王启坤　王志勃

关键词：教育中台；业务中台；智慧校园；spring cloud alibaba；微服务

中图分类号：G434 文献标识码：A

文章编号：1009-3044（2023）14-0086-04

0 引言

2022年5月1日正式施行的“中華人民共和国职业教育法”规定：职业教育是与普通教育具有同等重要地位的教育类型。职业教育正式步入了类型教育的发展阶段，同时新的职业教育法中明确提出了要推动职业教育信息化建设与融合应用，信息化建设再次成为高职院校发展过程中的重要一环，结合IT行业及本科院校的建设经验，国内各高职院校相继开始了“智慧校园”建设。所谓“智慧校园”就是以数字校园的基础发展而来的另外一种形态，基于数字校园的基础上利用云计算、大数据及人工智能等技术手段，通过各种智能的终端以及应用为高校师生提供更加智能、个性化的服务，形成智慧化的数字校园[1]。

高职院校虽然在信息化建设方面经过多年的建设有所建树，但限于技术、投入等多种因素的制约，高职院校的信息化建设始终各自为政、自成一体，管理分割、业务分离，缺少院校级统一、统筹规划[2]，未能有效地进行统一的校级资源配置，未能打破各部门之间的壁垒。在高职院校内部存在着功能相似的系统重复建设的现象，如人事类系统、教学类系统、学工类系统、后勤类系统等各个类别的信息系统都需要重复收集师生的各类信息，很容易造成各部门之间数据不同步的现象，这显然不能是“智慧校园”中应该出现的现象。

要解决上述问题，关键的就是要站在学校的高度统筹信息系统建设，结合当前IT行业的成熟经验，有效的解决办法就是首先建设基于微服务架构的教育中台，将高职院校的各类业务进行规划建模，形成校级统一的业务服务，不同的业务部门根据其业务需要按需选用即可，打破“烟囱林立”式的系统架构对高职院校信息化建设的阻碍[3]，其次建设数据中台和AI中台，打通原有“数据孤岛”之间的链路，充分挖掘高职院校数据价值。教育业务中台是解决这些问题的基础，是必须要优先建设的。

1 高职院校教育中台建设阶段

高职院校的教育中台就是以IT技术术语中的“业务中台”为主体的中台系统，因此教育中台承担了高职院校正常办学过程中的各类业务，如学生管理、教职工管理、教学管理、科研管理、后勤管理等多种业务，因此教育中台建设得好与不好直接决定了高职院校的运行是否能够正常进行，学校各类事务是否能够高效运行，直接决定了高职院校的运转效率。研究人员以江苏电子信息职业学院为例，对高职院校如何进行教育中台建设进行了研究，将高职院校教育中台建设分为四个阶段，分别是：信息与业务梳理阶段、基础建设阶段、教务中台全面建设阶段、业务系统建设阶段，其中第四个阶段是一个动态的长期进行的阶段。通过这四个阶段，教育中台将建设成为涵盖多个高内聚低耦合的微服务能力开放平台，每个微服务可独立运行，通过微服务API相互调用，实现校智慧校园业务的弹性伸缩，快速重构[4]。

1.1 信息与业务梳理阶段

建设高职院校教育中台，信息与业务梳理至关重要，其就好比建楼盖房中的打地基一样，基础不牢，地动山摇。教育中台建设完成后，不仅要替换掉高职院校当前正在运行的各类信息系统，而且要满足未来一定时期内的新增业务系统的业务需要，因此，可以从以下三个方面开展信息与业务梳理工作。

1）当前各信息系统的功能分析

该方面的工作主要由教育中台建设单位的技术人员会同学校信息化部门工作人员对当前学校范围内的各类信息系统的功能进行深入的调研与分析，重点分析当前各类信息系统的功能点、业务实现逻辑、涉及的学校相关数据的数据结构，输出各业务系统的业务流程图、数据结构图、功能分布图等各种文档。该阶段工作的主要目的是使教育中台建设人员对学校各类业务的运行过程进行全面而深入的了解，以便于后期进行科学合理的业务整合。

2）学校各业务部门业务调研分析

为了让教育中台的建设成果满足未来一定时间内各业务部门业务发展的需求，建设人员需要与学校各业务部门的工作人员进行充分的沟通，主要了解业务部门当前运行的信息系统存在的问题、工作人员对信息系统的建议、未来部门业务发展对信息系统支撑业务工作要求、业务工作流程等内容，了解这些信息对于合理规划教育中台的微服务非常重要。

3）业务整合

业务整合涉及的工作是在前两个方面工作的基础上进行的，由于高职院校信息系统建设的“烟囱式”特点，在不同信息系统中必然存在着相同或相似的功能，业务整合的目的就是将这些相同或相似的功能进行抽取与剥离，形成一个单独的业务服务，这个单独的业务服务就表现为教育中台系统中的一个微服务，该微服务通过开放接口的方式为众多的业务提供统一的按需服务。如以江苏电子信息职业学院为例，校内各部门的业务系统基本上都是单独建设，目前仅实现了统一登录，其他业务还没有进行统一的规划与划分，因此在对这些业务进行梳理分析后，规划出了教务服务、教师服务、人资服务、学生服务、财务服务、资产服务、党建服务、招生服务、党建服务、流程服务、报表服务、科研服务、清结算服务、支付网关服务等多个校级统一开放服务。

1.2 基础建设阶段

信息与业务梳理阶段的工作完成后，教育中台涉及的业务划分已经完成，教育中台的各个微服务也基本确定，高职院校教育中台系统正式进入建设阶段，在基础建设阶段主要是汇总学校各类信息基础设施资源进行统一规划，确定基础设施采购计划并完成采购，建设教育中台的基础服务。教育中台基础建设阶段主要完成的工作如图1所示。

1）基础设施建设

基础设施建设主要是盘点院校当前可用的IT资产，将分散应用于不同业务部门不同业务系统的网络设备、服务器设备、存储设备等进行整合，能够重复利用的重新应用到教育中台的基础建设中来，不能利用的及时报废处理。教育中台的基础设施主要建设网络设施、服务器设施、存储设施、电力设施、空调系统、监控设施等；网络设施为教育中台提供高速的网络访问，以便于支持全校范围内不同业务部门的访问需求，一般来说网络带宽到少要达到千兆；服务器设施建设应以云服务器为主，鉴于高校的特征性，以建设私有云为主，既能保证数据的安全性又能弹性扩容、按需使用；存储设施建设以分布式存储为主的校级存储系统，摆脱高校原来数据存储分散的现状，校级分布式存储的建设完成后，将更有利于通过大数据等技术挖掘学校的数据价值，更好地辅助学校办学。监控设施、电力设施与空调系统都是保证教育中台所在数据中心的安全、稳定、可靠运行的基础，可以根据高职院校当前现状进行统筹建设。

2）基础服务建设

教育中台的基础服务是服务于高职院校众多的统一开放服务，它是抽象提炼出来的通用性服务，其沉淀的能力不仅可以用于教育中台，未来也可以根据需要用于数据中台。统一登录和统一权限是在全校范围内建设一套统一的登录与验证服务，实现各个业务系统的单点登录；消息推送主要是實现统一的消息推送服务，将分布于各个业务系统的功能进行集中，建设完成后，业务系统将根据需要按需使用，消息推送实现的功能主要有短信、邮件的收发以及对各类终端的信息推送；发布中心主要用于快速发布微服务，实现微服务的快速上线；配置中心用于对微服务进行统一配置，实现配置分离；任务调度中心主要是实现IT系统中各类定时任务的调度，实现相应功能的自行化执行；流程中心主要是实现流程的自行化及可配置化，以支持高职院校中各类业务流程的变动，解决业务管理上流程多变且没有标准化的系统以满足功能需求等问题，快速满足各类业务定制需求，有效提升业务的扩展能力和复用能力[5]；日志平台与监控平台是用来存储各系统的日志及对系统运行状态进行实时监控的。

1.3 教育中台全面建设阶段

高职院校教育中台全面建设阶段在前两个阶段的基础上建设教育中台的核心服务及前台业务服务。教育中台涉及的微服务根据其实现作用的不同，采用层次化的设计，分为基础服务层、核心服务层及前台业务层，每一个层次中的每一个微服务都是采用分层设计思想开发设计的一个可独立运行的前后端分离的小系统。教育中台微服务层次化设计如图2所示。

教育中台微服务层次化架构图中前台服务层的各微服务对应着高职院校中原有的各类IT系统，但不同点是这些微服务仅仅实现了不同的业务功能，其本身并不存储核心数据，其作用只相当于人机界面；其功能的实现完全依赖于教育中台中的核心服务和基础服务。教育中台的核心服务是从横向以业务的角度对高职院校中涉及的各类业务进行划分，基础服务是从纵向以功能的角度对高职院校IT系统涉及一些通用服务进行整合，形成功能单一的微服务。通过层次化的教育中台微服务设计，可以使高职院校IT系统相当多的能力得到复用，再建设新系统时则事半功倍。

教育中台全面建设阶段完成后，高职院校“智慧校园”业务系统形成“大中台、小前台”的架构，弹性伸缩能力更强，按需服务能力得到质的提升。

1.4 业务系统建设阶段

业务系统建设阶段是一个长期进行的阶段，是根据高职院校的业务发展而动态进行的一个建设阶段。当建设一个新的业务系统时，只需从核心服务和基础服务中按需选取所需服务即可快速建立新的业务系统。如需要建设一个新的学生成绩管理系统时，只需要选择核心服务和基础服务中的学生服务、教务服务、教师服务、报表服务、统一登录、统一权限、日志平台、监控平台等即可快速开发出学生成绩管理系统。

2 高职院校教育中台的架构

高职院校教育中台为学校各业务部门提供基础性、通用性和引导性技术服务[6]，其架构设计的目的就是要对业务应用屏蔽底层技术的实现细节，其架构设计可以分为能力供给侧与能力需求侧两大层面。

高职院校教育中台从能力供给与需求两个层面进行总体架构设计，同时在设计时充分考虑未来“中台”的扩展，整体上分为中台云基础设施层、中台层、前台业务应用层三个层次。

1）中台云基础设施层

中台基础设施层以当前业界流行的容器化云进行软硬件环境建设，其中以私有云为主体，公有云为辅助。私有云的建设主要以开源软件为主，这样更有利于后期的运维，可以大幅度减轻高职院校信息化工作人员的压力。

2）中台层

中台层采用微服务的技术解决方案建设基础服务和核心服务，同时将服务治理、系统保护、安全保证等贯穿于基础服务和核心服务。在架构设计时，为未来建设数据中台和AI中台预留接口，即中台基础服务将具备为数据中台和AI中台同时服务的能力，最终整个系统将形成“三中台”的全中台架构为上层应用赋能。

3）前台业务应用层

前台业务层主要就是面向高职院校各业务部门，建设轻量化的业务系统。

完整的高职院校教育中台建设完成后，将以中台云基础设施层和中台层为能力供给侧，为能力需求侧提供涵盖智慧办公、科研创新、院校治理、智慧教学等多个方面的IT技术能力。

3 高职院校教育中台的实现

3.1 技术方案

研究人员此次的研究领域主要是高职院校教育中台的业务中台，在进行技术实现时选用了当前主流的Spring Cloud Alibaba微服务技术解决方案，教育中台的技术解决方案原理如图4所示。

采用微服务方案的教育中台用户请求响应过程为：首先用户在Web或App端发起业务请求，这里的Web或App就是教育中台的系统架构中小前台业务系统中各个业务系统对应的业务服务的前端页面服务，前端页面接收用户操作并将操作请求发送到教育中台的前台业务应用层中对应的业务系统微服务；然后业务系统后台微服务再根据需要调用教育中台的核心微服务，核心微服务再调用基础微服务完成对用户请求的响应。微服务之间的调用通过Open Feign 组件实现。在API网关处实现路由、容错、限流、负载均衡等微服务架构的必要功能；微服务的注册管理与配置管理由Nacos集群来完成。整个微服务技术方案选用的主要技术组件如表1所示。

3.2 系统实现

高职院校教育中台基于Java语言开发，中台服务中每一个微服务都分为api、common、dal、deploy、man?ager、service、web等7个层次，以教育中台核心服务中的学生服务为例，每个微服务的项目代码结构如图5 所示。

web层是微服务内部的请求处理层，是api层接口方法的实现类；service层是业务逻辑层，封装了具体的代码实现逻辑；manager是外部接口管理层，主要是调用其他微服务的接口以及第三方平台接口的代码；deploy层发布部署层，包含微服务的启动类，配置类及配置文件；dal层是数据持久化层包含的是对数据库表进行CURD操作的代码；common层是通用层，是微服务内部通用的工具类和实体类等；api层是项目对外暴露的接口层，使用OpenFeign定义远程接口地址，以供其他微服务调用，使用@GetMapping和@PostMap?ping等定义http的Restful接口地址。以学生服务为例，远程接口定义的实现代码如图6所示，@FeignCli?ent为远程接口定义的注解。

4 结束语

中台技术作为一种新的创新架构，可以帮助高校快速构建创新校园应用生态，基于“大平台、微服务、云架构”的思路进行智慧校园应用开发[7]。高职院校教育中台基于微服务架构进行规划设计，实现了“大中台、小前台”的软件架构，提高了高职院校信息化系统的弹性伸缩能力，在建设时采用阶段化的项目建设思路，共需信息与业务梳理、基础建设、教育中台全面建设、业务系统建设等四个建设阶段。高职院校教育中台在进行架构设计时进行通盘考虑，为未来建设数据中台和AI中台预留接口，为实现高职院校“三中台”信息系统架构奠定基础。