“数字校园”建设的基础工程：信息资源规划(五)

“数字校园”建设的基础工程：信息资源规划(五)“数字校园”建设是大型复杂的信息系统工程。理论研究和开发实践都表明，大型复杂信息系统工程成败80%的因素是由其顶层设计或总体设计决定的。著名系统工程专家钱学森特别强调总体设计的重要作用。他指出，“总体设计部设计的是系统的‘总体’，是系统的‘总体方案’，是实现整个系统的‘技术途径’。总体设计部一般不承担具体部件的设计，却是整个系统研制工作中必不可少的技术抓总单位。”以系统工程理论为指导，总结前一阶段“数字校园”建设的经验，我们认识到，要确保“数字校园”建设的成功就要做好信息资源规划——进行规范的需求分析、建立系统模型和统一的数据标准等，这些都是总体设计的主要内容。某些高校教育信息化水平没有上去的重要原因，是没有进行统一的信息资源规划，没有建立统一的数据标准；尽管做了某种“总体规划”，但并不能用来指导后续的应用系统开发，而分散开发必然要导致走上“数据自采自用”、形成“信息孤岛”、信息不能共享的老路。利用信息资源规划的成果去指导、控制和协调后续的开发建设工作，才能取得信息化建设的成功。数据环境重建根据马丁提出的四类数据环境的理论方法，会明显地看出，“数字校园”建设的核心任务是数据环境重建(DataEnvironmentReengineering，简称DER)。四川省教育厅领导在去年全省高校校园网建设工作会议上指出，有70%以上的校园网应用领域仅局限于基本的信息交流和学校的部分管理，学校投入大量资金建设的校园网，信息资源开发利用不高，没有发挥网络的巨大功能。我们稍作分析就会发现：有些学校没有自己的信息数据库、资料库；更多的学校是已经建立了一些数据库，但从结构上看，缺乏科学严谨的分析设计，基本停留在“应用数据库”的水平上，而不是“主题数据库”；从内容上看，可以说是量少质差，例如，教职员数据库和学生数据库的“完整性”总是难以实现，学科建设中的诸多信息资源没有做有序的结构化组织存储。解决校园网上信息资源混乱和信息资源贫乏问题，就是要实施数据环境重建工程。我们提出的数据环境重建的技术方法，是在信息资源规划之后，按以下具体步骤进行的：第一步：重整数据结构。以数据模型的基本表为标准(例如，某校信息资源规划建立了组织机构、教职员工、专业课程、学生、成绩、资产设施、教学仪器和图书资料等38个主题、407个基本表的数据标准)，来逐一衡量已有数据存储的结构，找出具体的差距，确定哪些数据结构可以修改、补全，哪些数据结构不合理，需要抛弃，还要增加哪些新的数据结构。第二步：组织数据转换。对已积累的数据库资源，不论原先结构的科学程度如何，都是重要的信息资源，需要按基本表的结构标准组织数据转换工作，将原有数据库资源加载到新数据库中去。第三步：组织数据录入。对新建的数据库，需要在应用开发的开始阶段组织数据录入工作，将整批业务数据加载到新数据库中，或者在应用系统运行的过程中录入加载数据。第四步：研制内外数据交换接口。以数据模型的基本表为标准，根据各职能域的输入、输出数据流分析成果，研制本单位与外单位数据交换接口表，然后，以数据库中间件、适配器或前置机等自动化通信技术实现数据自动交换。数据环境重建是与集成化信息系统开发紧密联系的，按跨越式发展的要求，如果三年可以实现就算很快了，具体实现策略有两种。一种是“先爬陡坡”的策略，另一种是“先爬缓坡”的策略。前者要求开发队伍高素质，项目组织管理极其严密，推进困难，风险很大；后者先易后难，风险较小。一般来说，没有几年数据库开发或应用经验的人，很难理解数据环境重建工作的复杂性和艰巨性。如果看到数据环境重建的紧迫性而缺乏科学的方法，急于求成，想用很短的时间(一两个月)就建成以主题数据库和数据库仓库为主体的高档次数据环境，反而会适得其反。高校要成功地进行数据环境重建，必须做到以下几点：第一，高中层信息化负责人要转变“重网络轻数据”的观念，加强数据标准化管理，落实机构和人员，把数据标准化体系建设列为重要的工作日程，合理安排在数据标准化和数据环境重建方面的人力和财力投入。第二，在新一轮的应用开发之前实施数据环境重建专项工程，一定不要将数据库的总体设计分散到各个应用开发项目中去，要加强数据库的统一设计和管理，全面落实数据标准化建设和数据管理工作。第三，组建具有数据环境建设经验，数据标准化与信息组织技术领先，拥有先进、科学、实用的软件支持工具的技术队伍。第四，继续组织两类人员密切合作，业务人员充分发挥主导作用，把握信息需求、确保业务数据采集的及时、完整和准确性，信息技术人员充分发挥技术创新的主动性，综合运用先进的信息技术搞好信息组织和信息服务。集成化开发应用系统高校教育信息化建设中应用系统的开发和集成，始终是众所关注的基本问题，从校领导、信息化负责人，到师生员工，都在思考、都在问：在校园网上应该有哪些应用系统？怎样又快又好地建设这些应用系统？对于第一个问题，基本上取得了共识，四川省教育厅领导认为首先要考虑五个系统：第一，教务管理系统，主要包括教师、学生、课表、自动排课、教室、实验室、成绩、教案、考试等管理；第二，教学与学习系统，帮助教师的教学和学生的学习实现全面的信息化，主要包括信息点播、视频广播、远程教学、多媒体制作、电子备课、数字图书馆、虚拟实验室、智能答疑、BBS等；第三，行政管理系统，全面提高办公效率和质量，主要包括文件、会议、档案、财务、人事、公告、请示报告、总务后勤管理等；第四，校园一卡通系统，利用IC卡作为电子身份的载体，使师生员工在校园中能够自动完成一系列与其身份相关的活动，主要包括用户注册、图书馆、食堂、机房自动化系统、宿舍和办公室门禁系统、电子钱包和校园电话系统等；第五，目录服务系统，随着校园网上设备和应用系统的增多，要用户记住自己有权访问的设备与服务并有效地利用这些设备与服务越来越显得繁琐和困难。因此，使用户能够从单一的入口，快捷、轻松、安全和有效地管理和使用网上资源就需要采用目录服务系统。以上五个应用系统是各高校信息化建设均应通盘考虑的基本应用支撑系统。其中，教务管理系统、教学与学习系统和行政管理系统是高校信息化建设初期最基本的内容和核心组成部分，校园一卡通系统是高校教育信息化建设的基础工程和重要环节，目录服务系统是高校信息化建设走向成熟的必经之路。因此，以上五个应用支撑系统对于高校信息化建设而言，缺一不可，换句话说，没有具备以上五个应用支撑系统的高校，其信息化建设工程还没实现真正意义上的全面启动。对于第二个问题——怎样又快又好地建设这些应用系统呢？我们认为有两方面的任务：一方面，是已建应用系统的完善，除了功能优化扩充外，更重要的是如何使各应用互联、互通、互操作，实现信息共享和数据的自动交换；另一方面是新建系统，包括某些旧系统的重建(不值得继续维护的系统，类似于城市改造中某一片街区的拆旧建新)和原先没有的新系统建设。在高校新一轮信息化建设中，我们要重点关注新建(或重建)系统的开发思路和策略问题。我们提出的集成化开发思路和策略是，首先搞好基于信息资源规划的总体设计，然后在总体设计方案的指导、控制和协调下进行数据库和应用系统的开发。现以某校教务管理系统的重新开发(准备抛弃旧系统)为例，说明这种开发思路和策略的要点：需求分析教务管理系统作为高校管理的一个重要职能域，与科研、行政、财务、后勤等职能域有哪些数据流关系，有哪些体现数据流的用户视图(单证、报表等)；教务管理的一些主要业务过程，如教师管理、学生管理、课程管理、教室/实验室管理等，有哪些协同关系，符合网络化管理的优化流程应该是什么样子；这些业务过程所需要的数据，是怎样产生、存储和使用等，很多问题需要调研清楚，并用规范化的方法表达。系统建模根据上述需求分析，在建立新系统功能模型时要分析评估已建应用系统或了解同类应用系统的有用模块，做借鉴或吸收；在做数据建模时，要用好数据流分析资料，还要分析评估原有数据库结构，去粗取精，运用好数据结构规范化理论方法。部分数据标准建设实现上述数据模型的所有数据标准——数据元素标准、信息分类编码标准、用户视图标准、概念数据库标准和逻辑数据库标准都要在总体设计阶段完成。对于数据管理工作，在本刊第11期《数据标准与数据管理》一文中已经阐述，请参考。部分数据环境重建在教务管理系统范围内，完成数据环境重建的具体四个步骤工作，形成真正意义上的“统一信息平台”，即高档次的数据环境(一部分)。集成化开发应用软件根据信息资源规划方案的功能模型(程序模块定义)和系统体系结构(程序模块对基本表的存取关系)，在统一数据标准的基础上，修改已有的程序模块，定制、购买现成的程序模块(组件)，或者组织研制新的程序模块。综合以上工作的集成化开发成果，其中四个主题数据库都是共建共用的，数据标准是统一的，各模块之间的信息共享和数据交换是通过存取主题数据库实现的。应用系统整合与应用软件选型高校教育信息化建设所面临的应用系统问题有三类：第一类，新建的应用系统，或原系统问题太多，修改成本太大，需要抛弃重建的系统；第二类，成熟的应用系统，已建的基本满足用户需求，而且已经使用习惯了的应用系统；第三类，待改造的应用系统，这类应用不够成熟或不好用，不能满足用户需求，需要优化或修改的应用系统。第一类已经在文章前面介绍过，现在讨论后两类问题。成熟应用系统的优化策略第二类应用系统虽然能基本满足用户需求，但大多数是独立的应用，特点是数据由各系统自采自用，是一些所谓的“信息孤岛”，不能满足用户的信息共享和自动交换数据的需要。由于这一类系统相对成熟，所以在一段时间内既不去改动功能结构，也不去改动数据结构，但还要避免“信息孤岛”效应，怎么办呢？只有做数据接口了。但要控制接口的数目，只做必要的、少量的、与新建应用系统互联的接口(消除与新建系统之间的“信息孤岛”效应，暂不考虑与待改造应用系统的互联问题)，和几个成熟应用系统之间的互联接口(消除成熟应用系统之间的“信息孤岛”效应)。新建的集成化应用系统，各应用之间没有接口，信息共享和数据交换是通过存取主题数据库实现的。成熟的应用系统，为消除“信息孤岛”效应，就要做必要的接口。问题是做哪些、怎样做接口。原来，早在集成化应用系统开发前期的信息资源规划阶段，就进行了新建系统与成熟系统之间的数据流，例如，当时就调研分析了新应用1要输出某报表到成熟应用2(即输出数据流，已经记录到信息资源元库中)，现在做接口I12就有根有据了。接口I11和I21也同理可知。接口i12是成熟应用之间的互联机制，目的是消除成熟应用之间的“信息孤岛”效应，要不要做，做多少，就看用户对自动化数据交换的要求了。待改造应用系统的改造策略第三类应用系统是待改造的，要改造什么呢？实际上，主要是改造数据结构，使之符合统一的数据标准。用户不满意的应用，主要问题在数据方面，如数据的重复采集、数据不能自动交换、数据不一致、数据冗余和无效数据堆积等等。用户也有功能扩充和修改的要求，但实现起来的最大难题，不是屏幕界面或报表打印格式等表面问题，而是所用到的数据内容修改的“连锁反映”和“多重矛盾”问题。改造数据结构、建立统一的数据标准和实施统一的数据标准，是极为复杂的数据管理工作，需要有理论指导和工作班子(请参见《数据标准与数据管理》一文)。一般来说，应采取循序渐进原则，根据用户的需要和应用开发队伍的实际情况，有步骤地进行。根据信息资源规划得出的数据模型和数据标准化成果，有的应用系统改造了全部或部分数据结构，就可以与新建系统的有关主题数据库共享数据了，或有了新的主题数据库，从而大大改善改造后应用系统的质量和效率；有的应用系统做不到全部或部分数据结构的改造，还要解决“信息孤岛”问题，就只好做数据接口了，也能部分改善改造后应用系统的质量和效率。商品应用软件的选型和实施策略应用系统整合中最不好解决的问题是对软件供应商的成套应用系统选型和实施。实际的情况是，许多成套应用系统引进后，不久就发现与原先期望的差距很大，一些矛盾和问题很难解决，表明应用软件选型和实施不成功。看来并不是某一软件系统好坏的简单问题，也不能一概归结为管理上的原因，还有管理与信息技术相结合的、深层次的原