基于諾蘭模型的高校信息化建設趨勢分析與展望

黃 松，郭 偉

（1.湖北工業大學 理學院，湖北 武漢 430068； 2.江漢大學 數學與計算機科學學院，湖北 武漢 430056）

0 引言

“教育信息化”始于20世紀90年代，是伴隨著美國“國家信息基礎設施（NII）”而出現的［1］。“教育信息化”是通過在教育領域全面、深入地運用信息技術，以推動教育在思想、觀念、模式和內容的全面創新與深刻變革，促進教育不斷發展，使其適應信息化社會對教育發展新要求的過程［2］。作為教育現代化的重要組成部分，高等學校教育信息化也是構建現代國民教育體系、形成學習型社會的內在要求。作為信息技術研究與應用的前沿領域，我國高校經過多年的教育信息化建設，已在校園網絡、教學資源和環境、信息系統、運維服務體系以及信息化理論研究等方面取得了豐碩的成果。目前，各高校已陸續建成高速校園網絡，并以此為基礎，通過建設和完善各類教學、科研和管理信息系統，使其成為學校學術支撐環境的重要組成。

然而，縱觀我國高校信息化建設的發展歷程，由于缺乏成熟的解決方案以資借鑒，相關研究主要集中于信息系統的技術架構、開發方法與集成手段，對信息化建設進程的內在規律有所忽略。從而導致重視硬件購置，輕視應用服務，信息資源缺乏有效共享，不利于高校信息化的持續發展。

1 諾蘭階段模型

美國哈佛大學查理·諾蘭（Richard L.Nolan）等根據對200多家公司、部門發展信息系統實踐和經驗的總結，提出著名的信息系統發展階段模型，即所謂“諾蘭模型”。諾蘭認為，一個企業、行業或地區的信息化應用發展需要經過引入（Initiation）、傳播（Contagion）、控制（Control）和集成（Integration）4個階段。在這4個階段中，信息化建設的資源投入具有一定的變化規律，呈現出一條“S”型曲線，其最終階段是集成階段。20世紀80年代，隨著信息系統用途的不斷擴大，經過進一步驗證與完善，諾蘭將其4階段模型擴展為初始期、普及期、控制期、整合期、數據管理期和成熟期6個階段（見圖1）。

諾蘭強調，任何組織的信息化發展都要經歷從低級到高級不斷成熟的過程，各個階段之間互相聯系，不能隔斷或超越，并為應用需求和技術發展逐步推動，以一種波浪式的歷程不斷向更高階段發展。其中，前3個階段具有計算機數據處理時代的特征，后3個階段具有信息技術時代的特點。在兩個時代之間的“轉折區間”里，由于辦公自動化設備的普及、終端用戶計算環境的提高將導致非連續性發展，又稱之為“技術性斷點”。該轉折點是進行信息資源規劃的最佳時機。諾蘭模型的預見性，被其后國際上眾多企業與行業的信息化發展情況所驗證［3］。

2 高校信息化建設演進路徑分析

圖1 諾蘭6階段信息化發展模型

所謂高校教育信息化是指隨著現代信息技術的發展，高等院校根據自身發展的需要，以教育技術為動力，全面推進高等教育系統的變革和發展，使之成為與知識經濟相適應的新型教育形態。因此，高等學校信息化建設的目標是通過采用先進的信息技術構建與時代發展相適應的校園信息化體系，以在教學、科研、管理和生活等諸方面提高學校的綜合實力和人才培養質量。作為國民經濟和社會信息化的重要組成部分，高等學校信息化建設也必然遵循整個社會信息化發展規律，其信息化建設過程同樣展現出諾蘭模型的階段特征，并與信息技術發展保持著緊密關系［4］。

2.1 初始階段

我國高校信息化建設始于20世紀80年代中后期，其主要標志是在信息技術研究和計算機教學中引入小型計算機，以及完成一些簡單的統計和數據處理工作。

在信息化初始階段，部分重點高校使用VAX II等小型計算機和X.25等分組交換技術在局部范圍內構建網絡聯接，用于計算機網絡技術研究，并實現有限的文件資源的傳輸與共享。同時，開始嘗試電子郵件系統、CAI系統、中西文圖書檢索系統等軟件的開發與應用。

2.2 推廣階段

進入20世紀90年代，隨著信息技術的發展和微型計算機的應用，一些在單機系統上開發的應用軟件在高校教學、科研和管理等領域得到迅速推廣，并取得很好的效果。隨著對信息交流，特別是信息數字化保存與處理需求的日益提高，我國高校信息化建設工作進入推廣階段。

隨著基于C/S架構的信息系統數量迅速增加，應用范圍逐漸擴大，有些高校開始在一些部門采用Ethernet網絡技術構建局域網，使用Novell Netware、UNIX等多用戶網絡操作系統和Foxpro、Sybase、MS SQL Server等網絡數據庫，實現信息的匯總和文件、打印等資源的共享。而1993年中國教育和科研計算機網（CERNET）建設項目的啟動，標志著國內高校開始構建校園網，以滿足日益增長的信息資源共享需要。

據CERNET信息中心公布的數據顯示，自1995年底開放CERNET接入，到1999年底，CERNET入網用戶單位從108個發展到530多個，入網主機從2萬發展到20萬，用戶數量從3萬增長到近100萬，擁有50多個B類IP地址空間，為國內擁有IP地址數量最多的互聯網絡。

2.3 控制階段

進入21世紀，隨著網絡建設經驗的日益積累，信息系統在教學、科研和管理工作中的應用不斷深入、覆蓋范圍不斷擴大，國內各高校開始意識到信息資源及應用的重要性，在控制信息化建設的發展速度與規模的同時，相繼成立網絡信息服務主管部門，以統一規劃和管理網絡應用服務與信息數據，這標志著高校信息化建設進入控制階段［5］。

在控制階段，校園網絡主要以交換式快速Ethernet網，采用星型拓撲結構，使用超五類雙絞線和單（多模）光纖為基礎架構，網絡操作系統多采用SUN Solaris等UNIX系統，和Oracle、Sybase、Microsoft SQL Server等網絡數據庫系統提供WWW、FTP、BBS等網絡基礎服務。

信息化建設的快速發展，也同時推動了信息化建設理論研究的深入發展。從內涵、標準、存在的問題、管理模式、系統集成等方面對高等教育信息化進行研究，以持續指導后續信息系統的建設［6］。2000年清華大學在國內高校率先提出“數字化校園”建設目標，以大學資源計劃（University Resource Planning，URP）作為大學信息化建設的指導理論，意味著高校信息化進入到建設與應用并重的階段［7］。

2.4 集成階段

進入“十一五”規劃期間，面對信息化建設中出現的數據分散、數據源缺乏唯一性、應用系統難以整合、關鍵數據難以共享等問題，國內高校開始嘗試以數字化校園建設為背景，以校園“一卡通”建設為突破口，從整體角度對網絡應用與數據進行規劃和整合。以期通過建立基礎數據庫，將各信息系統整合到一個統一的信息管理平臺之上加以管理，使各類信息資源得到充分的集成，以便更有效地在學校內部得到共享和利用。特別是教育部《2003-2007年教育振興行動計劃》的“教育信息化建設工程”，在基礎設施建設、信息技術標準研制與推廣、信息資源開發與整合以及信息化人才培養等方面，對高校信息化建設進行了統一規劃和部署。

在集成階段，校園網已發展為一個非常龐大而復雜的網絡系統，它不僅需要為教學、科研、管理等一系列信息管理系統提供一個基本的運行平臺，而且還要為各種應用系統提供多種服務，使信息能及時、準確地在各系統間傳送。為此，國內各高校校園網建設普遍采用開放的技術架構、綜合的信息標準，建立集中式基礎數據庫和信息資源庫，以構建統一的信息資源服務平臺，關聯和整合各信息系統和應用服務，以為更多類型的用戶提供統一展現的個性化服務［8］。

圖2展示了在信息化發展的不同階段，我國高校信息化建設的主要工作。

圖2 高校校園網與信息化發展階段模型

3 信息化建設的網絡特性分析

從上述分析結果不難看出，我國高校信息化建設歷史雖然較短，其發展歷程依然遵循諾蘭階段模型，并具有鮮明的網絡時代特點。在高校信息化歷程中，校園網絡建設扮演了極其重要的角色，并成為推動教育信息化發展的重要力量。

在信息化初始階段，校園網絡建設的主要任務是利用計算機網絡構建數據傳輸平臺以傳輸業務數據，使之成為未來高校信息化發展的基礎。該平臺隨著通訊技術的發展，也從最初的X.25專線，發展為當前廣泛采用的超五類雙絞線纜、單（多）模光纖作為信息傳輸介質的結構化綜合布線系統，并在不遠的將來實現全區域的校園無線網絡覆蓋。

在信息化推廣階段，校園網建設的主要任務是利用網絡構建信息交換平臺，通過網絡服務，將其推廣到教學、科研、管理和生活等各個領域。除WWW、DNS、E-mail等基礎網絡服務之外，高校校園網建設主要致力于利用網絡數據庫等技術在學校教學、科研和管理等領域構建信息系統，以從模式、內容和方法上推動信息化發展。

在信息化控制階段，由于信息內容的迅速增加，校園網建設的重點由基礎設施建設轉向應用推進，在使用信息新技術改進和完善已有網絡基礎設施和基本服務的同時，通過構建信息存儲平臺，實現數據的集中式存儲方式以滿足網絡教學（課件）、科研、數字圖書館、用戶管理等對信息資源數字化存儲在容量、效率，乃至安全、災備等方面的需求。

在信息化集成階段，由于各類信息系統已基本建成并初具規模，信息化應用也已深入到學校的各個業務方面，此時的校園網建設重點集中在信息資源平臺的構建上。利用SOA等開放技術架構，以用戶為中心組織和整合信息資源與服務，為用戶提供集成的個性化信息服務。

盡管不斷有新技術的引入，在信息化建設理念并未發生根本性變動的前提下，可以預期未來信息化發展的趨勢不會改變，并依然具有鮮明的網絡特性。這也意味著在高校教育信息化的數據管理階段實現中，校園網建設仍然將是信息化的基礎和主要內容。

4 數據管理階段的校園網建設展望

目前，我國部分重點高校信息化建設已率先進入諾蘭模型的數據管理階段，而大部分學校的信息化則處于集成階段，這意味著高校教育信息化正處于由控制階段向集成階段邁進的關鍵時期。然而，這種跨越與此前各階段的提升卻有著本質的不同。在諾蘭模型中，系統集成與數據管理被分割為前后兩個階段，以期先實現信息系統的整合再進行數據的管理。然而，后續的大量實踐證明情況并非如此，這一點也為我國高校信息化在集成階段獲得極大發展，卻也存在著信息孤島，雖然逐漸消除，但是信息共享的深度與廣度無法為教育、科研、產業和管理提供有效支持等諸多問題所證實［9］。對所謂的諾蘭模型“技術斷點”，美國信息化專家米歇（Mische）指出信息系統集成與數據管理密不可分，系統集成階段的重要特征就是數據組織，信息系統集成的實質就是數據整合與集成［10］。

因此，在未來的數據管理階段，高校信息化工作的重點將由于此前的數據處理、組織機構和行為管理轉向各種信息技術的集成，在信息化理論的指導下，對學校信息化的總體架構重新進行構建，以全面規范學校信息系統建設，通過數據中心、數據交換技術和工作流/數據流定制及SOA等技術的綜合運用，實現校內數據的按需流動和共享，將信息技術與教育管理深度融合。

4.1 統一的系統架構

構建統一系統架構的目的是將整個學校視為一個整體，通過采用統一系統架構實現數字化校園的頂層設計和信息資源規劃，以構建統一的業務模型、用戶模型、信息模型和數據標準，實現校內信息資源的充分整合與利用，全面提升學校的教育競爭力。

而建設統一的信息系統整體架構的關鍵，是統一數據標準，規范接口技術，實現信息系統的數據、流程、技術的分離，在實現業務與技術發展的無關性，以保障系統良好的可擴展性的同時，將現有各業務系統作為相互聯系的子系統整合進該框架之中，以整合其服務功能和信息資源，實現數據的共享，從而消弭由于此前各信息化建設階段中由于缺乏統一規劃而導致的“信息孤島”等問題，進而提高信息交換、管理、存儲和挖掘的效率。

4.2 層次化的系統架構

數字化校園建設是一個龐大的系統工程，由于其功能眾多，聯系復雜，其系統架構應表述為層次結構，通過用戶接入層、信息服務層、接口層以及數據層的劃分，以實現統一的業務模型、用戶模型、信息模型和數據標準的構建，完成數字化校園基礎支撐平臺的建設。

用戶接入層：該層位于整個架構的最頂層，直接面對用戶，是用戶進入信息系統的唯一入口，主要功能包括統一身份認證和用戶權限控制等，使用戶可以方便、安全、可靠、高效地訪問到授權范圍內的數據及服務。

信息服務層：該層除傳統的網絡服務之外，還在為校園一卡通、圖書管理系統、教務系統等各類應用信息服務提供整合并方便靈活地進行部署、拓展的同時，支持不同用戶、不同權限的個性化定制，以提供用戶獨有的個性化信息服務。

數據交換層：該層是信息服務層各類信息服務的數據提供平臺，提供統一、規范的數據接口。通過接口的注冊、發布以及授權使用等功能，在各業務子系統之間提供有效的數據交換渠道。

公共數據層：該層位于整個架構的最底層，主要用于基礎信息的數據存儲，包括用戶基本信息、認證權限信息、國家標準代碼庫等各類公共信息，但并不涉及各業務子系統自身的業務數據，以為其上層提供底層的數據支持。該層次化統一數字化校園系統架構示意圖如圖3所示。

圖3 層次化統一數字校園系統架構示意圖

5 結語

高校信息化建設是一個長期的過程，也是高等教育改革與發展的重要任務和必經之路，期間所涉及巨大的人力、物力和資源投入，對任何高校而言都是一項艱巨的工程。本文通過運用諾蘭模型理論對我國高校信息化發展歷程的不同階段加以界定，認為其發展符合諾蘭模型關于信息化發展的一般規律，而諾蘭模型數據管理階段的信息化理論對當前高校信息化建設及今后發展方向的規劃具有重要的指導意義。

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［6］張文豐.近十年來我國高等教育信息化研究綜述［J］.遼寧教育研究，2007（8）：49-51.

［7］蔣東興，付小龍，陳懷楚，等.清華大學信息化發展回顧和展望［J］.實驗技術與管理，2011，28（4）：1-4，8.

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