鄭亞萍，陳永華

漯河醫(yī)學高等專科學校；1中國聯(lián)通漯河市分公司 (漯河 462002)

伴隨國家中長期教育改革和發(fā)展規(guī)劃(2010-2020年)所提出加強開發(fā)網(wǎng)絡學習課程，建立開放靈活的教育資源公共服務平臺，促進優(yōu)質教育資源普及共享的一系列政策，國內人衛(wèi)MOOC、中國大學MOOC以及云課堂迅速發(fā)展，生理學精品課程建設也將微課、MOOC、翻轉課堂等多種信息化手段應用于輔助教學，但筆者在實踐過程中發(fā)現(xiàn)，一方面在線課程互動時間有限，師生之間、學生之間缺乏有效的溝通方式，學習方法與技巧分享不暢，學生學習效果參差不齊；另一方面即便采用過程性考核方式，教師還是對學生的邏輯思維、學習行為以及創(chuàng)新等能力無法進行客觀分析評價，故而不能為課程進一步優(yōu)化升級提供客觀依據(jù)。大數(shù)據(jù)時代的來臨則為解決這些問題提供了新思路及新方法。

大數(shù)據(jù)具有體量大、類型多、時效高及價值密度低的特點，這些特點決定了生理學在線精品課程建設過程中，教師可以將學生個體日常的學習習慣、方式及策略等產(chǎn)生的多維數(shù)據(jù)保存下來，通過對這些數(shù)據(jù)進行處理、篩選、挖掘，為“教”與“學”提供個性化的預測性服務信息[1-2]。

本文借助校園大數(shù)據(jù)相關技術，對應用型多維度生理學在線精品課程平臺涉及的資源內容、信息管理平臺的使用需求深入挖掘，從教育大數(shù)據(jù)的視角提出建設基于大數(shù)據(jù)的應用型多維度生理學在線精品課程的建議，讓生理學在線精品課程在“教”與“學”兩方面煥發(fā)新活力。

1 平臺功能

應用型多維度生理學在線精品課程平臺通過運營層、業(yè)務層及個人層的功能設計，實現(xiàn)平臺中管理者、平臺資源維護者及師生角色運行，對應平臺中運行監(jiān)控模塊、資源管理模塊以及師生個體教學模塊[3]。

1.1 平臺運行監(jiān)控模塊

平臺管理者以平臺技術管理人員的身份，實時監(jiān)控應用型多維度生理學在線精品課程平臺運行狀況，保證調控設備正常運轉，并根據(jù)運營數(shù)據(jù)進行平臺優(yōu)化，最大可能減少運營故障，提高平臺運行效率。

1.2 資源管理模塊

平臺資源維護者以生理學精品課程資源管理員的身份，通過數(shù)據(jù)采集引擎(利用分詞、搜索以及測試系統(tǒng)等技術綜合分析)對在線精品課程應用數(shù)據(jù)進行獲取與分揀。數(shù)據(jù)內容包括學生的學習習慣、學習方法、學習興趣、創(chuàng)新能力、互動與分享等，其通過對學生學習效果與能力進行分析以調整、優(yōu)化平臺資源信息，提高學生對平臺資源的滿意度[4]。

1.3 師生個體教學模塊

教師與學生分別以師生個體身份，通過在線精品課程平臺進行多維度生理學教與學，模塊通過建立多維度教學空間(學習空間、自測空間、分享空間、互動空間、拓展空間)實現(xiàn)學生自助及個性化學習，促進其學習能力的培養(yǎng)，使其懂得信息的分享。

多維度教學空間包括學習空間、分享空間、自測空間、互動空間及拓展空間(圖1)。

圖1 生理學多維學習空間

學習空間學生可以根據(jù)個人特點制定學習計劃、開展學習，并可以在平臺設置關注以及分享知識；測試空間則提供不同形式的測試內容以滿足不同層次學生的學習及提升需要；分享空間類似于微信朋友圈，學生可將自己的學習方法、技巧發(fā)布，便于自身成長及為他人提供有效信息資源；互動空間即交流論壇，主要針對：①熱門話題：在主界面按生理學學科的熱門話題進行實時排序展示，學生評論會自動同步到空間版面；②自由討論模塊：學生可以自由提問和解答，提出課堂上或者課后經(jīng)思考后，尚未理解的概念以及課后作業(yè)所遇到的問題等，促進學生以及教師的交流，教師解答的同時，可了解到學生尚未理解透徹的地方，以便下次課解釋上堂課遺留問題，也為學生提供個性化的師生及學生之間的交流空間[5]；拓展空間主要通過案例及參考書籍等為學生提供檢驗個人運用生理學知識解決問題的場所，對于提升學生個人能力有積極意義。

通過定期統(tǒng)計并發(fā)布學生平臺各項學習、考核及交流情況，有利于學生個性化學習，教師進行個性化的指導。

2 平臺框架

系統(tǒng)分為源數(shù)據(jù)層、集成層、存儲層、應用層以及數(shù)據(jù)訪問層，每層分別實現(xiàn)不同的功能(圖2)。

2.1 源數(shù)據(jù)層

源數(shù)據(jù)層包括資源數(shù)據(jù)、設備數(shù)據(jù)以及網(wǎng)絡數(shù)據(jù)，資源數(shù)據(jù)主要由教學資源數(shù)據(jù)[6]、教師數(shù)據(jù)及學生數(shù)據(jù)構成；設備數(shù)據(jù)即為無限日志及網(wǎng)絡數(shù)據(jù)；而網(wǎng)絡數(shù)據(jù)則指使用模塊的網(wǎng)絡使用數(shù)據(jù)。技術人員針對源數(shù)據(jù)層建立標準的業(yè)務數(shù)據(jù)接口標準，確保整體系統(tǒng)的變動及升級不會影響數(shù)據(jù)分析平臺的穩(wěn)定運行。

2.2 集成層

應用型生理學在線課程通過從系統(tǒng)分別提取平臺相關數(shù)據(jù)(教師個人信息、學生相關數(shù)據(jù)等)，建立相應數(shù)據(jù)映射表，數(shù)據(jù)交換平臺直接從映射表中以增量的形式抓取相關數(shù)據(jù)，集成層按照信息管理標準，通過數(shù)據(jù)集成工具Sqoop完成HADOOP(Hive)與傳統(tǒng)數(shù)據(jù)庫間數(shù)據(jù)傳遞，可以將一個關系型數(shù)據(jù)庫中的數(shù)據(jù)導入到Hadoop的HDFS中，通過異構數(shù)據(jù)庫的數(shù)據(jù)交換，完成日志挖掘、增量更新、定時抽取以及策略抽取等同步或異步數(shù)據(jù)維護方式，繼而保障多維數(shù)據(jù)學習平臺數(shù)據(jù)采集的靈活性和可分析及管理性，較好支持系統(tǒng)的動態(tài)擴展。

2.3 數(shù)據(jù)存儲層

多維數(shù)據(jù)的存儲層建設為應用層提供文件存儲和數(shù)據(jù)庫存儲支撐功能?？紤]到平臺系統(tǒng)的底層存儲需要極大的存儲空間，故存儲層采用了云存儲架構，分布式文件系統(tǒng)HDFS接口實現(xiàn)文件的存取功能，調用數(shù)據(jù)庫訪問接口則實現(xiàn)數(shù)據(jù)庫訪問功能。

HDFS文件系統(tǒng)將文件按照CHUNK(大小相同的數(shù)據(jù)塊)進行存儲，數(shù)據(jù)塊大小根據(jù)實際需要設置，每個文件存儲在一組機器上，多臺機器共同為上層應用提供服務，上層應用通過API操作實現(xiàn)數(shù)據(jù)倉文件和目錄的修改功能。模塊模式存儲平臺以數(shù)據(jù)模型存儲多維數(shù)據(jù)，并以分布式數(shù)據(jù)倉庫為數(shù)據(jù)分析提供技術支持，通過數(shù)據(jù)存儲的動態(tài)分布自動化構建，實現(xiàn)靈活多變的鉆取、切片、即席查詢、即席分析等功能[7- 8]。

圖2 基于大數(shù)據(jù)的應用型生理學在線平臺框架

2.4 應用層

應用層采用BI開發(fā)平臺構建，通過對數(shù)據(jù)分析、報表、權限以及移動端應用的靈活調整，借助分布式大數(shù)據(jù)引擎，可實現(xiàn)數(shù)據(jù)倉庫與實時數(shù)據(jù)的有效結合，保障系統(tǒng)的高性能、實時性以及穩(wěn)定性[9]。

2.5 數(shù)據(jù)訪問層

數(shù)據(jù)訪問層主要完成展現(xiàn)層的平臺運行監(jiān)控模塊、資源管理模塊、師生個體教、學模塊的業(yè)務處理功能，可為平臺技術、資源管理者、教師、學生提供各類服務。

3 建設效果

3.1 提升生理學在線精品課程平臺的智能化及應用性

將大數(shù)據(jù)技術引入原有生理學在線精品課程平臺能讓網(wǎng)絡資源平臺重新煥發(fā)活力，可突出其應用性及智能性，實現(xiàn)大數(shù)據(jù)應用型多維度生理學在線精品課程中網(wǎng)絡學習的交互性。

大數(shù)據(jù)技術可對學生的學習路徑進行實時監(jiān)控，通過運算演算技術將在線平臺虛擬為實時、智能的輔導教師；通過對學生學習路徑的數(shù)據(jù)整理，可以讓授課教師充分了解學生近期的學習動向，使課堂教學更加具有針對性；通過收集了解學生的學習興趣與行為，制定符合學生的個性化學習計劃和教師有針對性的輔導計劃，拉近師生距離，讓網(wǎng)絡學習平臺的效能得以提升[10]。

3.2 改善生理學在線課程評價體系

落實考核最根本的目的在于提高學生的自主學習能力，突出其學習的主動性，充分評價學生在生理學學習中的識記、邏輯思維能力、創(chuàng)新能力以及實踐交流能力。本課程的評價體系通過網(wǎng)絡學習、測試進行大數(shù)據(jù)分析，并結合線下實驗、討論等項目，綜合各種能力要素進行評價體現(xiàn)出大數(shù)據(jù)在網(wǎng)絡學習評價中的地位(圖3)。

3.3 實施效果

基于云教育大數(shù)據(jù)平臺，筆者在本校開展教學實驗，將被試學生劃分到實驗班(運用平臺輔助教學，85人)，另設一個對照班(常規(guī)教學，78人)，實驗時間為期一個學期，學期結束后設計考核及問卷，收集整理有效數(shù)據(jù)?？己藘热莅▊€人考核(識記、邏輯推理、綜合運用題型)及團隊考核(合作、交流能力)，滿分100分。

圖3 生理學在線統(tǒng)計情況

表1 實驗組與對照組考試成績比較分)

與對照組比較，*P<0.05

4 結語

當前社會的主流數(shù)據(jù)運行模式正逐漸向智能化、個性化與及時化轉變，數(shù)據(jù)時代是信息技術網(wǎng)絡發(fā)展的必然結果，將傳統(tǒng)的生理學精品課程資源教學與前沿大數(shù)據(jù)網(wǎng)絡相結合，為“教”與“學”提供預測性的有效并且個性化服務信息，必能彌補前者不足，這對提升生理學在線精品課程教學效果具有積極意義。本文通過解析傳統(tǒng)生理學精品課程不足，并試圖借助大數(shù)據(jù)計算技術分析學生的學習習慣、學習方法、學習興趣、創(chuàng)新能力、互動與分享等，切實發(fā)揮大數(shù)據(jù)對教學過程與質量的評價作用，對學生的學習效果與能力進行分析、改進，未來的工作將逐步搭建該系統(tǒng)實現(xiàn)這些功能，為學生提供更為智能化的服務。