賈潤亮

(山西省財政稅務(wù)?？茖W(xué)校,山西 太原 030024)

一、高校智慧校園建設(shè)現(xiàn)狀分析

目前,國內(nèi)外高校都在積極推動智慧校園建設(shè),探索基于大數(shù)據(jù)技術(shù)的智慧校園建設(shè)模式。智慧校園建設(shè)是以信息技術(shù)為支撐,構(gòu)建智能化、智慧化的校園。校園網(wǎng)、一卡通、智慧教室、智慧安防等子應(yīng)用的實現(xiàn)為智慧校園建設(shè)打下了良好基礎(chǔ)。但是,很多高校的智慧校園建設(shè)仍處于初級階段,存在一系列的挑戰(zhàn)。

(一)基礎(chǔ)資源平臺存在不足

支撐智慧校園的基礎(chǔ)資源平臺主要包括網(wǎng)絡(luò)資源、計算資源、存儲資源等。很多高校存在基礎(chǔ)資源分散、不集中,資源不足,設(shè)施設(shè)備不先進、不完善,設(shè)備和線路老化,網(wǎng)絡(luò)覆蓋率低,網(wǎng)絡(luò)傳輸慢等問題,不能滿足智慧校園信息化建設(shè)的發(fā)展需求。

(二)存在“信息孤島”“數(shù)據(jù)壁壘”等現(xiàn)象

在數(shù)字化校園建設(shè)階段,高校部署了許多不同的業(yè)務(wù)信息系統(tǒng),產(chǎn)生了大量數(shù)據(jù),但是由于這些系統(tǒng)分屬不同的院系部門,每個系統(tǒng)所使用的技術(shù)規(guī)范和數(shù)據(jù)標(biāo)準(zhǔn)各不相同,系統(tǒng)與系統(tǒng)之間沒有打通,因此這些系統(tǒng)中的數(shù)據(jù)是孤立的,未進行有效的整合和利用,形成了“信息孤島”和“數(shù)據(jù)壁壘”,不利于數(shù)據(jù)的共享和交換。

(三)數(shù)據(jù)價值未被充分挖掘

一方面,由于在前期各系統(tǒng)建設(shè)之初就形成了“信息孤島”,“數(shù)據(jù)壁壘”明顯,數(shù)據(jù)無法流動和整合,有時同樣的數(shù)據(jù)會重復(fù)存儲在不同的系統(tǒng)中,造成數(shù)據(jù)冗余,而且數(shù)據(jù)只停留在堆砌和簡單分析的層面,沒有進行深度挖掘和分析,無法體現(xiàn)出數(shù)據(jù)深層次的價值。另一方面,數(shù)據(jù)的應(yīng)用和處理仍主要集中在對結(jié)構(gòu)化數(shù)據(jù)的挖掘和分析,對于半結(jié)構(gòu)化數(shù)據(jù)和非結(jié)構(gòu)化數(shù)據(jù)的分析存在明顯不足。

這一系列挑戰(zhàn)是當(dāng)前智慧校園信息化建設(shè)需要迫切解決的問題,也是學(xué)界研究的重點。在智慧校園建設(shè)架構(gòu)中引入數(shù)據(jù)中臺建設(shè)思想,可以把新一代信息技術(shù)、人工智能技術(shù)與智慧應(yīng)用深度融合,打通“數(shù)據(jù)壁壘”,挖掘數(shù)據(jù)價值,使智慧校園發(fā)揮更大的作用。

二、智慧校園建設(shè)中數(shù)據(jù)中臺的應(yīng)用設(shè)計

目前，智慧校園建設(shè)的總體架構(gòu)主要有兩種:一種是全校建立一個統(tǒng)一的系統(tǒng)、統(tǒng)一的數(shù)據(jù)庫,將全校所有業(yè)務(wù)整合在一起,不同業(yè)務(wù)內(nèi)容是其中的一個模塊;另一種是已有業(yè)務(wù)系統(tǒng)保持不變,不同業(yè)務(wù)系統(tǒng)互不干預(yù),以數(shù)據(jù)中臺為中介實現(xiàn)數(shù)據(jù)交換和服務(wù)。前者實施難度較大、成本較高,因此高校通常采用基于數(shù)據(jù)中臺的建設(shè)方案。數(shù)據(jù)中臺是利用相關(guān)數(shù)據(jù)技術(shù)對海量數(shù)據(jù)進行采集和處理,構(gòu)建標(biāo)準(zhǔn)化的數(shù)據(jù)倉庫,并將數(shù)據(jù)封裝成服務(wù)高效提供給用戶的數(shù)據(jù)平臺,可以有效解決數(shù)據(jù)孤立和碎片化、數(shù)據(jù)價值挖掘不夠、數(shù)據(jù)管理不完善等問題。

(一)智慧校園數(shù)據(jù)層次結(jié)構(gòu)

基于數(shù)據(jù)中臺的高校智慧校園,數(shù)據(jù)建設(shè)層次結(jié)構(gòu)可分為前臺、中臺、后臺三層,如圖1所示。

圖1 智慧校園數(shù)據(jù)層次結(jié)構(gòu)

前臺指基于數(shù)據(jù)直接面向師生角色的各種碎片化服務(wù)/應(yīng)用,包括會產(chǎn)生數(shù)據(jù)的應(yīng)用和使用數(shù)據(jù)的應(yīng)用。

中臺是中間的建設(shè)層次,起到鏈接前臺和后臺,達到為前臺各種數(shù)據(jù)應(yīng)用消費場景提供相應(yīng)數(shù)據(jù)的目的，即數(shù)據(jù)的中間層次需要解決數(shù)據(jù)的鏈接、標(biāo)準(zhǔn)化、共享交換、開放使用、支撐大數(shù)據(jù)分析和挖掘等能力,形成高校 “數(shù)據(jù)資產(chǎn)”。

后臺指各種產(chǎn)生數(shù)據(jù)的獨立系統(tǒng),包括傳統(tǒng)的MIS業(yè)務(wù)系統(tǒng)(如教務(wù)系統(tǒng)、人事系統(tǒng)、學(xué)工系統(tǒng)、拓就系統(tǒng)、科研系統(tǒng)、財務(wù)系統(tǒng)等)和獨立偏硬件底層的信息化支撐系統(tǒng)即ICT/IO系統(tǒng)(如一卡通、網(wǎng)絡(luò)、安防系統(tǒng)、智慧教室、物聯(lián)網(wǎng)識別設(shè)備等)。

總的來講,就是數(shù)據(jù)中臺從異構(gòu)的底層數(shù)據(jù)庫采集各種類型的數(shù)據(jù),匯聚成數(shù)據(jù)湖;通過預(yù)處理、計算、開發(fā)、挖掘等步驟構(gòu)建數(shù)據(jù)倉庫,存儲滿足教學(xué)與學(xué)習(xí)需求的各類數(shù)據(jù)主題;將數(shù)據(jù)主題封裝成可供不同應(yīng)用的數(shù)據(jù)服務(wù)接口,形成標(biāo)準(zhǔn)、高效的數(shù)據(jù)服務(wù)體系。

(二)數(shù)據(jù)中臺架構(gòu)

數(shù)據(jù)中臺通常具有四個核心能力,即數(shù)據(jù)匯聚能力、數(shù)據(jù)處理能力、數(shù)據(jù)可視化能力及數(shù)據(jù)價值變現(xiàn)能力。關(guān)于智慧校園數(shù)據(jù)中臺建設(shè),高?？梢耘c企業(yè)進行合作,根據(jù)學(xué)校自身的發(fā)展需求進行平臺定制,從而加快推進智慧校園建設(shè)。從業(yè)務(wù)和行業(yè)視角展開來看,在獲取數(shù)據(jù)的基礎(chǔ)上,數(shù)據(jù)中臺可分層為“數(shù)據(jù)工具平臺”“行業(yè)數(shù)據(jù)中臺”“數(shù)據(jù)應(yīng)用場景”供用戶角色使用,如圖2所示。

圖2 數(shù)據(jù)中臺架構(gòu)

1.數(shù)據(jù)工具平臺。該層提供必要的各種數(shù)據(jù)存儲、標(biāo)準(zhǔn)化、管理、運算的技術(shù)能力,將各個系統(tǒng)分散、雜亂的各種數(shù)據(jù)通過技術(shù)工具處理,形成標(biāo)準(zhǔn)、集中、干凈、有序的數(shù)據(jù)集合。

2.行業(yè)數(shù)據(jù)中臺。該層提供面向高校前臺業(yè)務(wù)的各種專業(yè)化模型庫,將高校各業(yè)務(wù)領(lǐng)域經(jīng)驗轉(zhuǎn)換為直接的中臺能力。高校行業(yè)數(shù)據(jù)中臺是完成匯聚數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)向前臺業(yè)務(wù)的關(guān)鍵層次,在這一層中實現(xiàn)了數(shù)據(jù)的業(yè)務(wù)能力。行業(yè)數(shù)據(jù)中臺的數(shù)據(jù)模型包括 “高校業(yè)務(wù)模型庫”“高校業(yè)務(wù)數(shù)據(jù)分析模型”“高校大數(shù)據(jù)挖掘模型”等。

3.數(shù)據(jù)應(yīng)用場景。根據(jù)應(yīng)用場景不同,該層包括大數(shù)據(jù)應(yīng)用場景、數(shù)據(jù)融合看板、數(shù)據(jù)支撐業(yè)務(wù)場景等。

用戶角色通過前臺的各種數(shù)據(jù)應(yīng)用,按需獲取個性化的界面。用戶角色主要包括校領(lǐng)導(dǎo)、二級部門及院系領(lǐng)導(dǎo)、全體師生、業(yè)務(wù)管理崗位教師等。通過統(tǒng)一門戶和界面即可享受到自己關(guān)注的各種數(shù)據(jù)服務(wù)組合。

(三)數(shù)據(jù)中臺建設(shè)的具體實施

1.數(shù)據(jù)標(biāo)準(zhǔn)。數(shù)據(jù)中臺基礎(chǔ)工作圍繞數(shù)據(jù)標(biāo)準(zhǔn)進行。依據(jù)“高等學(xué)校管理信息”“教育管理基礎(chǔ)代碼”“教育管理基礎(chǔ)信息”“教育行政管理信息”“教育統(tǒng)計信息”等教育部標(biāo)準(zhǔn),同時結(jié)合學(xué)校的實際情況,建設(shè)學(xué)校的數(shù)據(jù)標(biāo)準(zhǔn),這項工作關(guān)系到學(xué)校信息化建設(shè)的質(zhì)量,具有關(guān)鍵性作用。同時,這項工作需要全校各個部門協(xié)作,共同制定學(xué)校的數(shù)據(jù)標(biāo)準(zhǔn)。數(shù)據(jù)標(biāo)準(zhǔn)的引入有助于人們對系統(tǒng)業(yè)務(wù)的統(tǒng)一理解,加強對數(shù)據(jù)定義、使用的一致性。

2.數(shù)據(jù)采集與匯聚。作為數(shù)據(jù)中臺的入口,數(shù)據(jù)的采集與匯聚是從異構(gòu)的底層數(shù)據(jù)庫中將各類結(jié)構(gòu)化、半結(jié)構(gòu)化和無結(jié)構(gòu)數(shù)據(jù)采集到數(shù)據(jù)中臺進行集中存儲,形成數(shù)據(jù)湖,構(gòu)成整個數(shù)據(jù)中臺運行的數(shù)據(jù)基礎(chǔ)。對于沒有業(yè)務(wù)系統(tǒng)的部門,電子Excel文件也可以作為數(shù)據(jù)源。

3.數(shù)據(jù)治理。基于數(shù)據(jù)中臺的數(shù)據(jù)治理系統(tǒng),包括數(shù)據(jù)管理、數(shù)據(jù)質(zhì)量管理、數(shù)據(jù)監(jiān)測查詢等模塊,通過元數(shù)據(jù)管理實現(xiàn)數(shù)據(jù)源的梳理,主數(shù)據(jù)管理實現(xiàn)數(shù)據(jù)的分類、編輯,數(shù)據(jù)質(zhì)量管理實現(xiàn)數(shù)據(jù)的規(guī)則管理、質(zhì)量校驗、共享與交換,數(shù)據(jù)監(jiān)控實現(xiàn)數(shù)據(jù)的異常行為檢測與分析、全文檢索等。各類應(yīng)用孤島中的數(shù)據(jù)被采集后,要先進行數(shù)據(jù)編目,對所有的應(yīng)用打上標(biāo)簽,包括數(shù)據(jù)是從哪個應(yīng)用的哪個數(shù)據(jù)庫來的,數(shù)據(jù)類型是什么,業(yè)務(wù)是什么,對接的應(yīng)用是什么等。一旦上層的應(yīng)用發(fā)現(xiàn)數(shù)據(jù)有錯誤,可以通過數(shù)據(jù)編目進行數(shù)據(jù)溯源,或者通過血緣分析可以追溯到表級別、記錄級別甚至是字段級別。在數(shù)據(jù)采集或者同步過程中,一些不符合規(guī)則和要求的臟數(shù)據(jù),需要進一步進行數(shù)據(jù)處理。通過數(shù)據(jù)治理,可以更有效地將數(shù)據(jù)價值轉(zhuǎn)化為實際業(yè)務(wù)價值。

4.數(shù)據(jù)分析?；诖髷?shù)據(jù)的數(shù)據(jù)分析是對規(guī)模巨大的數(shù)據(jù)進行分析,包括數(shù)據(jù)可視化、數(shù)據(jù)挖掘算法、預(yù)測性分析、數(shù)據(jù)倉庫等方面。數(shù)據(jù)可視化是用圖表直觀地展示數(shù)據(jù);數(shù)據(jù)挖掘算法是深入數(shù)據(jù)內(nèi)部進行數(shù)據(jù)價值的挖掘;預(yù)測性分析是依據(jù)之前結(jié)果做出一些預(yù)測性分析;數(shù)據(jù)倉庫是為多維分析和多角度展示多維數(shù)據(jù)而創(chuàng)建的數(shù)據(jù)庫。

5.數(shù)據(jù)服務(wù)。數(shù)據(jù)服務(wù)是把數(shù)據(jù)資產(chǎn)按照平臺功能模塊應(yīng)用的需求進行數(shù)據(jù)服務(wù)封裝,以接口的形式面向各功能模塊提供服務(wù),最大程度發(fā)揮數(shù)據(jù)的價值,是整個數(shù)據(jù)中臺核心價值所在。數(shù)據(jù)服務(wù)體系最大的特點就是能屏蔽底層數(shù)據(jù)庫細節(jié),根據(jù)業(yè)務(wù)需求提供統(tǒng)一、可復(fù)用的數(shù)據(jù)服務(wù)接口,最大程度地實現(xiàn)數(shù)據(jù)對各類應(yīng)用的支持服務(wù)功能。數(shù)據(jù)服務(wù)功能是向外數(shù)據(jù)分發(fā),將數(shù)據(jù)分發(fā)至多個智慧應(yīng)用,包含有數(shù)據(jù)大屏以及不同顆料度大小的統(tǒng)計報表,也可以滿足其他系統(tǒng)的應(yīng)用需要。

(四)數(shù)據(jù)中臺帶來的價值

數(shù)據(jù)中臺包含一系列技術(shù)能力,以適應(yīng)高校各類場景,滿足數(shù)據(jù)處理的各種需求。但數(shù)據(jù)中臺并非技術(shù)功能集合,它的能力體現(xiàn)在對業(yè)務(wù)和管理優(yōu)化的支撐上。所以高校數(shù)據(jù)中臺建設(shè)并非以一系列技術(shù)功能實現(xiàn)為最終目標(biāo),必要的技術(shù)及實施服務(wù)都是為了提供可以直接、快速響應(yīng)業(yè)務(wù)場景和數(shù)據(jù)服務(wù)的能力，即在技術(shù)能力之上,必須提供符合智慧校園的信息化發(fā)展的數(shù)據(jù)內(nèi)容。這些內(nèi)容具體到可以直接向智慧校園前臺的管理應(yīng)用、跨部門流程服務(wù)、快速流程服務(wù)、數(shù)據(jù)綜合查詢分析挖掘等場景提供“數(shù)據(jù)”,以支撐業(yè)務(wù)發(fā)展和響應(yīng)管理優(yōu)化。數(shù)據(jù)中臺帶來的價值體現(xiàn)在以下七方面:(1)解決“數(shù)據(jù)孤島”問題;(2)數(shù)據(jù)使用門檻大幅度降低;(3)數(shù)據(jù)對應(yīng)用的響應(yīng)速度加快;(4)應(yīng)用替換代價大幅降低;(5)數(shù)據(jù)可視化展示;(6)數(shù)據(jù)價值變現(xiàn);(7)數(shù)據(jù)真正掌握在自己手中。

三、高校智慧校園建設(shè)對教學(xué)改革的影響分析

基于數(shù)據(jù)中臺的智慧校園建設(shè),利用物聯(lián)網(wǎng)、云計算、人工智能、大數(shù)據(jù)分析等核心技術(shù),為高校的教學(xué)、科研、管理和生活提供智慧型服務(wù)。通過個人數(shù)據(jù)中心、學(xué)生成長類、教師專業(yè)發(fā)展類、教育管理類、科學(xué)研究類等智慧應(yīng)用系統(tǒng),實現(xiàn)信息技術(shù)與教育教學(xué)深度融合,讓智慧教育真正走進校園、走進課堂,助力高校教學(xué)改革。

(一)學(xué)生個人數(shù)據(jù)中心服務(wù)

為學(xué)生提供“一站式”的個人數(shù)據(jù)中心服務(wù),學(xué)生個人數(shù)據(jù)中心能將來自不同部門及業(yè)務(wù)系統(tǒng)的學(xué)籍、成績、活動、測評、獎懲、資助、財務(wù)等信息統(tǒng)一進行直觀的呈現(xiàn),為學(xué)生加強自我管理提供可靠便利的服務(wù)。

(二)學(xué)生學(xué)業(yè)成長指導(dǎo)

通過打通分散的與學(xué)生成長相關(guān)的業(yè)務(wù)系統(tǒng)數(shù)據(jù),將學(xué)生在校的專業(yè)課程學(xué)習(xí)成績、專業(yè)拓展活動表現(xiàn)、線上線下課程學(xué)習(xí)過程數(shù)據(jù)、校園行為軌跡等進行采集和聚合,對每個學(xué)生的成長軌跡形成標(biāo)準(zhǔn)化成長檔案,并對學(xué)生進行精準(zhǔn)畫像?；趯W(xué)生畫像進行學(xué)習(xí)規(guī)劃推薦、達成檢測、綜合測評、師生互動、學(xué)習(xí)預(yù)警等,建立起多元化、智能化、一體化的指導(dǎo)體系,為學(xué)生提供成長路徑的個性化引導(dǎo)。

(三)智慧教育云平臺

智慧校園具有基于云端、備課資源共享的教師備課系統(tǒng),為教師提供豐富的備課資料,教師自己的優(yōu)質(zhì)資源也可上傳共享;課堂互動教學(xué)系統(tǒng)將信息技術(shù)手段融入課堂教學(xué),教材立體化,評價多元化,師生在線互動、小組合作學(xué)習(xí),實現(xiàn)課堂教學(xué)的改革創(chuàng)新。

(四)教務(wù)教學(xué)主題分析

平臺對教學(xué)資源、開課情況、考試成績、評教情況、論文評審、社會實踐情況等進行分布、趨勢分析;從性別、年級、成績等級、評教等級等視角進行組合分析,提供教務(wù)教學(xué)明細信息的智能查詢,為教學(xué)管理提供數(shù)據(jù)支撐。

(五)教學(xué)質(zhì)量有效評估

在智慧校園平臺中,匯聚教務(wù)系統(tǒng)、就業(yè)系統(tǒng)和各個教學(xué)平臺所傳回的數(shù)據(jù),通過數(shù)據(jù)中臺的大數(shù)據(jù)分析所得出的結(jié)果,以及學(xué)院各位代課教師的綜合分析,對所開設(shè)的課程進行合理有效的考核;對學(xué)生所學(xué)課程和學(xué)生成績相結(jié)合進行合理的分析,給予真實有效的評估;通過上課的電子班牌和教學(xué)平臺使用情況,對學(xué)生到課率和學(xué)生對知識點的掌握情況評判學(xué)生的學(xué)習(xí)狀況。

(六)教學(xué)改革方向指引

通過數(shù)據(jù)中臺搭建的智慧應(yīng)用服務(wù),為廣大師生提供教學(xué)、科研、學(xué)習(xí)、管理平臺,實現(xiàn)基于大數(shù)據(jù)的數(shù)據(jù)存儲、數(shù)據(jù)共享、數(shù)據(jù)交換與數(shù)據(jù)挖掘。通過數(shù)據(jù)中臺對學(xué)生的就業(yè)情況進行分析,并結(jié)合對課程設(shè)置的合理性分析,對課程體系進行相應(yīng)調(diào)整。通過大數(shù)據(jù)分析教學(xué)平臺的使用情況,對學(xué)生使用單個教學(xué)平臺的時長、活躍度、評價進行分析,對教學(xué)平臺內(nèi)容進行相應(yīng)調(diào)整,從而對教學(xué)改革形成一定的指引。

(七)學(xué)生就業(yè)方向指導(dǎo)

平臺對就業(yè)畢業(yè)生、就業(yè)情況、就業(yè)意愿等情況進行分布、趨勢分析,并提供明細信息查詢。通過對校企合作和就業(yè)指導(dǎo)系統(tǒng)傳入數(shù)據(jù)中臺的數(shù)據(jù)進行分析,以及從學(xué)生性別、學(xué)生專業(yè)、就業(yè)單位、就業(yè)崗位等視角進行組合分析,為高校畢業(yè)生的就業(yè)指明方向。

四、結(jié)語

高校智慧校園信息化建設(shè)是今后一段時間內(nèi)教育改革發(fā)展的重要方向。本文提出了數(shù)據(jù)中臺的應(yīng)用設(shè)計,探討和研究了基于數(shù)據(jù)中臺的智慧校園建設(shè)對教學(xué)改革的影響,指明了在教學(xué)改革中所起的作用。高校在開發(fā)設(shè)計具體應(yīng)用時,還需要更多地結(jié)合學(xué)校自身實際和應(yīng)用需求搭建更為有效的數(shù)據(jù)中臺。