新工科背景下“一带一路”高校教育大数据分析平台建设研究

张文正

（安徽三联学院基础实验教学中心,安徽 合肥 230601）

近年来，大数据技术得到了有效的创新和发展，现如今，大数据技术已然成为推动教育领域创新发展的不竭动力。为了有效地推动大数据技术在教育领域的深层次应用，我国教育部提出了大数据发展战略。从一定程度上讲，该发展战略提出的核心目的便是通过建设研究机构、设置相关机制的方式探索和研究大数据技术在教育领域的深层次应用。在教育部门积极倡导新工科建设的大背景下，“一带一路”高校内部的教育数据日益繁杂。鉴于此，推动集教育数据采集、教育数据分析、教育数据应用于一体的高校教育大数据分析平台的建设就显得非常必要了。只有这样才能推动各项教育数据的融合发展，也只有这样才能消除“信息孤岛”现象[1]。当然，推动高校教育大数据分析平台的建设在助推高校新工科建设当中同样发挥着重要作用。本文着重探讨了新工科建设背景下，“一带一路”高校建设教育大数据分析平台的方法。

1 “一带一路”高校战略联盟建设对于高校教育大数据平台构建的优势

2015年在甘肃省政府的倡导下，“一带一路”高校战略联盟正式建设成立[2]。“一带一路”高校战略联盟的建设有效地加强了成员高校间教育、文化、科技等领域间的合作[3]。在调查研究中笔者发现，当前“一带一路”高校战略联盟内部已经搭建了教育信息、学术资源共享交流平台，有效地推动了成员高校间教育数据、文化数据的交流。从某种意义上讲，这为“一带一路”高校教育大数据平台的构建提供了海量的数据支撑。鉴于此，在新工科背景下，研究推动“一带一路”高校教育大数据平台的建设方法就显得尤为重要了。

2 新工科背景下“一带一路”高校教育大数据分析平台建设的意义

通过构建高校教育大数据分析平台，可以有效地推动高校中心数据库的建设。在新工科背景下，这不仅有利于“一带一路”高校更好地开拓学生的国际视野，同时也能在很大程度上推动教师教学能力的发展。本文从以下几个方面分析了新工科背景下“一带一路”高校战略联盟共同构建教育大数据分析平台的意义。

2.1 有利于规模庞大的教育数据的整合和使用

随着“一带一路”高校战略联盟的建设成立，“一带一路”高校战略联盟成员学校都积极地开展了人才培养新机制的建设工作。在这一环境下，“一带一路”高校教育数据的来源开始变得多样化。现如今，“一带一路”高校大多面临着规模非常庞大的教育数据的处理难题。不仅如此，近年来，“一带一路”高校的招生规模日益扩大，学生信息不断积累，也直接增加了高校的教育大数据信息。现阶段，“一带一路”高校急需一个有效的平台处理规模庞大的教育信息数据。通过构建高校教育大数据分析平台的方式则可以有效地推动“一带一路”高校战略联盟成员高校间教育大数据的交流和共享，与此同时，各成员高校也可以借此进行教育数据整合经验的分享，掌握了教育大数据高效率整合方法的高校可以及时地将自身的经验分享给其他成员高校，这对高校教育数据的有效整合无疑具有重要意义[4]。除此之外，教育大数据分析平台中包含HDFS、HBase等分布式存储系统，可以实现不同类型、不同形式数据的存储。毫无疑问，这可以有效的推动高校教育大数据整合水平的提升。

2.2 有利于教育大数据的充分利用

通过深入地研究“一带一路”高校教育数据的搜集和使用情况，可以发现许多“一带一路”高校的教育数据搜集仍然停留在移动终端系统数据收集阶段。虽然移动设备的出现和发展为“一带一路”高校教育数据信息的搜集工作提供了一些便利，但倘若仅仅利用移动终端系统进行教育数据信息的搜集工作，那么这些教育数据信息可能只能发挥数据查询功能，而无法切实地为高校管理者服务，这对“一带一路”高校新工科建设工作的开展显然是非常不利的。而通过构建高校教育大数据分析平台，一方面可以推动传统教育数据搜集方式的创新，实现多方位的教育数据搜集，另一方面也可以有效地促进教育大数据查询方式的创新，实现教育数据的高效查询。不仅如此，通过构建高校教育大数据分析平台的方式还可以实现“一带一路”高校战略联盟成员高校间教育数据的互通共享，推动各成员高校间教育数据的共同利用[5]。除此之外，高校教育大数据平台还可以有效地对教育数据信息的应用需求进行挖掘，并采用实时计算、图示计算等算法实现对繁杂教育数据信息的分析、挖掘、计算和应用，这可以有效地发挥教育数据在推动高校发展方面的作用[6]。

2.3 有利于推动稳定大数据环境的建设

现阶段，许多“一带一路”高校不同学科和不同专业的大数据环境都建立在现有IT环境之上，这直接影响了大数据环境的稳定运行。除此之外，“一带一路”高校的领导干部也大多忽略了对大数据环境的维护工作，这不仅严重阻碍了“一带一路”高校教学工作和科研工作的顺利开展，同时也不利于学校新工科建设工作的开展。通过构建高校教育大数据分析平台的方式则可以实现“一带一路”高校战略联盟教育大数据环境的统一建设，这一方面实现了稳定大数据环境的构建，另一方面也实现了大数据环境的统一维护。除此之外，还可以有效推动“一带一路”高校战略联盟成员高校教学工作和科研工作的稳定开展。

总之，现阶段“一带一路”高校不仅面临着新工科建设工作的挑战，同时也需要积极探索建设人才培养新机制的方法，倘若无法切实整合高校的教育数据信息，那么这些工作的开展显然是非常困难的。而通过建设大数据分析平台的方式，则可以有效地整合高校的教育数据信息。为此，研究和分析建设教育大数据分析平台的方法就显得非常必要了。

3 高校教育大数据分析平台建设的原则

在新工科背景下，为了有效地推动高校教育大数据分析平台的建设，高校应当在以下原则的基础上开展教育大数据分析平台的建设工作。

3.1 扩展性

在不同的阶段、不同的时期高校教育大数据的搜集、分析和应用都有着不同的要求。因此，在建设教育大数据分析平台的过程中，相关建设工作者应当努力开发建设具有扩展性的教育大数据分析平台，从而为日后的升级改造工作奠定坚实基础。

3.2 层次性

为了尽可能地提升高校教育大数据分析平台建设的质量，相关工作人员在建设过程中应当积极借鉴云计算平台、智慧城市平台等建设的先进经验，对教育大数据分析平台的软硬件设施进行合理分层，尽可能地提升每一层组织的合理性，从而为日后的系统开发工作和系统维护工作奠定基础。

3.3 安全性

从一定程度上讲，安全性是高校教育大数据分析平台建设所必须遵循的原则。鉴于此，高校在推动教育大数据分析平台建设的过程中，应当对每一个与教育大数据分析平台建设相关的软硬件设施进行加密处理，通过完善的身份认证机制和授权机制保证教育大数据分析平台的安全性。除此之外，在建设实践过程中，相关建设工作人员还应当严格遵守相关的法规要求，对数据的收集、查询以及存储进行权限管理，以保证数据信息的安全性。

3.4 易用性

高校建设大数据分析平台的核心目的便是为日后的教育数据信息的应用和创新奠定基础。因此，在建设高校教育大数据分析平台的过程中，相关工作人员应当以不同客户的不同需求为基础，为客户提供便利的调用接口和集成模式。

总之，高校只有在以上建设原则的基础上开展教育大数据分析平台的建设工作，才能切实保证教育大数据分析平台建设的高效性，也只有这样，教育大数据分析平台才能切实发挥其在推动高校教育教学发展方面的作用。

4 新工科背景下“一带一路”高校教育大数据分析平台建设策略

为了满足“一带一路”高校新工科建设的需求和国际视野人才培育的需求，相关建设工作人员在推动高校教育大数据分析平台建设的过程中，应当从数据采集、存储计算、分析挖掘和具体应用等方面着手。

4.1 基础硬件层

基础硬件层主要是由一组PC机或服务器组建而成的集群，其承担着数据存储、数据运算、数据容错、数据调度以及通讯的任务，在实际工作中，其主要是对其他层下达的命令进行执行和反馈。从集群功能的角度分析，其能够在极大程度上避免单点故障现象的出现，从而有效地提升计算速度，并且集群也可以用于数据备份。从本质上讲，基础硬件层在整个大数据生态中占据着基础性地位，只有保证了基础硬件层的质量，才能为用户提供高效快捷的存储服务，也只有这样后续的数据挖掘工作和数据分析工作才能顺利开展。

4.2 数据资源层

数据资源层的任务主要是对不同系统进行细致分析，从而在此基础上设计系统数据采集范围和目标，进而对校内日常工作中产生的数据进行详细的分析，教学数据、科研数据、管理数据等都是由数据资源层负责收集整合。在校外信息系统数据收集当中，数据资源层同样发挥着重要作用，政府数据、高校数据、企业数据等也需要数据资源层负责数据的收集和整合工作。只有充分进行数据资源层的建设，才能为大数据分析工作的开展奠定坚实基础。

4.3 高校教育大数据采集与存储

高校教育大数据采集与存储建设的主要目的是为形式各样的异构数据研制适配接口，以实现校内外系统的有效连接，与此同时，其也具有数据存储、数据转换等基本管理功能。

4.3.1 数据抽取

对高校教育大数据基础平台所需搜集的各类信息数据，进行特色化适配接口的研制；对已经建设的信息系统，则主要是研发与之对应的接口模块，以实现系统对接的目的；对无法实现数据共享接口的系统，则能够利用ELC工具开展数据采集工作，并严格按照相关的规范进行数据的转换工作，从而实现数据的统一存储管理。

4.3.2 数据预处理

数据预处理主要是对已经完成抽取的数据进行处理，在这一过程中异常数据会被清除，错误数据将被改正，重复数据也会被清除。除此之外，各类数据还会被转化成统一的文本形式进行文件存储。

4.3.3 数据存储

数据存储工作主要是借助HDFS文件系统，实现形式各样的数据的文本化转化和存储，以推动数据存储拓展性和容错性的提升。在数据存储过程中，各类数据会按照一定的规则进行存储，每天产生的数据信息都会被完整地记录在数据文件集当中。在建设高校教育大数据分析平台的过程中，应当努力打造支持从数据库表到HBase/Hive的转化的教育大数据分析平台，进而有效地推动数据检索和数据修改性能的提升。

4.4 教育应用层

数据采集存储的核心目的便是为数据作用的发挥奠定基础，而只有在实践应用中这些数据的作用才能充分发挥。例如对学生数据的搜集和存储，在实践过程中大量搜集学生学习规律、生活规律、心理等方面的数据并进行数据存储，可以实现对学生学习情况、心理问题等方面的充分把握。对教师数据的收集和存储，则可以将教师的教学情况以数据的形式展现出来，通过这一方式可以帮助教师及时改进自己的教学方法，也可以帮助教师及时发现其科研中存在的问题。对专业发展数据的搜集和分析，则可以迅速找出制约专业发展的各项因素，从而为专业改进方案的制定提供数据支撑，这对专业的改革和发展无疑具有重要意义。除此之外，还可以对学校均衡发展数据进行采集和分析，继而制定长远的教育发展战略。

4.5 高校教育大数据分析和展示

通过对各种大数据分析方法的应用，并借助Spark、MPP等技术手段，能实现对数据的深层次分析。这一过程主要包括聚类、分类、序列挖掘、预测等。通过对数据报表工具的使用，结合特定的需求进行形式各样的数据报表的制定，并将完成制定的报表保存为报表文件，最后以可视化的方式展现。

5 高校教育大数据分析平台在“一带一路”高校中的应用前景

高校教育大数据分析平台在“一带一路”建设中有着广泛的应用前景，“一带一路”高校的顶层设计、教学管理等都可以借助教育大数据分析平台来完成。

5.1 教育大数据分析平台在“一带一路”高校顶层设计中的应用

教育大数据分析平台未来将有可能被应用在“一带一路”高校的顶层设计当中，借助教育大数据分析平台可以帮助“一带一路”高校更便利地使用海量的教育数据信息。基于此，“一带一路”高校便可以明确地进行发展目标、发展路径等方面战略的设计。倘若“一带一路”高校可以探索有效的方式将教育大数据分析平台应用在学校的顶层设计中，那么“一带一路”高校便可以明确地掌握未来应当怎样发展、以怎样的模式发展等。

5.2 教育大数据分析平台在“一带一路”高校教学管理工作中的应用

随着“一带一路”高校教育大数据分析平台的建设和完善，未来其很有可能被应用到高校的教学和管理工作当中。借助教育大数据分析平台，可以实现教学和管理过程的全过程记录，以及教育数据的多方位搜集。例如，教育大数据分析平台可以被应用到远程教育系统的升级当中，实现对学生学习数据的实时记录和分析，包括课程学习数据、视频观看数据、资料查阅数据、作业完成数据、互动交流数据、成绩数据等，将数据细分到每个行为细节，以提供超越传统系统的数据精细度，客观地反映学生学习的实际情况。

5.3 教育大数据分析平台在“一带一路”高校教育服务中的应用

从一定程度上讲，“一带一路”高校教育服务的质量直接影响着高校人才培养机制的创新进程，同时也在较大程度上影响着高校人才的培养质量。而“一带一路”高校教育大数据分析平台在未来很可能被应用到提升学校教育服务质量当中。通常，一个不被人们重视的数据倘若被应用到了优质的模型当中，则很有可能产生出乎人们意料的作用。随着教育大数据分析平台的建设和完善，在未来其很有可能被应用到学生学习行为数据的分析当中，通过这种方式能够了解学生青睐的学习方式和课程，而高校便可以利用这些数据进行课程的优化和教学的改革。与此同时，教育大数据分析平台还可能被应用到课后作业正确率的分析当中，通过这一方式能够帮助教师找到教学的重点，从而为高校教学服务的优化奠定坚实基础。除此之外，教育大数据分析平台还可能被应用到一卡通行为数据的分析当中，以帮助高校的相关部门掌握学生在校的消费情况和消费规律，进而完善学校的后勤服务。

5.4 教育大数据分析平台在推动“一带一路”高校全方位创新中的应用

在“一带一路”高校大力推动教育大数据分析平台建设的大背景下，未来教育大数据分析平台很可能被应用在推动高校各项工作的创新当中。在未来“一带一路”高校教师需求量分析设计、教师教学满意度分析、专业成熟度分析等工作的发展和创新都可能需要借助教育大数据分析平台当中的各类数据进行工作创新优势及缺陷的分析。与此同时，食堂消费情况分析、图书馆资源利用状况分析、教室使用情况分析、宿舍分配情况分析等都可能需要使用教育大数据分析平台，通过对教育大数据分析平台的有效应用，推动“一带一路”高校各项功能工作的精细化发展。通过对一卡通、图书借阅、专业分布、课程分布、学生成绩、学习行为等进行聚类分析，能够发现具有某些特征的特殊群体及其独有的行为方式，并对相关数据进行深度挖掘，从中发现规律。通过对教学数据、教学效果、考勤记录、个人数据、管理数据进行综合分析，建立科学的、真实客观的教师绩效评价体系，能够改变传统人为评价的主观性，让大数据选出真正优秀的教师。

总之，教育大数据分析平台具有非常广阔的应用前景。鉴于此，“一带一路”高校应当重视教育大数据分析平台的建设和完善工作，从而充分发挥其在推动教育发展方面的作用。

6 结语

在新工科背景下，“一带一路”高校不仅面临着培育具有国际视野的高素质人才的任务，同时也承担着改造传统工科专业、发展新兴工科专业的任务。为了高质量完成教育教学任务，“一带一路”高校应当重视大数据技术的应用，并通过大数据技术推动高校教育大数据分析平台的建设，从而有效推动高校新工科专业的发展。本文以“一带一路”高校为研究对象，着重探讨了新工科背景下推动“一带一路”高校内部教育大数据分析平台建设的方法，以期可以帮助“一带一路”高校更好地将大数据技术应用到新工科建设工作当中，从而为学校高素质人才的培养和新工科建设工作的开展奠定坚实基础。