邢丘丹,焦 晶,杜占河
(1.陜西師范大學(xué) 國(guó)際商學(xué)院,陜西 西安710062;2.西安交通大學(xué) 管理學(xué)院,陜西 西安710049 )
隨著互聯(lián)網(wǎng)對(duì)人們生活、學(xué)習(xí)和交往方式的影響不斷深入,在線教育開(kāi)始進(jìn)入人們的視野,通過(guò)應(yīng)用信息科技和互聯(lián)網(wǎng)技術(shù)進(jìn)行內(nèi)容傳播和快速學(xué)習(xí)的方法,具有高度共享學(xué)習(xí)資源、師生間跨時(shí)空雙向交互和學(xué)習(xí)自主化的優(yōu)勢(shì)[1]。隨著對(duì)其不斷深入研究,發(fā)現(xiàn)有效的交互活動(dòng)具有重要意義,通過(guò)形式多樣的在線交互活動(dòng)可以激勵(lì)在線學(xué)習(xí)者,有效減少在線學(xué)習(xí)者學(xué)習(xí)的距離感和孤獨(dú)感,提高在線教育的質(zhì)量[2-3]。學(xué)習(xí)者通過(guò)交互媒體所實(shí)現(xiàn)的交互水平高低,直接影響了學(xué)習(xí)者知識(shí)建構(gòu)水平高低,從而決定了在線學(xué)習(xí)的成功與否[4]。但是隨著交互程度的加深,并沒(méi)有涉及對(duì)非結(jié)構(gòu)化數(shù)據(jù)的分析,依然不能實(shí)現(xiàn)高水平的交互活動(dòng),提高在線交互的質(zhì)量。筆者通過(guò)構(gòu)建基于大數(shù)據(jù)和云計(jì)算支持的在線教育交互平臺(tái)模型,以實(shí)現(xiàn)完美的在線交互活動(dòng),解決目前在線教育所面臨的問(wèn)題。
云計(jì)算是通過(guò)互聯(lián)網(wǎng)絡(luò)龐大的計(jì)算處理能力,將待處理程序自動(dòng)分拆成無(wú)數(shù)個(gè)較小的子程序,再由多部服務(wù)器所組成的龐大系統(tǒng)進(jìn)行搜尋、計(jì)算和分析,最后將處理結(jié)果回傳給用戶。云計(jì)算使網(wǎng)絡(luò)應(yīng)用更加廣泛化,具有超大規(guī)模、虛擬化、高可靠性和高擴(kuò)展性的優(yōu)點(diǎn)[5]。大數(shù)據(jù)是數(shù)據(jù)分析的前沿技術(shù),它能從各種類(lèi)型的數(shù)據(jù)中,快速獲取有價(jià)值的信息,但還需要新處理模式才能具有更強(qiáng)的決策力、洞察發(fā)現(xiàn)力和流程優(yōu)化能力。海量、高增長(zhǎng)率和多樣化的信息,通常用4 個(gè)V來(lái)概括其特征,即體積大(volume)、種類(lèi)多(variety)、價(jià)值密度高(value)和速度快(velocity)[6]。
云計(jì)算與大數(shù)據(jù)的實(shí)質(zhì)是靜與動(dòng)的結(jié)合,云計(jì)算強(qiáng)調(diào)的是動(dòng)態(tài)計(jì)算能力,大數(shù)據(jù)注重的是計(jì)算對(duì)象,即存儲(chǔ)能力。大數(shù)據(jù)需要具有處理大量復(fù)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(jì)等強(qiáng)大的計(jì)算能力;同樣,云計(jì)算需要大量數(shù)據(jù)作為運(yùn)算的基礎(chǔ),因此兩者的結(jié)合是必然趨勢(shì)。云計(jì)算為大數(shù)據(jù)提供運(yùn)算平臺(tái),大數(shù)據(jù)運(yùn)用分布式處理手段應(yīng)用于平臺(tái),兩者是相輔相成的關(guān)系。整體看來(lái),云計(jì)算的出現(xiàn)和興起促進(jìn)了大數(shù)據(jù)的廣泛應(yīng)用,已經(jīng)出現(xiàn)在許多領(lǐng)域,但依然沒(méi)有進(jìn)入在線教育行業(yè)。
(1)服務(wù)應(yīng)用。目前在線教育的交互平臺(tái)缺乏統(tǒng)一身份認(rèn)證體系,需要進(jìn)行身份重復(fù)驗(yàn)證,這在給用戶造成不便的同時(shí)也給系統(tǒng)增加了安全隱患;缺乏統(tǒng)一的應(yīng)用展現(xiàn),用戶信息分散在各個(gè)應(yīng)用中,且服務(wù)功能重復(fù),堆砌浪費(fèi),致使用戶體驗(yàn)不佳;使用方法、界面與質(zhì)量不統(tǒng)一,給平臺(tái)使用和維護(hù)管理造成不便[7]。
(2)信息資源類(lèi)型和存儲(chǔ)。在線教育的數(shù)據(jù)資源眾多,包括結(jié)構(gòu)化和非結(jié)構(gòu)化信息,以及在線教育平臺(tái)內(nèi)部的相關(guān)信息,由于數(shù)據(jù)編碼、數(shù)據(jù)格式等無(wú)法統(tǒng)一,存在許多異構(gòu)性數(shù)據(jù)。在線教育是基于互聯(lián)網(wǎng)的學(xué)習(xí)方式,學(xué)生與學(xué)習(xí)資源、教師與學(xué)生、學(xué)生與學(xué)生之間的交流都通過(guò)網(wǎng)絡(luò)全方位進(jìn)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(jié)構(gòu)化數(shù)據(jù)和異構(gòu)性數(shù)據(jù)資源為主。但目前對(duì)這些數(shù)據(jù)的記錄、存儲(chǔ)和分析統(tǒng)計(jì)技術(shù),完全不能滿足在線教育交互平臺(tái)的數(shù)據(jù)需求。
(3)數(shù)據(jù)分析挖掘。隨著在線學(xué)習(xí)者和在線教師的服務(wù)需求日益?zhèn)€性化和專(zhuān)業(yè)化,對(duì)于服務(wù)質(zhì)量也越來(lái)越看重,在線教育交互平臺(tái)必須根據(jù)在線學(xué)習(xí)者和在線教師的需求做出相應(yīng)的策略調(diào)整,以適應(yīng)服務(wù)需求的不斷改變和提高。因此對(duì)平臺(tái)產(chǎn)生的結(jié)構(gòu)化和、非結(jié)構(gòu)化和異構(gòu)性大量數(shù)據(jù)進(jìn)行分析和深度挖掘成為必然,以滿足快速、及時(shí)、高效、安全地反饋在線學(xué)習(xí)者的要求和便于教師對(duì)信息進(jìn)行分析。
(4)固定服務(wù)器等硬件資源浪費(fèi)。高峰期服務(wù)器資源不足,造成應(yīng)用癱瘓,多臺(tái)服務(wù)器為一個(gè)應(yīng)用服務(wù)部署致使資源嚴(yán)重浪費(fèi)[8]。有些應(yīng)用系統(tǒng)一天只有少數(shù)人使用,使用次數(shù)很少;有些應(yīng)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(wèn)時(shí)間集中,其他時(shí)間利用率很低。而支持這些應(yīng)用系統(tǒng)正常運(yùn)行的服務(wù)器等硬件設(shè)備在需要不間斷工作的同時(shí),也增加了維護(hù)難度和能耗成本。
2.2.1 交互平臺(tái)模型
隨著在線教育日益同質(zhì)化,對(duì)在線教育機(jī)構(gòu)而言,需要在保障教育資源豐富和高質(zhì)量的同時(shí),更好地分析在線學(xué)習(xí)者和教師的偏好,為平臺(tái)的每個(gè)用戶提供有針對(duì)性的服務(wù)。所構(gòu)建的利用云計(jì)算和大數(shù)據(jù)在線教育交互平臺(tái)模型如圖1 所示,主要分為用戶應(yīng)用服務(wù)層、數(shù)據(jù)資源處理層和基礎(chǔ)設(shè)施硬件層3 部分。
圖1 應(yīng)用云計(jì)算和大數(shù)據(jù)技術(shù)的在線教育交互平臺(tái)模型
圖2 應(yīng)用云計(jì)算和大數(shù)據(jù)技術(shù)的在線教育交互平臺(tái)服務(wù)應(yīng)用層架構(gòu)
2.2.2 用戶服務(wù)應(yīng)用層
在線教育交互平臺(tái)的用戶是在線教師和在線學(xué)習(xí)者。針對(duì)不同的用戶,訪問(wèn)的用戶界面和授權(quán)不同,設(shè)計(jì)屬于用戶自己的頁(yè)面,為用戶提供個(gè)性化的精準(zhǔn)服務(wù)。服務(wù)應(yīng)用內(nèi)容主要分為4 類(lèi),包括在線教學(xué)內(nèi)容、學(xué)習(xí)管理、交流互動(dòng)和教學(xué)管理,如圖2 所示。
應(yīng)用服務(wù)層根據(jù)用戶需求,對(duì)信息資源請(qǐng)求進(jìn)行重構(gòu)和提供,實(shí)現(xiàn)了信息資源的服務(wù)分類(lèi),用戶可享受個(gè)性化的服務(wù)資源。
平臺(tái)為每個(gè)用戶展現(xiàn)的內(nèi)容是不同的。針對(duì)教師,平臺(tái)實(shí)時(shí)反饋在線學(xué)習(xí)者的情況和分析結(jié)果,尤其是對(duì)學(xué)習(xí)者的學(xué)習(xí)風(fēng)格和偏好的分析,實(shí)時(shí)跟蹤學(xué)生在課前、課中和課后的情況,完成課程反饋,對(duì)學(xué)生在平臺(tái)上的行為、學(xué)習(xí)記錄智能跟蹤和分析。針對(duì)學(xué)習(xí)者,構(gòu)建學(xué)習(xí)、答疑、測(cè)評(píng)、互動(dòng)四位一體的學(xué)習(xí)模式,運(yùn)用豐富的學(xué)習(xí)資源,根據(jù)后臺(tái)的數(shù)據(jù)挖掘,提供學(xué)習(xí)進(jìn)度安排和個(gè)性化的學(xué)習(xí)方案,從而實(shí)現(xiàn)自主個(gè)性化學(xué)習(xí)、個(gè)性化即時(shí)筆記、針對(duì)性課程復(fù)習(xí)和測(cè)評(píng),多方式在線交互的方式。平臺(tái)是所有教學(xué)資源的集散地,維持資源唯一性,通過(guò)資源關(guān)聯(lián),可以在任意系統(tǒng)中快速調(diào)用,避免數(shù)據(jù)庫(kù)急劇增長(zhǎng),可極大地減輕網(wǎng)絡(luò)負(fù)荷,便于資源自動(dòng)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(duì)數(shù)據(jù)進(jìn)行標(biāo)準(zhǔn)化處理,對(duì)數(shù)據(jù)挖掘分析整合,以及數(shù)據(jù)庫(kù)3個(gè)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(tái)的核心,如圖3 所示。
圖3 應(yīng)用云計(jì)算和大數(shù)據(jù)技術(shù)的在線教育交互平臺(tái)數(shù)據(jù)資源處理層架構(gòu)
面對(duì)迅速增加的復(fù)雜數(shù)據(jù),在線教育交互平臺(tái)利用云計(jì)算和大數(shù)據(jù)進(jìn)行現(xiàn)代數(shù)據(jù)管理,以支持所有數(shù)據(jù)類(lèi)型,如文件、圖像、視頻、博客、點(diǎn)擊流和地理空間數(shù)據(jù)等,并以“云存儲(chǔ)”持久存儲(chǔ)于數(shù)據(jù)中心,保持?jǐn)?shù)據(jù)實(shí)時(shí)更新,實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)共享、分析、發(fā)現(xiàn)、整合和優(yōu)化,增強(qiáng)數(shù)據(jù)價(jià)值。負(fù)載平衡可以有效透明地?cái)U(kuò)展網(wǎng)絡(luò)設(shè)備和服務(wù)器的帶寬,增加在線教育交互平臺(tái)的吞吐量,加強(qiáng)平臺(tái)網(wǎng)絡(luò)數(shù)據(jù)處理能力,提高服務(wù)的靈活性和可用性??梢詫⒋罅康挠脩舨l(fā)訪問(wèn)或數(shù)據(jù)流量分擔(dān)到多臺(tái)設(shè)備上處理,減少教師和學(xué)習(xí)者的等待響應(yīng)時(shí)間;同時(shí)做并行處理,處理結(jié)果匯總反饋給在線交互平臺(tái),從而使平臺(tái)處理能力得到大幅度提高。
利用大數(shù)據(jù)技術(shù)對(duì)離線數(shù)據(jù)進(jìn)行處理,清除冗余數(shù)據(jù),用聚類(lèi)、分類(lèi)等算法對(duì)處理后的數(shù)據(jù)進(jìn)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(zhǔn)備。在實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)流挖掘時(shí),對(duì)流入的數(shù)據(jù)流,利用云計(jì)算做到占用內(nèi)存少,處理速度快,運(yùn)用關(guān)聯(lián)規(guī)則,以離線數(shù)據(jù)作為樣本庫(kù)的參考,對(duì)在線數(shù)據(jù)進(jìn)行分析,及時(shí)有效地反饋結(jié)果,并且隨著時(shí)間的推移和用戶對(duì)信息資源的需求改變,及時(shí)更新資源分析結(jié)果。通過(guò)數(shù)據(jù)挖掘過(guò)程,對(duì)數(shù)據(jù)進(jìn)行過(guò)濾、分析和整合,建立多資源分類(lèi)結(jié)果,按照用戶的不同需求進(jìn)行決策,形成索引,為用戶訪問(wèn)和使用服務(wù)提供便利。根據(jù)在線學(xué)習(xí)者的基本信息、學(xué)習(xí)風(fēng)格、學(xué)習(xí)滿意度和學(xué)習(xí)感知4 維度的服務(wù)需求,實(shí)現(xiàn)用戶定制的個(gè)性化精準(zhǔn)服務(wù),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(quán)不同,做統(tǒng)一標(biāo)準(zhǔn)化處理,上傳至服務(wù)應(yīng)用層,展現(xiàn)于用戶的界面中。
2.2.4 基礎(chǔ)設(shè)施硬件層
平臺(tái)的最下層是基礎(chǔ)設(shè)施層,包括存儲(chǔ)設(shè)備、網(wǎng)絡(luò)設(shè)備、安全設(shè)備和備份設(shè)備。
利用云計(jì)算可以解決目前在線教育交互平臺(tái)普遍出現(xiàn)的硬件孤島問(wèn)題,實(shí)現(xiàn)在線教育交互平臺(tái)硬件基礎(chǔ)架構(gòu)的集約、共享和動(dòng)態(tài)。對(duì)硬件資源集中管理,可提高設(shè)備利用率,實(shí)現(xiàn)計(jì)算機(jī)資源和存儲(chǔ)資源的共享,降低復(fù)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(wù)器等硬件資源整合在一起,形成一個(gè)動(dòng)態(tài)資源配置,動(dòng)態(tài)按需分配給各應(yīng)用系統(tǒng)。任何一臺(tái)設(shè)備出現(xiàn)故障,其他的硬件設(shè)備自動(dòng)接管該設(shè)備的工作,提高系統(tǒng)可靠性。自動(dòng)備份功能可降低硬件設(shè)備的投資費(fèi)用和維護(hù)成本,減少管理復(fù)雜度,提高可用性。云硬件配置實(shí)現(xiàn)資源整合與共享,能夠靈活地根據(jù)需求進(jìn)行變化,在交互平臺(tái)上快速開(kāi)發(fā)豐富多樣的應(yīng)用軟件,同時(shí)能保證這些應(yīng)用軟件有機(jī)統(tǒng)一,集成創(chuàng)新,發(fā)揮最大效益。
在從以資源為核心的在線教育平臺(tái)到以用戶為核心的個(gè)性化在線教育平臺(tái)建設(shè)過(guò)程中,最主要的變化是針對(duì)不同用戶提供不同的個(gè)性化服務(wù)。而云計(jì)算和大數(shù)據(jù)的應(yīng)用強(qiáng)化了對(duì)在線教育平臺(tái)用戶的研究和對(duì)交互數(shù)據(jù)的分析利用,并基于分析結(jié)果,改善服務(wù)內(nèi)容,提升個(gè)性化服務(wù)的質(zhì)量,完成平臺(tái)對(duì)用戶的跟蹤服務(wù)、精準(zhǔn)服務(wù)、知識(shí)關(guān)聯(lián)服務(wù)和宣傳推廣服務(wù)。面對(duì)平臺(tái)快速增長(zhǎng)的數(shù)據(jù),從中提取有價(jià)值的信息,實(shí)時(shí)分析反饋,建立不同類(lèi)別的用戶模型。實(shí)現(xiàn)對(duì)不同用戶提供針對(duì)性服務(wù),增強(qiáng)用戶體驗(yàn),提高服務(wù)質(zhì)量的目的。在線教育交互平臺(tái)通過(guò)對(duì)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(guān)領(lǐng)域的發(fā)展動(dòng)向和熱點(diǎn)變化,更快地洞察學(xué)習(xí)者最新的興趣走向,以及相關(guān)領(lǐng)域的內(nèi)容進(jìn)展,更新在線平臺(tái)的學(xué)習(xí)資源,保證學(xué)習(xí)內(nèi)容的實(shí)時(shí)性和前沿性。
隨著在線教育交互平臺(tái)的發(fā)展,信息數(shù)據(jù)量迅猛增長(zhǎng),產(chǎn)生出大量的半結(jié)構(gòu)化和非結(jié)構(gòu)化信息數(shù)據(jù),對(duì)存儲(chǔ)的要求愈加嚴(yán)格[9]。云計(jì)算的出現(xiàn)使海量數(shù)據(jù)的存儲(chǔ)與運(yùn)算得到了解決,分布式存儲(chǔ)的方式可以持續(xù)收集大量數(shù)據(jù),不會(huì)造成存儲(chǔ)空間的不足。在線教育交互平臺(tái)應(yīng)用“云存儲(chǔ)”方式,保證存儲(chǔ)數(shù)據(jù)的可靠性,并能夠?qū)崟r(shí)更新,有效解決海量數(shù)據(jù)資源的查詢(xún)、管理等問(wèn)題。云計(jì)算使用數(shù)據(jù)多副本容錯(cuò)、設(shè)備同構(gòu)可互換等手段來(lái)保障平臺(tái)的數(shù)據(jù)存儲(chǔ)安全。數(shù)據(jù)存儲(chǔ)到“云”中,不會(huì)受到計(jì)算機(jī)病毒或硬盤(pán)損壞造成數(shù)據(jù)丟失的影響,滿足了用戶對(duì)終端設(shè)備能力的要求。
應(yīng)用云計(jì)算和大數(shù)據(jù)的在線交互平臺(tái),對(duì)于具體的應(yīng)用數(shù)據(jù)需求,做到了快速、及時(shí)和有效地響應(yīng)。由于需求的變化和增長(zhǎng),平臺(tái)具有較好的性能擴(kuò)展空間,可高效處理多種類(lèi)型數(shù)據(jù),在線教育機(jī)構(gòu)能以該平臺(tái)為基礎(chǔ)利用云計(jì)算技術(shù)和大數(shù)據(jù)的優(yōu)勢(shì),充分挖掘自身數(shù)據(jù)價(jià)值。通過(guò)整合數(shù)據(jù),對(duì)其進(jìn)行標(biāo)準(zhǔn)化處理,形成靈活可擴(kuò)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(tái),實(shí)現(xiàn)支持標(biāo)準(zhǔn)開(kāi)發(fā)、用戶自服務(wù)和多元化開(kāi)發(fā)多種應(yīng)用支持模式,形成松耦合、可異構(gòu)的基礎(chǔ)數(shù)據(jù)和應(yīng)用數(shù)據(jù)兩級(jí)數(shù)據(jù)管理層次。同時(shí),使在線教育機(jī)構(gòu)可以駕馭自身數(shù)據(jù),全面提升平臺(tái)的數(shù)據(jù)信息管理能力,獲取對(duì)在線學(xué)習(xí)者和在線教師的信息,以數(shù)據(jù)驅(qū)動(dòng)在線教育的發(fā)展。
云計(jì)算和大數(shù)據(jù)技術(shù)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(shù)使交互行為不斷向著實(shí)時(shí)化和碎片化的方向發(fā)展,使交互過(guò)程日益復(fù)雜;另一方面,新的技術(shù)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(xué)習(xí)和教學(xué)提供決策依據(jù)。在線教育交互作為信息服務(wù),盡管有在線教育交互平臺(tái)的資源優(yōu)勢(shì),但在技術(shù)等方面的劣勢(shì)也限制了其發(fā)展,因此筆者構(gòu)建了基于大數(shù)據(jù)和云計(jì)算的在線教育交互平臺(tái)模型,使在線的學(xué)習(xí)者和教師實(shí)現(xiàn)完美的在線交互活動(dòng),提升在線交互的核心競(jìng)爭(zhēng)力。
[1]陳麗.術(shù)語(yǔ)“教學(xué)交互”的本質(zhì)及其相關(guān)概念的辨析[J].中國(guó)遠(yuǎn)程教育,2004(2):24 -28.
[2]MOOR E.Three types of interaction[J].American Journal of Distance Education,1989,3(2):1-6.
[3]HILTZ S R. Online education:perspectives on a new environment[M].New York:Praeger,1990:133-184.
[4]GUNAWARDENA C C,LOWE T A.Analysis of a global online debate and the development of an interaction analysis model for examining the social construction of knowledge in computer conferencing[J].Journal of Educational Computing Research,1997,17(4):397-431.
[5]MICHAEL M.云計(jì)算[M].姜進(jìn)磊,譯.北京:機(jī)械工業(yè)出版社,2009:12 -13.
[6]劉禹.大數(shù)據(jù)有大智慧[EB/OL].[2013-08-28].http://www.cas.cn/xw/zjsd/201204/t20120417_3556914.shtml.
[7]魏順平.在線學(xué)習(xí)行為特點(diǎn)及其影響因素分析研究[J].開(kāi)放教育研究,2012(4):81 -90.
[8]曹良亮,陳麗. 異步交互中學(xué)習(xí)者觀望原因的研究[J].中國(guó)遠(yuǎn)程教育,2006(3):22 -25.
[9]孫洪濤.學(xué)習(xí)分析視角下的遠(yuǎn)程教學(xué)交互分析案例研究[J].中國(guó)電化教育,2012(11):40 -46.