长清区长清第七中学 山东 济南 250301
摘要:大数据正在逐渐的渗入到日常生活的各个领域，比如最近流行的利用大数据分析用户爱好进行网页广告推广。但是，现阶段很少有论文研究如何将大数据应用到现在的中小学教育中。因此，针对每个学生学习中存在的问题和老师以及家长的意见反馈，利用大数据的数据挖掘与分析特性，对每一个学生定制特有的的学习和复习计划。以此可以实现学生的有针对性的自我学习，从而弥补学生在学习中不足以及对老师的依赖，最终有效的提高学生的学习成绩。这对中小学的教育和发展有重大的意义。
关键词：大数据；中小学教育；数据挖掘与分析；教学指导
0. 引言
人类已经逐渐从网络驱动的时代跨入数据驱动的时代。从2012年以后，大数据（big data）已经慢慢的渗入到人们的日常生活中，人们用它来描述和定义信息爆炸时代产生的海量数大数据时代来临[1][2]。世界各地的公司以及高校已经慢慢的将目光转向了大数据的应用与研究。大数据正如雨后春笋一般不断的融入到生活的各个方面，而且已经超远传统的互联网公司，成为数据驱动时代的重要舵手。但是，现阶段，公司和高校的目光还是主要集中在消费类人群。因为，这类人群往往能够带来经济上的利益从而驱动技术的迅速应用和扩展[3][4]。例如，大数据在网页广告推广中得到成功和广泛的应用[5]。广告推广公司将用户访问网页的记录进行记忆存储和机器学习，然后，根据用户的喜好推荐相关网页。通过这种新型的基于大数据的广告推广，广告推广公司成功的克服了以前盲目推广所引起的无效广告推广，极大的提高了广告的点击率，从而产品的销售业绩得到很大的提高。但作为义务教育的中国，罕有研究讨论如何将大数据应用到中小学教育中。这主要跟中国的义务教育有关。义务教育经费由国家支出，导致教育系统的经费有限，没有足够的资金注入到新型技术的应用。针对中国现有的教育国情，我们提出了一种低成本，高实用性的大数据存储和分析方案，用于解决中小学教育中存在的问题。设计中针对每个学生学习中存在的问题和老师以及家长的意见反馈，利用大数据的数据挖掘，对每一个学生定制特有的的学习和复习计划。以此弥补学生在学习中不足以及对老师的依赖，最终有效的提高学生的学习成绩。这对中小学的教育和发展有重大的意义[6]。
1 数据存储架构
图1 数据存储架构图2 数据分析架构
将大数据应用在中小学教育中所面临的第一个问题是数据的存储。因为中小学教育的资金有限，直接购买大容量的数据存储服务器成本太高。所以，如何以最低的成本来建立大数据的存储是设计中面对的第一个重要的问题。图1描述了应用在现代中小学教育中的大数据的存储架构。如图所示，设计中采用大数据分布式文件系统（HDFS）架构，利用低成本的数据存储接点，比如废弃的旧电脑，来搭建数据存储单元，以达到有效的降低存储成本的目的。该设计中主要包括元数据管理器、元数据节点、大数据的用户（教师、家长和学生）和用户数据节点。以下将详细的描述每一部分在大数据存储中的作用。
2 低成本冗余存储设计
因为考虑到设计的成本，设计中采用的硬盘比较旧，导致存储的数据容易出错甚至产生不可恢复的损坏。因此，设计中采用冗余的策略来保证数据节点的可靠性。冗余的机制就是通过对相同的数据进行不同节点的备份。通过冗余机制，如果一份数据出错，可以通过备份的数据进行恢复，以此，可以提高数据的可靠性。冗余信息的存储位置同样由元数据管理器进行管理，存储在元数据节点中。因此，冗余不仅对用户数据节点带来额外的开销，同时引起元数据节点的额外存储和计算负担.
3 数据分析架构
图2描述了数据的分析架构。数据分析架构是工作在大数据存储节点和元数据管理器上层，通过从数据存储节点中获取数据进行数据的分类、整理和分析。数据分析架构主要由五个模块组成：数据采样、特征提取、数据训练、模型对比和训练结果。五个部分在数据分析管理中起不同的角色但相互之间又有一定的依赖性。
4 结语
随着大数据时代的到来，将大数据应用到现在中小学教育中有重要和深远的意义。在设计的过程中，综合考虑到中国中小学教育存在的经费不足的问题。因此，提出了分布式大数据存储策略和低成本冗余存储设计方案。同时，在大数据的分析管理过程中，考虑和对比各种不同的学习设计方案，以采用最优的解决方案。随着大数据技术的发展和成熟，相信未来会有更多关于大数据的研究。
[1] 王元,卓靳小龙,程学旗. 网络大数据:现状与展望[J]. 计算机学报,2013(6):1125-1138.
[2]丁俊发.大数据时代的机遇与挑战[J].中国储运,2013(07):32-32.
[3]邬贺铨.大数据时代的机遇与挑战[J].中国经贸, 2013(03):9-10.
[4]陈如明.大数据时代的挑战、价值与应对策略[J].移动通信,2012(17):14-15.
[5] 安增文,王超,徐杰锋. 基于机器学习的网页正文提取方法[J]. 微型机与应用, 2010(12):4-6.
[6] 魏顺平.学习分析技术：挖掘大数据时代下教育数据的价值[J].现代教育技术, 2013（23）:5-11.
论文作者:刘东生
论文发表刊物:《文化研究》2015年11月
论文发表时间:2016/8/15
标签：数据论文; 节点论文; 冗余论文; 数据存储论文; 中小学教育论文; 时代论文; 架构论文; 《文化研究》2015年11月论文;