教育信息化2.0背景下基于數(shù)據(jù)中臺的高校數(shù)據(jù)治理方案研究

黃賢明，梁愛南，張漢君，馮兆

（湖南工業(yè)大學(xué) 計算機學(xué)院，湖南 株洲 412007）

0 引言

隨著大數(shù)據(jù)、云計算、物聯(lián)網(wǎng)以及人工智能技術(shù)的快速發(fā)展和廣泛應(yīng)用，高校信息化建設(shè)邁入了一個新的階段。教育部在2018年4月發(fā)布了《教育信息化2.0 行動計劃》，提出到2022年要基本實現(xiàn)“三全兩高一大”的發(fā)展目標，標志教育信息化從1.0 時代進入2.0 時代。該行動計劃提出：要“促進智慧校園建設(shè)全面普及”“全面推進各級各類學(xué)校智慧校園建設(shè)與應(yīng)用”。2021年3月22日，教育部發(fā)布《高等學(xué)校數(shù)字校園建設(shè)規(guī)范（試行）》的通知，對高校校園信息化提出了進一步的規(guī)范要求。

1 當前校園數(shù)據(jù)治理存在的問題與困境

由于缺少清晰的校園信息化建設(shè)總體結(jié)構(gòu)性框架與可視化模型，當前高校信息化建設(shè)的目標愿景尚未實現(xiàn)。各學(xué)校在校園信息化建設(shè)過程中，出現(xiàn)了如下弊端情況：一是數(shù)據(jù)缺乏統(tǒng)一規(guī)范，沒有形成統(tǒng)一數(shù)據(jù)標準；二是“信息孤島”現(xiàn)象突出，無法實現(xiàn)數(shù)據(jù)的實時共享；三是缺少統(tǒng)一的身份賬號認證與管理平臺；四是應(yīng)用系統(tǒng)建設(shè)缺乏頂層設(shè)計等等。國內(nèi)高校信息化建設(shè)在經(jīng)歷了一段迷茫期后，在教育信息化2.0背景下急需重新定義，以更智能、更生態(tài)、更人本的樣態(tài)出現(xiàn)。因此，隨著高校信息化建設(shè)進程的進一步推進，當前校園信息化建設(shè)有了四個顯著的變化特點：一是碎片化：原有大型信息系統(tǒng)應(yīng)用場景不斷被碎片化、多樣化、即時化的輕量級微服務(wù)解構(gòu)，校園管理往往需要針對某一個簡單場景快速上線和變換；二是服務(wù)化：將原有面向單一部門的管理轉(zhuǎn)向跨部門的流程服務(wù)，實現(xiàn)數(shù)據(jù)互通、服務(wù)流程跨部門推進；三是移動化：掌上校園、移動校園、線上課堂等基于手機端、Web 端的應(yīng)用廣泛普及對于使用習(xí)慣的改變也催生移動化辦公的轉(zhuǎn)變；四是數(shù)據(jù)分析化：學(xué)校各管理職能部門對于數(shù)據(jù)的要求，也從原來單純的業(yè)務(wù)管理轉(zhuǎn)向數(shù)據(jù)分析支持決策判斷。

然而，高校在推進“智慧校園”過程中，數(shù)據(jù)整合管理成為高校普遍存在的困擾，這種情況產(chǎn)生的本質(zhì)原因往往逃不開“智慧校園”建設(shè)中“重應(yīng)用、輕數(shù)據(jù)、缺標準”的歷史原因。高校作為數(shù)據(jù)產(chǎn)生、擁有和使用的主體，面對這些紛繁雜亂、若隱若現(xiàn)、捉摸不定的數(shù)據(jù)，難以實現(xiàn)關(guān)聯(lián)、統(tǒng)計、分析、挖掘，無法形成整體視圖，數(shù)據(jù)的價值得不到充分開發(fā)利用，管理水平難以提升，重要決策難以支撐。在這種情況下，“智慧校園”的推進難以獲得明顯的成效。正是因為“智慧校園”這些變化特點，對于數(shù)據(jù)質(zhì)量要求越來越高，數(shù)據(jù)問題日益暴露，數(shù)據(jù)治理已經(jīng)成為由“數(shù)字校園”邁向“智慧校園”過程中，必須經(jīng)歷和完成的一項重大工程。

當前各高校在數(shù)據(jù)治理過程中，普遍感覺到數(shù)據(jù)治理難度很大，主要是前期在數(shù)據(jù)管理中存在四大難點：一是數(shù)據(jù)中心黑盒運行，難以管理。主要表現(xiàn)為數(shù)據(jù)黑盒運行，狀態(tài)不清，出故障難以排查；數(shù)據(jù)管理技術(shù)要求高，操作復(fù)雜；接口又多又亂，不知道哪些有用，數(shù)據(jù)不能復(fù)用；標準缺乏全局統(tǒng)一，只能點對點交換；部門之間要數(shù)據(jù)，溝通周期長，安全難以保障。二是數(shù)據(jù)維度缺少內(nèi)容，難堪大任。主要表現(xiàn)為只有主數(shù)據(jù)、結(jié)果數(shù)據(jù)，缺乏過程數(shù)據(jù)；只有線上數(shù)據(jù)，缺乏線下數(shù)據(jù)；只有結(jié)構(gòu)化數(shù)據(jù)，忽視了非結(jié)構(gòu)化數(shù)據(jù)的價值；只考慮數(shù)據(jù)交換，數(shù)據(jù)價值未充分利用，師生重復(fù)填表。三是數(shù)據(jù)資源散落各處，難以收集。主要表現(xiàn)為業(yè)務(wù)系統(tǒng)歸口各部門管理，數(shù)據(jù)難以獲得；大量線下數(shù)據(jù)無法流動共享，比如電子表格、紙質(zhì)文檔等；多個系統(tǒng)多份數(shù)據(jù)，數(shù)據(jù)來源缺乏權(quán)威；部署在校外的系統(tǒng)，需要數(shù)據(jù)時還要看廠商臉色、繳納接口費。四是數(shù)據(jù)質(zhì)量缺乏保障，難以采信。主要表現(xiàn)為部分系統(tǒng)數(shù)據(jù)缺失、錯誤、不完整；部分系統(tǒng)數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)單一，應(yīng)用功能簡單，難以支持數(shù)據(jù)統(tǒng)計、數(shù)據(jù)填報等需求；個別系統(tǒng)數(shù)據(jù)獨立，與別的系統(tǒng)關(guān)聯(lián)不強，難以支持復(fù)雜的跨部門業(yè)務(wù)協(xié)作；部分系統(tǒng)數(shù)據(jù)陳舊，難以為部門管理水平的提升提供參考；數(shù)據(jù)共享不夠，難以為領(lǐng)導(dǎo)決策提供可信數(shù)據(jù)支撐等。

隨著校園信息化的不斷發(fā)展，高校數(shù)據(jù)呈現(xiàn)更多元化的狀態(tài)，傳統(tǒng)的業(yè)務(wù)系統(tǒng)建設(shè)模式已不足以滿足當下院校對于數(shù)據(jù)深層次挖掘利用的需求。同時在教育信息化2.0背景下，數(shù)據(jù)的隱私和安全也是需要核心保障的，而對于以上兩點的需求，傳統(tǒng)的主數(shù)據(jù)（數(shù)據(jù)中心）建設(shè)模式無論是從能夠容納的數(shù)據(jù)體量以及數(shù)據(jù)供給的模式均無法滿足需求。

2 基于數(shù)據(jù)中臺的校園數(shù)據(jù)治理方案探索

2.1 數(shù)據(jù)中臺概述

一般來說，數(shù)據(jù)中臺是指企業(yè)利用大數(shù)據(jù)技術(shù)，對內(nèi)外部海量數(shù)據(jù)統(tǒng)一進行采集、計算、存儲，并使用統(tǒng)一的數(shù)據(jù)規(guī)范進行管理，數(shù)據(jù)規(guī)范包括數(shù)據(jù)口徑、數(shù)據(jù)模型、元數(shù)據(jù)規(guī)范、參考數(shù)據(jù)標準、主數(shù)據(jù)標準、業(yè)務(wù)規(guī)則等。

數(shù)據(jù)中臺的核心是數(shù)據(jù)應(yīng)用程序編程接口（Data Application Programming Interface,Data API），起到連接前臺和后臺的作用，通過API 的方式提供數(shù)據(jù)服務(wù)，而不是像以往那樣直接把數(shù)據(jù)庫給到前臺，讓前臺開發(fā)自行使用數(shù)據(jù)。那么產(chǎn)生DataAPI 的過程，DataAPI 怎樣可以產(chǎn)生得更快，Data API 怎樣可以更加清晰，Data API 的數(shù)據(jù)質(zhì)量怎樣可以更好，這些就是需要圍繞數(shù)據(jù)中臺去構(gòu)建的能力。

雖然數(shù)據(jù)中臺有著不同的導(dǎo)向和具體定位，但其最終的目標是一致的，就是以數(shù)據(jù)資產(chǎn)化為導(dǎo)向進行數(shù)據(jù)治理，以共享數(shù)據(jù)服務(wù)的方式實現(xiàn)數(shù)據(jù)共享，通過構(gòu)建中間平臺，打通業(yè)務(wù)和數(shù)據(jù)環(huán)節(jié)，減少冗余，增加復(fù)用，快速響應(yīng)用戶需求，實現(xiàn)數(shù)據(jù)驅(qū)動業(yè)務(wù)創(chuàng)新。

2.2 高校數(shù)據(jù)中臺體系

數(shù)據(jù)質(zhì)量是高?！爸腔坌@”建設(shè)中數(shù)據(jù)治理的重中之重，只有高質(zhì)量的數(shù)據(jù)，才能給學(xué)校帶來高效率和高價值。為了進一步提升高校智慧校園的數(shù)據(jù)服務(wù)能力，針對當前存在的數(shù)據(jù)管理問題，本文以某高校智慧校園為參照，提出教育信息化2.0背景下基于數(shù)據(jù)中臺的校園數(shù)據(jù)治理建設(shè)模式——數(shù)據(jù)中臺體系，探索解決數(shù)據(jù)的“管”“通”“用”三類核心問題，即制定完整的數(shù)據(jù)發(fā)展規(guī)劃，樹立基于數(shù)據(jù)的全生命周期管理理念，建立以數(shù)據(jù)標準為起點、數(shù)據(jù)應(yīng)用為終點、數(shù)據(jù)閉環(huán)治理為保障的數(shù)據(jù)中臺架構(gòu)體系，構(gòu)建統(tǒng)一數(shù)據(jù)“管”理平臺；在傳統(tǒng)的數(shù)據(jù)倉庫和數(shù)據(jù)中心的建設(shè)模式上升級底層架構(gòu)，通過數(shù)據(jù)治理實現(xiàn)數(shù)據(jù)的互融互“通”，消除數(shù)據(jù)孤島，實現(xiàn)數(shù)據(jù)共享與解耦；通過整合統(tǒng)一底層的數(shù)據(jù)標準和計算組件，運用數(shù)據(jù)中臺將數(shù)據(jù)抽象封裝成服務(wù)，形成滿足業(yè)務(wù)場景需求的數(shù)據(jù)模型，使數(shù)據(jù)統(tǒng)一開放使“用”，如圖2所示。

圖2 校園數(shù)據(jù)中臺體系

該校智慧校園的數(shù)據(jù)中臺體系架構(gòu)共分為五層，分別為數(shù)據(jù)源層、數(shù)據(jù)采集處理層、數(shù)據(jù)倉庫平臺層、數(shù)據(jù)治理輸出層、數(shù)據(jù)應(yīng)用層。

2.2.1 數(shù)據(jù)源層

航運制裁。由于全球約90%的油輪保險公司總部位于西方國家，美國通過獲得歐盟的支持，拒絕為伊朗石油出口服務(wù)的油輪提供海運保險，達到從航運上切斷伊朗石油出口的目的。上次歐盟對伊朗的石油禁令中，就有禁止歐盟保險公司對出口至世界各地的伊朗石油進行承保。受此影響，中國船東互保協(xié)會于2012年7月停止了對運送伊朗石油的油輪提供損失補償險。

數(shù)據(jù)源層是高校智慧校園的數(shù)據(jù)采集層，采集涵蓋高校常見的各類數(shù)據(jù)，主要包括關(guān)系型數(shù)據(jù)、文本文件、Syslog日志、二進制日志等數(shù)據(jù)類型的采集和存儲，在物理上形成一個大的數(shù)據(jù)集。數(shù)據(jù)來源可以分為校內(nèi)數(shù)據(jù)和校外數(shù)據(jù)兩類，其中校內(nèi)數(shù)據(jù)既有來源于校內(nèi)線上業(yè)務(wù)如教務(wù)、科研、學(xué)工、一卡通等信息系統(tǒng)數(shù)據(jù)，也有來源于線下業(yè)務(wù)如各業(yè)務(wù)部門的文本文件、電子表格等數(shù)據(jù)，還有從相關(guān)智能設(shè)備上采集到了溫度、濕度、設(shè)備運行日志等校園環(huán)境監(jiān)測數(shù)據(jù)。校外數(shù)據(jù)主要是相關(guān)信息系統(tǒng)對接上級平臺獲取數(shù)據(jù)以及通過網(wǎng)絡(luò)爬蟲獲取的互聯(lián)網(wǎng)數(shù)據(jù)。

2.2.2 數(shù)據(jù)采集處理層

數(shù)據(jù)采集處理層負責(zé)通過統(tǒng)一數(shù)據(jù)集成管道對相關(guān)數(shù)據(jù)進行優(yōu)化處理，它應(yīng)以需求為驅(qū)動，以數(shù)據(jù)多樣性的全域思想為指導(dǎo)，采集與治理全業(yè)務(wù)、多終端、多形態(tài)的數(shù)據(jù)，同時構(gòu)建滿足學(xué)校智慧校園建設(shè)要求的統(tǒng)一數(shù)據(jù)標準，以達到解決各類數(shù)據(jù)在邏輯層面的統(tǒng)一。

2.2.3 數(shù)據(jù)倉庫平臺層

數(shù)據(jù)倉庫平臺層是指在前期統(tǒng)一數(shù)據(jù)采集、存儲的基礎(chǔ)上，建立數(shù)據(jù)共享中心，通過對數(shù)據(jù)的集成、計算和管控，提供數(shù)據(jù)流水線的管理方式，向下承接數(shù)據(jù)治理的成果，向上提供數(shù)據(jù)統(tǒng)一的通道，幫助學(xué)校各信息系統(tǒng)用戶簡化數(shù)據(jù)的管理和使用，提高數(shù)據(jù)使用的效率和安全性，盤活學(xué)校數(shù)據(jù)資產(chǎn)，達到消除數(shù)據(jù)孤島和數(shù)據(jù)煙囪的作用。

2.2.4 數(shù)據(jù)治理輸出層

數(shù)據(jù)治理輸出層是高校智慧校園數(shù)據(jù)治理成效關(guān)鍵一層，它將構(gòu)建全域數(shù)據(jù)標準，集成不同類別的數(shù)據(jù)，完善數(shù)據(jù)管理規(guī)范制度。通過數(shù)據(jù)治理，統(tǒng)一數(shù)據(jù)接口定義與發(fā)布，規(guī)范用戶權(quán)限控制與使用審計，最終形成統(tǒng)一數(shù)據(jù)開放平臺。

數(shù)據(jù)應(yīng)用層是指在統(tǒng)一數(shù)據(jù)開放平臺的基礎(chǔ)上，通過統(tǒng)一底層的數(shù)據(jù)標準和計算組件，形成滿足業(yè)務(wù)場景需求的數(shù)據(jù)模型，最終實現(xiàn)數(shù)據(jù)應(yīng)用共享化、數(shù)據(jù)訪問移動化和運營監(jiān)控自動化。

智慧校園的數(shù)據(jù)中臺體系通過五層模型構(gòu)建，最終將形成統(tǒng)一數(shù)據(jù)采集、統(tǒng)一數(shù)據(jù)存儲、統(tǒng)一數(shù)據(jù)治理、統(tǒng)一數(shù)據(jù)開放和統(tǒng)一數(shù)據(jù)門戶的五位一體院校數(shù)據(jù)中臺，使得數(shù)據(jù)治理真正成為一個不斷循環(huán)和迭代的良性過程。

2.3 基于數(shù)據(jù)中臺的高校數(shù)據(jù)治理方案

所設(shè)計的方案將對學(xué)校內(nèi)外的全量數(shù)據(jù)進行盤點、梳理、采集、清洗和標準化，建立一個標準規(guī)范、來源權(quán)威穩(wěn)定、數(shù)據(jù)高度融合、數(shù)據(jù)質(zhì)量可靠的全量數(shù)據(jù)平臺，實現(xiàn)對數(shù)據(jù)的全面采集、規(guī)范建模、質(zhì)量提升、安全存儲、可控共享和充分應(yīng)用。數(shù)據(jù)治理的主要活動包含采集識別、清洗治理和成果生成與發(fā)布。

具體包括設(shè)計校級數(shù)據(jù)標準，全量采集各種管理業(yè)務(wù)數(shù)據(jù)、電子表格數(shù)據(jù)、日志數(shù)據(jù)等，并對數(shù)據(jù)質(zhì)量進行檢核，針對質(zhì)量問題進行清洗、轉(zhuǎn)換、去重、補漏、糾錯等操作，再按照標準模型和標準代碼進行統(tǒng)一建模存儲，形成戰(zhàn)略級數(shù)據(jù)資產(chǎn)，并由大數(shù)據(jù)平臺進行承載和運營發(fā)布。本方案在實施過程中，主要將整個數(shù)據(jù)治理工作分成三個域來進行，分別是管理域、數(shù)據(jù)域和知識域，如圖3所示。

圖3 基于數(shù)據(jù)中臺的校園數(shù)據(jù)治理方案

2.3.1 管理域

校園數(shù)據(jù)治理的根源在于數(shù)據(jù)不規(guī)范、各個信息系統(tǒng)數(shù)據(jù)缺乏統(tǒng)一的頂層設(shè)計。因此，在高校數(shù)據(jù)治理工作中，首要的就是進行數(shù)據(jù)的頂層設(shè)計和數(shù)據(jù)管理規(guī)范的制定。高校數(shù)據(jù)頂層設(shè)計必須由學(xué)校信息化職能部門或機構(gòu)牽頭，協(xié)同教務(wù)、財務(wù)、人事、學(xué)工、后勤、一卡通等業(yè)務(wù)系統(tǒng)部門，對相關(guān)信息系統(tǒng)的數(shù)據(jù)分類、命名、技術(shù)架構(gòu)、邏輯架構(gòu)、物理架構(gòu)、管理架構(gòu)、開發(fā)架構(gòu)和整合流程等進行統(tǒng)一數(shù)據(jù)標準、統(tǒng)一開放接口、統(tǒng)一數(shù)據(jù)共享。在此基礎(chǔ)之上，再形成學(xué)校的數(shù)據(jù)標準遵從、數(shù)據(jù)標準管理、數(shù)據(jù)生成職責(zé)、數(shù)據(jù)質(zhì)量保障、數(shù)據(jù)安全職責(zé)、應(yīng)用開發(fā)規(guī)范、開發(fā)共享規(guī)范等系列數(shù)據(jù)管理規(guī)范，從而實現(xiàn)數(shù)據(jù)產(chǎn)生、運用、共享、傳遞與消亡的生命周期式的系統(tǒng)性管理。

2.3.2 數(shù)據(jù)域

數(shù)據(jù)域是高校數(shù)據(jù)治理的核心內(nèi)容，按照數(shù)據(jù)的流向，主要包括三個工作流。一是數(shù)據(jù)工作流，主要包含數(shù)據(jù)的識別、采集、集中、質(zhì)量檢查，成果數(shù)據(jù)生成入庫，數(shù)據(jù)共享發(fā)布，直至被業(yè)務(wù)系統(tǒng)使用，生成新的數(shù)據(jù)，再次被采集，形成良性的閉環(huán)。二是標準工作流，在依據(jù)國家標準和教育系統(tǒng)行業(yè)標準的基礎(chǔ)之上，根據(jù)高校實際情況設(shè)定學(xué)校數(shù)據(jù)信息標準，再依據(jù)標準進行分類建模、生成數(shù)倉結(jié)構(gòu)數(shù)據(jù)，最終形成成果數(shù)據(jù)的元數(shù)據(jù)模型。三是質(zhì)量流，質(zhì)量流是數(shù)據(jù)治理中工作量最大的部分，工作的內(nèi)容就是對各信息系統(tǒng)檢查出來的質(zhì)量問題進行修正、轉(zhuǎn)換、糾錯等操作，最終實現(xiàn)數(shù)據(jù)質(zhì)量本質(zhì)性的提升。

2.3.3 知識域

知識域是數(shù)據(jù)治理過程中對前一階段的進一步梳理和歸結(jié)，它包含兩個方面的工作：一是各類標準的輸出，最后形成校級數(shù)據(jù)標準；二是對數(shù)據(jù)采集來源、采集接口、供需關(guān)系、質(zhì)量保障原則等等形成的知識沉淀構(gòu)建成高校數(shù)據(jù)管理知識庫。

3 結(jié)論

高校數(shù)據(jù)治理是一項系統(tǒng)工程，涉及各個業(yè)務(wù)系統(tǒng)歸屬部門，因此必須統(tǒng)籌兼顧、合理規(guī)劃、逐步實施。采用數(shù)據(jù)中臺技術(shù)實現(xiàn)數(shù)據(jù)治理，是從數(shù)據(jù)全量視域角度出發(fā)的一種方式。在實際工作中，數(shù)據(jù)治理要做好以下幾個步驟：一是摸清家底，要通過業(yè)務(wù)部門和數(shù)據(jù)調(diào)研，進一步摸清學(xué)校數(shù)據(jù)家底，了解現(xiàn)狀；二是全量采集，要更加廣泛的收集數(shù)據(jù)，實現(xiàn)數(shù)據(jù)的全量、全維度、全生命周期；三是標準制定，要依據(jù)學(xué)校實際情況合理制定、建設(shè)校級標準，原則上能采用國家標準和教育行業(yè)標準的應(yīng)盡量采用；四是標準落地，標準不能停留在紙上，應(yīng)該將標準應(yīng)用到數(shù)據(jù)上、應(yīng)用到對業(yè)務(wù)系統(tǒng)的數(shù)據(jù)交換過程中；五是積累與量化成果，通過數(shù)據(jù)治理，積累治理成果，保證延續(xù)性，步步為營，層層推進；六是知識庫建設(shè)，通過治理過程，形成數(shù)據(jù)資產(chǎn)目錄、元數(shù)據(jù)庫、數(shù)倉體系、數(shù)據(jù)質(zhì)量原則庫、數(shù)據(jù)質(zhì)量報告和數(shù)據(jù)血緣關(guān)系等等；七是制度形成與保障，通過規(guī)范和制度建設(shè)，理順流程、規(guī)范行為、嚴格執(zhí)行，確保治理成果能夠不斷更新迭代。