張全友

文章編號：2095-6835（2017）04-0002-02

摘 要：探索基于SOAP（簡單對象訪問協(xié)議）的智慧校園大數(shù)據(jù)匯聚方案，提出具體采用的技術(shù)方法，進而建立Web Service分布式數(shù)據(jù)匯聚框架，開發(fā)出一套簡單易用、方便快捷的智慧校園數(shù)據(jù)匯聚平臺，擬解決教育大數(shù)據(jù)的匯聚、存儲、轉(zhuǎn)移與加工方面的問題，幫助學(xué)生、教師、管理者分析校園中產(chǎn)生的數(shù)據(jù)，提高工作效率和教學(xué)質(zhì)量，改變教育熵值，促進教育快速發(fā)展。

關(guān)鍵詞：SOAP協(xié)議；智慧校園；大數(shù)據(jù)匯聚；Web Service

中圖分類號：TP311.13 文獻標(biāo)識碼：A DOI：10.15913/j.cnki.kjycx.2017.04.002

智慧校園是以網(wǎng)絡(luò)為基礎(chǔ)，利用先進的信息技術(shù)，實現(xiàn)從環(huán)境、資源到活動的全部數(shù)字化、智能化。它是在傳統(tǒng)校園的基礎(chǔ)上構(gòu)建一個數(shù)字智能空間，以拓展現(xiàn)實校園的時間和空間維度，從而提升傳統(tǒng)校園的效率，擴展傳統(tǒng)校園的功能，最終實現(xiàn)教育過程的全面智能化，達到提高教育管理水平和效率的目的?！秶抑虚L期教育改革和發(fā)展規(guī)劃綱要（2010—2020年）》和《全國教育信息技術(shù)研究“十二五”規(guī)劃》中都指出要推進網(wǎng)絡(luò)教學(xué)資源庫的建設(shè)和應(yīng)用，加強基于云服務(wù)的智慧校園建設(shè)、應(yīng)用與評價研究，促進系統(tǒng)與系統(tǒng)的融合，促進校園實體和信息系統(tǒng)的融合，促進人與校園的融合。

2015-12-11由教育部、工信部指導(dǎo)、中國教育學(xué)會主辦的第二屆中國國際智慧教育展覽會在北京展出。本次會展內(nèi)容涉及“互聯(lián)網(wǎng)+”、智慧校園、智慧教室等，全方位提供教育最新最前沿的技術(shù)方案。業(yè)內(nèi)人士認(rèn)為智慧教育展覽會是中國教育真正引入市場機制的發(fā)端，是教育走向開放、教育市場和教育產(chǎn)業(yè)形成的肇始。大會吸引華為、神州數(shù)碼、長城、松下在內(nèi)的380家教育信息化領(lǐng)域尖端企業(yè)參展。此次大會上開展數(shù)10場凝聚大數(shù)據(jù)、校園信息處理平臺等教育信息化系列活動，以終端用戶的角度展示中國校園信息化發(fā)展現(xiàn)狀，展示了企業(yè)最新的產(chǎn)品和解決方案。例如云端時代科技公司推出“自主桌面云智慧教育基礎(chǔ)平臺”解決方案，可以幫助用戶快速搭建一個完整的端到端的智慧教育基礎(chǔ)架構(gòu)，解決用戶應(yīng)用、管理、運維、安全等方面面臨的問題，助力智慧教育理念平穩(wěn)落地。該方案已經(jīng)在全國20余省市、1 000余所院校的10 000余間教室中部署，服務(wù)師生人數(shù)超過600萬。例如大連理工大學(xué)等知名學(xué)府已經(jīng)通過部署云端時代的解決方案，為其校園信息化的穩(wěn)定高效發(fā)展打下了堅實的基礎(chǔ)。還有江蘇師范大學(xué)推出智慧型課程，極力打造的智慧型學(xué)術(shù)平臺——中國知智網(wǎng)。這也是信息技術(shù)在智慧教育中的新應(yīng)用。

智慧校園的發(fā)展將產(chǎn)生大量的數(shù)據(jù)。這些數(shù)據(jù)具有規(guī)模巨大、類型繁多、數(shù)據(jù)價值量高、數(shù)據(jù)時效強特點，符合大數(shù)據(jù)的4V特點，即容量大（Volume）、類型繁多（Variety）、價值高（Value）、時效強（Velocity）。如何匯聚這些數(shù)據(jù)，目前主要存在3個方面的問題：①數(shù)據(jù)過于分散，無法快速匯聚，數(shù)據(jù)基本上服務(wù)于單一系統(tǒng)；②數(shù)據(jù)的存儲還停留在數(shù)據(jù)庫階段，超大容量的并行處理、云存儲框架有待建立；③數(shù)據(jù)的異構(gòu)性普遍存在，數(shù)據(jù)匯聚沒有統(tǒng)一的接口標(biāo)準(zhǔn)，無法完成數(shù)據(jù)的快速轉(zhuǎn)儲。

匯聚校園大數(shù)據(jù)、開展教育大數(shù)據(jù)分析是教育信息化發(fā)展新思路。本文將從數(shù)據(jù)的采集入手，研究數(shù)據(jù)如何匯聚、如何轉(zhuǎn)儲、如何加工等。探索基于SOAP（簡單對象訪問協(xié)議）的數(shù)據(jù)匯聚方法，建立分布式數(shù)據(jù)匯聚平臺，實現(xiàn)對數(shù)據(jù)的轉(zhuǎn)儲、加工。

1 國內(nèi)外研究現(xiàn)狀和發(fā)展趨勢

智慧校園伴隨著數(shù)字校園智能化的發(fā)展而發(fā)展，是互聯(lián)網(wǎng)和物聯(lián)網(wǎng)與教育行業(yè)的融合，已經(jīng)改造和影響著教育行業(yè)。智慧校園不是簡單把互聯(lián)網(wǎng)與傳統(tǒng)教育兩者相加，而是利用信息技術(shù)以及互聯(lián)網(wǎng)平臺，創(chuàng)造新的發(fā)展生態(tài)，例如南京焦點科技股份公司研發(fā)的“焦點教育”互動教學(xué)系統(tǒng)。該系統(tǒng)主要采用互聯(lián)網(wǎng)云平臺技術(shù)，提供智慧課堂解決方案。還有濟寧的眾文網(wǎng)絡(luò)科技有限公司開發(fā)的“中國智慧校園網(wǎng)”軟件。該軟件是創(chuàng)新教育教學(xué)綜合信息平臺系統(tǒng)，將信息技術(shù)與學(xué)校管理工作進行整合。該平臺采用的技術(shù)是基于“互聯(lián)網(wǎng)+綜合信息數(shù)據(jù)庫”，網(wǎng)站和數(shù)據(jù)庫技術(shù)是該智慧平臺的核心技術(shù)。還有百度、華為、新東方等知名公司也都有關(guān)于智慧校園的一套解決方案。這些智慧校園的應(yīng)用技術(shù)路線都是基于互聯(lián)網(wǎng)的云服務(wù)，對教育資源進行開發(fā)整合，在網(wǎng)絡(luò)上提供一個快捷、高效的網(wǎng)絡(luò)教育與管理平臺。

智慧教育是教育發(fā)展的新趨勢，未來的教育是無處不在、無處不能的教育，是學(xué)生、校園、教師、課堂等相互互聯(lián)的教育。而智慧校園是智慧教育發(fā)展的基礎(chǔ)，基于智慧校園的大數(shù)據(jù)匯聚、分析、應(yīng)用將對教育發(fā)展起到一定的促進作用。通過匯聚教育大數(shù)據(jù)，可以更好地挖掘出教育大數(shù)據(jù)的價值，幫助學(xué)生了解生活、學(xué)習(xí)上的變化；也幫助教師掌握教學(xué)過程中存在的問題，同時也為管理者提供方便的數(shù)據(jù)統(tǒng)計與數(shù)據(jù)分析，使其更好地制訂教學(xué)和日常管理策略，實現(xiàn)管理的智能化與決策智慧化，從而提升工作效率和教學(xué)質(zhì)量。

2 存在的問題

智慧校園的發(fā)展將產(chǎn)生大量的數(shù)據(jù)，教育大數(shù)據(jù)意味著不可能按照傳統(tǒng)的模式去匯聚數(shù)據(jù)，否則不僅浪費資金，還浪費人力。根據(jù)目前全國校園數(shù)字化情況分析，個別校園已經(jīng)由數(shù)字化校園過渡到智慧校園。在數(shù)據(jù)采集與處理方面有一定的智能性，但是仍存在一定的問題，具體如下。

2.1 數(shù)字校園產(chǎn)生的數(shù)據(jù)過于分散

數(shù)字校園產(chǎn)生的數(shù)據(jù)過于分散，無法快速匯聚，數(shù)據(jù)基本上服務(wù)于單一系統(tǒng)，基于校園數(shù)據(jù)的應(yīng)用也無法快速、高效地獲取有價值的信息。目前，數(shù)字化校園產(chǎn)生的數(shù)據(jù)基本上服務(wù)于單一的數(shù)字化校園軟件，數(shù)據(jù)共享與數(shù)據(jù)加工能力比較低，即使過渡到智慧校園階段，教育數(shù)據(jù)存儲依然過于分散，不能在短時間內(nèi)快速地匯聚各類原始數(shù)據(jù)。這樣勢必會影響大數(shù)據(jù)分析應(yīng)用的開展。即便采用網(wǎng)頁搜索形式，也很難全面、高效地掌握智慧校園中產(chǎn)生的各個方面數(shù)據(jù)。因此，需要建立智慧校園中原始數(shù)據(jù)的匯聚框架，在該框架上實現(xiàn)校園中各類數(shù)據(jù)的互通、互聯(lián)、共享，使教師信息、學(xué)生信息、校園信息、課堂信息、生活信息等處于一個匯聚的狀態(tài)，為大數(shù)據(jù)分析應(yīng)用提供快速、高效的數(shù)據(jù)支撐。

2.2 數(shù)據(jù)的存儲還停留在數(shù)據(jù)庫階段

數(shù)據(jù)的存儲還停留在數(shù)據(jù)庫階段，超大容量的并行處理、云存儲框架有待建立。數(shù)據(jù)庫是信息系統(tǒng)存儲數(shù)據(jù)的必要工具，隨著智慧校園的建設(shè)，教育大數(shù)據(jù)的出現(xiàn)，這對數(shù)據(jù)存儲無疑是一個挑戰(zhàn)，單一的數(shù)據(jù)庫無法再滿足數(shù)據(jù)存儲的需求，也無法滿足數(shù)據(jù)之間的共享與關(guān)聯(lián)。大數(shù)據(jù)的存儲在數(shù)量上可能是上萬、十幾萬甚至數(shù)億的條記錄，而沒有足夠大的空間就會導(dǎo)致信息滿倉，新消息收集不進來。而基于Hadoop的集群存儲框架，不但數(shù)據(jù)存儲容量大，而且具有并行處理能力，比較穩(wěn)定，高度集成，能夠更好地管理數(shù)據(jù)。而且在大數(shù)據(jù)分析和應(yīng)用當(dāng)中，可以支撐數(shù)據(jù)的快速處理，幫助應(yīng)用軟件更好地挖掘出教育大數(shù)據(jù)資源價值，更好地制訂教學(xué)和日常管理策略，從而提升工作效率和教學(xué)質(zhì)量。

3 解決方案

在解決數(shù)據(jù)匯聚問題時，主要采用的方法是建立Web Service分布式處理平臺，實現(xiàn)智慧校園內(nèi)數(shù)字化信息系統(tǒng)與該平臺相聯(lián)，讓原始數(shù)據(jù)通過端到端的傳輸方式，匯聚到Hadoop存儲集群上。對于物聯(lián)網(wǎng)產(chǎn)生的數(shù)據(jù)，主要采用獲取讀取權(quán)限，建立位圖索引，臨時查詢臨時轉(zhuǎn)儲的方法實現(xiàn)數(shù)據(jù)匯聚到Hadoop存儲集群上。在建立索引時，主要采用Bloom filter位圖索引技術(shù)，提供快速查詢數(shù)據(jù)功能。

在解決數(shù)據(jù)存儲問題時，主要采用的方法是構(gòu)建Hadoop集群存儲框架，配置Hadoop數(shù)據(jù)處理模式，跟蹤每個數(shù)據(jù)處理節(jié)點過程，優(yōu)化服務(wù)器節(jié)點的負(fù)載平衡，最終搭建成一個存儲容量大、并行處理能力強、工作穩(wěn)定、數(shù)據(jù)高度集成的Hadoop集群存儲平臺。

在解決數(shù)據(jù)異構(gòu)性時，主要采用的方法是基于SOAP的數(shù)據(jù)傳輸方法，按照SOAP編碼規(guī)則，編寫相對應(yīng)程序，實現(xiàn)數(shù)據(jù)傳輸?shù)恼埱蠛晚憫?yīng)。在數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)移時，不需要具體的對象綁定到一個給定的終端，只需要具體實現(xiàn)程序來決定把對象終端標(biāo)識符映像到目標(biāo)服務(wù)器端的對象。

4 采用的技術(shù)

本文研究基于SOAP協(xié)議智慧校園大數(shù)據(jù)匯聚，從數(shù)據(jù)的匯聚、存儲、轉(zhuǎn)移與加工角度研究智慧校園中的大數(shù)據(jù)。探索基于SOAP的數(shù)據(jù)匯聚方法，建立Web Service分布式數(shù)據(jù)匯聚框架，最終要建立一個簡單易用、方便快捷的校園數(shù)據(jù)匯聚平臺。主要采用的技術(shù)有以下2種：①在原始數(shù)據(jù)采集方面采用Web Service描述語言（WSDL）編寫Web Service分布式應(yīng)用程序，建立并行的數(shù)據(jù)匯聚框架。對智慧校園中的大數(shù)據(jù)匯聚采用智能化的數(shù)據(jù)采集方法，實現(xiàn)各類數(shù)據(jù)的匯聚。依靠內(nèi)網(wǎng)、專用網(wǎng)在智慧校園中各類應(yīng)用系統(tǒng)上，通過調(diào)用SOAP（Simple Object Access Protocol），執(zhí)行遠程過程調(diào)用建立Web Service分布式數(shù)據(jù)匯聚平臺。獲取原始數(shù)據(jù)的管理權(quán)限后，利用XML轉(zhuǎn)儲程序，把數(shù)據(jù)備份到Hadoop集群上等。②在數(shù)據(jù)存儲與處理方面采用Hadoop集群方式，在每個服務(wù)器上先部署節(jié)點信息，搭建集群環(huán)境。然后在其中一臺服務(wù)器上安裝Hadoop軟件，配置并調(diào)試運行Hadoop，試驗成功后再復(fù)制到其他節(jié)點，最終形成Hadoop集群數(shù)據(jù)存儲與處理方式。這能為校園大數(shù)據(jù)分析應(yīng)用程序提供可靠、高效的數(shù)據(jù)源。

5 結(jié)論

分析教育大數(shù)據(jù)將帶來科學(xué)的決策，有助于教學(xué)開展，能夠及時發(fā)現(xiàn)教學(xué)問題，具有一定的預(yù)見作用，進而促進教育健康發(fā)展。本文從智慧校園中的數(shù)據(jù)的采集開始，研究智慧校園的數(shù)據(jù)匯聚，提出基于SOAP的數(shù)據(jù)匯聚方法，建立Web Service分布式數(shù)據(jù)匯聚平臺，實現(xiàn)數(shù)據(jù)的快速傳輸。該方案主要將對智慧校園中的原始數(shù)據(jù)匯聚，加工處理后形成分析數(shù)據(jù)源，根據(jù)數(shù)據(jù)源的不同形式和特點，采用Hadoop集群方式分布式存儲，建立并行操作數(shù)據(jù)平臺，為開發(fā)校園大數(shù)據(jù)分析應(yīng)用程提供可靠的數(shù)據(jù)源，有助于開展智慧校園大數(shù)據(jù)分析研究，從而有助于教學(xué)開展，管理能力提升，帶動校園商業(yè)發(fā)展，促進教育改革和教育發(fā)展。

參考文獻

[1]胡欽太，鄭凱，林南暉.教育信息化的發(fā)展轉(zhuǎn)型：從“數(shù)字校園”到“智慧校園”[J].中國電化教育，2014（1）：35-39.

[2]中國國際智慧教育展覽會網(wǎng)第二屆中國國際智慧教育展覽會報告[EB/OL].[2015-12-28].http：//www.chinasmart

show.com/.

[3]于長虹，王運武，馬武.智慧校園的智慧性設(shè)計研究[J].中國電化教育，2014（9）：7-12.

[4]陳琳，陳耀華，鄭旭東，等.智慧教育 中國引領(lǐng)[J].電化教育研究，2015（4）：23-27.

[5]楊現(xiàn)民，劉雍潛，鐘曉流，等.我國智慧教育發(fā)展戰(zhàn)略與路徑選擇[J].現(xiàn)代教育技術(shù)，2014（1）：12-19.

[6]祝智庭，沈德梅.基于大數(shù)據(jù)的教育技術(shù)研究新范式[J].電化教育研究，2013（10）：5-13.

[7]聶風(fēng)華，鐘曉流，宋述強.智慧教室：概念特征、系統(tǒng)模型與建設(shè)案例[J].現(xiàn)代教育技術(shù)，2013（7）：5-8.

〔編輯：劉曉芳〕