基于大数据的数学教学资源共享平台设计

王国欣，宋苏罗，于育民

（南阳理工学院数理学院，河南 南阳 473004）

0 引言

在高新技术不断在高校内渗透与应用时，校内教师与学生群体的日常生活与工作模式均在潜移默化的影响下发生改变。目前大部分高校的教学资源共享平台在资源调度和管理中仍停留在手动操作层面，此种方法不仅降低了教学效率，还无法实现操作与信息实时交互，无法满足同时操作与信息实时交互功能，而技术发达的西方国家已经实现了向现代化共享的转型[1]。为满足工作需求，本次研究中引进了大数据技术，以数学学科为例，提出一种可实现教学资源共享的平台设计方法，以期带动教育产业的升级与转型。

1 基于大数据的数学教学资源共享平台硬件设计

为确保本文开发的数学教学资源共享平台在实际应用中具有较强的操作性与资源共享性，需要在开展相关研究前，对平台硬件结构展开设计。平台硬件结构如下图1所示：

图1 数学教学资源共享平台硬件架构

按照图1所示内容，完成设计平台硬件设备的布设，下述将根据平台运行需求，对硬件设备展开进一步设计。

1.1 共享资源存储器选型

根据本次设计资源共享平台的运行需要，为实现对数学教学资源的共享，数据的存储也是十分重要的环节之一，同时从图1可以看出，存储器连接着I/O、显示器、插补和控制器等多种硬件，可将存储器看作共享平台硬件结构当中的核心部分。因此，首先针对共享资源存储器进行选型设计。由于数学教学资源种类众多，且包含海量数据信息，因此在选择时需要选择存储容量更大的存储器类型。基于此，选择型号为EEPROM 93AA86C的存储器。该型号存储器在运行过程中电源电压最大为3.6V，最小为2.5V；有源读取电流的最大值为25mA；最大时钟频率为135MHz；数据传输时其总线宽度为8bit；运行温度在-35℃～75℃范围内。同时，该型号存储器的存储容量可达128Mbit，能充分满足本文平台数学教学资源存储的需要，并且在该型号存储器中包含多个扩展接口，可根据未来平台进一步扩展提供更充足的存储空间。在平台运行的同时，EEPROM 93AA86C型号存储器接收来自平台的数据流量速率可达到5000fos/s，因此能进一步促进本文共享平台运行效率的提升，为用户提供更加高效的资源共享服务。

1.2 控制器选型

根据上述论述内容实现对本文平台共享资源存储器的选型后，为确保平台运行中各项模块能得到更合理地控制，还需要针对控制器进行选型设计。本文选用ODM956-440型号混合矩阵云拼接控制器作为共享平台中的控制器硬件。该型号控制器与其他类型控制器相比，最大的区别在于具备了混合矩阵云拼接功能，可有效解决平台在运行过程中控制的信号多样化和多元化的问题。由于当前各类硬件设备在应用过程中产生的信号格式不统一，并且组成十分复杂，采用传统控制器很难实现对共享平台的合理控制。ODM956-440型号控制器能针对如DVI、VGA、HDMI等多种类型信号源，对信号进行统一处理，并将其转换为相同的格式输入到本文共享平台当中。但根据不同共享平台实际运行环境的需要，若各类信号较为单一化，则可将控制器中的矩阵替换为单元化接口矩阵，在确保平台运行需要的前提条件下，降低共享平台的开发成本。除此之外，在应用本文选择的ODM956-440型号控制器时首先对共享平台运行的多种方式控制，支持按键、面板、移动终端设备等控制方式。同时，增加该型号控制器的设置后可利用其自带的2K60的显示器实现对各项平台运行参数的可视化，以此第一时间发现平台运行出现异常，并为后续平台运行维护提供更加有利的条件。

2 基于大数据的数学教学资源共享平台软件设计

2.1 构建数学教学资源共享数据库

数据库是资源共享平台设计的核心，也是保障数学信息存储的有效空间，其完整性直接影响系统整体运行效率和质量[2]。在进行数据库的建设和规划中，需要严格遵循合理性原则，并对数据库内容进行概念性描述，以确保平台不同功能模块运行的相关性。数据库表格信息是对运行数据的填充，下述将结合教学现状与资源共享需求分析成果，对数据库信息具体描述[3]如表1所示。

表1 数学教学资源共享数据表

按照上述表1内容进行填充，并使用驱动程序进行管理。终端操作者与后台管理员需对数据库的功能区间数据进行描述。操作者在执行某项操作指令时，数据库会根据计算机终端的通信协议与操作者进行信息的实时交互与调用，并实现良好的人机交互[4]。操作数据库需提前按照提出内容建立数据表，按提示框提示利用终端通信桥构建表格。在对操作界面功能按钮点击后，页面会自动弹出对话框，对话框内将显示数据库的源名称及代码，再进行下一步操作。操作中需要注意用户在前端进行身份注册时输入正确的验证密码。

2.2 基于大数据划分操作用户调用共享资源权限

数据库的构建完成后，需引进大数据技术进行权限划分，以确保资源的安全性。大数据技术可实现对不同类型数据的真实解剖，并从数据集中调用实现相互决策的信息。此时，终端的主要控制主体由用户、用户对应的角色、角色所属权限三个部分构成[5]。三个主体对象的关系可以用下述图1表示。

图2 权限控制主体之间的关系

其中，对不同角色权限定义的描述，可用表2中内容描述。

表2 角色权限描述

按照表2中的大数据技术可对接不同用户扮演的角色以及角色权限，实现对操作用户资源权限的划分。

2.3 数学教学资源布局规划与设计

由于数学教学资源的类别较多，而不同的资源在平台共享中所需要的传输路径不同，为满足不同共享需求，需要对教学资源布局进行规划与设计。在规划资源存储时，可将终端计算机内定义一个高速磁盘和一个一般磁盘，高速磁盘用于存储虚拟资源模板与基础资源，一般磁盘用于存储基础资源。

根据数学课程教学的重点与核心，对资源进行加权处理，并按照由高到低的顺序对资源进行赋权。用户在平台前端调用数学教学资源时，平台需要先对用户进行身份识别，当身份识别通过后，赋予用户在平台中的权限。平台在掌握用户或终端操作者对资源的需求时，多个基础数据集合之间将建立起多对多的联系，与此同时，只要对接用户需求与指定资源，便可实现资源在平台内的有效共享。

3 实验论证分析

为证明本文设计的数学教学资源共享平台，提出如下对比实验。选择基于数据挖掘技术的资源共享平台设计方法作为传统方法，确保实验有效性。实验采用黑盒测试方法并以用户权限控制量作为评价指标。此次实验共有5人参与，每个参与者扮演不用的角色，将参与者应有权限与平台划分的共享权限进行对比，权限划分正确对应表示为Y，反之表示为N。将实验结果绘制成表格。如表3所示。

表3 实验结果

综合实验结果可知，传统共享平台在对用户2进行权限划分时，出现了错误，尽管五次划分中进出线以此错误划分，但这一问题的存在也会在一定程度上造成平台遭受入侵的风险提高。本文设计的共享平台在对五名用户进行权限划分时，能够保证所有划分均正确，划分精准度可以达到100%。因此，通过上述得出的实验结果以及实验过程中的真实情况证明，本文提出的基于大数据技术的共享平台在应用到真实环境中可实现对各类用户权限的精准划分，为平台用户权益提供保障。同时，将本文提出的共享平台应用到其他学科中，也能实现对更多学科教学资源的准确分配和高精度权限划分。但由于实验过程仍然存在不足，加之受到多种外界因素的干扰，无法排除实验人造成结果的偶然性。因此在后期的深入研究中，会尝试增加参与实验的人数证明本文设计平台的有效性。

4 结束语

传统教学资源共享采用的人工上传方式，虽然可实现教学资源的共享，但随着教学资源覆盖内容的逐步泛在化，传统方法存在的弊端开始凸显。为改善现状，本文引进了大数据技术，从硬件结构与软件功能两个方面，对数学教学资源共享平台进行设计，并希望此研究可完善校内资源共享机制，保障教学资源在共享与调度过程中的安全性。但由于研究能力有限，本文在对共享平台进行设计时，仍然存在诸多问题需要进一步解决，例如未考虑到数学教学资源可能存在重复存储和调用的问题，在实际应用中可能出现共享平台运行任务量增加，在一定程度上影响平台运行效率的问题；在实验过程中由于平台运行次数较少，无法排除实验人造成结果偶然性的问题等。在今后的研究当中，针对上述两个方面的问题还将进行更加深入的研究，同时还将以本文上述设计思路作为基础，针对其他学科的教学资源对共享平台进行优化设计，从而不断提高本文共享平台的实用性，为更多教学需要提供有利的资源共享服务。