摘要：大數(shù)據(jù)視角下，高校教務(wù)管理面臨海量數(shù)據(jù)，管理系統(tǒng)信息化建設(shè)勢在必行。該文立足大數(shù)據(jù)視角，介紹了高校教務(wù)管理系統(tǒng)信息化建設(shè)需求，分析了高校教務(wù)管理系統(tǒng)信息化總體設(shè)計(jì)，論述了建設(shè)技術(shù)，并提出了幾點(diǎn)建設(shè)實(shí)踐措施，希望能夠?yàn)楦咝＝虅?wù)管理系統(tǒng)信息化建設(shè)實(shí)踐提供一些參考。

關(guān)鍵詞：大數(shù)據(jù)；高校；教務(wù)管理系統(tǒng)；信息化

doi：10.3969/J.ISSN.1672-7274.2024.07.014

中圖分類號(hào)：G 647.3；TP 3 文獻(xiàn)標(biāo)志碼：A 文章編碼：1672-7274（2024）07-00-04

Research on Informationization Construction of University Academic Management System from the Perspective of Big Data

SONG Peixu

（Xi'an University of Finance and Economics， Xi'an 710100， China）

Abstract： From the perspective of big data， the management of academic affairs in universities is facing massive amounts of data， and the informationization construction of management systems is imperative. Based on the perspective of big data， this article introduces the requirements for the informatization construction of university academic management systems， analyzes the overall design of university academic management system informatization， discusses the construction technology， and proposes several practical measures for construction， hoping to provide some reference for the informatization construction practice of university academic management systems.

Keywords： big data; universities; academic management system; informatization

0 引言

在高等教育事業(yè)蓬勃發(fā)展的背景下，高校持續(xù)探索教育改革新路徑，各項(xiàng)管理逐步邁入數(shù)字化時(shí)代。教務(wù)管理是高校內(nèi)部管理的核心，教務(wù)管理的數(shù)字化、自動(dòng)化關(guān)乎高校發(fā)展。在高校辦學(xué)規(guī)模不斷擴(kuò)大、招生數(shù)量迅速增加的進(jìn)程中，教務(wù)管理數(shù)據(jù)急劇增長，以往管理模式已無法滿足管理需求。因此，立足大數(shù)據(jù)挖掘視角，探究高校教務(wù)管理系統(tǒng)的建設(shè)具有非常重要的意義。

1 大數(shù)據(jù)視角下高校教務(wù)管理系統(tǒng)信息

化建設(shè)需求

1.1 充分利用教務(wù)管理數(shù)據(jù)準(zhǔn)確決策

教育改革深層推進(jìn)背景下，高校教務(wù)管理系統(tǒng)應(yīng)能夠全面分析海量信息，在信息真實(shí)性判斷基礎(chǔ)上輔助教務(wù)決策[1]。同時(shí)系統(tǒng)應(yīng)具備信息綜合分析功能，可以驗(yàn)證決策的可行性。如在教學(xué)計(jì)劃安排時(shí)，教務(wù)管理系統(tǒng)可根據(jù)海量信息進(jìn)行關(guān)鍵步驟、關(guān)鍵目標(biāo)論證，科學(xué)分析課程體系設(shè)置與教師資源，確保教務(wù)管理具有可行性。

1.2 快速高質(zhì)運(yùn)行

大數(shù)據(jù)視角下，高校教務(wù)管理系統(tǒng)應(yīng)能夠滿足高效高質(zhì)辦公要求。系統(tǒng)管理員可以通過系統(tǒng)后臺(tái)執(zhí)行學(xué)生學(xué)籍維護(hù)、管理權(quán)限調(diào)整、學(xué)生成績錄入操作，并設(shè)置信息備份與還原選項(xiàng)；任課教師可以通過賬號(hào)登錄系統(tǒng)批量錄入數(shù)據(jù)并實(shí)現(xiàn)師生互動(dòng)；學(xué)生可以通過學(xué)號(hào)登錄系統(tǒng)查看個(gè)人信息并參與評教。

1.3 完善教務(wù)管理業(yè)務(wù)流程

大數(shù)據(jù)視角下，高校教務(wù)管理系統(tǒng)應(yīng)兼顧流程化與規(guī)范化，可以突出本校特色，給予師生良好的使用體驗(yàn)。特別是在部分新業(yè)務(wù)辦理時(shí)，高校教務(wù)管理系統(tǒng)應(yīng)具有可開發(fā)性，根據(jù)新業(yè)務(wù)開展需要，開發(fā)簡潔而快速的程序，規(guī)避線上線下重復(fù)辦理、長周期審批、重復(fù)填寫表格等問題。

2 大數(shù)據(jù)視角下高校教務(wù)管理系統(tǒng)信

息化建設(shè)總體設(shè)計(jì)

2.1 系統(tǒng)運(yùn)行流程分析

輔助教務(wù)管理各項(xiàng)工作是大數(shù)據(jù)視角下高校教務(wù)管理系統(tǒng)信息化建設(shè)的主要任務(wù)，教學(xué)是教務(wù)管理的核心。根據(jù)高校學(xué)生學(xué)籍管理規(guī)定、人才培養(yǎng)規(guī)定等相關(guān)文件，可以教學(xué)為主線，設(shè)定系統(tǒng)用戶角色對應(yīng)在籍學(xué)生、任課教師與輔導(dǎo)員、管理員。其中在籍學(xué)生主要權(quán)限為個(gè)人信息查詢、考務(wù)信息查詢、課程信息查詢、成績信息查詢與修改以及選課；任課教師與輔導(dǎo)員主要權(quán)限為個(gè)人信息查詢、操作權(quán)限查詢、成績信息輸入、教學(xué)計(jì)劃上傳等；管理員的權(quán)限為控制訪問用戶角色權(quán)限、調(diào)整教務(wù)管理信息化模塊等。

在系統(tǒng)用戶角色明確等情況下，梳理系統(tǒng)運(yùn)行流程。第一步，學(xué)生入學(xué)注冊教務(wù)管理信息化賬號(hào)，生成班級(jí)信息、學(xué)生信息。教務(wù)管理系統(tǒng)整合教師數(shù)據(jù)、課程數(shù)據(jù)、教室數(shù)據(jù)，生成課表，支持教學(xué)管理。第二步，教務(wù)管理系統(tǒng)根據(jù)課表信息，進(jìn)行學(xué)期測評、學(xué)年考核活動(dòng)統(tǒng)籌。第三步，更新、匯總學(xué)生期末考試成績、學(xué)生基本信息，生成學(xué)生成績檔案，為學(xué)生成績管理提供依據(jù)。第四步，匯總各學(xué)年學(xué)生成績檔案信息，為學(xué)生學(xué)籍管理、畢業(yè)管理提供信息支持。

2.2 功能模塊設(shè)計(jì)

根據(jù)系統(tǒng)運(yùn)行流程，可以設(shè)計(jì)系統(tǒng)功能模塊。大數(shù)據(jù)視角下，高校教務(wù)管理系統(tǒng)各個(gè)功能模塊之間存在聯(lián)系，可以一個(gè)矩形框定義，向下細(xì)分各個(gè)功能模塊的描述，支持?jǐn)?shù)據(jù)元素精細(xì)化定義，充分滿足系統(tǒng)用戶需求。如圖1所示。

圖1 教務(wù)管理系統(tǒng)功能模塊圖

由圖1可知，高校教務(wù)管理系統(tǒng)包括學(xué)生管理、教師管理、教學(xué)管理、系統(tǒng)管理、考務(wù)管理、其他單位管理等幾個(gè)功能模塊。不同功能模塊負(fù)責(zé)的業(yè)務(wù)功能具有一定的差異。

2.3 數(shù)據(jù)庫設(shè)計(jì)

根據(jù)高校教務(wù)管理系統(tǒng)實(shí)際應(yīng)用需求，可從創(chuàng)建數(shù)據(jù)庫表著手，梳理表結(jié)構(gòu)關(guān)系，包括專業(yè)信息表、專業(yè)信息表、用戶信息表、教室信息表等[2]。在表結(jié)構(gòu)關(guān)系明確的情況下，嚴(yán)格劃分系統(tǒng)數(shù)據(jù)庫操作人員權(quán)限，并明晰數(shù)據(jù)庫的使用規(guī)則，避免數(shù)據(jù)庫運(yùn)行缺陷。同時(shí)考慮實(shí)際數(shù)據(jù)存在容量與設(shè)備性能的正態(tài)分配，增設(shè)數(shù)據(jù)預(yù)處理與備份模塊，允許移動(dòng)應(yīng)用程序調(diào)用后臺(tái)數(shù)據(jù)項(xiàng)，滿足數(shù)據(jù)庫的高效率運(yùn)行。

2.4 工作流引擎設(shè)計(jì)

工作流引擎可以規(guī)范數(shù)據(jù)流轉(zhuǎn)過程。因此，可以實(shí)際系統(tǒng)業(yè)務(wù)項(xiàng)為依據(jù)，借助計(jì)算機(jī)模擬數(shù)據(jù)操作過程，完成教務(wù)管理系統(tǒng)工作流引擎設(shè)計(jì)。工作流引擎設(shè)計(jì)的基礎(chǔ)是教務(wù)管理工作流程屬性數(shù)據(jù)的明確，涉及工作流程名稱、流程類型、流程編號(hào)（主鍵）等。同時(shí)為區(qū)分不同教務(wù)管理工作內(nèi)容，可以將工作流開展步驟、流程表單存放地址、工作流包含數(shù)據(jù)字段的匯總到WF_DataName字段，定義一個(gè)教務(wù)管理業(yè)務(wù)流程的開展基本信息參數(shù)。

從教務(wù)管理工作流程開始執(zhí)行過程來看，可以工作流程接口信息字段值為依托，查詢待訪問頁面表單，支持工作流程實(shí)例操作[3]。同時(shí)以控制模型為核心，借助引擎控制器，推動(dòng)流程調(diào)度、管理、控制與標(biāo)準(zhǔn)檢驗(yàn)工作的規(guī)范化開展。流程調(diào)度是根據(jù)業(yè)務(wù)流程執(zhí)行請求（初始化、開始或結(jié)束），調(diào)用業(yè)務(wù)處理模塊，并將執(zhí)行結(jié)果反饋到請求端；流程管理是直接創(chuàng)建工作流活動(dòng)實(shí)例項(xiàng)，并切換工作流狀態(tài)；流程控制是明確流程號(hào)、流程名稱、流程實(shí)例、步驟編號(hào)、創(chuàng)建者等工作流程狀態(tài)后，順序執(zhí)行下一個(gè)活動(dòng)，或同時(shí)處理多個(gè)活動(dòng)項(xiàng)；標(biāo)準(zhǔn)檢驗(yàn)是驗(yàn)證工作流之間依賴關(guān)系，判定工作流執(zhí)行期間前數(shù)據(jù)項(xiàng)、后數(shù)據(jù)項(xiàng)是否準(zhǔn)確。

3 大數(shù)據(jù)視角下高校教務(wù)管理系統(tǒng)信

息化建設(shè)技術(shù)

3.1 數(shù)據(jù)挖掘技術(shù)

數(shù)據(jù)挖掘技術(shù)是大數(shù)據(jù)視角下高校教務(wù)管理系統(tǒng)信息化建設(shè)的基礎(chǔ)技術(shù)，本質(zhì)是數(shù)據(jù)關(guān)系探索與鉆取，其以機(jī)器學(xué)習(xí)智能算法為主導(dǎo)，以算法模型為支撐，以數(shù)據(jù)價(jià)值充分發(fā)掘?yàn)楹诵腫4]。數(shù)據(jù)挖掘的過程是數(shù)據(jù)處理和分析的全過程，涉及多源數(shù)據(jù)獲取、簡單數(shù)據(jù)處理與數(shù)據(jù)標(biāo)準(zhǔn)化集成、存儲(chǔ)標(biāo)準(zhǔn)化、數(shù)據(jù)挖掘、知識(shí)展示幾個(gè)過程。一般數(shù)據(jù)挖掘需要依托Hadoop大數(shù)據(jù)平臺(tái)HDFS、MapReduce組件，分別完成海量數(shù)據(jù)分布式存儲(chǔ)、任務(wù)分解與調(diào)度并行，最終支撐海量數(shù)據(jù)離線分析與密級(jí)數(shù)據(jù)并行計(jì)算。

3.2 工作流技術(shù)

工作流技術(shù)源于辦公自動(dòng)化，強(qiáng)調(diào)將工作事務(wù)劃分為具體任務(wù)、角色，在可控狀態(tài)下定義規(guī)則、過程，為管理水平、工作效率提升提供依據(jù)[5]。工作流技術(shù)強(qiáng)調(diào)按照預(yù)定規(guī)則自動(dòng)運(yùn)行，業(yè)務(wù)活動(dòng)之間相互關(guān)聯(lián)，技術(shù)核心是實(shí)現(xiàn)業(yè)務(wù)流程的計(jì)算機(jī)模型，模型內(nèi)涵蓋若干與控制過程相關(guān)的運(yùn)行實(shí)例，可以人工、應(yīng)用程序資源進(jìn)行恰當(dāng)調(diào)度，也可與應(yīng)用程序工具進(jìn)行數(shù)據(jù)交互。在工作流技術(shù)實(shí)施過程中，需順序推進(jìn)過程建模、過程實(shí)例、過程運(yùn)行。過程建模是將實(shí)際教務(wù)管理過程轉(zhuǎn)換為工作流模型；過程實(shí)例是設(shè)定教務(wù)管理過程運(yùn)行參數(shù)，并分配執(zhí)行資源；過程運(yùn)行是教務(wù)管理者、師生與系統(tǒng)之間交互，并跟蹤執(zhí)行過程。

3.3 數(shù)據(jù)可視化技術(shù)

數(shù)據(jù)可視化是將抽象過程轉(zhuǎn)化為直觀圖像、圖形，并經(jīng)計(jì)算機(jī)顯示的方法。數(shù)據(jù)可視化技術(shù)的基礎(chǔ)是科學(xué)計(jì)算可視化，強(qiáng)調(diào)運(yùn)用計(jì)算機(jī)視覺、用戶界面、圖形圖像處理等高級(jí)理論方法與手段，將數(shù)據(jù)集轉(zhuǎn)化為圖形，改進(jìn)數(shù)據(jù)闡釋、處理，支持?jǐn)?shù)據(jù)快速處理過程中的決定性策略下達(dá)與效果驗(yàn)證。數(shù)據(jù)可視化技術(shù)的經(jīng)典流程如圖2所示。

圖2 數(shù)據(jù)可視化技術(shù)的經(jīng)典流程

由圖2可知，數(shù)據(jù)可視化技術(shù)的輸入端為數(shù)據(jù)（含一維數(shù)據(jù)、二維數(shù)據(jù)、三維數(shù)據(jù)與多維數(shù)據(jù)），輸出端為知識(shí)，可視化實(shí)現(xiàn)的關(guān)鍵是借助模型將數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換為視圖。

4 大數(shù)據(jù)視角下高校教務(wù)管理系統(tǒng)信

息化建設(shè)實(shí)踐

4.1 建設(shè)環(huán)境

大數(shù)據(jù)視角下，高校教務(wù)管理系統(tǒng)信息化建設(shè)無法脫離硬件平臺(tái)環(huán)境的支撐[6]。根據(jù)預(yù)期建設(shè)目標(biāo)，可以優(yōu)選高性能機(jī)架式服務(wù)器平臺(tái)，將客戶端/服務(wù)器、瀏覽器/服務(wù)器模式相結(jié)合。在前臺(tái)web.xml內(nèi)，系統(tǒng)集成配置文件參數(shù)，并借助類路徑內(nèi)的文件完成程序定義。

4.2 建設(shè)過程

4.2.1 數(shù)據(jù)采集實(shí)現(xiàn)

數(shù)據(jù)采集是大數(shù)據(jù)視角下高校教務(wù)管理系統(tǒng)信息化建設(shè)實(shí)現(xiàn)的基礎(chǔ)。采集內(nèi)容主要為學(xué)生基本信息、教師基本信息、教學(xué)基本信息等。以學(xué)生基本信息采集為例。采集對象是每一位學(xué)生，以新生入學(xué)為節(jié)點(diǎn)，采集新生家庭住址、姓名、學(xué)號(hào)、院系等，為分班管理、學(xué)籍管理、考務(wù)管理奠定基礎(chǔ)。同時(shí)在教務(wù)管理系統(tǒng)運(yùn)行過程中，自動(dòng)執(zhí)行模糊+組合的查詢指令，以關(guān)鍵詞搜索或“姓名+學(xué)號(hào)”兩個(gè)字段組合搜索的形式，核對學(xué)生基本信息真實(shí)性，及時(shí)更新。在學(xué)生基本信息采集的同時(shí)，根據(jù)學(xué)生在校期間表現(xiàn)，教務(wù)管理系統(tǒng)自動(dòng)采集學(xué)生獎(jiǎng)懲記錄、期末成績、生活記錄等信息，并根據(jù)學(xué)生調(diào)轉(zhuǎn)專業(yè)、入伍參軍、休學(xué)、降級(jí)或其他意外事件及時(shí)更新學(xué)籍信息。即在學(xué)生學(xué)籍信息輸入完成后，若無誤則選擇確認(rèn)，執(zhí)行下一個(gè)界面，同時(shí)對比更改信息，若無誤則完成信息提交，后臺(tái)自動(dòng)更新，反之則返回修改界面進(jìn)行調(diào)整。

4.2.2 管理工作流實(shí)現(xiàn)

根據(jù)前期教務(wù)管理工作流設(shè)計(jì)方案，可以實(shí)現(xiàn)基于信息化的教務(wù)管理工作流[7]。以教學(xué)計(jì)劃管理工作流為例。由教務(wù)處管理員登錄教務(wù)管理系統(tǒng)，組織各相關(guān)人員對上一學(xué)期課程計(jì)劃信息進(jìn)行挖掘，關(guān)聯(lián)上下學(xué)期課程計(jì)劃、人才培養(yǎng)方案、課程教學(xué)大綱，匯總不同專業(yè)、不同年級(jí)、不同班級(jí)的任課教師、課程內(nèi)容、上課教室、上課時(shí)間，明確授課進(jìn)度、教學(xué)任務(wù)，輸出詳細(xì)的課程進(jìn)程表。課程進(jìn)程表運(yùn)行期間，教務(wù)管理系統(tǒng)程序提醒人員注意數(shù)據(jù)項(xiàng)的選擇，后臺(tái)核對課程安排是否存在沖突，限制不完整數(shù)據(jù)項(xiàng)、課程安排異常沖突操作，確保教學(xué)計(jì)劃管理順利推進(jìn)。同時(shí)搭載教學(xué)轉(zhuǎn)運(yùn)功能管理子模塊，在教師臨時(shí)調(diào)課或其他意外事件發(fā)生時(shí)，聯(lián)動(dòng)調(diào)整相關(guān)信息。

4.2.3 數(shù)據(jù)可視化實(shí)現(xiàn)

數(shù)據(jù)可視化由原始數(shù)據(jù)層、數(shù)據(jù)持久層、數(shù)據(jù)特征層、數(shù)據(jù)可視化轉(zhuǎn)換層、數(shù)據(jù)可視化交互層組成，層間使用通用接口，確保層級(jí)信息交互效率[8]。其中原始數(shù)據(jù)層是教務(wù)管理數(shù)據(jù)來源；數(shù)據(jù)持久層是數(shù)據(jù)存儲(chǔ)庫的安全操作層；數(shù)據(jù)特征層是原始數(shù)據(jù)空值刪除、合并操作、缺失值填充、數(shù)據(jù)清洗、不確定數(shù)據(jù)處理、噪聲數(shù)據(jù)處理層；數(shù)據(jù)可視化轉(zhuǎn)換層是數(shù)據(jù)挖掘與可視化映射層，可以圖像或圖表形式直觀展示數(shù)據(jù)；數(shù)據(jù)可視化交互層是直觀數(shù)據(jù)可視化展示與交互操作層，涉及教務(wù)處數(shù)據(jù)、學(xué)生評教數(shù)據(jù)、教師教學(xué)狀態(tài)信息、教學(xué)管理信息等。

根據(jù)數(shù)據(jù)可視化功能需求，可以細(xì)分為全校整體情況、學(xué)校整體概況、專業(yè)情況、數(shù)據(jù)查詢、各教學(xué)單位情況、分析拓展等幾個(gè)功能模塊。每一個(gè)功能模塊均囊括學(xué)術(shù)表現(xiàn)、高層次人才、師資隊(duì)伍、教學(xué)成果、學(xué)習(xí)成效、招生畢業(yè)、學(xué)科專業(yè)等內(nèi)容。比如，在學(xué)校整體概況教師維度數(shù)據(jù)面，著重展示師資隊(duì)伍數(shù)據(jù)，并輸出最佳教師（含輔導(dǎo)員）、課程、學(xué)生比例。

在多功能模塊相互關(guān)系確定后，以數(shù)據(jù)持久層為陣地，在分布式計(jì)算框架內(nèi)，配置大數(shù)據(jù)平臺(tái)集群（含主節(jié)點(diǎn)和若干數(shù)據(jù)節(jié)點(diǎn)）。在大數(shù)據(jù)平臺(tái)集群支持下，利用基于JS的簡潔化圖標(biāo)庫，貫徹輕量級(jí)原則，以儀表盤式數(shù)據(jù)總覽形式，實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)可視化。同時(shí)支持?jǐn)?shù)據(jù)直觀點(diǎn)擊、放大縮小、拉拽，將多個(gè)可視化對象合并或分割，滿足教務(wù)管理系統(tǒng)靈活運(yùn)行要求。

5 結(jié)束語

綜上所述，大數(shù)據(jù)背景下，借助多源數(shù)據(jù)可視化技術(shù)構(gòu)建的教務(wù)管理系統(tǒng)，可以從多個(gè)維度透視、驗(yàn)證數(shù)據(jù)，快速發(fā)掘教務(wù)管理數(shù)據(jù)關(guān)鍵信息，提高教務(wù)管理效率。因此，可著眼于管理，從教務(wù)數(shù)據(jù)采集著手，打造高校教務(wù)多源數(shù)據(jù)可視化模塊。以多源數(shù)據(jù)可視化為核心，圍繞教學(xué)資源配置、教學(xué)方向改革、教學(xué)能力提升需求，構(gòu)建多目標(biāo)、多層次、多約束的系統(tǒng)，助力高校教務(wù)管理升級(jí)。

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