大数据环境下高校移动学习平台设计与实现

羌栋强

（江苏商贸职业学院，江苏 南通 226011）

当今社会，随着信息技术飞速发展，人们可以将大量数据资源携带在身上，通过智能手机、笔记本、平板等便携设备对自己想要的资源进行实时访问，弊端之处在于这些便携设备存在着资源量和内存容量小、资源不能及时更新、CPU处理能力弱等问题。移动学习在互联网、移动应用、移动网络、云计算的快速发展背景下成为现实，学习者由此能够不受时间和地点的限制进行零碎时间的学习。同时，大数据技术能够为学生提供更灵活的学习环境，只需要学生手持移动智能终端设备就能够进行随机的学习，借助云计算的大数据分析能力，高校移动学习平台的建设极具智能化，可轻易地分辨出不同学习者的学习爱好、学习习惯等特征。在移动环境中集成云计算，能够弥补上述便携设备在存储、兼容、电量等方面的短板。移动学习模式是教育信息化的发展趋势，高校教育在这种背景下要跟上时代的发展脚步，积极构建移动学习平台，加快高校教学信息化进程。

1 移动学习

1.1 移动学习的特性

（1）随时性

移动学习在时间维度上具有很强的灵活性，学习者通过移动学习能够突破时间的限制，只要自己有空闲随时都就可以展开学习，这是移动学习的突出特征。学习者根据自己空闲时间的长短可以安排相应的学习内容，这一过程中，学习主体具有很强的自我控制性。

（2）位置无限制性

通过智能通信终端可以做到信息互联，没有特定的位置限制，通过运营商网络或无线网络等方式在不同的场所都可以随地开展学习。

（3）移动学习连入方式特性

移动学习的连入方式具体包括以下三种：一种是通过互联网常用的通信工具——信箱，进行师生之间的沟通交流，老师可以向学生传送学生所需的资料和想要安排的任务、作业；学生同样以邮件的形式向老师反馈作业完成情况，实现师生间的交互。另外一种形式是以WAP技术作为基础的相关网站提供的论坛平台，学生在论坛中可以获取相关学习资料，师生可以在论坛进行互动。第三种是借助QQ、微信等工具，通过文字、语音的形式，进行师生间远距离的实时交流，完成学习交互，这种方式最为灵活。

1.2 移动学习平台的需求分析

高校学生开展移动学习的学习环境主要有两大类：一是正式环境；一是自由环境。两种环境下的移动学习平台和学习特征有所不同。正式环境主要是指教室中固定课程的内容教学，移动学习平台在该环境下的功能在于：帮助师生进行课堂在线互动，完成学习资料在线发放等。教师能够借助平台获取学生问答生成的统计结果，从而可以针对性地开展接下来的教学工作。学生在无线校园网络技术下可以通过手持移动设备进行知识点教学统计、课堂在线随堂测验、比赛互动等。

学生在自由环境下的移动学习具有很强的灵活性，相对而言更自由，而且从自身情况出发，获得更能满足自身需求的学习资源。该种环境下的移动学习方式主要有：第一，内容推送下发。教师通过学习平台将适合不同学生的学习内容、作业、测试等推送到各位学生的移动设备上。第二，自由访问下载。学生通过APP或者移动终端浏览器对学习平台进行访问，在线时可以对具有开放权限属性的学习资源等内容进行下载，供离线时候查阅。

2 云计算

2.1 云计算的含义和类别

云计算的本质属性是网络应用模式，为云终端用户提供其所需的存储空间、计算能力、应用软件服务等，其核心思想是云服务，其主要特性是将计算任务分布在大量计算机构成的资源池上。用户通过需求动态，利用专业软件集中使用和管理资源，可以在更低成本的前提下获得更高的效率。

云计算根据服务类型的不同可以分为不同的类别：第一类，软件即服务。这种服务形式是云供应商在云端服务器上部署应用软件，终端用户向供应商支付一定费用来订购自己所需要的应用软件。第二类，基础设施即服务。用户通过配备连接到网络的终端设备，获取所需要的计算、网络等资源。第三类，平台即服务。用户所使用到的服务即软件开发的平台。

2.2 云计算关键技术

（1）存储技术

云环境为了在同一个时间范围内满足更多用户的不同需求，采用的是分布式海量数据存储方式，通过并行方式达到这一目的。首先对任务按照冗余方式进行分解或集群，然后进行数据存储，这一过程依赖于用大量性能较低的计算机替代高性能的机器，伴随这个过程同时完成的是数据的备份，从而能够做到以更低的成本，保证数据的安全性。

（2）虚拟化技术

虚拟化技术是云计算的关键技术，它是一种分布式管理计算资源的技术，用于整合各种计算和存储资源。通过虚拟化技术，运营商能够突破物理资源不可分割的限制，将其整合为虚拟资源池，对各种资源进行集中的管理和灵活的使用。虚拟化技术在实际运用的过程中可以弥补低性能计算机产能过低和高性能计算机产生过剩的不足，更好地提高资源使用率。

（3）分布式的计算和模型

Map-Reduce模型是同分布式计算相对应的编程模型，这种模型能够在海量的分布式数据中迅速找到用户所需要的数据，在短时间内解决资源调度问题，提供给用户准确而快捷的服务。

3 移动学习平台系统设计

3.1 移动学习平台系统总体架构

基于云计算的移动学习平台系统架构由下至上共分为基础支撑体系层、应用层、移动接入层、用户层。系统总体架构如图1所示。

图1 移动学习平台系统总体架构图

作为整个移动学习系统的基础支撑部分，基础支撑体系层包含的内容有无线网、云计算中心、数字校园服务平台。其中，无线网为学生开展移动学习提供稳定而快速的无线接入，保证用户访问平台系统的畅通高效。云计算中心在技术层面为整个系统的安全稳定运提供保障，实现的途径是将服务器、应用程序、存储空间、计算等放置在云端。数字校园服务平台的主要职能是进行数据管理，保证校园数据的一致性，向用户提供数据管理和身份认证的服务。

应用层主要包含的内容有教学互动、教学资源、教学测试，该层次为师生的教学以及二者之间的互动提供在线服务。具体可以提供师生所用的教学资源、在线教学测试、师生交流服务，云端虚拟机是数据运行的资源池。需要注意的是，移动学习平台不是对传统内容的简单搬运，资源库的内容需要根据移动学习平台的特点进行重组，使其更加具有吸引力。

用户层根据用户的操作指令向应用层发出请求，教师和学生通过平板、手机等终端设备接入到网络上，就能够进行在线学习或得到自己想要的资源。

3.2 移动学习系统的模块设计

按照基于云计算的移动学习系统的总体架构，进行系统的模块设计。模块结构主要分为四个方面的内容：基础服务功能模块、课程资源管理模块、移动教学管理模块、查询和分析服务模块。

（1）基础服务功能模块

基础服务功能模块提供给系统以用户信息和权限管理、系统基础数据管理。大数据环境下基于云计算的移动学习平台系统采用统一身份认证平台，同时支持基于多业务系统的单点登录，方便系统实现对用户信息的统一管理。用户通过统一身份认证平台的确认还可以实现多业务系统登录，方便快捷。

（2）课程资源管理模块

课程资源管理模块主要实现包括讲义、课件等在内的课程资源等的上传、审核发布、修改、存储以及访问管理，具体的资料上传流程如图2所示。

图2 资源上传流程图

课程资源的主要内容有讲义、课件、精品网站以及教师同学生交流和互动过程中产生的重要信息等。学生可以利用移动学习平台参与课程资源建设的过程，系统对学生上传的资源进行评分标记，数据后台根据数据的类型和访问量、审核、用户浏览评价，开设多种存储卷服务，调整资源上传者和资源评分，提高数据的相应速度。资源评分高低、用户评分高低同用户权限高低和用户获得推荐机会的数量的多少均呈正相关。

（3）移动教学管理模块

移动学习平台的教学管理模块主要功能包括教学互动、资源推送、在线学习和在线测试等。教学互动功能是为更好地实现教师同学生之间的交流互动，以便学生对教师教学情况进行及时反馈，反过来教师根据学生的实时反馈做出教学策略上的及时调整，实现的方式是通过在线讨论区、在线论坛等来完成。此外，学生可以展示自己的学习作品，师生就此展开讨论，具有为同学提供参考的借鉴意义。资源推送功能开发的目的是满足师生多方面的需求，管理员根据资源的应用领域、学科方向等特征对系统输入的资源进行标注，为其添加适当的标签，根据推荐算法将新出现的资源推送给师生。

在线学习功能依靠基于云计算的软件即服务模式来实现，软件即服务模式下的所有数据都在云端数据库中运行，方便师生在数字校园中直接获取在线学习软件，完成在线学习，而不必对软件进行下载安装以及更新、维护等操作，这种服务模式对师生终端设备的硬件要求较低。在线测试功能可以提供给学生相关课程的测试题目，题目的类型包括两种：一种是系统中随机出现的题目；一种是学科教师提供的固定测试题目。系统会在测试完成后给出评价结果，学生根据评价结果可以了解自己对知识的掌握程度，从而开展针对性的学习策略，真正弥补学习中的短板，提高学习效率。

（4）查询与分析功能模块

移动学习平台的查询与分析功能模块可以向用户提供详尽的查询与统计信息。移动学习平台对资源的上传、下载等交互过程进行了详尽记录，所以产生和积累了大量的日志数据信息。移动学习平台的查询与分析功能模块通过对这些数据的分析，可以全面了解学生的学习情况。该模块能够对学生的登录次数、资源评分状况、资源下载量等进行查询与分析。通过对这些数据资源信息的总结与分析能够客观、全面地了解学生的学习情况，教师从而可以有所侧重地开展教学活动，对课程内容加以补充，使移动学习平台的资料库更加丰富，更好地满足平台用户的需求。

4 结论

大数据技术和移动网络在逐步完善，高校教育在这种背景下要跟上时代的发展脚步，积极构建移动学习平台，加快高校教学信息化进程。移动学习作为时代和科技的产物，能够为高校师生的学习带来积极的促进作用。借助移动学习平台，高校学习者可以有效利用自己的零散时间，进行碎片化学习，由此同高校课堂教学形成优势互补，有助于增强师生之间的交互性，提高学习效率，提升高校的教学效果。