基于大數(shù)據(jù)的職業(yè)教育專業(yè)教學資源庫運行監(jiān)測設計研究

魏順平　王博　侯小菊

【摘 要】 職業(yè)教育專業(yè)教學資源庫建設屬于深化高職教育教學改革的重大項目，各級教育管理者非常關注其建設進展和成效，教育部也于2015年年初提出對資源庫的資源質量、使用成效以及資源更新情況進行監(jiān)測。從教育部的這一工作要求出發(fā)，參考當前大數(shù)據(jù)與學習分析的理念與方法，開展基于大數(shù)據(jù)的資源庫運行監(jiān)測設計研究，構建了監(jiān)測模式，完成了監(jiān)測內容框架設計、監(jiān)測工具開發(fā)以及監(jiān)測報告生成與發(fā)布。實踐表明，這些工作為推進專業(yè)教學資源庫項目提供了有力支撐，為深化高職教育教學改革做出了貢獻。

【關鍵詞】 高等職業(yè)教育；專業(yè)教學資源庫；教學改革；教學資源；運行監(jiān)測；大數(shù)據(jù)；學習分析

【中圖分類號】 G434 【文獻標識碼】 A 【文章編號】 1009—458x（2016）06—0068—05

一、項目背景

2006年以來，通過實施“國家示范性高等職業(yè)院校建設計劃”，建設了一批適應現(xiàn)代產業(yè)發(fā)展要求、滿足技術技能人才培養(yǎng)需要、體現(xiàn)職業(yè)教育特點的優(yōu)質校本教學資源，但專業(yè)發(fā)展不平衡，不同地區(qū)和院校之間專業(yè)水平差異大的問題依然存在。2006年，《教育部財政部關于實施國家示范性高等職業(yè)院校建設計劃加快高等職業(yè)教育改革與發(fā)展的意見》（教高[2006]14號）提出，“圍繞國家重點支持發(fā)展的產業(yè)領域，研制并推廣共享型教學資源庫，為學生自主學習提供支撐；運用現(xiàn)代信息手段，搭建公共服務平臺，為共享優(yōu)質教學資源提供技術支撐”。[1]2010年，《國家中長期教育改革和發(fā)展規(guī)劃綱要（2010-2020年）》提出，“建設有效共享、覆蓋各級各類教育的國家數(shù)字化教學資源庫和公共服務平臺”。[2]

按照以上文件要求，為繼續(xù)深化示范建設成果，提高高職專業(yè)教學整體水平，提升高職專業(yè)服務社會發(fā)展能力，2010年教育部正式啟動職業(yè)教育專業(yè)教學資源庫（簡稱“資源庫”）項目，以專業(yè)改革與建設為核心，借助現(xiàn)代信息技術手段，通過優(yōu)質專業(yè)資源的共建共享，在全國范圍內為教師教學、學生學習、社會化學習與培訓提供優(yōu)質專業(yè)教學資源，提供跨學校、跨地區(qū)，時時、處處、人人的無界化服務。截至2015年年底，中央財政已投入3.8億元，形成由71個專業(yè)教學資源庫（其中40個庫已驗收）、1個民族文化傳承與創(chuàng)新資源庫（包含8個子庫，其中3個子庫已驗收）和1個學習平臺（數(shù)字校園學習平臺）構成的資源庫建設體系，覆蓋了農林牧漁、交通運輸?shù)?9個高職專業(yè)大類。

隨著資源庫建設項目的持續(xù)推進，已經建成的資源庫項目得到了廣泛應用，項目管理者亟須了解全國的應用情況，于是相關文件對應用監(jiān)測提出了具體要求。《2014年職業(yè)教育專業(yè)教學資源庫建設指南》指出，專業(yè)教學資源庫應明確“輔教輔學”的功能定位，按照“碎片化資源、結構化課程、系統(tǒng)化設計”的頂層設計和建設規(guī)范，強化共享應用的功能與制度設計。同時，首次在“應用推廣”要求中提出了“項目將委托第三方對資源更新、應用推廣情況進行持續(xù)監(jiān)測，定期發(fā)布監(jiān)測結果”[3]。2015年資源庫功能定位調整為“能學、輔教”，一方面讓所有愿意學習且具備基本條件的學生都可以進來學習，另一方面讓教師可以針對不同的學習對象和課程要求，靈活組織教學內容，輔助實施教學過程，實現(xiàn)教學目標等，并明確指出“獲得中央財政支持的資源庫須接受‘國家級職業(yè)教育專業(yè)教學資源庫運行監(jiān)測平臺對其資源質量和使用成效的監(jiān)測，監(jiān)測數(shù)據(jù)作為項目驗收和更新獎勵的依據(jù)” [4] 。

綜上所述，國家對資源庫建設的認識不斷深入：一是功能設計上從“共建共享”的資源倉庫轉變?yōu)椤澳軐W、輔教”的資源與學習系統(tǒng)組合；二是更加強調項目管理的科學化，從傳統(tǒng)管理手段轉變?yōu)橐揽勘O(jiān)測平臺的信息化管理手段。按照當前資源庫管理的系統(tǒng)設計，需要對資源的質量和使用成效從建設伊始便進行監(jiān)測，讓建設與應用情況一覽無遺，并定期發(fā)布應用數(shù)據(jù)報告，督促和引導資源庫加強推廣與應用。

二、基于大數(shù)據(jù)與學習分析的

資源庫監(jiān)測模式設計

資源庫項目啟動實施已有五年多，不僅資源數(shù)量已十分巨大，應用方面也已積累了海量數(shù)據(jù)。為此，項目管理者提出要基于資源庫建設和運行大數(shù)據(jù)開展項目監(jiān)測工作，具體工作包括基于數(shù)據(jù)全面了解項目進展情況，輔助專家開展資源庫建設與應用評價工作，預測、診斷存在的問題并為相關決策提供支持。而在微觀層面，如何進行數(shù)據(jù)的采集、存儲、分析以及深度挖掘，近年來蓬勃發(fā)展的大數(shù)據(jù)與學習分析技術恰好為項目管理者和參與者提供了工作優(yōu)化的思路和方法。

《科學》雜志（Science）曾于2011年出版?？稊?shù)據(jù)處理》（Dealing with Data），討論了科學研究中大數(shù)據(jù)相關問題及其重要性，自此大數(shù)據(jù)進入公眾視野[5]。大數(shù)據(jù)是繼云計算、物聯(lián)網之后又一個炙手可熱的名詞。李國杰院士等人認為，大數(shù)據(jù)是無法在可容忍的時間內用傳統(tǒng)IT技術和軟硬件工具對其進行感知、獲取、管理、處理和服務的數(shù)據(jù)集合。[6]數(shù)據(jù)量巨大（volume）、數(shù)據(jù)新增速度加快（velocity）、數(shù)據(jù)來源多樣化（variety）和數(shù)據(jù)價值密度低（value）被視為大數(shù)據(jù)的四個核心特征。[7]針對大數(shù)據(jù)的全新特征，人們在分析數(shù)據(jù)和信息時要做出相應的轉變，即從隨機抽樣向采集全部樣本轉變，從追求精確向掌握大體方向轉變，從尋找因果關系向尋找相關關系轉變。[8]大數(shù)據(jù)將改變人類的教育方式、人類的學習方式，改變教育信息化的研究范式，并在一定程度上改變人類的思維方式[9]。作者認為，大數(shù)據(jù)必然在資源庫項目監(jiān)測及職業(yè)教育信息化工作推進中發(fā)揮重要作用，并且在設計資源庫監(jiān)測模式時要充分理解大數(shù)據(jù)的特征及相應的處理理念。

要想真正發(fā)揮大數(shù)據(jù)的作用，必須有配套的技術予以支持。針對數(shù)據(jù)量巨大的特點，可以采用分布式存儲和計算方法，相應的工具有Hadoop、Spark、數(shù)據(jù)倉庫以及各類商用大數(shù)據(jù)服務平臺如阿里云、亞馬遜AWS等。針對數(shù)據(jù)來源多樣化的特點，可以采用詞語切分、信息抽取等方法，相應的工具有各類自然語言處理工具，如大數(shù)據(jù)搜索與挖掘開發(fā)平臺。針對數(shù)據(jù)的產生與處理加速的特點，可以定制相應數(shù)據(jù)接口并采用信息自動抓取和推送方法。針對數(shù)據(jù)價值密度低的特點，可以采用聚類、關聯(lián)規(guī)則、決策樹等數(shù)據(jù)挖掘方法。具體到教育領域大數(shù)據(jù)分析利用，形成了一個新的研究方向，即學習分析技術。

學習分析理念在教育界引起很大反響。美國新媒體聯(lián)盟的“地平線報告”項目自2011年起連續(xù)四年預測學習分析技術將在未來幾年內成為主流。學習分析在國際上被稱為“自學習管理系統(tǒng)問世以來，教育技術大規(guī)模發(fā)展的第三次浪潮”[10]。學習分析技術已經得到廣泛的研究與應用，其典型應用概括起來有現(xiàn)狀描述、教學評價（價值判斷）、未來預測、教學干預四類[11][12][13]。而這四類應用恰與前文提及的監(jiān)測具體工作相吻合。要將學習分析技術應用于監(jiān)測工作中，可以套用學習分析模式來設計監(jiān)測模式。

學習分析模式由“學習分析流程”“工具與算法”“數(shù)據(jù)與信息”三要素構成[14]。相應地，我們也構建一個包含這三要素的“基于大數(shù)據(jù)的資源庫運行監(jiān)測模式”，由“監(jiān)測工作流”“方法與工具流”“數(shù)據(jù)與信息流”三要素構成，如圖 1所示?！氨O(jiān)測工作流程”方面的關鍵環(huán)節(jié)有基于數(shù)據(jù)全面了解項目進展情況，輔助專家開展資源庫建設與應用評價工作，預測、診斷存在的問題并為相關決策提供支持等。所用到的“工具與算法”包括統(tǒng)計分析與可視化、相關分析、關聯(lián)規(guī)則、預測等一系列數(shù)據(jù)挖掘方法。所用到的“數(shù)據(jù)與信息”主要有用戶數(shù)據(jù)、課程數(shù)據(jù)、資源素材數(shù)據(jù)、題庫數(shù)據(jù)、運行日志數(shù)據(jù)及資源庫項目元數(shù)據(jù)等。

在該監(jiān)測模式中，大數(shù)據(jù)的特色主要體現(xiàn)在數(shù)據(jù)采集環(huán)節(jié)以及數(shù)據(jù)處理環(huán)節(jié)。

在數(shù)據(jù)采集環(huán)節(jié)，將全面采集所有資源庫的建設與應用數(shù)據(jù)：一是所有資源庫項目全覆蓋（要采集這些資源庫從申報、立項、驗收到推出等全生命周期的元數(shù)據(jù)信息），二是這些資源庫項目部署的平臺全覆蓋（在多平臺上部署就采集多平臺的數(shù)據(jù)），三是資源庫數(shù)據(jù)全覆蓋（包括用戶、課程、素材、題庫等對象數(shù)據(jù)以及運行日志等過程數(shù)據(jù)），從而形成“國家級專業(yè)教學資源庫項目大數(shù)據(jù)”，體現(xiàn)數(shù)據(jù)量巨大和數(shù)據(jù)來源多樣化的大數(shù)據(jù)特征。另外，針對多個項目以及項目部署在多個平臺背景下運行數(shù)據(jù)的實時獲取問題，抽取數(shù)據(jù)共性，提供數(shù)據(jù)推送接口，要求所有資源庫項目運行平臺實時推送數(shù)據(jù)，體現(xiàn)數(shù)據(jù)新增速度加快的大數(shù)據(jù)特征。

在數(shù)據(jù)處理環(huán)節(jié)，對海量數(shù)據(jù)并不進行精確校對，而是廣泛采用統(tǒng)計分析與可視化、聚類、預測、關系挖掘、文本挖掘等一系列數(shù)據(jù)挖掘方法，從海量數(shù)據(jù)中挖掘有價值的信息，為項目管理者呈現(xiàn)一個項目運行的大體情況，體現(xiàn)從追求精確向掌握大體方向轉變，從尋找因果關系向尋找相關關系轉變。

三、專業(yè)教學資源庫運行

監(jiān)測平臺的實現(xiàn)

監(jiān)測工作需要相應的信息化系統(tǒng)支撐，這一系統(tǒng)就是監(jiān)測平臺。基于上述監(jiān)測模式設計，資源庫運行監(jiān)測平臺的實現(xiàn)主要包括監(jiān)測內容框架設計、監(jiān)測平臺設計與開發(fā)以及監(jiān)測結果的分析與呈現(xiàn)等。需要說明的是，目前的監(jiān)測平臺只實現(xiàn)了上述監(jiān)測模式的部分要求，全面功能的實現(xiàn)還需要持續(xù)的投入和研發(fā)。

（一）監(jiān)測內容框架設計

2015年年初發(fā)布的《職業(yè)教育專業(yè)教學資源庫建設工作指南》（簡稱“《指南》”）對監(jiān)測內容做出了規(guī)定?！吨改稀分赋觯骸矮@得中央財政支持的資源庫須接受‘國家級職業(yè)教育專業(yè)教學資源庫運行監(jiān)測平臺對其資源質量和使用成效的監(jiān)測，監(jiān)測數(shù)據(jù)作為項目驗收和更新獎勵的依據(jù)”，“驗收通過的資源庫仍須保持更新，鼓勵探索以用促建、共建共享、開放建設、動態(tài)更新的有效機制，保證每個資源庫每年資源更新比例不低于總量的10%”。這里提到了三項監(jiān)測內容，即“資源質量”“使用成效”“持續(xù)更新”。

根據(jù)《指南》要求，項目組進一步完善監(jiān)測指標體系的詳細設計?！百Y源質量”“使用成效”“持續(xù)更新”這三個資源庫監(jiān)測維度恰好對應資源庫項目周期的三個環(huán)節(jié)，即“建設”“應用”“更新”。上述三個資源庫項目指標的達成，首先是這三個環(huán)節(jié)的落實。只有具體工作落實了，才能實現(xiàn)“資源有質量”“使用有成效”“持續(xù)在更新”。《指南》在“如何監(jiān)測”中指出：“監(jiān)測平臺定期采集資源庫運行日志及素材使用情況等數(shù)據(jù)”，資源庫的運行數(shù)據(jù)忠實記錄了資源庫的各項屬性及其使用過程，我們也可以通過這些數(shù)據(jù)了解一個資源庫的“建設”“應用”“更新”情況，從而實現(xiàn)對資源庫是否做到“資源有質量”“使用有成效”“持續(xù)在更新”進行價值判斷。

由于2015年是監(jiān)測項目實施的第一年，項目組重點監(jiān)測資源庫現(xiàn)狀，不做價值判斷。我們在對資源庫數(shù)據(jù)進行監(jiān)測時，根據(jù)“建設”“應用”“更新”三個環(huán)節(jié)確定了不同的監(jiān)測維度，如圖 2所示。

1.建設維度

分別從用戶、素材資源和課程三個方面對資源庫的建設數(shù)據(jù)進行指標設計。根據(jù)《指南》對資源庫建設提出的具體要求，包括“注冊用戶不少于1，000人”，“已建成專業(yè)核心課程不少于6門，資源類型多樣、分布合理，文本類和圖形（圖像）類資源數(shù)量占比不超過50%”，“建設內容包含測評系統(tǒng)，能夠支持資源庫課程教學模塊的自學檢測”，在“建設”維度設計出“注冊用戶”“資源素材”“課程”“題庫”等二級指標。其中，搜集用戶數(shù)據(jù)主要是了解建設團隊中教師、企業(yè)人員、學生的比例和人員基本信息，為后續(xù)分析應用情況奠定基礎；素材資源方面，主要監(jiān)測文本、圖片、音頻、視頻、動畫、虛擬仿真等各種類型資源的數(shù)量；課程層面主要監(jiān)測課程數(shù)及課程中所包含的微課數(shù)、模塊數(shù)、素材資源數(shù)等。

2.應用維度

針對資源庫應用情況的運行監(jiān)測，一方面可以從政策層面促進資源庫的深層次應用，另一方面可以根據(jù)監(jiān)測數(shù)據(jù)調整資源建設內容，使資源庫更加符合用戶需求。應用層面的監(jiān)測主要包括以下五個方面：

（1）用戶行為概況：主要監(jiān)測各類型用戶在課程各模塊中的活動量占比；

（2）課程應用情況：主要監(jiān)測課程的訪問量等相關數(shù)據(jù)；

（3）資源素材應用情況：主要監(jiān)測每個資源素材使用的次數(shù)，包括下載、分享、瀏覽、評論等數(shù)據(jù)；

（4）學習活動情況：主要監(jiān)測學生討論、作業(yè)、考試等行為的發(fā)生次數(shù)；

（5）注冊用戶活動情況：主要監(jiān)測注冊用戶在各模塊中的活躍度以及各類型用戶的活躍情況。

3.更新維度

在資源庫建好后，針對建設要求中提及的更新情況進行監(jiān)測，主要規(guī)定三類對象即“課程”“資源素材”“用戶”的建設和發(fā)展同比上一年的增長情況。因此，“更新”也是對這三類對象的更新，其中“課程”“資源素材”強調修改、替換和新增，而“用戶”主要強調“新增”。

（二）監(jiān)測平臺的設計與開發(fā)

根據(jù)資源庫監(jiān)測指標之建設維度、應用維度和更新維度， 專業(yè)教學資源庫運行監(jiān)測平臺需要實現(xiàn)對當前及以后所有專業(yè)教學資源庫的運行數(shù)據(jù)進行監(jiān)測，由于數(shù)據(jù)量巨大，在準確評估當前數(shù)據(jù)量現(xiàn)狀和研究不同平臺的數(shù)據(jù)采集方式之后，項目組在技術上采用了JAVA語言開發(fā)，J2EE企業(yè)級標準，B/S結構，并采用云計算技術（SAAS），通過分布式并行計算、分布式緩存、分布式部署構架整個平臺的技術框架，可以在將來為支持用戶的爆發(fā)式增長和大規(guī)模開發(fā)提供可水平擴展的支撐，也為平臺的可用性、健壯性、可靠性提供有力的保障?？紤]到數(shù)據(jù)來源的不同，項目組采用service pool技術，為內部、外部或第三方的其他系統(tǒng)提供高度靈活易用的web service接口，方便第三方資源庫提供商通過監(jiān)測平臺提供的接口，將數(shù)據(jù)采集至監(jiān)測平臺。

在平臺構建上，專業(yè)教學資源庫運行監(jiān)測平臺主要包括五個系統(tǒng)。其中，統(tǒng)一身份認證平臺作為信息化的安全認證及授權中心，主要為各應用系統(tǒng)提供集中的身份認證與授權服務；基礎平臺作為所有業(yè)務系統(tǒng)的基礎數(shù)據(jù)中心、數(shù)據(jù)倉庫，也是數(shù)據(jù)的路由和交換中心，承擔著所有業(yè)務系統(tǒng)基礎數(shù)據(jù)的管理、配置、分發(fā)、存儲和服務任務；任務指標系統(tǒng)用于對專業(yè)教學資源庫建設任務中的各項數(shù)據(jù)進行填報，以便后續(xù)與監(jiān)測數(shù)據(jù)作比對；數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)根據(jù)采集數(shù)據(jù)指標和范圍，確定通過什么樣的采集方式從數(shù)據(jù)源中將數(shù)據(jù)采集入庫，再對入庫的原始數(shù)據(jù)進行整理和清洗，將整理和清洗過的數(shù)據(jù)推送到數(shù)據(jù)挖掘分析系統(tǒng)；數(shù)據(jù)挖掘分析系統(tǒng)根據(jù)數(shù)據(jù)指標、數(shù)據(jù)建模，將數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)中輸出的數(shù)據(jù)在數(shù)據(jù)倉庫中進行一系列處理，最終通過匯總和一定算法產生有價值的數(shù)據(jù)分析報告。五個系統(tǒng)各司其職，分工明確，共同完成對專業(yè)教學資源庫建設與應用數(shù)據(jù)的監(jiān)測與分析工作。

（三）監(jiān)測結果的分析與呈現(xiàn)

在對監(jiān)測數(shù)據(jù)進行分析時，項目組也按照建設、應用、更新三個環(huán)節(jié)分別對相關數(shù)據(jù)進行分析，并分別出具相關報告。在報告的呈現(xiàn)上都以圖形化形式為主，采用了色彩鮮艷的餅狀圖、柱狀圖和曲線圖等多種方式，一目了然，方便各類型用戶快速獲取相關信息。

四、總結與展望

目前，資源庫運行監(jiān)測平臺開發(fā)工作已經全部完成，通過了全面的功能與性能測試，并試運行支持了2015年度的驗收工作。下一步，監(jiān)測平臺開發(fā)的主攻方向有三個方面：一是針對實際運行中搜集的數(shù)據(jù)和運行情況進一步完善各項功能，力爭為參與資源庫建設的職業(yè)院校提供更全面的服務；二是在已建成和在建資源庫基礎上構建專業(yè)、課程及資源的搜索引擎，根據(jù)監(jiān)測分析所獲取的數(shù)據(jù)實現(xiàn)資源的智能推送和資源在多個平臺的擴散應用，并逐步完成個性化服務平臺的搭建，幫助資源庫深入開展推廣和應用工作；三是以監(jiān)測平臺累積的資源庫使用效果和學習行為數(shù)據(jù)為依據(jù)，研制資源庫運行平臺基本要求，為實現(xiàn)運行平臺多樣化和開放競爭奠定基礎，并以開放競爭促進資源庫平臺注重實效、改進功能、提升服務。

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收稿日期：2015-11-23

定稿日期：2016-01-31

作者簡介：魏順平，博士，副研究員，國家開放大學工程中心副處長（100039）。

王博，碩士，助理研究員，南京工業(yè)職業(yè)技術學院發(fā)展規(guī)劃辦公室（210023）。

侯小菊，碩士，國家開放大學工程中心（100039）。

責任編輯 單 玲