基于大數(shù)據(jù)的數(shù)字化資源共享門戶研究

章凡 周波 徐風國 王詩平

摘 要：我國各類教學機構創(chuàng)建了大量的優(yōu)質網(wǎng)絡教學資源，在現(xiàn)有網(wǎng)絡資源平臺的基礎上，建立數(shù)字化資源共享門戶，充分利用大數(shù)據(jù)、數(shù)據(jù)挖掘、物聯(lián)網(wǎng)等網(wǎng)絡技術，實現(xiàn)更高效的數(shù)字化資源共享。

關鍵詞：數(shù)字化資源；資源共享；數(shù)據(jù)挖掘；資源共享門戶

中圖分類號：G271 文獻標志碼：A 文章編號：1673-8454（2016）07-0012-03

一、引言

隨著網(wǎng)絡技術的普及和不斷發(fā)展，為我國教育信息化建設帶來了機遇和挑戰(zhàn)?！秶抑虚L期教育改革和發(fā)展規(guī)劃綱要（2010-2020年）》[1]十九章第六十條提出：“加強優(yōu)質教育資源開發(fā)與應用。加強網(wǎng)絡教學資源庫建設。引進國際優(yōu)質數(shù)字化教學資源。開發(fā)網(wǎng)絡學習課程。建立數(shù)字圖書館和虛擬實驗室。建立開放靈活的教育資源公共服務平臺，促進優(yōu)質教育資源普及共享。創(chuàng)新網(wǎng)絡教學模式，開展高質量高水平遠程學歷教育。”在國家政策的要求和信息化技術飛速發(fā)展的時代背景下，高校和教學機構紛紛建立網(wǎng)絡共享平臺和網(wǎng)絡教學資源，其中不乏優(yōu)質的教學資源，在一定程度上實現(xiàn)了資源的互通共享。然而各單位單獨開發(fā)，缺少整體規(guī)劃限制了優(yōu)質資源的共享，如何提高網(wǎng)絡資源的利用效率，實現(xiàn)更高效的實現(xiàn)網(wǎng)絡資源共享是我們面臨的挑戰(zhàn)。

二、大數(shù)據(jù)的概念及高校數(shù)字化資源共享研究現(xiàn)狀分析

1.大數(shù)據(jù)的概念

全球知名咨詢公司麥肯錫（Mckinseyand Company）于2011年5月發(fā)布了《大數(shù)據(jù)：創(chuàng)新、競爭和生產力的下一個前沿領域》報告[2]，該份報告中首次提出“大數(shù)據(jù)”的概念，并在報告中指出“數(shù)據(jù)已經(jīng)滲透到每一個行業(yè)和業(yè)務職能領域，逐漸成為重要的生產因素；而人們對于海量數(shù)據(jù)的運用將預示著新一波生產率增長和消費者盈余浪潮的到來”。然而，至今沒有一個官方的定義。但各種表述存在的共同點是：大數(shù)據(jù)并非傳統(tǒng)意義上的海量數(shù)據(jù)， 大數(shù)據(jù)有“4V”特點： Volume（容量）、Variety（種類）、Velocity（速度）和Value（價值）。Volume 指巨大的數(shù)據(jù)體量與完整性，數(shù)據(jù)量從TB級別躍升到PB 級別。Variety 指類型繁多，在海量、種類繁多的數(shù)據(jù)間發(fā)現(xiàn)其內在關聯(lián)。Velocity指大數(shù)據(jù)要求處理速度快。Value 指大數(shù)據(jù)的洞察力和價值，需要將信號轉化為數(shù)據(jù)，將數(shù)據(jù)分析為信息，將信息提煉為知識，以知識促決策和行動[3]。

2.高校數(shù)字化資源共享研究現(xiàn)狀分析

西方現(xiàn)代大學城發(fā)展于美國硅谷模式。硅谷模式的核心是將大學和科技研發(fā)聯(lián)合在一起。斯坦福大學校長特曼于1951年提出“技術專家社區(qū)”構想，明確指出大學不能辦成純學術的象牙塔，而應該兼有科研和技術轉讓特性，并依此理念創(chuàng)辦了斯坦福工業(yè)園。隨著科技事業(yè)的發(fā)展，硅谷不但成了世界首屈一指的電子工業(yè)中心，而且形成了包括斯坦福大學、圣克拉大學和圣何賽大學以及9所?？茖W校、33所技術學校、100多所私立專業(yè)學校的西方現(xiàn)代大學城[4]，其顯著特點是“產學研”一體化。

美國全國教育統(tǒng)計中心（National CenterforEducational Statistics）的一項調查顯示，參加調查的4130所高校中，56%的二年制和四年制大學在2000-2001年開設了遠程教育課，其中90%的公立二年制大學、89%的四年制大學開設了遠程教育課程。這些二年制和四年制大學總共大約開設了127400門遠程教育課程，在2000-2001學年注冊學生人數(shù)達到308萬人。在調查中發(fā)現(xiàn)，57%的大學領導相信網(wǎng)上教學的學習效果可以達到和面授課程一樣好，一批盈利性的網(wǎng)絡大學如鳳凰城大學（PhoenixUniversity）、卡佩拉大學（Kappella Universiyt）[5]等如雨后春筍般發(fā)展起來，且規(guī)模不斷擴大。

國內各高校在資源共享上做出了許多有效的嘗試， 如實現(xiàn)課程互選和學分互認制度，2002年6月6日，浙江大學、上海交通大學、西安交通大學三校率先簽署“課程互選、學分互認、聯(lián)合辦學”合作協(xié)議書，實現(xiàn)不同區(qū)域間名校優(yōu)質教育資源及信息的共建、共享、共管、校際間課程互選、學分互認；并向西部高校輸送優(yōu)質教育資源， 實施聯(lián)合培養(yǎng)計劃[6]。

三、建立資源共享門戶，提高網(wǎng)絡教學資源共享質量

我國在數(shù)字化教學資源共享上已經(jīng)取得了一定的成績，然而近年來大數(shù)據(jù)、云計算等現(xiàn)代化信息技術不斷發(fā)展，將這些先進的技術與數(shù)字化教學資源共享進行結合，進一步完善我國數(shù)字化教學資源共享的策略及方式是我們研究的方向[6]。云計算技術利用云存儲管理及建立各種定制化的服務可以為數(shù)字化資源平臺提供網(wǎng)絡化應用，學習者在應用這些網(wǎng)絡化應用學習的過程中產生了海量的數(shù)據(jù)，這些數(shù)據(jù)很難用關系型數(shù)據(jù)庫表達清楚，大數(shù)據(jù)能夠利用Hadoop技術以內存檢索技術以及數(shù)據(jù)實時反應技術對這些數(shù)據(jù)進行深層次的處理，對學習者未來可能出現(xiàn)的情況進行預測，從而為學習者定制學習計劃和推送個性化的數(shù)字資源，提供個性化服務。

1.資源共享門戶模型

在現(xiàn)有的數(shù)字化資源基礎上，建立資源共享門戶模型，如圖1所示。

（1）采集分析層是數(shù)字化資源的數(shù)據(jù)來源。通過對已經(jīng)存在各種優(yōu)質數(shù)字化學習資源進行采集，如精品課程，精品資源共享課，各類不同類型的網(wǎng)絡教學平臺，數(shù)字化資源平臺擁有的教學資源，以及用戶在這些平臺的使用過程中產生的網(wǎng)絡學習行為數(shù)據(jù)等。這些數(shù)據(jù)來源非常分散，對這些基礎數(shù)據(jù)的篩選整合提煉分析工作至關重要，數(shù)據(jù)挖掘技術可以提取資源的元數(shù)據(jù)，對這些關系化，非關系化數(shù)據(jù)，結構化半結構化及非結構化數(shù)據(jù)進行深層次的分析和挖掘，并通過MapReduce編程模型管理這些數(shù)據(jù)，提高數(shù)據(jù)挖掘分析的效率和速度。

（2）管理層是對采集分析層得到的數(shù)據(jù)。利用云計算技術對其進行再次分析處理，并對數(shù)據(jù)進行安全，性能以及權限的管理。經(jīng)過數(shù)據(jù)采集，在管理層進一步提煉資源的關鍵特性，形成資源的詳細描述，建立統(tǒng)一的標準化資源的標簽，將所有的資源數(shù)據(jù)存儲于云服務器中進行高性能計算，進行深度數(shù)據(jù)挖掘，計算數(shù)據(jù)之間的關系，重新建立索引，進行資源分類，再次分解組合，再將這些索引以云服務的方式嵌入到數(shù)字化資源共享平臺中，所有的資源將更加便于獲取。數(shù)據(jù)的管理體現(xiàn)在各種資源的數(shù)據(jù)安全、數(shù)據(jù)處理性能以及數(shù)據(jù)權限上。各種資源平臺的資源的公開性及公開程度，以及免費與否，都要能夠控制，在數(shù)據(jù)采集和數(shù)據(jù)處理的過程當中既要考慮到數(shù)據(jù)挖掘分析時的效率速度，同時要保證這些資源的安全，不能產生數(shù)據(jù)信息泄露，并且不同的用戶可以訪問的資源權限要進行限制。

（3）數(shù)據(jù)應用層為數(shù)字化資源平臺提供網(wǎng)絡化應用。讓學習者更充分，高效率地運用各類資源。當用戶有特定的資源搜索需求時，可將采集到的網(wǎng)絡行為數(shù)據(jù)進行計算，計算出當前用戶的上下文狀態(tài)，然后再利用云服務中存在的索引和用戶當前的上下文狀態(tài)進行二次計算，因采集的數(shù)據(jù)量大且計算速度快，計算出的結果能夠精確反應當前用戶的需求，這樣便進一步縮小了用戶資源搜索的范圍，用戶可稍加篩選就可以找出想要的資源，甚至想要的資源通過用戶界面直接推送給用戶，這樣能夠降低很多搜索資源的時間成本，從而提高資源共享的效率。根據(jù)大量學習同一門課程同學在學習過程中的學習數(shù)據(jù)，綜合計算的結果作為參考，可以指導學生了解參考哪些課前預習資料對課程幫助較大，結合某個學生的當前學習狀態(tài)水平，預測該學生可能會遇到什么問題，對于該生來說哪些是重點，哪些是難點，做課后習題的量達到多少才能達到最佳效果，根據(jù)學生的實時學習情況指標達到閾值發(fā)出預警提醒等等，這樣將避免很多不應該發(fā)生的后果，另外通過數(shù)據(jù)采集和分析預測機制，可以全面地對課程內容，教學進程等一系列教學關鍵因素和步驟進行數(shù)據(jù)分析計算，對學習進行評估及預測，能夠建立針對每個學習者不同情況定制學習策略方案指導，對每一個學習者都有著很好的指導性意義。

2.資源共享門戶建立過程

通過采集各種網(wǎng)絡教學資源平臺的所有數(shù)據(jù)（包括課程數(shù)據(jù)，用戶數(shù)據(jù)，教學行為數(shù)據(jù)及成績數(shù)據(jù)等），將大量教學數(shù)據(jù)存儲在云端，并且通過高性能計算技術根據(jù)需要將數(shù)據(jù)進行提取分析，形成統(tǒng)一的數(shù)據(jù)接口。在不同的資源平臺當中，資源所屬的類別多種多樣，標準的題庫、Word資料、PPT、視頻資源等等，可將所有的資源數(shù)據(jù)存儲于云服務器中進行高性能計算，進行深度數(shù)據(jù)挖掘，計算數(shù)據(jù)之間的關系，重新建立索引，再將這些索引以云服務的方式嵌入到網(wǎng)絡資源共享平臺中，便于調用。

將所有網(wǎng)絡教學平臺的課程內容，教學進程產生的實時數(shù)據(jù)共享并統(tǒng)一存儲，對其進行計算分析，得出的結果可以用于教學內容及過程的指導。根據(jù)大量上同一門課程的授課教師在教學過程中的共享數(shù)據(jù)綜合計算的結果作為參考，可以指導教師在教學過程中合理的安排教學進度，控制課堂互動頻率、課后作業(yè)類型以及課后輔導資源。

四、資源共享門戶的應用實施及關鍵點

數(shù)字化資源共享門戶在高校中的應用及實施的基礎是需要一個高性能計算及數(shù)據(jù)中心，依托數(shù)據(jù)中心存儲豐富的數(shù)字化資源，通過高性能計算平臺對用戶的日常學習行為進行大數(shù)據(jù)分析，得出用戶可能最需要的數(shù)字化資源，從而為學生的網(wǎng)絡學習提供良好的支持環(huán)境。在擁有數(shù)據(jù)中心和高性能計算平臺的基礎之上，需要建立一套完善的數(shù)字化資源應用平臺。平臺采用B/S架構，通過富客戶端腳本優(yōu)化請求響應速度及用戶體驗，采用Web Service形式將具體的服務封裝起來，在平臺涉及到相應業(yè)務邏輯的地方進行調用，提高了數(shù)字化資源共享門戶的擴展性，以后可以很好地將數(shù)字化資源共享平臺進行跨平臺、跨設備（如手機平板等移動設備）應用。在數(shù)據(jù)方面，所有的資源數(shù)據(jù)存放在數(shù)據(jù)中心，采用oracle數(shù)據(jù)庫的RAC技術以及大容量存儲對數(shù)據(jù)進行處理，由專門的數(shù)據(jù)維護服務供應商提供數(shù)據(jù)維護服務，保證了數(shù)據(jù)的可用性及安全性。在平臺的安全性方面，可采用微軟最新研制的“可驗證保密云計算（Verifiable Confidential Cloud Computing）”加密技術進行加密，微軟的加密專家稱之為“VC3”，VC3利用英特爾指令集建立一個“保密箱”（Lockbox），供運行MapReduce的客戶在云里使用，保密箱可在未修改的Hadoop上運行，為數(shù)字化資源共享平臺提供了可靠的安全保障。

數(shù)字化資源共享門戶實施過程中的關鍵點在于，平臺為不同的資源平臺建立了一個類似數(shù)據(jù)中心的平臺，不同資源平臺數(shù)據(jù)的結構，以及數(shù)據(jù)的關系會存在著很大的差異，具有分散，異構的特征，若無法解決數(shù)據(jù)的差異性及兼容性問題，數(shù)據(jù)共享難度會非常大。大數(shù)據(jù)利用Hadoop分布式計算技術為非結構化數(shù)據(jù)構建統(tǒng)一格式的視圖，并在針對數(shù)據(jù)的不同特性建立快速索引、內存索引，將不同的數(shù)據(jù)形成統(tǒng)一化標準化的對外訪問接口，有針對性地解決了不同數(shù)據(jù)資源平臺非結構化數(shù)據(jù)的統(tǒng)一訪問的問題。

五、結語

隨著信息技術的飛速發(fā)展，數(shù)據(jù)量急劇增長，大數(shù)據(jù)的時代已然來臨。合理利用大數(shù)據(jù)技術來提高網(wǎng)絡教學資源貢獻質量，實現(xiàn)教學資源的全面共享，必將是日后發(fā)展的趨勢。本文對大數(shù)據(jù)的概念、網(wǎng)絡教學資源共享發(fā)展的現(xiàn)狀進行了詳細描述，介紹了大數(shù)據(jù)的特征，分析了利用大數(shù)據(jù)進行教學資源共享的關鍵問題，通過大數(shù)據(jù)的數(shù)據(jù)分析數(shù)據(jù)處理，來感知用戶的上下文狀態(tài)，對用戶進行指導和預測等，進一步提高網(wǎng)絡資源共享的實用性。如何利用大數(shù)據(jù)更大程度的提高網(wǎng)絡教學資源共享的質量，是我們未來繼續(xù)研究的方向。

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（編輯：王曉明）