基于EA模型的国家教育考试信息化顶层设计

杨跃东 鲁欣正 袁芳

摘 要：随着教育考试改革的逐步推进，信息化如何适应教育考试改革的新形势和新要求，如何在考试改革中发挥作用，这是摆在教育考试信息化工作者面前的一大挑战。为理顺教育考试信息化发展思路，明确其建设方向和内容，本文综合分析了教育考试改革、复杂外部环境、考试管理模式创新、新一代信息技术等因素对教育考试信息化的影响，阐述了面向考试改革、面向事业发展、面向考生服务这三大信息化顶层设计指导原则，在此基础上，借鉴企业架构（Enterprise Architecture，EA）思想，以教育部考试中心为研究原型，从全局的视角出发，设计提出了业务架构、应用架构、数据架构和技术架构，为教育考试信息化的实施提供了重要参考，为教育考试改革的开展提供技术支撑。

关键词：顶层设计；企业架构；教育考试信息化

中图分类号：G434 文献标志码：A 文章编号：1673-8454（2016）03-0005-05

从我国隋朝科举制度确立开始，考试至今已有1400多年的历史，随着信息技术的蓬勃发展，考试手段从原始的人工管理手段发展到利用计算机等现代信息技术手段，考生信息管理、考试组织、试卷评分、试题评价等方面都发生了革命性的变化。近年来，我国教育考试机构加快了信息化建设步伐，在基础硬件建设、数据资源建设、业务应用系统建设、考试技术手段应用等方面取得了较好的成绩，尤其是随着国家教育考试标准化考点建设的推进，在全国范围内初步形成了多级视频监控、统一考试指挥、快速应急联动的考试管理信息化平台，有力震慑和打击考试违规行为，给考生营造一个安全、公平、公正的考试环境。随着《国家中长期教育改革和发展规划纲要（2010-2020年）》和《中共中央关于全面深化改革若干重大问题的决定》的出台，教育考试改革与发展正处在一个关键时期。为进一步明确教育考试信息化的发展方向，理顺信息化在教育考试中的作用，本文采用先进务实的理论方法，以教育部考试中心为研究原型，力求站在事业发展和全局战略的高度，对国家教育考试信息化进行顶层设计，着力推动信息化建设与业务发展的全面融合，整合优化资源，消除信息孤岛，构建系统化、整体化的信息化建设框架，实现信息资源共享和业务协同，促进考试管理的精细化和决策的科学化，为教育考试改革的开展提供技术支撑。

一、教育考试信息化顶层设计指导原则

1.面向考试改革，尝试新的信息技术手段

各级教育考试机构在信息技术应用方面进行了很多尝试并取得显著成效，比如网上报名、网上评卷、网上巡查等。随着教育考试改革的深入，以及信息技术的迅速发展，可以在考试信息技术改革方面进行更大胆、更积极的尝试，比如借鉴TOEFL、GRE等考试项目，在一年多考中推行计算机化考试（尤其是英语听力和口语考试），或者探索网考（iBT）以及自适应考试（CAT）等。

2.面向事业发展，打造信息化核心竞争力

国外发达国家考试机构经过多年的发展和兼并，规模日益庞大，经验日趋成熟，技术愈发领先，尤其在计算机化考试、智能评卷等方面经验较为丰富，具有明显的先发积累优势。教育部考试中心经过多年的发展，在这几方面都有了一定的积累，然而与国外考试机构相比，还有较大的差距，应用的水平还较为初级。因此，要把握技术发展脉络，加强信息技术应用的研究、开发、利用，也是打造核心竞争力的重要途径。

3.面向考生服务，注重考生的综合评价

国外考试机构非常重视考试数据的采集、考试结果的分析和评价。例如美国康州的学业水平考试中，康州教育考试部门为州、学区、学校、考生和家长提供详细的统计数据和分析报告，通过这些报告，康州教育部门、学区教育部门、学校等可以制定针对性的政策和方法，帮助落后的学生赶上来。近年来，我国逐步认识到考试评价的重要性，教育部考试中心在2011年启动“云海工程”，尝试建立全方位、多层次、发展性、个性化的综合评价体系。然而从教育考试整体而言，还存在着重管理轻服务、重业务轻数据、重选拔轻培养、重结果轻过程、重成绩轻个性等问题。因此，在信息化建设中，应加强数据标准建设、过程数据采集和管理、结果数据分析和利用等，使考试数据形成规模化和体系化，为考试评价奠定数据基础。

二、信息化顶层设计方法

“顶层设计”的概念源于工程学领域，是大型工程项目建设中的一种设计理念和科学决策模式，是指运用系统论的方法，从全局的角度，对大型复杂系统建设进行统筹规划，集中有效资源，实现结构优化、功能协调、资源整合等目标。桑新民等人[1]认为教育信息化顶层设计在《教育规划纲要》贯彻实施中具有特殊重要的价值，有助于整合信息资源、协调各方关系。何军[2]将顶层设计的概念和方法引入到智慧城市设计中，结合智慧南京建设的实际情况，形成独具南京特色的智慧城市顶层设计总体架构。

企业架构（Enterprise Architecture，EA）是国际普遍采用的信息系统顶层设计的理论方法和工具，是由Zachman在1987年提出的[3]，Zachman本人也被公认为EA理论的开拓者。之后，国际上不同机构或专家推出了一系列EA模型。著名的EA框架包括：Zachman的EA框架[4]、开放组（The Open Group）的TOGAF[5]以及美国联邦政府的FEA[6]等。一般情况下，EA模型主要包括4个组成部分[7][8]：业务架构、应用架构、数据架构以及技术架构。业务架构定义业务经营战略、业务治理、组织和关键业务流程；应用架构定义应用系统开发和使用的蓝图、系统间的相互作用以及与关键业务流程间的关系；数据架构描述数据的逻辑和物理结构以及数据管理资源；技术架构描述支持核心和关键应用的软件基础设施。目前，EA模型被广泛应用在电子政务[9-11]、文化[12]、交通[13]、汽车制造[14]、农业灾害应急[15]、金融[16]、城市管理[17]等领域，取得了较好的效果。

面对教育考试信息化发展的新形势，在面向考试改革、面向事业发展、面向考生服务三个原则的指导下，借鉴企业总体架构（Enterprise Architecture，EA）的思想，从全局的视角出发，以信息化的思维，全面、系统地分析教育考试的各项业务，结合信息技术发展趋势，进行业务架构、应用架构、数据架构和技术架构设计，阐述了在教育考试改革背景下，信息化应该做什么和怎么做等问题。

三、业务架构设计

本文以流程规范化、标准化为指导思想，从信息化平台角度对命题、考务、评价等关键业务点进行串联，构建形成教育考试业务参考架构（如图1所示），可提炼为考试设定、命题、报名、考试实施、阅卷和评价等6大环节。

（1）考试设定。该环节是整个考试项目的启动环节，定义考试名称、考试性质、考试形式、考试时间、费用额度、成绩报告形式和报告时间等。例如选拔性考试还是水平性考试，纸笔考试还是计算机考试等。这些属性将决定命题和考务等工作的开展方式。

（2）命题环节。该环节包括征题、预编辑、编辑、组配试卷、研磨、校对、审查、验收、试测、等值等多个步骤。根据考试项目的不同，命题工作步骤和产出物略有不同。纯纸笔考试的命题产出物主要是Word排版后的试卷；计算机化考试命题的产出物主要是HTML（或XML进行描述）格式化的试题或者试卷。

（3）报名环节。该环节包括报名、照相、缴费、考场编排、打印准考证、张贴考场名单、准备考场等工作。尽管报名是各项考试中必不可少的环节，工作内容也类似，但不同考试项目报名实施主体和报名工作模式略有不同。例如，在实施主体上，高考报名工作由省市考试机构完成；研考报名工作依托学信网统一开展；四六级报名工作主要以学校为单位集体报名。在工作模式上，报名可采用个人报名和集体报名；可以先交费后报名，也可先报名后交费。

（4）考试实施。笔试考试形式来分，可以将考试分为三类：第一类为纸笔考试（含听力），考前主要包括考试材料（试卷、备用卷、磁带等相关考试材料）申报、印制、运送保管等工作，考后主要包括答卷回收等工作；第二类为计算机化考试，考前主要包括试卷打包、试卷推送和试卷呈现等多个步骤，试卷可以直接从题库推送到计算机呈现，也可分级缓存到考点服务器，或者通过光盘导入到考点服务器；第三类为混合型，例如部分纸笔考试（主观题）、部分计算机考试（客观题）。不管采用何种形式，考务指挥都是必不可少的工作，例如考务人员培训、应急处置等工作。

（5）阅卷环节。目前大部分教育考试采用网评的方式，并按照国家教育考试网上评卷相关规定执行。与计算机考试相比，纸笔考试需要进行答题卡扫描工作，之后两种考试方式处理流程相似，客观题计算自动评分（如OMR等），主观题人工网评（试评、一评、二评、复评、双评等多种方式），之后两部分成绩合成。

（6）评价与结果公布。不同考试项目结果公布的渠道不同，高考成绩由省市负责公布，研考等考试成绩通过学信网进行公布，一些社会考试成绩证书由教育部考试中心印发，一些海外考试的成绩和证书由国外主办方直接印发。

四、应用架构设计

应用架构表述了整个信息化体系中各系统、平台之间的关联关系。根据业务架构，形成以业务环节为着眼点的分层应用架构，如图2所示，主要包括考生服务平台、考务综合管理平台、计算机考试平台、成绩处理及发布平台、信息化命题工作平台等。

1.考生服务平台

该平台直接面向考生提供报名、查询等服务，具体包括信息发布系统、报名系统、成绩查询系统、证书查询系统等。信息发布系统为考生提供考试有关的信息，例如考生名称、内容、考试时间等；报名系统为考生提供在线报名和交费的平台；成绩查询系统允许考生在考后订阅和查询考试成绩；证书查询系统提供证书查询和认证服务。

2.考务综合管理平台

该平台为各级考务工作者提供统一、分权限的工作平台，具体包括视频指挥系统、应急预案管理系统、舆情监控系统、网上巡查系统、试卷综合管理系统、智能决策系统、公文传输系统等。该平台通过互联网技术、多媒体技术，实现对考场和保密室的实时网络监控；实现对考试试卷印制、运输、交接、保管、回收等全过程管理；实现考试现场指挥、重要公告下发、有害信息数据报送、考试突发事件处理等。

3.计算机考试平台

将试卷按照某种策略推送到考试终端呈现，并将考生的作答信息进行反馈（实时或者非实时），具体包括试卷推送系统、试卷呈现系统、考试进程控制系统、答案回收系统等。为了适应不同的考试项目，平台包括在线推送和离线推送等多种方式，支持台式机、笔记本、Pad等多种考试终端，且针对不同的考试人群（学生、老人、视觉障碍者等），进行友好的界面设计和导航设计。

4.成绩处理及发布平台

成绩处理及发布平台提供阅卷管理、自动评分、统计分析、成绩管理等系统。阅卷管理包括试卷扫描、阅卷教师管理、阅卷场所管理、阅卷进度、阅卷质量、阅卷技术人员的管理；自动评分系统可作为前沿技术研究和专业化考试机构的技术储备，与人工评分相互验证，逐步完善；统计分析系统根据CTT、IRT等教育测量理论对试卷进行质量分析、等值分析和其它统计分析，并确认考试合格率；成绩管理系统包括成绩合成、成绩检验、考生成绩汇总、上报、公布、查询、打印成绩单等过程管理。

5.信息化命题工作平台

信息命题工作平台是基于题库的信息化命题综合管理平台，包括命题所有需要和可以信息化管理的工作事务，具体包括征题系统、命题人员管理系统、试卷生产系统等。征题系统可改善“特定的时间、特定的地点、特定的人员”这种命题方式，提供更加灵活、人性化的工作方式；试卷生成系统主要功能包括试卷模板管理、试题管理、组卷、研磨校审管理等。

五、面向资源综合利用的数据架构设计

为深入挖掘数据的潜在业务价值，提升基于数据的宏观决策能力和对考生的服务能力，本文着眼于全面、准确、完整反映考试运行状况的全局基础数据库建设，提出面向资源综合利用的“三库一平台”的数据架构，实现信息采集、存储、分析、挖掘、利用的一体化，实现对教育考试信息资源的有序化组织和统一管理，为业务管理、智能决策、考试评价提供数据支撑。如图3所示。

“三库”指业务生产库、交换与共享库、数据仓库；“一平台”指数据交换与共享平台。

1.交换与共享库

按照一定规则从各有关业务系统生产库（例如考生服务平台数据库、考务综合管理平台数据库等）中抽取数据，按照清洗转换规则将生产库中的数据转换成共享交换库中的主题数据，形成面向交换的教育考试数据交换与共享库。根据教育考试的业务特点，其核心主题库为考生库。考生库由结构化信息和非结构化信息组成，结构化信息主要包括以下几类：

（1）考生自然信息：主要包括考生号、考生姓名、性别、证件类型、证件号、国籍、出生日期、通信地址、联系电话等信息；

（2）考生报考信息：主要包括考生报考项目、报考科目、报考方式、报考时间、考试时间、考试地点等信息；

（3）考生成绩信息：主要包括考生参考项目、考试科目、考试时间、考试地点、考试加分、考试总成绩、科目成绩和科目小题成绩等信息；

（4）考生违纪信息：包括考生违纪的时间、地点、违纪类型、违纪事实、违纪处罚和相关的考试项目、科目信息等信息；

（5）考生证书信息：包括考生取得证书时间、证书名称、证书类型、考试项目和所取得的证书等级等信息。

考生库非结构信息主要包括考生照片、指纹等信息。

2.数据仓库

围绕“为考生服务”这一核心，基于数据仓库可进行面向考生、面向业务和面向评价的服务。面向考生的服务指提供考生报名信息、考试信息、诚信信息、成绩信息、证书信息、答题信息及考生个人评价信息等的查询和分析。面向业务的服务指提供考试评卷信息、考点考场、设备设施分布情况、考试监考人员培训情况分析、资质情况分析、命题专家情况分析等。面向评价服务指提供考生成绩分布情况分析、地域成绩分布、历年成绩对比分析等。通过对这些数据的分析，可以对教育考试的宏观情况进行把握，从而为教育考试的改革提供定量的数据支撑。

3.数据交换与共享平台

该平台的建设为数据的采集、传输、共享、交换提供通道，实现国家教育考试交换共享库和数据仓库的自动数据抽取、转换和加载以及共享交换库与各应用系统的动态数据交换和共享，同时实现相应的管理，包括数据模型管理、数据安全管理和数据存储管理等。在数据采集环节，可通过前置机的方式，搭建省级考试机构与全局数据库（交换与共享库）之间的快速通道。

六、面向集成的软件技术架构设计

为适应我国现行的教育考试行政管理体系，兼容现有的信息化系统，因此，在顶层设计中，软件技术架构主要关注于软件系统集成（应用集成、门户集成等）。如图4所示。

在应用集成方面，国家教育考试信息系统采用面向服务的体系架构，实现信息系统松散耦合，各信息系统相对独立，在必要时完全可以独立运行。信息系统与信息系统之间通过SOA的方式进行集成和整合，可以确保应用集成和部署的顺利进行。

门户集成的目的是使用户在统一门户上使用所有需要的应用系统。界面集成要实现单点登录，使用户只需登录一次即可访问所有需要的应用系统。新开发的业务系统可采用Portal方式进行集成；已有的业务系统，可以采用统一认证后，使用网页方式集成。在门户集成过程中，各应用系统需要遵循统一的页面布局和配色方案。门户的认证方式上应支持密码认证、USB-KEY认证和动态口令认证方式等多种方式。

七、结束语

本文依据顶层设计的理论，勾勒出教育考试信息化建设的业务架构、应用架构、数据架构和技术架构。在具体项目实施过程中，可设立“考生服务平台”、“考务综合管理平台”、“计算机考试平台”、“成绩处理及发布平台”、“信息化命题工作平台”、“信息资源建设工程”六个建设项目。然而同时也需要充分认识到，依据顶层设计进行信息化建设是一个极其复杂的系统工程，需要正确处理好长远规划与业务急需的关系，处理好新建系统和已有系统的关系，要突出重点、分布实施，业务急需、体现核心竞争力的项目优先建设，事关基础性、全局性的项目统筹建设，而且要根据实际情况，在必要时进行合理调整，只有这样，才能切实发挥信息化顶层设计的作用，才能切实发挥好信息化对教育考试的支撑和保障作用。

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（编辑：王晓明）