,促進智慧校園數字化轉型,運用融合數位技術構建教育與管理新模式,致力於取得新成效。
「AI西華」是融合了教師服務、科研服務、校內生活、教務服務、個人業務、IT服務、公共服務於一體的校內業務網上辦理一站式服務平台,涵蓋校內各單位的相關辦理流程,為師生提供便捷。得益於新彩光網絡的搭建,學校的網絡覆蓋、傳輸速率與融合承載能力大幅提升,使得「AI西華」的應用更加流程,場景使用率大幅提升。目前,「AI西華」配置完成的業務流程有60多個,涉及10多個部門,平台實現了數據中樞整合共享、統一身份認證等核心業務,將與教育教學、科學研究、人才培養等工作深度融合,解決校內各部門相關業務流程的網上流轉,提高辦事效率。
通過此次彩光網絡的建設與探索,西華大學的教學科研數據全面跑上「融合高速路」,真正實現了「讓數據多跑路,師生少跑腿」,促進了「服務提質增效」,為智慧教學、智慧科研、智慧管理、智慧運營、智慧服務等奠定了堅實的基礎。