數(shù)據(jù)倉(cāng)庫(kù)在高校師資隊(duì)伍建設(shè)中的應(yīng)用*

高亮

（上海財(cái)經(jīng)大學(xué)信息化辦公室，上海200433）

一、引言

教學(xué)和科研是高等學(xué)校建設(shè)中最重要的兩項(xiàng)內(nèi)容，這兩項(xiàng)重要內(nèi)容都由教師來(lái)承擔(dān)完成。一支師德高尚、業(yè)務(wù)精湛、結(jié)構(gòu)合理的高素質(zhì)師資隊(duì)伍對(duì)高校的建設(shè)將起到關(guān)鍵核心作用。[1]越來(lái)越多的高校已經(jīng)認(rèn)識(shí)到師資隊(duì)伍建設(shè)的重要性，越來(lái)越多的領(lǐng)導(dǎo)層把師資隊(duì)伍建設(shè)作為高校建設(shè)的一項(xiàng)重要工作。為了做好這項(xiàng)工作，各高校都建立了相應(yīng)的管理制度，如人才引進(jìn)、人才培養(yǎng)、獎(jiǎng)勵(lì)機(jī)制等，也借助了信息技術(shù)手段如各高校的人事管理系統(tǒng)。這些措施對(duì)高校師資隊(duì)伍的建設(shè)和管理起到了一定作用，但還是無(wú)法精確、量化地滿足師資隊(duì)伍建設(shè)的需求。人事管理系統(tǒng)屬于聯(lián)機(jī)事務(wù)處理系統(tǒng)，主要用于管理教師的個(gè)人基本信息及完成一些基本業(yè)務(wù)，系統(tǒng)只能做一些簡(jiǎn)單的教師信息查詢統(tǒng)計(jì)，無(wú)法完成全面的多角度交叉分析，想要分析師資隊(duì)伍結(jié)構(gòu)隨時(shí)間的變化情況幾乎更是無(wú)法完成。因此產(chǎn)生了各高校面臨的一個(gè)普遍問(wèn)題，誰(shuí)也說(shuō)不清楚當(dāng)前師資結(jié)構(gòu)的詳細(xì)情況，投入很大力量建設(shè)師資隊(duì)伍，但效果不太理想。究其原因，是決策層無(wú)法從多個(gè)角度綜合分析師資結(jié)構(gòu)情況，無(wú)法得到準(zhǔn)確詳細(xì)的數(shù)字決策依據(jù)，也就無(wú)法對(duì)癥下藥。

數(shù)據(jù)倉(cāng)庫(kù)是為支持管理決策建立的、面向主題的、集成的、穩(wěn)定的、隨時(shí)間變化的數(shù)據(jù)集合。[2]它的這些特性非常適合決策支持系統(tǒng)的需要，成為結(jié)構(gòu)化決策支持系統(tǒng)不可或缺的基礎(chǔ)和核心。教師可以作為高校數(shù)據(jù)倉(cāng)庫(kù)中一個(gè)單獨(dú)主題來(lái)建設(shè)，教師相關(guān)重要屬性作為維度，這樣就可以對(duì)師資結(jié)構(gòu)進(jìn)行多維交叉分析，如切片、切塊、旋轉(zhuǎn)、鉆取，使用緩慢變化維來(lái)捕獲教師基本信息的變化過(guò)程，將教師的歷史信息保存下來(lái)，方便在不同時(shí)間對(duì)比分析，這些都是普通聯(lián)機(jī)事務(wù)處理系統(tǒng)無(wú)法完成的。圍繞教師主題建設(shè)這樣一套決策支持系統(tǒng)，將會(huì)給高校師資隊(duì)伍建設(shè)帶來(lái)非常大的幫助，使決策不再停留在片面的分析結(jié)果或者是表面感覺(jué)。

二、校務(wù)決策支持系統(tǒng)體系結(jié)構(gòu)

典型的校務(wù)決策支持系統(tǒng)體系結(jié)構(gòu)如圖1所示，主要包含業(yè)務(wù)數(shù)據(jù)層、數(shù)據(jù)倉(cāng)庫(kù)層和分析應(yīng)用層。

1.業(yè)務(wù)數(shù)據(jù)層

高校業(yè)務(wù)涉及的數(shù)據(jù)比較廣泛，數(shù)據(jù)源主要有教學(xué)系統(tǒng)、學(xué)生系統(tǒng)、人事系統(tǒng)、科研系統(tǒng)、財(cái)務(wù)系統(tǒng)、資產(chǎn)系統(tǒng)等，再加上校園網(wǎng)之外的一些其他外部數(shù)據(jù)源，合起來(lái)為高校決策支持系統(tǒng)提供一個(gè)龐大的數(shù)據(jù)基礎(chǔ)，包含了時(shí)間跨度長(zhǎng)且內(nèi)容覆蓋面廣的海量數(shù)據(jù)。

2.數(shù)據(jù)倉(cāng)庫(kù)層

數(shù)據(jù)倉(cāng)庫(kù)層是分析應(yīng)用層和業(yè)務(wù)數(shù)據(jù)層的橋梁。由于各個(gè)源系統(tǒng)業(yè)務(wù)處理的職能、分工不同，對(duì)數(shù)據(jù)關(guān)注的側(cè)重點(diǎn)不同，數(shù)據(jù)庫(kù)的異構(gòu)性比較大。在形成數(shù)據(jù)倉(cāng)庫(kù)前要對(duì)業(yè)務(wù)系統(tǒng)中的原始數(shù)據(jù)進(jìn)行抽取、清洗、轉(zhuǎn)換，消除數(shù)據(jù)的不一致性，把數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換為相同的結(jié)構(gòu)和數(shù)據(jù)類，并加載到數(shù)據(jù)倉(cāng)庫(kù)，形成能夠?qū)Q策提供支持的多重粒度級(jí)的數(shù)據(jù)庫(kù)。同時(shí)，為分析應(yīng)用層的各種應(yīng)用提供接口，為了更好地進(jìn)行決策支持分析，數(shù)據(jù)倉(cāng)庫(kù)中的數(shù)據(jù)可進(jìn)行二次抽取，加載到具體分析主題的數(shù)據(jù)集市，[3]或者直接為通用聯(lián)機(jī)分析平臺(tái)提供數(shù)據(jù)支持。

3.分析應(yīng)用層

分析應(yīng)用層構(gòu)成高校決策支持系統(tǒng)的門戶和分析平臺(tái)，通用聯(lián)機(jī)分析平臺(tái)指具有OLAP功能的工具，實(shí)現(xiàn)對(duì)數(shù)據(jù)多維度、多層次的分析和隱性知識(shí)的發(fā)掘，[3]包含了多維分析、數(shù)理統(tǒng)計(jì)、報(bào)表生產(chǎn)、即席查詢、關(guān)鍵績(jī)效指標(biāo)監(jiān)控和數(shù)據(jù)挖掘等功能，借助OLAP技術(shù)和數(shù)據(jù)挖掘技術(shù)，將分析結(jié)果以表格、直方圖、餅圖、曲線圖等多種方式展現(xiàn)給用戶。[4]

三、教師主題設(shè)計(jì)及實(shí)現(xiàn)

1.主題分析

主題是在較高層次上對(duì)數(shù)據(jù)進(jìn)行綜合歸類的一個(gè)抽象概念，每一個(gè)主題對(duì)應(yīng)一個(gè)宏觀分析領(lǐng)域，具體來(lái)說(shuō)就是確定決策涉及的范圍和所要解決的問(wèn)題。將教師相關(guān)內(nèi)容抽象為一個(gè)主題，根據(jù)教師管理業(yè)務(wù)抽取分析維度，常用維度有籍貫、民族、國(guó)籍、政治面貌、行政部門、教學(xué)部門、學(xué)歷、學(xué)位、獲得學(xué)位國(guó)家、崗位、學(xué)科、導(dǎo)師類別、職稱、職務(wù)、聘用方式、人員性質(zhì)、人員狀態(tài)。其中行政部門指教師隸屬部門，教學(xué)部門指承擔(dān)教學(xué)任務(wù)的部門，學(xué)科指教師所在研究學(xué)科。由于各高校教師管理業(yè)務(wù)有所區(qū)別，所以涉及到的維度會(huì)有所不同，同樣的維度其結(jié)構(gòu)和內(nèi)容也有可能不一樣。

2.數(shù)據(jù)模型設(shè)計(jì)

數(shù)據(jù)倉(cāng)庫(kù)常用建模方法有范式建模和維度建模，本文采用維度建模方法。維度建模法有星型模型、雪花模型和混合模型，教師主題采用星型模型設(shè)計(jì)。模型由事實(shí)表和相關(guān)維度構(gòu)成，事實(shí)表與擬分析的數(shù)據(jù)表相對(duì)應(yīng)，由維度鍵和用戶希望了解的度量組成。維度與統(tǒng)計(jì)查詢的參數(shù)相對(duì)應(yīng)，是我們觀察和分析數(shù)據(jù)的特定角度，通過(guò)把一個(gè)實(shí)體的多項(xiàng)重要屬性定義為多個(gè)維度，能夠使用戶在不同維度上對(duì)數(shù)據(jù)進(jìn)行分析比較。[3]維度的劃分要有利于應(yīng)用端分析查詢，同時(shí)要簡(jiǎn)潔、清晰，便于最終用戶理解。[5]維度的粒度及層次結(jié)構(gòu)決定了分析數(shù)據(jù)的層次深度，因此設(shè)計(jì)維度應(yīng)該盡可能充分地考慮層次結(jié)構(gòu)并合理劃分。不同維度的組合會(huì)構(gòu)成不同的多維數(shù)據(jù)集，在多維數(shù)據(jù)集上進(jìn)行切片、切塊、鉆取操作會(huì)得到意想不到的分析結(jié)果。

教師主題的主要作用是從不同教師屬性角度去分析師資結(jié)構(gòu)情況，同時(shí)為與教師有關(guān)的主題提供教師維度。本文根據(jù)上海財(cái)經(jīng)大學(xué)教師管理業(yè)務(wù)為教師主題設(shè)計(jì)了17個(gè)常用維度和事實(shí)表，事實(shí)表中記錄了教師的基本屬性和各維度鍵，模型可以根據(jù)不同的業(yè)務(wù)情況進(jìn)行擴(kuò)展或修改。為了跟蹤教師基本屬性的變化過(guò)程，本文采用緩慢變化維的方法設(shè)計(jì)教師事實(shí)表以捕獲變化數(shù)據(jù)。教師事實(shí)表中的版本、開(kāi)始時(shí)間和結(jié)束時(shí)間三個(gè)字段是實(shí)現(xiàn)緩慢變化的核心，版本表示同一教師歷史狀態(tài)的順序，開(kāi)始時(shí)間和結(jié)束時(shí)間表示在該段時(shí)間內(nèi)教師處于某一狀態(tài)，每一條數(shù)據(jù)的結(jié)束時(shí)間等于新數(shù)據(jù)的開(kāi)始時(shí)間，這樣教師不同時(shí)間段的狀態(tài)就分布在一條時(shí)間軸上，從而可以得到任一時(shí)間點(diǎn)教師的狀態(tài)信息。使用Erwin設(shè)計(jì)的邏輯模型如圖2所示。該模型是一個(gè)大的多維數(shù)據(jù)集，可以組合不同的維度去分析師資結(jié)構(gòu)，如可以分析隨著時(shí)間的變化教師職稱和學(xué)歷的關(guān)系、相鄰兩年教師職稱結(jié)構(gòu)、不同部門人員的組成結(jié)構(gòu)等。

3.ETL設(shè)計(jì)及實(shí)現(xiàn)

本文使用開(kāi)源ETL工具Kettle來(lái)設(shè)計(jì)并實(shí)現(xiàn)教師主題的ETL過(guò)程，人事系統(tǒng)提供的人員基本信息接口作為數(shù)據(jù)源，經(jīng)過(guò)一系列的轉(zhuǎn)換并關(guān)聯(lián)相關(guān)維度最終得到教師事實(shí)表，ETL過(guò)程如圖3所示?？梢愿鶕?jù)實(shí)際獲取數(shù)據(jù)的頻率來(lái)靈活設(shè)置ETL的調(diào)度執(zhí)行周期，如我校數(shù)據(jù)倉(cāng)庫(kù)每天凌晨執(zhí)行一次ETL。

使用Kettle中的維度查詢/更新組件來(lái)實(shí)現(xiàn)教師事實(shí)表的緩慢變化，將業(yè)務(wù)系統(tǒng)中教師的工號(hào)作為自然關(guān)鍵字，根據(jù)捕獲變化的需求將不同字段的更新類別設(shè)置為更新和插入，當(dāng)需要捕獲變化的屬性在業(yè)務(wù)系統(tǒng)發(fā)生變化時(shí)，數(shù)據(jù)倉(cāng)庫(kù)的教師事實(shí)表中將插入一條新數(shù)據(jù)，不需要捕獲變化的屬性在業(yè)務(wù)系統(tǒng)發(fā)生變化時(shí)，數(shù)據(jù)倉(cāng)庫(kù)中教師事實(shí)表的該屬性將更新為與業(yè)務(wù)系統(tǒng)數(shù)據(jù)一致。圖4顯示了某一教師狀態(tài)緩慢變化過(guò)程。

四、應(yīng)用實(shí)例

前端展示工具或者說(shuō)報(bào)表系統(tǒng)在決策支持系統(tǒng)中占據(jù)著重要地位，系統(tǒng)建設(shè)的前期成果包括數(shù)據(jù)倉(cāng)庫(kù)、ETL等都需要由報(bào)表或儀表盤來(lái)體現(xiàn)，因此一個(gè)優(yōu)秀的前端展示工具會(huì)決定決策支持系統(tǒng)的應(yīng)用效果。我校購(gòu)買了BI領(lǐng)域處于領(lǐng)先地位的工具M(jìn)icroStrategy和Tableau，開(kāi)發(fā)了大量師資結(jié)構(gòu)統(tǒng)計(jì)分析報(bào)表和儀表盤，并且成功應(yīng)用于我校決策支持系統(tǒng)。以近5年在職教學(xué)科研崗教師為統(tǒng)計(jì)范圍，使用MicroStrategy開(kāi)發(fā)教師主題報(bào)表，建立教師、部門、學(xué)科門類、學(xué)歷、境內(nèi)外獲得學(xué)位、職稱級(jí)別、年份實(shí)體，同時(shí)建立教師數(shù)量度量，圖5是由這些實(shí)體和度量構(gòu)建的師資結(jié)構(gòu)統(tǒng)計(jì)報(bào)表。用戶可以根據(jù)需要靈活調(diào)整不同實(shí)體的位置，從而可以從不同的分組角度去觀察統(tǒng)計(jì)結(jié)果，還可以利用該工具在Web端非常豐富的交互功能去修改預(yù)定義的報(bào)表。通過(guò)這樣一個(gè)統(tǒng)計(jì)報(bào)表，決策者就可以得到不同分組下教師的準(zhǔn)確統(tǒng)計(jì)數(shù)據(jù)，也可以進(jìn)行鉆取操作查看教師詳情，從而為師資隊(duì)伍建設(shè)提供準(zhǔn)確的數(shù)字依據(jù)。

以近3年在職教學(xué)科研崗教師為統(tǒng)計(jì)范圍，利用Tableau強(qiáng)大的可視化功能開(kāi)發(fā)一個(gè)教師主題儀表盤，內(nèi)容包含職稱結(jié)構(gòu)、學(xué)位結(jié)構(gòu)、導(dǎo)師結(jié)構(gòu)和學(xué)科結(jié)構(gòu)分布情況，儀表盤樣式如圖6。儀表盤主要用來(lái)觀察師資結(jié)構(gòu)的變化趨勢(shì)，用戶可以縱向?qū)Ρ炔煌攴萁處煍?shù)量的變化情況，也可以橫向?qū)Ρ炔煌悇e下教師的組成情況，還可以將具體統(tǒng)計(jì)數(shù)字顯示在進(jìn)度條上。通過(guò)這樣一個(gè)儀表盤，決策者就可以從不同的角度去宏觀分析師資的組成結(jié)構(gòu)情況，從而可以有針對(duì)性地建設(shè)師資隊(duì)伍。

五、結(jié)束語(yǔ)

本文描述了上海財(cái)經(jīng)大學(xué)數(shù)據(jù)倉(cāng)庫(kù)中教師主題的模型設(shè)計(jì)，重點(diǎn)介紹使用緩慢變化維設(shè)計(jì)教師事實(shí)表以便跟蹤歷史變化數(shù)據(jù)，并使用Kettle實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)ETL，同時(shí)用兩種BI工具示例了教師主題的具體分析應(yīng)用。由于篇幅有限，邏輯模型中只給出了關(guān)鍵屬性字段和維度鍵，它可以作為高校數(shù)據(jù)倉(cāng)庫(kù)教師主題設(shè)計(jì)的規(guī)范和框架來(lái)參考。本文的數(shù)據(jù)倉(cāng)庫(kù)教師主題已經(jīng)成功應(yīng)用于我校決策支持系統(tǒng)，它能夠靈活方便地分析師資結(jié)構(gòu)，為師資隊(duì)伍建設(shè)提供準(zhǔn)確的數(shù)字決策依據(jù)，可以更加科學(xué)地制定相關(guān)師資隊(duì)伍建設(shè)制度，已經(jīng)成為我校師資隊(duì)伍建設(shè)的重要參考依據(jù)，在今后的使用中可以充分挖掘該模型的潛在應(yīng)用。

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