推進教育數(shù)字化轉(zhuǎn)型的區(qū)校兩級教育數(shù)字基座建設(shè)實踐路徑
——以上海市虹口區(qū)為例

李勤業(yè)

上海市虹口區(qū)教育信息中心

構(gòu)建互聯(lián)互通、應(yīng)用齊備、協(xié)同服務(wù)的“互聯(lián)網(wǎng)+教育”大平臺，是落實2021 年《教育部等六部門關(guān)于推進教育新型基礎(chǔ)設(shè)施建設(shè)構(gòu)建高質(zhì)量教育支撐體系的指導(dǎo)意見》的重要舉措。推動教育平臺融合發(fā)展，支持學(xué)校根據(jù)業(yè)務(wù)需要推動業(yè)務(wù)上云，以通過提供便捷、優(yōu)質(zhì)、可選擇的云應(yīng)用，保障學(xué)校更好地開展教育教學(xué)、行政管理和公共服務(wù)。建設(shè)開放應(yīng)用接口體系，支持各方主體提供通用化的教育云應(yīng)用，構(gòu)建多元參與的教育應(yīng)用新生態(tài)［1］。以數(shù)據(jù)為驅(qū)動，運用分布式架構(gòu)體系，采用組件化、服務(wù)化的方式構(gòu)建技術(shù)底座。

一、 項目背景

2021 年，教育部等六部門聯(lián)合出臺了推進教育新型基礎(chǔ)設(shè)施建設(shè)（以下簡稱“教育新基建”）相關(guān)意見，標志著我國教育信息化進入了一個全新的發(fā)展階段。相關(guān)意見指出，以技術(shù)迭代、軟硬兼?zhèn)?、?shù)據(jù)驅(qū)動、協(xié)同融合、平臺聚力、價值賦能為特征，加快推進教育新基建。以教育新基建壯大新動能、創(chuàng)造新供給、服務(wù)新需求，促進線上線下教育融合發(fā)展，推動教育數(shù)字轉(zhuǎn)型、智能升級、融合創(chuàng)新，支撐教育高質(zhì)量發(fā)展。

教育專家對教育新基建的出臺都給予重點關(guān)注，如楊宗凱（教育部教育信息化專家組副組長）強調(diào)推動教育新基建是實現(xiàn)教育高質(zhì)量發(fā)展的基礎(chǔ)支撐。高質(zhì)量的教育是教育現(xiàn)代化發(fā)展的內(nèi)在要求，也是世界各國教育改革追求的共同目標。把握教育新基建的深刻內(nèi)涵既要從技術(shù)視角、教育視角來看，又要從發(fā)展視角來看［2］。推動教育新基建要跳出技術(shù)的邏輯，從教育生態(tài)構(gòu)建和教育事業(yè)發(fā)展的高度去勾勒發(fā)展藍圖［3］，各位教育專家從不同領(lǐng)域?qū)逃禄?、教育?shù)字基座都做了不同角度的解答，同時也提供了相應(yīng)的解決思路。

為推進區(qū)域教育信息化發(fā)展，目前虹口區(qū)教育信息中心正在逐步推進“數(shù)字虹教”區(qū)域平臺。“數(shù)字虹教”平臺的推進將促進區(qū)域信息技術(shù)與教育教學(xué)的深度融合，為校級數(shù)字基座的映射構(gòu)建和校本數(shù)據(jù)庫提供技術(shù)架構(gòu)支撐。

目前新型數(shù)據(jù)中心的建設(shè)已初步形成較為完整、規(guī)范、準確的區(qū)級教育數(shù)據(jù)體系、較為清晰的數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)層次，同時對接上一級數(shù)據(jù)基座，實現(xiàn)數(shù)據(jù)的共享互通。在校本數(shù)據(jù)庫的建設(shè)過程中，由于各校應(yīng)用建設(shè)較為零散且應(yīng)用供應(yīng)商較為復(fù)雜，產(chǎn)生了“數(shù)據(jù)孤島”，無法精準采集應(yīng)用數(shù)據(jù)，不利于充分發(fā)揮數(shù)據(jù)價值。在校本數(shù)據(jù)庫的數(shù)據(jù)治理工作上還要進一步提高，才能為區(qū)域新型數(shù)據(jù)中心提供有效的數(shù)據(jù)源，才能為數(shù)字畫像、分析挖掘提供數(shù)據(jù)支撐。

統(tǒng)一認證中心區(qū)級內(nèi)部教育應(yīng)用的統(tǒng)一身份認證及單點登錄、消息交換，形成了標準的應(yīng)用和服務(wù)接口，具備對外提供服務(wù)的能力。然而，各學(xué)校在標準的接口能力上較為薄弱，易產(chǎn)生“應(yīng)用孤島”，效率不高。

雖然應(yīng)用開放中心具備構(gòu)建個性化門戶能力，同時預(yù)接入各級各類應(yīng)用，但是要想使整個應(yīng)用開放中心持續(xù)不斷地發(fā)揮其價值，必須要建立一套健全的應(yīng)用接入體系，并不斷豐富各類教育應(yīng)用，使教師、學(xué)生、管理者能找到適合自己的個性化應(yīng)用。

如上所述，教育數(shù)字基座的建立還在起步階段，需要將現(xiàn)狀與新一代信息技術(shù)相結(jié)合，為區(qū)校兩級數(shù)字基座提供支撐，為教育數(shù)字基座提供先進手段，從而支持教育改革、教學(xué)發(fā)展、教育決策、個性化教學(xué)，最終實現(xiàn)大規(guī)模因材施教。

二、 國內(nèi)外研究現(xiàn)狀

教育數(shù)字基座是一個新興技術(shù)概念，目前為止還沒有一個統(tǒng)一標準和定義。雷朝滋（教育部科學(xué)技術(shù)與信息化司司長）在新京報貝殼財經(jīng)夏季峰會數(shù)字教育專場活動中說：“教育新基建是面向未來的，要促進信息技術(shù)與教育教學(xué)的深度融合，構(gòu)建高質(zhì)量教育支撐體系。”他表示，這個支撐體系將助力破解教育均衡、家校協(xié)同、師生減負等教育難題，推動教育模式變革、流程再造和生態(tài)重塑，有效提升教學(xué)效率和教育質(zhì)量，培養(yǎng)具有家國情懷、德才兼?zhèn)涞母咚刭|(zhì)創(chuàng)新創(chuàng)造人才［3］。

在傳統(tǒng)的教育信息化建設(shè)中，由于部分地區(qū)網(wǎng)絡(luò)不暢，加上軟件平臺支撐能力不到位，導(dǎo)致軟件平臺癱瘓宕機、網(wǎng)絡(luò)堵塞等問題不斷發(fā)生，難以滿足教師、學(xué)生的日常教育教學(xué)工作及教育管理部門的教育決策需求。部分單位信息化建設(shè)較早，且沒有定期維護，導(dǎo)致應(yīng)用數(shù)據(jù)出現(xiàn)斷層，甚至出現(xiàn)應(yīng)用停機的狀況，形成了“數(shù)據(jù)孤島”“應(yīng)用孤島”。

在2021 世界人工智能大會教育主題論壇——AI 賦能教育數(shù)字化轉(zhuǎn)型論壇上，上海市教委副主任李永智做了題為《上海教育數(shù)字化轉(zhuǎn)型：設(shè)計與實施》的主旨報告。報告明確了上海教育數(shù)字化轉(zhuǎn)型三大原則：一是以數(shù)字化全方位賦能教育的綜合改革；二是以整體性推進教育數(shù)字化的轉(zhuǎn)型；三是推進教育教學(xué)模式的革命性重塑，以教育新基建為基礎(chǔ)，以校級數(shù)字基座為節(jié)點或關(guān)鍵點，以教育教學(xué)模式改革為核心，通過數(shù)字素養(yǎng)提升、教育評價改革、教育資源建設(shè)三個抓手，來優(yōu)化教、學(xué)、管、評、考、教研、服務(wù)、資源、活動和家校互動等場景。

在2019 中國智慧城市國際博覽會上，華為公司以“數(shù)字平臺：數(shù)字中國的底座”為主題參展，以云為基礎(chǔ)，整合各種新ICT 技術(shù)，打通各類數(shù)據(jù)。向上支持應(yīng)用快速開發(fā)、靈活部署，使能各行業(yè)業(yè)務(wù)敏捷創(chuàng)新；向下通過無處不在的連接，做到“云管端”協(xié)同優(yōu)化，從而實現(xiàn)物理世界與數(shù)字世界的打通。這個數(shù)字平臺將成為未來城市發(fā)展的數(shù)字底座，它將數(shù)據(jù)融合與打通，并且通過數(shù)據(jù)挖掘、分析與共享，形成城市的“智慧大腦”，為城市發(fā)展的科學(xué)決策提供先進手段。

目前，在數(shù)字基座的概念下，城市治理、交通、工業(yè)、政府等領(lǐng)域已開展應(yīng)用。數(shù)字基座在智慧城市、智慧工業(yè)的應(yīng)用中，效果顯而易見。在教育行業(yè)，數(shù)字基座的探索和實踐也已逐步展開，上海市教委已經(jīng)將“數(shù)字基座”作為上海教育數(shù)字化轉(zhuǎn)型的七項任務(wù)之一。隨著技術(shù)的不斷成熟，教育數(shù)字基座將會成為教育信息化必不可缺的建設(shè)內(nèi)容。

三、 教育數(shù)字基座的建設(shè)內(nèi)容

虹口區(qū)教育數(shù)字基座的建設(shè)內(nèi)容主要是“三中心”：新型數(shù)據(jù)中心是數(shù)據(jù)的匯聚和分發(fā)出入口；統(tǒng)一認證中心實現(xiàn)用戶訪問系統(tǒng)的登錄入口集中化和統(tǒng)一化；應(yīng)用開放中心是開放應(yīng)用接口體系，以“插片式”的應(yīng)用接入方式為各類各級主體提供通用化的教育云應(yīng)用，使應(yīng)用的接入更加靈活。

（一） 新型數(shù)據(jù)中心

新型數(shù)據(jù)中心主要由數(shù)據(jù)工具、數(shù)據(jù)服務(wù)構(gòu)成，提供數(shù)據(jù)服務(wù)生成、發(fā)布、監(jiān)控和管理的功能，向上對接市級數(shù)字基座，向下對接校級數(shù)字基座，實現(xiàn)在統(tǒng)一標準下的數(shù)據(jù)層層匯聚和收斂，形成數(shù)據(jù)的垂直流動和歸集。

數(shù)據(jù)工具由分布式數(shù)據(jù)倉庫和融合數(shù)倉兩大核心構(gòu)成。利用分布式數(shù)據(jù)倉庫，完成數(shù)據(jù)的離線分析、數(shù)據(jù)建模、主題庫、專題庫、主題查詢等全流程的數(shù)據(jù)分析業(yè)務(wù)。數(shù)據(jù)倉庫通常以SQL 語言為基本數(shù)據(jù)操作手段，同時支持用戶自定義的數(shù)據(jù)處理函數(shù)，既能支持海量數(shù)據(jù)離線處理，又能支持在線交互查詢。其中，融合數(shù)倉場景下，Hadoop 主要承擔(dān)冷數(shù)據(jù)、非結(jié)構(gòu)化數(shù)據(jù)的存儲以及實時流計算、實時檢索等，結(jié)構(gòu)化數(shù)據(jù)庫基于結(jié)構(gòu)化數(shù)據(jù)建設(shè)數(shù)據(jù)倉庫。

分布式數(shù)據(jù)庫主要構(gòu)建在x86 平臺上，為無共享架構(gòu)（share nothing），依靠軟件架構(gòu)上的創(chuàng)新和數(shù)據(jù)多副本機制，實現(xiàn)系統(tǒng)的高可用性和可擴展性，負責(zé)深度分析、復(fù)雜查詢、KPI計算、數(shù)據(jù)挖掘，以及多變的自助分析應(yīng)用等，支持PB 級的數(shù)據(jù)存儲。

數(shù)據(jù)服務(wù)主要由歷史數(shù)據(jù)梳理、數(shù)據(jù)采集、數(shù)據(jù)治理、資源目錄、數(shù)據(jù)交換服務(wù)建設(shè)構(gòu)成。全區(qū)的教育數(shù)據(jù)由不同的教育應(yīng)用供應(yīng)商提供，帶來了不同的數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)、數(shù)據(jù)標準、數(shù)據(jù)維度等，會給數(shù)據(jù)后續(xù)的應(yīng)用過程帶來一系列問題，如數(shù)據(jù)紊亂、數(shù)據(jù)標識不一致。運用數(shù)據(jù)服務(wù)對數(shù)據(jù)進行匯聚、加工、建模，形成具備標準的虹口區(qū)教育數(shù)據(jù)資源標準體系，解決數(shù)據(jù)資源紊亂、信息分散、數(shù)據(jù)不全和更新不及時等問題。數(shù)據(jù)中心通過數(shù)據(jù)交換服務(wù)實現(xiàn)內(nèi)外部數(shù)據(jù)的共享。

（二） 統(tǒng)一認證中心

統(tǒng)一認證中心建立一套服務(wù)全區(qū)的統(tǒng)一的用戶管理、身份配給和身份認證體系，為虹口區(qū)教育相關(guān)應(yīng)用系統(tǒng)實現(xiàn)兩級授權(quán)管理及單點登錄，對虹口區(qū)教育所有用戶統(tǒng)一分發(fā)及授權(quán)，實現(xiàn)虹口區(qū)內(nèi)部教育應(yīng)用的統(tǒng)一身份認證及單點登錄、統(tǒng)一消息交換和統(tǒng)一應(yīng)用接入。統(tǒng)一認證中心整合通過服務(wù)總線進行能力打包，形成標準的應(yīng)用和服務(wù)接口，對外提供能力服務(wù)，同時向上實現(xiàn)與上海市一網(wǎng)通辦的身份認證對接和單點登錄。

（三） 應(yīng)用開放中心

應(yīng)用開放中心為個人、機構(gòu)提供各類教育管理、教育教學(xué)、互動學(xué)習(xí)的應(yīng)用服務(wù)，應(yīng)用開放中心接入的公共應(yīng)用服務(wù)按照服務(wù)對象分為服務(wù)于區(qū)級教育管理的管理助手類應(yīng)用、服務(wù)于教師的教師助手類應(yīng)用、服務(wù)于學(xué)生的學(xué)生助手類應(yīng)用，兼容各類應(yīng)用平臺終端。依托應(yīng)用開放中心，匯聚多方終端、應(yīng)用及數(shù)據(jù)，為服務(wù)于教育教學(xué)改革、教育管理、學(xué)校管理、教師教學(xué)提供數(shù)據(jù)決策支撐。

四、 虹口區(qū)教育數(shù)字基座的創(chuàng)新實踐路徑

（一） 架構(gòu)設(shè)計

虹口區(qū)區(qū)校兩級教育數(shù)字基座總體架構(gòu)（圖1）為分布式架構(gòu)體系，采用組件化、服務(wù)化的方式構(gòu)建技術(shù)底座，基于架構(gòu)體系進行新型數(shù)據(jù)中心、統(tǒng)一認證中心、應(yīng)用開放中心設(shè)計，并根據(jù)業(yè)務(wù)需要供各業(yè)務(wù)系統(tǒng)共享調(diào)用，推動各級各類教育應(yīng)用融合發(fā)展，構(gòu)建互聯(lián)互通、應(yīng)用齊備、協(xié)同服務(wù)的大平臺。

圖1 上海市虹口區(qū)區(qū)校兩級數(shù)字基座總體架構(gòu)

區(qū)校兩級數(shù)字基座是使基礎(chǔ)設(shè)施、數(shù)據(jù)、用戶、應(yīng)用之間實現(xiàn)互聯(lián)互通的一套多種技術(shù)組合的底層技術(shù)架構(gòu)體系，打破傳統(tǒng)的“孤島”建設(shè)，支撐虹口區(qū)教育數(shù)字化轉(zhuǎn)型，滿足管理者、教師、學(xué)生等不同群體的教育需求。

在虹口區(qū)區(qū)校兩級數(shù)字基座的整體規(guī)劃中，新型數(shù)據(jù)中心以數(shù)據(jù)分析系統(tǒng)及教育數(shù)據(jù)倉庫為主題，服務(wù)于全區(qū)各級各類應(yīng)用，為應(yīng)用提供數(shù)據(jù)層層匯聚及分流。統(tǒng)一認證中心以統(tǒng)一身份認證、統(tǒng)一用戶管理、統(tǒng)一應(yīng)用接入、統(tǒng)一消息管理、統(tǒng)一服務(wù)管理為核心應(yīng)用，為全區(qū)各級各類應(yīng)用提供統(tǒng)一的身份配給和認證體系，同時統(tǒng)一認證中心與上海市教委統(tǒng)一認證系統(tǒng)實現(xiàn)了向上認證對接，提高系統(tǒng)的可用性、安全性和用戶的使用方便性。應(yīng)用開放中心以個性化門戶的方式進行呈現(xiàn)，集成教育類、學(xué)習(xí)類、考試類、評價類、管理類、數(shù)據(jù)挖掘分析類應(yīng)用于一體。將應(yīng)用開放中心作為教與學(xué)的基本環(huán)境，成為數(shù)字化信息應(yīng)用的主要渠道，覆蓋管理者、教師、學(xué)生、家長，做到個性化、特色化、實用化，推進信息技術(shù)與教育教學(xué)的深度融合，變革教與學(xué)新方式，提高區(qū)域教育教學(xué)質(zhì)量。

（二） 新型數(shù)據(jù)中心管理

新型數(shù)據(jù)中心構(gòu)建以數(shù)據(jù)采集軟件為基礎(chǔ)，提供數(shù)據(jù)匯聚、轉(zhuǎn)換、加載服務(wù)，制定統(tǒng)一數(shù)據(jù)標準，開展數(shù)據(jù)匯聚及清洗，構(gòu)建數(shù)據(jù)主題庫。同時，為虹口區(qū)教育局內(nèi)各級各類應(yīng)用系統(tǒng)提供快捷、準確、規(guī)范的數(shù)據(jù)服務(wù)。

1. 數(shù)據(jù)采集軟件

數(shù)據(jù)采集軟件是用來進行數(shù)據(jù)采集、轉(zhuǎn)換、加載（ETL）的軟件工具，即把不同來源、格式和特點的數(shù)據(jù)在邏輯上或物理上有機地集中，從而提供全面的數(shù)據(jù)共享，是教育大數(shù)據(jù)系統(tǒng)的重要組成部分。

數(shù)據(jù)采集軟件負責(zé)將分布的、異構(gòu)數(shù)據(jù)源中的數(shù)據(jù)，如關(guān)系數(shù)據(jù)、平面數(shù)據(jù)文件等抽取到臨時中間層后進行清洗、轉(zhuǎn)換、集成，最后加載到數(shù)據(jù)集市和教育大數(shù)據(jù)中心，成為聯(lián)機分析處理、數(shù)據(jù)挖掘的基礎(chǔ)。數(shù)據(jù)采集軟件也越來越多地被應(yīng)用于一般信息系統(tǒng)數(shù)據(jù)的遷移、交換和同步。

2. 全內(nèi)存分布式數(shù)據(jù)庫

全內(nèi)存分布式數(shù)據(jù)庫是一個全內(nèi)存分布式可擴展的MPP 架構(gòu)數(shù)據(jù)庫，可以采用聯(lián)邦連接器（federated connectors）的方式，將多種數(shù)據(jù)源統(tǒng)一到同一個用戶接口平臺，使用一個Query 語句實現(xiàn)不同數(shù)據(jù)源的連接（JOIN）分析查詢。使用標準SQL 訪問數(shù)據(jù)，使用并行的單線程處理方式確保數(shù)據(jù)一致性，同時避免了傳統(tǒng)數(shù)據(jù)庫的鎖、插銷、資源管理開銷。全內(nèi)存分布式數(shù)據(jù)庫提供數(shù)據(jù)的高速存取、高性能數(shù)據(jù)分析能力（包括機器學(xué)習(xí)及R 語言的集成）。通過高擴展的分布式高速內(nèi)存架構(gòu)，具備了支持高吞吐、低延時、高并發(fā)等特性。與傳統(tǒng)數(shù)據(jù)庫相比，全內(nèi)存分布式數(shù)據(jù)庫具有無磁盤IO、高并發(fā)、低延時、分布式多節(jié)點等眾多優(yōu)勢。它支持Hadoop 系統(tǒng)整合，為教育海量數(shù)據(jù)實時分析提供強大支持。在擴展性方面，它支持動態(tài)擴容、在線擴展，數(shù)據(jù)遷移可策略化管理，不影響線上應(yīng)用。

全內(nèi)存分布式數(shù)據(jù)庫包括以下關(guān)鍵組件：

（1） SQL 編譯器及優(yōu)化器。將用戶SQL進行編譯，生成執(zhí)行計劃，并能根據(jù)不同的下層數(shù)據(jù)存儲引擎（storage engine）生成各個存儲引擎的原生執(zhí)行SQL 執(zhí)行計劃，能將MPP的執(zhí)行引擎完成并行、快速的計算。

（2） MPP 執(zhí)行引擎。實現(xiàn)了在不同數(shù)據(jù)源情況下的跨機器節(jié)點的并發(fā)計算。

（3） 數(shù)據(jù)存儲引擎。數(shù)據(jù)存儲引擎是一個完全基于內(nèi)存的分布式存儲引擎，與執(zhí)行引擎、SQL 編譯器和優(yōu)化器是一個原生集成的整體。

全內(nèi)存分布式數(shù)據(jù)庫理論上沒有節(jié)點數(shù)據(jù)的限制，可以很好地完成在線擴展的業(yè)務(wù)需求，使用很方便。

3. 數(shù)據(jù)倉庫

新型數(shù)據(jù)中心體系隨著虹口區(qū)教育信息化的規(guī)劃發(fā)展已逐步完成，對于貼源層數(shù)據(jù)、融合數(shù)據(jù)倉庫、標簽數(shù)據(jù)管理、數(shù)據(jù)治理、應(yīng)用數(shù)據(jù)等數(shù)據(jù)服務(wù)都形成了統(tǒng)一的建設(shè)標準體系。

面向歸集的區(qū)域教育數(shù)據(jù)，對分散、多樣化的數(shù)據(jù)進行登記、匯集、標準化、清洗轉(zhuǎn)換、整合等操作處理，實現(xiàn)對數(shù)據(jù)的分布和動態(tài)變更情況追蹤，提升數(shù)據(jù)質(zhì)量，形成統(tǒng)一的業(yè)務(wù)視圖，并保障數(shù)據(jù)在各個使用環(huán)節(jié)的安全可控。提供詳細的區(qū)域、校園數(shù)據(jù)治理流程，包括規(guī)則定義、質(zhì)量評估和監(jiān)控分析［4］。

融合數(shù)倉是所有類型數(shù)據(jù)的戰(zhàn)略集合，數(shù)據(jù)倉庫的結(jié)構(gòu)化數(shù)據(jù)基于信息資源庫統(tǒng)一構(gòu)建；數(shù)據(jù)倉庫對信息資源庫的半結(jié)構(gòu)化數(shù)據(jù)進行結(jié)構(gòu)化存儲；數(shù)據(jù)倉庫對信息資源庫的非結(jié)構(gòu)化數(shù)據(jù)中的可結(jié)構(gòu)化特征數(shù)據(jù)進行結(jié)構(gòu)化存儲。

融合數(shù)倉可以按照基礎(chǔ)數(shù)據(jù)層、匯總數(shù)據(jù)層的維度進行建設(shè)，先建設(shè)基礎(chǔ)數(shù)據(jù)層，再建設(shè)高度匯總數(shù)據(jù)層。

（1） 基礎(chǔ)數(shù)據(jù)層

面向各個應(yīng)用專題提供數(shù)據(jù)和分析服務(wù)，包括從區(qū)教育局、試點學(xué)校多個應(yīng)用系統(tǒng)所采集、匯聚、處理后的所有信息數(shù)據(jù)，一般包括學(xué)生基礎(chǔ)信息數(shù)據(jù)庫、學(xué)生學(xué)習(xí)行為數(shù)據(jù)庫、學(xué)生體檢數(shù)據(jù)庫、學(xué)生體能測試數(shù)據(jù)庫、學(xué)生基礎(chǔ)課程數(shù)據(jù)庫、學(xué)生興趣課程數(shù)據(jù)庫、學(xué)生實踐體驗數(shù)據(jù)庫、學(xué)生主題活動數(shù)據(jù)庫、學(xué)生獲獎榮譽數(shù)據(jù)庫等基礎(chǔ)明細數(shù)據(jù)。

（2） 高度匯總數(shù)據(jù)層

基于基礎(chǔ)數(shù)據(jù)層的相關(guān)數(shù)據(jù)，進行數(shù)據(jù)整合，生成學(xué)生成長等主題方向的數(shù)據(jù)倉庫。高度匯總數(shù)據(jù)服務(wù)于各項主題教育業(yè)務(wù)應(yīng)用、教育管理分析和教育決策分析。一般包括學(xué)生學(xué)業(yè)發(fā)展主題庫、學(xué)生品德素養(yǎng)主題庫、學(xué)生身心健康主題庫、學(xué)生實踐活動主題庫、學(xué)生個性特長主題庫。

高度匯總數(shù)據(jù)層實現(xiàn)主題域之間關(guān)聯(lián)、匯總計算及模型預(yù)測。高度匯總數(shù)據(jù)服務(wù)于各項教育業(yè)務(wù)，模型預(yù)測服務(wù)于教育管理和教育決策。

4. 數(shù)據(jù)交換服務(wù)

數(shù)據(jù)交換服務(wù)一般通過接口的方式提供，數(shù)據(jù)接口包括元數(shù)據(jù)訪問接口、數(shù)據(jù)訪問接口、數(shù)據(jù)交換接口，以及現(xiàn)有數(shù)據(jù)同步的系統(tǒng)接口。新型數(shù)據(jù)中心通過對外提供訪問接口，有效屏蔽網(wǎng)絡(luò)異構(gòu)、操作系統(tǒng)異構(gòu)、數(shù)據(jù)庫異構(gòu)給數(shù)據(jù)訪問帶來的影響，保證技術(shù)變化不會影響到應(yīng)用系統(tǒng)的訪問，從而既實現(xiàn)了應(yīng)用的透明訪問，又支持了數(shù)據(jù)倉庫的不斷發(fā)展和管理機制的不斷完善。

實現(xiàn)市級平臺與區(qū)級平臺的數(shù)據(jù)交換、區(qū)級應(yīng)用系統(tǒng)之間的數(shù)據(jù)交換、區(qū)級各校數(shù)據(jù)與區(qū)級平臺之間的數(shù)據(jù)交換，實現(xiàn)在同一標準下的數(shù)據(jù)層層匯聚和收斂，形成數(shù)據(jù)的垂直流動和歸集。

（三） 統(tǒng)一認證中心

構(gòu)建虹口區(qū)教育內(nèi)部身份管理、單點登錄、統(tǒng)一應(yīng)用接入、統(tǒng)一消息管理等統(tǒng)一認證中心核心功能，增強其用戶在登錄過程中的操作體驗，有效解決身份賬戶安全、權(quán)限異常、越權(quán)行為等安全隱患，有效保護用戶的身份信息和數(shù)據(jù)安全。

1. 單點登錄認證中心

單點登錄認證中心基于OAuth2.0 協(xié)議認證服務(wù)實現(xiàn)各業(yè)務(wù)系統(tǒng)間的單點登錄（SSO）和集中認證。將解決各級各類應(yīng)用在應(yīng)用對接整合時，第三方應(yīng)用系統(tǒng)對用戶信息身份認證，角色、權(quán)限等用戶信息進行“驗證和授權(quán)”時產(chǎn)生的一系列根本問題。由虹口區(qū)教育信息中心通過單點登錄認證中心向第三方應(yīng)用提供統(tǒng)一的授權(quán)令牌（Token），Token 包括授權(quán)的認證許可的作用域、有效時間及其他信息。

單點登錄認證中心已實現(xiàn)虹口區(qū)教育統(tǒng)一認證和授權(quán)及信息安全保障，對相關(guān)應(yīng)用系統(tǒng)實現(xiàn)兩級授權(quán)及單點登錄，對虹口區(qū)教育系統(tǒng)所有用戶實現(xiàn)統(tǒng)一分發(fā)和權(quán)限授權(quán)，實現(xiàn)系統(tǒng)用戶認證和統(tǒng)一管理，增強虹口區(qū)教育系統(tǒng)的管理和審計功能，實現(xiàn)對虹口區(qū)教育應(yīng)用系統(tǒng)及數(shù)據(jù)的備份管理功能。

2. 統(tǒng)一應(yīng)用接入中心

統(tǒng)一應(yīng)用接入中心是信息化建設(shè)中所有信息系統(tǒng)用戶管理功能的核心功能模塊，通過統(tǒng)一應(yīng)用接入中心可以對各類各級不同供應(yīng)商的應(yīng)用進行統(tǒng)一接入，對應(yīng)用劃分相應(yīng)權(quán)限的AppID 唯一識別號，已劃分對應(yīng)分類。對分配AppID 的應(yīng)用系統(tǒng)可以使用單點登錄認證中心提供的接口快速取得用戶信息，以作為業(yè)務(wù)系統(tǒng)運行的基礎(chǔ)。

3. 統(tǒng)一消息中心

虹口區(qū)統(tǒng)一認證中心對消息通知進行了統(tǒng)一的分發(fā)管理，消息中心將消息規(guī)整化處理，提供消息的歸集、內(nèi)容敏感性掃描、分布式調(diào)度、消息規(guī)則配置、消息內(nèi)容審計等功能，僅需調(diào)用統(tǒng)一消息中心接口，就可以及時地完成消息的多終端推動（郵件、短信、App、微信等），以確保對各業(yè)務(wù)系統(tǒng)分發(fā)消息的安全性、敏感性、及時性、嚴謹性、統(tǒng)一性進行統(tǒng)一管理和審計。

（四） 應(yīng)用開放中心

面向虹口區(qū)教育多元化的應(yīng)用需求，在虹口區(qū)教育信息中心統(tǒng)一標準和規(guī)范的前提下，整合多方應(yīng)用廠商創(chuàng)新型應(yīng)用，不斷豐富教育服務(wù)類型，實現(xiàn)與應(yīng)用開放中心的集成對接及應(yīng)用數(shù)據(jù)匯聚。面向用戶提供精準化、精細化、個性化、特色化的創(chuàng)新門戶，第三方應(yīng)用廠商提供應(yīng)用及內(nèi)容，形成多元化的教育服務(wù)資源供給模式，為“數(shù)字虹教”平臺提供全方位的數(shù)據(jù)支撐。

1. 應(yīng)用開放中心集成策略

隨著虹口區(qū)教育信息化的發(fā)展，信息化應(yīng)用會越來越多，接入的第三方廠商數(shù)量也會越來越多。由虹口區(qū)教育信息中心制定統(tǒng)一的應(yīng)用系統(tǒng)數(shù)據(jù)對接標準，保障數(shù)據(jù)盡可能地匯聚到數(shù)據(jù)中心，以便具備權(quán)限的其他系統(tǒng)進行調(diào)用。根據(jù)業(yè)務(wù)需求的不同，新應(yīng)用接入可以采用虹口區(qū)教育信息中心提供的一種或多種接入策略，實現(xiàn)應(yīng)用開放中心與應(yīng)用系統(tǒng)的集成。

應(yīng)用系統(tǒng)接入前需滿足以下規(guī)則：

（1） 第三方廠商入駐虹口區(qū)應(yīng)用開放中心前，需簽署數(shù)據(jù)交換協(xié)議，保障應(yīng)用系統(tǒng)運行中產(chǎn)生的業(yè)務(wù)數(shù)據(jù)存儲至數(shù)據(jù)中心，并提供相關(guān)通用的數(shù)據(jù)交換接口，提供的交換接口需符合虹口區(qū)教育局信息中心數(shù)據(jù)接口標準。

（2） 第三方廠商在調(diào)用其他系統(tǒng)數(shù)據(jù)時，優(yōu)先從數(shù)據(jù)中心調(diào)用具備調(diào)用權(quán)限的數(shù)據(jù)，如需調(diào)用權(quán)限外數(shù)據(jù)，需由信息中心授權(quán)。

（3） 第三方廠商在開發(fā)項目時，都需考慮數(shù)據(jù)共享交換，使數(shù)據(jù)利用最大化。

2. 個性化門戶

分為個人門戶和機構(gòu)門戶，集成了20 多個區(qū)級應(yīng)用，支持校級應(yīng)用的接入，同時為用戶提供數(shù)據(jù)分析服務(wù)及數(shù)據(jù)可視化展示，支持具備不同角色的用戶（教師、學(xué)生、家長、管理者等），實現(xiàn)“一人一門戶、一人一數(shù)據(jù)”；支持具備不同角色用戶的互聯(lián)互通，實現(xiàn)信息溝通與數(shù)據(jù)交換；支持各類公共應(yīng)用服務(wù)的匯聚和調(diào)用，實現(xiàn)服務(wù)貫通［5］。

（1） 機構(gòu)門戶。機構(gòu)門戶包括班級門戶、學(xué)校門戶、區(qū)域門戶等，通過機構(gòu)門戶開展跨班級、跨學(xué)校、跨區(qū)域的開放式共享服務(wù)，實現(xiàn)從教育專用資源服務(wù)向教育大資源服務(wù)的轉(zhuǎn)變，支撐教育教學(xué)改革發(fā)展。

（2） 管理者門戶。管理者門戶從教育管理者的角度進行管理者門戶布置，為教育行政部門管理者提供“工作、管理、決策、溝通和咨詢”一體化門戶平臺。讓教育行政部門管理者利用平臺發(fā)布教育資訊、掌握學(xué)校動態(tài)、規(guī)范學(xué)校管理、加強質(zhì)量監(jiān)控、開展泛在學(xué)習(xí)，優(yōu)化教學(xué)資源配置和智力資源供給，提高管理效率。為學(xué)校管理者提供“工作、協(xié)作、溝通、知識和個人能力提升”的一體化工作平臺，讓學(xué)校管理者利用平臺開展家校聯(lián)系、教育教學(xué)、綜合實踐、體質(zhì)健康管理和監(jiān)測，推進教育教學(xué)方式變革，實現(xiàn)個性化教學(xué)和精準化施策，促進教育治理現(xiàn)代化［6］。

（3） 教師門戶。教師門戶是服務(wù)于學(xué)校教職工的工作平臺，是學(xué)校教師訪問和使用虹口區(qū)教與學(xué)應(yīng)用融合支撐服務(wù)平臺進行日常辦公、學(xué)校管理、教學(xué)管理等工作的統(tǒng)一入口。教師門戶匯聚了辦公、教學(xué)、管理等與教師工作內(nèi)容相關(guān)的信息化應(yīng)用，方便學(xué)校教職工集中、快捷地開展日常教育教學(xué)工作。

（4） 學(xué)生門戶。學(xué)生門戶是服務(wù)于學(xué)校學(xué)生的信息化平臺，是學(xué)生訪問和使用虹口區(qū)教與學(xué)應(yīng)用融合支撐服務(wù)平臺的統(tǒng)一入口。學(xué)生門戶匯聚了與學(xué)生相關(guān)的應(yīng)用，諸如在線學(xué)習(xí)、“我的課表”、“我的作業(yè)”等，學(xué)生可以集中訪問，方便快捷。

（5） 第三方應(yīng)用開發(fā)者門戶。第三方應(yīng)用開發(fā)者門戶是服務(wù)于第三方應(yīng)用供應(yīng)商的工作平臺，支持第三方應(yīng)用的新增、通過、駁回、修改、刪除、上架、下架，帶有歸屬應(yīng)用商、應(yīng)用名稱、應(yīng)用圖標、應(yīng)用入口地址、審核狀態(tài)、應(yīng)用狀態(tài)的信息。

五、 總結(jié)與展望

教育新基建為虹口區(qū)實現(xiàn)區(qū)校兩級教育數(shù)字基座的建設(shè)目標奠定了基礎(chǔ)，區(qū)校兩級教育數(shù)字基座實現(xiàn)了從新型數(shù)據(jù)中心和統(tǒng)一認證中心的構(gòu)建到應(yīng)用開放中心的建設(shè)。通過新型數(shù)據(jù)中心，建立合適的數(shù)據(jù)治理體系，從多個維度將數(shù)據(jù)進行整合，保障數(shù)據(jù)的質(zhì)量，通過規(guī)范的數(shù)據(jù)治理措施規(guī)范數(shù)據(jù)，減少數(shù)據(jù)問題發(fā)生，提高數(shù)據(jù)使用安全性，確保數(shù)據(jù)查詢效率，整體提高數(shù)據(jù)的應(yīng)用價值。通過統(tǒng)一認證中心，全面推動虹口區(qū)教育各級各類應(yīng)用之間的互聯(lián)互動，為各應(yīng)用系統(tǒng)提供了身份認證、消息中心、移動支撐系統(tǒng)，利用單點登錄技術(shù)解決故障頻發(fā)；通過單點登錄認證安全升級，提升系統(tǒng)安全級別，增加系統(tǒng)安全級；建設(shè)統(tǒng)一應(yīng)用管理，為教師和學(xué)生提供瀏覽和統(tǒng)一登錄。以應(yīng)用開放中心為紐帶，貫通學(xué)校教學(xué)、管理與評價等核心業(yè)務(wù)，貫通教育局教育治理、教育決策等核心業(yè)務(wù)。將應(yīng)用開放中心作為教與學(xué)的基本環(huán)境，作為數(shù)字化信息應(yīng)用的主要渠道，使之成為覆蓋管理者、教師、學(xué)生、家長的個性化、特色化、實用化的虹口區(qū)應(yīng)用門戶，推進信息技術(shù)與教育教學(xué)的深度融合，變革教與學(xué)的新方式，提高區(qū)域教育教學(xué)質(zhì)量。

教育數(shù)字基座是教育新基建的技術(shù)創(chuàng)新，是為滿足教育高質(zhì)量發(fā)展需要而提供的數(shù)字化轉(zhuǎn)型、技術(shù)框架升級、應(yīng)用融合創(chuàng)新發(fā)展等平臺體系的新型基礎(chǔ)設(shè)施，是信息技術(shù)與教育教學(xué)深度融合的智能升級。將來，虹口區(qū)教育數(shù)字基座會憑借其數(shù)據(jù)互聯(lián)互通、應(yīng)用齊備、多方協(xié)同服務(wù)、數(shù)據(jù)價值挖掘等能力的獨特優(yōu)勢，為虹口區(qū)教育改革、教育發(fā)展規(guī)劃助力，為教育信息化的大踏步前進助力。