高等院校智慧校園建設(shè)規(guī)劃與實(shí)現(xiàn)

秦志民++劉素珍

摘 要 隨著智慧校園的大規(guī)模推進(jìn)，智慧校園作為智慧城市的重要組成部分，受到了前所未有的重視。智慧教育是教育教學(xué)與信息技術(shù)深度融合的創(chuàng)新模式，是信息時(shí)代我國(guó)教育發(fā)展的必然選擇和重要趨勢(shì)。

【關(guān)鍵詞】智慧校園 主數(shù)據(jù) 元數(shù)據(jù)

1 高校信息化建設(shè)存在的問題

1.1 部門間數(shù)據(jù)通信不暢形成“信息孤島”

部門在進(jìn)行本單位信息化建設(shè)時(shí)，均是立足于解決本部門工作的需要，各個(gè)系統(tǒng)都是于不同的時(shí)間，采取不同的標(biāo)準(zhǔn)和數(shù)據(jù)庫(kù)，系統(tǒng)間彼此獨(dú)立，各自為政，從而形成了校園網(wǎng)上一個(gè)個(gè)“信息孤島”，信息和資源無法實(shí)現(xiàn)高效共享，也造成了信息的重復(fù)管理，數(shù)據(jù)無法實(shí)時(shí)更新，同一個(gè)類別的數(shù)據(jù)在一個(gè)系統(tǒng)上也許已經(jīng)更新，但是在另一個(gè)系統(tǒng)里卻沒有變化，源數(shù)據(jù)獲取困難，各部門需要其他部門分管的數(shù)據(jù)時(shí)甚至還依賴于電話、Excel文檔、人工拷盤甚至是紙質(zhì)介質(zhì)等低效率的方式。

1.2 積累數(shù)據(jù)質(zhì)量差難以挖掘分析

對(duì)同一個(gè)數(shù)據(jù)，由于重復(fù)錄入、錄入時(shí)的差錯(cuò)和統(tǒng)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)不統(tǒng)一，由不同的系統(tǒng)提供就可能產(chǎn)生不同的結(jié)果，各個(gè)系統(tǒng)提供的統(tǒng)計(jì)數(shù)據(jù)不完全一致，數(shù)據(jù)質(zhì)量低下，使得學(xué)校無法通過現(xiàn)有的系統(tǒng)獲取學(xué)校真實(shí)的全局統(tǒng)計(jì)數(shù)據(jù)，例如學(xué)生生源情況、學(xué)費(fèi)繳納情況、全校教職工比例情況、各部門科研經(jīng)費(fèi)情況等。

1.3 多重身份多重登陸界面

現(xiàn)有的校園網(wǎng)上面向全校師生訪問的系統(tǒng)，各自維護(hù)和管理自己的用戶信息，用戶在訪問不同的系統(tǒng)時(shí)，不僅需要輸入不同的訪問網(wǎng)址，而且還需要記憶不同的用戶名/密碼。同時(shí)，多個(gè)系統(tǒng)存在多套訪問頁(yè)面，且界面風(fēng)格各異，用戶無法通過終端界面統(tǒng)一獲取已有的各類信息及服務(wù)，當(dāng)各類應(yīng)用新增和更新時(shí)也無法獲知，這些現(xiàn)狀給用戶的使用帶來了極大的不便。

1.4 各部門的信息化建設(shè)發(fā)展不均衡

學(xué)校各個(gè)單元信息化的意識(shí)有別，部分管理人員信息管理意識(shí)淡薄，不懂得或不愿意利用現(xiàn)代信息技術(shù)來提高工作效率，導(dǎo)致了圍繞各個(gè)部門的信息化水平不一，發(fā)展相互脫節(jié)甚至相互制約，導(dǎo)致信息化成本與收益極不對(duì)稱。

1.5 業(yè)務(wù)系統(tǒng)架構(gòu)不同維護(hù)困難

系統(tǒng)的開發(fā)平臺(tái)、數(shù)據(jù)庫(kù)和運(yùn)行環(huán)境千差萬別，沒有明確的技術(shù)規(guī)范和要求。隨著校園網(wǎng)上應(yīng)用和資源越來越多，應(yīng)用缺乏有效的組織和管理，技術(shù)升級(jí)存在風(fēng)險(xiǎn)，從而也帶來業(yè)務(wù)系統(tǒng)維護(hù)成本不斷增加的問題。

綜上所述，可以將學(xué)校信息化建設(shè)需求歸納為以下四種類型：

（1）學(xué)校各部門信息化建設(shè)意識(shí)有差異，部分部門沒有信息化系統(tǒng)，缺乏高效的業(yè)務(wù)處理手段；

（2）部門間信息隔斷，不能互聯(lián)互通，數(shù)據(jù)無法共享。如：各部門掌握的學(xué)籍信息不一致；

（3）工作單元分散于各部門，缺乏集中處理的機(jī)制。如：領(lǐng)導(dǎo)了解各部門工作時(shí)，需要進(jìn)入多個(gè)系統(tǒng)；

（4）大量業(yè)務(wù)數(shù)據(jù)沉積，不能有效梳理、整合與分析，無法為領(lǐng)導(dǎo)提供決策支持。

2 智慧校園建設(shè)目標(biāo)

根據(jù)以上建設(shè)存在問題，我們采用問題導(dǎo)向模式，將智慧校園建設(shè)總體建設(shè)目標(biāo)定義為：致力于建成一個(gè)以信息化為載體，覆蓋全面、應(yīng)用深入，高效穩(wěn)定、安全可靠、具有前瞻性的數(shù)字化校園服務(wù)體系，集成已經(jīng)建設(shè)的管理系統(tǒng)，打通各部門的數(shù)據(jù)通信壁壘，使信息互聯(lián)互通，實(shí)現(xiàn)教學(xué)、管理、辦公、學(xué)習(xí)、生活一站式服務(wù)。

2.1 智能的環(huán)境

以先進(jìn)的網(wǎng)絡(luò)技術(shù)為基礎(chǔ)，構(gòu)建教學(xué)、科研、管理、校園生活為一體的一種新型智能化環(huán)境。

2.2 綜合的服務(wù)

提供面向師生的綜合信息服務(wù)，使得全校師生能快速、準(zhǔn)確的獲取所感興趣的服務(wù)。

2.3 優(yōu)化的管理

將學(xué)校的管理和業(yè)務(wù)流程再造，作為學(xué)校進(jìn)行制度創(chuàng)新、管理創(chuàng)新的重要內(nèi)容之一。

2.4 科學(xué)的決策

提供可定制的、智能化的綜合數(shù)據(jù)分析應(yīng)用，為學(xué)校各種決策提供最基礎(chǔ)的數(shù)據(jù)支撐，實(shí)現(xiàn)科學(xué)決策。

2.5 資源的共享

通過數(shù)字化校園中各個(gè)應(yīng)用系統(tǒng)的緊密聯(lián)結(jié)實(shí)現(xiàn)資源共享、信息共享、信息傳遞和信息服務(wù)，從而提高教學(xué)、科研和管理水平。

2.6 創(chuàng)新的模式

通過數(shù)字化校園的建設(shè)，探索出一條結(jié)合目前主流信息技術(shù)和教育改革發(fā)展的需要，具有明顯學(xué)校特色的，以服務(wù)為本的信息化建設(shè)之路。同時(shí)為所在社區(qū)提供力所能及的服務(wù)。

3 智慧校園建設(shè)思路

3.1 應(yīng)用系統(tǒng)建設(shè)階段

3.1.1 建設(shè)任務(wù)

立意于解決學(xué)校業(yè)務(wù)部門（教務(wù)部門、財(cái)務(wù)部門）繁瑣、重復(fù)、效率低下的手工作業(yè)模式，通過信息化系統(tǒng)的使用，把規(guī)范的業(yè)務(wù)流程、管理方案固化到軟件系統(tǒng)上，通過高效的信息化系統(tǒng)代替人工作業(yè)（如：教務(wù)管理系統(tǒng)化的排課），解放教師繁瑣、重復(fù)的工作，提高管理規(guī)范性。

3.1.2 建設(shè)的成效

各個(gè)業(yè)務(wù)部門采用了高效快捷的信息化系統(tǒng)辦公，很大程度上消除了繁瑣、重復(fù)、效率低下的手工作業(yè)模式，提供了工作效率。

3.1.3 產(chǎn)生的新問題

在各部門規(guī)劃建設(shè)應(yīng)用系統(tǒng)時(shí)，缺乏統(tǒng)一規(guī)劃的戰(zhàn)略思想，各個(gè)部門建設(shè)的應(yīng)用系統(tǒng)采用了不同廠商提供的產(chǎn)品，數(shù)據(jù)標(biāo)準(zhǔn)、數(shù)據(jù)存儲(chǔ)等各不相同，導(dǎo)致了部門間數(shù)據(jù)通信不及時(shí)、不通暢，無法實(shí)時(shí)通信，在數(shù)據(jù)上形成了一個(gè)個(gè)的“信息孤島”。

3.2 數(shù)據(jù)集成階段

3.2.1 建設(shè)任務(wù)

高校信息化建設(shè)第二階段的產(chǎn)生，立意解決第一階段產(chǎn)生的“信息孤島”問題。數(shù)據(jù)集成階段主要任務(wù)是，建立一個(gè)數(shù)據(jù)共享中心，匯集學(xué)校各種類型的數(shù)據(jù)，在數(shù)據(jù)共享中心與各部門的應(yīng)用系統(tǒng)之間，構(gòu)建數(shù)據(jù)通信通道，實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)的實(shí)時(shí)通信，最終達(dá)到資源共享的目的。

3.2.2 建設(shè)的成效

通過數(shù)據(jù)集成后，各個(gè)部門之間的數(shù)據(jù)可以實(shí)時(shí)通信，同一數(shù)據(jù)在各部門可以保持一致，減少了重復(fù)管理數(shù)據(jù)的臃腫工作，形成了完整的數(shù)據(jù)鏈，為各個(gè)部門使用數(shù)據(jù)提供了便利。

3.2.3 產(chǎn)生的新問題

在各部門間數(shù)據(jù)通信暢通的同時(shí)，數(shù)據(jù)質(zhì)量成為了制約工作效率的問題點(diǎn)，如：學(xué)生信息中的身份證號(hào)碼錯(cuò)誤時(shí)，在信息化系統(tǒng)中業(yè)務(wù)流程很難順暢的辦理，通過身份證號(hào)碼無法查詢學(xué)生或無法通過終端設(shè)備讀取學(xué)生信息等。從某種程度上講，數(shù)據(jù)質(zhì)量問題制約了學(xué)校信息化長(zhǎng)久發(fā)展的步伐。

3.3 數(shù)據(jù)治理階段

3.3.1 建設(shè)任務(wù)

由于第二階段產(chǎn)生的數(shù)據(jù)質(zhì)量問題，高校信息化建設(shè)過程中，以問題為導(dǎo)向，應(yīng)運(yùn)而生了數(shù)據(jù)治理階段。數(shù)據(jù)治理立意于對(duì)數(shù)據(jù)來源、處理和使用進(jìn)行集中和規(guī)范的管理，形成可重復(fù)利用的高質(zhì)量的有效數(shù)據(jù)。

3.3.2 建設(shè)的成效

通過有效的數(shù)據(jù)治理，學(xué)校的各類型的信息，形成了相對(duì)完整、正確的數(shù)據(jù)，有效的促進(jìn)了信息化管理的高效性。

3.3.3 產(chǎn)生的新問題

高質(zhì)量數(shù)據(jù)的積累，需要完善的制度與運(yùn)營(yíng)團(tuán)隊(duì)，但緊緊提高了部分工作效率，解決了部分問題，投入與產(chǎn)出不均衡，如何利用高質(zhì)量的數(shù)據(jù)進(jìn)行更深層次的使用，成為了新的問題。

3.4 數(shù)據(jù)分析挖掘階段

3.4.1 建設(shè)任務(wù)

高校信息化建設(shè)的數(shù)據(jù)挖掘階段，立意于提高數(shù)據(jù)的使用價(jià)值，進(jìn)行更深層次的挖掘，從海量數(shù)據(jù)中揭示出隱含的、先前未知的并有潛在價(jià)值信息，知識(shí)發(fā)現(xiàn)時(shí)識(shí)別出存在于數(shù)據(jù)中有效的、新穎的、具有潛在價(jià)值的乃至最終可以理解的模式，為管理層決策提供支持。

3.4.2 建設(shè)的成效

通過對(duì)學(xué)校大數(shù)據(jù)的挖掘與分析，可智能為管理層提供數(shù)據(jù)決策支持，量化決策依據(jù)。

3.5 智能化應(yīng)用服務(wù)階段

3.5.1 建設(shè)任務(wù)

大量高階應(yīng)用系統(tǒng)的出現(xiàn)，才意味著真正踏入了智慧校園的時(shí)代。高值數(shù)據(jù)層是實(shí)現(xiàn)高階應(yīng)用系統(tǒng)的一個(gè)必要條件，但是還需要其它的基礎(chǔ)。如：無線網(wǎng)絡(luò)的密集覆蓋、基于NFC技術(shù)的精確身份識(shí)別、各類感知網(wǎng)絡(luò)的覆蓋…這些系統(tǒng)在帶來直接應(yīng)用價(jià)值的同時(shí)，也帶來了豐富和重要的基礎(chǔ)數(shù)據(jù)。

3.5.2 建設(shè)的成效

通過高階應(yīng)用系統(tǒng)的使用，減少人工作業(yè)與分析，真正的實(shí)現(xiàn)了教學(xué)、管理、辦公智能化。

3.5.3 產(chǎn)生的思考

教育在變革，科學(xué)技術(shù)在發(fā)展，與時(shí)俱進(jìn)是長(zhǎng)足發(fā)展的必然，因此，信息化建設(shè)是一個(gè)有起點(diǎn)無終點(diǎn)的過程。

4 階段建設(shè)任務(wù)

結(jié)合上述的建設(shè)思路：業(yè)務(wù)系統(tǒng)建設(shè)、數(shù)據(jù)集成、數(shù)據(jù)治理、數(shù)據(jù)挖掘，根據(jù)高校的信息化建設(shè)情況，采用統(tǒng)一身份認(rèn)證平臺(tái)、大型分布式數(shù)據(jù)交換平臺(tái)、數(shù)據(jù)挖掘平臺(tái)、統(tǒng)一信息標(biāo)準(zhǔn)平臺(tái)等信息化系統(tǒng)，實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)集成、數(shù)據(jù)治理、數(shù)據(jù)挖掘最終形成智慧校園。

4.1 集成學(xué)?，F(xiàn)行應(yīng)用系統(tǒng)

建立數(shù)據(jù)中心，匯集學(xué)?；A(chǔ)數(shù)據(jù)和業(yè)務(wù)數(shù)據(jù)，通過統(tǒng)一數(shù)據(jù)平臺(tái)建立數(shù)據(jù)通信流程，實(shí)現(xiàn)各部門之間數(shù)據(jù)流轉(zhuǎn)，達(dá)到資源共享；通過統(tǒng)一身份認(rèn)證平臺(tái)管理所有的子系統(tǒng)（現(xiàn)行的子系統(tǒng)和未來可能上線的系統(tǒng)），統(tǒng)一建立用戶，統(tǒng)一授權(quán)，安全管理用戶體系；采用Web接口方式，通過統(tǒng)一數(shù)據(jù)門戶集成現(xiàn)有業(yè)務(wù)系統(tǒng)中常用的應(yīng)用服務(wù)，最終實(shí)現(xiàn)在統(tǒng)一信息門戶上體驗(yàn)單點(diǎn)登錄的一站式服務(wù)如圖1。

4.1.1 數(shù)據(jù)集成

數(shù)據(jù)集成是基于共享數(shù)據(jù)格式交換的業(yè)務(wù)集成形式，不同應(yīng)用系統(tǒng)之間相互約定好某種數(shù)據(jù)表示格式（例如：文本或二進(jìn)制、ANSI編碼或Unicode編碼、XML、數(shù)據(jù)庫(kù)表等），通過某種約定好的通訊方式（例如：文件共享交換、FTP文件交換、數(shù)據(jù)庫(kù)的表交換、基于socket的TCP/IP通信協(xié)議、消息隊(duì)列等），執(zhí)行的方式是程序自動(dòng)或人工執(zhí)行的，通常表現(xiàn)為數(shù)據(jù)的導(dǎo)入和導(dǎo)出操作，異步方式進(jìn)行。

4.1.2 認(rèn)證集成

通過統(tǒng)一身份認(rèn)證平臺(tái)把不同應(yīng)用系統(tǒng)的權(quán)限統(tǒng)一管理、統(tǒng)一認(rèn)證的集成形式，有統(tǒng)一認(rèn)證平臺(tái)提供用戶管理系統(tǒng)進(jìn)行用戶注冊(cè)，提供權(quán)限管理系統(tǒng)對(duì)用戶權(quán)限統(tǒng)一管理，提供認(rèn)證管理系統(tǒng)進(jìn)行統(tǒng)一認(rèn)證。

4.1.3 業(yè)務(wù)集成

業(yè)務(wù)集成是集成的高級(jí)形式，兩個(gè)或兩個(gè)以上的系統(tǒng)分別以各自的數(shù)據(jù)集成的方式或者應(yīng)用集成的方式連接到一個(gè)統(tǒng)一的業(yè)務(wù)流程集成的平臺(tái)上，這個(gè)平臺(tái)起著消息總線（Messaging Bus）或消息集線器（Messaging Hub）的作用，對(duì)輸入進(jìn)來的消息按業(yè)務(wù)系統(tǒng)的集成需求自動(dòng)進(jìn)行相應(yīng)的數(shù)據(jù)格式轉(zhuǎn)換（Message MAPPing）、消息路由（Message Routing）和流程處理（Orchestration），最后選擇合適的接口方式輸出到目標(biāo)系統(tǒng)。提供接口。

4.2 集成業(yè)務(wù)系統(tǒng)數(shù)據(jù)治理階段

4.2.1 建設(shè)內(nèi)容

如表1所示。

4.2.2 實(shí)現(xiàn)目標(biāo)

（1）建成主數(shù)據(jù)管理系統(tǒng)，對(duì)校數(shù)據(jù)進(jìn)行治理提高數(shù)據(jù)質(zhì)量。

主數(shù)據(jù)管理平臺(tái)作為基礎(chǔ)數(shù)據(jù)管理平臺(tái)，實(shí)現(xiàn)了統(tǒng)一的基礎(chǔ)數(shù)據(jù)管理，保證同一基礎(chǔ)數(shù)據(jù)，必須來源于一個(gè)權(quán)威的發(fā)布業(yè)務(wù)應(yīng)用系統(tǒng)，其它業(yè)務(wù)應(yīng)用系統(tǒng)只能作為消費(fèi)者使用發(fā)布的數(shù)據(jù)，從而保證基礎(chǔ)數(shù)據(jù)的唯一性，使數(shù)據(jù)集成交換更加順暢，提高數(shù)據(jù)交換的質(zhì)量。

主數(shù)據(jù)管理平臺(tái)減少了端對(duì)端集成，降低了業(yè)務(wù)應(yīng)用系統(tǒng)集成的成本；保證了各個(gè)異構(gòu)業(yè)務(wù)應(yīng)用系統(tǒng)使用的主數(shù)據(jù)是統(tǒng)一的并且是唯一描述的；保證了各個(gè)異構(gòu)業(yè)務(wù)應(yīng)用系統(tǒng)使用的主數(shù)據(jù)是及時(shí)更新的；滿足各個(gè)異構(gòu)業(yè)務(wù)應(yīng)用系統(tǒng)能夠方便地共享和訂閱數(shù)據(jù)；滿足各個(gè)異構(gòu)業(yè)務(wù)應(yīng)用系統(tǒng)的個(gè)性化數(shù)據(jù)訂閱。如表2所示。

（2）建成元數(shù)據(jù)管理系統(tǒng)，對(duì)數(shù)據(jù)進(jìn)行治理提高數(shù)據(jù)質(zhì)量。

元數(shù)據(jù)管理平臺(tái)為學(xué)校數(shù)據(jù)中心提供統(tǒng)一的元數(shù)據(jù)視圖，提高數(shù)據(jù)質(zhì)量、統(tǒng)一數(shù)據(jù)口徑，以便能夠系統(tǒng)性地管理學(xué)校數(shù)據(jù)中心系統(tǒng)中來自各個(gè)業(yè)務(wù)應(yīng)用系統(tǒng)的海量數(shù)據(jù)，梳理業(yè)務(wù)元數(shù)據(jù)之間的關(guān)系，完善對(duì)數(shù)據(jù)的解釋、定義，形成一致、統(tǒng)一的數(shù)據(jù)定義，并可以對(duì)這些數(shù)據(jù)來源、運(yùn)作情況、變遷等進(jìn)行跟蹤分析。如表3所示。

（3）建成數(shù)據(jù)質(zhì)量分析與監(jiān)管平臺(tái)，對(duì)數(shù)據(jù)進(jìn)質(zhì)量進(jìn)行監(jiān)測(cè)和管理。

對(duì)成功接入的業(yè)務(wù)系統(tǒng)中的數(shù)據(jù)，進(jìn)行數(shù)據(jù)清洗和數(shù)據(jù)質(zhì)量的管控，把還存在不少的錯(cuò)誤數(shù)據(jù)進(jìn)行矯正，提高數(shù)據(jù)質(zhì)量。

4.3 對(duì)現(xiàn)有業(yè)務(wù)系統(tǒng)進(jìn)行關(guān)聯(lián)數(shù)據(jù)挖掘

4.3.1 建設(shè)內(nèi)容

將高校業(yè)務(wù)分為10個(gè)主題進(jìn)行挖掘分析，10個(gè)主題內(nèi)容包括學(xué)生基礎(chǔ)分析、科研基礎(chǔ)分析、教學(xué)基礎(chǔ)分析、教工、學(xué)生人數(shù)基礎(chǔ)分析、一卡通消費(fèi)分析、資產(chǎn)基礎(chǔ)分析、圖書館基礎(chǔ)分析、交叉預(yù)測(cè)分析、宿舍基礎(chǔ)分析、學(xué)生預(yù)警分析如表4。

4.3.2 實(shí)現(xiàn)目標(biāo)

隊(duì)各個(gè)業(yè)務(wù)系統(tǒng)數(shù)據(jù)的交叉關(guān)聯(lián)性挖掘分析，通過主題建模的形式，展示出學(xué)校學(xué)生、教學(xué)、科研資產(chǎn)、住宿等基本情況，可在設(shè)計(jì)電腦端和移動(dòng)端呈現(xiàn)，為學(xué)校的決策提供服務(wù)。

智慧校園的的發(fā)展是一個(gè)有起點(diǎn)無終點(diǎn)的過程，與時(shí)俱進(jìn)是長(zhǎng)足發(fā)展的必然。因此，以用促進(jìn)，通過對(duì)數(shù)據(jù)集成、數(shù)據(jù)治理、數(shù)據(jù)挖掘后，在未來，利用高值數(shù)據(jù)實(shí)現(xiàn)高階應(yīng)用系統(tǒng)，可為教育帶來更為直接的應(yīng)用價(jià)值。

參考文獻(xiàn)

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[3]胡欽太等.教育信息化的發(fā)展轉(zhuǎn)型：從“數(shù)字校園”到“智慧校園”[J].中國(guó)電化教育，2014（01）.

作者單位

1.山西醫(yī)科大學(xué)網(wǎng)絡(luò)中心 山西省太原市 030001

2.山西省地震局 山西省太原市 030000