基于大數(shù)據(jù)在線分析學習管理平臺設計與開發(fā)研究*

黃鴻凌 王科 劉祥程 朱從秋

湖南城市學院信息與電子工程學院 湖南 益陽 413000

1 背景

國家教育事業(yè)發(fā)展“十三五”規(guī)劃提出，利用大數(shù)據(jù)、云計算等信息技術，推動“互聯(lián)網(wǎng)+教育”發(fā)展，促進優(yōu)質(zhì)教育資源共建共享。最近，因為疫情導致許多學校采用線上學習，這使許多的學校選擇線上平臺，但大部分平臺僅僅提供教學、布置作業(yè)和考試等功能，期間產(chǎn)生的數(shù)據(jù)并沒有有效的利用。為了更好地利用這些數(shù)據(jù)，本文采用大數(shù)據(jù)技術，進行數(shù)據(jù)挖掘、分析，并利用數(shù)據(jù)可視化技術清晰地把用戶的教學或?qū)W習情況反饋給用戶，提高教學質(zhì)量。

2 系統(tǒng)設計目標

基于大數(shù)據(jù)在線分析學習管理平臺，教師可以發(fā)布教學資源（教學視頻和作業(yè)）到平臺，學生利用平臺進行學習。其視頻點擊記錄、學生寫作業(yè)和答題的信息能夠自動地記錄，對記錄進行系統(tǒng)的分析，從中揭示學生的學習模式，從而幫助老師優(yōu)化教學方法，提高教學質(zhì)量。

3 系統(tǒng)體系設計結構

該平臺采用了B/S開發(fā)模式[1]，利用SSM（SpringBoot+Spring+Mybatis）[2]框架。平臺采用分層設計模式，主要用到技術如下：

3.1 HLS 技術

HLS（HTTP Live Streaming）是Apple的動態(tài)碼率自適應技術。主要用于PC和Apple終端的音視頻服務。包括一個m3u(8)的索引文件，TS媒體分片文件和key加密串文件。本文使用FFmpeg對視頻進行編碼處理，生成m3u8文件及ts文件，使用Nginx作為媒體服務器，客戶端使用video.js播放視頻。

3.2 數(shù)據(jù)庫與文件系統(tǒng)

mybatis數(shù)據(jù)庫，mongodb數(shù)據(jù)庫，Hbase數(shù)據(jù)庫，HDFS文件系統(tǒng)（數(shù)據(jù)的處理），fastDFS（圖片的存儲），GridFS（模板頁面的存儲）。

3.3 SSI服務端技術

將頁面拆分成很多小頁面，通過cms去管理這些小頁面，當要更改部分頁面內(nèi)容時只需要更改具體某個小頁面即可，使用web服務（例如nginx）的SSI技術，將多個子頁面合并渲染輸出。

4 系統(tǒng)功能設計

本系統(tǒng)采用SSM框架，采用Hadoop云計算平臺，實現(xiàn)大數(shù)據(jù)在線分析學習管理平臺。具體分為課程管理模塊、交互式系統(tǒng)模塊、學習分析可視化模塊、學習答疑共享貼吧模塊。系統(tǒng)總體結構框架圖如圖1所示。

圖1 系統(tǒng)總體結構框架

課程管理模塊：老師錄制教學視頻并發(fā)布到平臺上，可根據(jù)課程計劃布置作業(yè)。學生可以通過平臺回顧上課內(nèi)容，預習新知識，完成作業(yè)。

交互式系統(tǒng)模塊：上課期間，老師可以通過該模塊與學生交流，學生有問題可以咨詢老師，老師把問題答案反饋給學生，實現(xiàn)師生之間互動。

學習分析可視化模塊：分析學生數(shù)據(jù)，統(tǒng)計學生學習情況，用Hightchar工具繪制可視化圖表，老師能夠直觀的了解學生的學習情況，及時調(diào)整教學方法，從而提高教學效果。

學習答疑共享貼吧模塊：學生遇到問題不僅可以咨詢老師，也可以把問題發(fā)到改模塊內(nèi)的貼吧上，同學們可以根據(jù)自己的心得來進行交流自由言論，解決問題。

5 系統(tǒng)詳細設計

5.1 個人學習管理模塊

從學生角色登錄平臺，系統(tǒng)會收集學生在平臺上提交作業(yè)、討論、觀看視頻等行為來收集數(shù)據(jù)，為學生展示數(shù)據(jù)圖，并同時系統(tǒng)會根據(jù)學生的各項數(shù)據(jù)進行分析之后， 會推送相關通知和預測學生的學習趨勢給學生或老師。

5.2 課程管理模塊

從老師角色登錄平臺，老師可以上傳視頻、資料等資源，并可以對上傳的資源進行增刪改查等操作。

5.3 視頻播放模塊

學生可以觀看平臺推送的視頻，也可以對任課老師發(fā)布的視頻進行學習。

6 結束語

本系統(tǒng)通過收集學生與老師的數(shù)據(jù)，進行數(shù)據(jù)的分析與可視化，同時也為學生提供了貼吧交流、學習答疑等功能，而對于教育管理人員來說，可以為他們提供更全面的數(shù)據(jù)分析與預測功能，并針對性的幫助學生發(fā)現(xiàn)問題、提供建議，為線上教育提供可持續(xù)性的發(fā)展。