新型智慧校园建设的思考与实践


摘要:智慧城市建设迈入了新型智慧城市阶段,智慧校园建设该何去何从?在梳理智慧校园建设面临问题的基础上,提出了新型智慧校园的概念并分析了其内涵,总结了在建设过程中应秉持的理念,系统地提出了新型智慧校园建设方法论,包括宏观模型、建设思路、功能规划、全局信息模型、数据治理模型等,破解了校园数据互联互通以及遗留系统接入的历史性难题,并以北京邮电大学的智慧校园建设情况为例进行应用效果示意。

关键词:智慧校园;新型智慧校园;校园信息模型;互联互通

2008年,IBM提出了“智慧地球”的概念,它包括三个维度:第一,能够更透彻地感应和度量世界的本质和变化;第二,促进世界更全面地互联互通;第三,在上述基础上,所有事物、流程、运行方式都将实现更深入的智能化,企业因此获得更智能的洞察[1]。

2012年,党的十八大提出了“促进工业化、信息化、城镇化、农业现代化同步发展”的四化同步发展口号[2]。2012年底,住建部以“智慧城市”建设为抓手,启动了全国智慧城市试点建设工作[3]。智慧城市是智慧地球理念在城镇化领域的延伸,也是中央政策精神的落实。

校园作为一个小社会,其发展道路与社会发展有着相似的要求和规律。2012年,教育部印发了《教育信息化十年发展规划(2011-2020年)》,明确提出各院校要“大力推进普通高校数字校园建设”[4],各院校也相继制定了智慧校园的发展规划[5-9],开始如火如荼地推进建设工作。

经过数年发展,智慧城市建设取得了一定的成效,也遇到了突出的问题。2016年4月19日,习近平总书记提出,要“……分级分类推进新型智慧城市建设…用信息化手段感知社会态势……”[10]。智慧城市建设迈入了新型智慧城市阶段,智慧校园建设该何去何从?

本文分析了智慧校园建设遇到的问题,提出了新型智慧校园的定义,分析了其内涵,并介绍了新型智慧校园理念在北京邮电大学(以下简称北邮)的实践。

新型智慧校园定义与内涵

1.智慧校园建设面临的问题

自20世纪80年代起,各学校逐渐开始建设支撑教学、科研、生活等活动的信息化系统。目前,大多数高校已初步建立了数字校园体系,以及一定程度上的智慧校园体系。然而,对于大多数学校,智慧校园建设工作仍面临着很多问题。

一是宏观层面,对于信息化工作的重视程度有待进一步加强。习近平总书记提出,“……要以信息化推进国家治理体系和治理能力现代化……”信息化处于一个十分重要的地位。学校也是一个“小社会”,信息化的发展对于学校同样具有非常重要的作用,信息化建设是一项“一把手工程”。

二是理论层面,缺乏融入最新先进理念的信息化顶层规划。在规划方面,存在四种情况:第一,规划不足,存在一定程度的“头痛医头、脚痛医脚”的情况;第二,高度不够,缺乏从全局高度梳理数据模型、规范服务流程、打通数据壁垒、深挖数据价值;第三,不接地气,缺乏对于信息化现状的分析,缺乏解决遗留系统接入的办法;第四,不可持续,缺乏行之有效的运营和运维机制,没有跳出买设备、上系统的老路。

三是技术层面,缺乏真正能破解互联互通难题的办法。按现行的方法,需要提前定义一系列的互联互通接口,按照接口改造每个系统。在该模式下,建设期的接口调测工程量就十分浩大,多系统联调周期很长。并且每一次互通需求发生改变时,仍需要协调各方,重新改造和联调涉及到的全部接口,工程量仍然巨大。导致随着时间的推移,互联互通的效果越来越差,越来越落后于实际需求。

四是现实层面,被厂家捆绑,严重依赖承建厂商。常见的建设和服务模式,需要学校直接面对厂商。但系统厂家情况复杂,异常状况频出,包括:无法联系上原厂商、厂商主营业务改变不再支持、没有费用不提供支持、有了费用技术上失去修改能力等。另外,如何在建设过程中,完全兼容遗留系统,对所有学校都是一个难题。

五是人力层面,信息化队伍力量严重不足。国内重点高校都设置了信息化专职人员,但是对于大多数高校来说,相对于学校的信息化需求、信息化部门面临的信息化建设工作难度和工作量来说,人员都是严重不足的。

2.新型智慧校园的定义与内涵

智慧校园的定义是指以物联网为基础的智慧化的校园工作、学习和生活一体化环境。这个一体化环境以各种应用服务系统为载体,将教学、科研、管理和校园生活进行充分融合。

新型智慧校园是智慧校园的演进,是新技术背景下教育信息化发展的新阶段。本文给出新型智慧校园的定义如下:一个泛在化、智能型校园信息环境,是高校信息化发展历程中相对于智慧校园的更高级形态,是智慧校园的演进,是对智慧校园的深化、丰富、拓展,充分利用云计算、虚拟化、大数据、AR/VR、社交网络、人工智能等新一代信息技术,推动新技术与教学、科研、管理、决策、校园生活深度融合与全面创新,以建立全局信息模型为着眼点,以形成深度互联互通能力为关注点,以数据为中心、以运行环境为支撑,以业务应用为载体, 面向教职工、学生、领导、社会提供全时、泛在、多方式、互动式、安全可控的接入和服务能力,同时支持向上级主管部门提供自动化的数据服务接口能力。

新型智慧校园的内涵如下:一是一个充分利用各项新技术的信息环境。二是一个全面有力支撑校园活动的信息环境。实现场景化、沉浸式、游戏型、互动式的创新教学方式,实现基于大数据和面向科研全过程的服务能力,实现数据项归属唯一、数据维护流程化的全业务、规范化、自动化管理支撑能力,实现基于大数据的校园态势感知和辅助决策支撑能力,实现校园生活随时随地、线上线下融合、物理虚拟融合的智能化、主动化、自动化服务能力。三是一个数据深度融合共享的信息环境。建立全局的信息模型,形成认知一致的共同沟通语言。建立由学校主导的互联互通机制,形成不依赖于承建商的可持续的数据融合共享能力。四是一个多角色、个性化、服务化的信息环境。五是一个安全、开放的信息环境。

新型智慧校园理念与模型

1.新型智慧校园的理念

一是“系统为纲”转换为“数据为王”。传统的智慧校园建设,是以业务系统为抓手的,通过系统来提供相应的管理能力和服务能力。“系统”是校园信息化环境的“纲”。在旧的模式下,很难解决相同数据源多处维护的情况,也很难开放系统封闭环境内的所有数据,更难处理诸如日志、外在行为等非结构化数据。在大数据时代,数据才是最宝贵的财富,是支撑上层各种活动的基础资源,系统只不过是生产和使用数据的程序。要摒弃传统的通过接口方式实现互联互通的方法,一切直接基于数据出发。

二是基于信息化,高于信息化。传统的智慧校园建设侧重于技术和管理,忽视了“技术”与“人”的互动,“信息化”与“校园有机整体”的协调。新型智慧校园建设,基于信息化,但又超越了信息化。要实现以服务师生为中心,以网络泛在化、感知全面化、互通深度化、数据价值化、决策精准化、服务便捷化、运转智能化、接入移动化等为代表特征的高度发达的新型校园信息化环境。

三是面向服务,以用户为服务对象。信息化建设,要秉承服务的理念。对学生、教师两类用户,要提供一站式、碎片化和个性化的服务功能,统一到入口中即可使用所有服务。对领导和业务部门,要提供融合考虑时域、空域的全生命周期分析能力,可从一条时间线上查阅相关所有事件和数据。长期而言,实现服务对于数据的封装,实现流程对于管理的封装。数据并不是管理工作的产物,而是服务过程中的产物,实现管理工作的全面流程化、全程可跟踪化。

四是从受困于厂商到主导建设过程。在传统模式中,承建商处于技术上的强势地位。在新理念下,在建设初期,学校可以约束业务系统的基本运行环境,包括技术路线、平台类型、数据库类型等,不符合要求不能开展建设或通过验收。在运维阶段,学校主导数据治理机制,直接由旁路引出数据,不再受限于承建商。

五是从重系统建设到建设、运维并重。传统建设模式下,对于配套运维机制问题关注较少。而在一个信息系统的生命周期中,时间跨度更长的是使用和运维阶段。必须重视运维工作,才能让信息化环境有序、永续地运转起来。

2.新型智慧校园的宏观模型

信息化系统种类多种多样,抽象来看,可划分为三类:第一是管理类,面向业务部门,提供内部工作开展支撑能力;第二是服务类,面向用户个体,提供跨部门端到端服务能力;第三是分析类,面向全局和决策者,提供面向主题、覆盖时域/空域的决策支撑能力。此三类能力,三位一体、相辅相成,管理类能力是校园信息化的基石,是服务类能力和分析类能力的支撑;服务类能力是校园信息化的纽带,是管理类能力的外化和延伸,是分析类能力数据价值的放大器;分析类能力是校园信息化的果实,是管理类能力和服务类能力产生的数据价值的挖掘手段,是提升学校管理精准化、校园服务智能化、学校决策科学化水平的途径。该三类能力的划分,以及三类能力之间的关系,共同构成了新型智慧校园的宏观模型。

一是管理类能力建设思路。管理类能力,面向业务部门,应以契合业务部门使用需求为第一原则。允许在一定程度上,在信息化部门的统一管理下进行“烟囱化”(各系统单独建设)分散化建设。不过,“烟囱化”是在总体规划框架约束下的“烟囱化”。具体来讲,对于后续新建的系统,要“加底座”,要“戴帽子”。“底座”是指底层支撑服务不能重复建设,必须使用集中建设的服务能力,包括硬件基础设施、中间件、数据库等;“帽子”是指新建系统对上层要屏蔽内部细节,按照规范要求,向上提供标准的能力和数据接口。

二是服务类能力建设思路。服务类能力,面向用户个体,应以增强用户体验为第一原则,应在信息化部门的全局统筹下按照引擎化、服务化、全程化、切面化的原则进行集中化建设。“切面化”,是要定义一个横切面,并定义出规范化的对接语义、语法接口体系。在切面之下,或是与遗留系统进行接口对接,或替业务部门开发前置化的插件,以满足横切面对接需要;在切面之上,把各业务部门的能力封装为服务组件,对接到校园服务总线上,使上层系统通过组装就可以构造灵活的服务能力。

三是分析类能力建设思路。分析类能力,面向全局和决策者,应以打造分析环境、提升分析能力为第一原则,在信息化部门的指导约束下按照全局化、共享化、模型化、应用化的原则进行建设。信息门户、APP门户、微信门户要进行框架化、容器化改造,提供开放的接入机制和开发接口体系,只要满足要求的分析应用都可以直接在框架上发布。要建立全局信息模型,建立数据挖掘平台环境和大数据分析环境,形成深度数据挖掘的能力和大数据分析的能力。

新型智慧校园的实践

1.新型智慧校园的功能规划

北京邮电大学(以下简称“北邮”)的新型智慧校园功能规划,可以概括为“四、三、二、一”体系,即四个中心(业务中心、数据中心、服务中心、决策中心)、三个平台(基础支撑平台、数据交换共享平台、校园服务平台)、两个环境(基础设施环境、智慧校园环境)、一个体系(保障体系,又包括标准规范、安全保障、运维支撑三个侧面)。

2.新型智慧校园的全局信息模型

北邮在借鉴电信领域建模方法的基础上,充分考虑教育行业和高校的自身特点,凝练抽象,设计了新型智慧校园的全局信息模型。该模型包括8个顶级域,39个子域。共计212个实体,3,390个属性。顶级域如图1所示:

图1 北邮新型智慧校园全局信息模型顶级域划分

3.新型智慧校园的数据治理模型

北邮的数据治理模型,以数据为核心,开创性地 提出了不依赖系统建设厂商的一站式的新一代数据治理体系,通过旁路实时同步技术,实现异构数据源的适配和实时同步;通过内嵌全局信息模型的数据清洗引擎,实现清洗逻辑的解耦与实时清洗;通过基于全局信息模型的数据服务引擎,实现界面可视化配置下的数据服务能力设计与调整;通过全面深度监测手段,实现数据流转的可视化监视;通过大数据综合分析技术,实现覆盖报表体系、时空域分析、大数据分析能力;通过成套的安全保障机制,确保数据的全过程安全。

4.应用效果示意

北邮已经启动了新型智慧校园一期的建设工作,目前已经形成了全校层面统一的全局信息模型;建设完成了数据中心综合支撑平台,实现了全校数据流转的可视化监控和数据的精细化治理;实现了学校自主可控,不依赖于业务厂商的互联互通建立和调整能力;实现了面向时空域的教职工、学生全生命周期分析能力。

未来展望

新型智慧校园,是智慧校园发展的新阶段。与新型智慧城市类似,也属于新生事物。本文给出了新型智慧校园的定义,分析了其内涵,总结了在建设过程中应秉持的理念,结合在北邮的实践,系统地提出了新型智慧校园宏观模型、建设思路、功能规划、全局信息模型、数据治理模型,突破了校园数据互联互通以及遗留系统接入的难题。提出的新型智慧校园相关理念和方法,也有待在发展过程中不断丰富和完善。尤其是在新技术融入校园活动的环节,以及校园数据的分析方面,不同学校可以根据自身特点进行深化和发展。(作者:安杰,单位:北京邮电大学信息化技术中心)

参考文献:

[1]彭明盛.智慧的地球[J].中国企业家,2009(1):48-50.

[2]胡锦涛.坚定不移沿着中国特色社会主义道路前进,为全面建成小康社会而奋斗[N].人民日报,2012-11-09(2).

[3]中华人民共和国住房和城乡建设部办公厅.关于开展国家智慧城市试点工作的通知[Z].2012-11-22.

[4]中华人民共和国教育部.教育信息化十年发展规划(2011-2020年)[Z].2012-03-13.

[5] 黄荣怀,张进宝,胡永斌,等.智慧校园:数字校园发展的必然趋势[J].开放教育研究,2012,?18(4):12-17.

[6] 周彤,刘文.智慧校园建设的现状与思考[J].信息与电脑(理论版),2011?(10):86-86.

[7] 王燕.智慧校园建设总体架构模型及典型应用分析[J].中国电化教育,2014?(9):88-92.

[8] 蒋东兴,付小龙,袁芳,等.大数据背景下的高校智慧校园建设探讨[J].华东师范大学学报(自然科学版), 2015?(S1)?:119-125.

[9] 睢贵芳.智慧校园基础信息平台建设的若干问题[J].电子技术与软件工程,2017?(15):258-259.

[10] 习近平.在网络安全和信息化工作座谈会上的讲话[N].人民日报,2016-04-26(2).

作者:安杰      来源:《北京教育》杂志


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