基于诺兰模型的高校信息化建设趋势分析与展望

黄 松，郭 伟

（1.湖北工业大学 理学院，湖北 武汉 430068； 2.江汉大学 数学与计算机科学学院，湖北 武汉 430056）

0 引言

“教育信息化”始于20世纪90年代，是伴随着美国“国家信息基础设施（NII）”而出现的［1］。“教育信息化”是通过在教育领域全面、深入地运用信息技术，以推动教育在思想、观念、模式和内容的全面创新与深刻变革，促进教育不断发展，使其适应信息化社会对教育发展新要求的过程［2］。作为教育现代化的重要组成部分，高等学校教育信息化也是构建现代国民教育体系、形成学习型社会的内在要求。作为信息技术研究与应用的前沿领域，我国高校经过多年的教育信息化建设，已在校园网络、教学资源和环境、信息系统、运维服务体系以及信息化理论研究等方面取得了丰硕的成果。目前，各高校已陆续建成高速校园网络，并以此为基础，通过建设和完善各类教学、科研和管理信息系统，使其成为学校学术支撑环境的重要组成。

然而，纵观我国高校信息化建设的发展历程，由于缺乏成熟的解决方案以资借鉴，相关研究主要集中于信息系统的技术架构、开发方法与集成手段，对信息化建设进程的内在规律有所忽略。从而导致重视硬件购置，轻视应用服务，信息资源缺乏有效共享，不利于高校信息化的持续发展。

1 诺兰阶段模型

美国哈佛大学查理·诺兰（Richard L.Nolan）等根据对200多家公司、部门发展信息系统实践和经验的总结，提出著名的信息系统发展阶段模型，即所谓“诺兰模型”。诺兰认为，一个企业、行业或地区的信息化应用发展需要经过引入（Initiation）、传播（Contagion）、控制（Control）和集成（Integration）4个阶段。在这4个阶段中，信息化建设的资源投入具有一定的变化规律，呈现出一条“S”型曲线，其最终阶段是集成阶段。20世纪80年代，随着信息系统用途的不断扩大，经过进一步验证与完善，诺兰将其4阶段模型扩展为初始期、普及期、控制期、整合期、数据管理期和成熟期6个阶段（见图1）。

诺兰强调，任何组织的信息化发展都要经历从低级到高级不断成熟的过程，各个阶段之间互相联系，不能隔断或超越，并为应用需求和技术发展逐步推动，以一种波浪式的历程不断向更高阶段发展。其中，前3个阶段具有计算机数据处理时代的特征，后3个阶段具有信息技术时代的特点。在两个时代之间的“转折区间”里，由于办公自动化设备的普及、终端用户计算环境的提高将导致非连续性发展，又称之为“技术性断点”。该转折点是进行信息资源规划的最佳时机。诺兰模型的预见性，被其后国际上众多企业与行业的信息化发展情况所验证［3］。

2 高校信息化建设演进路径分析

图1 诺兰6阶段信息化发展模型

所谓高校教育信息化是指随着现代信息技术的发展，高等院校根据自身发展的需要，以教育技术为动力，全面推进高等教育系统的变革和发展，使之成为与知识经济相适应的新型教育形态。因此，高等学校信息化建设的目标是通过采用先进的信息技术构建与时代发展相适应的校园信息化体系，以在教学、科研、管理和生活等诸方面提高学校的综合实力和人才培养质量。作为国民经济和社会信息化的重要组成部分，高等学校信息化建设也必然遵循整个社会信息化发展规律，其信息化建设过程同样展现出诺兰模型的阶段特征，并与信息技术发展保持着紧密关系［4］。

2.1 初始阶段

我国高校信息化建设始于20世纪80年代中后期，其主要标志是在信息技术研究和计算机教学中引入小型计算机，以及完成一些简单的统计和数据处理工作。

在信息化初始阶段，部分重点高校使用VAX II等小型计算机和X.25等分组交换技术在局部范围内构建网络联接，用于计算机网络技术研究，并实现有限的文件资源的传输与共享。同时，开始尝试电子邮件系统、CAI系统、中西文图书检索系统等软件的开发与应用。

2.2 推广阶段

进入20世纪90年代，随着信息技术的发展和微型计算机的应用，一些在单机系统上开发的应用软件在高校教学、科研和管理等领域得到迅速推广，并取得很好的效果。随着对信息交流，特别是信息数字化保存与处理需求的日益提高，我国高校信息化建设工作进入推广阶段。

随着基于C/S架构的信息系统数量迅速增加，应用范围逐渐扩大，有些高校开始在一些部门采用Ethernet网络技术构建局域网，使用Novell Netware、UNIX等多用户网络操作系统和Foxpro、Sybase、MS SQL Server等网络数据库，实现信息的汇总和文件、打印等资源的共享。而1993年中国教育和科研计算机网（CERNET）建设项目的启动，标志着国内高校开始构建校园网，以满足日益增长的信息资源共享需要。

据CERNET信息中心公布的数据显示，自1995年底开放CERNET接入，到1999年底，CERNET入网用户单位从108个发展到530多个，入网主机从2万发展到20万，用户数量从3万增长到近100万，拥有50多个B类IP地址空间，为国内拥有IP地址数量最多的互联网络。

2.3 控制阶段

进入21世纪，随着网络建设经验的日益积累，信息系统在教学、科研和管理工作中的应用不断深入、覆盖范围不断扩大，国内各高校开始意识到信息资源及应用的重要性，在控制信息化建设的发展速度与规模的同时，相继成立网络信息服务主管部门，以统一规划和管理网络应用服务与信息数据，这标志着高校信息化建设进入控制阶段［5］。

在控制阶段，校园网络主要以交换式快速Ethernet网，采用星型拓扑结构，使用超五类双绞线和单（多模）光纤为基础架构，网络操作系统多采用SUN Solaris等UNIX系统，和Oracle、Sybase、Microsoft SQL Server等网络数据库系统提供WWW、FTP、BBS等网络基础服务。

信息化建设的快速发展，也同时推动了信息化建设理论研究的深入发展。从内涵、标准、存在的问题、管理模式、系统集成等方面对高等教育信息化进行研究，以持续指导后续信息系统的建设［6］。2000年清华大学在国内高校率先提出“数字化校园”建设目标，以大学资源计划（University Resource Planning，URP）作为大学信息化建设的指导理论，意味着高校信息化进入到建设与应用并重的阶段［7］。

2.4 集成阶段

进入“十一五”规划期间，面对信息化建设中出现的数据分散、数据源缺乏唯一性、应用系统难以整合、关键数据难以共享等问题，国内高校开始尝试以数字化校园建设为背景，以校园“一卡通”建设为突破口，从整体角度对网络应用与数据进行规划和整合。以期通过建立基础数据库，将各信息系统整合到一个统一的信息管理平台之上加以管理，使各类信息资源得到充分的集成，以便更有效地在学校内部得到共享和利用。特别是教育部《2003-2007年教育振兴行动计划》的“教育信息化建设工程”，在基础设施建设、信息技术标准研制与推广、信息资源开发与整合以及信息化人才培养等方面，对高校信息化建设进行了统一规划和部署。

在集成阶段，校园网已发展为一个非常庞大而复杂的网络系统，它不仅需要为教学、科研、管理等一系列信息管理系统提供一个基本的运行平台，而且还要为各种应用系统提供多种服务，使信息能及时、准确地在各系统间传送。为此，国内各高校校园网建设普遍采用开放的技术架构、综合的信息标准，建立集中式基础数据库和信息资源库，以构建统一的信息资源服务平台，关联和整合各信息系统和应用服务，以为更多类型的用户提供统一展现的个性化服务［8］。

图2展示了在信息化发展的不同阶段，我国高校信息化建设的主要工作。

图2 高校校园网与信息化发展阶段模型

3 信息化建设的网络特性分析

从上述分析结果不难看出，我国高校信息化建设历史虽然较短，其发展历程依然遵循诺兰阶段模型，并具有鲜明的网络时代特点。在高校信息化历程中，校园网络建设扮演了极其重要的角色，并成为推动教育信息化发展的重要力量。

在信息化初始阶段，校园网络建设的主要任务是利用计算机网络构建数据传输平台以传输业务数据，使之成为未来高校信息化发展的基础。该平台随着通讯技术的发展，也从最初的X.25专线，发展为当前广泛采用的超五类双绞线缆、单（多）模光纤作为信息传输介质的结构化综合布线系统，并在不远的将来实现全区域的校园无线网络覆盖。

在信息化推广阶段，校园网建设的主要任务是利用网络构建信息交换平台，通过网络服务，将其推广到教学、科研、管理和生活等各个领域。除WWW、DNS、E-mail等基础网络服务之外，高校校园网建设主要致力于利用网络数据库等技术在学校教学、科研和管理等领域构建信息系统，以从模式、内容和方法上推动信息化发展。

在信息化控制阶段，由于信息内容的迅速增加，校园网建设的重点由基础设施建设转向应用推进，在使用信息新技术改进和完善已有网络基础设施和基本服务的同时，通过构建信息存储平台，实现数据的集中式存储方式以满足网络教学（课件）、科研、数字图书馆、用户管理等对信息资源数字化存储在容量、效率，乃至安全、灾备等方面的需求。

在信息化集成阶段，由于各类信息系统已基本建成并初具规模，信息化应用也已深入到学校的各个业务方面，此时的校园网建设重点集中在信息资源平台的构建上。利用SOA等开放技术架构，以用户为中心组织和整合信息资源与服务，为用户提供集成的个性化信息服务。

尽管不断有新技术的引入，在信息化建设理念并未发生根本性变动的前提下，可以预期未来信息化发展的趋势不会改变，并依然具有鲜明的网络特性。这也意味着在高校教育信息化的数据管理阶段实现中，校园网建设仍然将是信息化的基础和主要内容。

4 数据管理阶段的校园网建设展望

目前，我国部分重点高校信息化建设已率先进入诺兰模型的数据管理阶段，而大部分学校的信息化则处于集成阶段，这意味着高校教育信息化正处于由控制阶段向集成阶段迈进的关键时期。然而，这种跨越与此前各阶段的提升却有着本质的不同。在诺兰模型中，系统集成与数据管理被分割为前后两个阶段，以期先实现信息系统的整合再进行数据的管理。然而，后续的大量实践证明情况并非如此，这一点也为我国高校信息化在集成阶段获得极大发展，却也存在着信息孤岛，虽然逐渐消除，但是信息共享的深度与广度无法为教育、科研、产业和管理提供有效支持等诸多问题所证实［9］。对所谓的诺兰模型“技术断点”，美国信息化专家米歇（Mische）指出信息系统集成与数据管理密不可分，系统集成阶段的重要特征就是数据组织，信息系统集成的实质就是数据整合与集成［10］。

因此，在未来的数据管理阶段，高校信息化工作的重点将由于此前的数据处理、组织机构和行为管理转向各种信息技术的集成，在信息化理论的指导下，对学校信息化的总体架构重新进行构建，以全面规范学校信息系统建设，通过数据中心、数据交换技术和工作流/数据流定制及SOA等技术的综合运用，实现校内数据的按需流动和共享，将信息技术与教育管理深度融合。

4.1 统一的系统架构

构建统一系统架构的目的是将整个学校视为一个整体，通过采用统一系统架构实现数字化校园的顶层设计和信息资源规划，以构建统一的业务模型、用户模型、信息模型和数据标准，实现校内信息资源的充分整合与利用，全面提升学校的教育竞争力。

而建设统一的信息系统整体架构的关键，是统一数据标准，规范接口技术，实现信息系统的数据、流程、技术的分离，在实现业务与技术发展的无关性，以保障系统良好的可扩展性的同时，将现有各业务系统作为相互联系的子系统整合进该框架之中，以整合其服务功能和信息资源，实现数据的共享，从而消弭由于此前各信息化建设阶段中由于缺乏统一规划而导致的“信息孤岛”等问题，进而提高信息交换、管理、存储和挖掘的效率。

4.2 层次化的系统架构

数字化校园建设是一个庞大的系统工程，由于其功能众多，联系复杂，其系统架构应表述为层次结构，通过用户接入层、信息服务层、接口层以及数据层的划分，以实现统一的业务模型、用户模型、信息模型和数据标准的构建，完成数字化校园基础支撑平台的建设。

用户接入层：该层位于整个架构的最顶层，直接面对用户，是用户进入信息系统的唯一入口，主要功能包括统一身份认证和用户权限控制等，使用户可以方便、安全、可靠、高效地访问到授权范围内的数据及服务。

信息服务层：该层除传统的网络服务之外，还在为校园一卡通、图书管理系统、教务系统等各类应用信息服务提供整合并方便灵活地进行部署、拓展的同时，支持不同用户、不同权限的个性化定制，以提供用户独有的个性化信息服务。

数据交换层：该层是信息服务层各类信息服务的数据提供平台，提供统一、规范的数据接口。通过接口的注册、发布以及授权使用等功能，在各业务子系统之间提供有效的数据交换渠道。

公共数据层：该层位于整个架构的最底层，主要用于基础信息的数据存储，包括用户基本信息、认证权限信息、国家标准代码库等各类公共信息，但并不涉及各业务子系统自身的业务数据，以为其上层提供底层的数据支持。该层次化统一数字化校园系统架构示意图如图3所示。

图3 层次化统一数字校园系统架构示意图

5 结语

高校信息化建设是一个长期的过程，也是高等教育改革与发展的重要任务和必经之路，期间所涉及巨大的人力、物力和资源投入，对任何高校而言都是一项艰巨的工程。本文通过运用诺兰模型理论对我国高校信息化发展历程的不同阶段加以界定，认为其发展符合诺兰模型关于信息化发展的一般规律，而诺兰模型数据管理阶段的信息化理论对当前高校信息化建设及今后发展方向的规划具有重要的指导意义。

［1］马德四.教育信息化本质研究：教育学视角［D］.上海：华东师范大学，2007.

［2］施建国，项小仙，程莉莉，等.浙江省高等学校教育信息化建设现状及发展对策［J］.中国电化教育，2010（4）：32-35.

［3］黄梯云.管理信息系统［M］.3版.北京：高等教育出版社，2005.

［4］李韶驰.基于诺兰模型的党校信息化发展阶段及趋势分析［J］.中国科教创新导刊，2012（1）：173-174.

［5］吴启迪.中国高等教育信息化发展与展望［J］.上海信息化，2006（5）：10-14.

［6］张文丰.近十年来我国高等教育信息化研究综述［J］.辽宁教育研究，2007（8）：49-51.

［7］蒋东兴，付小龙，陈怀楚，等.清华大学信息化发展回顾和展望［J］.实验技术与管理，2011，28（4）：1-4，8.

［8］蒋东兴，付小龙.高校数字校园建设指南［M］.北京：高等教育出版社，2008.

［9］朱毅凯.交互式智库：高校数字化校园建设中的一种新 型 组 织 模 式［J］.中 国 电 化 教 育 ，2012（2）：121-125.

［10］周新春，王东.信息资源规划在信息系统集成中的应用研究［J］.武汉理工大学学报：信息与管理工程版，2009，31（6）：969-972.