基于资源共享的教育大数据信息平台构建及机制研究.doc
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1、基于资源共享的教育大数据信息平台构建及机制研究 教育大数据作为一种重要的资源,只有通过资源共享,才能达到最大化的利用。本文从教育大数据与资源共享关系出发,构建教育大数据信息平台,并对平台的构建机理、框架结构和功能效用进行详细阐述。最后,从开放获取、分类存储、整合共享、技术支撑和管理协同五个方面论述平台的运行机制,旨在推动大数据背景下的教育大数据信息资源的开放与共享。 DOI10.3969/j.issn.1008-0821.2018.12.016 AbstractBeing an important resource,only through resource sharing,could edu
2、cation big data get maximize utilization.This article embarked from the education big data and resource sharing relationship,builded the college education big data resource sharing platform,and expounded the construction mechanism,frame structure and functional utility of the platform in detail.Fina
3、lly,from the open access,classification,storage,integration of sharing,technical support and management synergy five aspects discussed the operating mechanism of the platform,in order to promote the openness and sharing of education data resources in the context of big data. Key wordseducation big d
4、ata;resource sharing;platform construction;operation mechanism 大?稻菔贝?已经到来,大数据正在成为推动教育系统颠覆性创新与变革的科学力量1。高校作为人才的聚集地和科学创新的发起地,拥有丰富的教育、教学、科研资源,而这些资源一直处于不断地变化、更新和积累中,这些静态和动态资源以及外界与之相关信息汇集在一起,势必形成规模庞大且海量的教育大数据。2018年3月,国家发布了教育信息化十年发展规划(2018-2020)将“优质数字教育资源建设与共享行动”列为“中国数字教育2020行动计划”之一2,这说明教育资源共享已经成为社会关注的焦点。教
5、育大数据作为一种特殊的资源,只有实现充分共享,才能达到最大化利用。因此,本文尝试构建教育大数据信息平台,并探讨建立相应的运行机制确保其良性运行,以期丰富教育大数据共享的理论,支持和促进高校教育教学的创新与发展。 1 教育大数据与资源共享 1.1 教育大数据内涵 大数据是指大的、超过传统数据库系统处理能力的数据。它还包括创新的技术,以捕捉、存储、分发、分析和管理不同结构的数据集3。通常,大数据的核心特征常被概括为“4V”,即数据量大(Volume)、 输入和处理速度快(Velocity)、 数据多样(Variety)和真实性(Veracity)4。高校的教育、教学、科研、管理等各种教育活动都会产
6、生大量的数据,我们称之为教育大数据。教育领域大数据资源的内涵及构成是很广泛的,一般来讲,教育大数据特指整个教育活动过程中产生的以及根据教育需要采集到的、一切用于教育发展并可创造巨大潜在价值的数据集合5。 1.2 教育大数据构成 教育大数据分为与教育活动相关的学生学习行为大数据、教师教学行为大数据、学校教育资源大数据和政府教育管理大数据。1)学生学习行为大数据,是指学生个体层面与学习相关的大数据,包括学生基础信息、学生思想、心理及健康状态、学习行为记录、学习兴趣与动机、学习违规以及与学习相关的其他信息,如学生住宿起居、饮食、卫生等。2)教师教学行为大数据,是指教师层面教学相关的的大数据,包括教职
7、工基础信息、教师教学行为记录、教学方式方法、课件制作、作业布置、课程考核以及受欢迎程度等方面。3)学校教育资源大数据,是指学校教育管理过程产生的大数据,既包括教育建设管理过程生成的精品课、PPT课件、教学视频、图片、试题试卷等各种形式的教学资源,也包括大型科学仪器、实验场地、办公工具、科研成果、专利以及论文发表等各类科研资源,另外,还包括学生管理、教务管理、课堂管理、科研管理等教育管理资源。4)政府教育管理大数据,是指政府层面有关教育管理的大数据,包括教育政策、教育行政管理及相关统计数据等,如教育部在2018年发布的7个教育管理信息系列标准中提到的所有数据以及出台的各项教育政策等。这些教育大数
8、据资源将对促进教育发展、优化教育资源配置、提升教育质量及水平起到极为重要的作用。 1.3 教育大数据信息共享主客体及衔接 数据也是一种资源,并且是极为重要的资源。从资源依赖理论来讲,没有任何一个组织是自给自足的,所有组织都必须为了生存而与其环境进行交换6。其实,教育大数据信息共享不是一个静止的概念,而是一个动态的过程,涉及共享主体、共享客体及共享载体3个方面。其中,教育大数据信息共享主体是指对于高等学校的教育大数据信息进行开放共享的主体,可以是教育团体,如教育团队、科研团队以及创新团队等,也可以是作为个体的人,如学生、教师等,还可以是组织机构,如高校及内部各职能部门、企业、政府机关等;教育大数
9、据信息共享客体主要是指由学生学习行为大数据、教师教学行为大数据、学校教育资源大数据和政府教育管理大数据共同构成的资源集合。共享主体要想充分共享客体资源,必须借助一定形式的、可操作的、实践性的载体才能最终实现,这个载体称之为教育大数据信息平台,而教育大数据信息平台在满足共享主体的资源需求、促进共享客体的最大化利用等方面将发挥着关键作用。 2 教育大数据信息平台构建机理及效用 2.1 教育大数据信息平台构建机理 2.1.1 平台内涵 教育大数据信息平台是一个跨地域、跨媒介的大系统体系,它针对教育大数据共享服务中涉及的基础设施服务需求,能够提供教育大数据的接入、存储、管理、共享及服务所需的基础支撑环
10、境,并且为教育大数据共享的开发、测试、数据存储、托管、运维与调优提供支撑服务,从而有效地提高教育资源利用率。教育大数据信息平台的功能主要有两种一是资源聚合,即打破部门壁垒、解决信息不畅,实现学生行为大数据、教师教学大数据、学校教育大数据和政府管理大数据的集成整合;二是共享服务,即通过标准化的数据处理和规范化的流程再造,为广大教育大数据共享主体提供服务。 2.1.2 框架结构 教育大数据信息平台是通过“三个支撑”架构起的平台体系,即以计算机、网路软硬件为技术支撑,以资源整合和数据处理为管理支撑,以应用服务和用户服务为服务支撑,形成上、中、下三层既有区别又联系紧密的功能架构。如图1所示。 上层包括
11、两个方面1)应用服务支撑层。应用服务支撑层其功能主要涉及教育大数据信息整合和教育大?稻菪畔治鲇胪诰蛄礁龇矫妫?其中教育大数据信息整合包括教育大数据信息融合和教育大数据共享信息检索两项服务;教育大数据信息分析与挖掘包括教育大数据信息分类筛选和教育大数据信息挖掘利用等。以上两大系统相互融合形成对教育大数据共享应用服务的有力支撑。2)用户服务层。具体包括以下方面一是将教育大数据资源向全社会开放,并提供教育大数据资源信息查询浏览、信息发布及资源申请下载、云计算等服务;二是提供成果转让、产学研结合等教育成果的应用与推广服务;三是开展教育大数据资源平台租赁、校办企业成长规划建设、产业创新推广等产业服务;四
12、是对教育创新的全景展示、预测评估以及规划建设等业务。该服务层主要是为大学、教育院所、网络大众、企业、政府等提供全方位的教育大数据资源共享服务。 中间层包括两个方面1)数据资源层。通过对各种积累数据、最近数据以及互联网采集数据进行汇集、整合、重构,按照统一的信息标准、技术标准及管理标准进行规范,采用动态更新模式,形成学生学习行为大数据、教师教学行为大数据、学校教育资源大数据和政府教育管理大数据等教育大数据资源池。在教育大数据资源池中,按标准规范对数据进行清洗、质量评估和管理,并充分运用信息、网络、大数据、云计算等现代技术,对教育大数据资源进行战略重组和系统优化,促进教育大数据资源的高效配置和综合
13、利用。2)基础平台层。主要包括教育大数据元数据管理平台、教育资源管理与搜索平台、教育资源融合与挖掘平台、教育资源共享网络服务平台、教育资源质量监控平台等。基础平台层主要为教育大数据资源访问以及应用服务功能的实现提供基础支撑。 下层包括两个方面1)硬件基础设施层。硬件层分为网络集成层及智能终端层两部分。其中,网络集成层指电信网络、有线电视网络和计算机网络的教育资源相互渗透、互相兼容,并逐步整合成为全覆盖、统一的资源信息共享网络,其中计算机互联网是其核心部分。其技术功能趋于一致,业务范围趋于相同,网络互联互通、资源开发共享,教育协同创新,能为教育资源共享提供多种服务。智能终端层是指具有多媒体功能的
14、智能设备,这些设备支持音频、视频、数据等功能,如可视电话、会议终端、内置多媒体功能的PC、PDA等,一般由固定终端(计算机)和移动终端(手机、笔记本电脑等)组成。硬件基础设施层处于教育大数据信息平台整体框架的最底层,可为平台高效运行提供强有力的支撑。2)系统软件层。教育大数据信息平台的系统软件层由IaaS、PaaS和SaaS架构整合而成,即Infrastructure(基础设施)-as-a- Service,Platform(平台)-as-a-Service,Software(软件)-as-a-Service,主要向教育用户提供3种模式服务7。其中IaaS提供的服务是对所有设施的利用,包括处理
15、、存储、网络和其它基本的计算资源,用户能够部署和运行任意软件,包括操作系统和应用程序,并且能控制操作系统的选择、储存空间、部署的应用,也有可能获得有限制的网络组件(防火墙,负载均衡器等)的控制;PaaS提供给教育用户的服务是把客户采用的开发语言和工具(Java,python,.Net等)、开发的或收购的应用程序部署到供应商的云计算基础设施上去。客户能控制部署的应用程序,也可能控制运行应用程序的托管环境配置;SaaS提供给用户的服务是运营商运行在云计算基础设施上的应用程序,用户可以在各种设备上通过搜索客户端界面访问,如浏览器。消费者不需要管理或控制任何云计算基础设施,包括网络、服务器、操作系统、
16、存储等。因此,根据教育大数据的需求,向上层应用提供支持分布式文件系统、并行文件系统、分布式数据库融合的大数据存储服务,支持分布式计算、并行计算、流式计算融合的大数据计算服务,以及适于多样化异构科技应用的统一程序接口及云服务全生命周期管理等服务,从而更好地服务于政府、高校、科研院所、企业以及广大用户。 2.2 教育大数据信息平台功能效用 2.2.1 提高教育资源使用效率 教育大数据信息平台通过信息开放共享,能有效避免人力、物力的重复投入,减少教育资源的浪费。与此同时,它也将促进教育管理工作模式发生改变,因为教育管理者可依托共享平台提供的资讯和信息,最大限度地减少重复研究、无效研究,可将更多时间和
17、精力投入到对专业水平要求更高的研究中去,从而减少研发操作成本。另一方面,对于高校或个人来讲,大型科研仪器设备、实验室等可通过教育大数据信息共享平台来实现共享,这将减轻购置科技设备等带来的运营困难和资金压力。因此,教育大数据信息共享平台通过资源开放和共享,可以实现国家科技投资的节约,提高教育大数据的利用效率。 2.2.2 减少教育资源流失 以往教育数据积累和维护的规范性和连续性都欠佳,基本处于松散化状态,这很容易导致教育数据的丢失,进而产生难以估量的损失。教育大数据信息平台建立后,将众多的教育大数据汇集在一起,形成有价值的资源,统一存储、管理和维护,因此,教育大数据信息平台具有教育资源的积累和维
18、护功能,有助于防止教育资源流失。 2.2.3 促进教育大数据资源共享 教育大数据信息平台既是一种平台,又是一种载体,可以为全社会的教育及科技创新活动提供普遍的公共服务。同时,教育大数据信息平台能有效解决教育活动中的信息不对称、资源对接难以及资源分配不公等问题。大型科研仪器、场地、实验室等资源共享均可通过教育大数据信息平台来实现,从而提高场地设备使用率,减少教育资源的浪费。 2.2.4 加强教育交流与合作 教育大数据信息平台不仅能提高教育资源信息存储能力,而且将会促进教育交流与合作。教育大数据信息平台利用最先进的网络化、数字化和多媒体信息技术,建立共享服务平台,将最新的教育教学成果和技术创新成果
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