姜建峰

(江蘇經(jīng)貿(mào)職業(yè)技術(shù)學(xué)院 信息化建設(shè)與管理處，江蘇 南京 211168)

高校智慧校園經(jīng)過多年建設(shè)逐漸步入深水區(qū)，由起步階段的煙囪式系統(tǒng)建設(shè)、提升階段的集成式系統(tǒng)建設(shè)，邁入以校園大數(shù)據(jù)為核心的“智能+”系統(tǒng)建設(shè)階段。這個過程所依托的新技術(shù)層出不窮，無線定位、人臉識別、態(tài)勢感知、行為分析、深度學(xué)習等技術(shù)的應(yīng)用為學(xué)校積累了大量不同類型的數(shù)據(jù)。但是，目前校園大數(shù)據(jù)從采集產(chǎn)生，到匯聚清洗，再到存儲查詢，最后到挖掘與應(yīng)用的整個過程中，最深層次的矛盾是對數(shù)據(jù)的認識、管理、運用的方式和能力與數(shù)字化發(fā)展的要求不匹配，缺乏系統(tǒng)、有效的治理，使得校園大數(shù)據(jù)蘊藏著的巨大價值難以得到體現(xiàn)。因此，亟須深化數(shù)據(jù)治理，釋放數(shù)據(jù)效能，助推學(xué)校真正實現(xiàn)數(shù)字化轉(zhuǎn)型。

一、智慧校園數(shù)據(jù)治理現(xiàn)狀

數(shù)據(jù)治理是推動高校治理體系和治理能力現(xiàn)代化的有效抓手。在教育信息化加速發(fā)展的新形勢下，營造安全的環(huán)境，通過數(shù)據(jù)治理實現(xiàn)數(shù)據(jù)的高效利用并提升數(shù)據(jù)價值，已成為教育現(xiàn)代化的底層邏輯和學(xué)校高速發(fā)展的動力引擎。

(一)治理依據(jù)

數(shù)據(jù)治理是推動學(xué)校治理體系和治理能力現(xiàn)代化的必然要求，是“互聯(lián)網(wǎng)+”教育深度融合的必然要求。要通過有序匯聚高質(zhì)量數(shù)據(jù)，最大化釋放數(shù)據(jù)價值，實現(xiàn)治理體系和治理能力現(xiàn)代化，構(gòu)建系統(tǒng)完備、科學(xué)規(guī)范、運行有效的制度體系。

數(shù)據(jù)作為智慧校園的基礎(chǔ)，是一種新型的生產(chǎn)要素。2021年，教育部發(fā)布了《高等學(xué)校數(shù)字校園建設(shè)規(guī)范(試行)》和《職業(yè)院校數(shù)字校園規(guī)范》，均提到“教育信息化過程中產(chǎn)生、使用和積累的各種結(jié)構(gòu)化、半結(jié)構(gòu)化和非結(jié)構(gòu)化數(shù)據(jù)統(tǒng)稱為信息資源”，信息資源在高校數(shù)字校園建設(shè)中起到關(guān)鍵作用。高校在數(shù)字校園建設(shè)中應(yīng)將信息資源建設(shè)放在關(guān)鍵位置，逐步形成內(nèi)容完善、數(shù)據(jù)準確、組織有序、廣泛關(guān)聯(lián)、更新及時、安全可靠、服務(wù)優(yōu)質(zhì)的全域信息資源庫，為學(xué)校、師生以及社會公眾提供優(yōu)質(zhì)信息服務(wù)。

(二)治理方向

《中國教育現(xiàn)代化2035》提出“統(tǒng)籌建設(shè)一體化智能化教學(xué)、管理與服務(wù)平臺”目標，要求我們在智慧校園建設(shè)過程中進一步革新理念、統(tǒng)一認識、放眼未來、大膽創(chuàng)新，將云計算、人工智能、物聯(lián)網(wǎng)、大數(shù)據(jù)等高新技術(shù)與教育教學(xué)深度融合，讓信息技術(shù)真正有效融入學(xué)校發(fā)展的每個環(huán)節(jié)，為學(xué)校業(yè)務(wù)管理、教學(xué)創(chuàng)新跨越式發(fā)展提供信息化深度支撐，實現(xiàn)“持續(xù)的創(chuàng)新”“智慧的場景”“智慧的數(shù)據(jù)”“智慧的教學(xué)”等一體化的智慧校園發(fā)展目標。數(shù)據(jù)驅(qū)動和基于數(shù)據(jù)的創(chuàng)新是教育信息化2.0的主要特征，特別是在抗擊新冠肺炎疫情期間，學(xué)校管理層面需要掌握更多精準的數(shù)據(jù)來決策。智慧校園建設(shè)正逐漸由需求驅(qū)動向數(shù)據(jù)驅(qū)動轉(zhuǎn)變。

目前，許多高校都在探索適合發(fā)展現(xiàn)狀的數(shù)據(jù)治理之路：一是依靠數(shù)據(jù)血緣關(guān)系，在學(xué)校層面開展多維度、深層次的數(shù)據(jù)治理。數(shù)據(jù)血緣能夠確認數(shù)據(jù)的來源、數(shù)據(jù)的加工方式、映射關(guān)系以及數(shù)據(jù)出口，適合業(yè)務(wù)流程類的數(shù)據(jù)治理。二是依靠數(shù)據(jù)標準動態(tài)更新，實現(xiàn)數(shù)據(jù)循環(huán)優(yōu)化，適合由上往下推動的校園數(shù)據(jù)治理過程，但容易忽視內(nèi)部的治理需求。

二、校園大數(shù)據(jù)生態(tài)治理體系構(gòu)建

(一)總體思路

“校園大數(shù)據(jù)生態(tài)治理”是面向教育信息化進程中校園大數(shù)據(jù)治理的內(nèi)生需求，基于智能定位、無線傳感網(wǎng)絡(luò)通信、人臉識別、深度學(xué)習、分布式存儲、安全認證、智能分析與決策等新一代信息技術(shù)的綜合應(yīng)用研究。該研究方向是物聯(lián)網(wǎng)、大數(shù)據(jù)、機器學(xué)習、數(shù)據(jù)安全、人工智能等新一代信息技術(shù)的綜合應(yīng)用領(lǐng)域，對支撐學(xué)校教育教學(xué)，促進師生發(fā)展，提升學(xué)校內(nèi)部治理能力，促進校企合作，深化產(chǎn)教融合，加快學(xué)校數(shù)字化轉(zhuǎn)型具有重要意義。

在校園大數(shù)據(jù)治理的數(shù)據(jù)價值管理、數(shù)據(jù)質(zhì)量管理、數(shù)據(jù)安全管理、數(shù)據(jù)架構(gòu)管理等四個工作領(lǐng)域的基礎(chǔ)上，搭建以元數(shù)據(jù)管理體系為基礎(chǔ)、標準體系為核心、流程體系為關(guān)鍵、價值體系為重點、安全體系為保障的數(shù)據(jù)治理框架，創(chuàng)建眾籌群智、共生自洽、有機協(xié)調(diào)的數(shù)據(jù)生態(tài)治理環(huán)境，挖掘數(shù)據(jù)價值，提高教育服務(wù)的參與度和透明度，提高教育決策的科學(xué)性與預(yù)見性；以提升校園大數(shù)據(jù)價值為宗旨，以校園大數(shù)據(jù)安全技術(shù)與數(shù)據(jù)血緣關(guān)系的研究為切入點，完善設(shè)計數(shù)據(jù)安全與數(shù)據(jù)標準的動態(tài)更新機制，研究校園數(shù)據(jù)全量覆蓋與全量共享技術(shù)，構(gòu)建自動化、可視化、分布式、生態(tài)化的智能數(shù)據(jù)池，服務(wù)校園數(shù)據(jù)的開放及開發(fā)，建立校園大數(shù)據(jù)智慧服務(wù)平臺，實現(xiàn)數(shù)據(jù)共享、價值提升、應(yīng)用升級。

(二)主要研究內(nèi)容

1.以元數(shù)據(jù)模型為基礎(chǔ)研究動態(tài)更新機制

大數(shù)據(jù)融合了計算機、云計算、互聯(lián)網(wǎng)等新興產(chǎn)業(yè)技術(shù)，以數(shù)據(jù)為基礎(chǔ)，圍繞大數(shù)據(jù)的采集、整理、挖掘、處理分析等活動，各數(shù)據(jù)主體交互協(xié)作，通過數(shù)據(jù)流動的串聯(lián)形成了類似于生物生態(tài)鏈條的大數(shù)據(jù)生態(tài)鏈。以元數(shù)據(jù)模型為基礎(chǔ)，研究數(shù)據(jù)間的安全技術(shù)與血緣關(guān)系，從以業(yè)務(wù)為核心向以數(shù)據(jù)為核心轉(zhuǎn)變，制訂校園大數(shù)據(jù)發(fā)展規(guī)劃與標準。從業(yè)務(wù)數(shù)據(jù)化的角度，全面梳理學(xué)校系統(tǒng)數(shù)據(jù)流、業(yè)務(wù)流程和部門UC矩陣，建設(shè)一套符合職業(yè)院校實際的信息標準體系，保證信息在采集、處理、交換、傳輸?shù)倪^程中有統(tǒng)一、科學(xué)、規(guī)范的分類和描述，確保大數(shù)據(jù)治理體系的建設(shè)、使用、管理及維護規(guī)范有序，并且形成校園數(shù)據(jù)標準、校園數(shù)據(jù)模型、校園數(shù)據(jù)資產(chǎn)、校園數(shù)據(jù)服務(wù)和校園數(shù)據(jù)管理等方面的制度性文件。

2.采用數(shù)據(jù)同步框架DataX設(shè)計智能數(shù)據(jù)池

基于數(shù)據(jù)同步框架DataX，實現(xiàn)結(jié)構(gòu)化、半結(jié)構(gòu)化和非結(jié)構(gòu)化等不同類型校園數(shù)據(jù)的共享與交換，采用分布式數(shù)據(jù)采集實現(xiàn)海量數(shù)據(jù)實時處理，實現(xiàn)異構(gòu)數(shù)據(jù)源的數(shù)據(jù)同步……這些研究工作將使數(shù)據(jù)同步任務(wù)變得簡單可控。設(shè)計可彈性擴充的Hive數(shù)倉，采用高容量的分布式存儲來承載治理完成后的海量數(shù)據(jù)。實現(xiàn)數(shù)據(jù)治理與管理過程自動化，自動發(fā)現(xiàn)數(shù)據(jù)流向與依賴關(guān)系，自動識別元數(shù)據(jù)，自動創(chuàng)建數(shù)據(jù)的約束規(guī)則。同時，還考慮采用小型數(shù)據(jù)倉庫和數(shù)據(jù)集市，設(shè)計分布式關(guān)系型數(shù)據(jù)庫TiDB，提供高性能、低延時的數(shù)據(jù)分析，最終形成校園高質(zhì)量的智能數(shù)據(jù)池。

3.以Spark數(shù)據(jù)挖掘分析技術(shù)設(shè)計智慧服務(wù)平臺

校園大數(shù)據(jù)生態(tài)治理形成的高質(zhì)量數(shù)據(jù)資產(chǎn)，需要實際應(yīng)用才能體現(xiàn)價值，因此可采用數(shù)據(jù)接口、數(shù)據(jù)推送、數(shù)據(jù)直連、數(shù)據(jù)下載等方式對外部用戶開放、提供服務(wù)，實現(xiàn)共享。對于校園多個業(yè)務(wù)系統(tǒng)產(chǎn)生的大量多維度過程化和結(jié)果性數(shù)據(jù)，應(yīng)基于Spark搭建數(shù)據(jù)挖掘分析平臺來實現(xiàn)可視化編輯頁面，降低數(shù)據(jù)挖掘門檻，如通過拖拽式流程設(shè)計和MLlib內(nèi)置算法庫，快速實現(xiàn)各類數(shù)據(jù)挖掘應(yīng)用?？赏ㄟ^平臺數(shù)據(jù)挖掘建模，滿足不同用戶、不同場景的分析需求，幫助用戶參與業(yè)務(wù)數(shù)據(jù)價值挖掘，高效輔助和驅(qū)動高校業(yè)務(wù)決策。另外，還可以利用數(shù)據(jù)挖掘分析平臺開發(fā)“學(xué)生學(xué)業(yè)預(yù)警”“校情駕駛艙”“數(shù)據(jù)資產(chǎn)利用”“運營分析報表”等數(shù)據(jù)應(yīng)用模塊，幫助高校管理者進行科學(xué)決策，實現(xiàn)全面精準化的管理。

(三)數(shù)據(jù)價值提升

數(shù)據(jù)智慧化能夠?qū)⒏咝?nèi)部數(shù)據(jù)資源變?yōu)楹诵母偁幜?zhàn)略中的重要資產(chǎn)，而科學(xué)有效的數(shù)據(jù)治理體系則是保障戰(zhàn)略資產(chǎn)形成的重要條件。以元數(shù)據(jù)管理體系為基礎(chǔ)、標準體系為核心、流程體系為關(guān)鍵、價值體系為重點、安全體系為保障的數(shù)據(jù)治理框架，其創(chuàng)新點在于研究并構(gòu)建業(yè)務(wù)應(yīng)用與數(shù)據(jù)治理的內(nèi)在循環(huán)，以及治理后的數(shù)據(jù)衍生新興應(yīng)用、業(yè)務(wù)分析指導(dǎo)和業(yè)務(wù)應(yīng)用改進的外部循環(huán)。通過不斷雙循環(huán)迭代，逐漸提升數(shù)據(jù)質(zhì)量，最終營造良性、可持續(xù)的校園大數(shù)據(jù)治理生態(tài)環(huán)境。

1.基于Flink的大數(shù)據(jù)實時分析

校園業(yè)務(wù)系統(tǒng)的復(fù)雜性和多樣化使得數(shù)據(jù)實效性要求變高，針對大數(shù)據(jù)的實時分析愈顯重要。Flink作為新一代分布式計算引擎，為實時流數(shù)據(jù)分析和批量數(shù)據(jù)處理提供了統(tǒng)一的編程模型和執(zhí)行引擎，研究并優(yōu)化Flink的多表連接作業(yè)，可提高生產(chǎn)數(shù)據(jù)的采集和分析效率，從而解決不同數(shù)據(jù)源的差異性所帶來的問題，為數(shù)據(jù)治理提供支撐。

2.基于DAG模型的分布式任務(wù)調(diào)度

研究遵照有向無環(huán)的DAG構(gòu)建任務(wù)配置，實現(xiàn)任務(wù)無縫漂移、順序觸發(fā)，完成精準、實時、穩(wěn)定、高效的多任務(wù)調(diào)度，以及任務(wù)的切分和編排。任務(wù)調(diào)度中心通過進行分布式部署，讓每個節(jié)點根據(jù)consistency-hash算法進行任務(wù)分配，確保計算與存儲資源越多、定時任務(wù)越多、各個任務(wù)聯(lián)系越緊密的情況下，任務(wù)正常進行。

三、校園數(shù)據(jù)安全保障措施

可采用Kerberos協(xié)議來實現(xiàn)大數(shù)據(jù)平臺的身份認證；采用基于角色訪問控制(RBAC)模型來實現(xiàn)大數(shù)據(jù)平臺的訪問控制功能；應(yīng)用DES、RSA等加密算法進行身份認證、訪問控制、數(shù)據(jù)傳輸以及數(shù)據(jù)存儲。打造校園大數(shù)據(jù)治理全過程、全周期的安全體系，圍繞活動的主體，為使用者提供可靠的認證、授權(quán)、訪問與審計功能，實現(xiàn)對非敏感數(shù)據(jù)、敏感數(shù)據(jù)脫敏、隱私數(shù)據(jù)保護工作的運營管理。

總之，數(shù)據(jù)治理工作對高校數(shù)據(jù)規(guī)范化建設(shè)至關(guān)重要，其本質(zhì)上屬于高校數(shù)據(jù)開發(fā)和利用的基礎(chǔ)性工作。通過構(gòu)建全域數(shù)據(jù)中心建設(shè)與數(shù)據(jù)生態(tài)治理體系，打破傳統(tǒng)的“存、管、治、用”數(shù)據(jù)資產(chǎn)管理桎梏，能夠有效整合數(shù)據(jù)資產(chǎn)，全面提升數(shù)據(jù)利用率，完成數(shù)據(jù)在價值流里的有效循環(huán)，達到不斷挖掘數(shù)據(jù)價值、全面提升學(xué)校綜合競爭力的目的。