基于大數據技術的教育平臺建設初步研究

摘要：基于大數據的教育平臺，顧名思義就是將大數據技術融合到現有教育系統中構建起軟件平臺以實現管理人員科學決策、系統成員高效交互信息和資源有效共享等功能[1]。一般認為大數據具備5V特征，即：大量（Volume）、高速（Velocity）、多樣（Variety）、低價值密度（Value）、真實性（Veracity）[2]。隨著中小學、高等院校等教育實踐主體的信息化程度的快速提升[3]，屬于教育領域的數據體量出現了飛躍式的增長，在局部地方甚至出現了幾何級數方式的增長[4]。筆者根據自己項目實踐的案例，分析了在構建大數據教育平臺時存在的問題，初步分析研究解決方案。

關鍵詞： 大數據技術;教育平臺;面對數據;信息孤島

一、構建大數據教育平臺時存在的問題

1.1局部性數據維度偏低

目前大數據教育平臺的數據主要來源為各個學校的數字化校園系統，有些學校的數據主要是手工錄入的非結構化數據，在教學管理系統中這一現象尤為顯著。上述的這些現象導致某些學校的數據維度較低、存在數據來源不足的問題。

1.2校園數據接口不完善

目前大多數學校內部的各個系統子系統通常是由不同的軟件服務商提供的。學校內部的教務系統、校園一卡通系統、圖書管理系統、財務管理系統之間的數據缺乏統一的規范[5]，存在數據結構不一致、各業務系統的接口對接難度大。在多個學校之間的數據互聯時，上述問題尤為明顯。

1.3缺乏有效的數據管理中心

大多數學校內部都缺乏數據管理中心，沒有統一的數據管理規范。很多學校都沒有專門的工作人員維護校園內部各個子信息系統的接入數據，導致各子系統處于相對獨立的狀態運行，形成了大量的信息孤島。導致系統級的可用數據在數量上偏少、在質量上偏差，沒有能將大數據的分析處理優勢體現出來。

1.4項目的成本限制

現有的專用大數據平臺投資成本高、收益周期較長。學校信息系統項目的內部管理模塊定制化要求高、定制成本高、實施周期過長。學校的信息系統預算通常有限，獨立承擔專用大數據平臺的實施費用顯得力不從心。導致深入的數據分析挖掘工作的常規推廣遇到困難，基于大數據的教學科研應用也比較難于落地實施。

總而言之，造成上述的問題的本質性原因是采用了將邏輯關系進行固化的數據處理方式，將應用邏輯與數據進行綁定，建設時期不同、開發商不同，造成了每個應用系統都有獨立的數據源，異構系統之間的數據不能聯通，時間一長造成很多“信息孤島”[6]。解決數據孤島問題后才能實現各系統數據的無縫互聯，才能提升數據的有效廣域共享，進而能多個學校共用一個數據基礎設施，進而降低單個學校的運行維護成本，有利于大數據教育平臺的落地實施。

二、解決存在問題的初步方案

筆者為解決上述問題初步提出面對數據的大數據的教育平臺的解決方案，該方案包括數據登記中心、數據池及數據服務單元，其中：數據池是用于存儲數據的基礎設施，通常由云存儲設備實施;數據登記中心用于構建起規范的數據界定、內部命名規則和登記功能以實現對多源異構數據的管理;數據服務單元包括若干個面對數據的功能封裝單元，功能封裝單元用于對數據池內的數據進行訪問，其在初次訪問數據池時、數據登記中心主動刷新信息并告知數據服務單元、以及訪問出現異常時均需從數據登記中心獲取訪問所需的信息，然后再對數據池內數據進行訪問。

數據池內存儲的數據可以是任意類型的數據，其包括但不限于結構化/非結構化數據、實時/存檔/歷史數據，空間/非空間數據。數據池是存放數據的空間，其實現方式不依賴于特定的軟件、硬件平臺或系統，僅需實現數據的可存儲性、可訪問性及可擴展性，通過數據登記中心所載明的信息，數據訪問的發起者可以訪問到數據池中的數據。

為了構建起規范的數據界定、內部命名規則和登記功能，數據登記中心的功能模塊應包含數據標準、數據分類、登記方法、數據索引、檢索、分布式管理和運行等模塊。數據服務單元根據具體應用場景自動確定所需訪問的數據及對所訪問數據的邏輯處理規則，邏輯處理規則為語義規則、關聯關系規則、邏輯關系規則及風格規則等。本文的解決方案在具體應用時，每個數據服務單元均能根據不同的數據類型提供不同的功能，數據服務單元為應用系統的搭建與運行提供了數據、邏輯、展現等方面的支撐。

現有教育信息系統的應用開發都將數據直接交給數據庫系統管理，應用本身并不管理數據，這導致需求發生變化時往往需要更改數據庫設計。在權限控制方面通常是針對角色進行功能模塊控制，即角色的類別決定所能使用的功能，而沒有針對數據本身進行權限控制，這會導致數據離開應用（如出現數據庫被惡意攻擊等）時出現嚴重的安全性問題。本文的解決方案，還包括對數據池內的數據進行訪問并對訪問權限進行控制的訪問權限中心，數據功能單元將訪問所需的信息發送給訪問權限中心，由訪問權限中心依據數據登記中心所載明的信息進行具體數據的訪問，并將訪問結果反饋到數據功能單元。在具體設置時，訪問權限中心內設定有用戶認證、用戶授權、數據屬性設置、數據權限設置、數據加密、數據解密等模塊，數據權限中心用于獲取數據、傳輸數據、存儲數據、管理數據、調度數據及對數據權限進行控制。數據功能單元獲取數據池內數據時，由訪問權限中心實現對數據的訪問和控制，能提升數據的安全性。

數據功能單元為面對數據的相關功能的封裝，由數據功能單元為系統應用的搭建與運行提供邏輯方面的支撐，應用邏輯與數據不是固化綁定關系，應用都基于統一的數據資池，同樣的數據可以被若干搭建出來的系統應用在合理的權限控制下使用，從根本上保證了不再有“信息孤島”、數據大量冗余和二義性等問題。應用時應用可根據角色所對應的數據訪問權限，基于數據池而通過一個個數據功能單元的組合搭建而成，天然地具有靈活的擴展性，擺脫了對具體方式的依賴，可以依據需求自行搭建、修改、擴展需要的應用，真正做到了隨需應變、快速響應需求。

三、結語

本文為構建大數據教育平臺時存在的問題，初步提出面對數據的大數據的教育平臺的解決方案。解決方案具有應用邏輯與數據不是固化綁定關系，應用都基于統一的數據池，同樣的數據可以被若干搭建出來的系統應用在合理的權限控制下使用的優點，保證了不再有“信息孤島”、數據大量冗余和二義性等問題。使得基于該解決方案構造出的應用系統響應效率高，維護成本低，便于數據共享和系統功能的擴展，對構建大數據教育平臺由積極的借鑒意義。

參考文獻：

[1]羅云芳，唐運樂，閔金花.高校教育大數據平臺的構建與關鍵技術研究[J].廣西職業技術學院學報，2020，13（03）：110-114+124.

[2]宋宇，盧曉中.大數據驅動下區域教育治理探析[J].教育研究與實驗，2020（01）：36-39.

作者簡介： 張春艷（1979- ），女，四川成都人，碩士，工程師，研究方向：大數據技術。