面向大数据远程开放实验平台构建研究

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1、面向大数据远程开放实验平台构建研究　　【摘要】远程开放实验平台是开展远程实践教学的主体，为培养应用型人才提供了重要的远程实验资源保障。现有的大多数远程开放实验平台通常不能有效处理大并发量访问请求，也不能提供自适应的个性化学习环境，难以满足大规模实验教学和个性化学习的要求。针对这些问题，结合工作实践，笔者对面向大数据远程开放实验平台进行了深入研究。首先，使用云计算技术搭建平台基础服务设施，着重解决大数据存储与分析等问题，为应用层服务提供计算支撑；其次，基于泛在学习理念，并融入开放教学设计理念，勾勒出一

2、个新的面向大数据的远程开放实验平台体系架构，以支持个性化自适应学习；最后，以平台架构为依托，以提升学习效果为导向，设计面向大数据远程开放实验平台的实践案例，为开展远程实践教学提供范例。所提出的构建平台体系架构的思想可为面向大数据在线学习平台建设提供有益的借鉴。　　【关键词】大数据分析；深度学习；智慧化学习环境；知识计算；自适应学习　　【中图分类号】G420【文献标识码】A【文章编号】1009―458x（2016）11―0028―07　　一、引言16　　近年来，随着物联网、云计算、移动互联网与社交网络

3、等新兴技术和服务的不断涌现与逐渐应用，数据种类和数据规模急剧增加，不知不觉间，大数据时代已悄然走进人们的生活和学习。王元卓等（2013）认为大数据（BigData）一般是指使用超大规模的机器和软硬件工具才能对数据进行获取、存储、加工、管理、分析与服务的数据集合，常规的机器在一定时间内难以处理。一般说来，大数据有五个特性：数量（Volume）、速度（Velocity）、种类（Variety）、价值（Value）与真实性（Veracity）（方巍，等，2014）。自从2008年《自然》（Nature）杂

4、志出版了大数据专刊，从网络经济学、互联网技术、生物医学与超级计算等方面研讨大数据带来的挑战后，大数据真正走入人们的视野；《科学》（Science）杂志也于2011年推出数据处理（DealingwithData）专刊，讨论大数据对工业与科学研究的重要性。2012年，美国将大数据提升到国家战略的高度，美国政府宣布启动“大数据研究和开发计划”，并投资2亿美元。这是继1993年宣布“信息高速公路”之后的又一次重大科技战略部署。我国目前也在积极进行大数据研究与应用，《国家中长期科技发展规划纲要（2006-20

5、20年）》与《“十二五”国家战略性新兴产业发展规划》中都明确指出支持海量数据存储和处理技术的研发与产业化，科技部将大数据计算研究作为国家基础研究发展计划（973计划）2014年度重要支持方向之一。国内学术界对大数据的研究如火如荼，一些权威期刊最近两年多次刊出大数据研究的学术论文（张引，等，2013；陈恩红，等，2014；孟小峰，等，2014）。16　　魏顺平（2013）认为挖掘教育大数据对了解学习过程、调整教学方法、完善考核方式及掌握学习动态具有重要价值，也为远程开放学习平台的构建提供了新的研究视角

6、。如何构建和谐、易操作的远程开放实验平台，如何实现远程开放实验平台的可持续发展，大数据和学习分析技术带给我们重要启示，也是未来几年远程开放学习平台研究和建设急需解决的核心问题之一。本研究旨在从大数据的视角出发，构建远程开放实验平台模型，重点剖析实验平台的体系架构、功能模块及实践案例，以期为泛在学习理念下面向大数据远程开放实验平台和其他学习平台的建设提供有价值的参考。　　二、远程开放实验平台研究现状　　近年来，远程开放实验平台建设受到越来越多高校的重视，如同济大学建筑学院研发的建筑景观与结构虚拟现实实

7、验，北京邮电大学与北京工业大学共同开发的网络虚拟实验等（尹学松，等，2008）。翟敬梅等（2012）设计了一个面向机械类基础课程的远程实验系统，其目的是让学生通过互联网完成机械类的基础实验。沈曦等（2004）也设计了远程虚拟实验教学系统，该系统的主要功能模块有访问控制、虚拟现实实验、系统与实验管理、网上答疑与考核和统计。孙莹等（2010）尝试研究了一个基于物理化学和化工原理两门课程的远程模拟实验系统。屈鸿翔等（2010）构建了一个简单的包括四个功能模块的现代远程教育实验教学平台。董黎明等（2013）

8、搭建了一个面向远程开放教育的多媒体网络实验平台，在该平台上将实验分为初级实验、中级实验与拓展实验三类，每类实验包括多个实验任务供学生完成。如何将学生模块、教师模块与实验模块有机结合起来，是远程开放实验平台的一个难点。　　随着云计算技术的应用，一部分教师将该技术运用到远程开放实验平台的设计中。黄晓玲等（2011）提出了一个基于云计算的实验教学平台，其框架包括应用层16、虚拟化层与物理层。鲁慧民等（2012）根据云计算理念设计了一个虚拟实验教学系统，将基础软件和应用软件放