教育大數(shù)據(jù)開放和共享安全戰(zhàn)略研究

王維 靳瑞霞 朱云峰

摘 ?要： 大數(shù)據(jù)時代背景下，數(shù)據(jù)開放與共享的思想深入人心，教育界應(yīng)用大數(shù)據(jù)使教育事業(yè)擁有了新的活力，各地出臺了政策或行動計劃來推動教育大數(shù)據(jù)的發(fā)展。大數(shù)據(jù)在開發(fā)與共享的同時也給行業(yè)帶來了安全隱患，面對沖擊與挑戰(zhàn)，不同地區(qū)紛紛采取有效的應(yīng)對措施，通過技術(shù)監(jiān)管、運營監(jiān)管等方式維護(hù)數(shù)據(jù)安全。

關(guān)鍵詞： 教育大數(shù)據(jù);開發(fā)和共享;安全戰(zhàn)略;數(shù)據(jù)安全

中圖分類號： TP3 ? ?文獻(xiàn)標(biāo)識碼： A ? ?DOI：10.3969/j.issn.1003-6970.2020.01.026

本文著錄格式：王維，靳瑞霞，朱云峰. 教育大數(shù)據(jù)開放和共享安全戰(zhàn)略研究[J]. 軟件，2020，41（01）：121124

【Abstract】： Under backgroud of big data era， data opening and sharing idea has been rooted in hearts of people deeply. Application of big data in education has brought new vitality to education. Policies or action plans have been issued to promote development of big data in education. During developing and sharing， big data also brings security risks to industries. Faced with impact and challenges， different regions have taken effective measures to maintain data security through technical supervision and operation supervision and other methods.

【Key words】： Education big data; Development and sharing; Security strategy; Data security

0 ?引言

大數(shù)據(jù)對教育領(lǐng)域產(chǎn)生了深遠(yuǎn)的影響，各國開啟了大數(shù)據(jù)開放與共享戰(zhàn)略，通過制定詳細(xì)的戰(zhàn)略規(guī)劃，各高校對教育大數(shù)據(jù)展開了理論與策略研究。網(wǎng)絡(luò)教育平臺在各地區(qū)普及，使課堂教學(xué)擁有足夠的空間，無論是自主選課還是課程內(nèi)容共享，這都讓學(xué)生擁有了自主學(xué)習(xí)的權(quán)利，有利于提高學(xué)習(xí)效率，學(xué)習(xí)環(huán)境更加優(yōu)越。

1 ?教育大數(shù)據(jù)的特點分析

教育大數(shù)據(jù)的特點主要體現(xiàn)在以下幾方面：（1）實時性。以往的數(shù)據(jù)采集都是人工采集，群體數(shù)據(jù)存在階段性特點，無法達(dá)到實時性目標(biāo)，比如學(xué)生整體學(xué)習(xí)情況與社會適應(yīng)性發(fā)展等數(shù)據(jù)。而大數(shù)據(jù)更關(guān)注學(xué)生的個性化特征，對學(xué)生微觀表現(xiàn)進(jìn)行觀察，探究學(xué)生學(xué)習(xí)軌跡和情緒表現(xiàn)，這種個性化數(shù)據(jù)會隨時產(chǎn)生，在傳感設(shè)備的應(yīng)用下完成數(shù)據(jù)的實時性采集[1]。（2）數(shù)據(jù)的顆粒度更細(xì)。以往數(shù)據(jù)采樣時會使用調(diào)查問卷，數(shù)據(jù)顆粒度較粗，但大數(shù)據(jù)的來源屬于過程性行為記錄，學(xué)生在某道題上停留多少時間，大數(shù)據(jù)技術(shù)都會詳細(xì)觀察。通過對這種數(shù)據(jù)的分析，教師會思考如何變革課堂來滿足學(xué)生心理需求。（3）數(shù)據(jù)真實性較強(qiáng)。以往數(shù)據(jù)采集時，學(xué)生與教師作為評測者是知情的，獲取的數(shù)據(jù)難免過于刻意。比如考試試卷與調(diào)查問卷，學(xué)生在填寫時帶有壓力，數(shù)據(jù)真實性無法保證。而教育大數(shù)據(jù)技術(shù)應(yīng)用下，利用觀測技術(shù)進(jìn)行數(shù)據(jù)采集，學(xué)生無法察覺，這樣的數(shù)據(jù)也會更加自然[2]。

2 ?教育大數(shù)據(jù)開放和共享的內(nèi)涵

大數(shù)據(jù)時代下，教育領(lǐng)域與業(yè)務(wù)開始結(jié)合，推動了教育行業(yè)的發(fā)展，人們也必須以全新的目光看待教育大數(shù)據(jù)技術(shù)?，F(xiàn)如今，教育開放程度不斷加深，數(shù)據(jù)資產(chǎn)規(guī)模日益壯大，非結(jié)構(gòu)化數(shù)據(jù)日漸增加，數(shù)據(jù)的分類更加細(xì)致化，越來越多的數(shù)據(jù)創(chuàng)新應(yīng)用涌現(xiàn)。2014年，歐盟在ePSI平臺中創(chuàng)建了開放數(shù)據(jù)與教育主題小組，將公共開放數(shù)據(jù)在教育領(lǐng)域的人員匯集，以此推動公共部門信息與開放數(shù)據(jù)的動態(tài)化應(yīng)用[3]。隨后，人們開始對開放教育戰(zhàn)略進(jìn)行研究，美國教育部與財政部聯(lián)合，通過公布一系列政策，不斷開放資源，以此幫助技術(shù)開發(fā)者和教育者合理應(yīng)用這些資源，推動教育領(lǐng)域的進(jìn)步[4]。

從教育大數(shù)據(jù)目前發(fā)展情況來看，能夠開放的教育大數(shù)據(jù)主要包含以下幾種：（1）基本人口數(shù)據(jù)，比如招生人數(shù)、學(xué)生性別與年級。對這些數(shù)據(jù)展開分析，能夠了解在校學(xué)生與學(xué)生家長的信息，分析學(xué)生行為模式和社交情況。（2）社會調(diào)查數(shù)據(jù)，比如學(xué)校校風(fēng)和教學(xué)態(tài)度的社會調(diào)查。分析這些數(shù)據(jù)能夠了解學(xué)生與家長對學(xué)校教學(xué)計劃的滿意度、學(xué)生對學(xué)校的需求、學(xué)校能夠培養(yǎng)學(xué)生期望得到的能力等。（3）教學(xué)安排數(shù)據(jù)。人們從這些數(shù)據(jù)中能夠了解教師課堂設(shè)計與執(zhí)行能力、學(xué)校行政管理能力等。（4）學(xué)生學(xué)習(xí)情況數(shù)據(jù)，其中包含學(xué)生學(xué)習(xí)評價、教師評價以及考試評價等。結(jié)合以上數(shù)據(jù)能夠了解學(xué)生當(dāng)前學(xué)習(xí)態(tài)度和對課程設(shè)置的滿意度[5]。

3 ?我國教育大數(shù)據(jù)開放與共享面臨的安全挑戰(zhàn)

目前我國教育部針對教育大數(shù)據(jù)制定了《國家教育管理信息系統(tǒng)建設(shè)總體方案》，通過建立國家教育數(shù)據(jù)庫來支持教育事業(yè)的發(fā)展，這說明我國教育大數(shù)據(jù)管理與應(yīng)用正式步入發(fā)展階段。但大數(shù)據(jù)技術(shù)在教育行業(yè)內(nèi)依然面對著各種挑戰(zhàn)，比如教育開放環(huán)境被限制，學(xué)生線下數(shù)據(jù)無法獲取，教育數(shù)據(jù)缺乏動態(tài)采集機(jī)制，無法實時更新。不僅如此，隱私數(shù)據(jù)也面臨著泄漏的風(fēng)險，數(shù)據(jù)開放與共享不得不面對著諸多安全挑戰(zhàn)，具體體現(xiàn)如下。

3.1 ?網(wǎng)絡(luò)社會使大數(shù)據(jù)容易被攻擊

網(wǎng)絡(luò)平臺為大數(shù)據(jù)提供了資源共享與數(shù)據(jù)交換的介質(zhì)，為數(shù)據(jù)打造了共享渠道，使各地區(qū)的數(shù)據(jù)資源能夠快速整合，實現(xiàn)資源的優(yōu)化配置。網(wǎng)絡(luò)訪問有著便捷化特點，能夠為學(xué)習(xí)者提供個性化服務(wù)，但由于網(wǎng)絡(luò)平臺是暴露的，黑客會攻擊有價值的數(shù)據(jù)。近年來網(wǎng)絡(luò)上時常發(fā)生用戶賬號信息泄露的問題，可見大數(shù)據(jù)容易受到攻擊[6-7]。

3.2 ?非結(jié)構(gòu)化大數(shù)據(jù)存儲

大數(shù)據(jù)時代下，人們將數(shù)據(jù)存儲劃分為關(guān)系型數(shù)據(jù)庫與文件服務(wù)器兩種方式。隨著數(shù)據(jù)類型的拓展，非結(jié)構(gòu)化數(shù)據(jù)越來越多，以往的數(shù)據(jù)存儲技術(shù)雖然帶有拓展性，但仍然存在著訪問控制與隱私管理不成熟的問題。NoSQL軟件使用的新代碼存在漏洞，內(nèi)置服務(wù)器軟件缺乏安全性，人們需要額外安裝客戶端安全程序，這一過程中又存在身份驗證與授權(quán)等安全風(fēng)險[8]。

3.3 ?技術(shù)發(fā)展帶來了安全風(fēng)險

現(xiàn)如今網(wǎng)絡(luò)技術(shù)與人工智能被應(yīng)用于教育大數(shù)據(jù)中，服務(wù)器、防火墻等應(yīng)用系統(tǒng)為教育大數(shù)據(jù)的采集和分析帶來便利。但技術(shù)的革新也為教育大數(shù)據(jù)增加了安全風(fēng)險，數(shù)據(jù)自身存在安全防護(hù)漏洞，API訪問權(quán)限控制時數(shù)據(jù)被泄漏。不僅如此，有潛在價值的數(shù)據(jù)容易被黑客攻擊，隱藏在其中的惡意軟件與病毒難以被察覺。隨著數(shù)據(jù)攻擊技術(shù)的提升，攻擊者會利用教育大數(shù)據(jù)技術(shù)實施攻擊行為。

3.4 ?數(shù)據(jù)采集與監(jiān)管較困難

數(shù)據(jù)采集困難，數(shù)據(jù)未得到高效整合，部分?jǐn)?shù)據(jù)的可用性較低，教育大數(shù)據(jù)治理需要得到各級部門與社會的協(xié)同，從而實現(xiàn)數(shù)據(jù)的細(xì)致化與分層管理。云服務(wù)商應(yīng)用數(shù)據(jù)建立了數(shù)據(jù)庫，如何保護(hù)數(shù)據(jù)庫安全，確保隱私數(shù)據(jù)不泄露，這對服務(wù)商提出了技術(shù)性要求。此外，數(shù)據(jù)監(jiān)管存在安全隱患，人們對數(shù)據(jù)的使用權(quán)限不夠了解，甚至用戶并不知道自己隱私數(shù)據(jù)的用途。監(jiān)管部門重視事后審查，缺乏事前預(yù)測監(jiān)管[9]。

4 ?教育大數(shù)據(jù)開放和共享安全戰(zhàn)略研究

4.1 ?搭建互聯(lián)網(wǎng)安全體系

以往的網(wǎng)絡(luò)安全防護(hù)就是將內(nèi)外和外網(wǎng)、業(yè)務(wù)網(wǎng)和公眾網(wǎng)隔離開，使用終端設(shè)備將風(fēng)險隔離。在邊界處安裝網(wǎng)關(guān)設(shè)備與流量設(shè)備保護(hù)邊界，但隨著云服務(wù)的出現(xiàn)，網(wǎng)絡(luò)邊界逐漸消亡。360針對教育大數(shù)據(jù)開發(fā)與共享安全戰(zhàn)略發(fā)布了大數(shù)據(jù)安全產(chǎn)品，從網(wǎng)站安全、無線安全與云安全入手，為教育大數(shù)據(jù)提供安全方案。以數(shù)據(jù)驅(qū)動安全思想為基礎(chǔ)，構(gòu)建互聯(lián)網(wǎng)安全體系，將網(wǎng)絡(luò)攻擊技術(shù)、漏洞挖掘技術(shù)和軟件分析技術(shù)集為一體，整合網(wǎng)絡(luò)地址解析庫、訪問日志數(shù)據(jù)庫和文件黑白名單數(shù)據(jù)庫，使傳統(tǒng)網(wǎng)絡(luò)安全防護(hù)技術(shù)與互聯(lián)網(wǎng)技術(shù)、大數(shù)據(jù)技術(shù)融合應(yīng)用。隨后，360憑借著大數(shù)據(jù)技術(shù)的強(qiáng)大用戶覆蓋能力，為廣大用戶推出了天眼、天機(jī)、天擎等一系列產(chǎn)品，這些產(chǎn)品能夠第一時間感知網(wǎng)絡(luò)威脅，并對威脅展開回溯。

為實現(xiàn)對教育大數(shù)據(jù)的系統(tǒng)化、規(guī)范化管理，確保數(shù)據(jù)在不同系統(tǒng)中可以安全共享，建立教育大數(shù)據(jù)安全體系，憑借著技術(shù)支持保護(hù)數(shù)據(jù)傳輸?shù)娜^程，為教育事業(yè)奠定基礎(chǔ)。因此，教育大數(shù)據(jù)應(yīng)建設(shè)統(tǒng)一化數(shù)據(jù)技術(shù)保障。該安全體系中應(yīng)包含針對核心數(shù)據(jù)訪問接口的防護(hù)、預(yù)防網(wǎng)絡(luò)攻擊、保護(hù)數(shù)據(jù)安全操作，應(yīng)對海量數(shù)據(jù)的動態(tài)變化、多元化數(shù)據(jù)融合隱私保護(hù)技術(shù)、對站點予以保護(hù)的分布式系統(tǒng)。為大數(shù)據(jù)安全防護(hù)體系建立數(shù)據(jù)采集、存儲管理、分析使用全過程的安全保護(hù)模式，這將成為未來教育大數(shù)據(jù)發(fā)展的必然趨勢，保護(hù)數(shù)據(jù)隱私和應(yīng)用安全。整合體系架構(gòu)中主要包含四層平臺：（1）教育大數(shù)據(jù)采集平臺;（2）教育大數(shù)據(jù)處理平臺;（3）教育大數(shù)據(jù)分析平臺;（4）教育大數(shù)據(jù)應(yīng)用服務(wù)平臺?；谝陨纤膶悠脚_可以實現(xiàn)教育大數(shù)據(jù)的可視化分析與操作，通過數(shù)據(jù)接口為產(chǎn)品提供瑩瑩服務(wù)。這一過程中，數(shù)據(jù)管理和數(shù)據(jù)監(jiān)控時刻發(fā)揮作用[10]。

4.2 ?強(qiáng)化數(shù)據(jù)采集技術(shù)

從源頭入手，把握教育大數(shù)據(jù)的質(zhì)量，使原始數(shù)據(jù)過渡到高質(zhì)量數(shù)據(jù)，實現(xiàn)數(shù)據(jù)的預(yù)處理。教育大數(shù)據(jù)的數(shù)據(jù)來源渠道呈現(xiàn)出復(fù)合化特點，數(shù)據(jù)內(nèi)容多元化，教育行業(yè)、互聯(lián)網(wǎng)數(shù)據(jù)庫呈現(xiàn)出龐大的規(guī)模，但數(shù)據(jù)庫質(zhì)量不夠均衡。要求從數(shù)據(jù)采集環(huán)節(jié)入手，規(guī)范數(shù)據(jù)采集模式，以精準(zhǔn)的數(shù)據(jù)預(yù)處理技術(shù)和采集技術(shù)為數(shù)據(jù)的存儲管理奠定基礎(chǔ)。數(shù)據(jù)采集技術(shù)包含以下幾種：（1）數(shù)據(jù)源篩選與高質(zhì)量數(shù)據(jù)采集。（2）多源數(shù)據(jù)的有效識別和數(shù)據(jù)的詳細(xì)解析。（3）數(shù)據(jù)自動清洗與修復(fù)。（4）數(shù)據(jù)演化和對數(shù)據(jù)的溯源管理。（5）數(shù)據(jù)加載技術(shù)、數(shù)據(jù)傳輸技術(shù)。

按照提前預(yù)制的策略完成教育大數(shù)據(jù)的采集工作，對數(shù)據(jù)信息展開有目的的收集，整合與教育相關(guān)的數(shù)據(jù)，為數(shù)據(jù)分析和應(yīng)用打下基礎(chǔ)。應(yīng)用數(shù)據(jù)采集技術(shù)得到感知數(shù)據(jù)和教育業(yè)務(wù)數(shù)據(jù)，對數(shù)據(jù)源進(jìn)行采集，將數(shù)據(jù)復(fù)制到數(shù)據(jù)庫中，實現(xiàn)各類數(shù)據(jù)的合并和轉(zhuǎn)換。2016年我國共有51.2萬所學(xué)校，各類學(xué)校超過3.2億人，專任教師有1578萬人，高等教育人數(shù)達(dá)到3699萬人，占全世界高等教育總規(guī)模的20%。龐大的教育基數(shù)產(chǎn)生了大量教育大數(shù)據(jù)，這是國家的核心數(shù)據(jù)，應(yīng)充分得到采集與應(yīng)用。十八大以來，國家發(fā)布了《“互聯(lián)網(wǎng)+”行動計劃》、《促進(jìn)大數(shù)據(jù)發(fā)展行動綱要》等政策，提出了教育大數(shù)據(jù)作為國家戰(zhàn)略，積極推動信息技術(shù)與教育融合創(chuàng)新發(fā)展，是應(yīng)用信息技術(shù)推動教育現(xiàn)代化變革的需要。隨著物聯(lián)網(wǎng)的發(fā)展，2018年每天有550萬臺互聯(lián)設(shè)備上線，預(yù)計到2020年互聯(lián)設(shè)備的上線總數(shù)將超過三倍。IBM表示，伴隨式數(shù)據(jù)采集方式將會實現(xiàn)，這種數(shù)據(jù)采集技術(shù)帶有動態(tài)性與及時性特點，能夠有效保證教育大數(shù)據(jù)的真實性。

4.3 ?應(yīng)用數(shù)據(jù)存儲技術(shù)

教育大數(shù)據(jù)的存儲技術(shù)是指融合數(shù)據(jù)備份與恢復(fù)的技術(shù)手段，以此保證數(shù)據(jù)安全，通過建立文件管理日志實現(xiàn)對數(shù)據(jù)的監(jiān)督與管理。應(yīng)用虛擬化數(shù)據(jù)存儲技術(shù)時會遇到數(shù)據(jù)隔離與恢復(fù)的問題，為了強(qiáng)化對教育大數(shù)據(jù)的安全存儲，建議應(yīng)用以下數(shù)據(jù)存儲技術(shù)：（1）數(shù)據(jù)加密技術(shù)。遵循數(shù)據(jù)存儲的安全性需求，將存儲在數(shù)據(jù)庫內(nèi)的數(shù)據(jù)設(shè)立特定存儲空間，通過安全套接層協(xié)議層將數(shù)據(jù)加密處理，保護(hù)數(shù)據(jù)庫與其中的應(yīng)用程序，實現(xiàn)數(shù)據(jù)的高效流通和移動。這種數(shù)據(jù)加密技術(shù)能夠保護(hù)所有隱私數(shù)據(jù)與外包數(shù)據(jù)，為數(shù)據(jù)下載和上傳帶來防護(hù)功能，避免數(shù)據(jù)受到網(wǎng)絡(luò)攻擊。（2）分離密鑰與加密數(shù)據(jù)技術(shù)。將數(shù)據(jù)存儲與使用功能隔離，密鑰與需要被保護(hù)的數(shù)據(jù)處于不同層。（3）應(yīng)用過濾器進(jìn)行數(shù)據(jù)監(jiān)控。當(dāng)發(fā)現(xiàn)數(shù)據(jù)離開規(guī)定平臺，邊界自動設(shè)置屏障使數(shù)據(jù)無法傳遞出去。通過數(shù)據(jù)備份技術(shù)實現(xiàn)系統(tǒng)的災(zāi)難恢復(fù)，確保教育大數(shù)據(jù)在受到網(wǎng)絡(luò)攻擊時得到集中保護(hù)。

4.4 ?強(qiáng)化運營監(jiān)管

教育大數(shù)據(jù)作為一種公共數(shù)據(jù)，自身有著公益性特點。這種數(shù)據(jù)影響社會提供一定程度的開放與共享服務(wù)，實現(xiàn)數(shù)據(jù)資源的價值提升。但面臨著數(shù)據(jù)隱私保護(hù)問題，應(yīng)建立數(shù)據(jù)保護(hù)機(jī)制來激發(fā)數(shù)據(jù)活力，維護(hù)數(shù)據(jù)安全。分析教育大數(shù)據(jù)的運營監(jiān)管，建議如下：（1）身份認(rèn)證。該行為可以驗證使用者身份，明確用戶的合法性，確保教育大數(shù)據(jù)不被非法利用。同時，應(yīng)加強(qiáng)對使用者的訪問控制，建立單點登錄入口與身份認(rèn)證系統(tǒng)，認(rèn)證之后，用戶能夠在權(quán)限范圍內(nèi)使用教育大數(shù)據(jù)資源。（2）文件管理日志。這對教育大數(shù)據(jù)運營商起到了監(jiān)督與管理的作用，技術(shù)管理人員擁有不同的權(quán)限，文件管理日志定期操作數(shù)據(jù)，實現(xiàn)對平臺內(nèi)資源的檢查與維護(hù)。（3）權(quán)限劃分。針對教育大數(shù)據(jù)的權(quán)限主要分為最大權(quán)限、使用權(quán)限以及管理權(quán)限。其中最大權(quán)限屬于學(xué)校方;使用權(quán)限屬于用戶，即教師、學(xué)生等;管理權(quán)限屬于云平臺管理房，即第三方評估機(jī)構(gòu)，這其中包含了監(jiān)督權(quán)限。

目前我國有部分高校發(fā)布了基于信息技術(shù)成果導(dǎo)向的教育管理平臺，整合學(xué)生與教師等管理數(shù)據(jù)，建立360度畫像，平臺設(shè)計包含數(shù)據(jù)云中心、教學(xué)與學(xué)生管理系統(tǒng)、學(xué)生測評系統(tǒng)等，從社會需求入手對教育大數(shù)據(jù)展開可視化運營監(jiān)管。該平臺整合了教師網(wǎng)絡(luò)直播講座資源、精品課程資源與課程點播系統(tǒng)資源，學(xué)生能夠在平臺中選修學(xué)習(xí)，教師可以利用網(wǎng)絡(luò)課程平臺等課程資源，積極探索利用信息技術(shù)手段和MOOC、微課等課程資源，開展網(wǎng)絡(luò)教學(xué)和混合式教學(xué)改革。

5 ?結(jié)論

總而言之，隨著數(shù)據(jù)發(fā)掘的深入與教育領(lǐng)域的拓展，教育大數(shù)據(jù)的安全漏洞日漸凸顯，用戶隱私受到威脅。本文針對數(shù)據(jù)驅(qū)動模式，建立了教育大數(shù)據(jù)安全防護(hù)體系，強(qiáng)化了數(shù)據(jù)采集技術(shù)與數(shù)據(jù)存儲技術(shù)，通過對教育大數(shù)據(jù)的運營監(jiān)管，實現(xiàn)對數(shù)據(jù)的權(quán)限劃分。教育大數(shù)據(jù)開發(fā)與共享安全戰(zhàn)略應(yīng)是一項系統(tǒng)化、動態(tài)化工程，為了實現(xiàn)工程的可持續(xù)發(fā)展，各地區(qū)應(yīng)創(chuàng)建統(tǒng)一的數(shù)據(jù)中心與教育數(shù)據(jù)共享平臺，加強(qiáng)對平臺的系統(tǒng)管理，維護(hù)數(shù)據(jù)安全。

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