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摘要：
本文結合上海市黃浦區教育數據中心系統平臺建設及應用案例，從需求獲取分析、平臺框架構成設計、系統數據標準定義，平臺基礎管理服務構建，以及教育決策支持高級應用等方面，全面闡述了區域性基礎教育綜合業務管理平臺的建設策略和方法。
關鍵詞：
基礎教育；綜合業務管理平臺；平臺框架構成；數據標準；編碼規范；教育決策支持
一、引言
在基礎教育信息化建設與應用的推進過程中，各類區域性基礎教育軟件系統的建成和應用，有效地規范了各類項教育管理工作的開展，極大地提高了相關教育業務工作的效率。然而，當教育行政管理部門希望利用系統運行產生的業務數據，綜合分析區域教育發展狀況，并為教育管理決策提供參考依據時，卻常常顯得異常困難，甚至無法做到。究其原因是因為這些軟件都是被孤立成單個的業務系統而實施設計開發的。無論是數據標準制定，還是業務流程設計，都各不相同的。軟件上線運行后，系統之間更是互不相關。長此以往，就形成了圍繞著不同教育業務的“信息孤島”。面對“信息孤島”教育行政管理部門根本無法整合各類軟件的業務數據和開展有效的教育管理決策支持分析。為此，區域性基礎教育應用軟件系統的開發建設，應當強調需求導向、整體規劃、規范建設的原則。通過構建統一的區域性基礎教育綜合業務管理平臺，統整開發各類教育業務軟件系統，并最終實現全面整合各類教育業務系統和共享應用數據信息的愿景目標。
二、區域性基礎教育綜合業務管理平臺建設要點分析
1.開展需求獲取分析，確定建設愿景目標
（1）系統建設業務需求獲取與分析
在區域性基礎教育綜合業務管理平臺建設初期，必須開展建設需求調研工作。全面了解來自各方的平臺建設要求，盡可能多地獲取來自區域內各基層學校、教育管理機構、教育行政部門的想法和意見。按照應用業務領域，匯總分析各類建設要求，梳理歸納出針對不同教育業務的系統建設需求，確定整個平臺各類業務子系統的具體組成，從需求層面對整個系統平臺的建設規模和建設范圍進行界定。與此同時，還必須從業務系統關聯、業務數據流向和基礎信息共享等方面，分析確定各業務子系統之間存在的關聯關系，從而為后續平臺的功能性框架結構設計奠定基礎。
（2）系統建設技術需求獲取與分析
在構建區域性基礎教育綜合業務管理平臺的同時，還應該為平臺的部署和運行，設計構造與之相匹配的運行環境。另外，建成后的平臺在運行過程中，需要和周邊外部系統進行數據交換。因此，設計開發合理有效的技術對接機制，確保系統間數據交換的正常實現，也是平臺建設過程中需要解決的問題。諸如此類，這些都是與平臺建設有關的非功能性技術需求。系統建設技術需求的獲取和形成，將有助于完善對整個軟件體系架構的構成認識，從而正確導向系統建設的整體規劃設計與技術實現選型。
2.整體規劃軟件框架體系，研究編制系統數據標準
（1）規劃設計平臺框架構成
1）系統功能框架組成規劃設計
從全局來看，區域性基礎教育綜合業務管理平臺的核心，應該是一個由眾多教育業務子系統整合構成的應用服務系統。按照應用業務功能劃分，整個平臺應由行政業務系統和教育業務系統兩大部分組成。其中，行政業務系統部分主要由區級層面的行政辦公系統、人事管理系統、財務管理系統、資產管理系統等教育行政管理子系統構成。而教育業務系統部分則由學籍管理系統、學生綜合素質評價系統、教師專業發展管理系統、教學質量監測分析系統、教育科研管理系統等教育業務管理子系統構成。從功能實現上來看，這些業務子系統涉及各個教育應用業務領域，它們相互獨立，各自提供與各類教育事務處理相關的系統服務。但是，從基礎信息共享、業務數據交換、事務處理流程對接所形成的系統間耦合關系來看，這些業務系統之間必然存在著不可分割的關聯。因此，對于基礎教育綜合業務管理平臺功能框架的規劃設計，不僅要考慮具體的系統功能組成，而且還要考慮業務系統之間基于共享數據的耦合機制的實現，明確基礎數據和業務數據的生成維護與交換應用規則。從系統組成的完整性和系統整合的有效性兩個方面，綜合考慮平臺功能框架結構的構成。
2）系統整體框架構成規劃設計
如前所述，區域性基礎教育綜合業務管理平臺的核心，是由各個業務子系統構成的教育應用服務系統，分為行政業務系統和教育業務系統兩個部分。這兩大業務系統共同構成了整個平臺的核心業務層，平臺的各項教育業務功能全部由該層的各個業務子系統予以實現。平臺內的各個業務子系統，除了要實現各自的業務功能之外，還必須提供一些重要的基礎管理服務功能，如：用戶及組織機構管理、用戶登錄身份認證和用戶角色權限設置等。為此，可以統一設計開發具備上述基礎管理服務功能的子系統，并提供給其他業務子系統進行調用。這樣，在整個平臺建設框架內，就形成了一個專門服務于業務子系統的基礎管理服務層。區域性基礎教育綜合業務管理平臺建成投入運行后，必然會積累起大量的業務數據。對這些業務數據實施信息查詢、統計分析，并繼而開展深度數據挖掘，不但可以為教育管理與教學實踐提供有益的參考信息，而且還可以為區域性的教育行政管理和規劃制定，提供科學的決策依據。因此，就平臺的架構設計而言，其最上層應該是能夠為區域基礎教育工作開展，提供決策支持服務的高級應用層。區域性基礎教育綜合業務管理平臺建成后，需要部署架構在由軟、硬件系統構成的基礎結構層之上?；A結構層的構造設計是否合理，系統性能是否良好，將直接關系到平臺能否正常運行。因此，構建基礎結構層也是平臺建設工作中的重要組成部分。它的規劃設計包括，基礎系統軟件（操作系統、數據庫系統、軟件開發運行環境等）和基礎硬件設施（服務器選配、存儲設施配置、網絡環境構造等）的選型與搭建。區域性基礎教育綜合業務管理平臺不是一個獨立的自封閉系統，它需要與上游的教育部及省市層面的信息化業務系統，以及下游的區域內基層學校的信息化業務系統進行對接，完成數據交換。所以，在構建區域性基礎教育綜合業務管理平臺的過程中，還必須考慮平臺與上述外部系統的對接實現機制，尤其是如何有效地解決跨系統間的數據交換與數據共享問題。由此可見，從系統整體框架體系構成來看，區域性基礎教育綜合業務管理平臺由下往上可分為四個層面：底層是支撐平臺運行的基礎結構層；中間是提供公用服務的基礎管理服務層和最為重要的提供教育應用服務的核心業務層；而頂層則是提供教育決策支持服務的高級應用層。
（2）制定系統數據標準與編碼規范
如前所述，區域性基礎教育綜合業務管理平臺內的各個業務子系統，不是相互獨立而是相互關聯的。一方面，各個業務系統需要共享學生、教師、學校等基礎數據信息。另一方面，業務系統之間也需要開展各種業務數據交換。因此，必須為平臺建設制定統一的數據定義標準，有效地確保平臺內各業務子系統之間，能夠正常開展數據共享和數據交換操作。平臺數據標準的制定應有三個部分組成：
1）制定基礎數據標準
對學生、教師、學校等核心業務數據表結構的組成數據項進行標準定義，約束平臺內各業務子系統的數據庫設計，方便各業務子系統對學生、教師、學校等基礎數據信息的共享和應用。
2）制定業務數據標準
平臺內有許多業務子系統需要通過數據交換，從其他業務子系統中獲取相應的業務數據信息，以維持本系統業務流程的繼續。例如，學生綜合素質評價系統中有關學生學業評價數據的生成，必須得到來自質量監測分析系統的學生考試數據信息的支持。為這類業務數據制定數據標準，有助于降低業務子系統之間數據交換的技術難度，提高數據交換效率，進而規范此類業務數據的使用?？梢愿鶕酉到y之間的業務關聯和需要交換的數據內容，選定相應的業務數據表，并對其組成的數據項進行標準化定義。
3）制定數據編碼規范
對基礎數據和業務數據的相關數據項進行編碼，是一項極為重要的工作。它不但涉及平臺內各業務子系統數據取值的規范性，而且還關系到平臺與外部系統實施對接交換數據的可行性。數據項編碼規范的制定，需要以相關行業編碼規范為基礎。對于區域性基礎教育綜合業務管理平臺建設來講，首先應以國家教育部和地方教育部門的相關教育信息化編碼規范為基礎，然后再結合本區域的實際情況，開展數據編碼規范的制定。數據編碼規范的制定，主要涉及編寫數據項的編碼規則以及定義數據項的代碼取值，并形成數據字典。
3.集中平臺管理功能，統一系統基礎管理服務
區域性基礎教育綜合業務管理平臺如同一個容器，可以容納眾多符合標準的教育應用業務系統，并使這些應用業務系統在事務處理及數據共享應用層面實現有效整合。然而，對于整合嵌入平臺的每個業務系統來說，都存在著許多相同的系統用例，例如：系統用戶及組織機構管理、系統用戶登錄身份認證、用戶角色及權限設置等。對于這些具有共性的用例場景，應當構建統一的基礎管理服務，以泛化這些用例的功能實現。
（1）用戶及組織機構管理服務
區域性基礎教育綜合業務管理平臺內任何一個應用業務子系統，都涉及用戶和組織機構的管理問題。各個業務系統的實際用戶，主要是區域內廣大的在編教職人員。所以，如果以區內各類教育機構和在編教職人員作為實體模型，來設計構建統一的用戶及組織機構管理系統，并從人事管理子系統中抽取、載入人員及機構的基本信息，就可以形成用戶及組織機構的基礎管理數據庫。平臺內各業務子系統也就可以從中交換獲取到所需的用戶信息和機構信息，同時也有效地確保了用戶和機構信息在各個業務系統應用中的唯一性和準確性。
（2）單點登錄（SSO）服務
當用戶需要訪問區域性基礎教育綜合業務管理平臺內的應用業務子系統時，應當做到，只要通過一次登錄身份認證進入某個業務子系統后，用戶就可以按其相應的權限訪問平臺內所有其他的業務子系統，無需重復經歷類似輸入用戶名和密碼的繁瑣的身份驗證過程。然而，要實現這一目的，構建的區域性基礎教育綜合業務管理平臺，就應提供基于單點登錄（SSO）方式的統一的用戶登錄身份認證服務。當然，利用單點登錄（SSO）進行用戶身份認證時，其中用于比對的標準用戶信息，必須來自于由用戶及組織機構管理系統所提供的用戶身份信息。
（3）角色權限管理服務
區域性基礎教育綜合業務管理平臺內的任何一個業務系統，都需要定義具備不同操作權限的用戶角色，然后再將定義好的角色指定給要訪問業務系統的不同用戶，從而使用戶在登錄系統后執行與其角色身份相符的操作。為此，可以把這一具有共性的系統功能，當作區域性基礎教育綜合業務管理平臺的一個公用組件進行設計和開發。構建起可以為所有的業務系統，提供統一的角色權限管理和用戶授權管理服務。
三、基于業務數據搭建數據倉庫，實施聯機分析形成教育決策支持
區域性基礎教育綜合業務管理平臺建成投入應用后，包含其中的各個業務子系統，會產生大量的教育業務數據駐留在相應的操作型數據庫中。對這些業務數據進行抽取、匯總、統計和分析處理，可以獲取更有價值的新的數據信息，為區域基礎教育管理與規劃工作提供決策支持。然而要達到這種數據應用目的，就必須通過搭建數據倉庫，實施數據聯機分析處理（OLAP），并進而開展更為高級的數據挖掘分析才能夠得以實現。
1.構建面向教育主題的數據倉庫
面向主題是數據倉庫最重要的特點，它要求數據按照一定的主題域進行組織，以利于后續數據模型的構建和實施數據分析，對業務工作的開展形成決策支持。就教育本身而言，學生的全面成長、教師的專業發展和學校辦學質量的提升，是衡量區域性教育管理工作成功與否的重要標志。因此，為了能夠對區域性基礎教育管理工作提供有效的教育決策支持，我們應該選擇學生、教師和學校為主題，搭建基于區域性基礎教育綜合業務管理平臺的教育數據倉庫。通過從平臺各業務子系統的業務數據庫中，抽取與上述主題相關的數據源（各業務數據庫中的有關數據項），經過清理、轉換和裝載，形成由事實表和緯度表構成的基于多維模型的數據倉庫。
2.實施多維度數據查詢與分析處理
由緯度表圍繞事實表組建構成的數據倉庫，是一種基于多維數據模型的數據倉庫。這種數據倉庫不但可以被用于查詢和報表方式的信息處理、開展OLAP數據分析，而且還可以通過數據挖掘完成知識發現，從而為教育行政管理提供科學有效的決策支持依據。
四、區域性基礎教育綜合管理平臺設計及應用案例
上海市黃浦區教育局開發構建的“黃浦區教育數據中心系統平臺”，就是一個典型的區域性基礎教育綜合業務管理平臺。它的規劃與建設充分地體現了上文所講的，關于區域性基礎教育綜合業務管理平臺建設的三大建設要點。同時，在平臺的設計開發過程中，我們也專門就教育數據倉庫構建、實施數據聯機分析處理和開展教育決策支持，進行了深入的探究和實踐，并形成了具體的應用模式。
1.開展平臺建設需求分析，確定平臺建設愿景目標
“黃浦區教育數據中心系統平臺”的規劃和建設，是一項區域性的教育信息化系統建設工程，平臺的建設以學生全面成長、教師專業發展和學校教育創新為核心，整體規劃、規范建設、全面部署。在平臺建設初期，黃浦區教育局專門開展了平臺建設的初始需求調研工作，重點了解區內基層學校、教育管理職能機構（教師進修學院、招生辦、基建站等）和教育局機關各職能科室對平臺建設的要求。通過分析獲取的各種需求，梳理確定了“黃浦區教育數據中心系統平臺”建設的總體目標與愿景：
（1）建立黃浦區教育業務數據標準，規范區教育業務系統建設。
（2）構建“黃浦區教育數據中心系統平臺”，實現區教育業務數據的有效集成應用，完成各類區教育業務系統的全面整合。
（3）通過科學分析、綜合利用平臺運行后生成的各類教育業務數據，為黃浦區教育局的教育行政管理和教育規劃決策，提供科學可靠的參考依據。
2.分層定位系統實現功能，整體規劃平臺框架構成
從平臺功能實現角度看，黃浦區教育數據中心系統平臺由教育應用業務系統、教育決策支持系統和基礎管理服務系統三層構成：
（1）教育應用業務系統
各項教育業務功能的實現，是黃浦區教育數據中心系統平臺的建設重點。從系統功能框架構成來看，平臺的核心組成部分是一個由學籍管理系統、人事管理系統、資產管理系統、財務管理系統、教育局辦公系統、學生綜合素質評價系統、教師專業化發展管理系統、學業質量監測分析系統等多個業務子系統構成的教育應用服務系統。而黃浦區教育數據中心系統平臺建設的首要任務，就是要開發構建各個教育應用業務子系統，并將它們整合在一起，為區內廣大教育用戶提供統一的集成應用服務。當然，要實現各業務子系統的全面整合，就必須先行制定詳實的軟件建設技術方案和系統數據引用標準，以便統整平臺內各個業務子系統的建設和集成，有效地實現平臺內數據信息的共享應用。為此，在平臺建設之初，我們就專門研究編寫了《黃浦區教育數據中心系統平臺總體建設方案》和《黃浦區教育數據中心系統平臺標準與規范》。前者重點確定了平臺建設的總體架構和技術路線，明確了平臺內各類業子務系統的主體實現功能和相互之間的關聯關系；后者主要是對平臺的數據標準與規范進行定義，并對各類系統服務的接口標準與使用規范進行了說明。
（2）教育決策支持系統（EDSS）
在黃浦區教育數據中心系統平臺的框架構成設計中，位于頂層的教育決策支持系統（EDSS）由數據倉庫、數據分析工具和分析結果展示三個部分組成。首先，教育決策支持系統從平臺各個業務數據庫中抽取、轉換、裝載各類數據信息，構建起面向學生、教師和學校為主題的數據倉庫。然后，利用OLAP工具或數據挖掘工具開展數據查詢和挖掘分析處理。最后，向用戶呈現查詢分析結果。教育決策支持系統的建成，為教育局開展教育管理工作，提供了科學、可靠的決策依據。通過該系統實施的一項有關區內學生學業成績與體質健康的相關性挖掘分析。該項分析展示了學生學業水平與體質狀況的潛在聯系，并為區內學校正確引導相關學生群體開展體育鍛煉活動，提供了科學的決策依據。
（3）基礎管理服務系統
從信息化應用軟件平臺建設的角度來看，黃浦區教育數據中心系統平臺同樣也應具備系統用戶管理、角色權限管理、統一認證服務等各種基礎管理服務功能。我們專門設計開發了一個名為HPEMGNT的基礎管理服務系統，并將它作為中間層，為整合嵌入黃浦區教育數據中心系統平臺的各個教育業務子系統，提供包括用戶組織機構管理、人員角色權限設置管理以及用戶單點登錄（SSO）認證等各種基礎管理服務。HPEMGNT的建成和運行，有效地實現了平臺內各業務子系統在基礎管理服務應用上的整合與統一。
3.選型數據倉庫及數據分析技術，搭建教育決策支持系統（EDSS）
黃浦區教育數據中心系統平臺的整體開發采用了MicrosoftASP.NET技術，其所有的應用業務子系統都是基于B/S結構的Web應用。針對整個系統的數據庫訪問技術選型，則選用了MicrosoftSQLServer作為數據庫服務器。為此，我們選用了微軟數據庫產品SQLServer的數據集成服務工具（SSIS）、數據分析服務工具（SSAS）和基于SharePoint的商務智能分析工具（PowerBI），設計構建了位于整個平臺上層的教育決策支持系統（EDSS）。以下是有關如何利用教育決策支持系統（EDSS），開展聯機分析處理（OLAP），并獲取查詢分析結果的實施步驟：
（1）利用SQLServer集成服務（SSIS）對操作型業務數據庫中有關學校、教師和學生的業務數據實施抽取、清洗、轉換并加載至數據庫，創建用于搭建數據倉庫的事實表和維度表。其中，事實表內記錄的是學校、教師和學生的數據記錄。然而，學校、教師和學生的數據記錄，又是由基本數據項和擴展數據項所構成，而緯度表內記錄的則是學校、教師和學生的擴展數據項所對應的屬性數據記錄。
（2）繼SSIS完成了針對業務數據的ETL操作后，再利用SQLServer分析服務（SSAS）創建多維數據集。使眾多的擴展信息緯度表圍繞著學校、教師、學生的中心實事表，構建起面向學校、教師和學生為主題的數據倉庫，并據此形成了多維數據挖掘分析模型。
（3）利用SharePointPowerBI工具，連接構建的面向主題的數據倉庫，實施多維度數據查詢，形成查詢統計報表，實現聯機分析處理過程（OLAP）。關于區內不同學制（高中、初中、小學等）、不同年齡段的男、女教師，針對三類主要學歷（大專、本科、研究生）人數分布情況的多緯度聯機分析查詢實例。
五、總結
區域性基礎教育綜合管理平臺的建設和應用，可以使教育業務管理工作更趨規范和高效。同時，對于平臺運行后積累生成的大量的教育業務數據，通過開展構建數據倉庫、聯機分析處理和深度挖掘分析，可以獲取更有價值的知識信息，為教育業務管理和規劃決策提供科學依據。然而，要達到上述建設應用目標，就必須從獲取平臺建設需求、制定數據標準與技術規范、整體規劃平臺架構設計和統一構建基礎管理服務系統幾個方面入手實施平臺建設。并以此達到整合各類區教育業務系統，實現教育業務數據共享應用之目的。繼而開展教育業務數據的深度分析，形成教育決策支持，使區域性基礎教育綜合管理平臺，成為具有真正實用意義的教育大數據平臺。
作者：孫慶 單位：上海市黃浦區教育信息中心
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