基于TOGAF的可持續發展智慧校園構建*

解攀科 田友誼

基于TOGAF的可持續發展智慧校園構建*

解攀科1,2田友誼2[通訊作者]

（1．華中師范大學 信息化辦公室，湖北武漢 430079；2．華中師范大學 教育學院，湖北武漢 430079）

現今，我國教育信息化發展水平的大幅躍升，有力推進了智慧教育的快速發展，智慧校園作為實踐智慧教育的重要載體，其可持續發展有利于提升智慧教育水平。然而，智慧校園通常偏重于傳統模式的硬件部署及系統建設，可持續發展的基礎設施規劃、應用平臺構建及業務治理則存在不足。基于此，文章首先分析了可持續發展智慧校園的治理需求，并研究如何進行相適應的智慧校園架構設計，以支撐其可持續發展。然后，文章嘗試將在全球大規模機構治理中廣泛采用的TOGAF引入可持續發展智慧校園架構治理中，構建了基于TOGAF的智慧校園架構。最后，文章提出了TOGAF智慧校園架構的應用方案，通過業務治理來實施可持續發展智慧校園的實踐。文章的研究成果能夠為構建可持續的智慧校園提供參考，助力智慧教育發展水平進一步提升。

智慧校園；TOGAF；ADM；業務治理

隨著教育信息化的持續深入發展，高等學校智慧校園建設已邁入新階段。然而，目前在智慧校園建設的規劃過程中，通常偏重于傳統架構的硬件部署及單體系統的建設[1]，而對可持續的智慧校園設施規劃、平臺構建及業務治理有所不足，這導致智慧校園建設易出現硬件反復采購、系統反復開發[2]、系統實用度不夠、持續業務賦能效果不佳等問題，因此需從可持續發展角度分析智慧校園的治理需求，進而對智慧校園進行有效治理，以嘗試解決上述問題。有效的智慧校園治理取決于合適的治理手段和方法，因而要選擇合適的治理架構來進行智慧校園治理。作為主流的架構開發方法，開放群組架構框架（The Open Group Architecture Framework，TOGAF）憑借其組件復用理念[3]已在全球大規模企業治理中得到廣泛應用[4]，它包含有效實現可持續智慧校園治理的框架、工具及方法，恰好契合可持續發展智慧校園的治理需求。基于此，本研究從可持續發展智慧校園的業務治理需求出發，嘗試建立一種基于TOGAF的智慧校園架構，并提出了TOGAF在智慧校園治理中的應用方案，通過TOGAF架構開發方法[5]（Architecture Development Method，ADM），實施智慧校園的業務治理，以期為構建可持續發展的智慧校園提供參考，從而有助于提升智慧教育的發展水平。

一 可持續發展的智慧校園的治理需求

在教育信息化的發展進程中，智慧校園治理需求隨時代不斷變化。智慧校園作為實踐智慧教育的重要載體，其治理需求在不同的階段呈現出不同的特點。從最初的網絡校園發展到智慧校園，一般認為其經歷了網絡校園、信息校園、數字校園到智慧校園四個階段[6]。其中，網絡校園階段的治理需求是實現全校聯網，信息校園階段的治理需求是單體信息系統的建設[7]，數字校園階段的治理需求是實現初步整合的數字系統建設[8]，智慧校園階段的治理需求是實現智慧系統的建設[9]。可見，不同歷史階段的智慧校園演變依賴其所處時代特定的建設背景，從整體來看，存在治理需求過于單一、統攝性和連續性不足的問題，尚未從可持續發展角度進行總體設計和優化，這導致智慧校園的構建出現“推倒重來、重復建設”的問題。為避免智慧校園建設“重蹈覆轍”，本研究從業務可持續發展角度進行綜合考慮，對智慧校園的治理需求進行整理，主要包括建設可持續發展的基礎設施、打造可持續發展的智慧平臺和促進可持續發展的業務治理。

1 建設可持續發展的基礎設施

聯合國教科文組織于2015年通過了面向全球的《2030教育行動框架》[10]，在這項世界教育發展藍圖中，明確提出教育可持續發展的要求，指明在資源利用和發展模式方面進行變革，通過綠色發展理念的普及化，引領全球經濟社會的可持續發展。在此背景下，要將綠色發展理念引入智慧校園建設，其基礎設施建設須將綠色環保理念貫穿其中。因此，應結合物理環境科學設計，通過混合云的架構整合硬件資源，并基于智慧校園調度系統進行優化，降低能源使用及其損耗，大幅降低智慧校園整體擁有成本（Total Cost of Ownership，TCO）[11]，從而建設可持續發展的智慧校園基礎設施。

2 打造可持續發展的智慧平臺

教育信息化進程進入高級階段后，對智慧校園的平臺能力提出了更高的要求，需要其利用統一的平臺構建能力，通過多級平臺的疊加及整合，實現模塊化開發與部署，從而具備靈活、高效的應用建構能力。阿里巴巴在其“大中臺、小前臺”戰略架構中提出的中臺技術[12]，旨在實現系統復用，并提升系統構建力，這恰好能夠支持可持續發展的智慧校園構建。因此，智慧校園應用構建可逐步轉變到基于中臺的開發模式，通過整合中臺框架實現智慧校園平臺（如智慧校園數據中臺、業務中臺及應用中臺）能力，以及平臺間的互操作，整合可復用的組件（如標準應用接口、微服務應用），構建智慧校園的平臺級應用，以適應高校復雜多變的需求，從而打造可持續發展的智慧平臺。

3 促進可持續發展的業務治理

在傳統的智慧校園視角下，通常以管理思維按階段目標構建單體系統。這種只顧及管理人員需求的系統開發，往往忽視了師生的精細需求，導致數字校園的業務治理水平不足，應用系統的靈活程度和協同程度不高，進而降低了應用系統的服務水平。而在智慧校園視角下，應充分獲取師生的直接需求，通過持續的業務治理，基于“以人為本”的理念構建智慧化服務系統，使師生可以個性化、自適應訪問應用入口，便捷地使用智慧化服務。當下國家大力推進“放管服”[13]，對校園智慧化服務提出了更高的要求，只有構建靈活的智慧化服務，實現“數據多跑路”，方可精準地實施“放管服”，從而促進可持續發展的業務治理。

二 基于TOGAF的智慧校園架構

通過分析可持續發展智慧校園的治理需求可知，構建可持續發展的智慧校園需要從基礎設施、智慧平臺及業務治理三個方面入手，而TOGAF作為成熟的企業架構框架，其層次化的架構域恰好契合可持續發展智慧校園構建的治理需求。因此，本研究基于TOGAF進行智慧校園架構設計，并將可持續發展的智慧校園治理需求按技術架構、信息架構、業務架構分層融入其中,以下從指導原則、開放群組架構框架、總體架構三個方面進行說明。

1 指導原則

為規范智慧校園的建設，我國制定了一系列國家標準和建設指導意見。2018年，全國信息技術標準化技術委員會（SAC/TC 28）發布《智慧校園總體框架GB/T 36342-2018》，該標準從教學環境、教學資源、校園管理、校園服務、信息安全五個方面制定了智慧校園建設的指導原則。2021年3月，教育部發布《高等學校數字校園建設規范（試行）》[14]，對高校開展數字校園及智慧校園的規劃、設計、建設和實施給出了相應的指導原則，包含基礎設施、信息資源、信息素養、應用服務、網絡安全、保障體系六個方面。綜合上述綱領性文件，結合智慧校園可持續發展的治理需求，本研究認為智慧校園規劃及治理應遵循如下原則：

①可連接原則。可連接原則體現智慧校園的泛在互聯能力，以支撐可持續發展的基礎設施建設。智慧校園的主體及其環境應基于可連接原則通過異構的泛在網絡實現可靠的互聯，可采用的聯網方式有不斷演進升級的有線網絡、WiFi、移動通信網（5G乃至6G[15]）、物聯網等。各種異構網絡分工合作，并通過構建專網進行融合，能整體提升智慧校園的可連接能力。

②云化原則。云化原則體現按需供給的智慧校園云平臺能力，以支撐可持續發展的基礎設施建設。智慧校園場景下，基礎設施構建不應停留在傳統的數據中心模式，而應該采用適當的云計算平臺實施部署，包含私有云、公有云及混合云。在后疫情時期線上線下融合學習的蓬勃發展背景下[16]，通過合適的云架構實施及部署，實現智慧環境的學習資源基于內容分發網絡（Content Delivery Network，CDN）的快速投遞顯得尤為重要。為此，智慧校園的計算資源、數據資源存儲可考慮采用可迭代升級的云架構，按需選擇私有云、公有云或混合云，形成高可靠性的計算及存儲供給力。其中，混合云整合本地化部署和云端部署的雙重優點，實現本地資源和云端資源的就近供給及互為備份，可進一步提升智慧校園基礎設施的可靠性水平。

③模塊化原則。模塊化原則體現智慧校園靈活構建、自適應迭代、可組合的智慧平臺能力，以支撐可持續發展的智慧平臺打造。智慧校園的軟硬件元素均應考慮標準化的模塊化設計。通過一系列模塊化的標準組件，可以靈活組裝智慧校園的軟硬件系統，從而使智慧校園的建設、升級、融合具備可持續發展能力，并降低智慧校園的建設及維護成本。

④可用性原則。可用性原則體現智慧校園廣泛服務師生的服務能力，以支撐可持續發展的業務治理。智慧校園的環境要素應具備接入即使用的能力，支持智慧環境下的應用、各類自適應終端、智慧空間部署設備乃至自攜帶設備（Bring Your Own Device，BYOD）的便捷化接入[17]。

⑤通用性原則。通用性原則體現智慧校園支持全納教育[18]的服務能力，以支撐可持續發展的業務治理。智慧校園的軟硬件元素要考慮普適性的兼容能力（不應依賴于某一特定的技術、組件或設備），并針對不同對象優化設計以支持無障礙的使用。通用性原則對系統及設備提出了較高要求，只有具備通用性，才可有效提升智慧校園的應用覆蓋率，實現智慧環境供給公平。

2 開放群組架構框架

企業作為一個組織機構，為保證正常的運行和發展均需要完整的架構體系，這就是企業架構。具體來說，企業架構框架是指通過對企業架構對象進行統一定義和關系描述以形成的整體性業務框架。對于企業架構，目前業界已經在機構治理領域探索了一系列方法[19]，如Zachman框架、聯邦企業架構（Federal EnterpriseArchitecture，FEA）和TOGAF等。其中，開放組織的TOGAF由于在眾多架構框架的基礎上，優化迭代了一套完整的架構開發方法（Architecture Development Method，ADM），并支持靈活的模塊化和標準化構建，從而得到持續廣泛的使用。

開放組織在全球的合作伙伴非常廣泛，遍及大中型企業、政府組織、財團和大學。而在全球的智慧校園建設中，開放組織同休斯頓大學、約翰內斯堡大學、渥太華大學、德克薩斯大學奧斯汀分校等全球知名大學建立了合作關系，基于業務愿景驅動的架構設計，通過制定發展愿景來驅動智慧校園的業務治理。如挪威科技大學的《校園發展愿景2060》指出，學校智慧校園建設主要從“發展、創新、數字化、都市化”的發展愿景著手，深入開展其智慧校園的業務治理，并結合實際不斷迭代優化，從而實現學校發展水平的提升[20]。開放組織致力于智慧校園的業務治理發展，而TOGAF作為開放組織提出的一種面向業務治理的架構框架，其對于智慧校園的業務治理必定具有重要的價值與意義。

TOGAF提供標準的企業架構域、架構開發方法、架構能力框架、企業連續體及參考模型等，其組件和工具可按需調整使用，以便適應各種組織和機構的治理需求。當前，最新版本的TOGAF完善了業務架構和內容元模型，強調數字化轉型并致力于將架構方法論付諸實踐，這使其在實際應用中更適合智慧校園治理架構的設計、優化及實施。TOGAF框架的核心包括技術架構、信息架構及業務架構，其組成是一種層次化的結構。其中，技術架構負責進行底層IT設施的規劃和設計，信息架構負責應用層的規劃和設計，業務架構負責業務層的規劃和設計。就可持續的智慧校園而言，恰好對應于其層次化的模塊化原則。在引入泛在連接和云化架構進行架構升級后，技術架構能體現可持續發展智慧校園的可連接原則和云化原則。TOGAF涉及的工具主要包括體系架構參考模型、技術指南、標準工具及架構自動化工具，這些工具的靈活按需采用正是可持續發展智慧校園可用性原則的集中體現。此外，TOGAF采用ADM對智慧校園的治理架構進行持續迭代優化，通過持續性地實施智慧校園架構治理，從而提升可持續智慧校園服務水平，這恰好對應于通用性和可用性原則，有助于提升智慧校園的可持續發展能力。可見，TOGAF的思想恰好契合可持續發展智慧校園的治理需求，對于構建可持續發展的智慧校園具有借鑒意義。

圖1 基于TOGAF的智慧校園架構

3 總體架構

通過對智慧校園架構設計的原則探討，依據TOGAF框架的特點，本研究提出基于TOGAF的智慧校園架構，如圖1所示。該架構繼承了TOGAF層次化的技術架構、信息架構及業務架構，各層次的構件部分均依據可持續發展智慧校園治理需求進行了適配調整。其中，技術架構通過云基礎設施集成可持續發展的IT硬件資源，信息架構通過中臺整合實現可持續發展的應用平臺，業務架構則通過池化的業務治理提供可持續發展的智慧服務。

①技術架構由智慧校園云基礎設施構成，包括網絡通訊設施、計算設施、存儲設施、智慧教學設施、智慧感知設施、智慧控制設施、AI設施、災備設施、安全設施。其中，網絡通訊設施、計算設施、存儲設施、智慧教學設施是基本構成，智慧感知設施、智慧控制設施和AI設施是智慧化控制關鍵部分，災備設施和安全設施是基礎設施的重要保障。基礎設施經“云化處理”后用于支持“按需供給”。

②信息架構結合中臺付諸實現（基于微服務身份、數據及業務中臺），構建公共中臺基座。信息架構以中臺模式組建，將微服務身份中臺、微服務數據中臺及微服務業務中臺整合為公共中臺，三大中臺保持獨立的中臺能力并融通連接。將（底層）基礎設施技術架構能力抽象封裝后，通過統一的API向上賦能，就可提供全局教育大數據調度服務，進而供業務架構調用輸出。

③業務架構從智慧決策、智慧教學、智慧科研、智慧培養、智慧資源、智慧管理、智慧服務等業務方面進行服務治理，然后通過需求分析和服務治理，最終形成面向智慧校園主體的服務池以進行池化服務。這些池化服務呈現于智慧校園終端并提供各類個性化服務，從而實現可持續發展的智慧校園遠景目標。

三 TOGAF智慧校園架構的應用方案

在可持續的TOGAF智慧校園架構的支撐下，基于可持續的云基礎設施及應用平臺就可以開展持續性的業務治理實施與優化，為智慧校園主體業務充分賦能，以智慧化手段逐步達成智慧校園的發展愿景，促進智慧教育水平的提升。為此，本研究通過介紹智慧校園的業務治理架構及業務治理過程，提出TOGAF智慧校園架構的應用方案。由于智慧校園治理重在業務應用，信息架構和技術架構作為底層架構服務于業務架構，因此本研究對這兩部分不展開介紹。

1 智慧校園的業務治理架構

業務治理是通過特定方法及策略實現業務價值的過程，其強調形成一個閉環并進行持續性的改進、優化和迭代[21]。而智慧校園的業務治理是通過研究學校師生的活動，在教學、學習、科研、生活、成長等相關領域尋找規律，獲取其治理目標。業務治理的結果可以反映到智慧校園的構件及組成中，通過相關元素的互操作及其躍遷，最終實現智慧校園業務的可持續性發展。

智慧校園的可持續發展離不開業務落地及實踐。確立智慧校園業務架構后，智慧校園治理主體就可以通過一系列業務治理組織（委員會）、業務治理實施規范、業務治理白皮書等來推進治理進程。業務治理主體在推進治理進程時，需指定合適的策略及優先級，使智慧校園成本投入可控，并優化配置人力資源，方可實現治理目標的逐步精準推進。在具體的智慧校園業務治理實踐中，通常通過劃分業務域的方式進行業務治理，基于業務分區逐步進行模塊細化，并根據實際業務情形進行交叉組合，以促進智慧校園業務的融合，并形成業務治理的池化，最終通過智慧校園業務前端自適應地提供個性化服務。

綜上，本研究認為在應用TOGAF智慧校園架構時，可將智慧校園業務劃分為智慧決策域、智慧教學域、智慧科研域、智慧培養域、智慧資源域、智慧管理域和智慧服務域，這樣在進行業務治理時就可以分區域實現學校發展愿景目標（如“建設世界一流學科”）的各相關領域業務。其中，智慧決策域包含智慧駕駛艙、數字孿生校園、數據可視化、輔助決策支持、態勢監測等業務，它可以支持綜合決策業務的開展，通過全局的數據呈現、數據挖掘以支撐科學化的決策。智慧教學域包含SPOC、MOOC、自適應學習、智慧評價、教學服務等業務，可以支持全類型的智慧化教學，覆蓋個性化教學、大規模在線教學及學習評價服務的全過程。智慧科研域包含立項服務、申報服務、科研經費服務、成果轉化服務、學術會議等業務，可以支持全過程的智慧科研，涵蓋“材料自動填充、智能輔助填表”的智慧科研服務池。智慧培養域包含學生培養、畢業證、學位授予、就業服務、師資培養等業務，貫穿于人才培養的全過程，涉及培養方案、過程監管、培養支撐的人才培養服務池。智慧資源域包含教師數字空間、學生數字空間、資源發布、資源共享、資源推送等業務，可以支撐各類型的數字資源部署，涵蓋智慧資源空間管理和共享的智慧資源服務池。智慧管理域包含智慧督導、智慧審批、智慧門禁、智慧授權、智慧節能等業務，覆蓋靈活的智慧管理服務池。智慧服務域包含報考、入學、學工、離校、網絡、郵件等業務，實現便捷的智慧服務池化供給。在該業務治理框架中，部分業務以相對獨立的方式部署，另一部分業務則因存在業務相關性以交叉方式部署，所有服務綜合組成智慧校園業務池，以池化機制提供個性化服務。通過這種形式，智慧校園業務治理就能夠實現持續的優化，在智慧校園治理主體指導下進行規范化運營，服務全校師生并實現可持續發展。圖2闡明了上述案例的智慧校園業務治理架構。

圖2 智慧校園業務治理架構

2 業務治理過程

鑒于ADM在業務治理中的實踐經驗，結合可持續發展智慧校園的治理需求，智慧校園的業務治理過程可通過ADM來實施。通過ADM實施智慧校園業務治理，首先應確立智慧校園架構愿景（階段A），然后自上而下地進行業務架構（階段B）、信息架構（階段C）及技術架構（階段D）的構建，進而形成智慧校園治理的完整解決方案（階段E）。據此，就可以按照可持續發展的智慧校園治理需求進行規劃遷移（階段F），完善可操作性的解決方案并實施治理（階段G），再在實際場景中進行變更迭代調整（階段H）。ADM治理過程形成了一個閉環，通過ADM進一步優化智慧校園可持續發展的架構愿景，進行治理過程的閉環循環迭代，從而實現智慧校園業務治理水平的躍遷。圖3說明了通過ADM來實施可持續智慧校園業務治理的過程。

圖3 智慧校園業務治理過程

四 結語

針對數字社會快速發展及衍變的新態勢，本研究探討了可持續發展智慧校園的治理需求，提出智慧校園建設應遵循可連接、云化、模塊化、可用性、通用性等原則。結合相關治理需求及原則，本研究嘗試將TOGAF應用原則和智慧校園架構相結合，提出基于TOGAF的智慧校園架構，并在此基礎上設計了TOGAF智慧校園架構的應用方案。但是，由于TOGAF本身架構龐大復雜，治理策略眾多，將其引入智慧校園業務治理仍存在一系列需要細化的難題，因此未來研究將進一步深入挖掘TOGAF治理架構的要點，結合快速演進的智慧校園業務，做出合理的迭代優化，以獲得更佳的智慧校園治理效果，促進智慧校園治理水平的有效提升。

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The Construction of a Sustainable Smart Campus Based on TOGAF

XIE Pan-ke1,2TIAN You-yi2[Corresponding Author]

At present, the development level of educational information has jumped significantly, which has promoted the rapid development of smart education. As the important carrier of practical smart education, the sustainable development of the smart campus is beneficial to improving the level of smart education. However, the smart campus usually focuses on the hardware deployment and system construction of the traditional model, and there are shortcomings in the infrastructure planning, application platform construction, and business governance. Based on this, this paper firstly analyzed the governance needs of a sustainable smart campus, and investigated how to carry out appropriate smart campus architecture design to support its sustainable development. Then, this paper tried to introduce TOGAF, which was widely adopted in global large-scale institutional governance, into the architecture governance of sustainable development of the smart campus, and further constructed a smart campus architecture based on TOGAF. Finally, the application scheme of TOGAF smart campus architecture was put forward, which implemented the practice of a sustainable smart campus through business governance. It was expected that through the research, this paper could provide a reference for the construction of a sustainable smart campus and help further improve the development level of smart education.

smart campus; TOGAF; ADM; business governance

G40-057

A

1009—8097（2022）10—0068—08

10.3969/j.issn.1009-8097.2022.10.008

本文為湖北省2020年度高等學校教學研究項目“雙一流建設背景下高校信息化教學創新的評價體系研究”（項目編號：2020125）、中央高校基本科研業務費專項資金資助項目“導向創造性人才培養的創客教育生態環境研究”（項目編號：CCNU19A06037）、華中師范大學2020年度教學研究項目“SDN虛擬仿真實驗開放平臺研究與實踐”（項目編號：202079）的階段性研究成果。

解攀科，實驗師，在讀博士，研究方向為智慧教育、教育管理信息化，郵箱為xpk@ccnu.edu.cn。

2022年5月28日

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