邢丘丹，焦 晶，杜占河

(1.陜西師范大學 國際商學院，陜西 西安710062;2.西安交通大學 管理學院，陜西 西安710049 )

隨著互聯(lián)網(wǎng)對人們生活、學習和交往方式的影響不斷深入，在線教育開始進入人們的視野，通過應用信息科技和互聯(lián)網(wǎng)技術進行內(nèi)容傳播和快速學習的方法，具有高度共享學習資源、師生間跨時空雙向交互和學習自主化的優(yōu)勢［1］。隨著對其不斷深入研究，發(fā)現(xiàn)有效的交互活動具有重要意義，通過形式多樣的在線交互活動可以激勵在線學習者，有效減少在線學習者學習的距離感和孤獨感，提高在線教育的質(zhì)量［2-3］。學習者通過交互媒體所實現(xiàn)的交互水平高低，直接影響了學習者知識建構水平高低，從而決定了在線學習的成功與否［4］。但是隨著交互程度的加深，并沒有涉及對非結構化數(shù)據(jù)的分析，依然不能實現(xiàn)高水平的交互活動，提高在線交互的質(zhì)量。筆者通過構建基于大數(shù)據(jù)和云計算支持的在線教育交互平臺模型，以實現(xiàn)完美的在線交互活動，解決目前在線教育所面臨的問題。

1 云計算和大數(shù)據(jù)的概念及關系

云計算是通過互聯(lián)網(wǎng)絡龐大的計算處理能力，將待處理程序自動分拆成無數(shù)個較小的子程序，再由多部服務器所組成的龐大系統(tǒng)進行搜尋、計算和分析，最后將處理結果回傳給用戶。云計算使網(wǎng)絡應用更加廣泛化，具有超大規(guī)模、虛擬化、高可靠性和高擴展性的優(yōu)點［5］。大數(shù)據(jù)是數(shù)據(jù)分析的前沿技術，它能從各種類型的數(shù)據(jù)中，快速獲取有價值的信息，但還需要新處理模式才能具有更強的決策力、洞察發(fā)現(xiàn)力和流程優(yōu)化能力。海量、高增長率和多樣化的信息，通常用4 個V來概括其特征，即體積大(volume)、種類多(variety)、價值密度高(value)和速度快(velocity)［6］。

云計算與大數(shù)據(jù)的實質(zhì)是靜與動的結合，云計算強調(diào)的是動態(tài)計算能力，大數(shù)據(jù)注重的是計算對象，即存儲能力。大數(shù)據(jù)需要具有處理大量復雜數(shù)據(jù)的能力，包括數(shù)據(jù)獲取、整理、轉(zhuǎn)換和統(tǒng)計等強大的計算能力;同樣，云計算需要大量數(shù)據(jù)作為運算的基礎，因此兩者的結合是必然趨勢。云計算為大數(shù)據(jù)提供運算平臺，大數(shù)據(jù)運用分布式處理手段應用于平臺，兩者是相輔相成的關系。整體看來，云計算的出現(xiàn)和興起促進了大數(shù)據(jù)的廣泛應用，已經(jīng)出現(xiàn)在許多領域，但依然沒有進入在線教育行業(yè)。

2 云計算和大數(shù)據(jù)的應用

2.1 在線教育交互平臺現(xiàn)狀分析

(1)服務應用。目前在線教育的交互平臺缺乏統(tǒng)一身份認證體系，需要進行身份重復驗證，這在給用戶造成不便的同時也給系統(tǒng)增加了安全隱患;缺乏統(tǒng)一的應用展現(xiàn)，用戶信息分散在各個應用中，且服務功能重復，堆砌浪費，致使用戶體驗不佳;使用方法、界面與質(zhì)量不統(tǒng)一，給平臺使用和維護管理造成不便［7］。

(2)信息資源類型和存儲。在線教育的數(shù)據(jù)資源眾多，包括結構化和非結構化信息，以及在線教育平臺內(nèi)部的相關信息，由于數(shù)據(jù)編碼、數(shù)據(jù)格式等無法統(tǒng)一，存在許多異構性數(shù)據(jù)。在線教育是基于互聯(lián)網(wǎng)的學習方式，學生與學習資源、教師與學生、學生與學生之間的交流都通過網(wǎng)絡全方位進行，因此在線教育的信息資源總量日益增大，且以大量的非結構化數(shù)據(jù)和異構性數(shù)據(jù)資源為主。但目前對這些數(shù)據(jù)的記錄、存儲和分析統(tǒng)計技術，完全不能滿足在線教育交互平臺的數(shù)據(jù)需求。

(3)數(shù)據(jù)分析挖掘。隨著在線學習者和在線教師的服務需求日益?zhèn)€性化和專業(yè)化，對于服務質(zhì)量也越來越看重，在線教育交互平臺必須根據(jù)在線學習者和在線教師的需求做出相應的策略調(diào)整，以適應服務需求的不斷改變和提高。因此對平臺產(chǎn)生的結構化和、非結構化和異構性大量數(shù)據(jù)進行分析和深度挖掘成為必然，以滿足快速、及時、高效、安全地反饋在線學習者的要求和便于教師對信息進行分析。

(4)固定服務器等硬件資源浪費。高峰期服務器資源不足，造成應用癱瘓，多臺服務器為一個應用服務部署致使資源嚴重浪費［8］。有些應用系統(tǒng)一天只有少數(shù)人使用，使用次數(shù)很少;有些應用系統(tǒng)的使用模式非常有規(guī)律，大部分用戶的使用和訪問時間集中，其他時間利用率很低。而支持這些應用系統(tǒng)正常運行的服務器等硬件設備在需要不間斷工作的同時，也增加了維護難度和能耗成本。

2.2 在線教育交互平臺應用模型分析

2.2.1 交互平臺模型

隨著在線教育日益同質(zhì)化，對在線教育機構而言，需要在保障教育資源豐富和高質(zhì)量的同時，更好地分析在線學習者和教師的偏好，為平臺的每個用戶提供有針對性的服務。所構建的利用云計算和大數(shù)據(jù)在線教育交互平臺模型如圖1 所示，主要分為用戶應用服務層、數(shù)據(jù)資源處理層和基礎設施硬件層3 部分。

圖1 應用云計算和大數(shù)據(jù)技術的在線教育交互平臺模型

圖2 應用云計算和大數(shù)據(jù)技術的在線教育交互平臺服務應用層架構

2.2.2 用戶服務應用層

在線教育交互平臺的用戶是在線教師和在線學習者。針對不同的用戶，訪問的用戶界面和授權不同，設計屬于用戶自己的頁面，為用戶提供個性化的精準服務。服務應用內(nèi)容主要分為4 類，包括在線教學內(nèi)容、學習管理、交流互動和教學管理，如圖2 所示。

應用服務層根據(jù)用戶需求，對信息資源請求進行重構和提供，實現(xiàn)了信息資源的服務分類，用戶可享受個性化的服務資源。

平臺為每個用戶展現(xiàn)的內(nèi)容是不同的。針對教師，平臺實時反饋在線學習者的情況和分析結果，尤其是對學習者的學習風格和偏好的分析，實時跟蹤學生在課前、課中和課后的情況，完成課程反饋，對學生在平臺上的行為、學習記錄智能跟蹤和分析。針對學習者，構建學習、答疑、測評、互動四位一體的學習模式，運用豐富的學習資源，根據(jù)后臺的數(shù)據(jù)挖掘，提供學習進度安排和個性化的學習方案，從而實現(xiàn)自主個性化學習、個性化即時筆記、針對性課程復習和測評，多方式在線交互的方式。平臺是所有教學資源的集散地，維持資源唯一性，通過資源關聯(lián)，可以在任意系統(tǒng)中快速調(diào)用，避免數(shù)據(jù)庫急劇增長，可極大地減輕網(wǎng)絡負荷，便于資源自動更新。

2.2.3 數(shù)據(jù)資源處理層

中間層是數(shù)據(jù)資源處理層，包括對數(shù)據(jù)進行標準化處理，對數(shù)據(jù)挖掘分析整合，以及數(shù)據(jù)庫3個部分。中間層的核心是數(shù)據(jù)挖掘分析整合，也是在線教育交互平臺的核心，如圖3 所示。

圖3 應用云計算和大數(shù)據(jù)技術的在線教育交互平臺數(shù)據(jù)資源處理層架構

面對迅速增加的復雜數(shù)據(jù)，在線教育交互平臺利用云計算和大數(shù)據(jù)進行現(xiàn)代數(shù)據(jù)管理，以支持所有數(shù)據(jù)類型，如文件、圖像、視頻、博客、點擊流和地理空間數(shù)據(jù)等，并以“云存儲”持久存儲于數(shù)據(jù)中心，保持數(shù)據(jù)實時更新，實現(xiàn)數(shù)據(jù)共享、分析、發(fā)現(xiàn)、整合和優(yōu)化，增強數(shù)據(jù)價值。負載平衡可以有效透明地擴展網(wǎng)絡設備和服務器的帶寬，增加在線教育交互平臺的吞吐量，加強平臺網(wǎng)絡數(shù)據(jù)處理能力，提高服務的靈活性和可用性。可以將大量的用戶并發(fā)訪問或數(shù)據(jù)流量分擔到多臺設備上處理，減少教師和學習者的等待響應時間;同時做并行處理，處理結果匯總反饋給在線交互平臺，從而使平臺處理能力得到大幅度提高。

利用大數(shù)據(jù)技術對離線數(shù)據(jù)進行處理，清除冗余數(shù)據(jù)，用聚類、分類等算法對處理后的數(shù)據(jù)進行模式分析，成立樣本數(shù)據(jù)資源為數(shù)據(jù)流挖掘分析作準備。在實現(xiàn)數(shù)據(jù)流挖掘時，對流入的數(shù)據(jù)流，利用云計算做到占用內(nèi)存少，處理速度快，運用關聯(lián)規(guī)則，以離線數(shù)據(jù)作為樣本庫的參考，對在線數(shù)據(jù)進行分析，及時有效地反饋結果，并且隨著時間的推移和用戶對信息資源的需求改變，及時更新資源分析結果。通過數(shù)據(jù)挖掘過程，對數(shù)據(jù)進行過濾、分析和整合，建立多資源分類結果，按照用戶的不同需求進行決策，形成索引，為用戶訪問和使用服務提供便利。根據(jù)在線學習者的基本信息、學習風格、學習滿意度和學習感知4 維度的服務需求，實現(xiàn)用戶定制的個性化精準服務，便于用戶方便提取自己需要的資源。再將用戶需要的資源根據(jù)授權不同，做統(tǒng)一標準化處理，上傳至服務應用層，展現(xiàn)于用戶的界面中。

2.2.4 基礎設施硬件層

平臺的最下層是基礎設施層，包括存儲設備、網(wǎng)絡設備、安全設備和備份設備。

利用云計算可以解決目前在線教育交互平臺普遍出現(xiàn)的硬件孤島問題，實現(xiàn)在線教育交互平臺硬件基礎架構的集約、共享和動態(tài)。對硬件資源集中管理，可提高設備利用率，實現(xiàn)計算機資源和存儲資源的共享，降低復雜性，降低能耗，特別是可提高系統(tǒng)可靠性和可用性。將服務器等硬件資源整合在一起，形成一個動態(tài)資源配置，動態(tài)按需分配給各應用系統(tǒng)。任何一臺設備出現(xiàn)故障，其他的硬件設備自動接管該設備的工作，提高系統(tǒng)可靠性。自動備份功能可降低硬件設備的投資費用和維護成本，減少管理復雜度，提高可用性。云硬件配置實現(xiàn)資源整合與共享，能夠靈活地根據(jù)需求進行變化，在交互平臺上快速開發(fā)豐富多樣的應用軟件，同時能保證這些應用軟件有機統(tǒng)一，集成創(chuàng)新，發(fā)揮最大效益。

3 在線交互平臺應用優(yōu)勢

3.1 實現(xiàn)針對不同用戶的個性化精準服務

在從以資源為核心的在線教育平臺到以用戶為核心的個性化在線教育平臺建設過程中，最主要的變化是針對不同用戶提供不同的個性化服務。而云計算和大數(shù)據(jù)的應用強化了對在線教育平臺用戶的研究和對交互數(shù)據(jù)的分析利用，并基于分析結果，改善服務內(nèi)容，提升個性化服務的質(zhì)量，完成平臺對用戶的跟蹤服務、精準服務、知識關聯(lián)服務和宣傳推廣服務。面對平臺快速增長的數(shù)據(jù)，從中提取有價值的信息，實時分析反饋，建立不同類別的用戶模型。實現(xiàn)對不同用戶提供針對性服務，增強用戶體驗，提高服務質(zhì)量的目的。在線教育交互平臺通過對用戶數(shù)據(jù)的收集、整理、分析、挖掘和匯總，在宏觀上分析相關領域的發(fā)展動向和熱點變化，更快地洞察學習者最新的興趣走向，以及相關領域的內(nèi)容進展，更新在線平臺的學習資源，保證學習內(nèi)容的實時性和前沿性。

3.2 無限量的數(shù)據(jù)存儲能力和可靠的數(shù)據(jù)安全性

隨著在線教育交互平臺的發(fā)展，信息數(shù)據(jù)量迅猛增長，產(chǎn)生出大量的半結構化和非結構化信息數(shù)據(jù)，對存儲的要求愈加嚴格［9］。云計算的出現(xiàn)使海量數(shù)據(jù)的存儲與運算得到了解決，分布式存儲的方式可以持續(xù)收集大量數(shù)據(jù)，不會造成存儲空間的不足。在線教育交互平臺應用“云存儲”方式，保證存儲數(shù)據(jù)的可靠性，并能夠?qū)崟r更新，有效解決海量數(shù)據(jù)資源的查詢、管理等問題。云計算使用數(shù)據(jù)多副本容錯、設備同構可互換等手段來保障平臺的數(shù)據(jù)存儲安全。數(shù)據(jù)存儲到“云”中，不會受到計算機病毒或硬盤損壞造成數(shù)據(jù)丟失的影響，滿足了用戶對終端設備能力的要求。

3.3 提高在線交互平臺管理能力

應用云計算和大數(shù)據(jù)的在線交互平臺，對于具體的應用數(shù)據(jù)需求，做到了快速、及時和有效地響應。由于需求的變化和增長，平臺具有較好的性能擴展空間，可高效處理多種類型數(shù)據(jù)，在線教育機構能以該平臺為基礎利用云計算技術和大數(shù)據(jù)的優(yōu)勢，充分挖掘自身數(shù)據(jù)價值。通過整合數(shù)據(jù)，對其進行標準化處理，形成靈活可擴展、易于更新、可管控、可隔離、綠色環(huán)保的高效分析型數(shù)據(jù)管理交互平臺，實現(xiàn)支持標準開發(fā)、用戶自服務和多元化開發(fā)多種應用支持模式，形成松耦合、可異構的基礎數(shù)據(jù)和應用數(shù)據(jù)兩級數(shù)據(jù)管理層次。同時，使在線教育機構可以駕馭自身數(shù)據(jù)，全面提升平臺的數(shù)據(jù)信息管理能力，獲取對在線學習者和在線教師的信息，以數(shù)據(jù)驅(qū)動在線教育的發(fā)展。

4 結論

云計算和大數(shù)據(jù)技術的出現(xiàn)不僅影響著在線教育交互的形態(tài)，也為交互信息分析提供了新的思路和手段。一方面，新的技術使交互行為不斷向著實時化和碎片化的方向發(fā)展，使交互過程日益復雜;另一方面，新的技術又使獲得大量交互數(shù)據(jù)，特別是行為數(shù)據(jù)成為了可能，從而為在線學習和教學提供決策依據(jù)。在線教育交互作為信息服務，盡管有在線教育交互平臺的資源優(yōu)勢，但在技術等方面的劣勢也限制了其發(fā)展，因此筆者構建了基于大數(shù)據(jù)和云計算的在線教育交互平臺模型，使在線的學習者和教師實現(xiàn)完美的在線交互活動，提升在線交互的核心競爭力。

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