教育大数据背景下学分银行信息管理平台设计理念与技术架构研究

1、    教育大数据背景下学分银行信息管理平台设计理念与技术架构研究    摘要：学分银行是一个复杂而庞大的体系，不仅需要相关的运行机制、政策法规和标准体系等的支持，还需要一个功能强大的信息管理平台的支持才能真正有效运行。学分银行信息管理平台在设计理念上应坚持以服务学习型社会建设、充分考虑个性化需求和满足各类学习成果之间的转换需求为目标，其平台架构，既涉及制度设计层面，也涉及技术层面。如何实现不同层级的数据对接和异构平台之间的数据资源共享以及存储并管理日渐庞大的用户信息，并通过云服务实现教育大数据的价值，这些都是学分银行信息管理平台建设的重要内容。关键词：

2、学分银行，教育大数据，技术架构，云服务，智能网关一、国内外学分银行信息管理平台研究与建设情况学分银行是一个复杂而庞大的体系，不仅需要相关的运行机制、政策法规和标准体系等的支持，还需要一个功能强大的信息管理平台的支撑才能真正有效运行。目前，国内外都围绕学分银行信息管理平台设计与开发这一主题进行研究。从国内来看，关于学分银行制度建设、认证框架及其运作模式等研究相对较多，而对于学分银行信息管理平台架构方面研究较少。崔铭香和乐传永较早探讨了学分银行的运行程序1，姚德明等人从一所职校的视角，提出了职校学分银行管理体系2，汤书波等人研究了开放教育学分银行系统功能模块设计3，彭飞龙对学分银行系统进行了一定研

3、究4，陈晶晶和陈龙根等人对基于学分银行的学习型城市服务平台建设进行了一定研究5，鄢小平等人对基于云架构的学分银行信息平台设计以及我国学分银行制度模式选择和架构设计进行了研究67。这些研究选择不同视角和方法，讨论了学分银行信息管理平台的设计思路，对本文起到了启发和参考作用。从已建成并投入运行的情况看，国内主要有上海市终身教育学分银行信息管理平台、江苏终身教育学分银行信息管理平台等。这些平台主要由三部分组成：门户网站、管理系统和用户档案信息库。门户网站主要用于学分银行工作动态、规章制度和运行流程等的展示，并有各种功能的导航等，管理系统包括用户、机构联盟和业务流程等的管理，用户档案信息库包括终身学习

4、账户和终身学习档案，提供学习成果的累积、存储、转换和查询等功能。这些都是学分银行信息管理平台的基本功能。学分银行信息管理平台需要给用户提供的不仅仅是简单的档案信息查询，还需要提供相关智能化服务。智能化服务需要有数据来支撑。因此，学分银行信息管理平台还应具有针对各种异构平台的相关数据进行整合与分析的功能。在国外，大多数学分银行体系的运行，都有强有力的信息化开放服务平台作为支撑。韩国终身教育振兴院（nile）开发了多层次的学分银行信息管理平台，根据其职能架构实现多层管理，主要包括提供相关政策制度查询、在线学分认定申请、证书核对、学分登记、学分认定和学位授予等功能，并为个人和机构提供专业学习指导与培

5、训计划推荐。平台数据实行多层级管理，并打通各类学习平台接口，为学分银行的运行提供了强有力的信息服务和保障8。英国资格与学分框架（qcf）建有国家认证资格数据库（ndaq）、miap和sfa的lar系统9。南非资格署开发了学习者档案数据库（nlrd）信息系统，它是一个国家资格框架电子管理系统10。欧洲学分银行是国际上发展较早且体系较为完善的学分认证体系，包括学分转换与累计系统（ects）和职业教育与培训学分系统（ecvet）。欧洲各参与国或有关院校大多建有信息化服务网络系统和便捷的学分转换系统热线。欧盟设立的“欧洲学习机会”（ploteus）门户网站也提供了大量有关教育、培训和各种学习的机会11

6、。英国学者安东尼·约翰·维克斯12和荷兰开放大学赫曼·博世13对这两个系统做了大量研究。二、学分银行信息管理平台设计理念与原则1设计理念随着大数据时代的到来，数据的应用已经渗透到各行各业。在很多组织中，大数据的分析与应用已成为重要的影响因素和核心竞争力。大数据不仅是一种技术革新，更是思维方式的大变革。随着网络信息技术在教育领域的不断发展与应用，各类教育管理、学习服务模式以及人的思想观念、学习方法和行为习惯都将受到大数据浪潮的深度影响14。教育领域的大数据不仅来源于各类学习平台上不断积累的学习数据（包括课程视频、教案和习题库等），还包括学习者的行为数据和个人资料。当

7、这些数据积累到一定级别且互联互通后，教育大数据就形成了。国内外教育界对于大数据与教学结合的看法，呈现出积极态势。目前，在教育领域，虽然已生成大规模的数据，但由于不同教育机构的数据相互独立，存在数据分散存储、结构不统一和数据不完整等问题，使这些数据很难集成在统一的数据平台中，得不到有效利用。如何将这些格式各异、分布广泛的数据集成与交互，整合成对教育和学习有价值的信息，正是学分银行信息管理平台最大的价值所在。学分银行制度是学习型社会建设的重要组成部分，是服务于终身学习的重要体系支撑。学分银行信息管理平台在设计理念上，应该坚持以服务学习型社会建设、完善各级各类教育之间的衔接标准、满足各类学习成果之间

8、的转换，并实现为个人、企业、机构和教育部门等提供学习教育需求和政策建议为目标。要实现这一功能，就要充分运用平台中的各类数据，挖掘教育数据中的隐藏信息，提供及时、高效的服务。基于此，在整个平台的开发过程中，数据架构显得非常重要，数据架构的合理性决定了后续的数据生态管理。这些都要求系统设计充分考虑用户需求，结合用户在相关学习平台中的学习行为和学习成果，通过数据挖掘与分析技术对用户的学习需求、培训计划和工作目标等进行设计、评估与指导，提供个性化需求服务与智能化学习引导。2设计原则首先，要遵循系统安全可靠性原则。安全是平台建设必须遵循的首要原则。平台的总体设计和安全体系设计要符合信息系统安全等级要求。

9、学分银行信息管理平台存储了大量个人身份信息和学习成果数据，涉及大量个人隐私，存在被恶意攻击和用户信息泄露的风险。为了保障平台的安全，应该对平台的物理安全、网络安全、系统安全、应用安全、数据安全和安全管理制度等方面进行全方位评估，要有完备的运行维护及安全保障体系，确保信息的安全。其次，要遵循开放性原则。平台要能提供标准化开放接口，支持多平台接入。学分银行不是一个独立的系统，它的主要功能是为了更好地连接并打通各级各类教育和培训间的通道，并提供相关分析与决策。因此，平台的数据来源需要与各级各类平台实现数据对接，充分考虑与其他外部系统的接口需要。再次，要遵循海量数据处理原则。学分银行面向全社会成员开展

10、学习成果认证、积累与转换服务，整合各级各类相关异构学习平台的数据，会形成海量的用户信息，因此，需要支持海量数据处理。三、学分银行信息管理平台功能模块与职能架构分析1功能模块分析学分银行信息管理平台主要包括对外服务、政策宣传、业务管理和平台管理等功能模块。其中，对外服务是最主要的功能模块之一，要能够支持对公、对私两大业务。对公业务模块主要包括机构资质申请、机构学员学习档案管理、学习成果认证管理、机构成员学分积累认证、学习成果转换、教育产品介绍与推荐、课程学习组织与推荐、专业或资格推荐、能力测评及专家引导等，实现为行业、企业等从业人员等提供非学历培训证书与学历教育课程互认服务，为学习型组织提供需求

11、定制服务。对私业务，即个人业务，主要服务于学分银行个人学习者，管理学习者的个人信息，包括账户注册、终身学习档案管理、学习成果认证与转换、能力测评及专家引导等。其中，终身学习档案管理模块除了能够提供个人信息及学习成果的查询外，应能够综合分析个人的学习成果、工作经历和学习记录等信息，智能化地提供相关专业资格推荐等个性化服务。能力测评模块主要是通过分析用户提交的能力测评表并结合专家引导等方式帮助学习者制订学习计划等。通过对外服务所积累起来的各种数据，都会保存在信息平台的各级数据库中，系统会根据用户的学习、工作与成果累积等情况，通过数据挖掘技术分析不同地区、不同机构的整体教育情况和需求，为行业或个人提

12、供各级各类学习推荐与引导，并为培训机构提供相关信息，促进资源共享，实现跨区域合作。通过信息管理平台对外服务完善终身学习档案库的建设，实现各级各类教育及培训成果的转换，并与终身学习公共服务平台及其他各级各类学习平台之间数据互联互通、资源共享，结合数据分析提供专家评审与指导等功能，支持最优学习路径搜索与推送，促进行业需求与培训信息互通。2职能架构分析目前，我国正在建设的学分银行信息管理平台，有从国家层面设计的，如国家开放大学学分银行信息管理平台，有从地方层面设计的，如上海市终身教育学分银行信息管理平台。无论从国家层面设计，还是从地方层面设计，学分银行的职能架构都可分为三个层级：学习成果认证中心、学

13、习成果认证分中心和学习成果认证点。学习成果认证中心作为第一级的业务执行机构，主要负责机构设置与管理、标准制定和课程体系建设等顶层设计，并提供学分银行信息化运行所需的各类评价标准及外部资源，完成综合性数据分析。学习成果认证分中心作为第二级的业务执行机构，主要完成账户管理、部分学习成果认证转换等业务受理、终身学习档案建设与管理、网点或机构管理等。学习成果认证点作为第三级的业务执行机构，设立在每个二级认证分中心的下属区域，其职能是为用户办理开户、销户、认证、转换和学习档案查询等业务。三个层级之间的数据库互通。三层职能架构如图1所示。四、学分银行信息管理平台三层数据架构与云服务管理1系统数据分析当前，

14、国内外各种不同形式的学分银行运行支撑平台，多以学习成果的认定、存储和转换为主要功能。随着业务的开展，平台数据不断积累，数据量日渐庞大，但这些数据并没有真正实现其应有的价值，这些平台大多只提供查询功能，很少有平台能通过数据分析提供个性化的服务或是为机构提供教育培训需求与决策分析。我国学分银行制度建设的宗旨是服务于终身学习体系和学习型社会建设，通过学分互认打通各级各类教育培训的纵向衔接和横向沟通，搭建终身学习“立交桥”。基于此，学分银行信息管理平台需要提供的不仅仅是学习成果的存储、积累与转换，同时，还需要为社会成员提供个性化服务，为教育机构和企业联盟提供教育需求分析，提供有针对性的评价模式和数据分

15、析功能。如何通过给定的评价模型实现相关教育决策和培训学习分析，则需要通过挖掘技术对系统中的数据进行分析、提取和清洗。学分银行用户数量庞大，数据之间有着千丝万缕的关系，数据具有类型多、数量大和关联性强等特点，为用户个性化服务的实现提供了基础。例如，可利用文本语义的情感分析模型，分析出数据中对学习有促进的或无关的语义，通过定制评价模型对不同维度的学习成果及该用户或群体所对应的学习行为等相关要素进行监控，通过文本分析、不同维度之间的关联分析和趋势分析等技术挖掘数据中隐含的信息，找到与提升学习和促进教育相关的因素，预测学习需求与教育培训趋势。与各异构平台对接后的学分银行信息管理平台中的数据存在显性和隐

16、性之分。显性数据以结构化数据为主，比较好处理，如用户信息档案，包括用户特征、工作经历和教育程度等，隐性数据多数是非结构化数据，一般以用户的行为数据为主，包括学员的个人偏好和实时行为等，如学员参与交流互动的情况、 e-mail情绪和视频及网页的浏览情况等，这类隐性数据一般属于非结构化数据。还有一类数据处于显性和隐性之间，以半结构化数据为主，如学员能力评估、学习方向分析、学员个性特质分析以及各类提交的表单、证书材料等数据。学分银行信息系统数据分析结构如图2所示。 传统的针对学习培训的评估方法是通过问卷调查，根据预先设定的评价模型，对学习效果与教育需求的各种影响因素进行分析得到相关结论。而

17、采用大数据分析不仅实时、动态，而且可以通过挖掘数据的相关性实现面向未来的预测，与传统的相对静态、预设模型的学习分析方法相比，更加高效和便捷。随着学习环境越来越数字化，学习评估和学习需求也越来越被量化。从图2可以看出，和各异构平台对接后的学分银行信息管理平台包含了来自不同数据源的信息，数据复杂、时效性强且比较全面。从中提取出有价值的信息，通过相应的评价模型和数据分析，使教育培训的量化评估、个性化精准推荐和学习需求分析等成为可能。2数据架构数据的集成和整合需要完成数据的抽取、转换和加载。海量的数据管理与分析、多数据中心协同的大数据管理与分析处理技术以及较高的个性化服务功能，都可通过etl工具和ol

18、ap技术得到解决。olap分析是针对事先拟定的主题重新组织、筛选和转换数据，统一数据结构，重新整合产生综合性数据。有效提取、转换和加载是数据维护的难点。etl系统模型主要包括数据抽取、转换、清洗和装载，是大数据集成和分析的重要环节和核心技术，其关键在于为数据分析和应用提供统一的数据接口。学分银行信息管理平台中应用etl的目的是将分散在各教育机构和学习平台中与结构和标准不统一的数据进行整合，通过大数据分析技术，给个人和机构提供个性化服务，为政府和教育部门提供教育需求分析与决策建议。数据集成与数据功能对平台技术要求较高。根据学分银行三层职能架构，可将学分银行信息管理平台数据集成划分为三层，通过et

19、l认证和olap分析实现数据架构管理。三层数据依次是学习成果认证中心数据交换库、学习成果认证分中心数据交换库和学习成果认证点数据库。从第一级到第三级数据的组成分类由复杂到简单。第一级数据，即认证中心数据，主要包括账户信息、终身学习档案信息、机构信息、认证分中心相关信息、专家信息、证书信息、学习成果认证积累和转换信息、课程信息、清算信息和标签化资源信息等各类数据库，第二级数据，即认证分中心数据，主要包括分中心部分学习成果认证、积累和转换信息、分中心终身学习档案信息、认证点的相关信息以及清算信息等，第三级数据，即认证点数据，该层级以对外窗口服务为主，数据相对简单，以本地用户信息和学习记录信息为主，

20、此外还包括一些开户、销户和认证申请等临时信息。三层数据架构如图3所示。当档案信息数据量积累到一定程度时，这些数据可用于olap分析以及数据挖掘。通过学分银行信息管理平台的后台统计分析功能，可以按不同层级生成用户统计报表、存入课程统计报表、存入证书统计报表和转换学分与课程统计报表等。统计报表是可定制的，并具备相应的分析功能，通过学分银行信息管理平台中的智能报表生成与数据分析功能，可以根据业务需求和主管部门的要求随时生成各种统计报表，并对数据进行深入的分析和挖掘，真正实现决策支持。3云服务管理大数据的管理与分析离不开云计算。云计算的概念虽然出现在大数据之前，但随着大数据分析的重要性和价值不断提升，

21、这两者就如同一个硬币的两面，缺一不可。学分银行积累和整合了教育大数据之后，如何让数据更有价值，离不开云计算和服务。学分银行业务涉及各行各业，除了高校和教育机构之外，还涉及其他各类学习型组织、社区和企业等，用户数量庞大，分布广泛，要求不一，这对学分银行平台的架构要求更高。为了更好地实现学分银行的上述功能，可以采用云计算实现数据服务与管理。基于三层架构的学分银行数据服务从业务需求和复杂度方面分别需要实现三类云服务：saas服务、paas服务和laas服务15。学分银行信息管理平台云服务功能如图4所示。（1）saas服务。saas服务主要面向数据架构中的第三层认证点，这层用户对业务要求不高，也不需要

22、投入太大，系统只需提供个人和机构联盟一些简单的个性化需求，如开户注册、成果的录入、申请和查询等基础功能。在支持用户完成基本信息添加和学习成果录入的同时，促进了学分银行信息档案库的建设，实现学分银行平台基础数据积累。这些数据以结构化数据为主。（2）paas服务。数据架构中的第二层级和第三层级中部分对平台功能要求比较高的机构可以提供paas服务，该服务帮助机构根据自身需求快速完成相关环境的开发，在提供功能开发扩建服务的同时，完成相对复杂的数据服务，包括半结构化数据和非结构化数据。（3）laas服务。对于部分有特殊需求的机构，平台提供laas服务。该服务为用户提供功能强大的自主服务，可以实现要求更高

23、的系统扩建需求，用户可以在三层数据架构基础上自己完成特定网络环境及软硬件部署，扩展本层的数据架构，实现更复杂的非结构化数据管理服务。五、案例应用以国家开放大学学分银行信息管理平台为例国家开放大学学分银行模拟和借鉴银行特点，以学分为计量单位，对各类学习成果进行统一的认证与核算，是具有学分认定、积累和转换等功能的新型学习制度和教育管理制度。国家开放大学学分银行平台总体设计考虑学分银行系统服务于终身教育体系，与教育部整体信息化建设，包括教育管理公共服务平台、教育资源公共服务平台等各类相关平台整合对接，形成一体化的国家开放大学的终身教育信息服务体系。平台设计在延伸韩国学分银行系统架构理念的基础上，基于

24、soa标准，并通过智能网关及开放接口（openapi）实现异构平台数据的整合，支持分布式部署的弹性支撑云服务应用，充分利用云计算laas平台统一管理资源池，做到按需分配，适应各应用模块的横向扩充，灵活应对解决业务量、数据量持续增大带来的数据管理与分析问题。国家开放大学学分银行信息管理平台总架构如图5所示，其内容包括用户层、应用支持层、系统支持层、数据支持层和基础设施层，外部还有云管理服务及规范标准体系和运行维护及安全保障体系等。用户层包括个人用户、机构用户和管理人员等。应用层包括对外服务、学习成果认证中心、学习成果认证分中心及学习成果认证点的各类应用。系统支持层包括门户支撑系统、站群管理系统、

25、统一身份认证系统、ca认证系统、协作通信系统、数据交换系统、文件交换系统和决策支持系统等。数据支持层通过智能网关将学分银行三层数据集成架构与终身学习平台及其他各级各类学习平台的数据对接，形成一个数据资源开放平台。基础设施层包括虚拟化软件及平台、各类服务器、云存储与备份、云计算服务、网络支撑、负载均衡和接口管理等。根据国家开放大学学分银行功能需求，平台在运行过程中将逐步打通对接各类异构平台数据，利用智能网关汇聚异构数据的特点，并通过openapi接口实现跨平台数据对接，真正实现了数据共享，为教育大数据的积累提供基础。基于学分银行运行制度本身的特点，使学分银行信息管理平台的功能在技术方面面临着更多

26、的挑战，为了实现平台的各项服务功能及教育大数据的价值，需要解决平台之间计算、存储、共享和分配等关键技术，因此在实际建设过程中还涉及负载均衡、数据库集群和库表散列、缓存技术、多中心数据同步和多终端自适应等相关技术。国家开放大学学分银行平台已完成一期建设并投入运行。目前，平台主要由业务宣传门户网站、业务处理工作平台和社会公众服务平台三大模块组成，以学习成果的积累和转换为核心功能，综合各类平台的相关数据，为用户和机构联盟提供服务，并以促进终身学习体系建设为宗旨，实现国家开放大学学分银行的生态运行体系。平台前期运行以信息档案入库和不同层级的数据对接为主。国家开放大学及部分机构联盟信息作为平台第一层级的

27、数据已入库，包括电大在籍生、党员干部培训、国培计划、社区、技师学院以及各类机构培训人员110多万用户信息。作为第二层级数据来源的分中心，如甘肃分中心、长春分中心、青岛分中心等和第三层级（部分认证点）的数据也正在逐步对接的过程中。国家开放大学学分银行主页面图如图6所示。平台运行时间短，大数据的形成和异构平台之间的对接还需要一个过程。随着平台的推广和学习成果的不断积累，以及各类学习平台和信息资源的不断整合，教育大数据的特点与功能将逐步显现。六、结束语我国学分银行建设还处于起步阶段，学分银行信息管理平台架构，既涉及制度设计层面，也涉及技术层面。学分银行的功能特点决定了学分银行信息管理平台不仅要实现自

28、身功能建设，还要实现不同平台之间的数据对接，实现异构平台之间的资源共享。因此，学分银行信息管理平台的建设不能单考虑平台本身的功能架构，还应该充分考虑平台之间的联通性与整个系统的可扩展性。文章基于教育大数据背景，从学分银行业务功能入手，提出了学分银行信息管理平台的技术架构，并通过数据分析、云服务和智能网关等技术的应用实现不同学习平台之间的数据对接与分析，通过平台运行逐步实现如下目标：第一，建立“前店后厂”互动模式。各类学习平台中经学分银行认定的标准化课程资源可直接为学习者所用，并转换为标准学分直接存入学分银行数据库中，学分银行可把学习平台中的这部分课程资源作为学分银行的产品推送给用户。换句话说，

29、二者应该形成互动，形成链接，形成“前店后厂”互动模式，第二，建立一站式服务模式。学分银行系统将全体社会成员和机构联盟提供的用户信息和学习资源整合成为一个有机的整体，通过网络直接传送给用户。学习者通过门户网站可自主查询各类信息，使用各类资源，方便、快捷地进行实时信息交互，实现面向学习者的学习成果管理、学习服务管理、个性化推荐和信息咨询等一体化服务，实现基于网络的一站式服务模式，第三，积累教育大数据。通过学分银行系统不断整合积累教育大数据，通过大数据分析技术，给用户和机构提供个性化的服务，为政府和教育部门提供教育需求分析与决策建议。参考文献：1崔铭香，乐传永成人教育建立学分银行的思考j中国成人教育

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