高校信息化建设中的变化适应性解决方案*

麻志毅 李 梅

（1．北京大学 计算机系，北京 100871；2．北京大学 经济学院，北京 100871）

国家“双一流”建设总体方案明确了要建设与改革并重，强调在对办学思想、理念与体制进行的改革中要积极探索，勇于创新。《教育信息化十年发展规划（2011-2020年）》和《教育信息化“十三五”规划》等文件指出，高等教育信息化是促进高等教育改革创新和提高质量的有效途径，教育信息化工作要融入教育改革发展的核心领域，要在教育教学与管理的全过程中促进教育信息化全面深入应用。高校信息化建设是一项复杂的系统工程，其服务对象涵盖所有师生，管理内容广泛且业务流程非常繁杂。高等教育管理的理论与实践与时俱进，信息化技术也在不断涌现且应用模式不断创新。因而，高校信息化建设要适应上述诸多变化。

一 高校的服务与管理对象

高校是提供教学和研究环境以及社会服务的高等教育机构，产出是人才和研究成果。人才包括优秀的教师与合格的学生。与被动生产出来的产品不同的是，人才具有主观能动性，由高校和社会共同培养出来。一般而言，学生是学习的主体，是教育服务的接收者；教师是知识的传播者和创造者；学校是教师和学生成长与发展环境的提供者，是服务和管理的提供者。实际上，高校除了培养学生，也培养教师和管理人员。学生、教师和管理人员都具有自我成长性、多方影响性、吸取营养的多方位性、成长的缓慢性和发展的不确定性，因而育人方式需多样化，甚至因人施教。此外，人才的衡量标准是多样化的，且随着社会的发展也在不断地发生变化。

按照联合国教科文组织的《关于科技统计国际标准化建议案》，科学研究是指为了增加知识总量，包括有关人类、文化和社会知识，以及运用这些知识创造新的应用，所进行的系统的、创造性的工作。可见，科学研究是由人进行的具有创造性和系统性的活动，其成果要有益于社会。因而，其活动过程需要服务与管理，主要包括科学问题预测、人员调配、科研协作与学术交流、成果鉴别以及科研人才的选拔、培养和使用等。

从服务与管理对象可以看出，高校信息化建设不但涉及校内的各个部门，还与校外的众多机构紧密相关，是一种全面性、综合性的工作，必须满足高校改革创新的需要。这就要求，高校信息化建设要充分利用不断发展的信息技术对高校信息资源进行科学、全面和深入地管理，进一步推进高校中各部门之间及其与外部相关组织之间的协调性，提供高效、优质的以人为本的服务与管理。

二 信息化建设中的服务与管理

1 服务与管理的改革创新

在信息化基础设施建设、教育信息资源的开发与应用、管理信息化等方面，我国高校信息化建设成果显著，但仍然不能满足新形式下的需求。造成这种状况的两个主要因素为：①高校管理的改革创新，与人的观念、体制、管理和社会文化等诸多要素紧密相关；②信息化建设要为高校的改革创新提供有力支持。

（1）高校管理

高校管理工作涉及教学、科研、校务管理和生活环境等方面。其中，管理内容和协作流程日渐趋于复杂，需追求服务与管理的智能化。

在教学方面，要进行服务型教学管理，实施智能化体系评估，建立智慧化学习环境，提供立体化资源服务，从而实现教育资源共享、优势互补，全面提升教学质量。在科学研究方面，主动提供过程服务，促进一体化科研协同，提升领域综合科研创新能力，提高科研水平。在校务管理方面，要进行校务协同管理，提供全面信息服务，支持智能科学决策，从而实现校园管理的科学化、民主化、协同化和共享化。在校园生活方面，以师生校内活动为核心，融合校内外服务资源，对重点设施进行智能管理，提供更加便捷、随需、高效的公共服务。通过使用诸如云计算、大数据等信息化技术，要把高校要建设成一个泛在的“人人、人物、物物”交融的智慧校园，以提供共享、协同、智能、开放、融合、便捷的校园服务。

在新形式下，无论是高校服务与管理的内容，还是流程再造，都需要信息化支持，高校信息化是提升高校服务与管理科学化、精细化和规范化的重要途径。高校的改革创新与信息化建设要同步进行，即高校的改革创新为信息化建设提出要求，信息化为高校的改革创新提供支持。

（2）信息化建设管理

信息化建设管理是一项复杂的系统工程，合理、高效的信息化需要高校管理层的积极推动、多部门的协调配合以及长期的协作保证。然而，由于高校工作自身体系庞杂、工作范围广且涉及部门多等原因，使得高校信息化建设的统筹规划难以详实，难以实现高校各部门之间全面的互动与协作。原因主要体现在如下方面：

①统筹规划。基于管理本位理念的很多高校在不同时期已建设了诸多应用系统，这样的系统导致了各部门服务与管理的信息化水平和程度参差不齐，主要原因是前期缺少信息化整体建设规划。近些年来，信息系统的建设并不缺乏规划，但信息化系统是随着高教管理理论和实践逐步建立起来的，且与所采用的信息化技术的演化密切相关。随着上述变化的出现，所统筹的规划在很大程度上很快就不能满足新形势下的需要。

②信息化技术的应用。由于信息化技术多样化且发展迅速，难以在信息化建设的管理过程中全面保证所采用技术的稳定性，以至于不同阶段采用的技术架构是不同的，致使信息化系统集成性差和系统间的数据难以交换、共享。

③信息化系统建设队伍。高校不可能维持足够多的建设人员，往往外购系统或外包建设系统——外购系统往往难以满足不同特色的高校在本校管理方面的需求；而外包建设系统的设计者无法充分理解高校管理工作的实质内容，无法准确把握相关系统间的联系，以至于所构造出的系统往往不能完全满足高校管理工作的实际需求，且交付系统还有严重的滞后性。

要做好信息化建设管理工作，必须要创新。创新不仅是应用的创新，更是管理的创新、流程的创新和评价的创新[1]。

三 信息化技术

一般而言，信息化技术都可用于高校信息化系统建设。本研究主要讨论在建设中起重要作用的业务流程与信息的标准化和信息系统的多样化、复杂化及快速演化问题。

1 业务流程与信息标准化

信息化建设应将学校的全部服务、管理的对象、信息资源予以标准化，进而实现高校管理规范化、教育资源共享化、文档标准化和信息处理智能化。而现实情况是，高校内部以及高校与外部有关部门之间的业务流程、系统接口和数据格式均在不同程度上未能实现规范、统一。

（1）业务流程不规范

高校信息化建设需要管理和技术相结合，信息化建设不可避免地会触及现有管理体制。在教育改革时期，高校和有关政府管理部门在不同时期的管理要求是不同的，且还需要不断地管理创新，因而很多业务流程、协作流程和管理内容是不断变化的，部门间对共享信息需求的差异化有不断增强的趋势，这致使系统业务流程难以衔接和协同。

（2）缺乏统一的信息标准

信息标准指的是信息分类分级、数据格式和系统接口等标准。遵循统一的信息标准，便于实现各应用系统间的数据交换、信息共享以及各应用系统的集成。

各级教育主管部门和一些高校一直重视信息标准建设，但在科学性、统一性、合理性、前瞻性方面成效不大，主要原因是：以往的各自为政和分块开发系统的状况在高校的信息化建设中长期存在；政府管理部门间颁布的信息标准不一；高校信息化系统的层次多样、数据种类复杂且变化频繁；教育管理的理论、技术和信息化技术的发展迅速等。这些原因在很大程度上使得信息标准的统一化难以得到有效实施。此外，高校业务系统往往不是同一时间建成的，各个业务有自己的最佳解决方案，难以有一套系统能一统天下[2]。

2 信息系统的多样化、复杂化与快速演化

信息化基础设施既包括网络设施、服务器和终端设备等，也包括信息化系统的安全、数据管理与灾难备份恢复工具等，用于开发与运维信息化应用系统，它的变化不会对设计良好的应用系统的业务逻辑处理部分造成影响。

信息化应用系统服务于包括教学、科研主流业务等在内的各条分支，各种各样的信息化系统融贯在高校管理过程之中。此外，高校管理越来越精细化，且还倡导面对个性化需求主动提供服务。因而，信息化建设与教学、科研、行政、生活等各方面尚需进一步深度融合，相互之间也需要高度的数据共享、相互协作，且随着需求的变化很多系统的版本多样化，致使信息系统呈现出多样化、复杂化的特点，并快速演化。

采用统一的开发平台、统一的信息标准和统一的数据库，可实现数据共享和系统无缝集成。然而，信息系统的多元化、复杂化及快速演化，使得整体规划工作难以做到最大最好[3]。而要基于统一的标准和技术来制定全面、统一和详实的建设规划，可谓困难重重。

四 高校改革创新中的信息化建设的适应性

既然服务与管理的改革创新离不开信息化的支持，那么如何保证高校服务与管理的理念和实现模式与信息技术的合理融合，以灵活地适应高校改革创新和信息技术的快速发展这一议题，就迫切需要科学有效的解决方案了。

1 需求变化性与开发过程模型和开发方法

高等教育管理具有规律性、传承性和时代性[4][5]，即管理的内容和措施既具有共同性和稳定性，又具有变化性——这些特性决定了信息化系统的规划和建设要根据需要采用不同的策略。

信息化系统建设的通用过程框架包含五种活动：沟通、策划、建模、构建和部署[6]。这个框架不仅适应于大型系统的建设和高校信息化的规划，而且对上述的活动内容也适用。在具体建设时，要根据需求具体化通用过程框架，即使用具体的过程模型明确软件开发全过程要完成的主要活动和任务。

上述的活动内容不仅仅是针对功能性的和非功能性的需求，还要针对需求变化性。要根据需求变化性的程度，选择过程模型[7]。图1给出了若干典型的应对需求变化性的过程模型。

图1 应对需求变化性的典型过程模型

对于需求明确且稳定的系统，可使用传统的瀑布模型，按计划建设、升级系统。

若基本需求清晰，而其它要增加的特性一些已知、一些不清楚，可使用增量模型。即先按基本需求建设系统，然后根据使用情况提出新的需求，在原系统基础上增量地完成系统。

若已界定了系统的基本需求，但不能进行详细定义，可使用演化模型。即先开发出原型系统，帮助用户确定需求，再开发新版本，进一步让用户确定需求，如此不断迭代，逐渐形成完整的系统。演化模型强调灵活性和可延展性，可能最终系统不是高质量的，需要重构。

若能够明确系统需求的稳定部分和易变化部分，可采用基于构件的过程模型。即针对稳定部分开发出系统构架，对易变化部分开发出不同的构件，然后按实际需要替换相应的构件。

若无法充分定义需求，或难以预测系统需求的变更，但还希望快速得到系统，可使用敏捷模型，来降低由于需求的不确定性所引起的代价。敏捷模型更强调用户的反馈，即业务人员和开发人员的紧密结合、协调工作，以快速交付可运行的系统。

除了上述几种典型的过程模型，还有一些其它过程模型[8]，可根据工作中的实际需要混合使用。对于选定的过程模型，可采取不同的开发方法建设系统，如面向对象方法、基于构件的开发方法和面向服务的开发方法，其中的服务开发可采用前二者。

2 需求变化性与面向服务架构

如何用演变迅速的繁多技术，满足变革中的服务与管理需求，需考虑如下问题：①为了避免由于一处业务需求的变化所引起的多处修改，需将系统分解成一系列服务；每一个服务专注于单一功能，管理自己的数据，并具有定义良好的接口。②每个服务可根据自身需求和行业发展的现状，按需分别选择开发技术。③把服务设计为独立运行的进程，独立部署。④每个服务分别由一个小规模开发团队开发、运维，尽量避免统一的、集中式地开发与运维，保持高效。

面向服务架构要求应用程序的不同功能单元（即服务）是粗粒度的，可由不同技术实现，且服务之间通过简单、精确定义的接口进行通讯。该架构注重业务流程与信息化技术相协调，可按需添加新服务或更新现有服务，以应对需求和技术的变化。基于面向服务架构思想，微服务架构风格[9]强调开发与运维去中心化；每个服务是一个进程，要单独部署与运维。即采用微服务架构风格，可解决上述问题。图2所示的是一个微服务架构。

图2 微服务架构

在图 2中，通过分析、管理所输入的数据流量和增加有效的网络带宽，负载均衡器把网络请求分发到服务集群上。按照请求逻辑，服务聚合器经过计算，请求其它服务完成所需功能；它也可以对返回数据进一步计算，此时它构成一个更高层次的组合服务。服务代理根据请求逻辑仅仅委派请求，也可以进行数据转换工作。各服务往往具有自己的数据库和缓存，根据自身的特殊性可自定义数据规范，并提供与其它服务交互所需的数据转换功能。服务间可进行请求—响应式的同步消息传递，消息队列支持服务间的异步消息传递。

上述微服务架构方案还具有如下优点：①一个服务可产生多实例，具有了服务可水平伸缩性，以应对诸如大量并发访问等问题；②去中心化，不强调统一标准，保证了技术的多样性；③具有灵活的扩展性和替换性，以按需增加、替换服务。

图3 针对高校改革创新和技术变化的适应性解决方案

3 一个变化适应性解决方案

如前所述，试图直接建立全面、统一和详实的信息化标准以及信息化建设方案是难以实现的，但是建立标准框架和战略性规划方案是必要的。战略性规划方案是对中长期信息化发展的计划，具有概括性和概念性，注重未来建设的战略性、整体性和方向性。近期的建设规划要依据战略性规划方案，着重建设系统的必要性、可实施性和变化适应性。标准框架含有国内外相关组织发布的标准和校内自行制定的经过实践证明行之有效的标准。其中当前标准内容往往会发生变化，标准之间不可避免有不一致之处，新的标准也会不断涌现；甚至即使是遵循已有规范建设的信息化系统，由于使用了不同技术或不同版本的技术也可能对信息共享和集成造成障碍。对于上述变化适应性这类客观问题的解决，参见图3所示的解决方案。

业务架构规约了高校服务与管理的业务域、业务流程、业务构件及相关约束，并且需要及时体现高校改革创新的成果。

基于业务架构，应用架构规约了所划分的业务系统和业务系统间的关系，并规约了要协作的数据流和对功能复用的要求。

技术架构规约了信息化技术的选型（如开发框架、数据储存设施等关键技术）、技术之间的关系以及非功能性需求的技术点（如安全、性能）。从信息化技术的基础设施方面来看，现今是一个“互联网+”时代；从计算技术的模式方面来看，这是一个云计算时代。技术架构应充分利用互联网和云计算技术。

依据应用架构和技术架构，信息架构规约了信息的内容和组织结构，以保证信息的全面性、关联性、可用性。从信息资源方面来看，现今是一个大数据时代；从信息应用方面来看，现今是一个智能化时代，应用架构中应考虑具有大数据计算和智能计算的设施。

上述架构确定的同时，还要根据需求变化性选择开发方法，构建系统或服务。按照图 2所示的微服务架构风格建设系统，无论是自建或外包，都要求：在应用架构上，使用功能单一的服务；在技术架构上，可按需选用信息化技术开发各服务；在信息架构上，建议各服务拥有自己的数据库，服务间进行交互时由服务自己进行数据转换；在开发与运维上，建议每个服务各由一个小规模开发团队专门负责；针对各系统和各服务，团队可根据需求的特点和行业发展的现状，选择适合的过程模型和开发方法。

由于采用了微服务思想开发服务，若一个服务所采用的信息标准发生变化，那么就可按需调整自己的数据存取设施和转换功能，或替换成采用新标准的服务，因为服务本身的变更不会引起对其它服务的修改。

上述方案既要承接服务与管理及其中的信息的变化性，又要适应复杂多样且发展迅速的信息化技术，以促进高校改革创新成果与信息技术深度融合，为可持续发展的高校信息化建设提供保障。

本研究提出的解决方案中的方法和技术在众多领域的信息化实践中都被证明是切实可行的，且都具有应用的普遍性。本解决方案是针对高校信息化建设中的变化适应性这个特点提出来的，它具有现实的指导性和可行性，并符合信息化系统建设方法的一般性。

五 结语

高校信息化建设是一项复杂、综合的工程。本研究针对高校服务与管理内容广泛、流程繁琐且多变，信息统一规范化难，以及信息化技术日益多样化、复杂化与快速演化导致的系统难以共享集成等问题，提出了一个信息化建设解决方案，以适应高校深入改革、不断创新的需求。

[1]胡敏强.适应性创新模式助力高校信息化建设[J].中国教育网络,2017,(5):54-55.

[2]黎明,孙战军.“可配置”技术引领高校智慧校园建设新方向[J].中国教育信息化,2015,(16):88-89.

[3]王晓明.高校信息化建设问题探讨[J].海峡科学,2017,(2):68-70.

[4]赵沁平.教育规律究竟有哪些[J].中国高等教育,2012,(18):1.

[5]翁铁慧.体现时代性 把握规律性 富有创造性——上海加强和改进大学生思想政治教育的几点思考[J].中国高等教育,2004,(21):6-8.

[6][7][8]Pressman R S, Maxim B R. Software engineering: A practitioner’s approach[M]. New York: McGraw-Hill Education, 2015:12.

[9]Fowler M, Lewis J. Microservices[OL].