文/洪丹丹 張晉安 徐墨 鎖志海

移動微校園建設(shè)及關(guān)鍵技術(shù)探討

文/洪丹丹 張晉安 徐墨 鎖志海

隨著教育信息化的推進(jìn)，高校越來越多地關(guān)注移動微校園如何建設(shè)的話題。本文以西安交通大學(xué)移動微校園建設(shè)為研究背景，分析了當(dāng)前校園移動信息化面臨的挑戰(zhàn)，提出以“輕應(yīng)用、碎服務(wù)、快響應(yīng)、多兼容”的理念構(gòu)建高等學(xué)校移動微校園服務(wù)平臺，并利用kettle實現(xiàn)相關(guān)數(shù)據(jù)交換任務(wù)，以輕量級json為數(shù)據(jù)接口標(biāo)準(zhǔn)，打造集微教務(wù)、微生活、微財務(wù)、微就業(yè)于一體的移動服務(wù)平臺，并對系統(tǒng)架構(gòu)、功能設(shè)計及數(shù)據(jù)交換等關(guān)鍵技術(shù)進(jìn)行了描述。

校園信息服務(wù)移動化面臨的挑戰(zhàn)與機(jī)遇

隨著各類移動信息化技術(shù)的普及，利用原生App、跨平臺移動App及HTML5等手段將校園傳統(tǒng)信息系統(tǒng)進(jìn)行移動化，為師生提供便捷、快速、不受設(shè)備型號及地理位置限制的信息化服務(wù)，成為越來越多高校的關(guān)注重點。以西安交通大學(xué)為例，由于校園用戶的移動服務(wù)需求種類龐大，服務(wù)項目較多，給傳統(tǒng)校園信息平臺帶來諸多挑戰(zhàn)：

1.傳統(tǒng)信息系統(tǒng)服務(wù)重，技術(shù)路線陳舊難改造。此類系統(tǒng)多以具有龐大數(shù)據(jù)對象的學(xué)生系統(tǒng)，研究生系統(tǒng)，教務(wù)選課系統(tǒng)，一卡通系統(tǒng)，財務(wù)系統(tǒng)，科研項目管理系統(tǒng)等校園傳統(tǒng)核心業(yè)務(wù)系統(tǒng)為主。

2.移動設(shè)備類型多，差別大，針對性開發(fā)壓力大。如針對安卓系統(tǒng)、iOS系統(tǒng)或其他移動操作系統(tǒng)都獨立開發(fā)移動App，對應(yīng)用建設(shè)單位和應(yīng)用管理單位均帶來巨大建設(shè)壓力和維護(hù)管理壓力。尤其由于安卓系統(tǒng)各版本差異性較多，需要更多的針對性開發(fā)。

3.數(shù)據(jù)多，標(biāo)準(zhǔn)少，接口難統(tǒng)一，數(shù)據(jù)共享利用率低。由于學(xué)校核心業(yè)務(wù)系統(tǒng)的建設(shè)單位不一、開發(fā)平臺及實施路線不同，導(dǎo)致同類型數(shù)據(jù)共享服務(wù)接口格式差異較大，數(shù)據(jù)標(biāo)準(zhǔn)依據(jù)各個系統(tǒng)的開發(fā)單位習(xí)慣各自獨立，未按照統(tǒng)一標(biāo)準(zhǔn)進(jìn)行標(biāo)注，在重新規(guī)劃校園移動服務(wù)平臺時，需要對同類型業(yè)務(wù)重建并重組大量數(shù)據(jù)接口，往往工作效率低下，開發(fā)進(jìn)度緩慢，維護(hù)工作增大。

因此，在構(gòu)建校園移動服務(wù)平臺時，屏蔽個性化、以較少的開發(fā)成本提供共享利用程度高的移動信息服務(wù)成為當(dāng)前校園信息化移動轉(zhuǎn)型的重點與機(jī)遇。

圖1 移動微校園邏輯架構(gòu)

移動微校園的建設(shè)目標(biāo)

移動微校園立足于高校信息化的歷史建設(shè)成果，將傳統(tǒng)數(shù)字化校園里的各類信息系統(tǒng)作為數(shù)據(jù)及服務(wù)母體，從各服務(wù)系統(tǒng)中篩選出師生訪問頻度高且貼近用戶細(xì)粒度交互需求的服務(wù)對象，將此類對象通過移動手段（微信、微博、移動APP等）進(jìn)行移動端集成，形成響應(yīng)速度快，用戶體驗細(xì)致入微的移動一站式服務(wù)（系統(tǒng)架構(gòu)如圖1所示）。

為實現(xiàn)主動適應(yīng)各類移動智能設(shè)備、移動應(yīng)用輕便，使用戶在各類碎片化時間段內(nèi)均可獲得校園信息系統(tǒng)提供的便捷、及時的響應(yīng)服務(wù)，移動微校園的建設(shè)目標(biāo)如下：

1.客戶端層構(gòu)建面向各類校園微服務(wù)的碎片化服務(wù)產(chǎn)品，發(fā)布緊貼用戶個性化需求的校園微服務(wù)，如微教務(wù)（課表查詢、成績查詢）、微財務(wù)（學(xué)費、黨費、工資、公積金）、微科研（項目查詢、資金明細(xì)跟蹤）、微評教等動態(tài)化多元化碎片服務(wù)。

2.整合微信、移動客戶端、Wap及傳統(tǒng)PC信息系統(tǒng)等服務(wù)渠道，建立健全信息系統(tǒng)多渠道協(xié)同服務(wù)，保持?jǐn)?shù)據(jù)一致性及服務(wù)體驗多元性。

3.以大數(shù)據(jù)分析技術(shù)為基礎(chǔ)，為用戶提供多維度、智能化、專業(yè)化的碎片服務(wù)智能管理平臺。

4.以SOA為技術(shù)基礎(chǔ)，建立服務(wù)注冊與數(shù)據(jù)開放管理平臺，形成多部門協(xié)同開發(fā)的移動數(shù)據(jù)服務(wù)模式。

移動微校園實現(xiàn)

系統(tǒng)架構(gòu)

以“輕應(yīng)用、碎服務(wù)、快響應(yīng)、多兼容”的原則，移動微校園邏輯架構(gòu)如圖1所示。

1.數(shù)據(jù)層：由數(shù)字化校園多年建設(shè)累計的各類核心信息庫組成，如教師庫、教學(xué)資源庫、學(xué)生信息庫、一卡通數(shù)據(jù)庫、教務(wù)數(shù)據(jù)庫、財務(wù)數(shù)據(jù)等組成。各數(shù)據(jù)通過數(shù)據(jù)總線方式或數(shù)據(jù)交換方式為上層提供共享數(shù)據(jù)服務(wù)。

2.數(shù)據(jù)交換與共享層：提供各子系統(tǒng)接入的接口，實現(xiàn)數(shù)據(jù)交換平臺和各信息系統(tǒng)的有機(jī)結(jié)合，以統(tǒng)一的接口規(guī)范實現(xiàn)數(shù)據(jù)自動提取、數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換、數(shù)據(jù)發(fā)送、數(shù)據(jù)校驗、數(shù)據(jù)審核等；同時支持?jǐn)?shù)據(jù)同步、歷史數(shù)據(jù)遷移等。實現(xiàn)“統(tǒng)一標(biāo)準(zhǔn)，統(tǒng)一交換的”構(gòu)想，為不同的數(shù)據(jù)庫、不同數(shù)據(jù)格式之間進(jìn)行數(shù)據(jù)交換。

3.業(yè)務(wù)層：由校園各類核心業(yè)務(wù)系統(tǒng)組成，全面負(fù)責(zé)移動校園的各類核心業(yè)務(wù)的處理，在上層校園用戶提供基礎(chǔ)業(yè)務(wù)信息處理、業(yè)務(wù)集成與分享等、并重點將繁重的業(yè)務(wù)處理及計算集中此處處理，保證上層應(yīng)用的便捷性，輕便性。

4.安全控制層：以統(tǒng)一身份認(rèn)證、基于角色的細(xì)粒度功能控制、授權(quán)控制及細(xì)粒度數(shù)據(jù)控制等，保證移動校園的數(shù)據(jù)安全和用戶大數(shù)據(jù)隱私保護(hù)。

5.移動服務(wù)層：該層的建設(shè)對象與研究對象均是移動校園的重要組成內(nèi)容—碎服務(wù)。其主要工作就是立足校園移動用戶需求研發(fā)各類細(xì)粒度碎服務(wù)，并適當(dāng)對碎服務(wù)進(jìn)行集成重組，便于上層客戶端的輕展現(xiàn)，達(dá)到服務(wù)快速響應(yīng)。

6.客戶端層：以微信、移動APP，WAP及瀏覽器等將移動服務(wù)層提供的各類微服務(wù)進(jìn)行集成與展現(xiàn)，并且可以依據(jù)用戶的偏好，自動加載或卸載相關(guān)微服務(wù)。

圖2 移動微校園中的一卡通服務(wù)的數(shù)據(jù)交換示意

功能設(shè)計

1.微教務(wù)

學(xué)生成績：基于大數(shù)據(jù)分析技術(shù)，為教師提供多維度學(xué)生成績查詢，如以時間維度為向?qū)?，提供教師各學(xué)年各門課程學(xué)生成績統(tǒng)計分析；以課程為維度向?qū)?，分析該教師某門課程歷年教學(xué)水平變化趨勢；以教師為維度，分析該教師各門課程在全校同行中的績效變化等。

教學(xué)督導(dǎo)：為學(xué)校教務(wù)督導(dǎo)成員提供多維度教師業(yè)務(wù)水平的統(tǒng)計分析；同時依據(jù)校園一卡通的考勤記錄，經(jīng)大數(shù)據(jù)篩查，分析學(xué)生上課質(zhì)量與上課行為的關(guān)系等。

2.微生活

一卡通分析：為師生提供一卡通微服務(wù)，幫助其查詢每日一卡通消費明細(xì)及地點，同時基于大數(shù)據(jù)分析技術(shù)，可橫向、縱向分析其消費能力在全校范圍內(nèi)的排名及消費習(xí)慣，幫助用戶合理規(guī)劃健康的飲食生活。

圖書借閱：為師生提供移動服務(wù)解決服務(wù)，如借閱查詢，歸還超期提醒等。

教室查詢：提供學(xué)校3大校區(qū)所有教室的空閑時間情況，方便學(xué)生合理規(guī)劃自習(xí)時間與地點。

3.微財務(wù)

工資查詢：為教職工提供當(dāng)月及歷史工資明細(xì)查詢。

公積金查詢：為教職工提供公積金查詢服務(wù)。

4.微就業(yè)

為學(xué)生提供就業(yè)互動服務(wù)，如就業(yè)問答、活動與講座，招聘信息及在線咨詢預(yù)約服務(wù)等微服務(wù)。

移動微校園關(guān)鍵技術(shù)

Kettle數(shù)據(jù)交換

由于移動微校園的建設(shè)依賴多項校園移動碎服務(wù)，尤其每個碎服務(wù)的接口規(guī)范，數(shù)據(jù)庫類型、數(shù)據(jù)標(biāo)準(zhǔn)等差異較大，因此需要應(yīng)用數(shù)據(jù)交換手段，把來自不同數(shù)據(jù)源與數(shù)據(jù)標(biāo)準(zhǔn)的數(shù)據(jù)進(jìn)行優(yōu)化表達(dá)，提高數(shù)據(jù)質(zhì)量，對數(shù)據(jù)進(jìn)行按需增量抽取、轉(zhuǎn)換、加載。

Kettle作為純Java編寫的開源ETL，可以為開發(fā)者提供圖形化差異數(shù)據(jù)處理頁面；基于transformation和job兩種腳本，實現(xiàn)數(shù)據(jù)基礎(chǔ)轉(zhuǎn)換和工作流控制。

以移動微校園中的一卡通服務(wù)為例，其job工作流示意圖如圖2所示。

Json數(shù)據(jù)/文件抽取

為提高移動微校園的數(shù)據(jù)交換速度，引入Json格式作為數(shù)據(jù)交換的標(biāo)準(zhǔn)傳輸格式是當(dāng)前比較流行的移動輕量級數(shù)據(jù)交換方式，其不僅提高數(shù)據(jù)交換效率，又具有較高通用性，適合各類數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)間的數(shù)據(jù)交換，且擴(kuò)展性強(qiáng)。以用戶一卡通消費分析為例，其歷史消費記錄的json數(shù)據(jù)流片段如圖3所示，移動客戶端僅僅需要展示消費時間、地點、交易額及卡內(nèi)余額信息，但原始數(shù)據(jù)流卻提供了非常龐大的冗余字段，導(dǎo)致數(shù)據(jù)傳輸緩慢，且與用戶身份信息相關(guān)的字段缺失。因此數(shù)據(jù)清洗與封裝的處理過程如下：

1.Java讀取原始數(shù)據(jù)流，提取消費記錄字段sysname1、tranname、poscode、nowAmt、ftranAmt；

2.從校內(nèi)統(tǒng)一身份認(rèn)證系統(tǒng)中依據(jù)用戶登錄時使用的統(tǒng)一身份認(rèn)證用戶名，提取用戶身份信息，如職工號、年級、用戶類型、專業(yè)、性別等與前面清洗過的數(shù)據(jù)進(jìn)行重組與封裝處理；

圖4 西安交通大學(xué)官方微信號之微校園應(yīng)用效果展示

3.經(jīng)kettle數(shù)據(jù)交換，將清洗重組后的數(shù)據(jù)導(dǎo)入移動微校園的數(shù)據(jù)庫，供上層應(yīng)用共享。

其中數(shù)據(jù)封裝的Java代碼片段如下：

ja.getJSONObject(i).put("userno", userno);

ja.getJSONObject(i).put("grade", s.getGrade());

ja.getJSONObject(i).put("classid", s.getClasssid());

ja.getJSONObject(i).put("usertype", s.getUsertype());

ja.getJSONObject(i).put("zydm", s.getSpecialityid());

ja.getJSONObject(i).put("sex", s.getSex());

ja.getJSONObject(i).put("netid",s.getNetid());

ja.getJSONObject(i).getString("sysname1");

ja.getJSONObject(i).getString("tranname");

ja.getJSONObject(i).getString("poscode");

ja.getJSONObject(i).getString("nowAmt");

ja.getJSONObject(i).getString("ftranAmt");

圖3 一卡通原始數(shù)據(jù)流片段

根據(jù)校園移動服務(wù)面臨的新挑戰(zhàn)，本文以“輕應(yīng)用，碎服務(wù)”理念，將傳統(tǒng)校園信息化的重服務(wù)進(jìn)行碎片化處理與精煉提純，將用戶日常關(guān)心的核心業(yè)務(wù)進(jìn)行碎化與再重組，快速搭建適應(yīng)數(shù)據(jù)多元，服務(wù)動態(tài)的移動微校園服務(wù)平臺。該平臺基于kettle和json有效屏蔽了數(shù)據(jù)庫與數(shù)據(jù)接口的差異性，構(gòu)建的微生活、微財務(wù)、微教務(wù)等應(yīng)用，可便捷集成入校園官方微信公眾號進(jìn)行發(fā)布，也可同時嵌入校園官方移動App，真正實現(xiàn)校園移動服務(wù)跨平臺共享，極大減少客戶端應(yīng)用的開發(fā)量和維護(hù)量。

截至目前，該研究成果已經(jīng)集成入西安交通大學(xué)官方微信號中（如圖4所示），學(xué)生端集成的微服務(wù)共計9項，教師端集成微服務(wù)共計7項，數(shù)據(jù)量達(dá)10余萬條。

未來的工作將集中放在移動客戶端的用戶交互體驗升級，將智能移動設(shè)備的各類傳感器優(yōu)勢發(fā)揮最大，研發(fā)適應(yīng)時代潮流和用戶細(xì)粒度需求的碎服務(wù)，隨時集成入移動微校園供用戶使用。

（作者單位為西安交通大學(xué)數(shù)據(jù)與信息中心）