教育行業(yè)中國智慧教育白皮書：基于信創(chuàng)體系的智慧教育

二〇二二年十二月 架構(gòu)咨詢與培訓中心高校信息技術(shù)創(chuàng)新應用產(chǎn)教融合聯(lián)盟 5 7.2.2信創(chuàng)化目標及體系設(shè)計 68 1一、教育信創(chuàng)的背景的培養(yǎng)。教育機構(gòu)需要將信創(chuàng)教育(也就是基于信創(chuàng)技術(shù)體系的計算機相關(guān)教育)納入其23二、教育信創(chuàng)的目標與指導原則1.1教育信創(chuàng)的目標1.2教育信創(chuàng)的原則4TIT技術(shù)與產(chǎn)品來完成的，這項工作是涉及到各個層面的系統(tǒng)工程。教育機構(gòu)需5三、智慧教育的架構(gòu)框架3.1智慧教育架構(gòu)框架介紹智慧教育(包括基于信創(chuàng)體系的智慧教育)需要總體架構(gòu)框架的指導，智慧教育架構(gòu)框架(SmartEducationArchitectureFramework：SEAF)(見圖3.1)可以為智慧教育和教育信創(chuàng)工作提供方法論指導，包括做什么、怎么做、模型、應用參考模型、技術(shù)參考模型和運營參考模型圖3.1智慧教育架構(gòu)框架(SEAF)智慧教育的架構(gòu)開發(fā)方法(SEAF-ADM)可以為智慧教育和教育信創(chuàng)的總體架系統(tǒng)性的架構(gòu)方法去描述轉(zhuǎn)型(包括信創(chuàng)轉(zhuǎn)型)過程中各要素的動態(tài)匹配關(guān)系，6智慧教育的業(yè)務參考模型(SEAF-BRM)可以為智慧教育(包括基于信創(chuàng)的智智慧教育的應用參考模型(SEAF-ARM)可以為智慧教育(包括基于信創(chuàng)的智來的復雜性。智慧教育的技術(shù)參考模型(SEAF-TRM)可以為信創(chuàng)工作提供業(yè)界已有的最佳智慧教育的運營參考模型(SEAF-ORM)是推進智慧教育和信創(chuàng)工作做“升級3.2智慧教育架構(gòu)開發(fā)方法樣遵循數(shù)字化轉(zhuǎn)型的基本方法。企業(yè)架構(gòu)(EnterpriseArchitecture)作為數(shù)字智慧教育架構(gòu)框架之架構(gòu)開發(fā)方法(SEAF-ADM)(見圖3.2)采用的是數(shù)字7圖3.2智慧教育架構(gòu)框架之架構(gòu)開發(fā)方法(SEAF-ADM)線和目標都會或多或少影響基礎(chǔ)設(shè)施架構(gòu)(基礎(chǔ)軟硬件和云等)和信息系統(tǒng)架構(gòu) 數(shù)據(jù)架構(gòu)和應用架構(gòu))。整個架構(gòu)開發(fā)過程應該遵循一個迭代的過程，也83.3智慧教育架構(gòu)內(nèi)容框架樣表達(一般用目錄、矩陣、圖表甚至文字描述等方式表達)。架構(gòu)內(nèi)容框架作為一個總體的框架，主要是將需要開發(fā)的視點列出來(如戰(zhàn)略視點、業(yè)務視點、應用視點、數(shù)據(jù)視點、項目視點等)。每一個視點用哪些方式表達(如目錄、矩智慧教育架構(gòu)框架之架構(gòu)內(nèi)容框架(SEAF-ACF)數(shù)據(jù)和安全五個分視點。架構(gòu)內(nèi)容框架可以讓我們從各個視角(自上而下、自下配關(guān)系。9完整的架構(gòu)開發(fā)，只需要開發(fā)可用于相應決策的那部分架構(gòu)內(nèi)容)，我們可以分略重點涉及到哪些業(yè)務(包括核心業(yè)務、支撐業(yè)務或臨時業(yè)務)？需要哪些IT能力支撐？哪些項目在構(gòu)建這些IT能力？哪些組織(包括正式組織和這些能力要通過哪些項目去構(gòu)建？具體支撐了什么樣的業(yè)務和戰(zhàn)略目標？哪些策(包括對智慧教育項目的指導和管控)提供依據(jù)。3.4智慧教育業(yè)務參考模型業(yè)務架構(gòu)主要包含的內(nèi)容有業(yè)務模式(商業(yè)模式、運營模式等)，業(yè)務分塊 (如按業(yè)務領(lǐng)域劃分的模塊)和業(yè)務流程(如一級、二級、三級等不同層級的流構(gòu)框架之業(yè)務參考模型(SEAF-BRM)，即智慧教育業(yè)務參考模型，采用的是業(yè)務分類模型。業(yè)務分類將有利于整個智慧教育(包括基于信創(chuàng)的智慧教育)建設(shè)中智慧教育業(yè)務參考模型(如下圖3.4)將業(yè)務分為教學、科研、校園和管理圖3.4智慧教育架構(gòu)框架之業(yè)務參考模型(SEAF-ARM)智慧教育業(yè)務參考模型中的每個業(yè)務應用(即35個業(yè)務應用)都應該有一可采用智慧教育架構(gòu)開發(fā)方法SEAF-ADM。最初的分塊架構(gòu)開發(fā)應該是一個高階的架構(gòu)內(nèi)容，如戰(zhàn)略意圖(需要解決的核心問題等)，戰(zhàn)略架構(gòu)(數(shù)字化后將要達到的未來狀態(tài)等)及業(yè)務與信息需求(與其他業(yè)務的交叉協(xié)作需求及相互的數(shù)據(jù)支撐等)。等具體需要時再做進一步細化的架構(gòu)開發(fā)，如詳細的業(yè)務架構(gòu)、數(shù)。3.5智慧教育應用參考模型智慧教育應用參考模型(如下圖3.5)將應用劃分為平臺支撐、通用應用、圖3.5智慧教育架構(gòu)框架之應用參考模型(SEAF-ARM)平臺支撐層：應用有可能直接部署在IaaS云計算平臺上(對上提供彈性的S為例)，業(yè)務應用可以采用智慧教育業(yè)務參考模型(3.3)中業(yè)務域、業(yè)務線和業(yè)業(yè)架構(gòu)層次的劃分(基礎(chǔ)架構(gòu)、共同系統(tǒng)架構(gòu)、行業(yè)架構(gòu)和組織特定架構(gòu))，業(yè)些應用)；公眾號適合信息推送(如關(guān)注之后可以隨時推送提醒信息)。員和訪客四大類。所有的應用開發(fā)和提供都要體現(xiàn)以用戶(服務對象)為中心的原則。一方面，要通過不斷地調(diào)查用戶的需求(主要是痛點和問題等)，以解決3.6智慧教育技術(shù)參考模型圖3.6)可以分為信創(chuàng)終端技術(shù)參考模型和信創(chuàng)云端技術(shù)參考模型兩部分。圖3.6智慧教育架構(gòu)框架之技術(shù)參考模型(SEAF-TRM)公司版本RedHat，一個是社區(qū)維護版本Debian。目前國產(chǎn)操作系統(tǒng)均是基于按照企業(yè)架構(gòu)四個層級的劃分(基礎(chǔ)架構(gòu)、通用系統(tǒng)架構(gòu)、行業(yè)架構(gòu)和組織SS。3.7智慧教育運營參考模型整個數(shù)字化轉(zhuǎn)型都在從孤立的大項目建設(shè)走向微服務的迭代開發(fā)與持續(xù)運字化模式中建立起持續(xù)運營的體系。智慧教育架構(gòu)框架之運營參考模型(SEAF-ORM)(如圖3.7)可以大體劃分為基礎(chǔ)設(shè)施的運營參考模型和軟件開發(fā)的運營參圖3.7智慧教育架構(gòu)框架之運營參考模型(SEAF-ORM)撐。四、教育信創(chuàng)的技術(shù)體系4.1技術(shù)底座4.1.1基礎(chǔ)硬件層為代表的采用自研指令架構(gòu)；二是以華為、飛騰為代表的購買ARM指令架構(gòu)授生態(tài)的話語權(quán)主要由Wintel體系(X86+Windows)和AA體系(ARM+Android)掌CV和只讀存儲器(ROM)。根據(jù)斷電后信息是否保留，分為易失性(VM)存儲器與非存。非易失性存儲器產(chǎn)品在斷電后存儲器仍保留數(shù)據(jù)，代表產(chǎn)品為NANDFlash上(芯片/存儲環(huán)節(jié))反饋改進意見，是推動信創(chuàng)產(chǎn)業(yè)鏈生態(tài)融合的關(guān)鍵環(huán)節(jié)。規(guī)路由器市場的主要參與企業(yè)為華為、等，2021年市場份額合計達到95.9%；無線產(chǎn)品市場的主要參與企業(yè)為新華三、華為和銳捷網(wǎng)絡等，2021年市場份額合計達到4.1.2基礎(chǔ)軟件層S操作系統(tǒng)歐拉，并在開放原子基金會下推出了社區(qū)開源版本開源鴻蒙(OpenHarmony)和開源歐拉(OpenEuler)。數(shù)據(jù)庫是一種用于存儲和管理擁有固定格式和結(jié)構(gòu)數(shù)據(jù)的倉庫型數(shù)據(jù)管理漢達夢、庫領(lǐng)域信創(chuàng)可以利用云數(shù)據(jù)庫和開源數(shù)據(jù)庫推進建立并形成符合自身利益的數(shù)中間件公司主要行業(yè)/客戶kTongEasy通等金蝶應用服務器、消息中間件、云計算平臺教育機構(gòu)、黨政、軍份應用服務器、消息中間件、分布式對象中間件、工作、門戶中間件、數(shù)據(jù)傳輸平臺電信、工業(yè)互等軟件開發(fā)商主要客戶為電信(中域拓展4.1.3新興信創(chuàng)層S、百度云、浪潮云和京東云。數(shù)據(jù))、國信優(yōu)易(媒體大數(shù)據(jù))、國雙科技(營銷大數(shù)據(jù))、拓爾思(解決方案)、數(shù)據(jù)堂(數(shù)據(jù)交易)等。在人工智能領(lǐng)域可以通過開發(fā)具有自主知識產(chǎn)權(quán)的通用性人工智能操作系平臺，目前已經(jīng)有百度(自動駕駛)、商湯(智能視覺)、曠視(圖像感知)、科大訊飛(智能語音)等15家公司的平臺入選，除了這些公司還有云知聲(多模態(tài)AI)、第四范式(智能化轉(zhuǎn)型)、字節(jié)跳動(個性化信息流)、寒武紀(AI芯片設(shè)計)等平臺也各有特色。4.1.4行業(yè)應用層kGE頭占據(jù)。行業(yè)：金融、電力、電信、石油、交通、教育、政部門的步伐，共處第一梯隊。然后是電信、4.1.5信息安全層網(wǎng)安全、S4.2信創(chuàng)云技術(shù)體系4.2.1信創(chuàng)云總體概述4.2.2信創(chuàng)云基礎(chǔ)設(shè)施與軟件定義的數(shù)據(jù)中心信創(chuàng)云基礎(chǔ)設(shè)施的核心是虛擬化(Hypervisor)、存儲和網(wǎng)絡。隨著過去多件定義的數(shù)據(jù)中心信創(chuàng)建設(shè)中，首先考慮的是虛擬化(Hypervisor)層 4.2.3信創(chuàng)云原生平臺與容器云而云原生作為新一代的IT技術(shù)體系，正展現(xiàn)出改變上述信創(chuàng)建設(shè)中被動(1)中國擁有巨大的數(shù)字經(jīng)濟規(guī)模，全世界最豐富的應用場景，需求牽引(2)中國科技公司在云原生的核心賽道中占據(jù)了重要地位。從開源代碼貢(3)中國科技公司整體的云原生技術(shù)實力躋身世界前列。根據(jù)云原生計算這些優(yōu)勢使得中國可以借助其在云原生領(lǐng)域具備的系統(tǒng)化和先進性的技術(shù)在軟硬件的兼容適配方面，基于信創(chuàng)云操作系統(tǒng)在納管不同CPU架構(gòu)的服。起并托管在OpenStack基金會，在國際技術(shù)社區(qū)具備廣泛影響力的開源容器項4.2.4信創(chuàng)裸金屬云服務器CPU性能在虛擬化條件下?lián)p耗較4.2.5信創(chuàng)桌面云4.2.6信創(chuàng)云化路徑。(1)傳統(tǒng)服務器-存儲架構(gòu)升級與信創(chuàng)替代同步開展2)同時實現(xiàn)虛擬化、存儲和網(wǎng)絡基礎(chǔ)設(shè)施的信創(chuàng)轉(zhuǎn)型，可降低核心組件信創(chuàng)(3)采用超融合方案僅需三節(jié)點起步，快速上線，彈性擴展，能夠顯著降低架(4)架構(gòu)精簡，有效降低運維難度和總擁有成本(5)兼顧信創(chuàng)與云化轉(zhuǎn)型、當前與未來需求，為業(yè)務帶來長期價值(1)應用現(xiàn)狀分析。梳理應用使用的資源、系統(tǒng)的邏輯架構(gòu)拓樸、應用服數(shù)據(jù)和文件權(quán)限等。(2)遷移規(guī)劃和設(shè)計。根據(jù)前期對應用系統(tǒng)現(xiàn)狀的調(diào)研和分析結(jié)容器平臺(3)設(shè)計鏡像。若要打包應用程序以供在容器和云原生環(huán)境中運行，需要(4)生成鏡像。直接將運行中的容器環(huán)境持久化為容器鏡像?；蛘呤褂妹?5)應用部署。將容器鏡像部署到信創(chuàng)云原生環(huán)境中，一般可采用部署模(1)漸進式，不要“推倒重來，一步到位”?？焖僖娦А⒖焖偈盏交貓?、(2)減少對單體應用的改動。單體應用的修改是不可避免的，重要的是要(3)改造主要從業(yè)務維度入手，少量的技術(shù)維度。(4)拆分時做“垂直切分”，含業(yè)務邏輯、庫表結(jié)構(gòu)等前后端邏輯。4.3信創(chuàng)大數(shù)據(jù)技術(shù)體系都是系統(tǒng)安全、高效運行的基本保障。4.4基于信創(chuàng)技術(shù)的創(chuàng)新應用應用將為信創(chuàng)技術(shù)體系開辟一個新的應用空間，從而使整個信創(chuàng)技術(shù)體系采取4.4.1移動APP應用ppdr4.4.2物聯(lián)網(wǎng)應用物聯(lián)網(wǎng)(InternetofThings)通過互聯(lián)網(wǎng)的連接技術(shù)(如HTTP、5G等)和互聯(lián)網(wǎng)平臺技術(shù)(如云計算、大數(shù)據(jù)等)使物理設(shè)備之間的連接和數(shù)據(jù)采集變破了過去M2M(MachinetoMachine)點與點之間連接的限制?；谛艅?chuàng)技術(shù)體。包括2/3/4/5G以及授權(quán)頻段的NB-IoT、eMTC，非蜂窩類通信模組主要包括數(shù)據(jù)采集、能源等多個垂直行業(yè)都得到了廣泛的應用。國外主流物聯(lián)網(wǎng)操作系統(tǒng)包括遜收購，改名為AWSFreeRTOS。國內(nèi)各大廠商研發(fā)自己的物聯(lián)網(wǎng)操作系統(tǒng)，如和應用層三個層次來全面構(gòu)建物聯(lián)網(wǎng)信創(chuàng)技術(shù)體系(如態(tài)打造，為各行各業(yè)持續(xù)賦能物聯(lián)信創(chuàng)價值。4.5教育信創(chuàng)產(chǎn)業(yè)圖譜國內(nèi)從事智慧教育的產(chǎn)品和服務廠商分為平臺支撐層(包括IaaS和PaaS)、通五、智慧教育與信創(chuàng)化轉(zhuǎn)型5.1智慧教學的主要應用場景?大數(shù)據(jù)助力“教學相長”動、系統(tǒng)融合和智能提升三大關(guān)鍵要素,積極推進新一代信息技術(shù)和考務的深度線下考試兩個考試場景，覆蓋從考前、考中到考后的全生命周期考試流程體系,據(jù)價值，形成學生成績畫像，持續(xù)促進教學質(zhì)量的提高。5.2智慧科研的主要應用場景與合同、文簽批、大數(shù)據(jù)在改變科研模式，并走向基于數(shù)據(jù)的科研模式。以醫(yī)療大數(shù)據(jù)為例，有“數(shù)據(jù)+”的獲得感?；诖髷?shù)據(jù)的一體化科研平臺將為很多領(lǐng)域的科研工作在線化、5.3智慧校園的主要應用場景通等)和校園資源(如教學樓、宿舍、圖書館和室外部件等)各個方面和環(huán)節(jié)進利用大數(shù)據(jù)、人工智能等技術(shù)將學生身體素質(zhì)(校醫(yī)院、體育場行為)、學5.4智慧管理的主要應用場景和綜合管理(如辦公管理、人事管理、財務管理、資產(chǎn)管理、新聞管理等)。絡消耗、持。圖書館解決方案以圖書館為核心,打造多功能學習社區(qū)。通過智能5.5智慧教育的信創(chuàng)化轉(zhuǎn)型六、高校信創(chuàng)教育體系建設(shè)接課題、6.1高校信息技術(shù)信創(chuàng)化轉(zhuǎn)型，、進教材、書，并積極推動成為“X”證書，從而把企業(yè)產(chǎn)品標準、技術(shù)標準、服務標準轉(zhuǎn)6.2高校信創(chuàng)教育方案6.2.1人才培養(yǎng)方案。。師、素養(yǎng)、根據(jù)未來工程師的培養(yǎng)目標:培養(yǎng)具有工程能力、創(chuàng)新能力和綜合素質(zhì)的(1)體現(xiàn)工程教育認證標準中的“復雜工程問題”綜合實訓工程教育認證(3)結(jié)合軟硬件，體現(xiàn)創(chuàng)新性，考慮與研究生課程對接。(1)基礎(chǔ)類實訓課程:主要是給學生建立一些基礎(chǔ)知識的概念，為其他專(2)專業(yè)類實訓課程:在對應用技術(shù)有了初步了解的基礎(chǔ)之上進入自主性(3)綜合類實踐課程:此階段建議采用較高端的計算機技術(shù)與行業(yè)的業(yè)務相結(jié)合，實現(xiàn)技術(shù)+專業(yè)的創(chuàng)新組合，同時結(jié)合實際的業(yè)務需求進行創(chuàng)新的綜(4)創(chuàng)新型科研題目:這個階段只針對少數(shù)將來想從事科研的學生，可以考慮結(jié)合本校教師的科研項目引入相應的計算機專業(yè)的本科學生擔任部分科研設(shè)置是由淺入深，由單一到綜合，循序漸進，逐步建立知識體系和提升技術(shù)0%。實訓的態(tài)度主要是學生在實習過程中的到課情況，學習的態(tài)度等方面進行考核;設(shè)計速度主要是學生是否按照計劃完成任務;文明實訓是指學生成績的70%。在每個單元模塊實訓的過程中，對各個項目學生的設(shè)計報告、設(shè)(3)學生對實訓課程的反饋主要是通過積極收集學生的反饋意見，進一步6.2.3產(chǎn)學合作框架高校與企業(yè)在校內(nèi)聯(lián)合共同建設(shè)、開辦專業(yè)學科的辦學模式，內(nèi)容主要包(1)專業(yè)培養(yǎng)目標建設(shè),使之符合人才成長規(guī)律;(2)專業(yè)課程體系、內(nèi)容、方)專業(yè)教師隊伍建設(shè)。優(yōu)化教師隊伍結(jié)構(gòu),提高教師素質(zhì);(4)專業(yè)設(shè)施建設(shè)。改善效率和質(zhì)量。專業(yè)建設(shè)的幾個方面相互聯(lián)系、缺一不可,而以專業(yè)教師隊伍建設(shè)為建設(shè)為目標的創(chuàng)新型專業(yè)共建，方向不僅包括5G、特高壓、新能源、大數(shù)據(jù)技。、目標明確、讓學生體會到項目從選題、產(chǎn)教合作信創(chuàng)企業(yè)資源如下表：號作形式創(chuàng)產(chǎn)品/企業(yè)1驗室2建34統(tǒng)5目合作6賽7整體技術(shù)架構(gòu)上，完全采用了國產(chǎn)化軟硬件產(chǎn)品(見圖6.2.1)：兩方面問題。C七、教育信創(chuàng)的實施方法7.1教育信創(chuàng)能力評估模型北達軟根據(jù)軟件開發(fā)能力成熟度模型(CMM)思想，結(jié)合信創(chuàng)體系中涉及的ilityAssessmentModelIICAM7.1.1IICAM評估體系圖7.1信創(chuàng)能力評估模型(IICAM)7.1.2IICAM評估過程7.2教育信創(chuàng)工作推進實施過程架構(gòu)框架(SEAF)和信創(chuàng)能力評估模型(IICAM),教育信創(chuàng)工作推進可以分為四計劃、信創(chuàng)化工作推進實施(如圖7.3)。7.2.1信創(chuàng)化現(xiàn)狀分析評估基于信創(chuàng)能力評估模型(IICAM)對學校的信創(chuàng)化現(xiàn)狀進行梳理、分析與評作方面的組織崗位設(shè)置、7.2.2信創(chuàng)化目標及體系設(shè)計量化、確定了信創(chuàng)化的目標與原則之后進行基于架構(gòu)牽引的信創(chuàng)化體系設(shè)計，IT發(fā)方法與參考模型(包括應用參考模型和技術(shù)參考模型等)進行。在制定了總體根據(jù)各組件層面的信創(chuàng)方案，細化提出規(guī)范各組件實現(xiàn)的融入信創(chuàng)化要求的IT7.2.3制定信創(chuàng)化實施策略及計劃先管理，后業(yè)務OA(協(xié)同辦公及工作流、文檔管理等)以及BI類(數(shù)據(jù)統(tǒng)計分析及基于大數(shù)據(jù)的決策支持系統(tǒng)等)的信基于確定的信創(chuàng)化實施策略，把信創(chuàng)化的體系設(shè)計階段設(shè)計的企業(yè)未來的ITT7.2.4信創(chuàng)化工作的推進實施7.3教育信創(chuàng)的可信工程游各環(huán)節(jié)。可信工程的目標是系統(tǒng)產(chǎn)品和服務需要滿足可信特征：“安全y對學校而言，通過可信工程供應鏈的入口(對內(nèi)引用)、自身研發(fā)運營(自研應用)和出口(對外供給)三個階段來落實打造可信的產(chǎn)品供應過程和可信的基金會等。。急響應預案。7.4教育信創(chuàng)運營體系建設(shè)教育信創(chuàng)運營體系建設(shè)可以參考智慧教育架構(gòu)框架之運營參考模型(SEAF-(1)規(guī)范項目管理體系(2)統(tǒng)一軟件研發(fā)環(huán)境(3)構(gòu)建自主應用體系用。(4)建立軟件交付生產(chǎn)