（计算机软件与理论专业论文）构建数字化校园数据仓库的方案研究.pdf

摘要 随着高等教育的不断发展，高校数字化校园已经发展成为学院重要的组成部分，在 现阶段高校数字化校园中，信息资源是最重要的资源，能否拥有及时、准确、全面的信 息已经成为衡量一所高校是否具有发展潜力的重要指标。现阶段高校的数据仓库建设不 是数字化建设的主要技术条件，而传统的数据库并不能提供很好的决策支持功能，所以 不能满足高校的决策需求，构建数字化校园数据仓库利用o l a p 技术能为高校领导人提 供有利于决策的信息。 数字化校园数据仓库中的数据来自于多种业务数据源，这些数据源可能是不同硬件 平台上，使用不同的操作系统，数据模型也相差很远，因而数据以不同的方式存在不同 的数据库中，这就为构建数字化校园数据仓库增加了难度。本论文就是要解决如何获取 并向数据仓库加载这些数据量大、种类多的数据，这是建立数字化校园数据仓库的一个 关键问题。 本文在简单介绍了数字化校园的起源、发展和现状后，对高校数字化校园的建设目 标进行了分析讨论，给出了构建一个数字化校园数字仓库的方案及实施过程，并对存在 的问题和对策进行了探讨，通过实验数据验证了该方案的可行性。 关键词：数字化校园；数据仓库；异构数据集成； a b s t r a c t w i mt h ec o n t i n u o u sd e v e l o p m e n to fh i g h e re d u c a t i o n ，i n s t i t u t i o n so fh i g h e rl e a r n i n g d i g i t a lc a m p u sh a sb e c o m ea ni m p o r t a n tp a r to fc o l l e g e i np r e s e n ts t a g eu n i v e r s i t yd i g i t i z a t i o n c a m p u s ，t h ei n f o r m a t i o nr e s o u r c ei st h em o s ti m p o r t a n t r e s o u r c e s i t st h ei m p o r t a n tp o i n tt h a t w h e t h e rt oh a v ep r o m p t l y , a c c u r a t e ，t h ec o m p r e h e n s i v ei n f o r m a t i o na l r e a d yt ob e c o m e w e i g h sau n i v e r s i t yw h e t h e r t oh a v et h ed e v e l o p m e n tp o t e n t i a l t h ep r e s e n ts t a g eu n i v e r s i t y s d a t aw a r e h o u s ec o n s t r u c t i o ni s n o tt h e m a j o rt e c h n i q u e c o n d i t i o no fd i g i t i z e d c o n s t r u c t i o n ，b u tt h et r a d i t i o n a ld a t a b a s ec a n n o tp r o v i d et h ev e r yg o o dp o l i c y - m a k i n gs u p p o r t f u n c t i o n ，t h e r e f o r ec a n n o tm e e tu n i v e r s i t y sp o l i c y m a k i n gn e e d t oc o n s t r u c td i g i t i z a t i o n c a m p u sd a t aw a r e h o u s ec a np r o v i d eu s i n gt h eo l a pt e c h n o l o g yf o rt h eu n i v e r s i t yl e a d e r si s a d v a n t a g e o u st ot h ep o l i c y - m a k i n gi n f o r m a t i o n i n d i g i t i z e dc a m p u sd a t a w a r e h o u s ed a t aw e r ef r o mm a n yk i n d so fs e r v i c ed a t a p o o l s t h e s ed a t ap o o l sa r ep o s s i b l yi nt h ed i f f e r e n th a r d w a r ep l a t f o r m s ，u s e st h ed i f f e r e n t o p e r a t i n gs y s t e m ，t h ed a t am o d e la l s od i f f e r si sv e r yf a r s od a t ae x i s ti nd i f f e r e n td a t a b a s eb y d i f f e r e n tw a y t h i si n c r e a s e dt h ed i f f i c u l t yf o rt h ec o n s t r u c t i o nd i g i t i z a t i o nc a m p u sd a t a w a r e h o u s e h o wd o e st h i sp a p e rm u s ts o l v eg a i n sa n dl o a d st h e s ed a t aq u a n t i t i e st ot h ed a t a w a r e h o u s et ob eb i g ，t y p e sd a t a t h i si sak e yq u e s t i o nt ob u i l dt h ed i g i t i z e dc a m p u sd a t a w a r e h o u s e a f t e ri n t r o d u c i n gt h ed i g i t i z e dc a m p u so r i g i n , t h ed e v e l o p m e n ta n dt h ep r e s e n ts i t u a t i o n s i m p l y ，t h i sp a p e rh a sc a r r i e do nt h ea n a l y s i sd i s c u s s i o nt ot h eu n i v e r s i t yd i g i t i z a t i o nc a m p u s s c o n s t r u c t i o ng o a l h a v eg a v et h ep l a na n dt h ei m p l e m e n t a t i o np r o c e s so fc o n s t r u c tad i g i t i z e d c a m p u sd i g i tw a r e h o u s e a n dh a sc a r r i e do nt h ed i s c u s s i o nt ot h ee x i s t e n c eq u e s t i o na n d t h e c o u n t e r m e a s u r e h a sc o n f i r m e dt h i sp l a nf e a s i b i l i t yt h r o u g ht h ee m p i r i c a ld a t u m k e y w o r d s ：d i g i t a lc a m p u s ；d a t aw a r e h o u s e ；h e t e r o g e n e o u sd a t a ； h 独创性声明 本人郑重声明：所提交的学位论文是本人在导师指导卜独立进行研究：作所取 得的成果。据我所知，除了特别加以标注和致谢的地方外，论文中不包含其他人己 ， 经发表或撰写过的研究成果。对本人的硕究做出重要贡献的个人和集体，均己在文 中作了明确的说明。本声明的法律结果由本人承担。 学位论文作者签名：熟! 塑同期： 学位论文使用授权书 本学位论文作者完全了解东北师范大学有关保留、使用学位论文的规 定，即：东北师范大学有权保留并向国家有关部门或机构送交学位论文的 复印件和电子版，允许论文被查阅和借阅。本人授权东北师范大学可以将 学位论文的全部或部分内容编入有关数据库进行检索，可以采用影印、缩 印或其它复制手段保存、汇编本学位论文。 ( 保密的学位论文在解密后适用本授权书) 学位论文作者签名： 筮! 重l i q 期：砰幺冱 学位论文作者毕业后去向： 工作单位： 通讯地址： 指导教师签 同 电话： 邮编： 润一一 铷一 名期 东北师范大学硕士学位论文 第一章前言弟一早日u石 1 1 本论文研究背景 随着计算机与网络的普及，数字技术正在改变着人类赖以生存的社会环境，使人类 的生活和工作环境具备了更多的数字化特征，也带来了人类生活和工作方式的巨大变 化，这种由数字技术和数字化产品带来的全新的更丰富多彩和具有更多自由度的生活方 式被称之为“数字化生活”。在数字化时代即将来临的今天，学校如何在校园网的基础 上营造多姿多彩的数字化氛围，这是作为高校教育管理者必须思考的问题。“数字化校 园”则是以校园网为背景的集教学、管理和服务为一体的一种新型的数字化的工作、学 习和生活环境。教育领域的信息化正在如火如荼的进行着，作为高等院校的数字化校园 建设更是在经历了概念提出、概念推广、应用建设、平台建设及整体建设等多个阶段， 不管是从研究现状还是从实践现状，我们都发现中国的高校数字化校园建设还处于起步 阶段。 近年来，教育行业在各方面都取得了突飞猛进的发展。与此同时，以数字化校园为 特征的教育信息化发展更为迅速，各种信息化应用正改变着老师和学生们的工作、学习、 生活以及思维方式，引发了教育行业一场新的革命。学校基本的教学教务管理、科研管 理、后勤管理、数字图书馆、视频服务系统、办公自动化系统和校园社区服务等应用系 统的建设有了初步的规模，“一卡通业务在很多学校也开始应用。在校师生的认识水 平和技术水平上了一个台阶，对于信息化工具的使用已变成为一种自觉和自愿的行为， 为“十一五 数字化校园的进一步发展打下坚实的基础。 根据国家及教育部“十一五 规划的总体目标与要求，高校信息化“十一五 规划 的基本内容如下：完善校园网络基础设施建设，实现随时随地的上网，整体校园网络高 速畅通、安全可信、稳定可靠：完善校园数据共享基础平台的建设，包括全校统一的信 息资源库、统一的电子身份认证系统的建设；完善和创新网络教学服务平台，创建和创 新网络学术研究创新环境，完善电子校务系统与校园网络文化建设，实现科研成果产业 化，提高高校对区域行业的高科技辐射作用。 “十一五 是我国高等学校深化改革与全面发展的关键时期，各高校根据各自的实 际情况，也相应地作了未来五年的校园网的发展规划，并提出了更高的要求：建设安全 可靠的校园网络平台，优化整合现有数据信息资源，实现整个校园网络的集中统一智能 化管理等。应该说，在“十一五高校信息化发展战略中，信息技术将成为校园的一项 核心生产力，成为校园教学科研各项核心业务的最有力的支撑点。 1 2 数字化校园的现状 通过近十年来的探索和研究，国内外高校对教育信息化的定义和内涵都有了更深的 l 东北师范大学硕士学位论文 认识：教育信息化就是将信息作为教育系统的一种基础元素，在教育的各个领域中广泛 地利用信息技术，促进教育现代化的过程1 1 1 。更深入一步来说，数字化校园建设就是以 网络、计算机和多媒体等先进的信息化技术手段，实现校园中的教学、科研、管理及服 务的全面数字化，并构成一个整体的网络虚拟空间，通过虚拟空间也即网上的校园实现 管理上效率和质量的提升i lj 。 在我国，校园网的建设经历了校园网硬件建设阶段，综合信息系统建设阶段，网络 教学( 含远程教学) 实验阶段 2 1 ，现正向着更高层次的数字化校园发展。目前，很多重 点院校的数字化校园建设工程已经被列入国家2 1 1 工程，其他学校也多方筹集资金准备 开始数字化校园的建设，有些院校的数字化校园建设已初具规模。但我们也应当清醒地 认识到，在数字化校园的建设过程中，尚存在着以下一些观念和建设上的问题亟待解决。 ( 1 ) 重视技术应用，忽视教育理念转变 数字化校园的建设，从物质层面上看是网络及设施的建设，但实际上应是信息化教 育的具体体现。而在目前数字化校园的建设过程中，还存在着只重视技术应用，忽视教 育理念转变的现象。这主要表现在数字化校园的建设过程中，更多的是考虑技术层面的 因素，而较少从如何通过数字化校园来转变教育理念、教学观念的角度出发进行思考， 造成的结果是所建成的数字化校园不能完全满足信息化教育的要求。数字化校园的建设 与应用，不单纯是技术上的变革，更重要的是信息化教育所带来的教育思想、教育观念、 教育方法的转变。只有用现代教育理念来指导数字化校园的建设，才能真正发挥其在教 育、教学中的作用。 ( 2 ) 重视硬件设施建设，忽视软件建设及应用 在目前数字化校园的建设中，存在着重建设、轻软件建设及应用的倾向。这主要表 现在两方面：首先，投入大，收效小。很多部门配备的计算机档次很高，但利用效率不 高，这其中很重要的一个原因就是使用者信息素质的相对缺乏【2 1 。根据美国教育技术协 会( i s t e ，i n t e r n a t i o n a ls o c i e t yf o rt e c h n o l o g yi ne d u c a t i o n ) 的建议，所有教师应具备下列三 大领域的信息素质f 2 j ：一是计算机科技的基本操作和概念；二是能够运用工具，例如文 字处理、数据库管理系统、电子表格系统、网络通讯来提高工作效率以及促进专业发展； 三是运用计算机和相关技术来支持未来任教的年级和学科领域。从以上三点来看，大多 教师能达到第一层要求，少数教师能达到第二层的要求，但在第三个领域中发挥作用的 教师尚为数不多。其次，各种硬件设施完善，但与之配套的软件和资源则显得相对贫乏， 存在有路无车，有车无货的情况。在软件的建设方面，许多教学软件相对缺乏，在资源 建设方面，数字化校园需要大量数字化教育资源内容的支撑，学校对教育资源库产品的 需求也不断增大。但有些所谓的“资源库只是一些从互联网上随便下载的内容，缺乏 科学性和权威性。而且存在着信息资源陈旧，信息更新维护工作缓慢，甚至网上无信息 可流通的现象。 ( 3 ) 重视校内的信息化建设，忽视校外的资源利用 计算机网络的最大特点就是能实现资源共享。特别是现在各种网络的发展都十分迅 速，可供利用的资源也层出不穷，如何利用好各种网络的资源，应该是数字化校园的管 2 东北师范大学硕士学位论文 理者和使用者所关注的。但有很多学校在数字化校园的建设过程中，比较重视校内的信 息化建设，缺乏对校外的资源进行收集和整理。这就使得教师或学生在资源的查找中， 要多花很多气力，多走许多弯路。如果能把各种与教学相关的信息，由专人进行分类、 整理，会使相关的检索工作变得轻松，从而极大地提高教师、学生的工作和学习效率。 ( 4 ) 校园各系统独立、数据分散，不能统一管理 早期的数字化校园通过建立各个急需信息化的业务系统来满足校园部门级应用的 需求，通常表现为各自为政的信息化建设方式，如教务管理系统、科研管理系统、学生 管理系统等等。这些应用系统的建设满足了各业务部门对信息化的迫切需求，提高了各 部门的工作效率和管理水平。但是，随着高等教育从精英教育时代步入大众化教育时代， 学生人数越来越多，校园的规模越来越大，各业务部门应用系统之间交换信息的需求也 越来越强烈。但是，由于已建立的数字化校园应用系统之间是相对孤立的，各应用系统 的信息无法沟通和共享。 1 3 本论文研究内容 数字化校园是以数字化信息为基础，以计算机技术和网络系统为依托，实现学校教 学、科研、管理、服务等校园信息的收集、处理、整合、存储、传输、应用，使教学资 源得到充分优化利用的虚拟教育环境。当今的数字化校园建设正处在初步阶段，有很多 的问题需要解决，高校的校园网已初步建成，学校各个部门都积累了大量的信息数据， 这些数据如果得不到有效的开发利用，它们将可能成为包袱，甚至成为垃圾。如何把校 内外的资源共享利用好是数字换校园建设过程中亟待解决的问题。本文旨在通过数据仓 库技术把校园各个业务系统的数据整合到一个共享数据库中，使数据真正成为一个学校 的资源，通过构建数字化校园数据仓库，为学校自身的业务决策和战略发展提供服务。 高校在信息化过程中建立了各种应用系统，这些系统采用的数据库不同，数据存储 格式不统一，导致出现大量基于各种业务流程的异构数据源的应用系统。这些系统使得 各职能部门业务系统间数据共享相当困难，为建立数字化校园数据仓库增加了难度，阻 碍了数字化校园进程。因此，在构建数字化校园数据仓库之前，应着力解决数字化校园 数据集成的问题，这也是本论文的一个研究内容。 1 4 本论文研究的现实意义 数字化校园作为高校信息化发展的重要标志，它的重要性显而易见，而针对现阶段 高校在信息化管理的“各自为政 的状态，把数字化校园的的信息系统异构型数据库整 合到数据仓库中，提出一个数据仓库集合多种异构型数据库数据源，可以使数字化校园 的优势发挥的更加明显。 3 东北师范大学硕士学位论文 1 5 本论文研究的内容安排 本论文分为五章。 第一章前言。主要论述了本论文的研究背景及数据化校园的研究现状，本论文研 究的内容和现实意义，及简单本论文研究的内容安排。 第二章数字化校园概况。主要介绍数字化校园的定义、基本特点、数字化校园的 应用情况、数字化校园与数据仓库的结合及两者结合的可行性分析。 第三章数字化校园数据整合方案。介绍本论文的信息集成模型。 第四章数字化校园中数据仓库的设计。介绍了数据仓库的基础知识，数字化校园 数据仓库模型的设计等。 第五章总结。对本论文研究工作的进展情况和研究结果以及不足的地方等等方面 的总结。 4 东北师范大学硕士学位论文 第二章数字化校园的概况 2 1 数字化校园的概念 数字化校园是指以数字化信息和网络技术为基础，对教学、科研、管理、技术服务 等校园信息进行收集、处理、整合、存储、传输和应用，使教学资源得到充分优化利用 的一种虚拟教育环境。数字化校园通过实现从环境( 包括设备、教室等) 、资源( 如图 书、讲义、课件等) 到应用( 包括教、学、管理、服务、办公等) 的全部数字化，在传 统校园的基础上构建一个数字空间，以拓展现实校园的时间和空间维度，提升传统校园 的运作效率，扩展传统校园的业务功能，最终实现教育过程的全面信息化，从而达到提 高教育管理水平和效率的目的【3 l 。 2 2 数字化校园的内涵和特点 随着二十一世纪的到来，我们已经入步了信息化时代。网络技术在各个领域被广泛 应用，校园网的出现是传统教育的一次革命，它改变了传统的教学模式和落后的教学技 术，适应了新世纪素质教育的需要。搞好校园网建设，构建现代化的教育环境，是教育 现代化的重要内容，也是形成现代教育办学体系的重要组成部分。当前许多学校都在建 设校园网，以使学校的教育实现现代化。如何抓好校园网的建设，充分发挥校园网的作 用，在目前，至少在国内并没有成熟的经验给我们借鉴，为此，以现代教育的观念，努 力探索，不断创新，以创出一条具有现网络技术为支撑的中国特色的现代教育之路，是 我们每个人应当努力的。 所谓数字化，实际上来源于“数字信号 ，是相对于模拟信号而言的，指信息传递 的方式。那么，数字化校园就是指在校园中信息的传递是以数字信号的方式进行的，实 际上就是校园的信息化 4 1 。因此，数字化校园应当有以下几个内涵【4 】： ( 1 ) 教学业务层数字化、自动化。包括教学过程、教育教学环境、教育教学资源、 学习与课程及教学模式、教研科研、学生管理、招生就业指导信息收集、加工、传输、 处理数字化、自动化。也就是应用i n t e m e t 和i n t r a l l e t 实现学校招生、教学、学生学籍管 理、教学信息处理的信息化、自动化。 ( 2 ) 教学管理层数字化、自动化。包括教育目标体系、教育教学评价及管理、师 资培养及培训、财务管理、人力资源管理、学校办公、教务管理的信息化和自动化。也 就是利用局域网和先进的管理思想，实现事务处理自动化，从而加快学校内部信息的交 流，提高运行效率。 ( 3 ) 教育决策层数字化、自动化。包括教育决策管理信息化、教育决策支持信息 化，利用i t 技术，通过对各种业务数据的综合分析处理，揭示教学管理学校发展中的 5 东北师范大学硕士学位论文 业绩、问题、趋势，为决策者提供依据。 数字化校园的特点【5 】应突出体现在三个方面：网络化、智能化和个性化。 网络化：是一种趋势，前期大规模的基础网络建设在这时将产生深远的影响，所有 的工作、学习、生活都将被赋予鲜明的网络特色，可见这一切都将直接或间接地与i n t e m e t 相连。 智能化：从技术的角度讲，智能化就是自动化，就是通过一系列智能技术使设备或者 系统部分地具有人的智能，从而能够部分地代表人的劳动。 个性化：个性化的影响已经越来越大，通过网络，人们可以将自己的需求发布出去， 也可以通过其网站和定制系统获得所有具有相同需求的资料。可以说，个性化是信息技 术所取得的最为伟大的成就之一，数字化校园为个性化教学开辟了广阔的视野。 网络化、智能化、个性化将成为继p c 、基础网络后数字化发展的又一个全新的阶 段，它们将成为未来数字化校园的热点。在这三者中，如果说网络化是基础、是环境， 个性化就是标准，智能化就是目的，就是人类千百年来所梦寐以求的美好愿望。 2 3 数字化校园的发展过程 2 3 1 应用基础建设 第一代的高校数字化校园【6 】建设是随着信息技术的不断发展与普遍应用，全国各大 高校在m i s 的理念下进行的校园网络软硬件建设。这一阶段完成了网络光纤铺设、计算 机的采购及升级、应用软件平台的架构及管理操作人员的教育培训等工作，此类应用建 设也以网络环境下的c s 结构管理信息系统【6 】建设为主，为一个个应用需求构建很多松 耦合的m i s 系统，如图所示。 图2 1 2 3 2 平台建设 第二代数字化校园f 6 1 建设是在教育部门已经逐渐适应使用计算机来管理r 常事务， 学生也可以轻松的通过网络来进行选课，去数字化图书馆查阅资料，接受网络远程教育 等基础上，以平台的概念来对信息资源进行整合和集成，以构成统一的用户管理、统一 6 东北师范大学硕士学位论文 的资源管理和统一的权限控制。这一阶段的数字化校园建设以平台建设为主，技术选型 上多以b s 三层结构为主，为整合信息整合业务构建了业务中间层，同时将身份信息等 学校核心数据后置以便于共享和管理，学校增加新的业务系统就可以在统一的用户信息 和权限控制平台以及统一的门户展现平台基础上进行，如图所示。 管理员教职工学生 上 防火墙，入侵检测 上 统一身份认证前置机信息门户服务器共享数据中心前置机 w e b 服务器f t p 服务器e m a i l 服务器 教学服务器人事服务器财务服务器 上 l l 统一身份认证服务器共享数据中心服务器其他数据存储 l 图2 2 2 3 3 整体建设 第三代数字化校园【6 】的建设则是在整体规划的基础上分步的加以实施，整体建设意 味更浓，而且建设目标成为“把学校建设成面向校园内，也面向社会的一个超越时间、 超越空间的虚拟大学 这样一个整体的大目标。其次是在技术上引入了w e bs e r v i c e 的 概念，对整体架构做了进一步改进，使得架构更清晰、开发更容易、业务分布更合理、 整体数字化校园的功效也更加强大，如图3 所示。 7 东北师范大学硕士学位论文 c s 用户b s 用户手机 l 防火墒，入侵检测 j 上 f t p 服务器信息门户服务器w e b 服务器 上 统一身份认证前置机共享数据中心前置机 教学服务器人事服务器财务服务器 l 统一身份认证服务器共享数据中心服务器其他数据存储 图2 3 2 4 数字化校园的应用情况 数字校园作为高校信息化建设的全面解决方案，不仅是提供计算机与网络的硬件基 础平台，更重要的是根据高校的自身特点提供全面的软件系统，并利用这些软件系统实 现管理的现代化【7 j 。目前在校园网中的主要应用包括： l 宽带校园网络：数字校园网络系统建设是一个软、硬件集合的大工程。随着信息 化的深入，整个系统的应用会越来越广，同时用户也会越来越多。因此，建设一个高性 能、可扩展的高速网络是最重要也是最基础的工作。 2 用户管理：在校园中，每个成员都有固定的身份，如教师、管理人员、学生、临 时人员等，成员的身份决定了用户在校园网空间所享有的权限，如教师可以登录校园内 部f t p 下载资料，学生只可以在规定时间有限上网等。 3 用户注册：用户注册是根据学校成员的真实身份来赋予其相应的电子身份的处理 过程。现在，很多高校由于应用系统的相互独立，用户注册分别在不同的部门，并且使 用不同的管理系统，如教师注册在人事处，学生注册在教务处，网络用户注册在网络中 心等。 4 校园一卡通：所谓校园一卡通，就是利用i c 卡作为电子身份的载体，使教师、 学生在校园中能够使用i c 卡完成一系列与其身份相关的活动，如注册、借阅图书、上 机、就餐等。 5 数据管理：数据管理包括对学校各项数据的存贮和备份两个方面。 6 决策支持：决策支持是信息服务的高级形式【8 】。在信息积累的基础上，建立数据 8 东北师范大学硕士学位论文 仓库，逐步建立决策支持系统，该系统依据信息系统中积累的大量数据，对学校上层管 理人员提出的决策主题，进行数据挖掘，发现关联信息，为学校重大问题提供决策依据， 如教学评估、招生评估等。 7 网上办公：办公自动化系统为我们提供了基于校园网的协同办公环境，使学校办 公逐步向自动化、无纸化方向迈进。办公自动化系统应该提供以下功能：同常办公、信 息发布、公文运转、网络会议等。 8 网上教学：网络教学平台将建设成一个支持包括网上备课、课件制作、教学素材 建设、网络授课、网上答疑、网上自学、网络考试等多种服务的综合教学平台。 9 数字图书馆【7 j ：数字图书馆是采用现代高新技术所支持的数字信息资源系统，是 没有时空限制的、便于使用的、超大规模的知识中心，将从根本上改变目前因特网上信 息分散、不便使用的现状。 2 4 1 当前数字化校园的建设情况 数字化校园是以数字化信息为基础，以计算机技术和网络系统为依托，实现学校教 学、科研、管理、服务等校园信息的收集、处理、整合、存储、传输、应用，使教学资 源得到充分优化利用的虚拟教育环境r 7 1 。 目前的数字化校园建设主要包含两个层次的建设【7 】，基础设施建设和组织管理建设。 基础设施建设包括单独校园网络的建设( 局域网) 和地区、国家网络( 广域网) 的建设。 前者主要指各高校校园网络的基础建设，后者则主要指各高校之间信息、资源的共享和 交流的建设。组织管理建设由管理信息化、教学信息化、图书资源信息化三部分组成。 教学信息化是中心，它将为师生之间的教学信息交流提供更加多样化和快捷的组织方 式；图书资源信息化是关键，它将为高校的教学和科研活动提供信息和资源的支持；管 理信息化则是基础，它将为其它两方面的信息化提供组织管理上的支持和服务。 2 4 2 数字化校园对教育教学过程的影响 ( 1 ) 数字化校园对传统教育观念的冲击 窝国的传统教育观念中，教师是知识的拥有者，是学生的知识之源。教师的权威更 多来自于这样一种感觉：我比学生知道的多。当网络引入教育后，教师忽然一同发现学 生知道的比自己多，学生不再依赖自己获得知识，而是可以利用网络获得一些教师也不 曾掌握的知识。在这种情况下，不再相信自己比学生懂的多时，他们接受不了这种巨大 反差下的失落，就会感到无比尴尬。很多教师现在都有这种痛苦尴尬的体会：教师发现 学生对计算机网络知道得比自己多的多；教师非但没有东西可以教给学生，反而感到自 己不如学生。此时，作为教师是否应该反思：教师的定义是什么，是知识的拥有者和源 泉，抑或只是一个学习的引导者? 教师要教给学生的是什么，是知识吗? 是创造性吗? 教师和学生的关系是什么? 是师授生学，还是共同学习? 在知识爆炸的信息化时代，学 生们同样面临着严峻的挑战，他们需要学会信息的收集、整理和加工。教师们没有必要 对学生不断地灌输，而是应该帮助学生收集资料，告诉学生如何甄选有效信息。课堂也 9 东北师范大学硕士学位论文 不再是教师的个人天地，更多的或许是交流的场所。数字化给我们带来了一个平等的机 会：无论是学校的管理者、教育者还是学生们，他们需要互相交流，增进彼此之间的了 解，在一个广阔的平台上共同发展! ( 2 ) 数字化校园对教学方法，过程的改变 目前，我国高等院校教学基本方法还是普遍采用以教师、教材和教室为中心的传统 教学方法。学生按照教学大纲和计划，按照一定的授课时间和地点按部就班的进行学习。 而在数字化校园里，教师不用守在教室等着学生来学习，他可以通过课件进行知识的传 授，通过电子邮件或b b s 等网络通讯形式与学生进行远距离交流。而学生可以根据自己 的学习需求寻找最适合于自己的教材、教师，达到因材施教的教学效果。 ( 3 ) 数字化校园改革了传统的校园管理模式 数字化校园中，管理信息系统、办公自动化系统、校园网的利用，使信息的管理由传 统的人工管理转向计算机自动化和智能化管理模式。这种管理模式相应的引起了学校管 理结构的变化，我国高校的管理结构大部分还是一种金字塔形的管理结构，几个或十几 个校领导处在塔顶，中间是庞大的各部门管理工作人员，广大师生处在底层。这种结构中， 中间的管理工作人员很大一部分工作是为其上下两层传递信息，而在数字化校园中，校 园信息不再需要分层传递，可以点对点的直接点击，学校信息的传递由垂直层级模式转 变为网络互联模式，这样就精简了中间层，从而使得校园内许多曾经物理存在的管理部 门虚拟化，学校的部分权力相应的由最高管理层转移到广大师生员工手中。这不仅精简 了学校机构，降低了学校的办学成本，同时提高了学校管理的透明度和广大师生员工工 作学习的主动积极性。 2 5 数字化校园与数据仓库技术的结合 2 5 1 数据仓库的应用情况 许多公司在计算机系统中储存有大量的数据，记录着企业购买、销售、生产过程中 的大量信息和客户的信息。通常这些数据都储存在许多不同的地方。使用数据仓库之后， 企业将所有收集来的信息存放在一个唯一的地方数据仓库。仓库中的数据按照一定 的方式组织，从而使得信息容易存取并且有使用价值。目前，已经开发出一些专门的软 件工具，使数据仓库的过程实现可以半自动化，帮助企业将数据倒入数据仓库，并使用 那些已经存入仓库的数据。 数据仓库【9 】的建立给企业带来了一些新的工作流程，其他的流程也因此而改变。数 据仓库为企业带来了一些“以数据为基础的知识 ，它们主要应用于对市场战略的评价， 和为企业发现新的市场商机，同时，也用来控制库存、检查生产方法和定义客户群。数 据仓库将企业的数据按照特定的方式组织，从而产生新的商业知识，并为企业的运作带 来新的视角。 例如，电信运营商发现客户a 经常购买婴幼儿产品，并且消费能力很强，就可以联 系婴幼儿的相关厂商，向该客户a 进行主动的婴幼儿产品营销活动。而客户b 经常出 1 0 东北师范大学硕士学位论文 入各种高级的餐馆，对川菜比较感兴趣，就可以连续新开张的高档川菜餐馆，向客户b 进行主动营销。在这种模式中，电信运营商可以发展成为客户与外界需求的主要信息渠 道，然后结合物流、资金流方法，为用户提供丰富的、低廉的产品，发展成为信息的沃 尔玛超市，为客户提供网上产品营销等多种服务。这种情况下，电信运营上就可以发展 成为信息运营商，通过信息运营，开辟赢利的新的模式和更多的利润。 2 5 2 数据仓库与数字化校园结合的可行性分析 ( 1 ) 信息化需求的牵引 在数字化校园中，高校更好的生存与发展和先进技术的运用是密不可分的。从近代 高校发展的理论与实践来看，高校一直在不遗余力地追逐着信息计算机技术的发展。信 息技术极大地推动了高校数字化的进程，同时也带来了信息的爆炸式增长。在知识经济 时代，解决好海量信息的存储开发与利用，是关系到高校未来的生存与发展的重大问题。 运用数据仓库技术实现数据的存储和利用、支持高校各部门的科学决策服务，实现高效 的行业信息合作模式，是信息化带来的外部压力与高校内部发展机制的共同需求。 ( 2 ) 物质基础的形成 一方面，我国的高校系统经过多年的信息化建设，已具备相当的物质条件和人才储 备，并积累了大量数据，为数据仓库应用奠定了一定的物质基础。另一方面，高校的数 字化发展是我国信息化建设的重要组成部分，国家对此给予了高度的重视并提供了大量 政策上和经济上的支持，为行业性数据仓库的实施提供了良好的政策环境和经济保障。 ( 3 ) 实现技术的成熟 数据仓库在经过多年的发展之后已经形成相对成熟的技术体系，特别是在数据仓库 设计、数据抽取以及联机分析处理技术等方面都取得了令人满意的进展，为数据仓库的 应用奠定了技术基础。另外，数据仓库技术在发达国家的电信、制造、零售、金融等领 域已有较深程度的应用，并取得了巨大的回报，这些成功应用的例子为我们提供了可资 借鉴的宝贵经验。 ( 4 ) 存在的问题 在高校中，数据仓库的应用并不显著，有可能在当初信息化建设时并没有考虑到， 数据仓库的设计问题。有的高校即使建立了数据仓库，也是针对一个信息系统的数据库， 对整个高校而言并没起到真正意义上的统筹决策，科学管理。 2 6 本章小结 很多重要的信息系统，支撑着学校日常的工作生活，但是由于自身发展的需要，要 不断的进行科学统筹决策，而现有的信息系统数据库已经不能满足高校的这种需求。财 务系统，教务系统，学生管理系统，后勤系统，一卡通系统等等这些系统数据库中存放 着大量重要数据，而这些数据也只能体现该领域的信息，不能对高校起到统筹决策作用。 数据仓库对信息系统数据有着统筹决策作用。但由于各个信息系统数据的数据结构不 东北师范大学硕士学位论文 同，又不可能建立多个数据仓库，最好的方案是能将这些异构型数据库整合到数据仓库 中。这样不用改变原有数据库，又可以把现有的数据库数据移动到数据仓库中进行分析。 所以综上所述，从科学长远的角度看待数字化校园的发展，建立数据仓库是必然趋 势。而可行的方案是在现有数据库基础上构建数据仓库，来解决高校科学管理，统筹规 划问题。那么问题的重点是如何将高校中多个信息系统的异构型数据库集成到数据仓库 中，这也是本论文要解决的重点难点问题。 1 2 东北师范大学硕士学位论文 第三章数字化校园中异构数据源整合方案 高校在信息化过程中建立了大量基于各种业务流程和异构数据源的应用系统，这些 系统满足了高校特定职能部门的业务需求，但由于数据自身的特点，各职能部门业务系 统间数据共享相当困难，这样在校园内部就产生了“信息孤岛 ，阻碍了数字化校园进 程。对学校异构数据源进行集成是消除“信息孤岛 的有效途径，本论文提出一种异构 数据库数据集成解决方案。 3 1w e bs e r vic e s 的简介 w e bs e r v i c e s 嘲是一种构建应用程序的普通模型，并能在所有支持i n t e r n e t 通讯 的操作系统上实施运行。w e bs e r v i c e s 令基于组件的开发和w e b 的结合达到最佳，基 于组件的对象模型，如：d i s t r i b u t e dc o m p o n e n to b j e c tm o d e l ( d c o m ) 等都已经发布了 很长时间了，但是这些模型都依赖于特殊对象模型协议，而w e bs e r v i c e s 利用s o a p 和 x m l 对这些模型在通讯方面作了进一步的扩展以消除特殊对象模型的障碍阳1 。 w e bs e r v i c e s 主要利用h t t p 和s o a p 协议使商业数据在w e b 上传输，s o a p 通过 h t t p 调用商业对象执行远程功能调用，w e b 用户能够使用s o a p 和h t t p 通过w e b 调 用的方法来调用远程对象。 3 1 1w e bs e r v i c e s 结构 客户根据w s d l 呻1 描述文档，会生成一个s o a p 请求消息。w e bs e r v i c e s 都是放在 w e b 服务器口1 ( 如i i s ) 后面，客户生成的s o a p 请求会被嵌入在一个h t t pp o s t 请求中， 发送到w e b 服务器来。w e b 服务器再把这些请求转发给w e bs e r v i c e s 请求处理器。 请求处理器的作用在于，解析收到的s o a p 请求，调用w e bs e r v i c e s ，然后再生成相 应的s o a p 应答。w e b 服务器得到s o a p 应答后，会再通过h t t p 应答的方式把信息送 回到客户端。 3 1 2w e bs e r v i c e s 体系 w e bs e r v i c e s 体系主要包括以下几个方面： ( 1 ) w e bs e r v i c e s 组件。包括3 种组件： 服务提供者：提供服务，进行注册以使服务可用； 服务代理：服务交换所，服务提供者和服务请求者之间的媒体； 服务请求者：向服务代理请求服务，调用这些服务创建应用程序。 ( 2 ) w e bs e r v i c e s 操作。包括3 种操作： 1 3 东北师范大学硕士学位论文 发布不发布( p u b l i s h u n p u b l i s h ) ：提供者向代理发布( 注册) 服务或不布( 移去) 这些服务的注册； 发现( f i n d ) ：由服务请求者向服务代理执行f i n d 操作，服务请求者描述要找的服 务，服务代理分发匹配的结果； 绑定( b i n d ) ：在服务请求者和服务提供者之间绑定，这两部分协商以使请求者可以 访问和调用提供者的服务。 ( 3 ) u d d i 通用发现、描述和整合。 这是一个w e bs e r v i c e s 的信息注册规范，基于u d d i 的w e bs e r v i c e s 注册可以被发 现u d d i 的发现方法是：在w e b 上有一种分布的注册服务，商务和服务以一种通 用的x m l 格式描述，x m l 中的结构化数据易于发现、分析和操作。 ( 4 ) w s d l w e b 服务描述语言。 w e b 服务描述言语( w s d l ) 是一种x m l 语法，为服务提供者提供了描述构建在不同 协议或编码方式之上的w e bs e r v i c e s 请求基本格式的方法。w s d l 用来描述一个 w e bs e r v i c e s 能做什么，它的位置在哪罩，如何调用它等。在假定以 s o a p h t t p m i m e 作为远程对象调用机制的情况下，w s d l 会发挥最大作用。u d d i 注 册描述了w e bs e r v i c e s 绝大多数方面，包括服务的绑定细节。w s d l 可以看作是 u d d i 服务描述的子集。 w s d l 将服务定义为一个网络端点的集合，或者说端口的集合。在w s d l 里面，端 点及消息的抽象定义与它们具体的网络实现和数据格式绑定是分离的。这样就可以重用 这些抽象定义：消息，需要交换的数据的抽象描述；端口类型，操作的抽象集合。针对 一个特定端口类型的具体协议和数据格式规范构成一个可重用的绑定。一个端口定义成 网络地址和可重用的绑定的连接，端口的集合定义为服务。因此一个w s d l 文档在定义 网络服务的时候使用如下的元素： 类型使用某种的类型系统( 如x s d ) 定义数据类型的容器； 消息通讯数据抽象的有类型的定义； 操作服务支持动作的抽象描述； 端口类型一个操作的抽象集合，该操作由一个或多个端点支持； 绑定针对一个特定端口类型的具体协议规范和数据格式规范； 端口一个单一的端点，定义成一个绑定和一个网络地址的链接： 服务相关端点的集合。 所以不难看出，w s d l 给客户提供了一个模板，方便客户描述和绑定服务。 3 2w e bs e r vic e s 的优点 利用x m l 田3 统一数据描述格式，可使校园信息描述规范化。x m l 实现了表现形式和 数据的分离，这允许它能够对来自校园不同应用系统的异构数据跚进行集成和处理。 使用s o a p 协议统一数据交换格式，可保证校园信息在异构平台之间的无障传输。 1 4 东北师范大学硕士学位论文 s o a p 协议可以穿过任何防火墙，并且s o a p 数据包中包含着以k m l 编码的数据，易于 分析和使用。此外，s o a p 具有很好的伸缩性，能同时为非常多的用户服务。 w s d l 文件用于说明消息格式的表示法以k m l 架构标准为基础，这意味着它与编程语 言无关，而且以标准为基础，因此适用于说明从不同平台、以不同编程语言访问的w e b s e r v i c e 接口。此外，w s d l 还定义了服务的位置，以及使用什么通信协议与服务进行通 止至 i 口0 w e bs e r v i c e 是一种动态的集成方案，所有的服务都可以通过u d d i 标准动态地被 发现、绑定和使用，容易适应系统的变动，提高系统的灵活性和伸缩性，克服了过去 使用的基于r p c 和a p i 的集成技术的缺陷，这也满足了松散耦合的要求。 3 3 异构数据源整合方案 3 3 1 异构数据库数据集成体系结构 早期的数字化校园通过建立各个急需信息化的业务系统来满足校园部门级应用的 需求，通常表现为各自为政的信息化建设方式，如教务管理系统、科研管理系统、学生 管理系统等