基于數據中臺的終身教育信息化平臺構建研究

韓 昊

（武漢軟件工程職業學院 湖北 武漢 430033）

1 引言

隨著“建設終身教育體系，構建學習型社會”成為國家戰略，全國各地先后出臺了適應本地實際情況的終身教育體系建設任務和目標，其中相當關鍵的一環就是終身教育信息化平臺的建設，即利用“互聯網+終身教育”模式推動區域乃至全社會終身教育體系的構建與發展。目前，我國各地的廣播電視大學、社區教育學院等有關教育機構作為當地終身教育體系建設的主體，根據所在區域的實際情況，建設了一批面向區域內全體居民的終身學習信息化平臺，其中影響較大的有：“全民終身學習公共服務平臺”“奧鵬教育”“上海學習網”等，這些終身學習平臺學習資源豐富、課程設置全面、支持服務系統較為完善，對于滿足不同人群的個性化學習需求、促進當地終身教育發展發揮著重要作用[1]。

在大數據視域下，如何對終身教育信息化平臺存儲的用戶基本信息、學習行為、日志行為等大數據進行分析，構建學習者畫像，實現個性化學習資源推送、學習路徑推薦，學習異常行為預警等功能，從整體上提升信息化平臺對學習者個性化學習需求的支持能力，是終身教育信息化平臺構建研究的熱點。本文提出了一種基于數據中臺的終身教育信息化平臺架構，從異構的底層數據庫中采集學習者在線學習行為、資源使用統計等數據，通過匯聚、預處理、計算、開發、挖掘、封裝等流程構建數據倉庫，將數據歸類為各種主題，形成數據資產。根據應用需求，封裝主題數據，為各類應用提供統一規范的數據服務體系，實現采集、匯聚、開發、封裝、服務和反饋閉環，為終身學習信息化平臺的建設和運營提供強有力的數據支持。

2 數據中臺概述

數據中臺并非指大數據平臺，而是指通過數據技術對海量的數據進行采集、計算、存儲和加工，并統一標準和口徑[2]。從本質上來說，數據中臺就是通過有形的設施設備和實施方法，依據教學與學習業務的需求，經過全域數據采集、匯聚、預處理、計算、封裝等過程，構建一套“讓數據持續運作并發揮價值”的機制，即一套持續不斷把數據變成資產并服務于業務的機制。數據中臺通常具有四個核心能力，即數據匯聚能力、數據處理（加工）能力、數據可視化能力、數據價值變現能力。總的來說，就是數據中臺可以從異構的底層數據庫采集各種結構的數據，匯聚成數據湖；通過預處理、計算、開發、挖掘等步驟構建數據倉庫，存儲滿足教學與學習需求的各類數據主題；將數據主題封裝成可供不同應用的數據服務接口，形成標準的數據服務體系。特別重要的是，整個數據運行閉環都有數字資產管理功能提供數據資產管理和安全管理。

3 基于數據中臺的終身教育信息化平臺構建思路

本文以信息化條件下終身學習實際需求為導向，將數據中臺概念融入到整體架構設計中。整個架構分為底層數據層、數據中臺和應用層。其中，作為信息化平臺核心的數據中臺將學習者的基本信息，包括學習行為數據、學習統計數據、學習軌跡，以及教學資源文件、信息化平臺日志等作為數據源，進行全域采集和統一存儲，形成數據湖。依據終身教育學習和管理需求，運用OLAP、數據挖掘和人工智能等方法對數據湖進行加工和萃取，將數據聚合成主題，最后將數據主題進行封裝來構建數據服務體系，向用戶管理、資源管理、學分銀行、統計報表等應用模塊提供統一標準的數據支持。應用層處于架構的最頂端，包含平臺的業務和管理功能，通過調用數據中臺提供的數據服務接口獲取運行所需數據，并將運行結果反饋到底層數據庫。整個架構形成了數據采集、匯聚、開發、挖掘、服務和反饋的完整閉環，實現從信息化平臺各功能模塊獲取數據，形成數據資產并反哺應用的目的。

4 基于數據中臺的終身教育信息化平臺構建

4.1 總體架構

基于數據中臺的終身教育信息化平臺構建是一個系統工程，通過數據采集、匯聚及預處理構建數據倉庫，利用數據挖掘、人工智能等技術深入挖掘利用信息化平臺大數據，以數據服務接口的方式向平臺的業務和管理功能模塊提供數據支持，為學習者利用信息化平臺進行終身學習提供全過程的信息化支持與服務。本文提出的基于數據中臺的終身教育信息化平臺總體架構如圖1所示。

圖1 基于數據中臺的終身教育信息化平臺總體架構

4.2 基礎設施層

基礎設施層指的是為信息化平臺提供基礎網絡服務、存儲服務、業務服務等底層基礎性服務的設施設備，涉及應用服務器、數據庫服務器、目錄服務器、安全管理服務器、資源服務器、核心交換機等硬件設施設備，以及運行在服務器上的操作系統和應用軟件軟件，通過虛擬化等手段實現存儲、計算等資源利用率最大化，平衡負載、對軟硬件資源進行有效監控。如學習者利用信息化平臺學習的行為數據、學習資源數據、平臺管理日志等初始數據均保存在本層的數據庫中，作為整個學習平臺的原始數據來源。

4.3 數據中臺

數據中臺是整個數字化學習環境的核心部分，它是一種數據處理機制，是將學習過程中產生的各類數據進行一系列處理形成數據資產、屏蔽底層數據細節、對外提供標準的數據服務接口的機制，包括數據的采集與匯聚、開發、計算、挖掘、封裝等過程，在數據資產治理和數據安全管理功能管控下，形成了從數據的采集到數據服務接口（API）的完整閉環。

4.3.1 數據采集與匯聚

數據采集與匯聚功能是數據中臺的入口，它從異構的底層數據庫中將各類結構化、半結構化和無結構數據采集到數據中臺進行集中存儲，形成數據湖，構成整個數據中臺運行的數據基礎。

4.3.2 數據開發

數據開發是一整套數據加工以及加工過程管控的工具，面向開發人員、分析人員，提供離線、實時、算法開發工具，以及任務的管理、代碼發布、運維、監控、告警等一系列集成工具，具備批計算、流計算、在線查詢、即時分析計算能力[3]，可以實現離線計算、實時計算和人工智能等。數據開發功能將采集、匯聚而成的數據湖轉變為終身教育信息化平臺的數據資產，為進一步面向應用提供數據服務打下基礎。例如，通過對成績管理模塊、學習行為日志等功能模塊中有關學生的學習行為、成績等原始數據進行關聯分析，建立學生學習行為模型、學生畫像等，供數據服務體系封裝使用。

4.3.3 數據資產管理

數據資產管理是對終身教育信息化平臺數據資產的識別和管理，重點是保障數據質量，以管理人員能夠理解的形式進行展示數據的組織結構等信息，包括數據地圖、數據血緣管理等。例如，數據血緣管理可以對學習者學習行為日志報表中的異常數據進行追根溯源，快速準確地定位初始問題表格，幫助管理人員及時、快速、準確地進行修正；數據質量管理通過對數據進行深入分析比對、科學的評估、實時的監控、錯誤預警等方法保證數據質量。

4.3.4 數據服務體系

數據服務體系是將數據資產按照終身教育信息化平臺功能模塊應用的需求進行數據服務封裝，以接口的形式面向各功能模塊提供服務，最大程度發揮數據的價值，是整個數據中臺核心價值所在。例如，根據平臺統計分析功能的數據需求，可以提供學生數據引擎，供學習平臺查詢學生信息，分析學生學習行為等。數據服務體系最大的特點就是能屏蔽底層數據庫細節，根據業務需求提供統一、可復用的數據服務接口，最大程度的實現數據對各類應用的支持服務功能。

4.3.5 數據安全管理

數據安全管理是整個數字化學習環境運行的基礎和保障，隨著《網絡安全法》的頒布與實施，數據安全更是成為了一個法律問題。數據安全管理功能圍繞數字化學習環境與學習過程中的數據產生、存儲、計算及應用全周期構建安全管控體系，對“發布—申請—審核—調用—運維”全過程提供安全保障。

4.4 應用層

應用層作為整個架構最頂層，直接為學習者和管理者提供學習和管理服務。應用層包括身份認證、課程中心、項目培訓、學分銀行、專題課程等功能，用戶通過SAAS方式調用功能模塊，而各應用功能模塊調用數據中臺的數據服務接口來獲取運行所需數據，運行過程中將產生的數據反饋回底層數據庫，使得數據的存儲、匯聚、開發、應用、反饋形成閉環，有利于充分挖掘數據價值，為學習者學習和管理者決策提供數據支持。

5 結語

本文提出了一種基于數據中臺的終身教育信息化平臺構建策略，利用數據中臺從異構的底層數據庫中采集、匯聚各種結構的數據，通過數據開發構建數據倉庫，形成數據資產，利用數據資產管理和數據封裝提供統一標準的數據服務接口，提升終身教育信息化平臺的數據支持能力，為構建“數據驅動”的終身教育信息化平臺提供參考。