本科教學(xué)工程信息化大數(shù)據(jù)環(huán)境建設(shè)方案研究

王魯達(dá)，呂 弘

（湘南學(xué)院 軟件與通信工程學(xué)院，湖南 郴州 423000）

本科教學(xué)工程信息化大數(shù)據(jù)環(huán)境建設(shè)方案研究

王魯達(dá)，呂 弘

（湘南學(xué)院 軟件與通信工程學(xué)院，湖南 郴州 423000）

本文的研究工作著眼于有關(guān)高校本科教學(xué)工程建設(shè)的海量基礎(chǔ)數(shù)據(jù)及繁雜的數(shù)據(jù)操作與業(yè)務(wù)，提出有效的數(shù)據(jù)整合指導(dǎo)性規(guī)范與綜合性校園業(yè)務(wù)的制定規(guī)則，并初步形成了本科教學(xué)工程信息化大數(shù)據(jù)環(huán)境建設(shè)的標(biāo)準(zhǔn)化與規(guī)范化方案，對(duì)提高校園大數(shù)據(jù)環(huán)境的管理水平、強(qiáng)化信息化校園建設(shè)，具有必要的理論研究意義與較高的實(shí)際應(yīng)用價(jià)值.

校園信息化；本科教學(xué)工程；大數(shù)據(jù)；數(shù)據(jù)整合；業(yè)務(wù)融合

1 引言

當(dāng)前，校園信息化建設(shè)是國家教育科學(xué)“十三五”規(guī)劃優(yōu)先關(guān)注的選題.信息化校園可作為本科教學(xué)工程建設(shè)的有力支撐，而“大數(shù)據(jù)”正是高等學(xué)校本科教學(xué)質(zhì)量與教學(xué)改革工程建設(shè)工作的新方向.因此，依靠標(biāo)準(zhǔn)化與規(guī)范化的大數(shù)據(jù)環(huán)境實(shí)現(xiàn)校園內(nèi)外相關(guān)數(shù)據(jù)及業(yè)務(wù)的處理是高校本科教學(xué)工程建設(shè)的重要目標(biāo)之一.

“大數(shù)據(jù)”是需要新處理模式才能發(fā)揮價(jià)值的海量、高增長率和多樣化的信息資產(chǎn).目前，高校本科教學(xué)工程建設(shè)面臨來源于校內(nèi)外的海量基礎(chǔ)數(shù)據(jù)及類型繁多的業(yè)務(wù)流程.因此，高校信息化校園大數(shù)據(jù)壞境建設(shè)須標(biāo)準(zhǔn)化管理海量基礎(chǔ)數(shù)據(jù)，并為綜合性業(yè)務(wù)的制定提供規(guī)范的管理規(guī)則.

面對(duì)數(shù)據(jù)與業(yè)務(wù)的膨脹，高校信息化校園大數(shù)據(jù)環(huán)境建設(shè)仍處在起步階段，針對(duì)本科教學(xué)工程的各類需求，其具體方案仍面臨兩項(xiàng)標(biāo)準(zhǔn)化與規(guī)范化問題：

1.1 缺少信息化校園大數(shù)據(jù)整合的規(guī)范

高校內(nèi)外的信息化建設(shè)中，產(chǎn)生了各色各樣與信息化校園相關(guān)的數(shù)據(jù)庫，積累了海量的基礎(chǔ)數(shù)據(jù).然而，由于多種現(xiàn)實(shí)因素，基礎(chǔ)數(shù)據(jù)呈現(xiàn)多樣化，以至存在冗余與不一致性，使得信息化校園中的數(shù)據(jù)資源難以統(tǒng)一化訪問，而數(shù)據(jù)整合工作又缺少相應(yīng)規(guī)范.因此，高校信息化校園建設(shè)亟待制定大數(shù)據(jù)整合指導(dǎo)性規(guī)范.

1.2 缺乏本科教學(xué)工程大數(shù)據(jù)綜合業(yè)務(wù)制定的規(guī)則

高校信息化校園包含眾多子系統(tǒng)，導(dǎo)致海量基礎(chǔ)數(shù)據(jù)呈現(xiàn)多源化，且數(shù)據(jù)操作流程繁多、數(shù)據(jù)處理任務(wù)復(fù)雜.本科教學(xué)工程中的綜合性業(yè)務(wù)具有跨系統(tǒng)、跨部門、跨區(qū)域、多用戶類型的特點(diǎn)，故需要進(jìn)行大數(shù)據(jù)業(yè)務(wù)融合，并須受管理制度、安全性的約束.因此，在信息化校園大數(shù)據(jù)環(huán)境下，亟需為本科教學(xué)工程業(yè)務(wù)融合行為提供合理的綜合業(yè)務(wù)制定規(guī)則.

鑒于上述問題，應(yīng)展開信息化校園大數(shù)據(jù)環(huán)境的研究，探索數(shù)據(jù)處理與業(yè)務(wù)流程的設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)及管理規(guī)范，針對(duì)現(xiàn)有數(shù)據(jù)與業(yè)務(wù)環(huán)境，分別建立數(shù)據(jù)整合的指導(dǎo)性規(guī)范、綜合性校園業(yè)務(wù)制定的規(guī)則，并有效結(jié)合形成標(biāo)準(zhǔn)化與規(guī)范化的本科教學(xué)工程信息化大數(shù)據(jù)環(huán)境建設(shè)方案.同時(shí)，也須開展新建設(shè)方案的實(shí)地檢驗(yàn)與應(yīng)用示范，推進(jìn)信息化校園的建設(shè).

2 研究現(xiàn)狀綜述

大數(shù)據(jù)環(huán)境建設(shè)是高校信息化校園的研究熱點(diǎn)，相關(guān)研究為以下3方面：

2.1 高校大數(shù)據(jù)環(huán)境現(xiàn)狀

高校信息化校園的大數(shù)據(jù)環(huán)境主要涉及5方面內(nèi)容：校內(nèi)海量基礎(chǔ)數(shù)據(jù)、校外相關(guān)信息環(huán)境、大數(shù)據(jù)整合規(guī)范、校園大數(shù)據(jù)業(yè)務(wù)融合、校園綜合業(yè)務(wù)制定規(guī)則（如圖1所示）.其中，大數(shù)據(jù)整合規(guī)范是管理層面的指導(dǎo)性標(biāo)準(zhǔn)，綜合業(yè)務(wù)制定規(guī)則是校園大數(shù)據(jù)業(yè)務(wù)融合行為的管理規(guī)范.

圖1 本科教學(xué)工程大數(shù)據(jù)環(huán)境

現(xiàn)有高校大數(shù)據(jù)環(huán)境中，存在基礎(chǔ)數(shù)據(jù)整合、大數(shù)據(jù)業(yè)務(wù)融合的需求，但普遍缺失有針對(duì)性的大數(shù)據(jù)整合規(guī)范與綜合業(yè)務(wù)制定規(guī)則（如圖1中虛線框體所示）.

2.2 大數(shù)據(jù)整合規(guī)范

大數(shù)據(jù)整合是共享或者合并多樣化的數(shù)據(jù)，創(chuàng)建標(biāo)準(zhǔn)化數(shù)據(jù)的過程.具代表性的大數(shù)據(jù)整合規(guī)范有傳統(tǒng)數(shù)據(jù)整合與科學(xué)數(shù)據(jù)整合.

傳統(tǒng)的數(shù)據(jù)整合強(qiáng)調(diào)遵從語法、結(jié)構(gòu)以及語義規(guī)范進(jìn)行整合.不同于傳統(tǒng)數(shù)據(jù)整合，科學(xué)數(shù)據(jù)整合還需側(cè)重科學(xué)的數(shù)據(jù)表示、元數(shù)據(jù)標(biāo)準(zhǔn)、科學(xué)數(shù)據(jù)格式轉(zhuǎn)換以及從混合數(shù)據(jù)源中提取語義信息等.現(xiàn)有大數(shù)據(jù)整合的研究從技術(shù)角度強(qiáng)調(diào)數(shù)據(jù)的一致性，而未針對(duì)信息化校園的數(shù)據(jù)標(biāo)準(zhǔn)化，尚未提供高校信息化校園大數(shù)據(jù)環(huán)境中具體的數(shù)據(jù)整合指導(dǎo)性規(guī)范.

2.3 大數(shù)據(jù)業(yè)務(wù)融合與綜合業(yè)務(wù)制定規(guī)則

大數(shù)據(jù)業(yè)務(wù)融合是制定綜合業(yè)務(wù)的手段，起源于電信行業(yè)的業(yè)務(wù)運(yùn)營支持系統(tǒng).其基本方式有4類：業(yè)務(wù)捆綁、業(yè)務(wù)互通、基于統(tǒng)一平臺(tái)的融合、基于開放式接口的融合.

當(dāng)前大數(shù)據(jù)業(yè)務(wù)融合方式的相關(guān)研究成果有，歐盟FP6的SPICE（Service Platform for Innovative Communication Environment）、ITU-T的融合業(yè)務(wù)框架CSF（Converged Service Framework），分別針對(duì)電信行業(yè)與商業(yè)中的綜合業(yè)務(wù)制定.

目前，大數(shù)據(jù)業(yè)務(wù)融合方式大多囊括電信行業(yè)與商業(yè)的綜合業(yè)務(wù)制定規(guī)則，而尚未提出針對(duì)高校信息化校園的業(yè)務(wù)融合管理規(guī)范，無法提供校園綜合業(yè)務(wù)制定的規(guī)則.

3 本科教學(xué)工程信息化大數(shù)據(jù)環(huán)境建設(shè)方案

本科教學(xué)工程信息化大數(shù)據(jù)環(huán)境建設(shè)方案的研究致力于建立適用于高校本科教學(xué)工程的大數(shù)據(jù)環(huán)境建設(shè)的數(shù)據(jù)設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)與業(yè)務(wù)管理規(guī)范，并形成方案，進(jìn)行實(shí)地檢驗(yàn)及應(yīng)用示范.該選題的意義在于新方案的研究與應(yīng)用可起到助力信息化校園建設(shè)的作用，其價(jià)值體現(xiàn)在其成果可有效治理校園數(shù)據(jù)及業(yè)務(wù)環(huán)境，增強(qiáng)高校信息化校園的標(biāo)準(zhǔn)性與規(guī)范性.

3.1 方案具體目標(biāo)

信息化校園是建立在復(fù)雜海量數(shù)據(jù)基礎(chǔ)之上的一體化信息環(huán)境，為本科教學(xué)工程建立高校信息化校園大數(shù)據(jù)環(huán)境面臨“數(shù)據(jù)整合”、“業(yè)務(wù)融合”兩項(xiàng)關(guān)鍵問題，須提出對(duì)應(yīng)的標(biāo)準(zhǔn)化與規(guī)范化建設(shè)方案，可根據(jù)相關(guān)數(shù)據(jù)處理及管理學(xué)理論進(jìn)行數(shù)據(jù)整合指導(dǎo)性規(guī)范與綜合性校園業(yè)務(wù)制定規(guī)則的研究.同時(shí)，信息化校園現(xiàn)行方案可為所提出的規(guī)范、規(guī)則及建設(shè)方案提供檢驗(yàn)與應(yīng)用的環(huán)境.

本文意圖解決本科教學(xué)工程信息化建設(shè)中對(duì)象多樣性與關(guān)系復(fù)雜性的問題.根據(jù)《系統(tǒng)論》中的整體性與關(guān)聯(lián)性理論，為保證信息化校園系統(tǒng)的整體性與關(guān)聯(lián)性，所提出的標(biāo)準(zhǔn)化與規(guī)范化方案將進(jìn)行實(shí)地檢驗(yàn)與應(yīng)用.

本科教學(xué)工程信息化大數(shù)據(jù)環(huán)境建設(shè)方案的具體目標(biāo)為：

（1）根據(jù)高校信息化建設(shè)的實(shí)際情況，提出一種用于信息化校園大數(shù)據(jù)環(huán)境建設(shè)的基礎(chǔ)數(shù)據(jù)整合的指導(dǎo)性規(guī)范；【子方案.a】

（2）針對(duì)高校本科教學(xué)工程建設(shè)的管理制度，提出一種符合高校教學(xué)、管理與服務(wù)的要求的綜合性校園業(yè)務(wù)制定的規(guī)則（業(yè)務(wù)融合管理規(guī)范）；【子方案.b】

（3）面向標(biāo)準(zhǔn)化與規(guī)范化管理，有效結(jié)合【子方案.a】與【子方案.b】，形成本科教學(xué)工程信息化大數(shù)據(jù)環(huán)境建設(shè)方案，并在現(xiàn)實(shí)信息化校園信息系統(tǒng)中的實(shí)地檢驗(yàn)及應(yīng)用示范.

3.2 方案基本內(nèi)容

3.2.1 研究高校信息化校園大數(shù)據(jù)環(huán)境中校內(nèi)外基礎(chǔ)數(shù)據(jù)整合的指導(dǎo)性規(guī)范

針對(duì)海量基礎(chǔ)數(shù)據(jù)及相關(guān)數(shù)據(jù)標(biāo)準(zhǔn)，研究如何建立大數(shù)據(jù)整合的指導(dǎo)性規(guī)范，為高校信息化校園數(shù)據(jù)管理提供參考性標(biāo)準(zhǔn)，具體內(nèi)容為：

①對(duì)相關(guān)基礎(chǔ)數(shù)據(jù)進(jìn)行分型分類并采樣分析；②根據(jù)異構(gòu)數(shù)據(jù)、數(shù)據(jù)標(biāo)準(zhǔn)化與群體行為理論構(gòu)建與論證信息化校園大數(shù)據(jù)整合指導(dǎo)性規(guī)范，即相關(guān)數(shù)據(jù)資源的統(tǒng)一化訪問及決策數(shù)據(jù)支持的參考性標(biāo)準(zhǔn)；③研究制定信息化校園數(shù)據(jù)整合地方性標(biāo)準(zhǔn)化建議.

3.2.2 研究符合高校信息化校園大數(shù)據(jù)業(yè)務(wù)融合要求的綜合性校園業(yè)務(wù)制定規(guī)則

針對(duì)高校信息化校園大數(shù)據(jù)業(yè)務(wù)融合及相關(guān)管理規(guī)范，研究如何建立校園綜合業(yè)務(wù)制定的規(guī)則，具體內(nèi)容為：

①對(duì)校園相關(guān)業(yè)務(wù)進(jìn)行分型分類并采樣分析；②根據(jù)業(yè)務(wù)流程處理范式、約法爾管理程序理論、期望理論、領(lǐng)導(dǎo)效能理論、權(quán)變理論，形式化構(gòu)建信息化校園綜合業(yè)務(wù)制定規(guī)則；③仿真驗(yàn)證綜合業(yè)務(wù)制定的規(guī)則.

3.2.3 制定并應(yīng)用高校本科教學(xué)工程信息化大數(shù)據(jù)環(huán)境建設(shè)的標(biāo)準(zhǔn)化與規(guī)范化方案

研究如何有效結(jié)合高校信息化校園大數(shù)據(jù)整合指導(dǎo)性規(guī)范與綜合業(yè)務(wù)制定規(guī)則，確立標(biāo)準(zhǔn)、規(guī)范的大數(shù)據(jù)環(huán)境建設(shè)方案，相關(guān)具體研究工作為：

①研究高校信息化校園大數(shù)據(jù)整合指導(dǎo)性規(guī)范與綜合業(yè)務(wù)制定規(guī)則的結(jié)合形式，形成信息化校園大數(shù)據(jù)環(huán)境建設(shè)方案原型；②對(duì)方案原型進(jìn)行實(shí)地檢驗(yàn)、聯(lián)調(diào)與補(bǔ)正，最終確立建設(shè)方案，并應(yīng)用示范.

3.3 方案建設(shè)思路

本文的研究工作須建立在相關(guān)項(xiàng)目依托單位提供各類校園信息化系統(tǒng)的各級(jí)管理權(quán)限的基礎(chǔ)之上.立足于具體實(shí)施單位，鼓勵(lì)開展本科教學(xué)工程信息化大數(shù)據(jù)環(huán)境的建設(shè)及應(yīng)用示范.其創(chuàng)新之處在于：

（1）提出一種用于高校信息化校園大數(shù)據(jù)環(huán)境的校內(nèi)外基礎(chǔ)數(shù)據(jù)整合的指導(dǎo)性規(guī)范，并形成地方性標(biāo)準(zhǔn)化建議；

（2）提出一種符合高校管理與服務(wù)需求的綜合性校園業(yè)務(wù)制定的規(guī)則，形成業(yè)務(wù)融合管理規(guī)范；

（3）形成一套標(biāo)準(zhǔn)化規(guī)范化的本科教學(xué)工程信息化大數(shù)據(jù)環(huán)境建設(shè)方案，并實(shí)地檢驗(yàn)及應(yīng)用示范.

研究工作從信息化校園大數(shù)據(jù)環(huán)境中的實(shí)際問題出發(fā)，擬采用數(shù)據(jù)調(diào)研、用戶調(diào)研、制度原則解析、業(yè)務(wù)分析等方法，構(gòu)建并論證可解決問題的新方案，而后以信息化校園現(xiàn)行方案為基礎(chǔ)，對(duì)新方案進(jìn)行實(shí)地檢驗(yàn)、聯(lián)調(diào)與補(bǔ)正，最后實(shí)施新方案在信息化校園中的應(yīng)用.研究思路從實(shí)際問題出發(fā)，經(jīng)構(gòu)建、論證、驗(yàn)證、調(diào)整的流程建立新方案，而后進(jìn)行應(yīng)用，并最終形成示范效果.

本科教學(xué)工程信息化大數(shù)據(jù)環(huán)境建設(shè)方案的具體研究方法如下：

（1）信息化校園基礎(chǔ)數(shù)據(jù)整合問題、校園業(yè)務(wù)融合問題的調(diào)研，采取制度原則解析、數(shù)據(jù)及業(yè)務(wù)分類調(diào)查與采樣分析的研究方法.

（2）數(shù)據(jù)整合的指導(dǎo)性規(guī)范、綜合業(yè)務(wù)制定的規(guī)則的研究，采用形式化構(gòu)建-論證-驗(yàn)證的階段式研究方法.

（3）信息化校園大數(shù)據(jù)環(huán)境建設(shè)方案的研究，對(duì)新的數(shù)據(jù)整合規(guī)范、新的綜合業(yè)務(wù)制定規(guī)則，采用實(shí)地檢驗(yàn)、聯(lián)調(diào)、補(bǔ)正的方法進(jìn)行有效結(jié)合，形成整體化方案.

（4）對(duì)新建設(shè)方案的應(yīng)用示范，考察其標(biāo)準(zhǔn)化與規(guī)范化程度，采取由點(diǎn)到面逐步推廣的研究方法.

本科教學(xué)工程信息化大數(shù)據(jù)環(huán)境建設(shè)方案的所采用的技術(shù)路線如下：

技術(shù)路線依次為以下步驟：高校信息化校園數(shù)據(jù)及業(yè)務(wù)的分類調(diào)查與采樣分析.→目標(biāo)問題形式化.→形式化構(gòu)建與數(shù)學(xué)論證解決問題的新方式.→形成相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)、規(guī)范.→新標(biāo)準(zhǔn)、規(guī)范的仿真驗(yàn)證（基于目標(biāo)問題形式化）.→提出標(biāo)準(zhǔn)化規(guī)范化方案的原型.→方案原型實(shí)地檢驗(yàn)、聯(lián)調(diào)與補(bǔ)正（基于信息化校園現(xiàn)行方案）.→形成信息化校園大數(shù)據(jù)環(huán)境建設(shè)方案.→新方案應(yīng)用.

本科教學(xué)工程信息化大數(shù)據(jù)環(huán)境建設(shè)方案研究工作的具體實(shí)施步驟如下：

（1）以具體高校為例，實(shí)現(xiàn)信息化校園基礎(chǔ)數(shù)據(jù)整合、校園業(yè)務(wù)融合中的數(shù)據(jù)及業(yè)務(wù)分類調(diào)查與采樣分析，形式化描述目標(biāo)問題，并解析相關(guān)管理制度的原則；

（2）形式化構(gòu)建解決問題的新規(guī)范、規(guī)則，對(duì)新規(guī)范、規(guī)則進(jìn)行數(shù)學(xué)論證，并基于離散事件仿真平臺(tái)進(jìn)行新規(guī)范、規(guī)則仿真驗(yàn)證，建立本科教學(xué)工程信息化大數(shù)據(jù)環(huán)境建設(shè)方案的原型；

（3）基于高校信息化校園系統(tǒng)進(jìn)行方案原型的實(shí)地檢驗(yàn)、聯(lián)調(diào)與補(bǔ)正，建立信息化校園大數(shù)據(jù)環(huán)境建設(shè)方案，實(shí)現(xiàn)小范圍應(yīng)用，并進(jìn)行示范推廣.

〔1〕金陵.大數(shù)據(jù)與信息化教學(xué)變革.《中國電化教育》,2013(10):8-13.

〔2〕大數(shù)據(jù)Web日志分析用Hadoop統(tǒng)計(jì)KPI指標(biāo)實(shí)例 [EB/OL].[2014-02-08].http://www. aboutyun.com/thread-6832-1-1.html.

〔3〕FlumeUserGuide[EB/OL].[2014-10-317].http:// flume.apache.org/FlumeUserGuide.html.

〔4〕CDH5.xDocumentation[EB/OL].[2014-10-31]. http://www.cloudera.com/content/support/en/ documenta-tion/cdh5-documentation/cdh5-documentation-v5-latest.html.

〔5〕許鑫,蘇新寧,吳乃岡.高校共享數(shù)據(jù)中心平臺(tái)的設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn)[J].現(xiàn)代圖書情報(bào)技術(shù),2005(6):48-53.

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：A

：1673-260X（2017）05-0207-03

2017-02-10

郴州市科技計(jì)劃項(xiàng)目：基于物聯(lián)網(wǎng)和計(jì)算機(jī)構(gòu)建智慧城市系統(tǒng)的研究（cz2015036）