总18期
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教育中台,让应用创新和后台稳定可以兼顾
文/许耀栋
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现代企业都在追求前台应用具备快速迭代的能力,为了保证竞争力,往往几天内就要求能上线一个APP新版本。与此相反,由于IaaS层日益庞大,后台系统对稳定性要求越来越高,数据库、操作系统等底层必须保证可靠性,不能频繁改变。因此,为了解决实际生产环境中两者之间的矛盾,中台作为一种思路被提出。中台的作用是要把应用层(前台)和平台层(后台)分离,在不频繁改变后台的基础上,作为服务层来支撑前台的敏捷应用,如提供便捷的访问方式与高性能的查询、分析、入库的能力。

图1 数据中台的作用

然而,业界对中台的质疑声音从未停止。许多人认为,除了少数场景,中台技术并不能显著提升性能,而且中台往往还要贴合不同行业的业务场景,适配的复杂度非常高。另外,中台技术还具有技术不成熟、成本高等缺点,一般企业根本无力承担使用中台的风险。

教育行业是否需要中台

中台概念的火爆,引起了许多行业从业者的思考,这其中就有教育行业。

教育行业的用户,尤其是高等院校这种大型组织,信息化的深度和复杂度远比一般人理解的要高。首先我们看前端,大学里的人员角色主要分为学生、老师、职工等,而学生有不同的学制(本科、硕士生、博士生),同时一所规模高校还要分不同的校区和不同院系,一个院系下还有不同数量的专业学科,因此仅一个学工系统前端需要的应用就可能有数十个(如游戏预警、学生画像、疑似失联等),这里还未考虑图书馆、后勤管理、一卡通等非主营业务系统。

因此,可以毫不夸张的说,普通的高等院校所需要的前台数量是极其庞大的(参见图2)。

图2 普通高等院校的各种前台应用

而在后台上,院校在基础设施建设上比起其他行业也丝毫不逊色,许多高等院校早早就构建了可靠的存储、计算、网络、无线等基础硬件。近些年,绝大多数的院校更是建立了自己的云计算平台、大数据平台、高性能计算平台等服务层,为底层存储计算资源的高效利用、海量数据的分析提供了有力支撑。像这样庞大成熟的后台系统,不仅无法随意变动,而且还很容易形成数据孤岛、系统割裂以及数据标准不统一等各种问题。

图3 普通高校的后台系统

综上,教育行业,特别是在高等院校里,前台大量活跃的应用族,和后台日趋庞大的系统群,已形成巨大的鸿沟和矛盾。

中台技术的横空出世,适时地填补了技术上的空缺。在教育行业里被定义为教育中台。那么什么是教育中台呢?我们认为,教育中台就是连接面向教育用户的综合应用和IaaS基础平台两者中间的服务层,这个服务层充分将上层复杂应用和底层基础架构解耦,让底层的资源通过分布式协同、自动化运维、持续集成等服务的方式,为应用层的快速变化提供支撑能力。

简言之,教育中台就是中台技术在教育场景下的具象化和个性化。

新华三教育中台

2019年4月,新华三宣布推出“教育数字大脑”计划,计划以“4”为基础,结合教育行业生态合作伙伴,构建“N”个智慧应用,帮助教育客户在学校发展中具备万物智联、动态汇聚、智能分析和智慧决策的核心能力,成功实现数字化转型。

图4 新华三的“教育数字大脑”计划框架

可以看到,在新华三完整成熟的基础设施之上是数字大脑核心的两个平台:ABC融合平台(云计算平台、大数据平台、人工智能平台)和数字中台,这里的数字中台具体到教育场景下就是本文所提到的教育中台。

教育中台在整个教育数字大脑中,起到非常重要的作用。首先它作为业务能力平台的一部分,可以很自然地无缝对接底层数字基础设施层资源,特别是新华三拥有业界极其成熟、完整基础产品链,这一点是很不容易的。其次,教育中台支持横向调用、吸纳ABC融合平台的能力,随着这些前沿技术的不断演进,并在生产环境中越来越重要,促使教育中台的功能越来越完善和强大,在业务流程中也更加关键。最后,教育中台北向为智慧应用提供开放的服务能力,满足校园服务、科学治理、科研创新等等数据和技术需求,以此实现校园数字化转型。

我们再来看看教育中台内部是如何构成的。

图5 教育中台架构图

具体到技术架构层面,教育中台涵盖了四大部分。

第一个部分是下层的8个引擎,基于ABC融合平台向上继承了8个功能模块,提供数据从采集、共享交换、存储、商务智能、自动化开发、AI、数据视觉等全链路处理,并可以根据特定的行业实现建模分析的能力。这个部分实现的是数据在教育场景下的生命周期管理,为上层的业务主题模块提出数据支撑。

第二个部分是上层的20个业务主题模块,是教育中台根据教育行业场景下的业务需求提供的微服务模块。比如学生主题、双一流评估模型等,都是新华三结合国家政策、教育部要求等,并根据高等院校当前要求以人为本、共建双一流大学等实际业务需求提供的特色功能模块。这些微服务业务模块,真正站在教育用户的业务需求角度,为智慧应用提供敏捷迅速的开发环境。

最后,教育中台的两侧还有安全和服务运营的两个支撑体系。在实际业务需求中安全总是重要的,面对复杂场景能够对数据的有效理解,对数据进行不同类别和密级的划分,然后制定不同的管理和使用原则,对数据做到有差别和针对性的防护。同时,由于数据的井喷,运维者需要一套健全、自动化的运营体系来降低技术的管理难度,提供全流程对数据的获取、监控、使用等能力,大大提升数据服务运营的能力。两者都是中台技术中非常重要、不可或缺的组成部分。

这四大部分构成了教育中台现有的能力集。

教育中台的最佳实践

西北民族大学是新中国成立后创建的第一所民族高等学校,2016年7月国家民委和甘肃省人民政府签署共建协议,被列为甘肃省高水平大学建设单位。

过去的西北民族大学进行教育数字化转型可以说是困难重重。尽管校方经历过一次数字化校园建设,但暴露的问题反而越来越多,主要体现在三个方面:

1. 基础设施建设混乱,没有统一的运维管理,导致上层的业务封闭严重。

2. 数据问题尤为特出。一方面,校方积累了一定的数据,但是数据有一定程度的缺失和失真,数据质量不高。另一方面,没有一致的数据标准,也没有数据处理的规范流程,给后续的分析建模带来了很多困扰。

3. 学校已有的OA和统一门户系统都比较单薄,偏向管理,缺乏面向学生、教师的服务应用,并且应用开发的速度慢,难度也较大,体验很差。

新华三基于“教育数字大脑”计划和教育中台为西北民族大学量身打造了一套校园数字化转型的解决方案。

1. 首先,对校方的基础设施进行了完善,提供了可靠的计算、存储、无线等硬件,并重新构建了云计算、大数据平台,上线了统一运维的管理软件,从数据的源头上解决了数据获取中的不规范、不合理等问题。

2. 其次,面对严峻的数据问题,新华三基于教育中台的数据全流程处理模块,通过对各业务系统进行调研,并结合新华三高校数据标准制定经验,形成《西北民族大学数据标准规范》。特别是重点利用数据治理工具,对统一数据中心中的数据进行数据质量检核,产生数据质量报告并推送给相应的数据照管人,由数据照管人对错误数据进行治理。治理好的数据则形成学校的数据资产,由教育中台提供了对上层各业务主题的API接口封装和发布,达到数据运营服务的高效处理。

3. 对原有落后的应用服务部分,利用教育中台的业务主题模块实现学校各业务系统的集成并单点登录,师生只需要一套账号和密码就可以在服务大厅中访问所有相关业务系统。对类似师生请假这样的流程审批类业务通过流程引擎进行快速构建,开发周期由原来的1-3个月缩短到3-5天,部分简单业务可由业务部门工作人员根据具体的业务情况直接进行图形化创建,简单易用,并支持构建学生、科研、教师等数据挖掘类应用,如疑似失联、学生画像、教师画像等。

图6 西北民族大学首页

基于上述方案,西北民族大学已成功利用教育中台实现数字化转型。其中在数据部分,打破了原有的数据孤岛现象,通过数据治理等中台功能模块形成校园大数据资产中心,积累1.98亿条结构化数据,形成926张校际数据标准表,包含数据标准6287条、代码标准17097条、数据资源服务目录209条,支撑智慧校园体系中的各类信息化服务综合应用和数据分析挖掘需求,形成了学校极其宝贵的数据资产。

在应用方面,基于教育中台的业务主题模块能快速开发微服务和轻应用。如“辅导员查寝统计”应用,开发人员基于人事和门禁数据统计辅导员查寝次数和时长,仅用半天时间开发完成。同时新华三汇总了共7个板块、20+有价值的应用,如领导驾驶舱、学生板块、教师板块、科研板块、招生分析、就业分析、综合校情,全面服务校园教学、科研、管理。

结束语

近几年,国家对教育的信息化建设愈加重视,从《教育信息化十年发展规划(2011-2020年)》到《教育信息化2.0行动计划》等政策文件,明确了使用云计算、大数据、人工智能等前沿技术,提升学校的管理水平,提升教学质量,进而创新人才培养,全面服务教、学、管、研。而教育中台则为院校实现新型智慧校园坚固的平台基石。

未来,随着教育信息化建设、学科发展的不断深化,教育中台技术在教育用户中将会扮演越来越重要的角色,而新华三将会利用教育中台为更多的院校提供更好的数字化转型。

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