教育數(shù)據(jù)中臺與微服務在職業(yè)教育中的探索與實踐

摘要：教育數(shù)據(jù)中臺是教育數(shù)字新基建的核心，是學校用數(shù)據(jù)解決業(yè)務問題的能力底座，融合微服務技術，構(gòu)建校級的“智慧大腦”，形成數(shù)據(jù)驅(qū)動的統(tǒng)一智慧化數(shù)據(jù)治理體系，實現(xiàn)對數(shù)據(jù)的全生命周期管理，為全校師生和決策者提供多場景的數(shù)據(jù)服務，從而促進學校信息化的創(chuàng)新發(fā)展，更能為當前教育部大力推行的教學診改、高水平學校建設等項目提供數(shù)據(jù)分析與服務支持，助推職業(yè)教育實現(xiàn)高質(zhì)量發(fā)展，具有相當?shù)难芯績r值。

關鍵詞：數(shù)據(jù)治理;教育數(shù)據(jù)中臺;數(shù)據(jù)服務;微服務

自《教育信息化2.0行動計劃》發(fā)布以來，教育信息化及智慧校園的建設進入了創(chuàng)新階段。與傳統(tǒng)數(shù)字化校園只考慮部門業(yè)務需求，沒考慮部門間整合與互通、沒有以用戶為中心相比，以提供“傻瓜式”服務為目標，為師生提供一站式服務的智慧校園服務平臺，可以真正地減輕師生的工作量，更容易落地、使用與推廣。面對職業(yè)院校五花八門的業(yè)務需求，繁多復雜的業(yè)務系統(tǒng)，如何以先進技術實現(xiàn)業(yè)務的融合、管理與應用，解決數(shù)字校園存在的無法以用戶為中心、數(shù)據(jù)孤島叢生、數(shù)據(jù)治理體系不完整、數(shù)據(jù)賦能效率低、移動端體驗不友好、無法提供全域數(shù)據(jù)服務等問題是本文研究的主要問題。以教育數(shù)據(jù)中臺作為能力底座融合微服務技術，構(gòu)建校級的“智慧大腦”，可以較好地解決目前教育信息化中的痛點、難點問題，對同類智慧校園建設具有較好的參考價值。

一、教育數(shù)據(jù)中臺與微服務的概念

數(shù)據(jù)中臺是指通過數(shù)據(jù)技術對海量的數(shù)據(jù)進行采集、計算、存儲和加工，并統(tǒng)一標準和口徑。通過對數(shù)據(jù)產(chǎn)生、存儲、傳輸、使用和刪除銷毀全過程的管理，實現(xiàn)數(shù)據(jù)的統(tǒng)一治理，為學校建立數(shù)據(jù)集成、數(shù)據(jù)使用、安全管理、數(shù)據(jù)歸檔以及隱私保護等管理制度，保障數(shù)據(jù)在采集、轉(zhuǎn)換、存儲和應用整個過程中的完整性、準確性、一致性和實效性。教育數(shù)據(jù)中臺是數(shù)據(jù)中臺在教育行業(yè)中的應用，是為了滿足教育教學的特定化需求，對教育數(shù)據(jù)進行采集、融合、處理形成數(shù)據(jù)資產(chǎn)，并將教育數(shù)據(jù)服務于教育體系。

微服務是一種架構(gòu)模式，核心思想是將應用程序劃分成一組小的服務，服務之間相互協(xié)調(diào)、互相配合，為用戶提供最終價值。每個服務運行在其獨立的進程中，服務和服務之間采用輕量級的通信機制相互溝通（目前市場主流技術是基于HTTP的Restful API）。每個服務都圍繞著具體的業(yè)務進行構(gòu)建，并且能夠被獨立地部署到生產(chǎn)環(huán)境、類生產(chǎn)環(huán)境等，面向最終用戶使用。

二、教育數(shù)據(jù)中臺與微服務的發(fā)展現(xiàn)狀

數(shù)據(jù)中臺的概念最早由阿里巴巴2016年首次提出，為了應對大規(guī)模數(shù)據(jù)的線性可擴展問題、應對復雜業(yè)務系統(tǒng)的解耦問題，而在技術、組織架構(gòu)等方面采取的一些變革。隨著數(shù)據(jù)中臺的市場化實踐，形成了適應于各行各業(yè)應用的行業(yè)數(shù)據(jù)中臺，教育數(shù)據(jù)中臺就是其中之一。教育數(shù)據(jù)中臺可以把教育全域各自孤立的數(shù)據(jù)互相關聯(lián)、融合，通過采集、儲存、清洗加工、分析和可視化呈現(xiàn)，為業(yè)務應用提供數(shù)據(jù)支撐，以實現(xiàn)數(shù)據(jù)驅(qū)動的精細化管理。微服務架構(gòu)演變歷程：傳統(tǒng)單體架構(gòu)→分布式架構(gòu)→SOA面向服務架構(gòu)→微服務架構(gòu)模式。微服務的核心是業(yè)務的融合創(chuàng)新，對現(xiàn)有業(yè)務進行解構(gòu)和重構(gòu)的過程，可以將單個業(yè)務系統(tǒng)解構(gòu)拆分為多個小微應用，也可以跨業(yè)務系統(tǒng)的多個服務重組業(yè)務場景，通過流程再造，以搭建“積木式”的實現(xiàn)方式，重構(gòu)符合學校實際需要的微服務。因此，在教育數(shù)據(jù)中臺完成數(shù)據(jù)治理的基礎上，結(jié)合學校管理者的實際需求，構(gòu)建能夠幫助學校自主、開放、可生長的微服務群，能更好地助力教育信息化的高質(zhì)量發(fā)展。

三、教育數(shù)據(jù)中臺與微服務擬解決的問題

（一）解決職業(yè)院校數(shù)據(jù)孤島的問題

職業(yè)院校各部門各自創(chuàng)建自己的業(yè)務管理系統(tǒng)，但數(shù)據(jù)各自獨立，很難使這些數(shù)據(jù)聯(lián)合起來發(fā)揮作用，形成了職業(yè)院校內(nèi)部的部門墻、業(yè)務墻阻礙數(shù)據(jù)的統(tǒng)一整合。

（二）解決職業(yè)院校數(shù)據(jù)治理體系不完整的問題

職業(yè)院校各類應用平臺繁多，基礎數(shù)據(jù)分布在各個應用平臺之中，各業(yè)務數(shù)據(jù)無法集中使用，在數(shù)據(jù)上無法形成規(guī)模效應，無法形成科學的治理體系。

（三）解決職業(yè)院校數(shù)據(jù)賦能效率低的問題

數(shù)據(jù)標準化和復用水平不高，歷史數(shù)據(jù)無法并入新的系統(tǒng)再利用，賦能各種業(yè)務應用效率低，無法滿足職業(yè)院校教學診改和高水平發(fā)展需求。

（四）解決職業(yè)院校用戶體驗不友好的問題

目前大多數(shù)的業(yè)務系統(tǒng)還是以解決業(yè)務問題為主，較少地考慮用戶體驗，往往業(yè)務復雜，流程長，操作不便捷，無法以用戶為中心提供“傻瓜式”服務。

四、教育數(shù)據(jù)中臺在職業(yè)教育中的應用實踐

教育數(shù)據(jù)中臺可以幫助學校構(gòu)建靈活開放的數(shù)據(jù)能力底座，讓學校數(shù)據(jù)資源的整合共享能力和開放服務能力獲得極大提升，從而不斷完善自身的應用生態(tài)。如圖1所示，教育數(shù)據(jù)中臺屏蔽掉底層基礎設施層技術復雜性，降低對技術人才的需求。打破業(yè)務系統(tǒng)層的業(yè)務墻，通過教育數(shù)據(jù)中臺實現(xiàn)各業(yè)務數(shù)據(jù)的采集、儲存、清洗加工、分析和可視化呈現(xiàn)并為上層應用提供數(shù)據(jù)服務。

（一）數(shù)據(jù)采集層

一般來說，教育業(yè)務系統(tǒng)較為復雜，建設時期不同、使用的技術不同等問題突出，通過傳統(tǒng)的技術實現(xiàn)數(shù)據(jù)的融合互通。而教育數(shù)據(jù)中臺構(gòu)建的第一步就是對全域教育數(shù)據(jù)進行匯聚整合，通過爬蟲、填報、對接，采集學校師生人員基礎數(shù)據(jù)、業(yè)務系統(tǒng)數(shù)據(jù)、用戶行為數(shù)據(jù)、系統(tǒng)日志、位置信息等各業(yè)務場景的全域數(shù)據(jù)，然后采用全面可視化的ETL構(gòu)建數(shù)據(jù)中心，實現(xiàn)數(shù)據(jù)采集、轉(zhuǎn)換、清洗、脫敏、加載等功能，打破數(shù)據(jù)孤島現(xiàn)象，形成共享數(shù)據(jù)中心，為更高層業(yè)務提供數(shù)據(jù)支撐。

（二）數(shù)據(jù)資產(chǎn)層

數(shù)據(jù)資產(chǎn)并不是簡單的數(shù)據(jù)堆積，為了方便數(shù)據(jù)管理和應用，通常需要進行分層管理建立一套標準化的教育數(shù)據(jù)資產(chǎn)體系，完整的教育數(shù)據(jù)體系一般劃分為貼源層、數(shù)倉層、標簽層及應用層。貼源數(shù)據(jù)層對各業(yè)務系統(tǒng)數(shù)據(jù)進行采集、匯集，數(shù)據(jù)一般為實時或準實時，是對各業(yè)務系統(tǒng)數(shù)據(jù)的鏡像復制，在不影響原業(yè)務系統(tǒng)的前提下，完成對業(yè)務數(shù)據(jù)的采集、簡單優(yōu)化并存儲，以實現(xiàn)全量教育數(shù)據(jù)的集中統(tǒng)一存儲。統(tǒng)一數(shù)倉層又稱標準數(shù)據(jù)層，是數(shù)據(jù)體系的核心，從學校業(yè)務的角度，建立標準數(shù)據(jù)，以業(yè)務域為單位對貼源層的數(shù)據(jù)進行重新分類、組織和標準化，結(jié)合學校業(yè)務域場景，完成組織域（院系類、行政類、科研類等）、人員域（教師類、學生類、后勤類等）、教學域（人培方案、教學計劃、年級信息、專業(yè)信息、學期信息、校歷信息、作息時間、學籍信息、班級信息、學生成績、教學工作等）、德育域（考勤信息、宿舍信息、處分信息、人臉數(shù)據(jù)、社團活動等）、科研域（課題信息、論文信息、競賽信息、獎勵信息、指導學生、專題講座等）、位置域（樓宇信息、教室分類、教室信息）、財務域、公共域、資產(chǎn)域等業(yè)務域的建設。標簽數(shù)據(jù)層，面向?qū)ο蠼＃跀?shù)倉層的基礎上，按照業(yè)務特征需求創(chuàng)建標簽，圍繞學校、家長、教師、學生等維度建立學校全域數(shù)據(jù)標簽體系。根據(jù)標簽的功能特性對標簽進行分類，主要有屬性標簽（年齡分布、學籍異動、性別分布、學歷分布、貧困等級、職稱分布、學籍狀態(tài)、地區(qū)分布、喜好分布）、統(tǒng)計標簽（學籍預警、學分情況、用戶活躍度、簽到率、課時統(tǒng)計）、算法標簽（掛科率）等。應用數(shù)據(jù)層按照業(yè)務需要從統(tǒng)一數(shù)倉層、標簽數(shù)據(jù)層抽取數(shù)據(jù)，并面向業(yè)務提供特定數(shù)據(jù)，以滿足業(yè)務及性能需求。

（三）數(shù)據(jù)平臺層

數(shù)據(jù)平臺層融合數(shù)據(jù)標準管理、數(shù)據(jù)模型管理、元數(shù)據(jù)管理、主數(shù)據(jù)管理、數(shù)據(jù)質(zhì)量管理、數(shù)據(jù)安全管理、數(shù)據(jù)血緣分析等模塊，可以快速梳理教育數(shù)據(jù)資產(chǎn)，摸清數(shù)據(jù)關系，為后續(xù)數(shù)據(jù)應用、智慧教育場景建設提供安全、高效、可靠的數(shù)據(jù)服務與保障。數(shù)據(jù)標準是對數(shù)據(jù)的命名、數(shù)據(jù)類型、長度、業(yè)務含義、業(yè)務規(guī)則、口徑、歸屬部門等，定義一套統(tǒng)一的標準規(guī)范，以此來保證各業(yè)務系統(tǒng)對數(shù)據(jù)的統(tǒng)一理解、規(guī)范、對數(shù)據(jù)定義和使用的一致性。數(shù)據(jù)模型是對學校內(nèi)部各業(yè)務主體數(shù)據(jù)關系的客觀描述，在定義和分析現(xiàn)有業(yè)務的基礎上，多維度梳理業(yè)務域，優(yōu)化數(shù)據(jù)算法，基于學校業(yè)務特性構(gòu)建低冗余、可重用、可共享的教育數(shù)據(jù)模型。元數(shù)據(jù)最簡單的定義是“描述數(shù)據(jù)的數(shù)據(jù)”，是為了描述數(shù)據(jù)的相關信息而存在的數(shù)據(jù)，例如記錄數(shù)據(jù)的存儲位置、模型定義、生命周期、血緣關系等信息。元數(shù)據(jù)管理以學校全局視角對學校各業(yè)務域的數(shù)據(jù)資產(chǎn)進行盤點，實現(xiàn)學校數(shù)據(jù)資源的統(tǒng)一梳理和盤查，建立包括了數(shù)據(jù)資源的基本信息，存儲位置信息、數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)信息、各數(shù)據(jù)之間關系信息、數(shù)據(jù)和人之間的關系信息、數(shù)據(jù)使用情況信息等信息的數(shù)據(jù)地圖，使數(shù)據(jù)資源信息詳細、統(tǒng)一、透明，降低“找數(shù)據(jù)”的溝通成本，為數(shù)據(jù)的使用和大數(shù)據(jù)挖掘提供支撐。主數(shù)據(jù)管理是數(shù)據(jù)治理過程中非常重要的一個環(huán)節(jié)，能幫助跨部門協(xié)同溝通，讓各部門有一個溝通基礎，實現(xiàn)統(tǒng)一業(yè)務定義、統(tǒng)一管理口徑、統(tǒng)一技術標準。數(shù)據(jù)質(zhì)量管理從數(shù)據(jù)觀察的全局視角，對數(shù)據(jù)產(chǎn)生的業(yè)務執(zhí)行環(huán)節(jié)進行管控約束，實現(xiàn)數(shù)據(jù)的事前、事中、事后的數(shù)據(jù)生命周期的全過程管控。數(shù)據(jù)安全管理是數(shù)據(jù)治理的重點領域，主要解決數(shù)據(jù)的合規(guī)、誤刪、泄露等問題。數(shù)據(jù)血緣分析進行梳理系統(tǒng)、表、視圖、存儲過程、ETL、程序代碼、字段等之間的關系，完成數(shù)據(jù)溯源的分析與描述，形成可視化的數(shù)據(jù)地圖，分析數(shù)據(jù)間關聯(lián)關系，追溯源頭，并采用關系圖譜進行可視化展示。

（四）數(shù)據(jù)服務層

數(shù)據(jù)服務層作為數(shù)據(jù)中臺對外提供服務的窗口，將治理好的結(jié)果通過數(shù)據(jù)API的形式對外提供數(shù)據(jù)服務，針對教育不同的需求和數(shù)據(jù)應用場景，主要提供簡單數(shù)據(jù)查詢服務、復雜數(shù)據(jù)查詢服務、數(shù)據(jù)交互服務、實時數(shù)據(jù)推送服務等特色數(shù)據(jù)服務。簡單數(shù)據(jù)查詢服務是最常用的服務方式，往往只查詢單張邏輯表的范圍內(nèi)的數(shù)據(jù)，如數(shù)據(jù)表同步、數(shù)據(jù)表共享等，是使用頻率最高的數(shù)據(jù)服務。復雜數(shù)據(jù)查詢服務往往需要提供整組的數(shù)據(jù)服務能力，最常用的是主題式數(shù)據(jù)服務，基于業(yè)務場景建模，構(gòu)建主題邏輯表，屏蔽復雜物理表，提供業(yè)務視角下的查詢，滿足應用各種復雜的數(shù)據(jù)服務需求。如數(shù)據(jù)畫像，可提供教師畫像、學生畫像、班級畫像、學校畫像、業(yè)務畫像、區(qū)域畫像等數(shù)據(jù)給業(yè)務層的大數(shù)據(jù)畫像使用。數(shù)據(jù)交互服務屬進階服務能力，主要在審批、流程、填報等交互類微服務中使用，除具備數(shù)據(jù)查詢功能外涉及數(shù)據(jù)回流處理，數(shù)據(jù)提供給微服務處理后，微服務處理產(chǎn)生的數(shù)據(jù)要回流到中臺進行存儲，形成中臺與微服務之間的閉環(huán)數(shù)據(jù)處理，技術要求較高。實時數(shù)據(jù)推送服務是根據(jù)業(yè)務場景主動推送數(shù)據(jù)到需求端，典型的代表有事件訂閱和數(shù)據(jù)庫同步。例如，學生到校刷卡或放學離開校門后，將最新的數(shù)據(jù)推送給家長，告知家長小孩的最新動態(tài)。

五、微服務在職業(yè)教育中的應用實踐

基于教育數(shù)據(jù)中臺的治理成果，微服務利用微服務技術，從師生經(jīng)常感受到的入口改善信息化體驗，根據(jù)業(yè)務需要，重組學校業(yè)務場景，對“學校、專業(yè)、教師、學生、業(yè)務系統(tǒng)”等層面指標建模，以搭“積木式”的實現(xiàn)方法，構(gòu)建符合學校實際需要的微服務應用，如通知公告、工作審批、電子郵件、教學匯報、工作周歷、班級群、成績查詢、課表查詢、教學值班、電子門禁、數(shù)據(jù)畫像（如“教師個人畫像”教師個人信息、教育經(jīng)歷、工作經(jīng)歷、本科生課程、研究生課程、科研項目、論文、專利等信息；教師可發(fā)布個人個性化信息，如頭像、個人簡介、社會職務、社會活動、研究領域、榮譽及獎勵、社會兼職等。“學生個人畫像”學生個人信息、學習經(jīng)歷、成績、社團活動、獲獎、比賽、課程、社會活動等信息）。“領導駕駛艙”基于校內(nèi)各業(yè)務單元的全局數(shù)據(jù)，分別從生師比、師資隊伍、科學研究等領域進行深度分析、可視化展示，提高數(shù)據(jù)賦能效率，及時動態(tài)提供學校發(fā)展的現(xiàn)狀數(shù)據(jù)，為職業(yè)院校高質(zhì)量發(fā)展決策提供智能、專業(yè)的動態(tài)數(shù)據(jù)分析和決策依據(jù)等構(gòu)建全校微服務群。不斷調(diào)優(yōu)辦事流程，實現(xiàn)一云三端（PC+企業(yè)微信+小程序）提供優(yōu)質(zhì)便捷服務，不斷滿足廣大師生的需求，實現(xiàn)了“讓數(shù)據(jù)多跑路、師生少跑腿”的全新智慧校園體驗模式。

六、結(jié)束語

總的來說，教育數(shù)據(jù)中臺是教育數(shù)字新基建的核心，是學校用數(shù)據(jù)解決業(yè)務問題的能力底座，能打破系統(tǒng)割裂，消除數(shù)據(jù)鴻溝，融合微服務，建立學校級的“智慧大腦”，形成數(shù)據(jù)驅(qū)動的統(tǒng)一智慧化數(shù)據(jù)治理體系，實現(xiàn)了數(shù)據(jù)的集中化“采、通、管、用”，形成了數(shù)據(jù)價值的“傳送帶”， 結(jié)合微服務將數(shù)據(jù)的價值輸送到管理決策者、業(yè)務末端和用戶手上，為全校師生和決策者提供多場景的數(shù)據(jù)服務。

作者單位：吳德進 林毅惠 廈門信息學校

參" 考" 文" 獻

[1]李愛霞，舒杭，顧小清. 打造教育人工智能大腦：教育數(shù)據(jù)中臺技術實現(xiàn)路徑[J]. 開放教育研究，2021，27（3）：96-103.

[2]顧小清，李世瑾. 人工智能教育大腦：以數(shù)據(jù)驅(qū)動教育治理與教學創(chuàng)新的技術框架[J]. 中國電化教育，2021（1）：80-88.

[3]付登波，江敏，任寅姿，等．數(shù)據(jù)中臺： 讓數(shù)據(jù)用起來[M]．北京：機械工業(yè)出版社，2020.20-21

[4]洪偉，任劍洪，任劍嵐. 信息化2.0時代數(shù)據(jù)中臺在教育行業(yè)的應用[J]. 中國教育信息化（高教職教），2022，28（1）：31-37.

[5]卜意磊，龐文迪.基于數(shù)據(jù)中臺的市場監(jiān)管數(shù)據(jù)資源中心架構(gòu)設計[J].電子技術與軟件工程，2020（09）：155-159.

[6]柴中宏. 大型網(wǎng)站架構(gòu)的演變探析[J]. 數(shù)碼世界，2019（6）：55.

[7]寧小庚，黃曉芳. 一種基于領域驅(qū)動設計劃分微服務的方法[J]. 西南科技大學學報，2019，34（1）：80-85.

[8]曹小峰. 微服務架構(gòu)在高速公路計費服務中的應用研究[J]. 公路交通科技（應用技術版），2019（8）：298-301.

[9]徐永桂. 金融數(shù)據(jù)分析平臺構(gòu)建[J]. 信息技術與標準化，2020（5）：42-46.

基金項目：廈門市第二期中職學科帶頭人培養(yǎng)對象，廈門市教育科學“十四五”規(guī)劃2022年度課題（XMXDKT202104029）。

吳德進（1983.02-），男，漢族，福建廈門，碩士，副教授，研究方向：教育信息化、智慧校園建設、計算機網(wǎng)絡技術、區(qū)塊鏈技術等。