基于數據挖掘的多維高職教學質量保障管理系統研究與設計

馬靜

[摘? ? ? ? ? ?要]? 研究源于高職教學質量管理的實際需要。首先以 “一線一關系”為研究思路，以學生為中心，從時間和社會關系兩個維度，對高職教學質量保障體系進行研究，旨在健全和完善高職教學質量管理的內、外部保障體系。然后在高職教學質量保障體系和現有高職教務管理系統研究的基礎上，分析高職教學質量保障管理系統的需求和功能。最后探討設計一個符合高職辦學特點且基于數據挖掘的教學質量保障管理系統。

[關? ? 鍵? ?詞]? 數據挖掘 ;多維 ;高職;教學質量保障體系;教學質量保障管理系統

[中圖分類號]? G717? ? ? ? ? ? ? ? ? ?[文獻標志碼]? A? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? [文章編號]? 2096-0603（2020）09-0016-04

隨著網絡技術日趨成熟，信息化管理系統的“減少工作量、提高辦公效率”的特點越來越被人們認可，各高職院校都已使用教務管理系統進行日常教務管理工作。各教務管理系統的功能大同小異，主要包含數據維護、基本數據管理、教學計劃管理、學籍管理、排課管理、考務管理、畢業生管理、教材管理等功能，這些功能滿足了教務管理工作的基本需求，但不夠完善。本文在高職教學質量保障體系研究的基礎上，提出了高職教學質量保障管理系統的設計方案。此方案在完善系統功能的大前提下，引入數據挖掘技術，提升了教學質量監控的智能化程度，加大了對教學管理決策的支持力度。

一、基于數據挖掘的多維高職教學質量保障體系研究

（一）研究思路

規范、科學的教學質量保障體系是提高高職教學質量、創設良好育人環境、增強自我約束和發展能力的根本要求。教學質量保障是一項非常復雜的工程，大部分高職院校的教學質量保障體系都是按“目標→實施→評價→改進”的思路來構建和運行，而本文梳理了“一線一關系”的研究思路，以學生為中心，從時間和社會關系兩個維度，對如何健全和完善高職教育教學質量的內、外部保障體系進行研究。如圖1所示，一線是指影響高職教育教學質量的時間線，這條時間線是“基礎教育→高職教育→企業實習就業”。一關系是指在高職教育期間，影響高職教育教學質量的社會關系，這個社會關系由政府、學校、企業、教師、同學及家長組成。

（二）研究方法與途徑

1.充分利用文獻資料及任職學校現有模式，深入探究高職教學質量保障體系運行原則和理論基礎，不斷調整自己的思路和明晰自己的觀點，找到完善高職教學質量保障體系的途徑。

2.就“基礎教育與職業教育有效銜接途徑、校企合作背景下提升高職教學質量的有效途徑、高職‘互聯網+家校合作教育模式”三個主題，對9所普通高中48名領導及教師、1135名高職新生、232名高職在校生家長，58家企業進行了訪談和問卷調研。48名受訪普通高中的領導及教師一致認為基礎教育與職業教育有效銜接的意義重大，但在我國教育體制不斷改革的背景下，銜接方式有待不斷完善。在1135名高職新生問卷中，96.37%的學生認為基礎教育會影響學生在高職教育中的學習興趣及學習動力。在58份企業問卷中，100%的企業表示只要找到校企雙方的盈利點，愿意參與到職業教育中來，參與形式可多樣化;97%的企業表示若有便捷的工具或有效的途徑，愿意即時反饋學生在企業實習和就業時的表現情況給學校。在232份家長問卷中，100%的家長認為家校合作非常重要，而現有的新媒體（微信、QQ等）是家校合作教育的有效工具。

3.借助SPSS公司的Clementine數據挖掘工具，對39位教師，6個學期的課堂教學評價信息表，總計966078條數據記錄進行數據挖掘，嘗試構建層次分析法的數據挖掘模型，并利用這個模型，驗證教學質量評價體系中教學評價指標權值分配的合理性。

（三）基于數據挖掘的多維高職教學質量保障體系的構建策略

1.以“二全式”原則構建教學質量保障體系

從時間及社會關系兩個維度構建的高職教學質量保障體系應該是一個“二全式”的教學質量保障體系，即全過程、全員。全過程是指從基礎教育到企業工作，從課堂教學到實踐教學，對學生進行全程引導與監控，全面掌握學生動態，有針對性地解決問題[1]。全員是指政府、企業單位、學校、教師、學生和家長，他們都是保障體系的主體，他們都是教學質量的影響因子，都應該參與到教學質量保障工作中來。

2.構建基于數據挖掘的新型教學質量評價體系

在大數據時代提供的新技術及新思路下，嘗試構建基于數據挖掘的新型教學質量評價體系是大勢所趨。新型評價體系在遵循民主性、可行性、系統性、反饋性及導向性原則下[2]，應充分考慮評價體系中各評價指標的權值分配問題，科學運用教育測量學、教育統計學、教育評價學的理論和技術，開展診斷性評價、形成性評價和總結性評價，并將定性評價與定量評價有機結合。新型評價體系還應從多方面、多渠道、多層次開展教學質量評價，以確保教學質量評價的全面性、全過程性。本文構建的新型評價體系如表1所示，它由教師教學評價及學生學習效果評價兩大部分組成。基于前期的數據挖掘研究，教師教學評價一級指標權值分配如表2所示。

3.構建校企合作的動態教學質量監控體系

在多維高職教學質量監控體系中，“監”的職能是從基礎教育到企業工作，從課堂教學到實踐教學全程監測，捕捉影響教學質量的所有信息，生成監測數據。“控”的職能是學校依據監測數據，對教學質量進行督控，以期動態提高教學質量。

在新的高職教育背景下，校企合作不斷深入，企業在教學質量監控體系中的主導地位不斷提升，他們勢必成為教學質量監控體系改革的主要動力之一。校企雙方在教學質量監控體系中，應采用責任分擔的配合機制，學校負責學生理論知識和基本技能的提升，企業負責師生實踐能力的提升[3]。企業對教學質量的監控應滲透到整個教學質量保障體系中。學校依據企業需求和學生就業要求，確定教學質量目標，制定實施方案及標準。在校內教學實施過程中，企業參與專業、課程、教材建設，作為教學督導團隊及監測數據分析團隊的主要成員，參與信息分析，并及時將分析結果反饋給學校，學校依據企業反饋信息，及時改善相關工作。在校外實踐、實習過程中，企業在監控師生實踐的基礎上，將監測數據反饋學校，學校依據反饋數據，完善人才培養方案及師資培養方案。

互聯網到物聯網的變革實現了萬物互聯。它不僅使學生的所有學習數據得以監測成為可能，而且獲取的方式也越來越簡單，但數據量也越來越大。那么如何從這些龐大數據中，挖掘出有潛在價值的信息呢？數據挖掘就是最佳選擇方案之一。對大量的監測數據，通過動態數據挖掘后，提煉出暗含的、有用的信息和知識，并進一步對數據分析，分析結果為教學管理部門提供決策依據，指導日常教學與管理工作，提升管理水平[4]。

二、系統功能需求分析

（一）問題描述

本文通過對高職教學質量保障體系和現有高職教務管理系統的研究，發現現有高職教務管理系統存在如下問題。

1.系統的辦公自動化程度有待提高。

2.系統多以被動的教學信息輸入輸出為主，缺乏政府、企業、家長等社會關系人員的反饋和互動數據輸入。

3.系統對數據信息還停留在存儲、修改、查詢等傳統功能上，利用聯機分析處理、數據挖掘等技術，統計分析信息的能力有待提高。

4.系統對教學的診斷、激勵、調控、導向能力有待提高。

5.系統缺少高職教育與基礎教育銜接的功能。

6.系統缺少企業參與高職教育的功能。

7.系統缺少家長參與高職教育的功能。

（二）系統總體功能需求

基于數據挖掘的多維高職教學質量保障管理系統應具備教學日常管理、教學質量評價及教學監控、教學信息分析等綜合管理功能。系統涵蓋“基礎教育→高職教育→企業實習就業”時間線上的教學和管理活動中，需要用計算機進行管理或處理的所有環節，應具備如下功能。

1.基礎數據維護功能：包括輔助字典、實體分類表、學院領導信息表、教師信息表、學生信息表、企業信息表、行業專家信息表、家長信息表、基礎教育組織機構信息表等基礎數據維護。

2.權限管理功能：用戶登錄時首先要進行身份認證，身份認證后，可確定用戶屬于哪種角色，并擁有相應系統操作權。權限從對象上可分為系統管理員、領導、企業專家、教師、學生、外部用戶等;從權限內容上可分功能權限和數據權限;從數據操作上可分為查詢權限和修改權限。

3.教務管理基本功能：包括專業建設、課程建設、教研活動、教學計劃制定、課程表編排、教材征訂、調課、實習實訓、課程設計、畢業設計、教師備課與上課、聽課、作業批改以及各類考試的組織、教學督導、教學評價等管理功能。

4.自動化辦公功能：自動化辦公功能主要實現電子簽章、流程類文件審核傳送兩大功能。電子簽章功能主要包括電子簽章的生成、加密防偽、授權使用、管理等幾個子功能。流程類文件審核傳送功能主要針對需要多人、多部門處理的文件，打破時間和空間限制，在工作流節點上依次審核傳送。

5.資料數字化加工功能：能夠對紙質資料、圖形圖像資料、視頻音頻資料數字化加工。

6.教學信息挖掘及分析功能：利用數據挖掘及數據分析技術，實現學生基礎教育階段數據信息的數據挖掘、教學評價體系中各指標權重分配的研究、按照用戶定制的信息生成報表、預測招生人數等功能。

7.數據備份與恢復功能：軟件需要有備份、恢復、容錯、異常處理、實時監控日志、預警、報警等功能。

8.對接功能：操作人員能夠輕松地與微信公眾平臺，微信小程序、專業社交群及相關APP等新媒體進行對接。系統能夠與政府、企業、其他學校（包括普通高中）的數據平臺對接。

9.數據文件加密功能：重要文檔可加密保護，被加密的文檔只能被授權用戶在授權環境中應用。

三、系統設計

（一）系統總體架構設計

系統總體架構如圖2所示，此架構能夠實現應用服務的統一調度和管理，具備系統功能模塊化，系統集成松耦合，應用的修改、重用和部署易操作，系統可彈性擴展等特點。它不僅能支持學校教學資源的整合和管理，還能支持學校門戶網站、APP、微信公眾號、微信小程序等新媒體平臺的快速搭建，為它們提供統一的內容管理、資源整合及安全管理。在有效的安全保障體系、科學的教學質量保障體系及適用的系統管理體系基礎上，此架構通過基礎層、應用數據層、應用支撐層、應用管理層、展現層和接入層六個層次進行分層組織。

基礎層是整個系統的物理層，它的建設是項目搭建的基礎保障，由網絡系統、應用服務器、數據庫服務器、安全系統組成。

應用數據層是系統數據資源的保障，系統架構將數據資源分為結構化資源和非結構化資源。系統通過非結構化資源整合模板，對不同場景產生的文本、圖形圖像、音頻及視頻等非結構化資源進行整合。對結構化數據源，系統設計了學生資源庫、教師資源庫、企業資源庫、基礎教育資源庫以及教學監管資源庫。結構化數據源除了來源于本系統的基礎數據，還可通過接口從其他相關管理系統獲取，或使用ETL工具提取。系統通過對資源庫的有效分類，建立完善的元數據管理規范，合理有效地實現資源的共享、檢索機制。

應用支撐層實現工作流、智能分析、數據交互、數據挖掘等功能組件的定制。這些功能組件作為接口和實現調用方和被調用方分離的程序模塊，不僅方便程序拆卸，還提升了系統的可擴展性、可擴充性和可重用性，它是整個架構設計的核心部分。

應用管理層是系統的建設層，在相關整合機制的基礎上，通過對各功能組件有效整合，快速搭建系統管理、教務管理、教學評價、教學監測、數據挖掘、新媒體管理等功能模塊。

展現層是用戶感知層，它的主要功能是根據計算機或移動設備的不同顯示特性，從設計、排版、控件、圖片、色彩、字體等各方面進行技術規范及處理，最終將系統展現給用戶。用戶不僅可實現功能操作，還可從視覺、聽覺和觸覺上得到較好的使用體驗。

接入層主要將用戶分為內網用戶和外網用戶，不同用戶通過客戶端登錄，并依據各自的權限對系統的應用或資源進行操作。

（二）系統總體功能設計

本系統以提升教學質量和教學管理效率為設計目標，主要由系統管理功能、教務管理功能、數據挖掘功能及教務輔助功能四大功能模塊組成。

1.系統管理功能模塊

系統管理功能模塊如圖3所示，它實現了需求分析中的基礎數據維護、權限管理、數據備份與恢復、電子簽章管理、數據對接等功能。新媒體管理子功能解決了系統被動輸入、輸出教學信息的問題，加強了學校與政府、企業、家長等人員的互動，使企業、家長能參與高職教育。系統接口管理子功能搭建了學校與企業、普通高中的數據橋梁，使“基礎教育→高職教育→企業實習就業”這條時間線上的數據通道暢通無阻，使高職教育與企業、基礎教育進行有效銜接。

2.教務管理功能模塊

教務管理功能模塊如圖4所示，它實現了需求分析中的教務管理基本功能、資料數字化加工等功能。它是整個系統的核心功能模塊，在保證教學正常運作的同時，使企業及家長能參與高職教育。教學評價和教學監測子功能提升了教學的診斷、激勵、調控和導向能力。

3.數據挖掘功能模塊

數據挖掘功能模塊如圖5所示，它實現了需求分析中的教學信息數據挖掘功能。此功能模塊突破了數據信息停留在存儲、修改、查詢等功能的現狀，充分利用了聯機分析處理、數據挖掘等技術，提升了系統的統計、分析信息的能力。

4.教務輔助功能模塊

教務輔助功能模塊如圖6所示，它實現了教學質量保障體系中其他職能部門的管理功能，主要包括行政管理、辦公自動化、學工處管理、人事管理、后勤管理和財務管理幾個子功能。辦公自動化子功能提升了學校辦公自動化程度，使辦公流程更加簡潔流暢。

四、結束語

教學質量保障體系和教務管理系統都是提高高職教學質量的重要保障，兩者相輔相成，系統是體系的管理工具，體系的需求是系統設計的依據及根本。本文以系統需求為橋梁，將兩者進行綜合研究。確定“二全式”教學質量保障體系的構建原則，分析了基于數據挖掘的新型教學質量評價體系，闡述了校企合作的動態教學質量監控體系的構建策略。從系統總體架構和系統總體功能兩個方面，提出基于數據挖掘的多維高職教學質量保障管理系統的設計方案。此設計方案適應時代的變革，以新技術和新思路，使系統更智能，更自動化，功能更齊全。希望本文能為高職教學質量保障體系的研究提供新思路，為高職教學質量保障管理系統的開發提供藍本。

參考文獻：

[1]劉明.高職院校教育教學質量監控與保障體系的研究[D].合肥：安徽大學，2013.

[2]許瑞斌.高職院校教學質量評價體系的構建方法研究[D].廈門：華僑大學，2015.

[3]張俊青，陳海峰，朱燕翔.校企合作與高職院校教學過程質量監控的關系實證研究[J].廣西教育，2014（7）：39-40.

[4]劉軍.高職院校動態和諧的教學質量監控體系構建研究[J].職教通訊，2015（6）：78-80.

◎編輯 武生智