基于大數(shù)據(jù)面板的融點(diǎn)學(xué)習(xí)平臺(tái)的設(shè)計(jì)與開發(fā)

韓希武 包一平 王新源

摘? 要：在本文中，我們介紹了融點(diǎn)學(xué)習(xí)平臺(tái)的設(shè)計(jì)理念和開發(fā)架構(gòu)。與其他的傳統(tǒng)平臺(tái)相比，融點(diǎn)學(xué)習(xí)平臺(tái)將大數(shù)據(jù)面板技術(shù)融入系統(tǒng)中，解決了傳統(tǒng)在線學(xué)習(xí)平臺(tái)交互性較差、無法實(shí)現(xiàn)學(xué)生個(gè)性化學(xué)習(xí)的問題。這樣使學(xué)生在學(xué)習(xí)過程中能夠?qū)崟r(shí)查看多維度的學(xué)習(xí)數(shù)據(jù)，從而獲得游戲化的學(xué)習(xí)體驗(yàn)。論文不僅從理論上驗(yàn)證了使用大數(shù)據(jù)面板技術(shù)改進(jìn)傳統(tǒng)在線學(xué)習(xí)平臺(tái)的可能性，還從實(shí)際的技術(shù)實(shí)現(xiàn)上闡述了融點(diǎn)學(xué)習(xí)平臺(tái)的優(yōu)越性。

關(guān)鍵詞：大數(shù)據(jù)面板;學(xué)習(xí)平臺(tái);在線學(xué)習(xí);開發(fā);融點(diǎn)

Abstract： This paper introduces design concept and development framework of the Fusion Learning Platform. Compared with other traditional platforms， Fusion Learning Platform applies big data dashboard technology into system， which improves interactivity and realizes personalized learning of students. The designed data dashboard enables students to check multi-dimensional learning data during the learning process， thereby obtaining a game-based learning experience. This paper not only verifies possibility of using big data dashboard technology to improve traditional online learning platform， but also demonstrates advantages of Fusion Learning Platform from the technology realization perspective.

Keywords： big data dashboard; learning platform; online learning; development; fusion learning

1? ?引言（Introduction）

目前，高校中通常還是采用傳統(tǒng)的言傳身教的方式進(jìn)行授課。傳統(tǒng)的授課模式有以下幾點(diǎn)不足[1]：首先，一節(jié)課授課時(shí)間有限，很難將應(yīng)該傳授的知識完全傳授給學(xué)生;其次，學(xué)生很難在課堂的有限時(shí)間內(nèi)掌握所有應(yīng)該掌握的知識，課下只能通過閱讀教材的方式進(jìn)行復(fù)習(xí)，這種方式與課堂傳授相比更加事倍功半;最后，教師在課堂上以傳授課本上的內(nèi)容為主，很少有對相關(guān)課程知識的拓展。以上缺點(diǎn)限制了傳統(tǒng)教育方式的授課效果。

隨著時(shí)代的發(fā)展，互聯(lián)網(wǎng)逐漸改變了人們的日常生活，讓人們的生活更加便利。在此過程中，教學(xué)管理者也逐漸意識到，可以使用基于互聯(lián)網(wǎng)的網(wǎng)上教學(xué)平臺(tái)解決傳統(tǒng)線下授課中存在的問題，因此許多在線教學(xué)平臺(tái)應(yīng)運(yùn)而生[2-7]。不過，現(xiàn)如今新興的網(wǎng)上教學(xué)仍然處于起步階段。這些教育平臺(tái)主要是將教師的授課視頻收集在一起，學(xué)生在登錄后自行觀看自己感興趣的視頻，從而完成自學(xué)。這類教育平臺(tái)雖然學(xué)習(xí)內(nèi)容較為豐富，可以滿足學(xué)生課內(nèi)和課外吸收知識的需要，但是與學(xué)生的互動(dòng)性和交互性較差，學(xué)生無法得知自己需要彌補(bǔ)的知識點(diǎn)短板和拓展知識點(diǎn)的方向。而且，單純地看視頻學(xué)習(xí)需要考驗(yàn)學(xué)生的自制力，對自制力差的學(xué)生來說，這種學(xué)習(xí)方式不夠吸引學(xué)生，效率自然也不會(huì)很高。

今年，隨著新冠疫情的影響，大部分學(xué)校都開展了線上教學(xué)，雖然形式有所創(chuàng)新，但是線下授課的缺點(diǎn)在線上教學(xué)也仍然存在，同時(shí)還會(huì)出現(xiàn)對學(xué)生監(jiān)控力度較差等不足。綜上所述，學(xué)校和學(xué)生對一個(gè)好的線上教育平臺(tái)的需求日益迫切。

在這種環(huán)境下，我們?yōu)闁|軟教育科技集團(tuán)旗下的三所大學(xué)搭建了融點(diǎn)學(xué)習(xí)平臺(tái)。該平臺(tái)吸取了以往線上教育平臺(tái)的優(yōu)點(diǎn)[2，3，8-11]，同時(shí)針對它們的不足之處，提出了線上教育平臺(tái)與大數(shù)據(jù)面板技術(shù)相結(jié)合的思想，目的是解決傳統(tǒng)線上教育平臺(tái)可能出現(xiàn)的可交互性差、過分強(qiáng)調(diào)學(xué)生自覺性、對學(xué)生自身學(xué)習(xí)方向無法給出明確指導(dǎo)等問題。通過大數(shù)據(jù)面板，可以根據(jù)學(xué)生當(dāng)前的學(xué)習(xí)行為將學(xué)生的學(xué)習(xí)進(jìn)度形象地可視化，這樣不僅提高了平臺(tái)與學(xué)生之間的交互性，還提高了學(xué)生的學(xué)習(xí)積極性。

本文的主要內(nèi)容如下：首先是對全文的概述，其次是對教育平臺(tái)的發(fā)展進(jìn)行介紹，然后是對大數(shù)據(jù)面板這一概念的介紹，接下來介紹融點(diǎn)學(xué)習(xí)平臺(tái)的需求、設(shè)計(jì)思路和功能，最后是本文的總結(jié)部分。

2? ?在線教育平臺(tái)（Online education platform）

2.1? ?教育平臺(tái)的起源和發(fā)展

遠(yuǎn)程教育起源于19世紀(jì)的美國[3]，當(dāng)時(shí)芝加哥大學(xué)的教師和學(xué)習(xí)者位于不同的地點(diǎn)，他們嘗試通過函授計(jì)劃進(jìn)行聯(lián)系。隨著20世紀(jì)50年代電視的普及，異地的視覺教學(xué)首次成為可能。隨著計(jì)算機(jī)和電子郵件技術(shù)在1970年至1980年蓬勃發(fā)展，遠(yuǎn)程教育開始急速發(fā)展。1981年出現(xiàn)了第一套完全在線課程，而在20世紀(jì)80年代中期，幾所大學(xué)和學(xué)校開設(shè)了第一批在線本科和研究生課程。在20世紀(jì)80年代后期，由于數(shù)學(xué)、科學(xué)、外語等方面的師資短缺，一些學(xué)校轉(zhuǎn)向通過當(dāng)時(shí)新的衛(wèi)星技術(shù)提供的商業(yè)課程，這極大地促進(jìn)了遠(yuǎn)程教育的更快發(fā)展。

1991年萬維網(wǎng)（WWW）的出現(xiàn)是推動(dòng)遠(yuǎn)程教育向前發(fā)展的強(qiáng)大催化劑，并且成為在線教學(xué)迅速拓展和成長的里程碑。從那以后，世界各地的大學(xué)和學(xué)院不僅提供單獨(dú)的在線課程，還支持通過在線學(xué)習(xí)獲取學(xué)位。這也是在線教育平臺(tái)的一個(gè)最基本的雛形。

2.2? ?在線教育平臺(tái)現(xiàn)狀

目前，互聯(lián)網(wǎng)教育平臺(tái)如雨后春筍般出現(xiàn)，比如慕課、網(wǎng)易公開課、可汗學(xué)院、Bilibili、Youtube、Coursera、Udacity等。這些教育平臺(tái)主要是將教師的授課視頻和其他著名的公開課視頻收集在一起，學(xué)生在登錄后自行觀看自己感興趣的視頻，從而完成自我學(xué)習(xí)。這類學(xué)習(xí)平臺(tái)學(xué)習(xí)內(nèi)容較為豐富，可以滿足學(xué)生課內(nèi)和課外吸收知識的需要。然而這種平臺(tái)只是簡單地提供教學(xué)視頻，無法發(fā)揮互聯(lián)網(wǎng)和計(jì)算機(jī)技術(shù)的很多潛力。比如說，這類平臺(tái)與學(xué)生的交互性較差;只能授之以魚，不能授之以漁，無法讓學(xué)生獲取學(xué)習(xí)方法，也不能讓學(xué)生養(yǎng)成良好的學(xué)習(xí)習(xí)慣;傳授知識方式單一，學(xué)生長期學(xué)習(xí)會(huì)產(chǎn)生枯燥感等問題。

基于此，我們需要運(yùn)用技術(shù)手段打造一個(gè)平臺(tái)，讓學(xué)生脫離傳統(tǒng)的灌輸式教學(xué)，給學(xué)生更多的主動(dòng)性，并且根據(jù)不同學(xué)生的個(gè)體情況因材施教，且利用大數(shù)據(jù)面板技術(shù)，將學(xué)生所應(yīng)該掌握的知識分析可視化。

3? ?大數(shù)據(jù)面板（The big data dashboard）

3.1? ?大數(shù)據(jù)面板介紹

大數(shù)據(jù)面板技術(shù)是一種在上下文環(huán)境中共享和管理信息的框架技術(shù)，并且在工廠、電力系統(tǒng)控制、商業(yè)決策分析等大數(shù)據(jù)情境中有著廣泛應(yīng)用。大數(shù)據(jù)面板給使用者全系統(tǒng)的鳥瞰視角。在這個(gè)視角下，系統(tǒng)中每個(gè)維度的數(shù)據(jù)都會(huì)以多種維度進(jìn)行真實(shí)和實(shí)時(shí)的展示。這可以幫助決策者及時(shí)發(fā)現(xiàn)異常情況，并提供了深入了解問題根本原因的入口。

顧能信息咨詢公司創(chuàng)始人Gartner把大數(shù)據(jù)面板定義為：“一種直觀的交互式信息顯示，當(dāng)中的信息包括：刻度盤、滑塊、復(fù)選框和指示燈等，這些信息度量了當(dāng)前狀態(tài)和目標(biāo)狀態(tài)的差距”。這種全局的可見性讓被檢測系統(tǒng)或者決策者隨著時(shí)間而逐漸獲得改進(jìn)，讓正確的人使用正確的信息做出正確的決策。

大數(shù)據(jù)面板的顏色、底紋、空白和動(dòng)畫圖像都是經(jīng)過精心設(shè)計(jì)的，目的是讓使用者快速而直觀地評估他們目前的狀態(tài)離目標(biāo)有多遠(yuǎn)。一些失敗的大數(shù)據(jù)面板解決方案會(huì)將系統(tǒng)包裝成一個(gè)復(fù)雜的數(shù)據(jù)分析系統(tǒng)。過于復(fù)雜的信息展示方式會(huì)讓用戶無法理解大數(shù)據(jù)面板中的內(nèi)容從而放棄使用系統(tǒng)。我們的融點(diǎn)學(xué)習(xí)平臺(tái)致力于融合大數(shù)據(jù)面板技術(shù)，讓學(xué)生可以更加靈活地觀測到他們自己的學(xué)習(xí)狀態(tài)，并且做出正確的學(xué)習(xí)行為。

3.2? ?設(shè)計(jì)大數(shù)據(jù)面板教育平臺(tái)所面臨的挑戰(zhàn)

教學(xué)信息和教學(xué)效果評估通常都是由管理經(jīng)驗(yàn)豐富的學(xué)校、有多年教學(xué)經(jīng)歷的教師和教學(xué)組長所完成的。高水平的教師能夠從學(xué)習(xí)記錄當(dāng)中獲取有價(jià)值的信息，從而有針對性地指導(dǎo)每一個(gè)學(xué)生，做到有教無類和因材施教。現(xiàn)在通過使用新型的信息工具和科學(xué)的處理流程，更多的教師能夠幫助學(xué)生更好地完成學(xué)習(xí)—總結(jié)—再學(xué)習(xí)這個(gè)過程。在討論如何做一個(gè)教育類大數(shù)據(jù)面板之前，先要指出通常的教育教學(xué)信息分析所面臨的挑戰(zhàn)

（1）用戶有限的設(shè)計(jì)能力：大部分教學(xué)平臺(tái)的使用者不是經(jīng)驗(yàn)豐富的教師，而是像一張白紙的學(xué)生，他們既不掌握學(xué)習(xí)的內(nèi)容，通常來說也不掌握學(xué)習(xí)的技巧。提供過多的組件，讓學(xué)生自己建立學(xué)習(xí)流程會(huì)大大提高平臺(tái)的使用門檻。因此給用戶提供一體化的解決方案是一個(gè)更好的選擇。

（2）用戶需求時(shí)常在變化：學(xué)生的學(xué)習(xí)過程本身不是一成不變的，預(yù)習(xí)、上課、測驗(yàn)、復(fù)習(xí)、分享，每個(gè)階段所需要的指導(dǎo)和反饋是不一樣的。缺少變化的系統(tǒng)不能很好地支持學(xué)生的這種角色轉(zhuǎn)換。

（3）所需要的互動(dòng)程度會(huì)有所變化：用戶使用平臺(tái)的周期是很長的，根據(jù)用戶對教育平臺(tái)功能的熟悉程度不同和學(xué)習(xí)角色轉(zhuǎn)換，不同用戶的需求也不盡相同，一些用戶直接就可以獨(dú)立使用大數(shù)據(jù)面板所提供的全部功能，而有一些用戶需要新手引導(dǎo)或全程指導(dǎo)。大數(shù)據(jù)面板教育平臺(tái)需要適應(yīng)這種用戶多樣性和需求多樣性。

面對目前的疫情環(huán)境和蓬勃發(fā)展的新興技術(shù)，我們認(rèn)為市場需要一款可以讓學(xué)生沉浸其中的在線教育平臺(tái)。我們設(shè)計(jì)的融點(diǎn)學(xué)習(xí)平臺(tái)在大數(shù)據(jù)面板技術(shù)的框架下，結(jié)合知識圖譜、路徑推薦、對話機(jī)器人、智能狀態(tài)監(jiān)測等人工智能技術(shù)，為每一個(gè)用戶提供一個(gè)觀察自己、了解自己、幫助自己的在線群體化多模態(tài)沉浸式教學(xué)平臺(tái)。

4? ?融點(diǎn)學(xué)習(xí)平臺(tái)（Fusion Learning Platform）

4.1? ?平臺(tái)開發(fā)理念

融點(diǎn)學(xué)習(xí)平臺(tái)是一個(gè)能夠激發(fā)學(xué)生對知識的好奇心，提高學(xué)生學(xué)習(xí)積極性，幫助學(xué)生快速、合理地掌握課程知識內(nèi)容并及時(shí)找到知識盲點(diǎn)的學(xué)習(xí)平臺(tái)。

通過將人工智能、大數(shù)據(jù)分析和大數(shù)據(jù)面板等先進(jìn)技術(shù)與教學(xué)產(chǎn)業(yè)相結(jié)合，融點(diǎn)學(xué)習(xí)平臺(tái)改良了傳統(tǒng)網(wǎng)課中填鴨式的教學(xué)模式，憑借智能導(dǎo)學(xué)、用戶畫像、學(xué)習(xí)盲點(diǎn)檢測等多種技術(shù)及算法，使平臺(tái)更加貼近用戶，能夠以用戶為中心展開學(xué)習(xí)路徑，做到真正的個(gè)性化學(xué)習(xí)，因材施教。同時(shí)，融點(diǎn)學(xué)習(xí)平臺(tái)還通過將課程資源精細(xì)化、節(jié)點(diǎn)化，構(gòu)建出有層級結(jié)構(gòu)的圖譜樹，使用戶能夠更加準(zhǔn)確且快速地梳理出自己的學(xué)習(xí)路徑，修復(fù)自己的學(xué)習(xí)盲點(diǎn)。

4.2? ?平臺(tái)功能模塊

融點(diǎn)學(xué)習(xí)平臺(tái)主要包含以下15個(gè)模塊：安全模塊、課程資源及學(xué)習(xí)路徑管理模塊、學(xué)習(xí)狀態(tài)及個(gè)人能力統(tǒng)計(jì)圖表模塊、資源學(xué)習(xí)模塊、學(xué)習(xí)情緒檢測模塊、課程大綱模塊、學(xué)習(xí)社區(qū)模塊、個(gè)人學(xué)習(xí)資料倉庫模塊、個(gè)人知識圖譜模塊、聊天模塊、知識點(diǎn)測驗(yàn)?zāi)K、全局知識點(diǎn)模塊、資源知識點(diǎn)模塊、課程知識點(diǎn)模塊、智能機(jī)器人小睿模塊。

（1）安全模塊：安全模塊是為了防止未登錄的非法用戶進(jìn)入融點(diǎn)學(xué)習(xí)平臺(tái)進(jìn)行非正常操作。

（2）課程資源及學(xué)習(xí)路徑管理模塊：課程資源及學(xué)習(xí)路徑管理模塊是為了讓用戶能夠?qū)ψ约合胍獙W(xué)習(xí)的課程或?qū)W習(xí)路徑進(jìn)行選定、添加、刪除、搜索等操作。

（3）學(xué)習(xí)狀態(tài)及個(gè)人能力統(tǒng)計(jì)圖表模塊：學(xué)習(xí)狀態(tài)及個(gè)人能力統(tǒng)計(jì)圖表模塊是為了讓用戶能夠更加直觀地查看自己目前的學(xué)習(xí)狀態(tài)及經(jīng)過算法分析后的個(gè)人能力數(shù)據(jù)。

（4）資源學(xué)習(xí)模塊：資源學(xué)習(xí)模塊是為了讓用戶能夠更加便捷地瀏覽學(xué)習(xí)資源。

（5）學(xué)習(xí)情緒檢測模塊：學(xué)習(xí)情緒檢測模塊是為了讓用戶能夠?qū)崟r(shí)地觀察自己狀態(tài)的波動(dòng)，有效改善自己的學(xué)習(xí)狀態(tài)。

（6）課程大綱模塊：課程大綱模塊是為了讓用戶了解課程的整體信息。

（7）學(xué)習(xí)社區(qū)模塊：學(xué)習(xí)社區(qū)模塊是為了讓用戶對課程知識點(diǎn)的理解能夠更加深入，如通過在社區(qū)中發(fā)表自己對課程及知識點(diǎn)的理解和困惑或參與到他人困惑的解答中，提升自己的理解。

（8）個(gè)人學(xué)習(xí)資料倉庫模塊：個(gè)人學(xué)習(xí)資料倉庫模塊是為了讓用戶能夠在平臺(tái)學(xué)習(xí)資源的基礎(chǔ)上結(jié)合自己的學(xué)習(xí)資源，做到學(xué)習(xí)效果最大化。

（9）個(gè)人知識圖譜模塊：個(gè)人知識圖譜模塊是為了讓用戶能夠發(fā)揮自己的創(chuàng)造性，根據(jù)自己對課程知識點(diǎn)的理解構(gòu)建出一張更貼近自己的知識圖譜，既可以便于自己的復(fù)習(xí)，也可以將其分享給好友便于他人的理解和學(xué)習(xí)。

（10）聊天模塊：聊天模塊是為了讓用戶能夠更好地參與到群體化學(xué)習(xí)的過程中，和眾多學(xué)習(xí)者一起交流。

（11）知識點(diǎn)測驗(yàn)?zāi)K：知識點(diǎn)測驗(yàn)?zāi)K是為了讓用戶能夠在一定時(shí)間和一定量的學(xué)習(xí)后，通過小測驗(yàn)的形式及時(shí)鞏固自己的學(xué)習(xí)成果，查漏補(bǔ)缺。

（12）全局知識點(diǎn)模塊：全局知識點(diǎn)模塊是為了激發(fā)用戶的好奇心，讓用戶能夠發(fā)揮自己的探索精神，自行探索知識點(diǎn)及各知識點(diǎn)之間的關(guān)系。

（13）資源知識點(diǎn)模塊：資源知識點(diǎn)模塊是為了讓用戶在瀏覽學(xué)習(xí)資源時(shí)能夠更加直觀地了解當(dāng)前的學(xué)習(xí)進(jìn)度及正在學(xué)習(xí)的知識點(diǎn)與其余知識點(diǎn)之間的關(guān)系。

（14）課程知識點(diǎn)模塊：課程知識點(diǎn)模塊是為了讓用戶能夠更加直觀地了解自己對正在學(xué)習(xí)的課程中的知識點(diǎn)的掌握程度，以及對未掌握的知識點(diǎn)進(jìn)行精準(zhǔn)訓(xùn)練以便掌握。

（15）智能機(jī)器人小睿模塊：智能機(jī)器人小睿模塊是為了引導(dǎo)用戶在融點(diǎn)學(xué)習(xí)平臺(tái)中進(jìn)行學(xué)習(xí)，并且在用戶需要幫助的時(shí)候?yàn)橛脩籼峁﹩栴}解決方案。它還能和用戶進(jìn)行各類知識點(diǎn)的問答和互動(dòng)，大幅提升用戶在融點(diǎn)學(xué)習(xí)平臺(tái)中的體驗(yàn)和學(xué)習(xí)積極性。

4.3? ?平臺(tái)思路設(shè)計(jì)

在線下教育中，一個(gè)良好的教育成果的出現(xiàn)往往可以由一個(gè)優(yōu)質(zhì)的教師牽頭帶動(dòng)。但是區(qū)別于線下教育中小班制一對一的跟蹤指導(dǎo)式教學(xué)，線上教育平臺(tái)是動(dòng)輒萬人的實(shí)時(shí)學(xué)習(xí)，任課教師極難做到一對一式的跟蹤指導(dǎo)。因此，在以往的線上教育平臺(tái)，一個(gè)良好的教育成果的出現(xiàn)不僅需要優(yōu)質(zhì)的教師和優(yōu)質(zhì)的教學(xué)資源，還需要能夠跟得上整體教學(xué)進(jìn)程的學(xué)生。而對于結(jié)合了大數(shù)據(jù)面板技術(shù)的融點(diǎn)學(xué)習(xí)平臺(tái)而言，用戶可以通過平臺(tái)上多個(gè)模塊每日常規(guī)且快速地定位自己離掌握一門課程，甚至一個(gè)知識點(diǎn)還有多遠(yuǎn)的距離，而不是以往教育平臺(tái)中的離學(xué)完一門課程還有多遠(yuǎn)，極大地降低了對用戶自身學(xué)習(xí)素質(zhì)的要求。

當(dāng)用戶想要細(xì)致深刻地理解并掌握一門課程時(shí)，用戶需要了解自己將要學(xué)習(xí)的課程中各知識點(diǎn)間的依存關(guān)系，該課程的推薦學(xué)習(xí)路徑以及自己在學(xué)習(xí)的各個(gè)時(shí)刻對各個(gè)知識點(diǎn)的掌握程度。因此，融點(diǎn)學(xué)習(xí)平臺(tái)提供了五個(gè)驅(qū)動(dòng)器以幫助用戶更好地進(jìn)行課程及知識點(diǎn)的學(xué)習(xí)。

（1）學(xué)習(xí)資源驅(qū)動(dòng)：用戶可以通過選擇任意課程的任意學(xué)習(xí)資源進(jìn)行知識點(diǎn)內(nèi)容的學(xué)習(xí)。

（2）聊天機(jī)器人驅(qū)動(dòng)：用戶可以通過向聊天機(jī)器人詢問任何知識點(diǎn)相關(guān)內(nèi)容進(jìn)行知識點(diǎn)內(nèi)容的學(xué)習(xí)，并要求推薦知識點(diǎn)學(xué)習(xí)路徑。

（3）測試題驅(qū)動(dòng)：用戶可以通過回答任意知識點(diǎn)的測試題進(jìn)行知識點(diǎn)內(nèi)容的學(xué)習(xí)，并測定自己的掌握狀態(tài)。

（4）知識圖譜驅(qū)動(dòng)：用戶可以通過點(diǎn)擊知識圖譜上的任一知識點(diǎn)查看自身掌握情況、相關(guān)聯(lián)的知識和學(xué)習(xí)路徑。

（5）搜索驅(qū)動(dòng)：用戶可以通過搜索任意知識點(diǎn)進(jìn)行該知識點(diǎn)內(nèi)容的學(xué)習(xí)。

這五個(gè)驅(qū)動(dòng)器協(xié)同運(yùn)行的同時(shí)要滿足以下四個(gè)條件：

（1）一體化的解決方案：考慮到教育平臺(tái)的用戶整體能力不高的情況，我們選擇提供一套整體化的大數(shù)據(jù)面板布局和聯(lián)動(dòng)解決方案，不需要用戶自己配置數(shù)據(jù)流和工作流。功能模塊會(huì)被開發(fā)人員配置好，直接顯示在頁面中。如果用戶提出了新的需求，或者根據(jù)后臺(tái)數(shù)據(jù)分析，某些模塊的功能需要進(jìn)行升級，用戶只需要刷新頁面就可以自動(dòng)獲取新版本。

（2）模塊聯(lián)動(dòng)：如果任何一個(gè)模塊對用戶的動(dòng)作或者后臺(tái)發(fā)送到前臺(tái)的數(shù)據(jù)做出了響應(yīng)，其他相關(guān)模塊會(huì)做出對應(yīng)的變化。

（3）全程指導(dǎo)：用戶在使用大數(shù)據(jù)面板的時(shí)候，在不同的時(shí)刻和不同的上下文情況下，會(huì)使用到不同層次的不同模塊。每一個(gè)模塊都要有相對應(yīng)的幫助漂浮窗口，當(dāng)時(shí)鼠標(biāo)移動(dòng)到幫助按鈕的時(shí)候，會(huì)彈出幫助信息。不同于普通的F1幫助文檔，漂浮窗不會(huì)跳轉(zhuǎn)到另一個(gè)窗口，破壞大數(shù)據(jù)面板的整體性。

（4）自動(dòng)聚焦：根據(jù)大數(shù)據(jù)面板監(jiān)控的不同信息源，最重要的模塊在刷新時(shí)會(huì)在邊框處高亮，以將用戶的注意力吸引到相應(yīng)的模塊，防止用戶丟失焦點(diǎn)。

5? 融點(diǎn)學(xué)習(xí)平臺(tái)技術(shù)架構(gòu)和功能展現(xiàn)（Technological framework and function display of Fusion Learning Platform）

5.1? ?網(wǎng)頁端

HTML、JavaScript、CSS是網(wǎng)頁端的三大基石?？紤]到市面上我們是第一家做大數(shù)據(jù)面板教育平臺(tái)的單位，需求的產(chǎn)生和確定處于非常不穩(wěn)定的狀態(tài)，這要求前端技術(shù)有很高的表達(dá)力，才能滿足盡量多的需求。不同于流行的Vue、 Angular、 React等前端框架，原始的JavaScript對表達(dá)力沒有任何限制。隨著ES6標(biāo)準(zhǔn)的發(fā)布，JavaScript的新特性讓面向?qū)ο笤絹碓椒奖?，對大?guī)模工程也越來越友好，所以我們選擇使用原生JavaScript作為我們的首選框架。

大數(shù)據(jù)面板前端分為A-G、X和聊天機(jī)器人九個(gè)部分，如圖1所示，使用Bootstrap grid劃分，X屏作為主屏，顯示目前用戶最關(guān)心的信息，其他A-G屏可以拖拽到主屏或者點(diǎn)擊模塊標(biāo)題的放大按鈕來切換到主屏，這時(shí)主屏X會(huì)顯示對應(yīng)模塊的詳細(xì)信息。右下角對話機(jī)器人（小睿）模塊是不可拖拽的，用于和小睿的互動(dòng)方式限于：（1）使用輸入欄輸入信息。（2）小睿會(huì)主動(dòng)發(fā)起對話，或者提示信息。

A屏是課程資源及學(xué)習(xí)路徑管理模塊，默認(rèn)情況下系統(tǒng)會(huì)自動(dòng)點(diǎn)選第一門課程，并且將X屏左半側(cè)內(nèi)容替換為第一門課程的知識點(diǎn)大綱樹形結(jié)構(gòu)圖，結(jié)構(gòu)化展示課程知識全景;X屏右半側(cè)內(nèi)容替換為課程可學(xué)習(xí)的資源列表，便于用戶進(jìn)行資源的學(xué)習(xí)。如果用戶使用過系統(tǒng)，系統(tǒng)會(huì)記住用戶上次最后學(xué)習(xí)的課程并自動(dòng)選定。

B屏是用戶學(xué)習(xí)狀態(tài)及個(gè)人能力統(tǒng)計(jì)圖模塊，該模塊通過學(xué)習(xí)日歷圖（展示用戶每一天觀看學(xué)習(xí)視頻的數(shù)量）、能量圖（展示用戶當(dāng)日觀看學(xué)習(xí)視頻及進(jìn)行知識測驗(yàn)活動(dòng)所帶來的學(xué)習(xí)能量）、知識測驗(yàn)正確率排行圖（展示用戶在前七天的時(shí)間范圍內(nèi)答題的正確率排行榜）、用戶能力畫像、用戶學(xué)習(xí)狀態(tài)追蹤圖、雷達(dá)圖、TOPCARES狀態(tài)圖等，實(shí)時(shí)反饋用戶的學(xué)習(xí)狀態(tài)，使得用戶能夠快速評估自己的狀態(tài)且在學(xué)習(xí)過程中不易迷失自己的方向。

C屏是資源學(xué)習(xí)模塊，該模塊將學(xué)習(xí)資源的播放置于左下角，使用戶能夠在觀看學(xué)習(xí)資源的同時(shí)進(jìn)行其他模塊的同步操作，體現(xiàn)了大數(shù)據(jù)面板多模塊實(shí)時(shí)聯(lián)動(dòng)的特性。

D屏包含三個(gè)模塊，分別為課程大綱模塊、學(xué)習(xí)社區(qū)模塊和個(gè)人學(xué)習(xí)資料倉庫模塊。其中課程大綱模塊和個(gè)人學(xué)習(xí)資料倉庫模塊拓寬了課程的知識來源，而學(xué)習(xí)社區(qū)模塊為用戶提供了探討知識的平臺(tái)，使用戶在討論過程中深化對知識點(diǎn)的理解。

E屏包含聊天模塊和知識點(diǎn)測驗(yàn)?zāi)K。其中聊天模塊使用戶能在各模塊聯(lián)合驅(qū)動(dòng)學(xué)習(xí)進(jìn)程的過程中保持與平臺(tái)好友溝通協(xié)作，進(jìn)一步加深對知識點(diǎn)的理解。而知識點(diǎn)測驗(yàn)?zāi)K使用戶能在資源學(xué)習(xí)的同時(shí)進(jìn)行當(dāng)前學(xué)習(xí)知識點(diǎn)掌握情況的測定，既測定了掌握程度，使用戶能實(shí)時(shí)在F屏了解課程知識點(diǎn)掌握程度，更強(qiáng)化了用戶對該知識點(diǎn)的認(rèn)知。

F屏為課程知識點(diǎn)模塊。該模塊將用戶當(dāng)前學(xué)習(xí)課程的知識點(diǎn)經(jīng)由算法圖譜化、層級化，清晰地展現(xiàn)出用戶對當(dāng)前課程中各個(gè)知識點(diǎn)的掌握情況（未學(xué)習(xí)、未掌握、已掌握），讓用戶能夠每日常規(guī)且快速地定位自己當(dāng)前的掌握程度距離目標(biāo)知識點(diǎn)的掌握程度有多遠(yuǎn)。

G屏為學(xué)習(xí)資源知識點(diǎn)模塊，該模塊將學(xué)習(xí)資源知識點(diǎn)圖譜化，使用戶能夠直觀地感受到當(dāng)前學(xué)習(xí)資源的知識點(diǎn)分布以及知識點(diǎn)的學(xué)習(xí)進(jìn)度。

智能機(jī)器人小睿。作為面板內(nèi)容和用戶學(xué)習(xí)的整體引導(dǎo)者，小睿將用戶想要了解的知識點(diǎn)內(nèi)容以及根據(jù)算法得出的適合用戶的知識點(diǎn)推薦學(xué)習(xí)路徑通過對話框的形式清晰地傳達(dá)給用戶。這不僅滿足了大數(shù)據(jù)面板中清晰傳達(dá)關(guān)鍵信息的基本規(guī)則，更做到了教育中的因材施教的教學(xué)原則。各模塊聯(lián)動(dòng)流程如圖2所示。

5.2? ?網(wǎng)頁服務(wù)器端

Django是一款基于Python的網(wǎng)站開發(fā)框架，它以高效的開發(fā)效率而著稱。同時(shí)它還可以提供眾多的可擴(kuò)展模塊，比如支持Websocket的Channels模塊。基于Django和Websocket構(gòu)建有互動(dòng)和控制功能的大數(shù)據(jù)面板，模塊之間的聯(lián)動(dòng)所依賴的數(shù)據(jù)通信方式為：（1）前端模塊A向后臺(tái)發(fā)送數(shù)據(jù)，后臺(tái)處理數(shù)據(jù)，后臺(tái)發(fā)送給前端模塊B;（2）用戶1的前端模塊A向后臺(tái)發(fā)送數(shù)據(jù)，后臺(tái)處理數(shù)據(jù)，后臺(tái)發(fā)送給用戶2的前端模塊B，如圖3所示。對于實(shí)時(shí)系統(tǒng)，采用HTTP定時(shí)詢問后臺(tái)的方式會(huì)產(chǎn)生大量的流量開銷，實(shí)時(shí)性也不好。Websocket技術(shù)可以讓后臺(tái)主動(dòng)將信息發(fā)送給前端。

5.3? ?聊天系統(tǒng)

聊天系統(tǒng)使用了Websocket與Redis結(jié)合的框架，這樣系統(tǒng)可以實(shí)現(xiàn)多用戶的實(shí)時(shí)在線互動(dòng)。當(dāng)多個(gè)用戶登錄系統(tǒng)后，他們的Web頁面和Django后端在Channels模塊的支持下分別建立Websocket通道。兩個(gè)用戶或者多個(gè)用戶想要互相通信時(shí)，第一步，用戶通過頁面選擇想與誰通信;第二步，Django使用Redis新建一個(gè)key，將這些用戶納入這個(gè)key當(dāng)中;第三步，任意一個(gè)用戶想要發(fā)送信息，這個(gè)用戶的后臺(tái)會(huì)把這個(gè)信息插入這個(gè)key當(dāng)中，其他用戶會(huì)訂閱這個(gè)key，并將信息發(fā)送到前端。這樣就實(shí)現(xiàn)了在線實(shí)時(shí)群體通訊功能。融點(diǎn)學(xué)習(xí)平臺(tái)的聊天功能就是基于這個(gè)框架實(shí)現(xiàn)的。另外，發(fā)起視頻聊天、知識圖譜分享、與小睿對話等功能都依賴于實(shí)時(shí)群體通訊框架。

5.4? ?數(shù)據(jù)庫

大數(shù)據(jù)面板所展示的數(shù)據(jù)質(zhì)量離不開后臺(tái)強(qiáng)大的數(shù)據(jù)分析。融點(diǎn)學(xué)習(xí)平臺(tái)所依賴的知識圖譜、盲點(diǎn)監(jiān)測、路徑推薦和對話機(jī)器人功能都依賴于人工智能算法。而人工智能算法又依賴于大量的數(shù)據(jù)，因此大數(shù)據(jù)存儲(chǔ)對我們來說是一個(gè)重要挑戰(zhàn)。除了為算法提供數(shù)據(jù)支持之外，東軟教育科技集團(tuán)旗下還有很多其他的教育平臺(tái)，這些平臺(tái)需要共享用戶、學(xué)習(xí)資料和用戶行為數(shù)據(jù)。為了解決以上問題，同時(shí)兼顧網(wǎng)站性能，我們采用了MySQL和PostgreSQL分離的數(shù)據(jù)庫架構(gòu)。

MySQL作為網(wǎng)站后端的主要數(shù)據(jù)庫，負(fù)責(zé)存儲(chǔ)融點(diǎn)學(xué)習(xí)平臺(tái)的用戶行為數(shù)據(jù)和學(xué)習(xí)資料索引數(shù)據(jù)。其中用戶行為是用戶使用融點(diǎn)學(xué)習(xí)平臺(tái)過程中產(chǎn)生的，用戶的點(diǎn)擊、播放、聊天、圖譜編輯和分享等信息都會(huì)被后臺(tái)記錄并存儲(chǔ)到MySQL當(dāng)中。學(xué)習(xí)資料索引是從東軟教育的學(xué)習(xí)資料中心數(shù)據(jù)庫導(dǎo)入的，其中包括視頻資源路徑、PDF文本資源路徑等。

PostgreSQL作為人工智能算法的主要數(shù)據(jù)庫，負(fù)責(zé)存儲(chǔ)算法所需要的全局知識圖譜和算法計(jì)算過程中產(chǎn)生的計(jì)算結(jié)果。該數(shù)據(jù)庫作為整體東軟教育平臺(tái)的中心數(shù)據(jù)庫，還存儲(chǔ)了學(xué)習(xí)資料數(shù)據(jù)和各個(gè)平臺(tái)的用戶認(rèn)證信息。

6? ?結(jié)論（Conclusion）

本文主要介紹了東軟教育科技集團(tuán)開發(fā)的融點(diǎn)學(xué)習(xí)平臺(tái)的功能和設(shè)計(jì)思路。首先介紹了傳統(tǒng)在線教育的發(fā)展歷史，分析現(xiàn)有教育方式存在的不足;其次介紹了大數(shù)據(jù)面板的概念，通過分析大數(shù)據(jù)面板的特性，提出了將大數(shù)據(jù)面板與在線教育平臺(tái)相結(jié)合的思想;最后介紹了基于大數(shù)據(jù)面板的融點(diǎn)學(xué)習(xí)平臺(tái)的開發(fā)功能和設(shè)計(jì)思路，并做了全面的界面展示。

融點(diǎn)學(xué)習(xí)平臺(tái)是第一款融合大數(shù)據(jù)面板技術(shù)的在線群體化互動(dòng)教育平臺(tái)，大數(shù)據(jù)面板技術(shù)提供了及時(shí)的反饋、豐富的互動(dòng)和聯(lián)動(dòng)特性，帶給用戶沉浸式的在線學(xué)習(xí)體驗(yàn)。融點(diǎn)學(xué)習(xí)平臺(tái)可以很好地解決當(dāng)前流行的教育平臺(tái)所面臨的用戶活躍度、留存度低的問題。當(dāng)前只開發(fā)了針對學(xué)生的網(wǎng)頁端界面，未來我們還會(huì)基于大數(shù)據(jù)面板技術(shù)開發(fā)輔助教師開發(fā)教學(xué)資源、監(jiān)控學(xué)生學(xué)習(xí)進(jìn)度和質(zhì)量的教師端，以及為學(xué)校管理人員提供全方位統(tǒng)計(jì)信息、檢測教師教學(xué)質(zhì)量和學(xué)生教學(xué)目標(biāo)達(dá)成度的管理端。學(xué)生、教師、管理三個(gè)層次的大數(shù)據(jù)面板并結(jié)合人工智能技術(shù)，自動(dòng)化、高質(zhì)量、全視角地提供分析數(shù)據(jù)，將會(huì)把在線教育行業(yè)推向新的高度。

參考文獻(xiàn)（References）

[1] 彭建盛.機(jī)器人課程教學(xué)資源創(chuàng)新實(shí)踐教學(xué)研究[J].中國現(xiàn)代教育裝備，2018（07）：27-29.

[2] Ali S M， Gupta N， Nayak G K， et al. Big data visualization： Tools and challenges[C]. 2016 2nd International Conference on Contemporary Computing and Informatics （IC3I）. IEEE， 2016：656-660.

[3] Harandi S R. Effects of e-learning on Students' Motivation[J]. Procedia-Social and Behavioral Sciences， 2015（181）： 423-430.

[4] 羅仁芝.試論可視化大數(shù)據(jù)在在線教育教學(xué)中的應(yīng)用[J].科技資訊，2020，18（17）：4-5.

[5] 陳桂香.大數(shù)據(jù)對我國高校教育管理的影響及對策研究[D].武漢：武漢大學(xué)，2017.

[6] 杜錦繡.人工智能時(shí)代下關(guān)于AI+教育平臺(tái)的研究[J].信息與電腦（理論版），2019（4）：57.

[7] 姚景怡.我國在線教育平臺(tái)競爭策略研究——以滬江網(wǎng)校為例[J].科技視界，2020（18）：1-4.

[8] 王京瑞.在線教育大數(shù)據(jù)分析平臺(tái)的設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn)[D].西安：陜西師范大學(xué)，2019.

[9] Ali S M， Gupta N， Nayak G K， et al. Big data visualization： Tools and challenges[C]. 2016 2nd International Conference on Contemporary Computing and Informatics （IC3I）. IEEE， 2016：656-660.

[10] Dixson M D. Creating effective student engagement in online courses： What do students find engaging？ [J]. Journal of the Scholarship of Teaching and Learning， 2010， 10（2）：1-13.

[11] 曾澤.基于移動(dòng)互聯(lián)網(wǎng)的移動(dòng)教育平臺(tái)的研究和設(shè)計(jì)[D].廣州：華南理工大學(xué)，2013.

作者簡介：

韓希武（1991-），男，碩士，中級研究員.研究領(lǐng)域：人工智能，軟件架構(gòu).

包一平（1993-），男，碩士，初級研究員.研究領(lǐng)域：大數(shù)據(jù)，人工智能.

王新源（1997-），男，本科，工程師.研究領(lǐng)域：軟件架構(gòu)設(shè)計(jì)，UI設(shè)計(jì).