中国智慧教育白皮书-基于信创体系的智慧教育（2022）

中国智慧教育白皮书 ——基于信创体系的智慧教育 （2022） CIO时代研究院 北达软架构咨询与培训中心大信创圈 高校信息技术创新应用产教融合联盟 二〇二二年十二月 目录 一、教育信创的背景1 二、教育信创的目标与指导原则3 1.1教育信创的目标3 1.2教育信创的原则3 1.2.1建立体系，架构牵引3 1.2.2场景驱动，方案创新3 1.2.3优化标准，选型有据4 1.2.4统筹规划，分步实施4 1.2.5生态建设，能力保障4 三、智慧教育的架构框架5 3.1智慧教育架构框架介绍5 3.2智慧教育架构开发方法6 3.3智慧教育架构内容框架8 3.4智慧教育业务参考模型9 3.5智慧教育应用参考模型10 3.6智慧教育技术参考模型12 3.7智慧教育运营参考模型14 四、教育信创的技术体系16 4.1技术底座16 4.1.1基础硬件层17 4.1.2基础软件层20 4.1.3新兴信创层22 4.1.4行业应用层23 4.1.5信息安全层25 4.2信创云技术体系25 4.2.1信创云总体概述25 4.2.2信创云基础设施与软件定义的数据中心26 4.2.3信创云原生平台与容器云27 4.2.4信创裸金属云服务器29 4.2.5信创桌面云30 4.2.6信创云化路径31 4.3信创大数据技术体系33 4.4基于信创技术的创新应用35 4.4.1移动APP应用35 4.4.2物联网应用36 4.5教育信创产业图谱39 五、智慧教育与信创化转型40 5.1智慧教学的主要应用场景40 5.2智慧科研的主要应用场景43 5.3智慧校园的主要应用场景45 5.4智慧管理的主要应用场景47 5.5智慧教育的信创化转型49 六、高校信创教育体系建设51 6.1高校信息技术信创化转型51 6.2高校信创教育方案52 6.2.1人才培养方案52 6.2.2课程建设思路54 6.2.3产学合作框架56 6.2.4实训建设实践60 七、教育信创的实施方法65 7.1教育信创能力评估模型65 7.1.1IICAM评估体系65 7.1.2IICAM评估过程66 7.2教育信创工作推进实施过程66 7.2.1信创化现状分析评估67 7.2.2信创化目标及体系设计68 7.2.3制定信创化实施策略及计划69 7.3教育信创的可信工程70 7.4教育信创运营体系建设72 八、教育信创的保障体系76 8.1强化组织保障76 8.2加强资金保障76 8.3建立人才保障76 附件78 1.锐捷云坞解决方案78 2.云积软件云考试+数字化考点信创解决方案79 3.太湖信创实训平台解决方案80 4.北达软信创架构师培训82 致谢&版权声明83 相关机构介绍84 一、教育信创的背景 百年大计，教育为本。未来的产业结构决定了未来的人才结构；反之，未来的人才结构也决定了未来的产业结构。教育需要面向未来，为适应未来经济社会发展需要培养合格的人才是教育之根本目的。 世界政治经济格局正在发生深刻的变化。传统的国际分工和供应链安全正在被重塑。如何建立起自主可控的中国技术体系，保证供应链和产业链的安全，实现科技自立自强，是摆在中国产业界和教育界面前共同的课题。从技术架构和技术体系来看，信息技术发展正在新的技术架构下形成新的技术体系，中国的产业界和教育界应该抓住这一历史性机遇，实现信息技术应用创新（信创）下的“升级替代”。即在新一代信息技术的技术架构体系和模式下，构建创新的中国技术体系。 教育作为一个特殊的行业，在信创中起着非常独特的作用。首先，教育机构本身也是信创的用户，不管是智慧教学、智慧科研、智慧校园和智慧管理，教育机构的数字化建设本身也是信创的应用阵地。教育的数字化转型需要实现基于信创技术体系的数字化转型。其次，信创工作需要大量的人才，而教育机构是信创人才供给的主要来源。为深入实施科教兴国战略、人才强国战略、创新驱动发展战略，教育系统陆续推出教育信息化2.0计划、新工科建设计划、卓越工程师培养计划、高技能人才培养计划等具体措施，推进教育信息化和产业人才的培养。教育机构需要将信创教育（也就是基于信创技术体系的计算机相关教育）纳入其教育体系，从而为培养大批信创技术体系的CPU、操作系统、数据库及各种应用型人才。第三，以云计算、大数据、移动互联网、物联网等为代表的新一代信息技术，带来新的架构模式和技术体系。教育信创需要基于新的架构模式和技术体系，做好教育信创的顶层设计，重视规划，做出自身特色和差异化，构建长远的竞争优势。 信创技术的成功很大程度上决定于教育体系的成功，特别是信创教育的成功。 教育机构的信创及信创教育的发展，将在中国信创事业中起着举足轻重的作用。本白皮书以高等学校为蓝本，主要为高等学校基于信创体系的数字化转型及信创教育和信创人才培养提供指南。 二、教育信创的目标与指导原则 1.1教育信创的目标 教育信创的目的是建立起符合“信创”要求的技术底座和技术体系，并基于这样的技术底座和技术体系实现教育信息系统“升级替代”和教育数字化转型，最终目的是推动教育机构建立基于信创体系的智慧教学、智慧科研、智慧校园与智慧管理，并培养符合未来产业需要的信创人才。教育信创应服务于教育机构数字化战略目标，支持教育机构实现“自主可控”的数字化转型，通过构建“创新高效、安全稳定“的数字化技术平台，支撑学校业务应用场景的创新，提升学校业务运营效率与师生服务能力。 1.2教育信创的原则 教育机构在落实相关信创化战略，并在具体的推进与实施过程中会面临各种各样的问题与挑战，甚至存在不同层面、不同程度的风险。为保证信创化是为了实现“自主可控“的数字化转型这一目标，同时规避信创化推进过程中，可能遇到的各种风险，教育信创应遵循以下五个原则： 1.2.1建立体系，架构牵引 教育机构的信息化、数字化是系统工程。教育信创化涉及到信息化、数字化建设的架构、解决方案，软硬件选型等方方面面，同样应是一个体系化的系统工程。教育机构需要对信创进行体系化思考与规划，通过IT总体架构的规划设计创新来牵引信创的体系化建设。 1.2.2场景驱动，方案创新 从信创化应更好支持数字化大目标来说，教育信创不是教育机构现有IT相 关技术与产品的简单国产化替代，也很难简单替代。信创化的技术与产品要通过融入支持业务应用场景的解决方案创新，才能使信创化的IT资产投资产生业务价值，在实现数字化的业务应用场景创新的同时，推动实现IT资产的全面信创化升级。 1.2.3优化标准，选型有据 标准化是教育机构有序进行数字化建设与管理的有效手段，建立融入信创化要求的IT技术与产品标准，才能避免混乱与无序简单的国产化替代。教育机构在进行IT技术与产品的选型时，才能以我为主，有据可依。同时要注意IT技术标准的制定，也要通过细化IT技术架构框架，进行体系化的IT技术标准建设，避免IT技术标准体系混乱，可用性不强。 1.2.4统筹规划，分步实施 教育信创化的工作推进，应完全融入到数字化建设的过程中进行统筹规划，根据业务应用场景需求的紧迫程度，以及总体IT架构设计及解决方案的成熟度，教育机构的数字化组织人才及各种资源等的约束条件，排定合理的实施计划，分步推进实施。 1.2.5生态建设，能力保障 教育信创化是通过IT架构与解决方案创新的牵引，选择符合信创化要求的IT技术与产品来完成的，这项工作是涉及到各个层面的系统工程。教育机构需要以业务场景的需求为导向，建立一个支持方案创新，支持引入IT技术与产品的信创供应商生态，通过供应商生态的能力补足教育机构自身在应用创新的解决方案、技术与产品的能力短板。当然，教育机构自身也要建立适合信创要求的人才组织与专家团队，这样才能保障信创工作持续推进，信创化的数字化技术平台稳定运营。 三、智慧教育的架构框架 3.1智慧教育架构框架介绍 智慧教育（包括基于信创体系的智慧教育）需要总体架构框架的指导，智慧教育架构框架（SmartEducationArchitectureFramework：SEAF）（见图3.1）可以为智慧教育和教育信创工作提供方法论指导，包括做什么、怎么做、以及如何处理各要素之间的关系。智慧教育架构框架主要包括架构开发方法、架构内容框架、业务参考模型、应用参考模型、技术参考模型和运营参考模型六大部分内容。 图3.1智慧教育架构框架（SEAF） 智慧教育的架构开发方法（SEAF-ADM）可以为智慧教育和教育信创的总体架构设计及信创相关工作中的架构分析提供系统性方法。架构设计与架构分析是用系统性的架构方法去描述转型（包括信创转型）过程中各要素的动态匹配关系，包括业务与IT的关系、部分与整体的关系、当前与长远的关系。通过各领域、各层级、各要素之间的匹配关系分析，可以指导相关工作的决策，从而保证相关人做正确的事。 智慧教育架构内容框架（SEAF-ACF）可以为智慧教育提供一个总体内容框架，该内容框架包括了战略、业务、IT、项目和组织五大部分的视点模型。内容框架给出了架构开发成果的展现形式，具体采用哪个模型以及每一个模型的开发（包括开发到什么细节程度），都是根据实际决策的需要而定。 智慧教育的业务参考模型（SEAF-BRM）可以为智慧教育（包括基于信创的智慧教育）的业务能力建设提供一个分类蓝图。通过该蓝图，用户可以找到需要构件的能力在整个能力体系中处于什么位置，并避免这些能力建设过程中该合作的没有合作，该共享的没有共享，该重用的没有重用。 智慧教育的应用参考模型（SEAF-ARM）可以为智慧教育（包括基于信创的智慧教育）的应用能力建设提供了一个分层分类模型。通过该模型，用户可以理解每一层能力建设的内容，并尽量避免这些能力的重复建设或无序带来的复杂性。 智慧教育的技术参考模型（SEAF-TRM）可以为信创工作提供业界已有的最佳实践作为参考。参考模型一般是从业界最佳实践中抽象总结出来的，参考模型的使用可以为用户方节省大量的摸索时间和成本。这里，智慧教育的技术参考模型主要提供了信创云端技术参考模型和信创终端技术参考模型。 智慧教育的运营参考模型（SEAF-ORM）是推进智慧教育和信创工作做“升级替代”的重要组成部分。信创工作不仅要做产品技术的转型，也要做建设运营模式的转型，从而使教育机构基于信创的数字化转型从过去瀑布式的项目建设模式走向迭代式的运营模式。ITIL和DevOps相关运营理念和方法将可作为信创运营模型的核心内容。 3.2智慧教育架构开发方法 信创是一个新的技术体系，实现信创本身也是一个转型过程，而这个过程同样遵循数字化转型的基本方法。企业架构（EnterpriseArchitecture)作为数字化转型的通用方法，同样适用于信创转型，其主要作用是通过架构开发或设计来描述转型涉及的各领域、各层级、各要素之间的匹配关系，从而正确地处理在这一转型过程中的各种复杂关系。 智慧教育架构框架之架构开发方法（SEAF-ADM）（见图3.2）采用的是数字化转型中的通用架构方法。该方法是北达软在参考国际上TOGAF、DoDAF和FEA等方法论基础上总结出来的，既适合自上而下的架构开发与分析，也适合自下而上的架构开发与分析。 图3.2智慧教育架构框架之架构开发方法（SEAF-ADM） 对于自上而下的架构开发与分析，我们首先将信创的愿景和需求等放到战略意图里，然后分析这一战略意图对未来整个战略架构产生什么影响？这里可以是与信创相关的战略主线与目标。在新的战略主线和目标下，业务架构会发生什么样的变化？如业务模式或业务流程会不会有什么变化？这里需要特别说明一下：如果采用“升级替代”的思路，一些创新的移动应用或物联网应用将可能改变业务模式和业务流程；如果只是部分基础软硬件的“简单替代”，业务模式和业务流程将不会发生大的改变。不管业务架构是否发生大的改变，信创相关的战略主线和目标都会或多或少影响基础设施架构（基础软硬件和云等）和信息系统架构 （包括数据架构和应用架构）。整个架构开发过程应该遵循一个迭代的过程，也就是每一层架构内容的开发成果都需要一个评审过程，不一致或不