周谦豪， 盛嘉祺， 姚占雷,2

(华东师范大学 1.经济与管理学部信息管理系；2.经济与管理学部实验中心， 上海 200241)

0 引言

目前，经管类虚拟仿真实验一般是指利用财务管理软件、供应链管理软件、电子沙盘等模拟各种经济管理活动中的具体场景，使学生通过亲身体验和动手操作，在实践中掌握相应的管理技能。

然而，当前数据正在演变为人类社会最重要的资源和资产，大数据资源在人文社科研究中的地位不断提升，人文社科研究范式和研究问题发生变革[1]。数字技术应用于人文社科领域，产生了数字人文这种新兴的研究趋势和研究范式。文本挖掘作为一项重要的数字人文技术，在全社会中的应用愈发广泛，并已经在商业领域的客户关系挖掘、用户偏好挖掘等方面取得了不错的成效[2]。

当前的经管类虚拟仿真实验教学，重在重现、模拟企业或其他经营主体内部的全部情景和过程(运营管理、财务管理或管理决策等)[3]，虽然在一定程度上提高了经管类学生的专业知识应用能力和实际操作能力，但是运用文本挖掘等数字人文技术解决企业管理问题的仿真场景几乎没有体现过。因此，亟需顺应数字人文兴起的趋势，构建一个新型的虚拟仿真实验教学平台，以补充和完善现有的虚拟仿真实验教学体系，培育学生的数据素养，帮助学生应对就业中企业对竞争情报、品牌感知、前沿洞察等相关技能的诉求，有其必要性和现实价值。

同时，当前经管类实验教学多限定在课程设置的框架内，学生运用教师提供的资源，按照预设思路展开活动。在这种模式下，体验的真实度较低，实验的开放度不够，问题探究式实验偏少。基于此，通过构筑一套数据驱动的经管类虚拟仿真实验教学平台，专注打造集选题与需求分析、数据理解、数据准备、建模、评估和总结汇报于一体的实验环节，可以拓展现有实验活动(仅仅熟悉使用工具软件)的边界。通过高度逼真的模拟，帮助学生亲身感受企业中的数据挖掘、数据分析活动，解决了学生体验不够真实的问题，培育了学生的数据思维以及运用数据分析解决专业问题的能力。教学平台中的实验可不对选题进行限制，因此具有很强的普适性。

1 教学平台设计思路

教学平台的设计紧紧围绕培育经管类学生的数据思维和分析能力这一目标展开，不再采用过去模拟企业内部管理活动的传统思路。如图1所示。

图1 教学平台设计思路示意图

平台的总体设计思路是在提供课程管理、用户管理等基本功能的基础平台之上，由教师基于模板设计出一系列融合了数字人文模块等特色的虚拟仿真实验课程，培养学生的品牌感知、决策咨询等知识应用和实际操作的能力。

平台上课程的实验流程主要遵循和对照CRISP-DM(跨行业数据挖掘标准流程)展开。CRISP-DM由欧盟与多家企业在2000年时共同推出，它把数据挖掘过程中必要的步骤都加以标准化，并强调完整的数据挖掘过程，而不仅仅针对数据的整理、呈现、分析和构建模式[4]。CRISP-DM分为六大阶段：商业理解、数据理解、数据准备、建模、评估、部署，标准流程中的六大阶段与实验的六大环节一一对应,如图2所示。

图2 实验流程模板设计思路示意图

教学平台采用浏览器/服务器模式搭建，部署在校园网内的服务器上。校园网内的用户直接访问教学平台，远程用户则使用VPN拨入内网进行访问。平台注重页面自适应设计，除兼容个人电脑外，也兼顾网页能通过智能手机、平板电脑流畅访问。

2 基础教学平台的设计与实现

教学平台的实现，既可以选择完全自主开发，即从零开始构建，也可以选择基于开源项目进行搭建。鉴于国际上已经存在多个功能和侧重点不同的开源教学平台项目[5]，且开源开发具有开发速度快、成本低、容易取得支持等优势，结合对教学平台稳健性、易用性、开发周期等方面的要求，决定选择一个主流开源教学平台，基于其进行二次开发，融合自研工具，形成经管类虚拟仿真实验教学平台。

2.1 主流开源平台调研

为了满足教学平台的所有功能需求，并能在此基础上达到用户界面友好易懂、深度兼容自研工具等高阶要求，需要慎重选择作为开发基础的开源项目。从这一点出发，评估了Moodle、Sakai、Dokeos三个国际上主流的开源教学平台项目，最终选择更为合适的Moodle平台作为开发基础。相比其它两个开源项目，首先，Moodle具有更高的国内知名度和普及度[6]，因此更容易获得有价值的开发参考案例；其次，Moodle进入国内的时间长，本地化效果最佳[7]；再次，使用PHP语言实现的Moodle，其二次开发和维护的难度低于使用Java的Sakai，可节约开发和日后维护的成本；最后，Moodle功能的丰富程度强于Dokeos，模板化课程、电子白板、多样化的评价模式等功能均为Moodle独有[6]。此外，Moodle社区活跃且强大，能够提供海量现存插件，为改善和优化教学平台的功能提供了近乎无限的可能。

2.2 Moodle平台简介

Moodle Modular object-Qriented Dynamic Learning Environment的缩写,意为“模块化面向对象的动态学习环境”(音译作“魔灯”)是一款由澳大利亚教师马丁·多基马创始的开源学习管理系统，它以建构主义思想作为设计依据，强调学生和教师互动配合，在已有经验的基础上共同开展知识构建[8]。Moodle平台中的课程通常由一个或多个主题构成，每个主题由若干个不同类型(共20种类型)的活动模块组成。课程设计者不仅可以根据需要，灵活自如地组配活动模块，还能够依靠每项活动的设置功能，对该活动的参数进行细致地调整，例如：可以根据课程安排，为各个活动模块设置访问限制，例如在学生没有完成先续任务的情况下，不能访问后续任务；为各个模块选择不同的进度管理模式，例如学生在某一模块中提交了作业，平台才将该模块标记为已完成；在作业模块中使用不同的评分模式；使用小组合作模式等。

2.3 基于Moodle构建教学平台

2.3.1 部署Moodle

Moodle本质上是一个PHP网站，并支持Web方式安装。借力于XAMPP等集成安装包，Moodle可以快速、简单地部署到服务器上。因教学平台需要部署在一台运行Windows Server 2008 R2操作系统的服务器上，故选择使用XAMPP for Windows 7.2.2搭建PHP环境。PHP环境搭建完成后，首先在MySQL中为Moodle建立一个名为“moodle”的数据库，同时将包含Moodle代码的目录“moodle”复制至XAMPP安装位置下的目录“htdocs”。然后，使用浏览器访问“服务器IP:端口号/moodle”(如使用默认的80端口，可省略端口号)，根据页面上的提示，逐步完成对网站的语言、路径、数据库、管理员账号等参数的一系列配置。

2.3.2 部署后的基本设置

为了将教学平台打造得开放、自主，在Moodle部署完成后，先要进行一些基本设置，令平台允许自助注册新账号、允许用户自主加入课程。上述需求均能直接通过Moodle提供的设置功能实现满足。首先，使用管理员账号登录平台，进入“网站管理”模块，依次访问“服务器”、“电子邮件”、“发送邮件设置”，填入相应参数，确保网站可以向用户正确地发出电子邮件。然后，依次访问“插件”、“身份认证”、“管理身份认证”，找到“基于E-mail的自助注册”，单击右侧的“启用”图标，启用该注册方式，即允许新用户基于电子邮箱地址自助注册平台账号。最后，依次访问“插件”、“选课”、“自助选课”，在“选课实例缺省值”一栏中，将“允许自助选课”和“允许新的选课”两项前的复选框选中，即允许用户自主加入课程。

2.3.3 建立实验课程

在平台上展开虚拟仿真实验教学，先要在平台中针对该实验建立一门课程。这里简要介绍在Moodle平台中建立课程的基本步骤。首先，使用管理员账号(或具有课程创建权限的其它账号)登录平台，依次访问“网站管理”、“课程”、“管理课程和分类”，选择或创建一个合适的分类，在其之下单击“建立新课程”创建一门课程。然后，网页跳转至课程基本设置页，在页面上相应填入课程概要、课程描述等基本信息。随后，单击左侧边栏顶部本门课程的链接，跳转至课程主页。在课程主页中，单击右边的“设置”图标，在弹出的菜单中选择“打开编辑功能”，此时即可对课程内容自由增加、删除或编辑主题和活动模块。

以“汽车品牌网络口碑分析虚拟仿真实验”为例，该课程中设置了六个主题。每个主题下都有一个或多个活动或资源类型的活动模块，每个活动模块都被设置了相应的访问限制和进度管理，以便于控制教学进程，其中一个主题“导读”的设置如图3所示。

图3 实验中“导读”主题的设置

限于篇幅，每个主题及每项活动模块的具体设置等更多可编辑内容不作介绍。

3 虚拟仿真模块的设计与实现

虚拟仿真模块作为教学平台的特色，为学生提供一站式仿真体验，培养了学生的数据思维和分析能力。目前已实现了信息采集、预处理、分词、词频统计和情感分析五个数字人文虚拟仿真模块，每个模块界面友好、使用方便。各模块以基础平台的插件形式呈现，实现了与实验环节的无缝对接。

3.1 信息采集模块

学生要展开虚拟仿真实验，信息采集是首先环节。如图4所示。

学生将在互联网上找到的合适数据源URL填入“URL”文本框；单击“预览”可在下方预览待采页面；单击“采集”即由服务器启动爬虫，对指定数据源中的数据进行采集；单击“结果”可以查看或下载已采集到的数据。采集到的所有数据自动暂存入服务器，作为后续环节中预处理模块的输入。

3.2 预处理模块

从互联网采集到的数据可能存在含有重复值、缺失值等种种问题，并不能直接用于分析和挖掘，因此首先要对数据实施预处理。预处理模块应运而生，如图5所示。

图4 信息采集模块页面

图5 预处理模块页面

其首先读取之前阶段由信息采集模块采集完成的数据，或读取用户上传的数据，再对上述数据实施清洗。清洗完成的数据自动暂存入服务器，既作为后续环节中分词等模块的输入，也向学生提供查看和下载功能。

3.3 分词模块

中文分词是实验中完成文本分析的重要一步。如图6所示。

分词模块既支持直接读取之前阶段中由预处理模块处理完的文本数据，也支持由用户手动输入或上传待分词文本数据，并支持用户上传自定义词典、停用词词表和同义词词表，然后由服务器进行分词。分词结果自动暂存入服务器，既作为后续环节中词频统计模块的输入，也向学生提供查看和下载功能。

3.4 词频统计模块

词频统计可以输出文本中各词语的出现频数，反映各词语的重要性。如图7所示。

图6 分词模块界面

图7 词频统计模块界面

词频统计模块首先读取之前阶段由分词模块给出的中文分词结果，或用户手动上传的待统计文本数据，然后由服务器进行计算。词频统计结果自动暂存入服务器，也向学生提供查看和下载功能。

3.5 情感分析模块

文本情感分析可以判断每条数据中所包含的正面和负面情绪的构成占比。如图8所示。

情感分析模块首先读取之前阶段由预处理模块处理完的文本数据，也支持由用户手动输入或上传待分析文本数据，然后由服务器进行分析。情感分析结果自动暂存入服务器，也向学生提供查看和下载功能。

4 总结

研究依托Moodle开源平台构建了一个通用的经管类虚拟仿真实验教学平台，实现其较强的开放性和未来扩展能力；同时，将数字人文相关成熟技术进行拆解，形成丰富多样的虚拟仿真组件，实验人员可以借助组件间的自由组合，实现对不同场景的快速模拟与重现。

图8 情感分析模块界面

该平台是对现有经管类虚拟仿真实验教学环境的有益补充，聚焦为培育学生的数据思维和分析能力，提供了一个开放自主的学习空间，能够为相关兄弟院校的实验实践提供可参考的案例。

此外，平台未来还将进一步丰富虚拟仿真组件(如：神经网络、深度学习、语义关联等)；同时兼顾自动摘要、自动评分等智能评估功能设计与实现，构建智能化的评测体系，使平台更加完善、更富技术水平。