本科教学工程信息化大数据环境建设方案研究

王鲁达，吕 弘

（湘南学院 软件与通信工程学院，湖南 郴州 423000）

本科教学工程信息化大数据环境建设方案研究

王鲁达，吕 弘

（湘南学院 软件与通信工程学院，湖南 郴州 423000）

本文的研究工作着眼于有关高校本科教学工程建设的海量基础数据及繁杂的数据操作与业务，提出有效的数据整合指导性规范与综合性校园业务的制定规则，并初步形成了本科教学工程信息化大数据环境建设的标准化与规范化方案，对提高校园大数据环境的管理水平、强化信息化校园建设，具有必要的理论研究意义与较高的实际应用价值.

校园信息化；本科教学工程；大数据；数据整合；业务融合

1 引言

当前，校园信息化建设是国家教育科学“十三五”规划优先关注的选题.信息化校园可作为本科教学工程建设的有力支撑，而“大数据”正是高等学校本科教学质量与教学改革工程建设工作的新方向.因此，依靠标准化与规范化的大数据环境实现校园内外相关数据及业务的处理是高校本科教学工程建设的重要目标之一.

“大数据”是需要新处理模式才能发挥价值的海量、高增长率和多样化的信息资产.目前，高校本科教学工程建设面临来源于校内外的海量基础数据及类型繁多的业务流程.因此，高校信息化校园大数据坏境建设须标准化管理海量基础数据，并为综合性业务的制定提供规范的管理规则.

面对数据与业务的膨胀，高校信息化校园大数据环境建设仍处在起步阶段，针对本科教学工程的各类需求，其具体方案仍面临两项标准化与规范化问题：

1.1 缺少信息化校园大数据整合的规范

高校内外的信息化建设中，产生了各色各样与信息化校园相关的数据库，积累了海量的基础数据.然而，由于多种现实因素，基础数据呈现多样化，以至存在冗余与不一致性，使得信息化校园中的数据资源难以统一化访问，而数据整合工作又缺少相应规范.因此，高校信息化校园建设亟待制定大数据整合指导性规范.

1.2 缺乏本科教学工程大数据综合业务制定的规则

高校信息化校园包含众多子系统，导致海量基础数据呈现多源化，且数据操作流程繁多、数据处理任务复杂.本科教学工程中的综合性业务具有跨系统、跨部门、跨区域、多用户类型的特点，故需要进行大数据业务融合，并须受管理制度、安全性的约束.因此，在信息化校园大数据环境下，亟需为本科教学工程业务融合行为提供合理的综合业务制定规则.

鉴于上述问题，应展开信息化校园大数据环境的研究，探索数据处理与业务流程的设计标准及管理规范，针对现有数据与业务环境，分别建立数据整合的指导性规范、综合性校园业务制定的规则，并有效结合形成标准化与规范化的本科教学工程信息化大数据环境建设方案.同时，也须开展新建设方案的实地检验与应用示范，推进信息化校园的建设.

2 研究现状综述

大数据环境建设是高校信息化校园的研究热点，相关研究为以下3方面：

2.1 高校大数据环境现状

高校信息化校园的大数据环境主要涉及5方面内容：校内海量基础数据、校外相关信息环境、大数据整合规范、校园大数据业务融合、校园综合业务制定规则（如图1所示）.其中，大数据整合规范是管理层面的指导性标准，综合业务制定规则是校园大数据业务融合行为的管理规范.

图1 本科教学工程大数据环境

现有高校大数据环境中，存在基础数据整合、大数据业务融合的需求，但普遍缺失有针对性的大数据整合规范与综合业务制定规则（如图1中虚线框体所示）.

2.2 大数据整合规范

大数据整合是共享或者合并多样化的数据，创建标准化数据的过程.具代表性的大数据整合规范有传统数据整合与科学数据整合.

传统的数据整合强调遵从语法、结构以及语义规范进行整合.不同于传统数据整合，科学数据整合还需侧重科学的数据表示、元数据标准、科学数据格式转换以及从混合数据源中提取语义信息等.现有大数据整合的研究从技术角度强调数据的一致性，而未针对信息化校园的数据标准化，尚未提供高校信息化校园大数据环境中具体的数据整合指导性规范.

2.3 大数据业务融合与综合业务制定规则

大数据业务融合是制定综合业务的手段，起源于电信行业的业务运营支持系统.其基本方式有4类：业务捆绑、业务互通、基于统一平台的融合、基于开放式接口的融合.

当前大数据业务融合方式的相关研究成果有，欧盟FP6的SPICE（Service Platform for Innovative Communication Environment）、ITU-T的融合业务框架CSF（Converged Service Framework），分别针对电信行业与商业中的综合业务制定.

目前，大数据业务融合方式大多囊括电信行业与商业的综合业务制定规则，而尚未提出针对高校信息化校园的业务融合管理规范，无法提供校园综合业务制定的规则.

3 本科教学工程信息化大数据环境建设方案

本科教学工程信息化大数据环境建设方案的研究致力于建立适用于高校本科教学工程的大数据环境建设的数据设计标准与业务管理规范，并形成方案，进行实地检验及应用示范.该选题的意义在于新方案的研究与应用可起到助力信息化校园建设的作用，其价值体现在其成果可有效治理校园数据及业务环境，增强高校信息化校园的标准性与规范性.

3.1 方案具体目标

信息化校园是建立在复杂海量数据基础之上的一体化信息环境，为本科教学工程建立高校信息化校园大数据环境面临“数据整合”、“业务融合”两项关键问题，须提出对应的标准化与规范化建设方案，可根据相关数据处理及管理学理论进行数据整合指导性规范与综合性校园业务制定规则的研究.同时，信息化校园现行方案可为所提出的规范、规则及建设方案提供检验与应用的环境.

本文意图解决本科教学工程信息化建设中对象多样性与关系复杂性的问题.根据《系统论》中的整体性与关联性理论，为保证信息化校园系统的整体性与关联性，所提出的标准化与规范化方案将进行实地检验与应用.

本科教学工程信息化大数据环境建设方案的具体目标为：

（1）根据高校信息化建设的实际情况，提出一种用于信息化校园大数据环境建设的基础数据整合的指导性规范；【子方案.a】

（2）针对高校本科教学工程建设的管理制度，提出一种符合高校教学、管理与服务的要求的综合性校园业务制定的规则（业务融合管理规范）；【子方案.b】

（3）面向标准化与规范化管理，有效结合【子方案.a】与【子方案.b】，形成本科教学工程信息化大数据环境建设方案，并在现实信息化校园信息系统中的实地检验及应用示范.

3.2 方案基本内容

3.2.1 研究高校信息化校园大数据环境中校内外基础数据整合的指导性规范

针对海量基础数据及相关数据标准，研究如何建立大数据整合的指导性规范，为高校信息化校园数据管理提供参考性标准，具体内容为：

①对相关基础数据进行分型分类并采样分析；②根据异构数据、数据标准化与群体行为理论构建与论证信息化校园大数据整合指导性规范，即相关数据资源的统一化访问及决策数据支持的参考性标准；③研究制定信息化校园数据整合地方性标准化建议.

3.2.2 研究符合高校信息化校园大数据业务融合要求的综合性校园业务制定规则

针对高校信息化校园大数据业务融合及相关管理规范，研究如何建立校园综合业务制定的规则，具体内容为：

①对校园相关业务进行分型分类并采样分析；②根据业务流程处理范式、约法尔管理程序理论、期望理论、领导效能理论、权变理论，形式化构建信息化校园综合业务制定规则；③仿真验证综合业务制定的规则.

3.2.3 制定并应用高校本科教学工程信息化大数据环境建设的标准化与规范化方案

研究如何有效结合高校信息化校园大数据整合指导性规范与综合业务制定规则，确立标准、规范的大数据环境建设方案，相关具体研究工作为：

①研究高校信息化校园大数据整合指导性规范与综合业务制定规则的结合形式，形成信息化校园大数据环境建设方案原型；②对方案原型进行实地检验、联调与补正，最终确立建设方案，并应用示范.

3.3 方案建设思路

本文的研究工作须建立在相关项目依托单位提供各类校园信息化系统的各级管理权限的基础之上.立足于具体实施单位，鼓励开展本科教学工程信息化大数据环境的建设及应用示范.其创新之处在于：

（1）提出一种用于高校信息化校园大数据环境的校内外基础数据整合的指导性规范，并形成地方性标准化建议；

（2）提出一种符合高校管理与服务需求的综合性校园业务制定的规则，形成业务融合管理规范；

（3）形成一套标准化规范化的本科教学工程信息化大数据环境建设方案，并实地检验及应用示范.

研究工作从信息化校园大数据环境中的实际问题出发，拟采用数据调研、用户调研、制度原则解析、业务分析等方法，构建并论证可解决问题的新方案，而后以信息化校园现行方案为基础，对新方案进行实地检验、联调与补正，最后实施新方案在信息化校园中的应用.研究思路从实际问题出发，经构建、论证、验证、调整的流程建立新方案，而后进行应用，并最终形成示范效果.

本科教学工程信息化大数据环境建设方案的具体研究方法如下：

（1）信息化校园基础数据整合问题、校园业务融合问题的调研，采取制度原则解析、数据及业务分类调查与采样分析的研究方法.

（2）数据整合的指导性规范、综合业务制定的规则的研究，采用形式化构建-论证-验证的阶段式研究方法.

（3）信息化校园大数据环境建设方案的研究，对新的数据整合规范、新的综合业务制定规则，采用实地检验、联调、补正的方法进行有效结合，形成整体化方案.

（4）对新建设方案的应用示范，考察其标准化与规范化程度，采取由点到面逐步推广的研究方法.

本科教学工程信息化大数据环境建设方案的所采用的技术路线如下：

技术路线依次为以下步骤：高校信息化校园数据及业务的分类调查与采样分析.→目标问题形式化.→形式化构建与数学论证解决问题的新方式.→形成相关标准、规范.→新标准、规范的仿真验证（基于目标问题形式化）.→提出标准化规范化方案的原型.→方案原型实地检验、联调与补正（基于信息化校园现行方案）.→形成信息化校园大数据环境建设方案.→新方案应用.

本科教学工程信息化大数据环境建设方案研究工作的具体实施步骤如下：

（1）以具体高校为例，实现信息化校园基础数据整合、校园业务融合中的数据及业务分类调查与采样分析，形式化描述目标问题，并解析相关管理制度的原则；

（2）形式化构建解决问题的新规范、规则，对新规范、规则进行数学论证，并基于离散事件仿真平台进行新规范、规则仿真验证，建立本科教学工程信息化大数据环境建设方案的原型；

（3）基于高校信息化校园系统进行方案原型的实地检验、联调与补正，建立信息化校园大数据环境建设方案，实现小范围应用，并进行示范推广.

〔1〕金陵.大数据与信息化教学变革.《中国电化教育》,2013(10):8-13.

〔2〕大数据Web日志分析用Hadoop统计KPI指标实例 [EB/OL].[2014-02-08].http://www. aboutyun.com/thread-6832-1-1.html.

〔3〕FlumeUserGuide[EB/OL].[2014-10-317].http:// flume.apache.org/FlumeUserGuide.html.

〔4〕CDH5.xDocumentation[EB/OL].[2014-10-31]. http://www.cloudera.com/content/support/en/ documenta-tion/cdh5-documentation/cdh5-documentation-v5-latest.html.

〔5〕许鑫,苏新宁,吴乃冈.高校共享数据中心平台的设计与实现[J].现代图书情报技术,2005(6):48-53.

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2017-02-10

郴州市科技计划项目：基于物联网和计算机构建智慧城市系统的研究（cz2015036）