基于大數(shù)據(jù)技術(shù)的教育平臺(tái)建設(shè)初步研究

摘要：基于大數(shù)據(jù)的教育平臺(tái)，顧名思義就是將大數(shù)據(jù)技術(shù)融合到現(xiàn)有教育系統(tǒng)中構(gòu)建起軟件平臺(tái)以實(shí)現(xiàn)管理人員科學(xué)決策、系統(tǒng)成員高效交互信息和資源有效共享等功能[1]。一般認(rèn)為大數(shù)據(jù)具備5V特征，即：大量（Volume）、高速（Velocity）、多樣（Variety）、低價(jià)值密度（Value）、真實(shí)性（Veracity）[2]。隨著中小學(xué)、高等院校等教育實(shí)踐主體的信息化程度的快速提升[3]，屬于教育領(lǐng)域的數(shù)據(jù)體量出現(xiàn)了飛躍式的增長(zhǎng)，在局部地方甚至出現(xiàn)了幾何級(jí)數(shù)方式的增長(zhǎng)[4]。筆者根據(jù)自己項(xiàng)目實(shí)踐的案例，分析了在構(gòu)建大數(shù)據(jù)教育平臺(tái)時(shí)存在的問題，初步分析研究解決方案。

關(guān)鍵詞： 大數(shù)據(jù)技術(shù);教育平臺(tái);面對(duì)數(shù)據(jù);信息孤島

一、構(gòu)建大數(shù)據(jù)教育平臺(tái)時(shí)存在的問題

1.1局部性數(shù)據(jù)維度偏低

目前大數(shù)據(jù)教育平臺(tái)的數(shù)據(jù)主要來源為各個(gè)學(xué)校的數(shù)字化校園系統(tǒng)，有些學(xué)校的數(shù)據(jù)主要是手工錄入的非結(jié)構(gòu)化數(shù)據(jù)，在教學(xué)管理系統(tǒng)中這一現(xiàn)象尤為顯著。上述的這些現(xiàn)象導(dǎo)致某些學(xué)校的數(shù)據(jù)維度較低、存在數(shù)據(jù)來源不足的問題。

1.2校園數(shù)據(jù)接口不完善

目前大多數(shù)學(xué)校內(nèi)部的各個(gè)系統(tǒng)子系統(tǒng)通常是由不同的軟件服務(wù)商提供的。學(xué)校內(nèi)部的教務(wù)系統(tǒng)、校園一卡通系統(tǒng)、圖書管理系統(tǒng)、財(cái)務(wù)管理系統(tǒng)之間的數(shù)據(jù)缺乏統(tǒng)一的規(guī)范[5]，存在數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)不一致、各業(yè)務(wù)系統(tǒng)的接口對(duì)接難度大。在多個(gè)學(xué)校之間的數(shù)據(jù)互聯(lián)時(shí)，上述問題尤為明顯。

1.3缺乏有效的數(shù)據(jù)管理中心

大多數(shù)學(xué)校內(nèi)部都缺乏數(shù)據(jù)管理中心，沒有統(tǒng)一的數(shù)據(jù)管理規(guī)范。很多學(xué)校都沒有專門的工作人員維護(hù)校園內(nèi)部各個(gè)子信息系統(tǒng)的接入數(shù)據(jù)，導(dǎo)致各子系統(tǒng)處于相對(duì)獨(dú)立的狀態(tài)運(yùn)行，形成了大量的信息孤島。導(dǎo)致系統(tǒng)級(jí)的可用數(shù)據(jù)在數(shù)量上偏少、在質(zhì)量上偏差，沒有能將大數(shù)據(jù)的分析處理優(yōu)勢(shì)體現(xiàn)出來。

1.4項(xiàng)目的成本限制

現(xiàn)有的專用大數(shù)據(jù)平臺(tái)投資成本高、收益周期較長(zhǎng)。學(xué)校信息系統(tǒng)項(xiàng)目的內(nèi)部管理模塊定制化要求高、定制成本高、實(shí)施周期過長(zhǎng)。學(xué)校的信息系統(tǒng)預(yù)算通常有限，獨(dú)立承擔(dān)專用大數(shù)據(jù)平臺(tái)的實(shí)施費(fèi)用顯得力不從心。導(dǎo)致深入的數(shù)據(jù)分析挖掘工作的常規(guī)推廣遇到困難，基于大數(shù)據(jù)的教學(xué)科研應(yīng)用也比較難于落地實(shí)施。

總而言之，造成上述的問題的本質(zhì)性原因是采用了將邏輯關(guān)系進(jìn)行固化的數(shù)據(jù)處理方式，將應(yīng)用邏輯與數(shù)據(jù)進(jìn)行綁定，建設(shè)時(shí)期不同、開發(fā)商不同，造成了每個(gè)應(yīng)用系統(tǒng)都有獨(dú)立的數(shù)據(jù)源，異構(gòu)系統(tǒng)之間的數(shù)據(jù)不能聯(lián)通，時(shí)間一長(zhǎng)造成很多“信息孤島”[6]。解決數(shù)據(jù)孤島問題后才能實(shí)現(xiàn)各系統(tǒng)數(shù)據(jù)的無縫互聯(lián)，才能提升數(shù)據(jù)的有效廣域共享，進(jìn)而能多個(gè)學(xué)校共用一個(gè)數(shù)據(jù)基礎(chǔ)設(shè)施，進(jìn)而降低單個(gè)學(xué)校的運(yùn)行維護(hù)成本，有利于大數(shù)據(jù)教育平臺(tái)的落地實(shí)施。

二、解決存在問題的初步方案

筆者為解決上述問題初步提出面對(duì)數(shù)據(jù)的大數(shù)據(jù)的教育平臺(tái)的解決方案，該方案包括數(shù)據(jù)登記中心、數(shù)據(jù)池及數(shù)據(jù)服務(wù)單元，其中：數(shù)據(jù)池是用于存儲(chǔ)數(shù)據(jù)的基礎(chǔ)設(shè)施，通常由云存儲(chǔ)設(shè)備實(shí)施;數(shù)據(jù)登記中心用于構(gòu)建起規(guī)范的數(shù)據(jù)界定、內(nèi)部命名規(guī)則和登記功能以實(shí)現(xiàn)對(duì)多源異構(gòu)數(shù)據(jù)的管理;數(shù)據(jù)服務(wù)單元包括若干個(gè)面對(duì)數(shù)據(jù)的功能封裝單元，功能封裝單元用于對(duì)數(shù)據(jù)池內(nèi)的數(shù)據(jù)進(jìn)行訪問，其在初次訪問數(shù)據(jù)池時(shí)、數(shù)據(jù)登記中心主動(dòng)刷新信息并告知數(shù)據(jù)服務(wù)單元、以及訪問出現(xiàn)異常時(shí)均需從數(shù)據(jù)登記中心獲取訪問所需的信息，然后再對(duì)數(shù)據(jù)池內(nèi)數(shù)據(jù)進(jìn)行訪問。

數(shù)據(jù)池內(nèi)存儲(chǔ)的數(shù)據(jù)可以是任意類型的數(shù)據(jù)，其包括但不限于結(jié)構(gòu)化/非結(jié)構(gòu)化數(shù)據(jù)、實(shí)時(shí)/存檔/歷史數(shù)據(jù)，空間/非空間數(shù)據(jù)。數(shù)據(jù)池是存放數(shù)據(jù)的空間，其實(shí)現(xiàn)方式不依賴于特定的軟件、硬件平臺(tái)或系統(tǒng)，僅需實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)的可存儲(chǔ)性、可訪問性及可擴(kuò)展性，通過數(shù)據(jù)登記中心所載明的信息，數(shù)據(jù)訪問的發(fā)起者可以訪問到數(shù)據(jù)池中的數(shù)據(jù)。

為了構(gòu)建起規(guī)范的數(shù)據(jù)界定、內(nèi)部命名規(guī)則和登記功能，數(shù)據(jù)登記中心的功能模塊應(yīng)包含數(shù)據(jù)標(biāo)準(zhǔn)、數(shù)據(jù)分類、登記方法、數(shù)據(jù)索引、檢索、分布式管理和運(yùn)行等模塊。數(shù)據(jù)服務(wù)單元根據(jù)具體應(yīng)用場(chǎng)景自動(dòng)確定所需訪問的數(shù)據(jù)及對(duì)所訪問數(shù)據(jù)的邏輯處理規(guī)則，邏輯處理規(guī)則為語義規(guī)則、關(guān)聯(lián)關(guān)系規(guī)則、邏輯關(guān)系規(guī)則及風(fēng)格規(guī)則等。本文的解決方案在具體應(yīng)用時(shí)，每個(gè)數(shù)據(jù)服務(wù)單元均能根據(jù)不同的數(shù)據(jù)類型提供不同的功能，數(shù)據(jù)服務(wù)單元為應(yīng)用系統(tǒng)的搭建與運(yùn)行提供了數(shù)據(jù)、邏輯、展現(xiàn)等方面的支撐。

現(xiàn)有教育信息系統(tǒng)的應(yīng)用開發(fā)都將數(shù)據(jù)直接交給數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)管理，應(yīng)用本身并不管理數(shù)據(jù)，這導(dǎo)致需求發(fā)生變化時(shí)往往需要更改數(shù)據(jù)庫設(shè)計(jì)。在權(quán)限控制方面通常是針對(duì)角色進(jìn)行功能模塊控制，即角色的類別決定所能使用的功能，而沒有針對(duì)數(shù)據(jù)本身進(jìn)行權(quán)限控制，這會(huì)導(dǎo)致數(shù)據(jù)離開應(yīng)用（如出現(xiàn)數(shù)據(jù)庫被惡意攻擊等）時(shí)出現(xiàn)嚴(yán)重的安全性問題。本文的解決方案，還包括對(duì)數(shù)據(jù)池內(nèi)的數(shù)據(jù)進(jìn)行訪問并對(duì)訪問權(quán)限進(jìn)行控制的訪問權(quán)限中心，數(shù)據(jù)功能單元將訪問所需的信息發(fā)送給訪問權(quán)限中心，由訪問權(quán)限中心依據(jù)數(shù)據(jù)登記中心所載明的信息進(jìn)行具體數(shù)據(jù)的訪問，并將訪問結(jié)果反饋到數(shù)據(jù)功能單元。在具體設(shè)置時(shí)，訪問權(quán)限中心內(nèi)設(shè)定有用戶認(rèn)證、用戶授權(quán)、數(shù)據(jù)屬性設(shè)置、數(shù)據(jù)權(quán)限設(shè)置、數(shù)據(jù)加密、數(shù)據(jù)解密等模塊，數(shù)據(jù)權(quán)限中心用于獲取數(shù)據(jù)、傳輸數(shù)據(jù)、存儲(chǔ)數(shù)據(jù)、管理數(shù)據(jù)、調(diào)度數(shù)據(jù)及對(duì)數(shù)據(jù)權(quán)限進(jìn)行控制。數(shù)據(jù)功能單元獲取數(shù)據(jù)池內(nèi)數(shù)據(jù)時(shí)，由訪問權(quán)限中心實(shí)現(xiàn)對(duì)數(shù)據(jù)的訪問和控制，能提升數(shù)據(jù)的安全性。

數(shù)據(jù)功能單元為面對(duì)數(shù)據(jù)的相關(guān)功能的封裝，由數(shù)據(jù)功能單元為系統(tǒng)應(yīng)用的搭建與運(yùn)行提供邏輯方面的支撐，應(yīng)用邏輯與數(shù)據(jù)不是固化綁定關(guān)系，應(yīng)用都基于統(tǒng)一的數(shù)據(jù)資池，同樣的數(shù)據(jù)可以被若干搭建出來的系統(tǒng)應(yīng)用在合理的權(quán)限控制下使用，從根本上保證了不再有“信息孤島”、數(shù)據(jù)大量冗余和二義性等問題。應(yīng)用時(shí)應(yīng)用可根據(jù)角色所對(duì)應(yīng)的數(shù)據(jù)訪問權(quán)限，基于數(shù)據(jù)池而通過一個(gè)個(gè)數(shù)據(jù)功能單元的組合搭建而成，天然地具有靈活的擴(kuò)展性，擺脫了對(duì)具體方式的依賴，可以依據(jù)需求自行搭建、修改、擴(kuò)展需要的應(yīng)用，真正做到了隨需應(yīng)變、快速響應(yīng)需求。

三、結(jié)語

本文為構(gòu)建大數(shù)據(jù)教育平臺(tái)時(shí)存在的問題，初步提出面對(duì)數(shù)據(jù)的大數(shù)據(jù)的教育平臺(tái)的解決方案。解決方案具有應(yīng)用邏輯與數(shù)據(jù)不是固化綁定關(guān)系，應(yīng)用都基于統(tǒng)一的數(shù)據(jù)池，同樣的數(shù)據(jù)可以被若干搭建出來的系統(tǒng)應(yīng)用在合理的權(quán)限控制下使用的優(yōu)點(diǎn)，保證了不再有“信息孤島”、數(shù)據(jù)大量冗余和二義性等問題。使得基于該解決方案構(gòu)造出的應(yīng)用系統(tǒng)響應(yīng)效率高，維護(hù)成本低，便于數(shù)據(jù)共享和系統(tǒng)功能的擴(kuò)展，對(duì)構(gòu)建大數(shù)據(jù)教育平臺(tái)由積極的借鑒意義。

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作者簡(jiǎn)介： 張春艷（1979- ），女，四川成都人，碩士，工程師，研究方向：大數(shù)據(jù)技術(shù)。