王啟坤　王志勃

關(guān)鍵詞：教育中臺；業(yè)務(wù)中臺；智慧校園；spring cloud alibaba；微服務(wù)

中圖分類號：G434 文獻(xiàn)標(biāo)識碼：A

文章編號：1009-3044（2023）14-0086-04

0 引言

2022年5月1日正式施行的“中華人民共和國職業(yè)教育法”規(guī)定：職業(yè)教育是與普通教育具有同等重要地位的教育類型。職業(yè)教育正式步入了類型教育的發(fā)展階段，同時(shí)新的職業(yè)教育法中明確提出了要推動(dòng)職業(yè)教育信息化建設(shè)與融合應(yīng)用，信息化建設(shè)再次成為高職院校發(fā)展過程中的重要一環(huán)，結(jié)合IT行業(yè)及本科院校的建設(shè)經(jīng)驗(yàn)，國內(nèi)各高職院校相繼開始了“智慧校園”建設(shè)。所謂“智慧校園”就是以數(shù)字校園的基礎(chǔ)發(fā)展而來的另外一種形態(tài)，基于數(shù)字校園的基礎(chǔ)上利用云計(jì)算、大數(shù)據(jù)及人工智能等技術(shù)手段，通過各種智能的終端以及應(yīng)用為高校師生提供更加智能、個(gè)性化的服務(wù)，形成智慧化的數(shù)字校園[1]。

高職院校雖然在信息化建設(shè)方面經(jīng)過多年的建設(shè)有所建樹，但限于技術(shù)、投入等多種因素的制約，高職院校的信息化建設(shè)始終各自為政、自成一體，管理分割、業(yè)務(wù)分離，缺少院校級統(tǒng)一、統(tǒng)籌規(guī)劃[2]，未能有效地進(jìn)行統(tǒng)一的校級資源配置，未能打破各部門之間的壁壘。在高職院校內(nèi)部存在著功能相似的系統(tǒng)重復(fù)建設(shè)的現(xiàn)象，如人事類系統(tǒng)、教學(xué)類系統(tǒng)、學(xué)工類系統(tǒng)、后勤類系統(tǒng)等各個(gè)類別的信息系統(tǒng)都需要重復(fù)收集師生的各類信息，很容易造成各部門之間數(shù)據(jù)不同步的現(xiàn)象，這顯然不能是“智慧校園”中應(yīng)該出現(xiàn)的現(xiàn)象。

要解決上述問題，關(guān)鍵的就是要站在學(xué)校的高度統(tǒng)籌信息系統(tǒng)建設(shè)，結(jié)合當(dāng)前IT行業(yè)的成熟經(jīng)驗(yàn)，有效的解決辦法就是首先建設(shè)基于微服務(wù)架構(gòu)的教育中臺，將高職院校的各類業(yè)務(wù)進(jìn)行規(guī)劃建模，形成校級統(tǒng)一的業(yè)務(wù)服務(wù)，不同的業(yè)務(wù)部門根據(jù)其業(yè)務(wù)需要按需選用即可，打破“煙囪林立”式的系統(tǒng)架構(gòu)對高職院校信息化建設(shè)的阻礙[3]，其次建設(shè)數(shù)據(jù)中臺和AI中臺，打通原有“數(shù)據(jù)孤島”之間的鏈路，充分挖掘高職院校數(shù)據(jù)價(jià)值。教育業(yè)務(wù)中臺是解決這些問題的基礎(chǔ)，是必須要優(yōu)先建設(shè)的。

1 高職院校教育中臺建設(shè)階段

高職院校的教育中臺就是以IT技術(shù)術(shù)語中的“業(yè)務(wù)中臺”為主體的中臺系統(tǒng)，因此教育中臺承擔(dān)了高職院校正常辦學(xué)過程中的各類業(yè)務(wù)，如學(xué)生管理、教職工管理、教學(xué)管理、科研管理、后勤管理等多種業(yè)務(wù)，因此教育中臺建設(shè)得好與不好直接決定了高職院校的運(yùn)行是否能夠正常進(jìn)行，學(xué)校各類事務(wù)是否能夠高效運(yùn)行，直接決定了高職院校的運(yùn)轉(zhuǎn)效率。研究人員以江蘇電子信息職業(yè)學(xué)院為例，對高職院校如何進(jìn)行教育中臺建設(shè)進(jìn)行了研究，將高職院校教育中臺建設(shè)分為四個(gè)階段，分別是：信息與業(yè)務(wù)梳理階段、基礎(chǔ)建設(shè)階段、教務(wù)中臺全面建設(shè)階段、業(yè)務(wù)系統(tǒng)建設(shè)階段，其中第四個(gè)階段是一個(gè)動(dòng)態(tài)的長期進(jìn)行的階段。通過這四個(gè)階段，教育中臺將建設(shè)成為涵蓋多個(gè)高內(nèi)聚低耦合的微服務(wù)能力開放平臺，每個(gè)微服務(wù)可獨(dú)立運(yùn)行，通過微服務(wù)API相互調(diào)用，實(shí)現(xiàn)校智慧校園業(yè)務(wù)的彈性伸縮，快速重構(gòu)[4]。

1.1 信息與業(yè)務(wù)梳理階段

建設(shè)高職院校教育中臺，信息與業(yè)務(wù)梳理至關(guān)重要，其就好比建樓蓋房中的打地基一樣，基礎(chǔ)不牢，地動(dòng)山搖。教育中臺建設(shè)完成后，不僅要替換掉高職院校當(dāng)前正在運(yùn)行的各類信息系統(tǒng)，而且要滿足未來一定時(shí)期內(nèi)的新增業(yè)務(wù)系統(tǒng)的業(yè)務(wù)需要，因此，可以從以下三個(gè)方面開展信息與業(yè)務(wù)梳理工作。

1）當(dāng)前各信息系統(tǒng)的功能分析

該方面的工作主要由教育中臺建設(shè)單位的技術(shù)人員會同學(xué)校信息化部門工作人員對當(dāng)前學(xué)校范圍內(nèi)的各類信息系統(tǒng)的功能進(jìn)行深入的調(diào)研與分析，重點(diǎn)分析當(dāng)前各類信息系統(tǒng)的功能點(diǎn)、業(yè)務(wù)實(shí)現(xiàn)邏輯、涉及的學(xué)校相關(guān)數(shù)據(jù)的數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)，輸出各業(yè)務(wù)系統(tǒng)的業(yè)務(wù)流程圖、數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)圖、功能分布圖等各種文檔。該階段工作的主要目的是使教育中臺建設(shè)人員對學(xué)校各類業(yè)務(wù)的運(yùn)行過程進(jìn)行全面而深入的了解，以便于后期進(jìn)行科學(xué)合理的業(yè)務(wù)整合。

2）學(xué)校各業(yè)務(wù)部門業(yè)務(wù)調(diào)研分析

為了讓教育中臺的建設(shè)成果滿足未來一定時(shí)間內(nèi)各業(yè)務(wù)部門業(yè)務(wù)發(fā)展的需求，建設(shè)人員需要與學(xué)校各業(yè)務(wù)部門的工作人員進(jìn)行充分的溝通，主要了解業(yè)務(wù)部門當(dāng)前運(yùn)行的信息系統(tǒng)存在的問題、工作人員對信息系統(tǒng)的建議、未來部門業(yè)務(wù)發(fā)展對信息系統(tǒng)支撐業(yè)務(wù)工作要求、業(yè)務(wù)工作流程等內(nèi)容，了解這些信息對于合理規(guī)劃教育中臺的微服務(wù)非常重要。

3）業(yè)務(wù)整合

業(yè)務(wù)整合涉及的工作是在前兩個(gè)方面工作的基礎(chǔ)上進(jìn)行的，由于高職院校信息系統(tǒng)建設(shè)的“煙囪式”特點(diǎn)，在不同信息系統(tǒng)中必然存在著相同或相似的功能，業(yè)務(wù)整合的目的就是將這些相同或相似的功能進(jìn)行抽取與剝離，形成一個(gè)單獨(dú)的業(yè)務(wù)服務(wù)，這個(gè)單獨(dú)的業(yè)務(wù)服務(wù)就表現(xiàn)為教育中臺系統(tǒng)中的一個(gè)微服務(wù)，該微服務(wù)通過開放接口的方式為眾多的業(yè)務(wù)提供統(tǒng)一的按需服務(wù)。如以江蘇電子信息職業(yè)學(xué)院為例，校內(nèi)各部門的業(yè)務(wù)系統(tǒng)基本上都是單獨(dú)建設(shè)，目前僅實(shí)現(xiàn)了統(tǒng)一登錄，其他業(yè)務(wù)還沒有進(jìn)行統(tǒng)一的規(guī)劃與劃分，因此在對這些業(yè)務(wù)進(jìn)行梳理分析后，規(guī)劃出了教務(wù)服務(wù)、教師服務(wù)、人資服務(wù)、學(xué)生服務(wù)、財(cái)務(wù)服務(wù)、資產(chǎn)服務(wù)、黨建服務(wù)、招生服務(wù)、黨建服務(wù)、流程服務(wù)、報(bào)表服務(wù)、科研服務(wù)、清結(jié)算服務(wù)、支付網(wǎng)關(guān)服務(wù)等多個(gè)校級統(tǒng)一開放服務(wù)。

1.2 基礎(chǔ)建設(shè)階段

信息與業(yè)務(wù)梳理階段的工作完成后，教育中臺涉及的業(yè)務(wù)劃分已經(jīng)完成，教育中臺的各個(gè)微服務(wù)也基本確定，高職院校教育中臺系統(tǒng)正式進(jìn)入建設(shè)階段，在基礎(chǔ)建設(shè)階段主要是匯總學(xué)校各類信息基礎(chǔ)設(shè)施資源進(jìn)行統(tǒng)一規(guī)劃，確定基礎(chǔ)設(shè)施采購計(jì)劃并完成采購，建設(shè)教育中臺的基礎(chǔ)服務(wù)。教育中臺基礎(chǔ)建設(shè)階段主要完成的工作如圖1所示。

1）基礎(chǔ)設(shè)施建設(shè)

基礎(chǔ)設(shè)施建設(shè)主要是盤點(diǎn)院校當(dāng)前可用的IT資產(chǎn)，將分散應(yīng)用于不同業(yè)務(wù)部門不同業(yè)務(wù)系統(tǒng)的網(wǎng)絡(luò)設(shè)備、服務(wù)器設(shè)備、存儲設(shè)備等進(jìn)行整合，能夠重復(fù)利用的重新應(yīng)用到教育中臺的基礎(chǔ)建設(shè)中來，不能利用的及時(shí)報(bào)廢處理。教育中臺的基礎(chǔ)設(shè)施主要建設(shè)網(wǎng)絡(luò)設(shè)施、服務(wù)器設(shè)施、存儲設(shè)施、電力設(shè)施、空調(diào)系統(tǒng)、監(jiān)控設(shè)施等；網(wǎng)絡(luò)設(shè)施為教育中臺提供高速的網(wǎng)絡(luò)訪問，以便于支持全校范圍內(nèi)不同業(yè)務(wù)部門的訪問需求，一般來說網(wǎng)絡(luò)帶寬到少要達(dá)到千兆；服務(wù)器設(shè)施建設(shè)應(yīng)以云服務(wù)器為主，鑒于高校的特征性，以建設(shè)私有云為主，既能保證數(shù)據(jù)的安全性又能彈性擴(kuò)容、按需使用；存儲設(shè)施建設(shè)以分布式存儲為主的校級存儲系統(tǒng)，擺脫高校原來數(shù)據(jù)存儲分散的現(xiàn)狀，校級分布式存儲的建設(shè)完成后，將更有利于通過大數(shù)據(jù)等技術(shù)挖掘?qū)W校的數(shù)據(jù)價(jià)值，更好地輔助學(xué)校辦學(xué)。監(jiān)控設(shè)施、電力設(shè)施與空調(diào)系統(tǒng)都是保證教育中臺所在數(shù)據(jù)中心的安全、穩(wěn)定、可靠運(yùn)行的基礎(chǔ)，可以根據(jù)高職院校當(dāng)前現(xiàn)狀進(jìn)行統(tǒng)籌建設(shè)。

2）基礎(chǔ)服務(wù)建設(shè)

教育中臺的基礎(chǔ)服務(wù)是服務(wù)于高職院校眾多的統(tǒng)一開放服務(wù)，它是抽象提煉出來的通用性服務(wù)，其沉淀的能力不僅可以用于教育中臺，未來也可以根據(jù)需要用于數(shù)據(jù)中臺。統(tǒng)一登錄和統(tǒng)一權(quán)限是在全校范圍內(nèi)建設(shè)一套統(tǒng)一的登錄與驗(yàn)證服務(wù)，實(shí)現(xiàn)各個(gè)業(yè)務(wù)系統(tǒng)的單點(diǎn)登錄；消息推送主要是實(shí)現(xiàn)統(tǒng)一的消息推送服務(wù)，將分布于各個(gè)業(yè)務(wù)系統(tǒng)的功能進(jìn)行集中，建設(shè)完成后，業(yè)務(wù)系統(tǒng)將根據(jù)需要按需使用，消息推送實(shí)現(xiàn)的功能主要有短信、郵件的收發(fā)以及對各類終端的信息推送；發(fā)布中心主要用于快速發(fā)布微服務(wù)，實(shí)現(xiàn)微服務(wù)的快速上線；配置中心用于對微服務(wù)進(jìn)行統(tǒng)一配置，實(shí)現(xiàn)配置分離；任務(wù)調(diào)度中心主要是實(shí)現(xiàn)IT系統(tǒng)中各類定時(shí)任務(wù)的調(diào)度，實(shí)現(xiàn)相應(yīng)功能的自行化執(zhí)行；流程中心主要是實(shí)現(xiàn)流程的自行化及可配置化，以支持高職院校中各類業(yè)務(wù)流程的變動(dòng)，解決業(yè)務(wù)管理上流程多變且沒有標(biāo)準(zhǔn)化的系統(tǒng)以滿足功能需求等問題，快速滿足各類業(yè)務(wù)定制需求，有效提升業(yè)務(wù)的擴(kuò)展能力和復(fù)用能力[5]；日志平臺與監(jiān)控平臺是用來存儲各系統(tǒng)的日志及對系統(tǒng)運(yùn)行狀態(tài)進(jìn)行實(shí)時(shí)監(jiān)控的。

1.3 教育中臺全面建設(shè)階段

高職院校教育中臺全面建設(shè)階段在前兩個(gè)階段的基礎(chǔ)上建設(shè)教育中臺的核心服務(wù)及前臺業(yè)務(wù)服務(wù)。教育中臺涉及的微服務(wù)根據(jù)其實(shí)現(xiàn)作用的不同，采用層次化的設(shè)計(jì)，分為基礎(chǔ)服務(wù)層、核心服務(wù)層及前臺業(yè)務(wù)層，每一個(gè)層次中的每一個(gè)微服務(wù)都是采用分層設(shè)計(jì)思想開發(fā)設(shè)計(jì)的一個(gè)可獨(dú)立運(yùn)行的前后端分離的小系統(tǒng)。教育中臺微服務(wù)層次化設(shè)計(jì)如圖2所示。

教育中臺微服務(wù)層次化架構(gòu)圖中前臺服務(wù)層的各微服務(wù)對應(yīng)著高職院校中原有的各類IT系統(tǒng)，但不同點(diǎn)是這些微服務(wù)僅僅實(shí)現(xiàn)了不同的業(yè)務(wù)功能，其本身并不存儲核心數(shù)據(jù)，其作用只相當(dāng)于人機(jī)界面；其功能的實(shí)現(xiàn)完全依賴于教育中臺中的核心服務(wù)和基礎(chǔ)服務(wù)。教育中臺的核心服務(wù)是從橫向以業(yè)務(wù)的角度對高職院校中涉及的各類業(yè)務(wù)進(jìn)行劃分，基礎(chǔ)服務(wù)是從縱向以功能的角度對高職院校IT系統(tǒng)涉及一些通用服務(wù)進(jìn)行整合，形成功能單一的微服務(wù)。通過層次化的教育中臺微服務(wù)設(shè)計(jì)，可以使高職院校IT系統(tǒng)相當(dāng)多的能力得到復(fù)用，再建設(shè)新系統(tǒng)時(shí)則事半功倍。

教育中臺全面建設(shè)階段完成后，高職院?！爸腔坌@”業(yè)務(wù)系統(tǒng)形成“大中臺、小前臺”的架構(gòu)，彈性伸縮能力更強(qiáng)，按需服務(wù)能力得到質(zhì)的提升。

1.4 業(yè)務(wù)系統(tǒng)建設(shè)階段

業(yè)務(wù)系統(tǒng)建設(shè)階段是一個(gè)長期進(jìn)行的階段，是根據(jù)高職院校的業(yè)務(wù)發(fā)展而動(dòng)態(tài)進(jìn)行的一個(gè)建設(shè)階段。當(dāng)建設(shè)一個(gè)新的業(yè)務(wù)系統(tǒng)時(shí)，只需從核心服務(wù)和基礎(chǔ)服務(wù)中按需選取所需服務(wù)即可快速建立新的業(yè)務(wù)系統(tǒng)。如需要建設(shè)一個(gè)新的學(xué)生成績管理系統(tǒng)時(shí)，只需要選擇核心服務(wù)和基礎(chǔ)服務(wù)中的學(xué)生服務(wù)、教務(wù)服務(wù)、教師服務(wù)、報(bào)表服務(wù)、統(tǒng)一登錄、統(tǒng)一權(quán)限、日志平臺、監(jiān)控平臺等即可快速開發(fā)出學(xué)生成績管理系統(tǒng)。

2 高職院校教育中臺的架構(gòu)

高職院校教育中臺為學(xué)校各業(yè)務(wù)部門提供基礎(chǔ)性、通用性和引導(dǎo)性技術(shù)服務(wù)[6]，其架構(gòu)設(shè)計(jì)的目的就是要對業(yè)務(wù)應(yīng)用屏蔽底層技術(shù)的實(shí)現(xiàn)細(xì)節(jié)，其架構(gòu)設(shè)計(jì)可以分為能力供給側(cè)與能力需求側(cè)兩大層面。

高職院校教育中臺從能力供給與需求兩個(gè)層面進(jìn)行總體架構(gòu)設(shè)計(jì)，同時(shí)在設(shè)計(jì)時(shí)充分考慮未來“中臺”的擴(kuò)展，整體上分為中臺云基礎(chǔ)設(shè)施層、中臺層、前臺業(yè)務(wù)應(yīng)用層三個(gè)層次。

1）中臺云基礎(chǔ)設(shè)施層

中臺基礎(chǔ)設(shè)施層以當(dāng)前業(yè)界流行的容器化云進(jìn)行軟硬件環(huán)境建設(shè)，其中以私有云為主體，公有云為輔助。私有云的建設(shè)主要以開源軟件為主，這樣更有利于后期的運(yùn)維，可以大幅度減輕高職院校信息化工作人員的壓力。

2）中臺層

中臺層采用微服務(wù)的技術(shù)解決方案建設(shè)基礎(chǔ)服務(wù)和核心服務(wù)，同時(shí)將服務(wù)治理、系統(tǒng)保護(hù)、安全保證等貫穿于基礎(chǔ)服務(wù)和核心服務(wù)。在架構(gòu)設(shè)計(jì)時(shí)，為未來建設(shè)數(shù)據(jù)中臺和AI中臺預(yù)留接口，即中臺基礎(chǔ)服務(wù)將具備為數(shù)據(jù)中臺和AI中臺同時(shí)服務(wù)的能力，最終整個(gè)系統(tǒng)將形成“三中臺”的全中臺架構(gòu)為上層應(yīng)用賦能。

3）前臺業(yè)務(wù)應(yīng)用層

前臺業(yè)務(wù)層主要就是面向高職院校各業(yè)務(wù)部門，建設(shè)輕量化的業(yè)務(wù)系統(tǒng)。

完整的高職院校教育中臺建設(shè)完成后，將以中臺云基礎(chǔ)設(shè)施層和中臺層為能力供給側(cè)，為能力需求側(cè)提供涵蓋智慧辦公、科研創(chuàng)新、院校治理、智慧教學(xué)等多個(gè)方面的IT技術(shù)能力。

3 高職院校教育中臺的實(shí)現(xiàn)

3.1 技術(shù)方案

研究人員此次的研究領(lǐng)域主要是高職院校教育中臺的業(yè)務(wù)中臺，在進(jìn)行技術(shù)實(shí)現(xiàn)時(shí)選用了當(dāng)前主流的Spring Cloud Alibaba微服務(wù)技術(shù)解決方案，教育中臺的技術(shù)解決方案原理如圖4所示。

采用微服務(wù)方案的教育中臺用戶請求響應(yīng)過程為：首先用戶在Web或App端發(fā)起業(yè)務(wù)請求，這里的Web或App就是教育中臺的系統(tǒng)架構(gòu)中小前臺業(yè)務(wù)系統(tǒng)中各個(gè)業(yè)務(wù)系統(tǒng)對應(yīng)的業(yè)務(wù)服務(wù)的前端頁面服務(wù)，前端頁面接收用戶操作并將操作請求發(fā)送到教育中臺的前臺業(yè)務(wù)應(yīng)用層中對應(yīng)的業(yè)務(wù)系統(tǒng)微服務(wù)；然后業(yè)務(wù)系統(tǒng)后臺微服務(wù)再根據(jù)需要調(diào)用教育中臺的核心微服務(wù)，核心微服務(wù)再調(diào)用基礎(chǔ)微服務(wù)完成對用戶請求的響應(yīng)。微服務(wù)之間的調(diào)用通過Open Feign 組件實(shí)現(xiàn)。在API網(wǎng)關(guān)處實(shí)現(xiàn)路由、容錯(cuò)、限流、負(fù)載均衡等微服務(wù)架構(gòu)的必要功能；微服務(wù)的注冊管理與配置管理由Nacos集群來完成。整個(gè)微服務(wù)技術(shù)方案選用的主要技術(shù)組件如表1所示。

3.2 系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)

高職院校教育中臺基于Java語言開發(fā)，中臺服務(wù)中每一個(gè)微服務(wù)都分為api、common、dal、deploy、man?ager、service、web等7個(gè)層次，以教育中臺核心服務(wù)中的學(xué)生服務(wù)為例，每個(gè)微服務(wù)的項(xiàng)目代碼結(jié)構(gòu)如圖5 所示。

web層是微服務(wù)內(nèi)部的請求處理層，是api層接口方法的實(shí)現(xiàn)類；service層是業(yè)務(wù)邏輯層，封裝了具體的代碼實(shí)現(xiàn)邏輯；manager是外部接口管理層，主要是調(diào)用其他微服務(wù)的接口以及第三方平臺接口的代碼；deploy層發(fā)布部署層，包含微服務(wù)的啟動(dòng)類，配置類及配置文件；dal層是數(shù)據(jù)持久化層包含的是對數(shù)據(jù)庫表進(jìn)行CURD操作的代碼；common層是通用層，是微服務(wù)內(nèi)部通用的工具類和實(shí)體類等；api層是項(xiàng)目對外暴露的接口層，使用OpenFeign定義遠(yuǎn)程接口地址，以供其他微服務(wù)調(diào)用，使用@GetMapping和@PostMap?ping等定義http的Restful接口地址。以學(xué)生服務(wù)為例，遠(yuǎn)程接口定義的實(shí)現(xiàn)代碼如圖6所示，@FeignCli?ent為遠(yuǎn)程接口定義的注解。

4 結(jié)束語

中臺技術(shù)作為一種新的創(chuàng)新架構(gòu)，可以幫助高?？焖贅?gòu)建創(chuàng)新校園應(yīng)用生態(tài)，基于“大平臺、微服務(wù)、云架構(gòu)”的思路進(jìn)行智慧校園應(yīng)用開發(fā)[7]。高職院校教育中臺基于微服務(wù)架構(gòu)進(jìn)行規(guī)劃設(shè)計(jì)，實(shí)現(xiàn)了“大中臺、小前臺”的軟件架構(gòu)，提高了高職院校信息化系統(tǒng)的彈性伸縮能力，在建設(shè)時(shí)采用階段化的項(xiàng)目建設(shè)思路，共需信息與業(yè)務(wù)梳理、基礎(chǔ)建設(shè)、教育中臺全面建設(shè)、業(yè)務(wù)系統(tǒng)建設(shè)等四個(gè)建設(shè)階段。高職院校教育中臺在進(jìn)行架構(gòu)設(shè)計(jì)時(shí)進(jìn)行通盤考慮，為未來建設(shè)數(shù)據(jù)中臺和AI中臺預(yù)留接口，為實(shí)現(xiàn)高職院?！叭信_”信息系統(tǒng)架構(gòu)奠定基礎(chǔ)。