新工科背景下“一帶一路”高校教育大數據分析平臺建設研究

張文正

（安徽三聯學院基礎實驗教學中心,安徽 合肥 230601）

近年來，大數據技術得到了有效的創新和發展，現如今，大數據技術已然成為推動教育領域創新發展的不竭動力。為了有效地推動大數據技術在教育領域的深層次應用，我國教育部提出了大數據發展戰略。從一定程度上講，該發展戰略提出的核心目的便是通過建設研究機構、設置相關機制的方式探索和研究大數據技術在教育領域的深層次應用。在教育部門積極倡導新工科建設的大背景下，“一帶一路”高校內部的教育數據日益繁雜。鑒于此，推動集教育數據采集、教育數據分析、教育數據應用于一體的高校教育大數據分析平臺的建設就顯得非常必要了。只有這樣才能推動各項教育數據的融合發展，也只有這樣才能消除“信息孤島”現象[1]。當然，推動高校教育大數據分析平臺的建設在助推高校新工科建設當中同樣發揮著重要作用。本文著重探討了新工科建設背景下，“一帶一路”高校建設教育大數據分析平臺的方法。

1 “一帶一路”高校戰略聯盟建設對于高校教育大數據平臺構建的優勢

2015年在甘肅省政府的倡導下，“一帶一路”高校戰略聯盟正式建設成立[2]?！耙粠б宦贰备咝鹇月撁说慕ㄔO有效地加強了成員高校間教育、文化、科技等領域間的合作[3]。在調查研究中筆者發現，當前“一帶一路”高校戰略聯盟內部已經搭建了教育信息、學術資源共享交流平臺，有效地推動了成員高校間教育數據、文化數據的交流。從某種意義上講，這為“一帶一路”高校教育大數據平臺的構建提供了海量的數據支撐。鑒于此，在新工科背景下，研究推動“一帶一路”高校教育大數據平臺的建設方法就顯得尤為重要了。

2 新工科背景下“一帶一路”高校教育大數據分析平臺建設的意義

通過構建高校教育大數據分析平臺，可以有效地推動高校中心數據庫的建設。在新工科背景下，這不僅有利于“一帶一路”高校更好地開拓學生的國際視野，同時也能在很大程度上推動教師教學能力的發展。本文從以下幾個方面分析了新工科背景下“一帶一路”高校戰略聯盟共同構建教育大數據分析平臺的意義。

2.1 有利于規模龐大的教育數據的整合和使用

隨著“一帶一路”高校戰略聯盟的建設成立，“一帶一路”高校戰略聯盟成員學校都積極地開展了人才培養新機制的建設工作。在這一環境下，“一帶一路”高校教育數據的來源開始變得多樣化?，F如今，“一帶一路”高校大多面臨著規模非常龐大的教育數據的處理難題。不僅如此，近年來，“一帶一路”高校的招生規模日益擴大，學生信息不斷積累，也直接增加了高校的教育大數據信息。現階段，“一帶一路”高校急需一個有效的平臺處理規模龐大的教育信息數據。通過構建高校教育大數據分析平臺的方式則可以有效地推動“一帶一路”高校戰略聯盟成員高校間教育大數據的交流和共享，與此同時，各成員高校也可以借此進行教育數據整合經驗的分享，掌握了教育大數據高效率整合方法的高?？梢约皶r地將自身的經驗分享給其他成員高校，這對高校教育數據的有效整合無疑具有重要意義[4]。除此之外，教育大數據分析平臺中包含HDFS、HBase等分布式存儲系統，可以實現不同類型、不同形式數據的存儲。毫無疑問，這可以有效的推動高校教育大數據整合水平的提升。

2.2 有利于教育大數據的充分利用

通過深入地研究“一帶一路”高校教育數據的搜集和使用情況，可以發現許多“一帶一路”高校的教育數據搜集仍然停留在移動終端系統數據收集階段。雖然移動設備的出現和發展為“一帶一路”高校教育數據信息的搜集工作提供了一些便利，但倘若僅僅利用移動終端系統進行教育數據信息的搜集工作，那么這些教育數據信息可能只能發揮數據查詢功能，而無法切實地為高校管理者服務，這對“一帶一路”高校新工科建設工作的開展顯然是非常不利的。而通過構建高校教育大數據分析平臺，一方面可以推動傳統教育數據搜集方式的創新，實現多方位的教育數據搜集，另一方面也可以有效地促進教育大數據查詢方式的創新，實現教育數據的高效查詢。不僅如此，通過構建高校教育大數據分析平臺的方式還可以實現“一帶一路”高校戰略聯盟成員高校間教育數據的互通共享，推動各成員高校間教育數據的共同利用[5]。除此之外，高校教育大數據平臺還可以有效地對教育數據信息的應用需求進行挖掘，并采用實時計算、圖示計算等算法實現對繁雜教育數據信息的分析、挖掘、計算和應用，這可以有效地發揮教育數據在推動高校發展方面的作用[6]。

2.3 有利于推動穩定大數據環境的建設

現階段，許多“一帶一路”高校不同學科和不同專業的大數據環境都建立在現有IT環境之上，這直接影響了大數據環境的穩定運行。除此之外，“一帶一路”高校的領導干部也大多忽略了對大數據環境的維護工作，這不僅嚴重阻礙了“一帶一路”高校教學工作和科研工作的順利開展，同時也不利于學校新工科建設工作的開展。通過構建高校教育大數據分析平臺的方式則可以實現“一帶一路”高校戰略聯盟教育大數據環境的統一建設，這一方面實現了穩定大數據環境的構建，另一方面也實現了大數據環境的統一維護。除此之外，還可以有效推動“一帶一路”高校戰略聯盟成員高校教學工作和科研工作的穩定開展。

總之，現階段“一帶一路”高校不僅面臨著新工科建設工作的挑戰，同時也需要積極探索建設人才培養新機制的方法，倘若無法切實整合高校的教育數據信息，那么這些工作的開展顯然是非常困難的。而通過建設大數據分析平臺的方式，則可以有效地整合高校的教育數據信息。為此，研究和分析建設教育大數據分析平臺的方法就顯得非常必要了。

3 高校教育大數據分析平臺建設的原則

在新工科背景下，為了有效地推動高校教育大數據分析平臺的建設，高校應當在以下原則的基礎上開展教育大數據分析平臺的建設工作。

3.1 擴展性

在不同的階段、不同的時期高校教育大數據的搜集、分析和應用都有著不同的要求。因此，在建設教育大數據分析平臺的過程中，相關建設工作者應當努力開發建設具有擴展性的教育大數據分析平臺，從而為日后的升級改造工作奠定堅實基礎。

3.2 層次性

為了盡可能地提升高校教育大數據分析平臺建設的質量，相關工作人員在建設過程中應當積極借鑒云計算平臺、智慧城市平臺等建設的先進經驗，對教育大數據分析平臺的軟硬件設施進行合理分層，盡可能地提升每一層組織的合理性，從而為日后的系統開發工作和系統維護工作奠定基礎。

3.3 安全性

從一定程度上講，安全性是高校教育大數據分析平臺建設所必須遵循的原則。鑒于此，高校在推動教育大數據分析平臺建設的過程中，應當對每一個與教育大數據分析平臺建設相關的軟硬件設施進行加密處理，通過完善的身份認證機制和授權機制保證教育大數據分析平臺的安全性。除此之外，在建設實踐過程中，相關建設工作人員還應當嚴格遵守相關的法規要求，對數據的收集、查詢以及存儲進行權限管理，以保證數據信息的安全性。

3.4 易用性

高校建設大數據分析平臺的核心目的便是為日后的教育數據信息的應用和創新奠定基礎。因此，在建設高校教育大數據分析平臺的過程中，相關工作人員應當以不同客戶的不同需求為基礎，為客戶提供便利的調用接口和集成模式。

總之，高校只有在以上建設原則的基礎上開展教育大數據分析平臺的建設工作，才能切實保證教育大數據分析平臺建設的高效性，也只有這樣，教育大數據分析平臺才能切實發揮其在推動高校教育教學發展方面的作用。

4 新工科背景下“一帶一路”高校教育大數據分析平臺建設策略

為了滿足“一帶一路”高校新工科建設的需求和國際視野人才培育的需求，相關建設工作人員在推動高校教育大數據分析平臺建設的過程中，應當從數據采集、存儲計算、分析挖掘和具體應用等方面著手。

4.1 基礎硬件層

基礎硬件層主要是由一組PC機或服務器組建而成的集群，其承擔著數據存儲、數據運算、數據容錯、數據調度以及通訊的任務，在實際工作中，其主要是對其他層下達的命令進行執行和反饋。從集群功能的角度分析，其能夠在極大程度上避免單點故障現象的出現，從而有效地提升計算速度，并且集群也可以用于數據備份。從本質上講，基礎硬件層在整個大數據生態中占據著基礎性地位，只有保證了基礎硬件層的質量，才能為用戶提供高效快捷的存儲服務，也只有這樣后續的數據挖掘工作和數據分析工作才能順利開展。

4.2 數據資源層

數據資源層的任務主要是對不同系統進行細致分析，從而在此基礎上設計系統數據采集范圍和目標，進而對校內日常工作中產生的數據進行詳細的分析，教學數據、科研數據、管理數據等都是由數據資源層負責收集整合。在校外信息系統數據收集當中，數據資源層同樣發揮著重要作用，政府數據、高校數據、企業數據等也需要數據資源層負責數據的收集和整合工作。只有充分進行數據資源層的建設，才能為大數據分析工作的開展奠定堅實基礎。

4.3 高校教育大數據采集與存儲

高校教育大數據采集與存儲建設的主要目的是為形式各樣的異構數據研制適配接口，以實現校內外系統的有效連接，與此同時，其也具有數據存儲、數據轉換等基本管理功能。

4.3.1 數據抽取

對高校教育大數據基礎平臺所需搜集的各類信息數據，進行特色化適配接口的研制；對已經建設的信息系統，則主要是研發與之對應的接口模塊，以實現系統對接的目的；對無法實現數據共享接口的系統，則能夠利用ELC工具開展數據采集工作，并嚴格按照相關的規范進行數據的轉換工作，從而實現數據的統一存儲管理。

4.3.2 數據預處理

數據預處理主要是對已經完成抽取的數據進行處理，在這一過程中異常數據會被清除，錯誤數據將被改正，重復數據也會被清除。除此之外，各類數據還會被轉化成統一的文本形式進行文件存儲。

4.3.3 數據存儲

數據存儲工作主要是借助HDFS文件系統，實現形式各樣的數據的文本化轉化和存儲，以推動數據存儲拓展性和容錯性的提升。在數據存儲過程中，各類數據會按照一定的規則進行存儲，每天產生的數據信息都會被完整地記錄在數據文件集當中。在建設高校教育大數據分析平臺的過程中，應當努力打造支持從數據庫表到HBase/Hive的轉化的教育大數據分析平臺，進而有效地推動數據檢索和數據修改性能的提升。

4.4 教育應用層

數據采集存儲的核心目的便是為數據作用的發揮奠定基礎，而只有在實踐應用中這些數據的作用才能充分發揮。例如對學生數據的搜集和存儲，在實踐過程中大量搜集學生學習規律、生活規律、心理等方面的數據并進行數據存儲，可以實現對學生學習情況、心理問題等方面的充分把握。對教師數據的收集和存儲，則可以將教師的教學情況以數據的形式展現出來，通過這一方式可以幫助教師及時改進自己的教學方法，也可以幫助教師及時發現其科研中存在的問題。對專業發展數據的搜集和分析，則可以迅速找出制約專業發展的各項因素，從而為專業改進方案的制定提供數據支撐，這對專業的改革和發展無疑具有重要意義。除此之外，還可以對學校均衡發展數據進行采集和分析，繼而制定長遠的教育發展戰略。

4.5 高校教育大數據分析和展示

通過對各種大數據分析方法的應用，并借助Spark、MPP等技術手段，能實現對數據的深層次分析。這一過程主要包括聚類、分類、序列挖掘、預測等。通過對數據報表工具的使用，結合特定的需求進行形式各樣的數據報表的制定，并將完成制定的報表保存為報表文件，最后以可視化的方式展現。

5 高校教育大數據分析平臺在“一帶一路”高校中的應用前景

高校教育大數據分析平臺在“一帶一路”建設中有著廣泛的應用前景，“一帶一路”高校的頂層設計、教學管理等都可以借助教育大數據分析平臺來完成。

5.1 教育大數據分析平臺在“一帶一路”高校頂層設計中的應用

教育大數據分析平臺未來將有可能被應用在“一帶一路”高校的頂層設計當中，借助教育大數據分析平臺可以幫助“一帶一路”高校更便利地使用海量的教育數據信息?；诖?，“一帶一路”高校便可以明確地進行發展目標、發展路徑等方面戰略的設計。倘若“一帶一路”高?？梢蕴剿饔行У姆绞綄⒔逃髷祿治銎脚_應用在學校的頂層設計中，那么“一帶一路”高校便可以明確地掌握未來應當怎樣發展、以怎樣的模式發展等。

5.2 教育大數據分析平臺在“一帶一路”高校教學管理工作中的應用

隨著“一帶一路”高校教育大數據分析平臺的建設和完善，未來其很有可能被應用到高校的教學和管理工作當中。借助教育大數據分析平臺，可以實現教學和管理過程的全過程記錄，以及教育數據的多方位搜集。例如，教育大數據分析平臺可以被應用到遠程教育系統的升級當中，實現對學生學習數據的實時記錄和分析，包括課程學習數據、視頻觀看數據、資料查閱數據、作業完成數據、互動交流數據、成績數據等，將數據細分到每個行為細節，以提供超越傳統系統的數據精細度，客觀地反映學生學習的實際情況。

5.3 教育大數據分析平臺在“一帶一路”高校教育服務中的應用

從一定程度上講，“一帶一路”高校教育服務的質量直接影響著高校人才培養機制的創新進程，同時也在較大程度上影響著高校人才的培養質量。而“一帶一路”高校教育大數據分析平臺在未來很可能被應用到提升學校教育服務質量當中。通常，一個不被人們重視的數據倘若被應用到了優質的模型當中，則很有可能產生出乎人們意料的作用。隨著教育大數據分析平臺的建設和完善，在未來其很有可能被應用到學生學習行為數據的分析當中，通過這種方式能夠了解學生青睞的學習方式和課程，而高校便可以利用這些數據進行課程的優化和教學的改革。與此同時，教育大數據分析平臺還可能被應用到課后作業正確率的分析當中，通過這一方式能夠幫助教師找到教學的重點，從而為高校教學服務的優化奠定堅實基礎。除此之外，教育大數據分析平臺還可能被應用到一卡通行為數據的分析當中，以幫助高校的相關部門掌握學生在校的消費情況和消費規律，進而完善學校的后勤服務。

5.4 教育大數據分析平臺在推動“一帶一路”高校全方位創新中的應用

在“一帶一路”高校大力推動教育大數據分析平臺建設的大背景下，未來教育大數據分析平臺很可能被應用在推動高校各項工作的創新當中。在未來“一帶一路”高校教師需求量分析設計、教師教學滿意度分析、專業成熟度分析等工作的發展和創新都可能需要借助教育大數據分析平臺當中的各類數據進行工作創新優勢及缺陷的分析。與此同時，食堂消費情況分析、圖書館資源利用狀況分析、教室使用情況分析、宿舍分配情況分析等都可能需要使用教育大數據分析平臺，通過對教育大數據分析平臺的有效應用，推動“一帶一路”高校各項功能工作的精細化發展。通過對一卡通、圖書借閱、專業分布、課程分布、學生成績、學習行為等進行聚類分析，能夠發現具有某些特征的特殊群體及其獨有的行為方式，并對相關數據進行深度挖掘，從中發現規律。通過對教學數據、教學效果、考勤記錄、個人數據、管理數據進行綜合分析，建立科學的、真實客觀的教師績效評價體系，能夠改變傳統人為評價的主觀性，讓大數據選出真正優秀的教師。

總之，教育大數據分析平臺具有非常廣闊的應用前景。鑒于此，“一帶一路”高校應當重視教育大數據分析平臺的建設和完善工作，從而充分發揮其在推動教育發展方面的作用。

6 結語

在新工科背景下，“一帶一路”高校不僅面臨著培育具有國際視野的高素質人才的任務，同時也承擔著改造傳統工科專業、發展新興工科專業的任務。為了高質量完成教育教學任務，“一帶一路”高校應當重視大數據技術的應用，并通過大數據技術推動高校教育大數據分析平臺的建設，從而有效推動高校新工科專業的發展。本文以“一帶一路”高校為研究對象，著重探討了新工科背景下推動“一帶一路”高校內部教育大數據分析平臺建設的方法，以期可以幫助“一帶一路”高校更好地將大數據技術應用到新工科建設工作當中，從而為學校高素質人才的培養和新工科建設工作的開展奠定堅實基礎。