基于数据挖掘的多维高职教学质量保障管理系统研究与设计

马静

[摘           要]  研究源于高职教学质量管理的实际需要。首先以 “一线一关系”为研究思路，以学生为中心，从时间和社会关系两个维度，对高职教学质量保障体系进行研究，旨在健全和完善高职教学质量管理的内、外部保障体系。然后在高职教学质量保障体系和现有高职教务管理系统研究的基础上，分析高职教学质量保障管理系统的需求和功能。最后探讨设计一个符合高职办学特点且基于数据挖掘的教学质量保障管理系统。

[关    键   词]  数据挖掘 ;多维 ;高职;教学质量保障体系;教学质量保障管理系统

[中图分类号]  G717                   [文献标志码]  A                      [文章編号]  2096-0603（2020）09-0016-04

随着网络技术日趋成熟，信息化管理系统的“减少工作量、提高办公效率”的特点越来越被人们认可，各高职院校都已使用教务管理系统进行日常教务管理工作。各教务管理系统的功能大同小异，主要包含数据维护、基本数据管理、教学计划管理、学籍管理、排课管理、考务管理、毕业生管理、教材管理等功能，这些功能满足了教务管理工作的基本需求，但不够完善。本文在高职教学质量保障体系研究的基础上，提出了高职教学质量保障管理系统的设计方案。此方案在完善系统功能的大前提下，引入数据挖掘技术，提升了教学质量监控的智能化程度，加大了对教学管理决策的支持力度。

一、基于数据挖掘的多维高职教学质量保障体系研究

（一）研究思路

规范、科学的教学质量保障体系是提高高职教学质量、创设良好育人环境、增强自我约束和发展能力的根本要求。教学质量保障是一项非常复杂的工程，大部分高职院校的教学质量保障体系都是按“目标→实施→评价→改进”的思路来构建和运行，而本文梳理了“一线一关系”的研究思路，以学生为中心，从时间和社会关系两个维度，对如何健全和完善高职教育教学质量的内、外部保障体系进行研究。如图1所示，一线是指影响高职教育教学质量的时间线，这条时间线是“基础教育→高职教育→企业实习就业”。一关系是指在高职教育期间，影响高职教育教学质量的社会关系，这个社会关系由政府、学校、企业、教师、同学及家长组成。

（二）研究方法与途径

1.充分利用文献资料及任职学校现有模式，深入探究高职教学质量保障体系运行原则和理论基础，不断调整自己的思路和明晰自己的观点，找到完善高职教学质量保障体系的途径。

2.就“基础教育与职业教育有效衔接途径、校企合作背景下提升高职教学质量的有效途径、高职‘互联网+家校合作教育模式”三个主题，对9所普通高中48名领导及教师、1135名高职新生、232名高职在校生家长，58家企业进行了访谈和问卷调研。48名受访普通高中的领导及教师一致认为基础教育与职业教育有效衔接的意义重大，但在我国教育体制不断改革的背景下，衔接方式有待不断完善。在1135名高职新生问卷中，96.37%的学生认为基础教育会影响学生在高职教育中的学习兴趣及学习动力。在58份企业问卷中，100%的企业表示只要找到校企双方的盈利点，愿意参与到职业教育中来，参与形式可多样化;97%的企业表示若有便捷的工具或有效的途径，愿意即时反馈学生在企业实习和就业时的表现情况给学校。在232份家长问卷中，100%的家长认为家校合作非常重要，而现有的新媒体（微信、QQ等）是家校合作教育的有效工具。

3.借助SPSS公司的Clementine数据挖掘工具，对39位教师，6个学期的课堂教学评价信息表，总计966078条数据记录进行数据挖掘，尝试构建层次分析法的数据挖掘模型，并利用这个模型，验证教学质量评价体系中教学评价指标权值分配的合理性。

（三）基于数据挖掘的多维高职教学质量保障体系的构建策略

1.以“二全式”原则构建教学质量保障体系

从时间及社会关系两个维度构建的高职教学质量保障体系应该是一个“二全式”的教学质量保障体系，即全过程、全员。全过程是指从基础教育到企业工作，从课堂教学到实践教学，对学生进行全程引导与监控，全面掌握学生动态，有针对性地解决问题[1]。全员是指政府、企业单位、学校、教师、学生和家长，他们都是保障体系的主体，他们都是教学质量的影响因子，都应该参与到教学质量保障工作中来。

2.构建基于数据挖掘的新型教学质量评价体系

在大数据时代提供的新技术及新思路下，尝试构建基于数据挖掘的新型教学质量评价体系是大势所趋。新型评价体系在遵循民主性、可行性、系统性、反馈性及导向性原则下[2]，应充分考虑评价体系中各评价指标的权值分配问题，科学运用教育测量学、教育统计学、教育评价学的理论和技术，开展诊断性评价、形成性评价和总结性评价，并将定性评价与定量评价有机结合。新型评价体系还应从多方面、多渠道、多层次开展教学质量评价，以确保教学质量评价的全面性、全过程性。本文构建的新型评价体系如表1所示，它由教师教学评价及学生学习效果评价两大部分组成。基于前期的数据挖掘研究，教师教学评价一级指标权值分配如表2所示。

3.构建校企合作的动态教学质量监控体系

在多维高职教学质量监控体系中，“监”的职能是从基础教育到企业工作，从课堂教学到实践教学全程监测，捕捉影响教学质量的所有信息，生成监测数据。“控”的职能是学校依据监测数据，对教学质量进行督控，以期动态提高教学质量。

在新的高职教育背景下，校企合作不断深入，企业在教学质量监控体系中的主导地位不断提升，他们势必成为教学质量监控体系改革的主要动力之一。校企双方在教学质量监控体系中，应采用责任分担的配合机制，学校负责学生理论知识和基本技能的提升，企业负责师生实践能力的提升[3]。企业对教学质量的监控应渗透到整个教学质量保障体系中。学校依据企业需求和学生就业要求，确定教学质量目标，制定实施方案及标准。在校内教学实施过程中，企业参与专业、课程、教材建设，作为教学督导团队及监测数据分析团队的主要成员，参与信息分析，并及时将分析结果反馈给学校，学校依据企业反馈信息，及时改善相关工作。在校外实践、实习过程中，企业在监控师生实践的基础上，将监测数据反馈学校，学校依据反馈数据，完善人才培养方案及师资培养方案。

互联网到物联网的变革实现了万物互联。它不仅使学生的所有学习数据得以监测成为可能，而且获取的方式也越来越简单，但数据量也越来越大。那么如何从这些庞大数据中，挖掘出有潜在价值的信息呢？数據挖掘就是最佳选择方案之一。对大量的监测数据，通过动态数据挖掘后，提炼出暗含的、有用的信息和知识，并进一步对数据分析，分析结果为教学管理部门提供决策依据，指导日常教学与管理工作，提升管理水平[4]。

二、系统功能需求分析

（一）问题描述

本文通过对高职教学质量保障体系和现有高职教务管理系统的研究，发现现有高职教务管理系统存在如下问题。

1.系统的办公自动化程度有待提高。

2.系统多以被动的教学信息输入输出为主，缺乏政府、企业、家长等社会关系人员的反馈和互动数据输入。

3.系统对数据信息还停留在存储、修改、查询等传统功能上，利用联机分析处理、数据挖掘等技术，统计分析信息的能力有待提高。

4.系统对教学的诊断、激励、调控、导向能力有待提高。

5.系统缺少高职教育与基础教育衔接的功能。

6.系统缺少企业参与高职教育的功能。

7.系统缺少家长参与高职教育的功能。

（二）系统总体功能需求

基于数据挖掘的多维高职教学质量保障管理系统应具备教学日常管理、教学质量评价及教学监控、教学信息分析等综合管理功能。系统涵盖“基础教育→高职教育→企业实习就业”时间线上的教学和管理活动中，需要用计算机进行管理或处理的所有环节，应具备如下功能。

1.基础数据维护功能：包括辅助字典、实体分类表、学院领导信息表、教师信息表、学生信息表、企业信息表、行业专家信息表、家长信息表、基础教育组织机构信息表等基础数据维护。

2.权限管理功能：用户登录时首先要进行身份认证，身份认证后，可确定用户属于哪种角色，并拥有相应系统操作权。权限从对象上可分为系统管理员、领导、企业专家、教师、学生、外部用户等;从权限内容上可分功能权限和数据权限;从数据操作上可分为查询权限和修改权限。

3.教务管理基本功能：包括专业建设、课程建设、教研活动、教学计划制定、课程表编排、教材征订、调课、实习实训、课程设计、毕业设计、教师备课与上课、听课、作业批改以及各类考试的组织、教学督导、教学评价等管理功能。

4.自动化办公功能：自动化办公功能主要实现电子签章、流程类文件审核传送两大功能。电子签章功能主要包括电子签章的生成、加密防伪、授权使用、管理等几个子功能。流程类文件审核传送功能主要针对需要多人、多部门处理的文件，打破时间和空间限制，在工作流节点上依次审核传送。

5.资料数字化加工功能：能够对纸质资料、图形图像资料、视频音频资料数字化加工。

6.教学信息挖掘及分析功能：利用数据挖掘及数据分析技术，实现学生基础教育阶段数据信息的数据挖掘、教学评价体系中各指标权重分配的研究、按照用户定制的信息生成报表、预测招生人数等功能。

7.数据备份与恢复功能：软件需要有备份、恢复、容错、异常处理、实时监控日志、预警、报警等功能。

8.对接功能：操作人员能够轻松地与微信公众平台，微信小程序、专业社交群及相关APP等新媒体进行对接。系统能够与政府、企业、其他学校（包括普通高中）的数据平台对接。

9.数据文件加密功能：重要文档可加密保护，被加密的文档只能被授权用户在授权环境中应用。

三、系统设计

（一）系统总体架构设计

系统总体架构如图2所示，此架构能够实现应用服务的统一调度和管理，具备系统功能模块化，系统集成松耦合，应用的修改、重用和部署易操作，系统可弹性扩展等特点。它不仅能支持学校教学资源的整合和管理，还能支持学校门户网站、APP、微信公众号、微信小程序等新媒体平台的快速搭建，为它们提供统一的内容管理、资源整合及安全管理。在有效的安全保障体系、科学的教学质量保障体系及适用的系统管理体系基础上，此架构通过基础层、应用数据层、应用支撑层、应用管理层、展现层和接入层六个层次进行分层组织。

基础层是整个系统的物理层，它的建设是项目搭建的基础保障，由网络系统、应用服务器、数据库服务器、安全系统组成。

应用数据层是系统数据资源的保障，系统架构将数据资源分为结构化资源和非结构化资源。系统通过非结构化资源整合模板，对不同场景产生的文本、图形图像、音频及视频等非结构化资源进行整合。对结构化数据源，系统设计了学生资源库、教师资源库、企业资源库、基础教育资源库以及教学监管资源库。结构化数据源除了来源于本系统的基础数据，还可通过接口从其他相关管理系统获取，或使用ETL工具提取。系统通过对资源库的有效分类，建立完善的元数据管理规范，合理有效地实现资源的共享、检索机制。

应用支撑层实现工作流、智能分析、数据交互、数据挖掘等功能组件的定制。这些功能组件作为接口和实现调用方和被调用方分离的程序模块，不仅方便程序拆卸，还提升了系统的可扩展性、可扩充性和可重用性，它是整个架构设计的核心部分。

应用管理层是系统的建设层，在相关整合机制的基础上，通过对各功能组件有效整合，快速搭建系统管理、教务管理、教学评价、教学监测、数据挖掘、新媒体管理等功能模块。

展现层是用户感知层，它的主要功能是根据计算机或移动设备的不同显示特性，从设计、排版、控件、图片、色彩、字体等各方面进行技术规范及处理，最终将系统展现给用户。用户不仅可实现功能操作，还可从视觉、听觉和触觉上得到较好的使用体验。

接入层主要将用户分为内网用户和外网用户，不同用户通过客户端登录，并依据各自的权限对系统的应用或资源进行操作。

（二）系统总体功能设计

本系统以提升教学质量和教学管理效率为设计目标，主要由系统管理功能、教务管理功能、数据挖掘功能及教务辅助功能四大功能模块组成。

1.系统管理功能模块

系统管理功能模块如图3所示，它实现了需求分析中的基础数据维护、权限管理、数据备份与恢复、电子签章管理、数据对接等功能。新媒体管理子功能解决了系统被动输入、输出教学信息的问题，加强了学校与政府、企业、家长等人员的互动，使企业、家长能参与高职教育。系统接口管理子功能搭建了学校与企业、普通高中的数据桥梁，使“基础教育→高职教育→企业实习就业”这条时间线上的数据通道畅通无阻，使高职教育与企业、基础教育进行有效衔接。

2.教务管理功能模块

教务管理功能模块如图4所示，它实现了需求分析中的教务管理基本功能、资料数字化加工等功能。它是整个系统的核心功能模块，在保证教学正常运作的同时，使企业及家长能参与高职教育。教学评价和教学监测子功能提升了教学的诊断、激励、调控和导向能力。

3.数据挖掘功能模块

数据挖掘功能模块如图5所示，它实现了需求分析中的教学信息数据挖掘功能。此功能模塊突破了数据信息停留在存储、修改、查询等功能的现状，充分利用了联机分析处理、数据挖掘等技术，提升了系统的统计、分析信息的能力。

4.教务辅助功能模块

教务辅助功能模块如图6所示，它实现了教学质量保障体系中其他职能部门的管理功能，主要包括行政管理、办公自动化、学工处管理、人事管理、后勤管理和财务管理几个子功能。办公自动化子功能提升了学校办公自动化程度，使办公流程更加简洁流畅。

四、结束语

教学质量保障体系和教务管理系统都是提高高职教学质量的重要保障，两者相辅相成，系统是体系的管理工具，体系的需求是系统设计的依据及根本。本文以系统需求为桥梁，将两者进行综合研究。确定“二全式”教学质量保障体系的构建原则，分析了基于数据挖掘的新型教学质量评价体系，阐述了校企合作的动态教学质量监控体系的构建策略。从系统总体架构和系统总体功能两个方面，提出基于数据挖掘的多维高职教学质量保障管理系统的设计方案。此设计方案适应时代的变革，以新技术和新思路，使系统更智能，更自动化，功能更齐全。希望本文能为高职教学质量保障体系的研究提供新思路，为高职教学质量保障管理系统的开发提供蓝本。

参考文献：

[1]刘明.高职院校教育教学质量监控与保障体系的研究[D].合肥：安徽大学，2013.

[2]许瑞斌.高职院校教学质量评价体系的构建方法研究[D].厦门：华侨大学，2015.

[3]张俊青，陈海峰，朱燕翔.校企合作与高职院校教学过程质量监控的关系实证研究[J].广西教育，2014（7）：39-40.

[4]刘军.高职院校动态和谐的教学质量监控体系构建研究[J].职教通讯，2015（6）：78-80.

◎编辑 武生智