区域性基础教育综合业务管理平台建设研究与实践

孙庆

（上海市黄浦区教育信息中心，上海200011）

区域性基础教育综合业务管理平台建设研究与实践

孙庆

（上海市黄浦区教育信息中心，上海200011）

本文结合上海市黄浦区教育数据中心系统平台建设及应用案例，从需求获取分析、平台框架构成设计、系统数据标准定义，平台基础管理服务构建，以及教育决策支持高级应用等方面，全面阐述了区域性基础教育综合业务管理平台的建设策略和方法。

基础教育；综合业务管理平台；平台框架构成；数据标准；编码规范；教育决策支持

一、引言

在基础教育信息化建设与应用的推进过程中，各类区域性基础教育软件系统的建成和应用，有效地规范了各类项教育管理工作的开展，极大地提高了相关教育业务工作的效率。然而，当教育行政管理部门希望利用系统运行产生的业务数据，综合分析区域教育发展状况，并为教育管理决策提供参考依据时，却常常显得异常困难，甚至无法做到。究其原因是因为这些软件都是被孤立成单个的业务系统而实施设计开发的。无论是数据标准制定，还是业务流程设计，都各不相同的。软件上线运行后，系统之间更是互不相关。长此以往，就形成了围绕着不同教育业务的“信息孤岛”。面对“信息孤岛”教育行政管理部门根本无法整合各类软件的业务数据和开展有效的教育管理决策支持分析。为此，区域性基础教育应用软件系统的开发建设，应当强调需求导向、整体规划、规范建设的原则。通过构建统一的区域性基础教育综合业务管理平台，统整开发各类教育业务软件系统，并最终实现全面整合各类教育业务系统和共享应用数据信息的愿景目标。

二、区域性基础教育综合业务管理平台建设要点分析

1.开展需求获取分析，确定建设愿景目标

（1）系统建设业务需求获取与分析

在区域性基础教育综合业务管理平台建设初期，必须开展建设需求调研工作。全面了解来自各方的平台建设要求，尽可能多地获取来自区域内各基层学校、教育管理机构、教育行政部门的想法和意见。按照应用业务领域，汇总分析各类建设要求，梳理归纳出针对不同教育业务的系统建设需求，确定整个平台各类业务子系统的具体组成，从需求层面对整个系统平台的建设规模和建设范围进行界定。与此同时，还必须从业务系统关联、业务数据流向和基础信息共享等方面，分析确定各业务子系统之间存在的关联关系，从而为后续平台的功能性框架结构设计奠定基础。

（2）系统建设技术需求获取与分析

在构建区域性基础教育综合业务管理平台的同时，还应该为平台的部署和运行，设计构造与之相匹配的运行环境。另外，建成后的平台在运行过程中，需要和周边外部系统进行数据交换。因此，设计开发合理有效的技术对接机制，确保系统间数据交换的正常实现，也是平台建设过程中需要解决的问题。诸如此类，这些都是与平台建设有关的非功能性技术需求。系统建设技术需求的获取和形成，将有助于完善对整个软件体系架构的构成认识，从而正确导向系统建设的整体规划设计与技术实现选型。

2.整体规划软件框架体系，研究编制系统数据标准

（1）规划设计平台框架构成

1）系统功能框架组成规划设计

从全局来看，区域性基础教育综合业务管理平台的核心，应该是一个由众多教育业务子系统整合构成的应用服务系统。按照应用业务功能划分，整个平台应由行政业务系统和教育业务系统两大部分组成（见图1）。其中，行政业务系统部分主要由区级层面的行政办公系统、人事管理系统、财务管理系统、资产管理系统等教育行政管理子系统构成。而教育业务系统部分则由学籍管理系统、学生综合素质评价系统、教师专业发展管理系统、教学质量监测分析系统、教育科研管理系统等教育业务管理子系统构成。

图1 区域性基础教育综合业务管理平台功能组成框图

从功能实现上来看，这些业务子系统涉及各个教育应用业务领域，它们相互独立，各自提供与各类教育事务处理相关的系统服务。但是，从基础信息共享、业务数据交换、事务处理流程对接所形成的系统间耦合关系来看，这些业务系统之间必然存在着不可分割的关联。因此，对于基础教育综合业务管理平台功能框架的规划设计，不仅要考虑具体的系统功能组成，而且还要考虑业务系统之间基于共享数据的耦合机制的实现，明确基础数据和业务数据的生成维护与交换应用规则。从系统组成的完整性和系统整合的有效性两个方面，综合考虑平台功能框架结构的构成。

2）系统整体框架构成规划设计

如前所述，区域性基础教育综合业务管理平台的核心，是由各个业务子系统构成的教育应用服务系统，分为行政业务系统和教育业务系统两个部分。这两大业务系统共同构成了整个平台的核心业务层，平台的各项教育业务功能全部由该层的各个业务子系统予以实现。

平台内的各个业务子系统，除了要实现各自的业务功能之外，还必须提供一些重要的基础管理服务功能，如：用户及组织机构管理、用户登录身份认证和用户角色权限设置等。为此，可以统一设计开发具备上述基础管理服务功能的子系统，并提供给其他业务子系统进行调用。这样，在整个平台建设框架内，就形成了一个专门服务于业务子系统的基础管理服务层。

区域性基础教育综合业务管理平台建成投入运行后，必然会积累起大量的业务数据。对这些业务数据实施信息查询、统计分析，并继而开展深度数据挖掘，不但可以为教育管理与教学实践提供有益的参考信息，而且还可以为区域性的教育行政管理和规划制定，提供科学的决策依据。因此，就平台的架构设计而言，其最上层应该是能够为区域基础教育工作开展，提供决策支持服务的高级应用层。

区域性基础教育综合业务管理平台建成后，需要部署架构在由软、硬件系统构成的基础结构层之上。基础结构层的构造设计是否合理，系统性能是否良好，将直接关系到平台能否正常运行。因此，构建基础结构层也是平台建设工作中的重要组成部分。它的规划设计包括，基础系统软件（操作系统、数据库系统、软件开发运行环境等）和基础硬件设施（服务器选配、存储设施配置、网络环境构造等）的选型与搭建。

区域性基础教育综合业务管理平台不是一个独立的自封闭系统，它需要与上游的教育部及省市层面的信息化业务系统，以及下游的区域内基层学校的信息化业务系统进行对接，完成数据交换。所以，在构建区域性基础教育综合业务管理平台的过程中，还必须考虑平台与上述外部系统的对接实现机制，尤其是如何有效地解决跨系统间的数据交换与数据共享问题。

由此可见，从系统整体框架体系构成来看，区域性基础教育综合业务管理平台由下往上可分为四个层面：底层是支撑平台运行的基础结构层；中间是提供公用服务的基础管理服务层和最为重要的提供教育应用服务的核心业务层；而顶层则是提供教育决策支持服务的高级应用层，如图2所示。同时，平台与外部系统之间通过数据交换实现对接整合。

（2）制定系统数据标准与编码规范

如前所述，区域性基础教育综合业务管理平台内的各个业务子系统，不是相互独立而是相互关联的。一方面，各个业务系统需要共享学生、教师、学校等基础数据信息。另一方面，业务系统之间也需要开展各种业务数据交换。因此，必须为平台建设制定统一的数据定义标准，有效地确保平台内各业务子系统之间，能够正常开展数据共享和数据交换操作。平台数据标准的制定应有三个部分组成：

1）制定基础数据标准

对学生、教师、学校等核心业务数据表结构的组成数据项进行标准定义，约束平台内各业务子系统的数据库设计，方便各业务子系统对学生、教师、学校等基础数据信息的共享和应用。

2）制定业务数据标准

平台内有许多业务子系统需要通过数据交换，从其他业务子系统中获取相应的业务数据信息，以维持本系统业务流程的继续。例如，学生综合素质评价系统中有关学生学业评价数据的生成，必须得到来自质量监测分析系统的学生考试数据信息的支持。为这类业务数据制定数据标准，有助于降低业务子系统之间数据交换的技术难度，提高数据交换效率，进而规范此类业务数据的使用。可以根据子系统之间的业务关联和需要交换的数据内容，选定相应的业务数据表，并对其组成的数据项进行标准化定义。

3）制定数据编码规范

对基础数据和业务数据的相关数据项进行编码，是一项极为重要的工作。它不但涉及平台内各业务子系统数据取值的规范性，而且还关系到平台与外部系统实施对接交换数据的可行性。数据项编码规范的制定，需要以相关行业编码规范为基础。对于区域性基础教育综合业务管理平台建设来讲，首先应以国家教育部和地方教育部门发布的相关教育信息化编码规范为基础，然后再结合本区域的实际情况，开展数据编码规范的制定。数据编码规范的制定，主要涉及编写数据项的编码规则以及定义数据项的代码取值，并形成数据字典。

3.集中平台管理功能，统一系统基础管理服务

区域性基础教育综合业务管理平台如同一个容器，可以容纳众多符合标准的教育应用业务系统，并使这些应用业务系统在事务处理及数据共享应用层面实现有效整合。然而，对于整合嵌入平台的每个业务系统来说，都存在着许多相同的系统用例，例如：系统用户及组织机构管理、系统用户登录身份认证、用户角色及权限设置等。对于这些具有共性的用例场景，应当构建统一的基础管理服务，以泛化这些用例的功能实现。

（1）用户及组织机构管理服务

区域性基础教育综合业务管理平台内任何一个应用业务子系统，都涉及用户和组织机构的管理问题。各个业务系统的实际用户，主要是区域内广大的在编教职人员。所以，如果以区内各类教育机构和在编教职人员作为实体模型，来设计构建统一的用户及组织机构管理系统，并从人事管理子系统中抽取、载入人员及机构的基本信息，就可以形成用户及组织机构的基础管理数据库。平台内各业务子系统也就可以从中交换获取到所需的用户信息和机构信息，同时也有效地确保了用户和机构信息在各个业务系统应用中的唯一性和准确性。

（2）单点登录（SSO）服务

当用户需要访问区域性基础教育综合业务管理平台内的应用业务子系统时，应当做到，只要通过一次登录身份认证进入某个业务子系统后，用户就可以按其相应的权限访问平台内所有其他的业务子系统，无需重复经历类似输入用户名和密码的繁琐的身份验证过程。然而，要实现这一目的，构建的区域性基础教育综合业务管理平台，就应提供基于单点登录（SSO）方式的统一的用户登录身份认证服务。当然，利用单点登录（SSO）进行用户身份认证时，其中用于比对的标准用户信息，必须来自于由用户及组织机构管理系统所提供的用户身份信息。

（3）角色权限管理服务

区域性基础教育综合业务管理平台内的任何一个业务系统，都需要定义具备不同操作权限的用户角色，然后再将定义好的角色指定给要访问业务系统的不同用户，从而使用户在登录系统后执行与其角色身份相符的操作。为此，可以把这一具有共性的系统功能，当作区域性基础教育综合业务管理平台的一个公用组件进行设计和开发。构建起可以为所有的业务系统，提供统一的角色权限管理和用户授权管理服务。

三、基于业务数据搭建数据仓库，实施联机分析形成教育决策支持

区域性基础教育综合业务管理平台建成投入应用后，包含其中的各个业务子系统，会产生大量的教育业务数据驻留在相应的操作型数据库中。对这些业务数据进行抽取、汇总、统计和分析处理，可以获取更有价值的新的数据信息，为区域基础教育管理与规划工作提供决策支持。然而要达到这种数据应用目的，就必须通过搭建数据仓库，实施数据联机分析处理（OLAP），并进而开展更为高级的数据挖掘分析才能够得以实现。

1.构建面向教育主题的数据仓库

面向主题是数据仓库最重要的特点，它要求数据按照一定的主题域进行组织，以利于后续数据模型的构建和实施数据分析，对业务工作的开展形成决策支持。就教育本身而言，学生的全面成长、教师的专业发展和学校办学质量的提升，是衡量区域性教育管理工作成功与否的重要标志。因此，为了能够对区域性基础教育管理工作提供有效的教育决策支持，我们应该选择学生、教师和学校为主题，搭建基于区域性基础教育综合业务管理平台的教育数据仓库。通过从平台各业务子系统的业务数据库中，抽取与上述主题相关的数据源（各业务数据库中的有关数据项），经过清理、转换和装载，形成由事实表和纬度表构成的基于多维模型的数据仓库。

2.实施多维度数据查询与分析处理

由纬度表围绕事实表组建构成的数据仓库，是一种基于多维数据模型的数据仓库。这种数据仓库不但可以被用于查询和报表方式的信息处理、开展OLAP数据分析，而且还可以通过数据挖掘完成知识发现，从而为教育行政管理提供科学有效的决策支持依据。

四、区域性基础教育综合管理平台设计及应用案例

上海市黄浦区教育局开发构建的“黄浦区教育数据中心系统平台”，就是一个典型的区域性基础教育综合业务管理平台（图3为平台主页面）。它的规划与建设充分地体现了上文所讲的，关于区域性基础教育综合业务管理平台建设的三大建设要点。同时，在平台的设计开发过程中，我们也专门就教育数据仓库构建、实施数据联机分析处理和开展教育决策支持，进行了深入的探究和实践，并形成了具体的应用模式。

图3 黄浦区教育数据中心系统平台主界面

1.开展平台建设需求分析，确定平台建设愿景目标

“黄浦区教育数据中心系统平台”的规划和建设，是一项区域性的教育信息化系统建设工程，平台的建设以学生全面成长、教师专业发展和学校教育创新为核心，整体规划、规范建设、全面部署。在平台建设初期，黄浦区教育局专门开展了平台建设的初始需求调研工作，重点了解区内基层学校、教育管理职能机构（教师进修学院、招生办、基建站等）和教育局机关各职能科室对平台建设的要求。通过分析获取的各种需求，梳理确定了“黄浦区教育数据中心系统平台”建设的总体目标与愿景：

（1）建立黄浦区教育业务数据标准，规范区教育业务系统建设。

（2）构建“黄浦区教育数据中心系统平台”，实现区教育业务数据的有效集成应用，完成各类区教育业务系统的全面整合。

（3）通过科学分析、综合利用平台运行后生成的各类教育业务数据，为黄浦区教育局的教育行政管理和教育规划决策，提供科学可靠的参考依据。

2.分层定位系统实现功能，整体规划平台框架构成

从平台功能实现角度看，黄浦区教育数据中心系统平台由教育应用业务系统、教育决策支持系统和基础管理服务系统三层构成：

（1）教育应用业务系统

各项教育业务功能的实现，是黄浦区教育数据中心系统平台的建设重点。从系统功能框架构成来看，平台的核心组成部分是一个由学籍管理系统、人事管理系统、资产管理系统、财务管理系统、教育局办公系统、学生综合素质评价系统、教师专业化发展管理系统、学业质量监测分析系统等多个业务子系统构成的教育应用服务系统。而黄浦区教育数据中心系统平台建设的首要任务，就是要开发构建各个教育应用业务子系统，并将它们整合在一起，为区内广大教育用户提供统一的集成应用服务。图4显示的是黄浦区教育数据中心系统平台内各个应用业务子系统的工作界面。

图 4 黄浦区教育数据中心应用业务子系统

当然，要实现各业务子系统的全面整合，就必须先行制定详实的软件建设技术方案和系统数据引用标准，以便统整平台内各个业务子系统的建设和集成，有效地实现平台内数据信息的共享应用。为此，在平台建设之初，我们就专门研究编写了《黄浦区教育数据中心系统平台总体建设方案》和《黄浦区教育数据中心系统平台标准与规范》。前者重点确定了平台建设的总体架构和技术路线，明确了平台内各类业子务系统的主体实现功能和相互之间的关联关系；后者主要是对平台的数据标准与规范进行定义，并对各类系统服务的接口标准与使用规范进行了说明。

（2）教育决策支持系统（EDSS）

在黄浦区教育数据中心系统平台的框架构成设计中，位于顶层的教育决策支持系统（EDSS）由数据仓库、数据分析工具和分析结果展示三个部分组成。首先，教育决策支持系统从平台各个业务数据库中抽取、转换、装载各类数据信息，构建起面向学生、教师和学校为主题的数据仓库。然后，利用OLAP工具或数据挖掘工具开展数据查询和挖掘分析处理。最后，向用户呈现查询分析结果。教育决策支持系统的建成，为教育局开展教育管理工作，提供了科学、可靠的决策依据。图 5显示的是通过该系统实施的一项有关区内学生学业成绩与体质健康的相关性挖掘分析。该项分析展示了学生学业水平与体质状况的潜在联系，并为区内学校正确引导相关学生群体开展体育锻炼活动，提供了科学的决策依据。

图 5 黄浦区教育数据中心系统平台教育决策支持系统

（3）基础管理服务系统

从信息化应用软件平台建设的角度来看，黄浦区教育数据中心系统平台同样也应具备系统用户管理、角色权限管理、统一认证服务等各种基础管理服务功能。我们专门设计开发了一个名为HPEMGNT的基础管理服务系统，并将它作为中间层，为整合嵌入黄浦区教育数据中心系统平台的各个教育业务子系统，提供包括用户组织机构管理、人员角色权限设置管理以及用户单点登录（SSO）认证等各种基础管理服务。HPEMGNT的建成和运行，有效地实现了平台内各业务子系统在基础管理服务应用上的整合与统一。图6显示了基础管理服务系统HPMGNT的用户授权功能。

图6HPMGNT用户授权功能

3.选型数据仓库及数据分析技术，搭建教育决策支持系统（EDSS）

黄浦区教育数据中心系统平台的整体开发采用了Microsoft ASP.NET技术，其所有的应用业务子系统都是基于B/S结构的Web应用。针对整个系统的数据库访问技术选型，则选用了Microsoft SQL Server作为数据库服务器。为此，我们选用了微软数据库产品SQL Server的数据集成服务工具（SSIS）、数据分析服务工具（SSAS）和基于SharePoint的商务智能分析工具（Power BI），设计构建了位于整个平台上层的教育决策支持系统（EDSS）。以下是有关如何利用教育决策支持系统（EDSS），开展联机分析处理（OLAP），并获取查询分析结果的实施步骤：

（1）利用SQL Server集成服务（SSIS）对操作型业务数据库中有关学校、教师和学生的业务数据实施抽取、清洗、转换并加载至数据库，创建用于搭建数据仓库的事实表和维度表。其中，事实表内记录的是学校、教师和学生的数据记录。然而，学校、教师和学生的数据记录，又是由基本数据项和扩展数据项所构成，而纬度表内记录的则是学校、教师和学生的扩展数据项所对应的属性数据记录。

（2）继SSIS完成了针对业务数据的ETL操作后，再利用SQL Server分析服务（SSAS）创建多维数据集。使众多的扩展信息纬度表围绕着学校、教师、学生的中心实事表，构建起面向学校、教师和学生为主题的数据仓库，并据此形成了多维数据挖掘分析模型。

（3）利用SharePoint PowerBI工具，连接构建的面向主题的数据仓库，实施多维度数据查询，形成查询统计报表，实现联机分析处理过程（OLAP）。图7所展示的就是关于区内不同学制（高中、初中、小学等）、不同年龄段的男、女教师，针对三类主要学历（大专、本科、研究生）人数分布情况的多纬度联机分析查询实例。

图7 基于OLAP的教师人数查询分析

五、总结

区域性基础教育综合管理平台的建设和应用，可以使教育业务管理工作更趋规范和高效。同时，对于平台运行后积累生成的大量的教育业务数据，通过开展构建数据仓库、联机分析处理和深度挖掘分析，可以获取更有价值的知识信息，为教育业务管理和规划决策提供科学依据。然而，要达到上述建设应用目标，就必须从获取平台建设需求、制定数据标准与技术规范、整体规划平台架构设计和统一构建基础管理服务系统几个方面入手实施平台建设。并以此达到整合各类区教育业务系统，实现教育业务数据共享应用之目的。继而开展教育业务数据的深度分析，形成教育决策支持，使区域性基础教育综合管理平台，成为具有真正实用意义的教育大数据平台。

[1]龚鸣,经春秋.基于基础平台的教育信息化系统架构设计[J].网络教育,2010,211(11):71-75.

[2]杨现民.区域智慧教育综合服务平台建设及关键问题探讨[J].实践研究,2015,133(1):72-81.

[3][加]Jiawei Han,Micheline Kamber；范明,孟小峰译. Data Mining Concepts and Techniques,Second Edition[M].

（编辑：王晓明）

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1673-8454（2017）05-0055-06