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1、建立教育管理信息系统互操作框架的设想The Assumption to build The Education Management Information System Interoperability Framework 杨琰华* 余胜泉*北京师范大学信息学院 教育技术系 E-mail: *北京师范大学 现代教育技术研究所 E-mail: 缺乏教育管理信息系统的标准，造成了极大的数据冗余和资源浪费，难以实现资源共享与系统互操作。而仅仅对数据进行标准化，并不能根本解决不同系统之间互操作的问题。本文在参考美国学校互操作框架（SIF）的基础上，提出了我国高等教育管理信息系统之间互操作的解决方案教
2、育管理信息系统互操作框架（EMIF）。该方案旨在建立数据交换与互操作的标准，使框架内的所有系统都能轻松地进行信息交换与使用。关键词：教育管理信息系统 互操作 XML 规范1 引言随着CERNET在全国高校和各级教育管理部门的普及，高等教育管理的信息化建设也被推上了一个新的台阶，基于Internet技术的校园网使得教育管理打破了原有的封闭、独立的管理模式，开始向互联、开放的体系转变。尽管原有独立的教育管理信息系统曾为教育管理的科学化作出过突出贡献，但由于不同时期、不同部门开发的教学、财务、人事、设备、科研等单项管理系统互相封闭、各自独立运行，造成了极大的数据冗余和资源浪费，难以通过网络实现信息共
3、享。造成这种局面的一个重要原因就是缺乏教育管理信息系统的标准。由于信息技术的飞速发展和广泛普及，缺乏标准而导致的一系列问题日益突出，成为了阻碍信息化发展的瓶颈。因此，教育管理信息系统的标准化研究也已经被提到了重要的日程上来。2 面临的问题教育管理信息系统的标准化首要解决的问题就是如何保证学习资源的共享与系统互操作。学习资源共享是指一个学习对象可被多个学习系统利用；系统互操作是指多个系统及组件之间能够交换与使用彼此的信息。对于学习资源共享来说，数据标准化是前提。在这方面，早在1991年原国家教委就开始了此项研究，颁布了普通高等学校的一系列管理基本信息集，对教育管理的数据交换起到了基本保障作用。但
4、不同部门不同厂家开发的管理系统之间的互操作问题，一直没有得到很好的解决。2.1 缺少管理信息系统互操作规范导致的后果目前，由于缺乏管理信息系统之间互操作的规范，已经导致了如下一系列问题： 教育管理信息横向交换与纵向传输的困难由于缺乏数据交换的规范，学校内部不同部门开发的教育管理信息系统（简称EMIS）之间不能进行数据交换，而学校之间学校与上级管理部门之间也不能直接传递数据，导致了教育管理信息横向交换与纵向传输的困难。 妨碍管理部门的科学决策由于信息传输困难，不能对教育管理信息进行比较分析，各级各类教育管理部门就难以作出相应的正确决策，甚至还会对社会经济发展的决策作出带来不良影响。重复建设，造成
5、人力、资金的浪费由于系统之间的信息资源不能共享，同样的数据需要录入多次，同样的系统功能也需要重复开发，这就极大的浪费了人力与资金，而我国的教育投入本来就相对不高，这种浪费对教育的发展实为不利。2.2 国内解决系统间互操作问题的两种方案比较虽然国内缺少系统互操作方面的规范，但为了解决教育管理信息系统之间互操作问题，目前国内还是出现了两种解决方案，可是这两种方案却在很大程度上存在着不同弊端。2.2.1 大一统的解决方案这种方案在软件的采购上采用一刀切的办法，要求所有的学校的教育管理机构都采用由一个厂商开发的统一的软件。这种方法在一定程度上保证了数据共享与数据上报的问题，但也存在以下弊端： 耗资巨大
6、，对原有已开发比较成熟的系统是一种浪费； 我国地区发展不平衡，高校管理水平不一致，同类的软件未必适合同类的学校； 使用同一厂商的软件，不利于市场竞争机制的发挥，不利于软件水平的提高； 阻碍学校个性化管理的体现。2.2.2 开发接口程序的方案这种方案是目前使用较多的一种解决办法，虽然两个系统之间没有统一的数据规范，但通过为数据交互编写专用脚本，以使被提取数据能转变为其他程序的数据库能理解的格式，这样也可以实现数据的共享与交换，但是这种方案同样存在诸多弊端： 软件升级需重新编写脚本，费时费钱大多数厂商也确实提供了应用程序界面（API）存取数据，然而，API往往是专用接口并且要求专业知识，每次当软件
7、升级时，必须重新编写脚本，这样做既费时又费钱。 不适应多个软件间的互操作这种解决方案通常针对两个软件间的互操作，通常是由两个厂商合作提供一致的数据接口，编写点对点转换数据的脚本。然而，如果增加第三个应用程序，也要使用它们的数据，就得分别编写与这两个程序间交互的脚本，如果再增加几个，就会更加复杂。2.3 建立教育管理信息系统互操作框架的设想的提出缺少互操作规范，导致了上述问题，而目前的解决方案又不能很好的解决问题，那么，当务之急，就是建立一种教育管理信息系统之间互操作的规范。那么，对系统之间的互操作建立规范具有可行性吗？如果可行，应该如何操作呢？针对这些问题，我们进行了广泛的调研，终于从美国的学
8、校互操作框架SIF（Schools Interoperability Framework）中找到了答案。SIF是由美国一些企业、组织发起的，针对美中学小学不同的学校管理软件间互操作问题建立的一种解决方案。SIF的任务是为各种各样的教育软件提供互操作，也就是能够使不同的软件方便的进行数据共享、交换与更新。通过使用XML定义共同遵循的数据对象（如学生、教师）和数据传输协议，就可以方便的进行软件间的互操作。如果学校使用的软件都支持SIF和XML，那么学校就可以针对不同的任务选择合适的应用程序。通过在一种应用程序中插接另一种应用程序模块，还能创建更加灵活、强大的解决方案。利用XML这样的中间格式，每个
9、应用程序都能维护自己的格式，只要它简便、精确地把数据转变成XML格式，或由XML格式转变成数据。通过对SIF的互操作机制的深入研究，我们发现，这种解决思路完全适用于解决我国教育管理信息系统的互操作问题，除了在数据对象的定义方面，由于国情不同不能照搬之外，SIF的框架结构和报文规范都可以为我们提供极大的参考。参照学校互操作框架（SIF）解决问题的思路，我们提出了建立我国教育管理信息系统互操作框架的设想。3 教育管理信息系统互操作框架的描述教育管理信息系统互操作框架（Education Management Information Interoperability Framework），简称EMI
10、F，是我们针对教育管理信息系统互操作问题提出的一个标准化的解决方案。该方案是通过制定EMIF规范，根据规范建立教育管理信息系统的互操作框架，并通过规范化的操作，实现教育管理信息系统之间的数据交换。那么，互操作框架为什么能够解决不同系统间数据交换的问题？它看起来是什么样的？它的内部机制如何？这一框架应该如何建立呢？这些就是下文将要回答的问题。3.1 XML在EMIF中的作用 通常，数据存储格式不同的系统之间的数据交换需要编写脚本来实现，那是因为没有一种与平台无关的、格式独立的数据存储方式存在。XML语言恰恰正是这样一种语言，不但与平台无关，而且还可以定制行业领域的标签，非常适合作为一种独立的数据
11、交换格式。利用XML的这些优点，可以建立教育管理信息系统的XML数据交换格式，数据存储格式不同的系统之间要进行数据交换，只要先转换成符合EMIF的XML格式，就可以进行数据交换了。不同的应用系统要做的就是如何将自己的数据转换成符合EMIF的XML数据，或将XML数据转化为自己的数据。3.2 EMIF的体系结构图 1 EMIF的一个区域（Zone）EMIF是一种分布式联网系统，它的基本结构是通过一台区域集成服务器（ZIS）将一个区域内的各个管理子系统联系起来。各个子系统都创建各自的代理程序作为系统与ZIS的接口，代理程序之间并不直接通信，而是通过ZIS间接通信，ZIS是所有代理程序的集成点。ZI
12、S和代理程序都使用EMIF规定的XML词汇，作为数据传输与互操作的语言。举一个典型事例，在一个学校内，SIF使得不同厂商开发的应用程序彼此相连，这些应用程序包括学生管理系统、教务管理系统、人事管理系统、图书馆管理系统等，每个程序都有一个厂商提供的接口程序叫做“代理”。由于同一个学校共同使用这些应用程序，因此使这些程序成为一个逻辑上实体有着非常重要的意义。这个实体看作是由一个ZIS控制下的一个“区域（Zone）”（见图1）。EMIF可以有多个区域，各个区域的ZIS互联可以使不同区域间实现互操作。尽管EMIF可以有不同的区域，但大量应用程序之间需要共享数据这一点却是相同的。EMIF在执行上不考虑它
13、的组成成员的复杂性，不管有多少个应用程序，都是由一台区域集成服务器（Zone Integration Server ，简称ZIS）将各个应用程序相连。每个应用程序需要创建各自的代理程序，用来与ZIS通信。ZIS和代理都支持EMIF规定的XML词汇和语法，通过一种叫做“报文”的XML文档的传递进行数据交换。3.3 EMIF互操作机制EMIF内各个子系统之间的互操作主要实现两类数据交换的功能： 一个子系统获取另一个子系统的数据。 一个子系统的数据变化时，其他共享其数据的子系统的相应数据也得到更新。EMIF根据这两类功能创建了两类数据传递模式。一个是“请求与应答模式”，想要获取数据的系统向ZIS发出
14、请求报文，ZIS传递给可以提供数据的系统，该系统向ZIS发回相应的应答报文，ZIS再将其返回给数据的请求者。另一个是“发布与预约模式”，一个系统向ZIS发出“预约”报文，预约某数据的更新信息，当被预约的数据所在系统数据更新时，该系统要向ZIS发布“事件”报文，ZIS迅速将事件报文发送给预约者，从而实现数据的迅速更新。事实上，并不是任何子系统都可以随意获得另一个子系统的数据及其更新信息，每个系统在加入EMIF时都需要经过注册，通过发出“注册”报文，注册自己在该区域惟一的标识符（ID）。如果决定将自己的数据给别人共享，还必须发出“提供”报文，声明自己可提供的数据。可见，EMIF需要定义多种类型的报
15、文，除了上面涉及到的报文，还要定义确认报文是否接受的“通知”报文，定义取消注册的报文，取消提供数据的报文。还有一种叫做“系统控制”的报文，该报文与别的报文不同，它本身并不携带数据信息，只包含子报文，这些子报文用来表示报文的发出者是否处于工作状态，是否可以处理报文等，以便接收者控制是否向它继续发送报文。EMIF定义的基本报文共11种。由于不同类型报文的处理是不同的，因此EMIF必须定义报文处理协议，以使不同报文表达的含义能够被正确的理解与反馈。同时，为了保证报文传递的安全性，身份验证、加密保护、访问权限控制等手段的运用也是EMIF的重要内容。作为报文的承载内容的数据对象和事件对象的规定，以及报文
16、的XML格式的规定，更是EMIF规范中不可或缺的组成部分。综上所述，完整的EMIF规范应该包含以上涉及的所有内容，主要可以分为体系结构规范、报文规范和数据规范。3.4 EMIF的实施办法要通过EMIF实现教育管理信息系统的互操作，需要开展以下工作： （1）制定一整套教育管理互操作规范，包括EMIF体系结构、报文规范和数据规范。 （2）将一个区域内的多个管理系统共同组成一个EMIF区域，开发一个作为中介的区域集成服务系统（ZIS）。 （3）开发各个应用程序的代理程序，代理的功能是能够将各自的数据对象转换为EMIF定义的XML报文格式，并能够读懂XML报文，根据报文内容更新数据。完成这些工作之后，才能按照EMIF规范
