門威

摘 要：智慧校園通常采用分層架構(gòu)，自下而上依次為IaaS（基礎(chǔ)設(shè)施即服務(wù)）、PaaS（平臺即服務(wù)）和SaaS（軟件應(yīng)用即服務(wù)）。公共數(shù)據(jù)平臺作為PaaS的重要組成部分，是各類業(yè)務(wù)數(shù)據(jù)共享和交換的媒介，是智慧校園建設(shè)的基礎(chǔ)。公共數(shù)據(jù)平臺的基礎(chǔ)支撐能力主要體現(xiàn)在信息標準的執(zhí)行能力、共享數(shù)據(jù)的開放能力和數(shù)據(jù)質(zhì)量的治理能力等方面。公共數(shù)據(jù)平臺需要從信息標準、數(shù)據(jù)管理和應(yīng)用服務(wù)等多個方面進行改進，最終為智慧校園開放架構(gòu)下的數(shù)據(jù)共享與管理提供支撐。

關(guān)鍵詞：智慧校園；公共數(shù)據(jù)平臺；數(shù)據(jù)治理

中圖分類號：G434 文獻標志碼：A 文章編號：1673-8454（2017）17-0051-04

一、智慧校園整體架構(gòu)

智慧校園就是利用云計算、物聯(lián)網(wǎng)、移動互聯(lián)等信息技術(shù)打造的智慧化教學環(huán)境，為師生提供綜合統(tǒng)一的信息管理平臺和一站式的信息服務(wù)[1]。智慧校園的建設(shè)遵循統(tǒng)一性、先進性、開放性和安全性等原則，通常采用分層的架構(gòu)模型。自下而上依次為：基礎(chǔ)設(shè)施層、公共數(shù)據(jù)平臺層和應(yīng)用服務(wù)層，如圖1所示[2]?；A(chǔ)設(shè)施包括服務(wù)器集群、物聯(lián)網(wǎng)設(shè)備和網(wǎng)絡(luò)基礎(chǔ)設(shè)施等；公共數(shù)據(jù)平臺包括元數(shù)據(jù)庫、代碼庫、共享庫和數(shù)據(jù)交換平臺等；應(yīng)用服務(wù)層包括各類業(yè)務(wù)和在其基礎(chǔ)上構(gòu)建而成師生一站式信息服務(wù)平臺。

公共數(shù)據(jù)平臺在智慧校園架構(gòu)中處于承上啟下的地位，是各類業(yè)務(wù)數(shù)據(jù)共享和交換的載體。

二、智慧校園公共數(shù)據(jù)平臺建設(shè)

隨著智慧校園的發(fā)展，傳統(tǒng)模式下的公共數(shù)據(jù)平臺無法支撐后期開放架構(gòu)下的數(shù)據(jù)共享與管理。公共數(shù)據(jù)平臺建設(shè)需要從提升基礎(chǔ)支撐能力、完善信息標準、打造數(shù)據(jù)管理平臺和應(yīng)用服務(wù)支撐平臺幾個方面開展[3]。

1.基礎(chǔ)支撐能力提升

基礎(chǔ)支撐能力主要包括信息標準執(zhí)行能力、公共數(shù)據(jù)平臺結(jié)構(gòu)、共享數(shù)據(jù)的開放能力、數(shù)據(jù)質(zhì)量的治理能力和歷史數(shù)據(jù)的積累能力的幾個方面。

（1）信息標準執(zhí)行能力

校級信息標準管理系統(tǒng)，一方面可以全面升級改造學校原有信息標準的內(nèi)容，另一方面可以加強信息標準的實際使用和執(zhí)行情況的管理手段。學校內(nèi)部的主數(shù)據(jù)庫和業(yè)務(wù)數(shù)據(jù)庫一旦有和信息標準不同步或不一致的情況，系統(tǒng)將及時檢查并將差異情況提報給數(shù)據(jù)平臺管理人員，幫助其了解和及時糾正信息標準執(zhí)行的差異，確保信息標準的可執(zhí)行性。

（2）公共數(shù)據(jù)平臺結(jié)構(gòu)

公共數(shù)據(jù)平臺應(yīng)包含數(shù)據(jù)管理平臺、應(yīng)用服務(wù)支撐平臺。通過數(shù)據(jù)集成與處理，可以實現(xiàn)基于公共需求的智慧校園服務(wù)，基于教學需求的智慧學習服務(wù)，基于管理需求的智慧管理服務(wù)。

（3）共享數(shù)據(jù)的開放能力

ETL作為業(yè)內(nèi)通用和常用的成熟技術(shù)，在數(shù)據(jù)交換和共享過程中的穩(wěn)定性和高適用性具有很好的優(yōu)勢。但隨著信息架構(gòu)的發(fā)展，傳統(tǒng)的ETL方式缺少數(shù)據(jù)共享的及時性和靈活性，無法將一些需要快速反饋的數(shù)據(jù)進行有效同步，直接通過數(shù)據(jù)庫進行數(shù)據(jù)交換的途徑也缺少多元的數(shù)據(jù)共享通道和手段，在后期的信息化建設(shè)過程中，需要提供及時有效、靈活可配的數(shù)據(jù)共享方式，便于后期碎片化服務(wù)的封裝和建設(shè)。

（4）數(shù)據(jù)質(zhì)量的治理能力

數(shù)據(jù)作為信息化建設(shè)的核心內(nèi)容，其質(zhì)量好壞在高校內(nèi)一直是一個無法量化的黑盒，但數(shù)據(jù)質(zhì)量的好壞直接影響到學校后期數(shù)據(jù)分析和數(shù)據(jù)利用的有效性，因此需要一套先進的管理工具，對學校的數(shù)據(jù)質(zhì)量進行全面的監(jiān)控，幫助數(shù)據(jù)平臺管理人員了解校內(nèi)數(shù)據(jù)質(zhì)量，便于其有效推進和提升校內(nèi)整體數(shù)據(jù)質(zhì)量。

（5）歷史數(shù)據(jù)的積累能力

數(shù)據(jù)平臺應(yīng)提供對歷史業(yè)務(wù)數(shù)據(jù)進行詳盡保存，作為學校數(shù)據(jù)資產(chǎn)的積累，用于后期的數(shù)據(jù)分析。

2.完善信息標準

信息標準建設(shè)是數(shù)字化智慧校園建設(shè)的重點之一，對推進校園信息化建設(shè)，保證信息的交流與共享，有著重要的意義。學校所采用的信息標準必須保證和國家以及教育部的信息標準相兼容。首先要定義公共數(shù)據(jù)標準，形成平臺內(nèi)的教育元數(shù)據(jù)庫和業(yè)務(wù)數(shù)據(jù)庫，用于向各應(yīng)用服務(wù)提供數(shù)據(jù)訪問，支持第三方系統(tǒng)以open-api方式的訪問。提供數(shù)據(jù)加解密、數(shù)據(jù)權(quán)限管理、功能權(quán)限管理、認證服務(wù)等功能服務(wù)，提供交換平臺的基礎(chǔ)管理功能。

《教育管理信息化標準》的頒布為教育部門進行教育數(shù)據(jù)總體的規(guī)劃和組織，建立統(tǒng)一的數(shù)據(jù)平臺提供明確的規(guī)范和標準，減輕學校人力資源和財政管理的負擔。學校信息標準制定的實施過程如圖2所示[4]。

學校信息標準包括代碼集、數(shù)據(jù)集和編碼規(guī)則3個部分，如圖3所示。

3.構(gòu)建數(shù)據(jù)管理平臺

數(shù)據(jù)管理平臺包括數(shù)據(jù)標準管理子系統(tǒng)、元數(shù)據(jù)管理子系統(tǒng)、主數(shù)據(jù)管理子系統(tǒng)、數(shù)據(jù)質(zhì)量管理子系統(tǒng)[5]。該平臺的建設(shè)可以提高數(shù)據(jù)的質(zhì)量（準確性和完整性），保證數(shù)據(jù)的安全性（保密性、完整性及可用性），實現(xiàn)數(shù)據(jù)資源在各組織機構(gòu)部門的共享，挖掘出數(shù)據(jù)的價值，支持決策分析，充分發(fā)揮信息化作用，用數(shù)據(jù)價值增強師生對信息化發(fā)展的信心與價值認同。具體來說，能夠?qū)π?nèi)的校內(nèi)信息系統(tǒng)提供數(shù)據(jù)交換和共享；向上級和外部單位提供相關(guān)的統(tǒng)計和報表；為全校師生提供個人的數(shù)據(jù)服務(wù)及信息的公開查詢；為院系教學單位提供教學、實訓、人財物管理支撐；為學校領(lǐng)導(dǎo)及職能部門的科學管理和決策提供支持。此外，該平臺面向數(shù)據(jù)后端服務(wù)，如數(shù)據(jù)處理、審核、統(tǒng)計和上報等，是基于數(shù)據(jù)整合的信息資源的綜合服務(wù)。數(shù)據(jù)管理平臺架構(gòu)如圖4所示。

（1）數(shù)據(jù)治理

在將各種數(shù)據(jù)源加載到數(shù)據(jù)平臺中的過程中，還需要經(jīng)歷一個重要過程，即“數(shù)據(jù)治理”。數(shù)據(jù)治理的主要功能包括數(shù)據(jù)標準管理、元數(shù)據(jù)管理、數(shù)據(jù)質(zhì)量管理、數(shù)據(jù)資產(chǎn)管理、數(shù)據(jù)安全管理五個部分。這個階段的重要性不亞于數(shù)據(jù)源本身。因為，原始數(shù)據(jù)雖然潛在包含著信息，但是如果不經(jīng)過有效的處理，不能將這些數(shù)據(jù)組合成邏輯上相互關(guān)聯(lián)的、形態(tài)和意義一致的數(shù)據(jù)集，就無法進行有效的處理，分析和洞察也就無從談起。而且，就復(fù)雜性和工作量而言，這部分是最難以進行自動化機器處理的，大部分數(shù)據(jù)清洗工作需要人工分析、討論、抉擇后才能確定，因此效率難以提升。數(shù)據(jù)治理過程中實現(xiàn)業(yè)務(wù)數(shù)據(jù)統(tǒng)一編碼，實現(xiàn)管理數(shù)據(jù)統(tǒng)一編碼，完成對學生、教師等信息資源規(guī)劃工作，建設(shè)全校統(tǒng)一、共享的教育基礎(chǔ)數(shù)據(jù)庫，為平臺服務(wù)提供基礎(chǔ)數(shù)據(jù)支撐和保障。圍繞學校、教師、學生主題，實現(xiàn)學籍、綜評、成績、師資等業(yè)務(wù)系統(tǒng)權(quán)威數(shù)據(jù)寫入主題數(shù)據(jù)庫的集成開發(fā)。實現(xiàn)基礎(chǔ)數(shù)據(jù)交換服務(wù)和統(tǒng)一數(shù)據(jù)服務(wù)，滿足信息化平臺上的應(yīng)用整合、共享交換、統(tǒng)一管理等要求，提升平臺整體架構(gòu)的合理性、靈活性和擴展性。endprint

（2）教育基礎(chǔ)數(shù)據(jù)庫構(gòu)建

數(shù)據(jù)中心教育基礎(chǔ)數(shù)據(jù)庫由代碼集、主題數(shù)據(jù)庫、共享數(shù)據(jù)庫等部分組成。教育基礎(chǔ)數(shù)據(jù)庫的設(shè)計，按照信息資源規(guī)劃的方法，通過概念模型、邏輯模型和物理模型設(shè)計，通過數(shù)據(jù)共享交換接口將權(quán)威數(shù)據(jù)抽取清洗入庫，實現(xiàn)數(shù)據(jù)匯集，并最終以數(shù)據(jù)服務(wù)接口的方式按教師、學生為主線提供信息服務(wù)。

1）權(quán)威數(shù)據(jù)模型

業(yè)務(wù)數(shù)據(jù)中心的建設(shè)基礎(chǔ)是需要實現(xiàn)權(quán)威數(shù)據(jù)模型制定。權(quán)威數(shù)據(jù)模型定義：源數(shù)據(jù)由唯一業(yè)務(wù)源產(chǎn)生和維護，采集到共享數(shù)據(jù)庫供其他業(yè)務(wù)共享和引用的數(shù)據(jù)為權(quán)威數(shù)據(jù)。如學生基本信息是典型的權(quán)威數(shù)據(jù)模型，它是由教務(wù)系統(tǒng)產(chǎn)生和維護，采集到共享數(shù)據(jù)庫供教務(wù)管理、教學質(zhì)量分析等眾多的全局服務(wù)模型所引用。權(quán)威數(shù)據(jù)模型包括教師、學生、組織機構(gòu)、課程等。

2）主題庫

主題庫是面向特定應(yīng)用領(lǐng)域，由若干邏輯相關(guān)的數(shù)據(jù)資源按照統(tǒng)一的標準規(guī)范整合形成，具有系統(tǒng)性和完整性，并通過統(tǒng)一的系統(tǒng)提供一站式服務(wù)的數(shù)據(jù)庫。每一主題由相應(yīng)的數(shù)據(jù)類、數(shù)據(jù)表與數(shù)據(jù)項構(gòu)成，數(shù)據(jù)項用元數(shù)據(jù)進行描述。

在數(shù)據(jù)主題域的劃分上，參考相關(guān)教育管理信息標準，結(jié)合我校教育管理業(yè)務(wù)特點，將基礎(chǔ)數(shù)據(jù)庫進行了主題域劃分。

整體上，將主題數(shù)據(jù)庫主題域劃分為學生、機構(gòu)（學校）、教職工等多個實體域，劃分出經(jīng)費、房產(chǎn)設(shè)施、教學、體衛(wèi)藝、教科研、德育、安全、綜合評價、辦公、統(tǒng)計決策等多個過程域。

3）共享庫

共享庫以主題庫中的數(shù)據(jù)為基礎(chǔ)，主要面向各類應(yīng)用提供公共數(shù)據(jù)服務(wù)，按業(yè)務(wù)應(yīng)用需要集成數(shù)據(jù)，構(gòu)建數(shù)據(jù)視圖，針對某項業(yè)務(wù)提供數(shù)據(jù)查詢和報表展現(xiàn)。包括教師、學生、課程基本數(shù)據(jù)視圖，學籍、辦公、成績、裝備等業(yè)務(wù)數(shù)據(jù)視圖，以及各種分類統(tǒng)計數(shù)據(jù)視圖等。

4）公共代碼集

公共代碼集由中華人民共和國國家標準（GB）代碼集、教育部教育管理信息化標準（JY）代碼集、教育管理數(shù)據(jù)定義標準、教育信息化規(guī)范與自定義代碼規(guī)范組成，每一代碼集包含若干代碼表。通過數(shù)據(jù)管理平臺的設(shè)計將達到以下目標：建立全校性的共享數(shù)據(jù)中心；實現(xiàn)全校信息編碼的統(tǒng)一和一致；保證任何兩個業(yè)務(wù)系統(tǒng)之間沒有冗余業(yè)務(wù)數(shù)據(jù)；保證“誰產(chǎn)生、誰維護”，所有的數(shù)據(jù)都只有唯一的維護者；保證可以提供反映整個學校的全面信息；保證可以為整個學校決策支持所需的數(shù)據(jù)信息；為學校的將來的決策支持系統(tǒng)積累分析數(shù)據(jù)。

（3）數(shù)據(jù)清洗與整合

數(shù)據(jù)清洗與整合平臺實現(xiàn)共享數(shù)據(jù)中心的數(shù)據(jù)采集與分發(fā)，提供對被交換信息進行清洗、轉(zhuǎn)換、裝載入庫等數(shù)據(jù)交換服務(wù)，即清理臟數(shù)據(jù)，完成對數(shù)據(jù)的整理，確保數(shù)據(jù)一致性、完整性和正確性。

（4）數(shù)據(jù)安全防護

除了網(wǎng)絡(luò)、應(yīng)用層面的安全，對數(shù)據(jù)還要提供數(shù)據(jù)層面的多級安全防護。

一級防護：數(shù)據(jù)接入防護。從部門接入加密數(shù)據(jù)，到平臺后解密存儲，不直接傳輸原始數(shù)據(jù)，防止數(shù)據(jù)泄露。

二級防護：數(shù)據(jù)加密防護。后臺數(shù)據(jù)匿名化映射，用戶不真正接觸實際數(shù)據(jù)，接觸的是匿名化和反匿名化數(shù)據(jù)。

三級防護：數(shù)據(jù)權(quán)限控制。數(shù)據(jù)開放權(quán)限控制嚴格，數(shù)據(jù)只開放給具有權(quán)限接觸的人，防止隱私泄露。

四級防護：非法訪問攔截。后臺采用session直接過濾掉不在用戶權(quán)限范圍內(nèi)的數(shù)據(jù)，有效防止數(shù)據(jù)庫注入等攻擊。

4.搭建應(yīng)用服務(wù)支撐平臺

應(yīng)用服務(wù)支撐平臺包含服務(wù)中心、應(yīng)用中心、消息中心、接口中心四大部分[6]，涵蓋了用戶統(tǒng)一身份認證、權(quán)限分配控制、日志、統(tǒng)計、應(yīng)用配置管理、應(yīng)用業(yè)務(wù)邏輯實現(xiàn)、通知實時傳遞、數(shù)據(jù)統(tǒng)一出入驗證等功能，為終端交互的實現(xiàn)提供全面地、可擴展的、維護便利的支撐。提供應(yīng)用的統(tǒng)一分發(fā)、管理、審核、集成、訪問渠道，可以對所有應(yīng)用（包括自建和第三方應(yīng)用）進行上架下架、權(quán)限配置等操作，操作結(jié)果可以實時在用戶手機上體現(xiàn)，實現(xiàn)高效可靠的應(yīng)用權(quán)限控制，減少運營風險。

服務(wù)中心可以對系統(tǒng)整合通用表單、定制表單、第三方表單、報修類應(yīng)用和預(yù)定類應(yīng)用提供相應(yīng)的程序接口，方便其他系統(tǒng)獲取表單及流程狀態(tài)。

應(yīng)用中心是所有表單的集中整合，通過表單和服務(wù)的整合，按照不同的維度對于服務(wù)和應(yīng)用進行劃分，方便使用者檢索、使用。

消息中心通過調(diào)用學校短信平臺、統(tǒng)一信息門戶、微信企業(yè)號、微信公眾號、郵件系統(tǒng)等消息接口對服務(wù)的申請和審批流程做實時的提醒，這樣可以讓申請者和審批者及時的處理和感知服務(wù)所處的流程階段及當前有多少審批需要處理。

接口中心包括兩方面：①一站式網(wǎng)上服務(wù)大廳平臺對于其他系統(tǒng)的調(diào)用接口。如通過與數(shù)據(jù)中心的調(diào)用將姓名、院系等基本信息直接從數(shù)據(jù)中心作為數(shù)據(jù)源配置到表單中從而省去了用戶再次填寫的麻煩也在一定程度上提高了數(shù)據(jù)的準確性和完整性；②其他系統(tǒng)調(diào)用一站式網(wǎng)上服務(wù)大廳平臺的接口。如MIS系統(tǒng)、微信平臺等，通過調(diào)用一站式網(wǎng)上服務(wù)平臺的數(shù)據(jù)，將服務(wù)、申請狀態(tài)、審批狀態(tài)等展示到第三方系統(tǒng)中。

三、結(jié)束語

智慧校園架構(gòu)下公共數(shù)據(jù)平臺建設(shè)是一個迭代完善的過程。每一次迭代都是為信息標準的制定為開頭，以構(gòu)建調(diào)整數(shù)據(jù)管理平和應(yīng)用服務(wù)支撐平臺為結(jié)束。公共數(shù)據(jù)平臺是校內(nèi)各類數(shù)據(jù)流通的管道，是數(shù)據(jù)分析的倉庫和載體，需要加強數(shù)據(jù)治理和安全防護。在智慧校園整體架構(gòu)中，公共數(shù)據(jù)平臺和統(tǒng)一身份認證、統(tǒng)一信息門戶、綜合服務(wù)門戶、網(wǎng)上辦事大廳和工作流平臺等共同構(gòu)成PaaS公共平臺層。

參考文獻：

[1]黃榮懷，張進寶，胡永斌，楊俊鋒.智慧校園：數(shù)字校園發(fā)展的必然趨勢[J].開放教育研究，2012（4）：12-17.

[2]王燕.智慧校園建設(shè)總體架構(gòu)模型及典型應(yīng)用分析[J].中國電化教育，2014（9）：88-92+99.

[3]劉冬鄰.智慧校園數(shù)據(jù)中心平臺建設(shè)研究[J].電子技術(shù)與軟件工程，2016（3）：208-209.

[4]李華，劉波，龔藝，楊永其.高校教育管理數(shù)據(jù)標準建設(shè)實踐[J].安徽電子信息職業(yè)技術(shù)學院學報，2017（2）：97-102.

[5]劉磊.公共數(shù)據(jù)平臺在高校數(shù)字化校園建設(shè)及管理中的應(yīng)用[D].上海師范大學，2008.

[6]于長虹.智慧校園智慧服務(wù)和運維平臺構(gòu)建研究[J].中國電化教育，2015（8）：16-20+28.

（編輯：王曉明）endprint