基于云架构的学分银行信息平台设计研究*

一、引言

“学分银行”（Credit Bank）是模拟、借鉴银行的特点，以学分为计量单位，对学习者的各类学习成果进行统一认证与核算，是具有学分认定、积累、转换和检索等功能的新型学习和教育管理制度。它为广大学习者或先前学习成果携带者提供学习成果认证、积累与转换等服务，其推广与实施离不开覆盖全国的学习成果认证服务体系物理网点的建设。因此，为了实现将如此庞大复杂的组织结构借助信息网络连接起来，需要通过信息平台实现数据的集中和整合，最终实现对网络型组织的有效管理和控制。由此可见，信息平台设计的合理性、前瞻性以及技术本身的稳定可靠性都将成为决定“学分银行”能够运营成功的关键要素。

围绕服务于全民终身学习型社会的需要以及促进教育与现代信息技术深度融合的指引性理念，国家开放大学于2012年着手依托云计算技术，搭建满足亿级用户在线、百万用户并发的国家开放大学远程教育云平台。“云计算是一种能够通过网络以便利的、按需付费的方式获取计算资源(包括网络、服务器、存储、应用和服务等)并提高其可用性的模式，这些资源来自一个共享的、可配置的资源池，并能够以最省力和无人干预的方式获取和释放。”［1］美国国家标准和技术研究院(National Institute of Standards and Technology，NIST)根据服务能力(Capability)、用户管理与控制权限等，将云计算划分为三种服务模式 (Service Mod-els)，即 SaaS(Software as a Service)以及 PaaS(Plat-form as a Service)、IaaS(Infrastructure as a Service)。典型的SaaS服务有在线的CRM(客户管理系统)、金算盘亿禧网提供的在线管理服务等，“典型的PaaS包括Google App En⁃gine、Microsoft Windows Azure” 等 ，“ 典 型 的IaaS服务如亚马逊的弹性计算云EC2和简单存储服务S3”［2］等。云计算技术具有5个特点:“无处不在的网络访问”、“快速而灵活以及计量付费服务”、“随需应变的自助服务”、“资源共享池”。［3］

对于信息平台而言，要处理的是海量资源的推送、多平台之间数据的对接及大容量数据的储存与分析，要为广大用户提供在线支持服务。因此，利用云计算技术研发基于云架构的信息平台无疑是当前的最佳选择。

二、国内外现状研究

“学分银行”相关的信息系统在很多国家已经开始投入使用，其中包括英国、韩国推行的“学分银行”信息平台建设。英国资格框架信息系统包括规范信息技术系统和学习记录服务系统，前者的核心功能是规范资格的填写、审核、发布，规范单元的填写、审核、发布，核心用户为颁证机构（AO）、专业技能委员会（SSC）、资格与考试规范办公室，运营单位是资格与考试规范办公室；后者的功能主要为个人建立学习账户和生成存储个人学习记录，用户主要是学习者。[4］韩国“学分银行”系统通过一个信息中心和在线信息服务，为机构和学习者提供必要的信息，学习者可以很容易地访问在线综合信息系统。系统能够提供以下信息：学术计划、学分方法计算、认证机构、各种科目、导师和教师、标准化的课程和教学大纲，并获得学位。［5］其它国家或地区的相关制度在实施过程中一般由具体的教育机构或者颁证机构提供信息支撑平台，而教育机构一般是与本机构的学籍管理系统整合，非教育机构一般提供资格或者证书数据库。

目前，我国也有许多机构在进行“学分银行”信息管理系统的建设，但其功能和定位各有差异。上海终身教育“学分银行”信息管理系统主要是面向上海市学习者，提供以终身教育学分认定、积累与转换为主要功能的学习成果认证管理中心和学分转换服务平台；慈溪电大建立了面向本市市民的“学分银行”信息管理系统，它是以数字化学习平台为依托，以数字化存储、认证、消费为手段，通过网上建立个人学习账户，实现个人学习与终身学习的信息储存、学分认定、学分兑换、学分消费、学习信用管理；江苏开放大学也推出了面向江苏省居民的“学分银行”信息管理系统，提供学分认定、积累和转换，以及学习咨询、学分查询、出具学分证明等学习成果管理与服务。

纵观国内外“学分银行”信息系统的建设，由于系统功能的不同、数据编码的不同，各系统的建设标准也不同，这些异构的系统和数据，为今后各平台间互联互通、学分跨地区互认增加了难度。

三、信息平台需求分析

“学分银行”业务的建设目标是围绕学习者的终身学习需要，建设具备学习成果认证、积累与转换等功能的学习成果认证服务体系，为各类教育培训机构之间的学分互认与转换提供基础，鼓励社会成员通过各种形式的学习积累学分，帮助学习者方便地获得各种学历证书、职业资格证书和技能等级证书等，实现学历教育与非学历教育之间的融通，促进不同类型学习成果的沟通与衔接，搭建终身学习“立交桥”，推进全民终身学习的学习型社会的建立。围绕其业务的核心目标，其信息平台需求主要包括搭建终身教育学习成果框架、研发行业领域认证标准，为覆盖全国的学习成果认证服务体系提供不同权限的认证服务，为每个学习者建立学分银行账户（以下简称“学习账户”），实现对社会成员终身教育学习成果的认证、学分积累，实现各级各类教育中不同类型学习成果的转换与衔接，实现它与各级各类异构学分银行系统的互联互通。

1.功能需求

借鉴国际学分积累与转换系统的成功经验，要服务于全国范围的学习者和机构，信息平台不仅要有政策宣传服务和学习成果认证、积累和转换服务功能，还要满足服务学习成果框架和认证标准体系的功能要求。综上，信息平台从表现形式上可分为四大部分：门户网站、工作平台、服务平台和交易平台，其业务需求结构如图1所示。

图1 功能需求结构图

“学分银行”门户网站主要负责宣传学习成果认证、积累和转换政策，介绍“学分银行”业务，包括政策法规、动态资讯、业务介绍、体系说明等内容。

工作平台包括业务管理子系统和平台管理子系统，是“学分银行”进行日常工作、系统维护的平台。根据学习成果框架和单元标准要求，“学分银行”可以建立学习成果、认证单元和转换规则之间的关系，实现学习账户管理、认证学习成果、受理学习成果积累和转换业务，从而建立颁证机构、认证机构、联盟机构的管理体系，建立各类教育的互通纽带。

服务平台包括个人业务子系统、对公业务子系统和就业服务子系统，是“学分银行”的服务窗口。学习者和学习机构通过服务平台登陆各自的账户，可以维护个人账户，提交学习成果认证、积累和转换申请，进行个人能力测评和学习引导服务。

交易平台是为了实现教育培训，提供学习成果的认证、积累和转换服务，以及教育咨询和能力测评服务的结算整合，最终统一管理付费、收费、分账等金融业务。

结合以上功能，信息平台建成后将成为：①为学习成果携带者提供建立和管理学习账户与终身学习档案的服务，办理学习成果认证、积累与转换等业务，提供能力测评及专家学习引导的信息化服务窗口；②为办学机构提供统一的管理平台，建立资格认证、办理学习成果的业务窗口；③为学习成果认证服务体系业务人员提供统一的工作平台和标准管理的工具；④为专家提供沟通和评审的工作平台；⑤为领导和监管机构提供监控与风险评估的信息化手段。

2.分级管理需求

根据“国家继续教育学习成果认证、积累与转换制度的研究与实践”项目研究成果，学习成果认证、积累与转换业务需要建立学习成果认证服务体系，而学习成果认证服务体系分为三个层级，依次为学习成果认证中心、认证分中心和认证点，其组织职能架构如图2所示。

图2 功能架构图

可见，学习成果认证中心作为第一级业务执行机构，可以设在国家开放大学，其业务范围包括：多机构门户网站、账户管理、业务受理中心、业务监管、资源管理、数据中心、专家系统、决策支持和结算中心等；学习成果认证分中心作为第二级业务执行机构，分布在各个核心区域和相关行业，其业务范围包括：账户管理、业务受理中心、数据中心和结算中心等；学习成果认证点作为第三级业务执行机构，分布在每个核心区域的下属地区，其业务范围包括：开户、销户、学习成果认证申请、学习成果转换申请、终身学习档案查询以及缴费业务等。

四、基于云架构的信息平台设计

国家开放大学于2012年搭建国家开放大学远程教育云架构，该架构利用虚拟化、云存储技术，用网络连接的计算资源统一管理和调度，构成一个计算资源池，为用户提供按需服务，建立海量优质资源快速集聚和存储的数据中心。利用标准化、开放接口集成，开发支撑交互学习、海量资源推送、资源共享的一体化、一站式服务平台，将海量优质资源以云服务的方式推送给全国各地学习者。该架构分为基础设施、平台服务和应用服务三部分，由公有云和私有云组成，它是一个适应性好、应用范围广、信息交互能力强、稳定安全的混合云，其采用私有云提供对内服务，如为国家开放大学的学习者和教师提供学习管理、科研管理及学习档案信息等服务；依托公有云提供对外服务，如为合作联盟和社会机构提供资源学习、社会培训、合作办学和加盟管理等公共服务。

国家开放大学建设的信息平台，可以充分共享国家开放大学远程教育云架构的相关资源，特别是基础设施方面，可完全遵循云架构，充分实现按需共享。此外，“学分银行”要面向多层次、多类型、大规模、遍布全国的用户提供在线支持服务，利用云计算技术可以充分共享已有的教育信息化基础设施，实现应用的快速搭建和资源的快速调配，为用户提供快捷网络服务。国家开放大学远程教育云架构如图3所示。［6］

1.信息平台架构设计

参照云计算平台通用标准三层架构，基于云架构的信息平台总体架构也可以分为三层，分别是基础服务层、应用支撑层和应用服务层，如图4所示。

图3 国家开放大学远程教育云架构图

图4 “学分银行”信息平台的总体架构图

基础设施层包含网络及网络设备、服务器、存储设备和安全保障设备，为“学分银行”信息管理云平台的部署、应用系统运行和信息化建设扩展提供基础环境，实现信息资源的计算服务、数据存储、负载管理、数据备份，通过计算资源池、存储资源池和网络资源池三个云资源池形式，为“学分银行”信息平台的运行提供基础保障。

应用支撑层主要包含门户支撑、CA认证、文件交换、站群管理、协作通讯、决策支持、统一身份认证、数据交换、系统软件等9个方面，分别为“学分银行”信息平台的三级部署和应用系统运行提供支撑服务。

应用服务层直接面向“学分银行”的广大机构和社会成员用户，以及各级认证中心管理人员提供应用服务，其建设内容主要包含3个部分，分别是个人自助门户、机构自助门户和认证管理系统。其中，个人自助门户直接面向“学分银行”的个人学习者用户提供应用服务，包括个人终身学习账户的信息管理、个人学习档案查询、成果认证申请、学习成果（学分）积累申请、成果转换申请、学分转换申请、学习路径推荐、标准查询、标签化资源查询、认证结果查询、转换结果查询、个人消息中心和个人新闻等；机构自助门户直接面向“学分银行”的国家和行业主管机构用户提供应用服务，包括标准查询、成果认证申报、学分转换管理、专业管理、证书管理、成果携带者查询、标签化资源管理和机构成果查询等；认证管理系统直接面向“学分银行”的认证中心、认证分中心和认证点的管理和业务人员提供应用服务，包括认证中心管理系统、认证分中心管理系统和认证点管理系统。

2.信息平台自适应部署架构设计

相对自适应部署架构而言，“学分银行”服务范围不但涉及现有国家开放大学359万在籍学生，同时还涉及为学习型行业、企业、社区、教育培训机构等组织服务，从服务形态上来看，其服务用户数量多、发布广、对用户体验的要求高，这些都决定了信息平台不能仅仅部署在单一的地区。参照国家开放大学远程教育云架构［7］，信息平台部署采用三层架构，具体如图5所示。与前者不同的是，信息平台部署架构将结合认证分中心和认证点的实际情况完成自适应部署。

图5 信息平台的三层级部署架构图

基于自适应部署架构设计的信息平台可以为一些基础条件不好、资金不足、业务应用标准不到位的基层认证点和机构提供SaaS服务，即在云端部署和配置适合于基层网点使用的应用软件。用户只需要提供网络登录系统信息，不需要专业人员进行技术维护，就可以实现业务的应用，不仅节约了资金投入，而且保证了业务的正常运行。

对于有部分技术能力、业务丰富灵活的基层机构而言，基于自适应部署架构设计的信息平台可以提供PaaS服务，建立标准的信息平台和快速开发环境，用户不仅可以直接通过信息平台办理业务，也可以根据自身需求，开发“特色业务”部署到平台上，打造出有自身特色的信息平台。

对技术实力雄厚、业务需求丰富的认证机构，基于自适应部署架构设计的信息平台可以为其提供更大的自主性信息服务，可以提供IaaS服务，基于提供硬件和网络环境之上，在“学分银行”的运行规则和业务模式指导下，在标准信息平台基础上，通过用户自己设计、自己部署、自己扩展，更好地向学习者提供优质服务。

3.基于云架构的信息平台技术挑战

如何实现学生不同阶段、不同项目的学习成果与其它成果之间的兑换，这应该是信息平台在业务需求层面需要解决的关键问题。从技术角度来分析，基于云架构建设的信息平台在技术本身存在一些挑战，特别是当“学分银行”信息支撑云平台在IaaS、PaaS层与国家开放大学远程教育云平台共用时，后者的多数据中心架构如何为基于云架构［8］的信息平台提供平滑、稳定、快捷的技术支撑能力存在诸多技术层面的挑战。

（1）评价与学分转换的弹性计算要求

针对学习成果携带者的评价模式，不仅需要学习成果携带者的学习成果信息，也需要引入大量的社会调查、工作问题解决方案、实际操作和技术应用等应用性成果作为评价内容；大量的评价和互评，需要更为标准的平台支撑，也需要更多分布的网络和存储空间用于保存与快速访问。

数字化的资源建设和基于单元的题库建设也需要能支持随学随考，为学习成果携带者提供学习和挑战考试方便，并快捷地规划学习评价服务。

学习成果认证、积累与转换制度也要求能将学习成果携带者的先前学习成果（包括学历教育、非学历教育和无一定形式等学习成果）进行认证和转换，建立以过程性评价为主，终结性评价与社会及用人单位评价相结合的学习评价体系。

上述评价要求系统能够弹性、自动化、智能化进行复杂计算，且运算量巨大，这将是信息平台面临的关键问题之一。解决这个难题，将有助于“学分银行”快速服务全国用户。

（2）业务网点的按需部署的要求

“学分银行”将涉及许多领域（如：部委、行业、企业、社区、学校和教育培训机构等），其业务网点频繁的创建与取消也是业务发展中一个不可回避的问题。避免重复的IT投资建设，要求所有应用都基于虚拟化技术弹性部署，并能实现在多个云计算中心之间分布式部署，且必须与总部各项管理业务实现业务一体化联动。所以构建合理的按需部署平台同样是未来需要攻克的难点。

（3）异构数据的整合及“学分银行”信息化标准

建设信息平台的核心是如何将来自异构系统的异构数据统一，并规范整合后供信息平台存储和使用，其中包括积累的学生学习成果，以及可供兑换的教育项目等数据。这些数据来源千差万别、数据格式各不相同，这将是信息平台面临的关键问题之一。能够合理地解决这个难题，将有助于“学分银行”与全国各类教育机构信息化平台之间的数据实时交换和数据实时共享。

此外，为了使各级各类的教育项目以一套符合教育规律的参照体系表达出来，同时满足学习者不同阶段、不同教育类型下所积累的学习成果都能按照标准体系折算成其他教育类型或者项目所对应成果的需求，将采用基于知识标准元数据的空间向量模型进行模型建设，但其中如何建立数据标准体系和元数据模型，两者都将是“学分银行”信息化建设需要长期攻克的难题。

（4）基于Web的“学分银行”应用服务加速

信息平台主要面向对象包括社会学习者、各类教育机构，主要任务是面向学习者终身学习来存储学习成果数据。因此，信息平台将难免存在数据量大、访问频繁、服务响应度高等特点，如何保证各类用户基于Web可以快速、便捷地享受到“学分银行”的应用服务，如图6所示，这也是技术层面的一大难题。所以，构建合理的分布式缓存体系也是平台未来需要攻克的难点。

图6 基于WEB的缓存

（5）与国家开放大学远程教育云平台IASS、PASS层资源调度与共享

基于云架构的信息平台将国家开放大学远程教育云平台基础架构作为实施的基础支撑，由于两者之间存在服务对象、流程等方面的业务形态差异，为了既保证国家开放大学远程教育云平台本身的服务水平，又确保认证、积累与信息平台的服务质量，如何对大规模计算、存储及网络等资源进行有效的管理和调度，提高云平台资源综合利用率，满足不同服务等级与质量要求的用户需求，是未来项目实施过程中急需突破的关键技术。

（6）对大数据管理与个性化推荐技术的需求

“学分银行”的服务对象和建设初衷，决定了信息平台将面向全民提供学习成果认证、积累与转换服务。因此，大量的学习者信息、学习成果及其转换（业务切割）乃至学习计划、学习过程和学习成绩等信息，形成动态的终身学习档案，为未来的认证与转换奠定基础。另外，结合学习者特点、爱好以及学分银行加盟机构提供的各类优质学习成果，可以为学习者个性化学习需求提供推荐服务。这些功能和数据都将成为“学分银行”运行的基础。

围绕信息平台数据类型多、数量大、关联性强等特点，如何依托云计算，构建面向学习者个人的学习成果认定、转换、服务推荐等大数据服务，这也是“学分银行”信息化建设中的关键所在。从数据本身而言，“学分银行”所存储的数据在数据结构方面，既有结构化数据如学生学习档案信息，又有半结构化的数据如在线提交的各种学习成果表单、各种电子证明材料，还有非结构化数据如图片、音视频等等；在数据量方面，有亿级用户的信息；在数据关系方面，不同学习者或机构有个性化的数据，而且数据之间的关联性较大，通过对这些关联数据的综合分析，可以使“学分银行”提供更灵活、更生动的服务。因此，大规模的用户信息及其用户的个性化服务，对大数据的管理和个性化推荐服务都提出了更高的要求，也迫切需要突破海量数据管理与处理，尤其是多数据中心协同的大数据管理与处理技术。

五、结论

“学分银行”业务覆盖人群广、扩展性要求非常高，本文只是结合云技术对信息平台总体架构、弹性计算、按需部署、大数据等需求进行初步分析，其技术创新融合及未来成果规划在国内外同领域中处于较为领先的地位，对下一步信息平台实现起到顶层设计作用，能够满足未来信息平台快速迭代、按需扩展等业务形态复杂多变的建设需求。当然，学分银行业务对云管理安全性、可靠性、跨多机构私有云通信对接等方面仍有大量的需求问题需要解决。

总之，规划建设信息平台的任务是艰巨的，在当前，仍处在上述较容易见到成效的某些方面进行探索的阶段，我们将不断地深入研究与实践，把业务与云技术的优势深度融合，最终实现信息平台便捷、快速地服务于社会的最终目的。

[1][3]Peter Mell，Timothy Grance.The NIST Definition of Cloud Com⁃puting[EB/OL].NIST Special Publication 800-145．[2012－05－10].http://csrc.nist.gov/publications/nistpubs/800－145/SP800－145.pdf．

[2]高林，宋相倩，王洁萍.云计算及其关键技术研究[J].微型机与应用，2011，（10）：5－7．

[4]http://webarchive.nationalarchives.gov.uk/+/http://www.ofqual.gov.uk/downloads/category/117-governance.

[5]http://eng.nile.or.kr.

[6]方慕真等.国家开放大学远程教育云的探索研究[J].中国教育信息化：教育科学出版社，20011，（07）.

[7][8]袁亚兴，孙雨，吴淑苹.国家开放大学远程教育云网络架构研究[J].中国教育信息化：教育科学出版社，20011，（07）.