基于諾蘭模型的高校信息化建設趨勢分析與展望

黃 松，郭 偉

（1.湖北工業(yè)大學 理學院，湖北 武漢 430068； 2.江漢大學 數(shù)學與計算機科學學院，湖北 武漢 430056）

0 引言

“教育信息化”始于20世紀90年代，是伴隨著美國“國家信息基礎設施（NII）”而出現(xiàn)的［1］?！敖逃畔⒒笔峭ㄟ^在教育領域全面、深入地運用信息技術，以推動教育在思想、觀念、模式和內容的全面創(chuàng)新與深刻變革，促進教育不斷發(fā)展，使其適應信息化社會對教育發(fā)展新要求的過程［2］。作為教育現(xiàn)代化的重要組成部分，高等學校教育信息化也是構建現(xiàn)代國民教育體系、形成學習型社會的內在要求。作為信息技術研究與應用的前沿領域，我國高校經過多年的教育信息化建設，已在校園網(wǎng)絡、教學資源和環(huán)境、信息系統(tǒng)、運維服務體系以及信息化理論研究等方面取得了豐碩的成果。目前，各高校已陸續(xù)建成高速校園網(wǎng)絡，并以此為基礎，通過建設和完善各類教學、科研和管理信息系統(tǒng)，使其成為學校學術支撐環(huán)境的重要組成。

然而，縱觀我國高校信息化建設的發(fā)展歷程，由于缺乏成熟的解決方案以資借鑒，相關研究主要集中于信息系統(tǒng)的技術架構、開發(fā)方法與集成手段，對信息化建設進程的內在規(guī)律有所忽略。從而導致重視硬件購置，輕視應用服務，信息資源缺乏有效共享，不利于高校信息化的持續(xù)發(fā)展。

1 諾蘭階段模型

美國哈佛大學查理·諾蘭（Richard L.Nolan）等根據(jù)對200多家公司、部門發(fā)展信息系統(tǒng)實踐和經驗的總結，提出著名的信息系統(tǒng)發(fā)展階段模型，即所謂“諾蘭模型”。諾蘭認為，一個企業(yè)、行業(yè)或地區(qū)的信息化應用發(fā)展需要經過引入（Initiation）、傳播（Contagion）、控制（Control）和集成（Integration）4個階段。在這4個階段中，信息化建設的資源投入具有一定的變化規(guī)律，呈現(xiàn)出一條“S”型曲線，其最終階段是集成階段。20世紀80年代，隨著信息系統(tǒng)用途的不斷擴大，經過進一步驗證與完善，諾蘭將其4階段模型擴展為初始期、普及期、控制期、整合期、數(shù)據(jù)管理期和成熟期6個階段（見圖1）。

諾蘭強調，任何組織的信息化發(fā)展都要經歷從低級到高級不斷成熟的過程，各個階段之間互相聯(lián)系，不能隔斷或超越，并為應用需求和技術發(fā)展逐步推動，以一種波浪式的歷程不斷向更高階段發(fā)展。其中，前3個階段具有計算機數(shù)據(jù)處理時代的特征，后3個階段具有信息技術時代的特點。在兩個時代之間的“轉折區(qū)間”里，由于辦公自動化設備的普及、終端用戶計算環(huán)境的提高將導致非連續(xù)性發(fā)展，又稱之為“技術性斷點”。該轉折點是進行信息資源規(guī)劃的最佳時機。諾蘭模型的預見性，被其后國際上眾多企業(yè)與行業(yè)的信息化發(fā)展情況所驗證［3］。

2 高校信息化建設演進路徑分析

圖1 諾蘭6階段信息化發(fā)展模型

所謂高校教育信息化是指隨著現(xiàn)代信息技術的發(fā)展，高等院校根據(jù)自身發(fā)展的需要，以教育技術為動力，全面推進高等教育系統(tǒng)的變革和發(fā)展，使之成為與知識經濟相適應的新型教育形態(tài)。因此，高等學校信息化建設的目標是通過采用先進的信息技術構建與時代發(fā)展相適應的校園信息化體系，以在教學、科研、管理和生活等諸方面提高學校的綜合實力和人才培養(yǎng)質量。作為國民經濟和社會信息化的重要組成部分，高等學校信息化建設也必然遵循整個社會信息化發(fā)展規(guī)律，其信息化建設過程同樣展現(xiàn)出諾蘭模型的階段特征，并與信息技術發(fā)展保持著緊密關系［4］。

2.1 初始階段

我國高校信息化建設始于20世紀80年代中后期，其主要標志是在信息技術研究和計算機教學中引入小型計算機，以及完成一些簡單的統(tǒng)計和數(shù)據(jù)處理工作。

在信息化初始階段，部分重點高校使用VAX II等小型計算機和X.25等分組交換技術在局部范圍內構建網(wǎng)絡聯(lián)接，用于計算機網(wǎng)絡技術研究，并實現(xiàn)有限的文件資源的傳輸與共享。同時，開始嘗試電子郵件系統(tǒng)、CAI系統(tǒng)、中西文圖書檢索系統(tǒng)等軟件的開發(fā)與應用。

2.2 推廣階段

進入20世紀90年代，隨著信息技術的發(fā)展和微型計算機的應用，一些在單機系統(tǒng)上開發(fā)的應用軟件在高校教學、科研和管理等領域得到迅速推廣，并取得很好的效果。隨著對信息交流，特別是信息數(shù)字化保存與處理需求的日益提高，我國高校信息化建設工作進入推廣階段。

隨著基于C/S架構的信息系統(tǒng)數(shù)量迅速增加，應用范圍逐漸擴大，有些高校開始在一些部門采用Ethernet網(wǎng)絡技術構建局域網(wǎng)，使用Novell Netware、UNIX等多用戶網(wǎng)絡操作系統(tǒng)和Foxpro、Sybase、MS SQL Server等網(wǎng)絡數(shù)據(jù)庫，實現(xiàn)信息的匯總和文件、打印等資源的共享。而1993年中國教育和科研計算機網(wǎng)（CERNET）建設項目的啟動，標志著國內高校開始構建校園網(wǎng)，以滿足日益增長的信息資源共享需要。

據(jù)CERNET信息中心公布的數(shù)據(jù)顯示，自1995年底開放CERNET接入，到1999年底，CERNET入網(wǎng)用戶單位從108個發(fā)展到530多個，入網(wǎng)主機從2萬發(fā)展到20萬，用戶數(shù)量從3萬增長到近100萬，擁有50多個B類IP地址空間，為國內擁有IP地址數(shù)量最多的互聯(lián)網(wǎng)絡。

2.3 控制階段

進入21世紀，隨著網(wǎng)絡建設經驗的日益積累，信息系統(tǒng)在教學、科研和管理工作中的應用不斷深入、覆蓋范圍不斷擴大，國內各高校開始意識到信息資源及應用的重要性，在控制信息化建設的發(fā)展速度與規(guī)模的同時，相繼成立網(wǎng)絡信息服務主管部門，以統(tǒng)一規(guī)劃和管理網(wǎng)絡應用服務與信息數(shù)據(jù)，這標志著高校信息化建設進入控制階段［5］。

在控制階段，校園網(wǎng)絡主要以交換式快速Ethernet網(wǎng)，采用星型拓撲結構，使用超五類雙絞線和單（多模）光纖為基礎架構，網(wǎng)絡操作系統(tǒng)多采用SUN Solaris等UNIX系統(tǒng)，和Oracle、Sybase、Microsoft SQL Server等網(wǎng)絡數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)提供WWW、FTP、BBS等網(wǎng)絡基礎服務。

信息化建設的快速發(fā)展，也同時推動了信息化建設理論研究的深入發(fā)展。從內涵、標準、存在的問題、管理模式、系統(tǒng)集成等方面對高等教育信息化進行研究，以持續(xù)指導后續(xù)信息系統(tǒng)的建設［6］。2000年清華大學在國內高校率先提出“數(shù)字化校園”建設目標，以大學資源計劃（University Resource Planning，URP）作為大學信息化建設的指導理論，意味著高校信息化進入到建設與應用并重的階段［7］。

2.4 集成階段

進入“十一五”規(guī)劃期間，面對信息化建設中出現(xiàn)的數(shù)據(jù)分散、數(shù)據(jù)源缺乏唯一性、應用系統(tǒng)難以整合、關鍵數(shù)據(jù)難以共享等問題，國內高校開始嘗試以數(shù)字化校園建設為背景，以校園“一卡通”建設為突破口，從整體角度對網(wǎng)絡應用與數(shù)據(jù)進行規(guī)劃和整合。以期通過建立基礎數(shù)據(jù)庫，將各信息系統(tǒng)整合到一個統(tǒng)一的信息管理平臺之上加以管理，使各類信息資源得到充分的集成，以便更有效地在學校內部得到共享和利用。特別是教育部《2003-2007年教育振興行動計劃》的“教育信息化建設工程”，在基礎設施建設、信息技術標準研制與推廣、信息資源開發(fā)與整合以及信息化人才培養(yǎng)等方面，對高校信息化建設進行了統(tǒng)一規(guī)劃和部署。

在集成階段，校園網(wǎng)已發(fā)展為一個非常龐大而復雜的網(wǎng)絡系統(tǒng)，它不僅需要為教學、科研、管理等一系列信息管理系統(tǒng)提供一個基本的運行平臺，而且還要為各種應用系統(tǒng)提供多種服務，使信息能及時、準確地在各系統(tǒng)間傳送。為此，國內各高校校園網(wǎng)建設普遍采用開放的技術架構、綜合的信息標準，建立集中式基礎數(shù)據(jù)庫和信息資源庫，以構建統(tǒng)一的信息資源服務平臺，關聯(lián)和整合各信息系統(tǒng)和應用服務，以為更多類型的用戶提供統(tǒng)一展現(xiàn)的個性化服務［8］。

圖2展示了在信息化發(fā)展的不同階段，我國高校信息化建設的主要工作。

圖2 高校校園網(wǎng)與信息化發(fā)展階段模型

3 信息化建設的網(wǎng)絡特性分析

從上述分析結果不難看出，我國高校信息化建設歷史雖然較短，其發(fā)展歷程依然遵循諾蘭階段模型，并具有鮮明的網(wǎng)絡時代特點。在高校信息化歷程中，校園網(wǎng)絡建設扮演了極其重要的角色，并成為推動教育信息化發(fā)展的重要力量。

在信息化初始階段，校園網(wǎng)絡建設的主要任務是利用計算機網(wǎng)絡構建數(shù)據(jù)傳輸平臺以傳輸業(yè)務數(shù)據(jù)，使之成為未來高校信息化發(fā)展的基礎。該平臺隨著通訊技術的發(fā)展，也從最初的X.25專線，發(fā)展為當前廣泛采用的超五類雙絞線纜、單（多）模光纖作為信息傳輸介質的結構化綜合布線系統(tǒng)，并在不遠的將來實現(xiàn)全區(qū)域的校園無線網(wǎng)絡覆蓋。

在信息化推廣階段，校園網(wǎng)建設的主要任務是利用網(wǎng)絡構建信息交換平臺，通過網(wǎng)絡服務，將其推廣到教學、科研、管理和生活等各個領域。除WWW、DNS、E-mail等基礎網(wǎng)絡服務之外，高校校園網(wǎng)建設主要致力于利用網(wǎng)絡數(shù)據(jù)庫等技術在學校教學、科研和管理等領域構建信息系統(tǒng)，以從模式、內容和方法上推動信息化發(fā)展。

在信息化控制階段，由于信息內容的迅速增加，校園網(wǎng)建設的重點由基礎設施建設轉向應用推進，在使用信息新技術改進和完善已有網(wǎng)絡基礎設施和基本服務的同時，通過構建信息存儲平臺，實現(xiàn)數(shù)據(jù)的集中式存儲方式以滿足網(wǎng)絡教學（課件）、科研、數(shù)字圖書館、用戶管理等對信息資源數(shù)字化存儲在容量、效率，乃至安全、災備等方面的需求。

在信息化集成階段，由于各類信息系統(tǒng)已基本建成并初具規(guī)模，信息化應用也已深入到學校的各個業(yè)務方面，此時的校園網(wǎng)建設重點集中在信息資源平臺的構建上。利用SOA等開放技術架構，以用戶為中心組織和整合信息資源與服務，為用戶提供集成的個性化信息服務。

盡管不斷有新技術的引入，在信息化建設理念并未發(fā)生根本性變動的前提下，可以預期未來信息化發(fā)展的趨勢不會改變，并依然具有鮮明的網(wǎng)絡特性。這也意味著在高校教育信息化的數(shù)據(jù)管理階段實現(xiàn)中，校園網(wǎng)建設仍然將是信息化的基礎和主要內容。

4 數(shù)據(jù)管理階段的校園網(wǎng)建設展望

目前，我國部分重點高校信息化建設已率先進入諾蘭模型的數(shù)據(jù)管理階段，而大部分學校的信息化則處于集成階段，這意味著高校教育信息化正處于由控制階段向集成階段邁進的關鍵時期。然而，這種跨越與此前各階段的提升卻有著本質的不同。在諾蘭模型中，系統(tǒng)集成與數(shù)據(jù)管理被分割為前后兩個階段，以期先實現(xiàn)信息系統(tǒng)的整合再進行數(shù)據(jù)的管理。然而，后續(xù)的大量實踐證明情況并非如此，這一點也為我國高校信息化在集成階段獲得極大發(fā)展，卻也存在著信息孤島，雖然逐漸消除，但是信息共享的深度與廣度無法為教育、科研、產業(yè)和管理提供有效支持等諸多問題所證實［9］。對所謂的諾蘭模型“技術斷點”，美國信息化專家米歇（Mische）指出信息系統(tǒng)集成與數(shù)據(jù)管理密不可分，系統(tǒng)集成階段的重要特征就是數(shù)據(jù)組織，信息系統(tǒng)集成的實質就是數(shù)據(jù)整合與集成［10］。

因此，在未來的數(shù)據(jù)管理階段，高校信息化工作的重點將由于此前的數(shù)據(jù)處理、組織機構和行為管理轉向各種信息技術的集成，在信息化理論的指導下，對學校信息化的總體架構重新進行構建，以全面規(guī)范學校信息系統(tǒng)建設，通過數(shù)據(jù)中心、數(shù)據(jù)交換技術和工作流/數(shù)據(jù)流定制及SOA等技術的綜合運用，實現(xiàn)校內數(shù)據(jù)的按需流動和共享，將信息技術與教育管理深度融合。

4.1 統(tǒng)一的系統(tǒng)架構

構建統(tǒng)一系統(tǒng)架構的目的是將整個學校視為一個整體，通過采用統(tǒng)一系統(tǒng)架構實現(xiàn)數(shù)字化校園的頂層設計和信息資源規(guī)劃，以構建統(tǒng)一的業(yè)務模型、用戶模型、信息模型和數(shù)據(jù)標準，實現(xiàn)校內信息資源的充分整合與利用，全面提升學校的教育競爭力。

而建設統(tǒng)一的信息系統(tǒng)整體架構的關鍵，是統(tǒng)一數(shù)據(jù)標準，規(guī)范接口技術，實現(xiàn)信息系統(tǒng)的數(shù)據(jù)、流程、技術的分離，在實現(xiàn)業(yè)務與技術發(fā)展的無關性，以保障系統(tǒng)良好的可擴展性的同時，將現(xiàn)有各業(yè)務系統(tǒng)作為相互聯(lián)系的子系統(tǒng)整合進該框架之中，以整合其服務功能和信息資源，實現(xiàn)數(shù)據(jù)的共享，從而消弭由于此前各信息化建設階段中由于缺乏統(tǒng)一規(guī)劃而導致的“信息孤島”等問題，進而提高信息交換、管理、存儲和挖掘的效率。

4.2 層次化的系統(tǒng)架構

數(shù)字化校園建設是一個龐大的系統(tǒng)工程，由于其功能眾多，聯(lián)系復雜，其系統(tǒng)架構應表述為層次結構，通過用戶接入層、信息服務層、接口層以及數(shù)據(jù)層的劃分，以實現(xiàn)統(tǒng)一的業(yè)務模型、用戶模型、信息模型和數(shù)據(jù)標準的構建，完成數(shù)字化校園基礎支撐平臺的建設。

用戶接入層：該層位于整個架構的最頂層，直接面對用戶，是用戶進入信息系統(tǒng)的唯一入口，主要功能包括統(tǒng)一身份認證和用戶權限控制等，使用戶可以方便、安全、可靠、高效地訪問到授權范圍內的數(shù)據(jù)及服務。

信息服務層：該層除傳統(tǒng)的網(wǎng)絡服務之外，還在為校園一卡通、圖書管理系統(tǒng)、教務系統(tǒng)等各類應用信息服務提供整合并方便靈活地進行部署、拓展的同時，支持不同用戶、不同權限的個性化定制，以提供用戶獨有的個性化信息服務。

數(shù)據(jù)交換層：該層是信息服務層各類信息服務的數(shù)據(jù)提供平臺，提供統(tǒng)一、規(guī)范的數(shù)據(jù)接口。通過接口的注冊、發(fā)布以及授權使用等功能，在各業(yè)務子系統(tǒng)之間提供有效的數(shù)據(jù)交換渠道。

公共數(shù)據(jù)層：該層位于整個架構的最底層，主要用于基礎信息的數(shù)據(jù)存儲，包括用戶基本信息、認證權限信息、國家標準代碼庫等各類公共信息，但并不涉及各業(yè)務子系統(tǒng)自身的業(yè)務數(shù)據(jù)，以為其上層提供底層的數(shù)據(jù)支持。該層次化統(tǒng)一數(shù)字化校園系統(tǒng)架構示意圖如圖3所示。

圖3 層次化統(tǒng)一數(shù)字校園系統(tǒng)架構示意圖

5 結語

高校信息化建設是一個長期的過程，也是高等教育改革與發(fā)展的重要任務和必經之路，期間所涉及巨大的人力、物力和資源投入，對任何高校而言都是一項艱巨的工程。本文通過運用諾蘭模型理論對我國高校信息化發(fā)展歷程的不同階段加以界定，認為其發(fā)展符合諾蘭模型關于信息化發(fā)展的一般規(guī)律，而諾蘭模型數(shù)據(jù)管理階段的信息化理論對當前高校信息化建設及今后發(fā)展方向的規(guī)劃具有重要的指導意義。

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