基于大数据技术的大类招生背景下校院两级督导信息化平台开发研究

李健　齐迹　胡雅婷　陈元晖

摘要：针对当前高校信息化平台建设存在的问题，尤其是目前尚无校院两级的督导信息化平台，在B/S、C/S网络模式交叉混用的基础上，基于大数据搭建了教学督导信息Hadoop平台和环境，设计了一个集教务、教学、监督、数据统计于一体的新平台。在大類招生的背景下，采用MapReduce计算框架对海量督导数据进行处理，应用数据挖掘算法进行平台数据的分析及对教学的指导作用，完成不同角度、不同层次的教学过程与学习过程数据采集，从根本上提高督导工作效率，解决教学过程中的种种问题，有利于高校在人才机制体制改革的今日，源源不断的培养创新型人才。

关键词：大数据;大类招生;督导;信息化平台

中图分类号：TP311        文献标识码：A

文章编号：1009-3044（2021）12-0028-05

近年来，大类招生政策在“厚基础，宽口径”的原则下，建立了“全校通修课程+学科通修课程+专业发展课程+开放选修课程”的新型模块化课程体系，引入第二课堂资源，建立多元化的实践教学育人体系，并且为了适应高等教育大众化、社会人才需求多样化、学生发展个性化的要求，新政策进行了管理制度的创新[1]。从通识教育平台和专业特色培养两个方面进行学分制，以落实培养应用型人才，实现学生的自主学习、持续发展和个性发展的培养目标。通过模块化课程体系、多元化实践教学育人体体系、学分制运行管理机制来贯彻落实服务国家和地方经济社会发展的宗旨。为更好地对大类分流进行引导，提高学校管理效率，在当下的知识经济时代培养复合型人才，平衡冷门专业，传统的人才培养机制逐渐被社会淘汰，大类招生势在必行。高校督导起到教学的督促与引导作用，是维护高校教学秩序不可或缺的部分。然而，随着大数据时代的来临，高校教学督导工作逐渐表现出一些问题，开发一套有效的适合大类招生背景的督导信息化管理平台迫在眉睫。

1 高校督导信息化平台建设的背景和意义

目前，高校督导主要的职责为“督教、督学、督管”，即对高校的教学管理情况、教师教学情况、学生学习情况进行监督和完善，具体实施形式主要包括随堂听课、进行教学巡视检查、教学文件检查和组织学生评教等。教学督导工作在维护教学秩序、提升教学质量方面发挥了重要作用。

当前高校教学督导多采用随堂听课的方式，对一线教学情况抽样调查，重点关注第一堂课上教师的授课水平。然而就教学而言，一门完整系统的学科课程只进行2～3次的督导听课很难客观评价出其真实水平。在网络化飞速发展的今天，学生获取学习资料的手段和方法已突破了物理空间的限制，学生的学习呈现碎片化的特点[2]。因此，对学生学习情况的监督仅仅依靠课堂上的观测，将其观测结果与考试成绩相结合进行分析，其虽然有一定的相关联性，但很难实现真正抓到学生的实际情况，能够有针对性的指导。经常出现教学方法在更新，教学内容在更新，而学生的学习情况并不是很理想的情况。在实际工作中，教学督导工作将大量的人力放在监督上，“导”的方面实践和深入研究方面就会在时间和空间上大大压缩[3]。在结果应用方面，明显表现为结果应用单一，督导工作影响不足，对于教改方面无法提供科学严谨的改革建议，使得教学督导在督管方面成效成为“短板”。因此，目前高校督导工作存在抽样调查的督教方式科学性不足、对于学生督学的观测点不足和教学指导不足的问题。由于目前正在使用的教育信息平台难以适应督导工作的需求，在方便学校管理、服务广大师生的重要前提下，开发校院两级的督导信息化平台迫在眉睫。

2 高校督导信息化平台方案设计

随着信息化和网络技术的发展，我们正经历着一场“数据革命”。我们正生活在各种信息、数据充斥着的社会。不断地制造信息的同时，也被各种信息影响着。在此基础上发展而成的大数据技术成为了高校教学督导工作新的手段和方法[4]。大数据环境中，不同的信息来源、不一致的信息格式、不同时段的变化都将被记录下来。实现由点线式的数据分析转化为立体式的数据区块，完成对研究对象全方位的覆盖。

利用信息技术采集有效的教学评价信息，进行详尽分析，用于提高教师教学水平，成为教学督导有效开展工作的重要手段。利用大数据算法高效处理数据，既能使得督导管理人员从重复性的统计工作中解脱出来，提高教学督导的工作效率，也能给教师教学质量的提高提供重要参考依据。

第一阶段：在调研和信息资料收集整理的基础上，提出教学督导信息化平台开发建设的整体方案;收集以往的教师教学过程性评价信息，采集新的教师教学、学生学习过程信息。

第二阶段：基于大数据信息，搭建教学督导信息平台。研究Vmware环境设置、Hadoop搭建及MapReduce数据处理，总结完善研究成果。

第三阶段：基于平台进行督导数据分析、督导结果反馈和督导教学引导，指导教学改革和管理。

3 高校督导信息化平台系统总体设计

（1）平台功能概述

相较于传统的信息化平台，新平台在兼容基础教务管理系统上，新增监督管理系统以及分流管理系统，旨在解决督导听课便捷度的问题和不同课堂类型区分的问题。同时，由于网上教学系统的引入，方便了教师的资料上传与汇总，在基于B/S，C/S网络架构交叉混用的基础上加入数据统计系统，解决了成绩和不足反馈不及时的问题，极大地提高学校督导的工作效率。

（2）平台物理构架设计

本系统的核心在于利用现代化的计算机与网络技术，开发出一款在大类招生背景下能够满足广大师生工作生活督以及学校督导工作要求的信息化新平台。因此，明确系统的物理构架能是设计的首要前提，其结构如图1所示。

两级督导信息化平台应该满足的基本功能，主要分为五个部分：1）教学管理模块，主要提供广大师生的课程学习;2）常规的教务管理模块，该模块主要提供一些基本信息的查询;3）分流模块，供学生在大类分流选择专业和导师时使用;4）监督模块，学校督导基于该模块对教师课堂表现进行监督评议;5）数据统计模块，及时统计、分析学生成绩以及在教师在课堂上存在的问题不足。

除上述主要功能模块外，还有一些非功能性的模块，受制于环境的影响，其主要应用于系统的完全稳定问题以及系统的更新维护等。

（3）平台网络构架设计

目前主流的网络系统结构有C/S （Client/Sever）和B/S（Browser/Sever）两种模式。其中C/S结构是一种典型的两层结构，应用程序分为两大部分：一部分用于处理数据库，称为服务器部分，用于执行后台服务;另一部分称为客户端部分，负责执行前台功能，用户通过应用程序向客户机提出数据要求，服务器接收请求并执行数据处理任务，再将信息反馈至客户端[5]。B/S结构则是将应用程序模块单独作为一层放在Web服务器上，Web服务器将数据请求转换成数据库服务器能接受的形式，数据库服务器执行相应的操作，将信息经由Web服务器反馈至用户，用户只需要安装浏览器便可通过网络实现数据的上传与下载。

一般而言，平常接触的大多数项目都应该是单纯使用B/S或是C/S、B/S是目前流行的架构，浏览器的方式使得用户的使用十分方便，用户可以何时何地通过Internet访问URL而进行相应的工作，升级维护也能比较集中，但是由于浏览器的表现能力受限以及安全问题，从而饱受非议。C/S架构的C端有非常强的处理能力，所以在交互表现和安全方面可以做得比浏览器强，但是缺点也是非常明显的，安装部署、升级维护、版本兼容都比较棘手，一般的适用场景是集中的办公室场所，用户使用范围相对稳定，以及一些对业务处理非常复杂的场合，为了降低服务器的负荷，同样需要C模式的支持[6]。

由于该平台主要服务于教师，督导和学生，前二者办公地点固定，且对数据安全的要求较为严格，故采用C/S网络模式，后者由于大多数采用手机上网，从便捷性考虑采用B/S网络模式，因此整个新平台在传统的B/S、C/S模式的基础上，结合二者的优势，采用B/S、C/S混合的网络系统模式，建立云计算的教学督导数据平台，实现网络环境下的计算、存在资源的有效共享，采用Vmware实施服务器虚拟化以提高服务器利用率。在保证安全性的同时，也具备极好的便携性，其结构如图2所示。

可见，督导通过该平台向教师进行听课监督，教师随即通过该结构进行交互反馈。与此同时，教师通过该系统开展在线答疑、考试等一系列教学活动。当执行阶段受阻或者系统崩溃时，教师可以将问题反馈至督导，从而进行下一步的工作。

4  高校督导信息化平台系统功能模块设计

（1）基础教务模块

基础教务模块的功能结构如图3所示，该模块主要展示基本信息，学生通过系统可以查询到相关的学籍信息，课程信息以及专业培养方案。该系统提供督导和教师信息的查询，方便学生与进行其及时的交流和沟通。同时设置教室信息这一板块，解决学习场所的问题。

（2）教学管理模块

教学管理模块设计如图4所示，其主要包括四个部分：教师在线授课，信息采集、学生利用教师上传的资源以及学生自主完成作业和考试。教师在通过Internet进行授课的过程中，可以充分利用互联网上的媒体教学资源，采用灵活的教学方式，提高学生的学习积极性[7]。学生在线下借助资料自主学习，在线上完成布置的作业以及最终的考试;学生的成绩由系统自动批改，可立即获知。

通过建立教学大数据库，可以采用信息技术手段收集教师教学过程性评价信息：一方面，采集历史数据，例如学生图书馆学习、借阅数目数量等;另一方面，将学生的教评数据和老师的课堂实际情况相关联，多渠道采集教师教学、学生学习过程数据。

教学管理模块在实施时，其控制步骤如图5所示。教师在课程讲解阶段提出问题，供学生们互动交流;学生自主讨论提交课后任务，教师根据结果进行教学成果的阶段性分析;若效果较差则加大对某一问题的讲解力度，多次讲解;若效果一般，教师则对学生进行相应的引导，加深其对知识的理解程度;若效果良好，则进入下一阶段的学习。

（3）分流管理模块

分流管理模块是大类招生背景下产生的新模块，其操作步骤如图6所示。主要分为三个部分：综合查询，专业选择以及导师双选。

首先，学生查询掌握自己的成绩与排名情况，对专业的选择有一定的了解;进一步通过系统提交专业选择，由于不同专业的人数限制不同，一旦出现专业满额，系统将根据志愿的先后顺序进行自动调整，从而进入到下一步的导师双选阶段，在此阶段学生可以通过互动模块与教师沟通交流;在指定时间内的学生若没有完成导师双选，学院将根据实际情况进行安排，并进行最终公示以及上报学校教务部门汇总。

需要明确的是，在分流的整个过程中起主导作用的是学生自己，学生通过该信息化平台系统，自主完成志愿填报以及导师选择，系统根据学生端上传的数据信息进行调整，并传输至学院客户端，简化了传统分流机制的过程，同时也减少了学院以及学校的工作量，真正实现学院学校对分流管理的两级督导作用。

（4）监督管理模块

监督管理模块的功能结构如图7所示，主要包括三个部分：听课任务管理，双向交互以及教师评议。听课任务管理主要收藏督导历史听课记录以及督导的听课预约记录，减少了督导与教师沟通时间，同时也方便教师备课;双向交互模块基于学校Intranet，保证督导在线与教师进行交流互动。不同于常规的听课模式，引入交互的两级督导信息化平台增强了教师授课的可视性与真实性。督导基于教师评议模块，根据教师授课的精神状态、方法等教学评定标准进行打分并给出相关建议，如果教师得分过低，需进行多次听课，直至达到学校标准[8]。此举旨在帮助教师提高教学水平，改善课堂教学质量，监督管理模块的控制步骤如圖8所示。

（5）数据统计模块

数据统计模块由三个部分组成，分别是数据统计，历史数据分析和问题反馈。督导基于上述的分流管理以及监督管理模块，获取到教师听课的得分情况以及学生的成绩情况，在系统中进行各项数据的分类汇总。利用MySQL工具，系统自动为督导生成该教师的分析报告，督导根据报告和自身经验，有针对性地对教师的教学提出整改意见，教师能在系统上同时看到分析报告和整改意见。数据分析不能仅仅是按照加权公式计算出一个分数或者结果，还应给出制约教师授课质量的影响因素[9]。教学督导工作的每一个阶段、每一项任务最终目的都是为了提升教师课堂教学效果、提升学生学习动力、提高学校的教学质量。教学督导信息只有得到迅速的反馈，才能有效地帮助教师提高教学质量，由于教学督导结果涉及个人隐私，因此系统应提供数据文件导出功能，按照单位把教学督导结果导出以电子邮件或其他手段下发到所在单位和个人，进而指导教学改革[10]。

通过利用大数据信息的多样性，有利于解决督学过程中监测点不足的问题。大数据样本的完整性可以从不同角度、不同层次和多个方向观察和研究数据，这样不仅能够反映事物的发展规律，预测其未来的发展趋势，还能够避免随机抽样的不足。与此同时，通过对比分析、趋势分析以及数据挖掘有利于解决督教过程中随机听课的弊端以及督学过程中监测点不足的问题。可见，该平台不仅为督导提供监测信息，也能够起到一定的引导作用。

5 基于大数据的督导信息化平台系统测试

为了更好地完善督导信息化平台，在模拟教学环境下对该系统的部分功能进行了测试针对教学管理模块，在课程管理界面里包括了教学资料、教学录像等内容，教师可在该界面上完成课程内容管理、上传课程资源，如图10所示。教学资料上传的界面如图11所示，教师需要完成相关信息的输入，例如教学标题以及视频说明等。学生学习记录界面如图12所示，该界面记录学生在线学习的基本信息，包括课程名称等。管理员操作界面如图13所示，主要包括学生和教师的基本信息，督导基于此操作界面完成对数据信息的采集，如学生成绩、图书借阅情况、评教等，同时可以通过此界面完成信息数据的分析。进而系统利用大数据以及数据挖掘的方法自动生成分析报告，督导根据报告对教师做出评价和指导。

最后进行系统的性能测试，其结果如图 14 所示。测试显示：在Web 能力测试中，每秒请求速率为12次，总计请求60次;当60次全部收到响应后，表明了系统的成功率达到了100%。

6 结语

本文结合高等教育教学督导建设，对高校教育督导评估技术、方法研究进行研究与实践，开发了一套有效的适合大类招生背景的督导信息化管理平台。通过不同角度、不同层次的教学过程与学习过程数据采集，并结合大数据技术领域知识，研究教学督导信息化平台开发与建设，利用数据挖掘技术对督导数据进行分析、结果反馈，进而指导教学改革与建设，为教学管理提供建议和依据。基于云计算建立督导信息化平台，实现网络环境下的计算、存在资源的有效共享，采用Vmware实施服务器虚拟化提高服务器利用率，增强平台的可操作性、先进性和互动性。

参考文献：

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[10] 王一飞.高等院校教育信息统计数据分析平台构建研究[J].电大理工，2018（4）：7-9，15.

【通联编辑：王力】