基于教學全流程的大數(shù)據(jù)治理體系應(yīng)用研究

趙華，海嘯

（西安歐亞學院，陜西西安 710065)

0 引言

數(shù)字化轉(zhuǎn)型已經(jīng)成為近兩年社會各領(lǐng)域關(guān)注的熱點，國家“十四五”信息化規(guī)劃已經(jīng)明確提出了要加快數(shù)字化發(fā)展，全面推動產(chǎn)業(yè)數(shù)字化轉(zhuǎn)型，要建立起高效利用的數(shù)據(jù)要素資源體系。進入數(shù)字化時代，大數(shù)據(jù)的應(yīng)用已經(jīng)融入社會生活的方方面面，為各行業(yè)的持續(xù)發(fā)展和數(shù)字化轉(zhuǎn)型帶來了新的驅(qū)動力。《2021年地平線報告（教學版）》提出了影響未來高等教育教學的六項關(guān)鍵技術(shù)，其中基于數(shù)據(jù)的學習分析將會為基于證據(jù)的決策提供最佳實踐[1]。新冠疫情加速了各行業(yè)的數(shù)字化轉(zhuǎn)型，促進了在線教育快速發(fā)展，但也給高等教育帶來了新的機遇和挑戰(zhàn)。面對激烈的生源競爭和就業(yè)壓力，以及學生發(fā)展的個性化需求，對高校人才培養(yǎng)和質(zhì)量保障提出了新的要求。部分高校已經(jīng)提出，要從數(shù)字化思維出發(fā)建立人才培養(yǎng)過程監(jiān)控系統(tǒng)，建立貫穿學生成長全過程的數(shù)據(jù)反饋機制，提升人才培養(yǎng)與社會需求的契合度[2]。越來越多的高校開始將數(shù)字化轉(zhuǎn)型作為了學校發(fā)展的新契機，充分運用移動互聯(lián)網(wǎng)、大數(shù)據(jù)等信息技術(shù)全面啟動線上線下相融合的新型教學模式。教學大數(shù)據(jù)應(yīng)用已經(jīng)成為數(shù)字化時代促進高等教育教學高質(zhì)量發(fā)展的重要驅(qū)動力。

1 高校教學大數(shù)據(jù)應(yīng)用現(xiàn)狀

隨著數(shù)字化時代到來，線上線下融合已成為高等教育新常態(tài)，在線教學應(yīng)用的廣度和深度已經(jīng)有了質(zhì)的變化，新的教學模式逐步開始改變傳統(tǒng)課堂教學的思維和運行方式。高校教學信息化建設(shè)和應(yīng)用也取得了顯著成效，業(yè)務(wù)規(guī)則逐漸明晰和規(guī)范，各類業(yè)務(wù)系統(tǒng)逐漸建立。業(yè)務(wù)數(shù)據(jù)越來越多，有系統(tǒng)積累的數(shù)據(jù)，也有非系統(tǒng)產(chǎn)生的數(shù)據(jù)，這些都為高等教育教學質(zhì)量提升帶來了創(chuàng)新實踐的契機。為了保障在線教學授課質(zhì)量和學生學習效果，越來越多的高校開始關(guān)注大數(shù)據(jù)技術(shù)在教學領(lǐng)域的應(yīng)用。通過研究在線教學數(shù)據(jù)，對課程教學情況、學生的學習行為以及學習效果進行分析，從而促進教學質(zhì)量提升。從大數(shù)據(jù)實踐應(yīng)用教學上看，目前各高校為了解決教學數(shù)據(jù)共享和數(shù)據(jù)應(yīng)用問題，開始重點建設(shè)數(shù)據(jù)共享平臺，“數(shù)據(jù)孤島”問題已得到初步解決，為學校教學活動、科研管理和日常服務(wù)等工作協(xié)同發(fā)揮了重要作用?；诖髷?shù)據(jù)的學習行為分析、教學效果評價以及教學管理決策等已經(jīng)成為教學大數(shù)據(jù)應(yīng)用研究的熱點內(nèi)容。然而在實際應(yīng)用過程中卻發(fā)現(xiàn)教學各環(huán)節(jié)的數(shù)據(jù)銜接性還不足，數(shù)據(jù)可用性不高，數(shù)據(jù)的價值未能真正發(fā)揮作用。具體來說，主要存在數(shù)據(jù)采集不全面、必要的數(shù)據(jù)字段缺失、數(shù)據(jù)內(nèi)容重復、數(shù)據(jù)值為空、數(shù)據(jù)更新不及時和數(shù)據(jù)未能深度應(yīng)用等問題。數(shù)據(jù)質(zhì)量已經(jīng)成為廣泛關(guān)注的問題，嚴重影響了教學大數(shù)據(jù)應(yīng)用的效果，這也給高校數(shù)字化轉(zhuǎn)型帶來了阻力。開展教學大數(shù)據(jù)治理已經(jīng)成為高校教學信息化重點研究的課題，也是數(shù)字化時代高校教學改革面臨的新挑戰(zhàn)和現(xiàn)實問題。

2 基于教學全流程的大數(shù)據(jù)監(jiān)測體系建構(gòu)思路

維克托·邁爾-舍恩伯格認為利用大數(shù)據(jù)能夠收集到過去很難收集的數(shù)據(jù)，能夠根據(jù)學生個體需求，通過概率預測找到需要優(yōu)化的學習內(nèi)容，并不斷進行優(yōu)化[3]。對于教學大數(shù)據(jù)研究范圍，除了傳統(tǒng)的結(jié)構(gòu)化數(shù)據(jù)，如學生基本信息、學習成績等，一般還包括半結(jié)構(gòu)化和非結(jié)構(gòu)化的數(shù)據(jù)，如提交的作業(yè)、系統(tǒng)訪問日志等多種異構(gòu)數(shù)據(jù)。這些數(shù)據(jù)都伴隨著教學活動產(chǎn)生，日積月累形成了海量的教學大數(shù)據(jù)資源池。但這些教學數(shù)據(jù)的存儲規(guī)范不同，格式不同，數(shù)據(jù)間關(guān)系復雜，傳統(tǒng)技術(shù)手段很難從中快速找到有價值的信息。這就需要以問題為導向，以質(zhì)量控制為目標，運用大數(shù)據(jù)技術(shù)建立數(shù)據(jù)模型,設(shè)置關(guān)鍵觀測點，開展數(shù)據(jù)挖掘分析。教學大數(shù)據(jù)挖掘的最終目標是通過對不同視點下教學參與者關(guān)注的教學現(xiàn)象的監(jiān)測，完成向最優(yōu)教學效果逼近的過程[4]。因此，在教學過程中數(shù)據(jù)監(jiān)測點的選擇，必須遵循教育教學理念，需要覆蓋關(guān)鍵教學環(huán)節(jié)，數(shù)據(jù)才能真實反映學生的學習狀態(tài)和教學效果。

美國Spady等人1981年提出了OBE教育理念，即成果導向教育(Outcomes-based Education),近年來已成為高等教育教學改革的重要研究方向。成果導向的本質(zhì)是以學生為中心，關(guān)注學生受教育后所獲得的能力以及畢業(yè)后能夠做什么的人才培養(yǎng)模式。按照成果導向的教育質(zhì)量觀，所有的教學活動設(shè)計、教學資源配置、教學質(zhì)量控制都應(yīng)以保證學生學習目標達成為導向，能夠及時反饋目標達成度，明確改進方向，促進教與學過程持續(xù)改進，不斷提升教學質(zhì)量。為了關(guān)注教學全流程，對教學各環(huán)節(jié)進行數(shù)據(jù)監(jiān)測，需要參照“以學生為中心、成果導向、持續(xù)改進”的理念構(gòu)建基于成果導向的教學全流程大數(shù)據(jù)監(jiān)測體系。借助移動互聯(lián)網(wǎng)及大數(shù)據(jù)技術(shù)，實現(xiàn)對人才培養(yǎng)目標設(shè)定、教學過程監(jiān)控、質(zhì)量達成評價等三大環(huán)節(jié)的數(shù)據(jù)管理，從而在數(shù)據(jù)收集和信息反饋層面形成閉環(huán)，使人才培養(yǎng)過程形成循環(huán)、動態(tài)、持續(xù)改進的教學質(zhì)量監(jiān)測管理。其體系結(jié)構(gòu)如圖1所示。

圖1 基于成果導向的教學全流程數(shù)據(jù)監(jiān)測體系

根據(jù)成果導向教學全流程設(shè)計，針對三個關(guān)鍵教學環(huán)節(jié)，可以對應(yīng)OBE 教學管理系統(tǒng)、在線教學系統(tǒng)和教學質(zhì)量評價系統(tǒng)這三個子業(yè)務(wù)系統(tǒng)。通過業(yè)務(wù)系統(tǒng)設(shè)定教學目標，開展課堂教學，記錄學生參與討論、作業(yè)、測試等學習活動軌跡，為后續(xù)教學分析提供數(shù)據(jù)支持。

教學大數(shù)據(jù)平臺是整個教學管理過程的基礎(chǔ)平臺，與三個主要業(yè)務(wù)系統(tǒng)進行數(shù)據(jù)對接，為教學全流程提供數(shù)據(jù)采集、數(shù)據(jù)交換、數(shù)據(jù)分析和數(shù)據(jù)預警等服務(wù)，進行各個層面的數(shù)據(jù)分析，保障教學過程的順利開展，為管理決策提供數(shù)據(jù)支持。

3 基于數(shù)據(jù)治理機制的教學大數(shù)據(jù)平臺建設(shè)

高校教學質(zhì)量評價和管理決策需要依賴真實、可靠和全面的數(shù)據(jù)。如何在海量的教學運行數(shù)據(jù)中挖掘出有價值的數(shù)據(jù)觀測項，對學習成果形成評價反饋，需要我們基于教育教學理論基礎(chǔ)來構(gòu)建教學大數(shù)據(jù)平臺，并建立支撐這一平臺高質(zhì)量運行的數(shù)據(jù)治理機制。教學大數(shù)據(jù)監(jiān)測涵蓋人才培養(yǎng)各個環(huán)節(jié)，監(jiān)測點涉及院系、專業(yè)、課程、教學活動、資源保障等諸多要素。這些環(huán)節(jié)涉及的全量數(shù)據(jù)體量較大，數(shù)據(jù)質(zhì)量也千差萬別，給大數(shù)據(jù)應(yīng)用帶來了阻力，因此需要結(jié)合數(shù)據(jù)治理工作來建設(shè)學校教學數(shù)據(jù)監(jiān)測體系和教學大數(shù)據(jù)平臺。

3.1 以數(shù)據(jù)治理為依托構(gòu)建標準數(shù)據(jù)集成體系

數(shù)據(jù)治理是指從組織架構(gòu)、管理制度、操作規(guī)范、應(yīng)用技術(shù)、績效考核支持等多個維度對組織的元數(shù)據(jù)、數(shù)據(jù)標準、數(shù)據(jù)質(zhì)量等領(lǐng)域進行全面管理和持續(xù)改進的過程[5]。數(shù)據(jù)治理主要工作是按照“一數(shù)一源”的原則梳理并確定數(shù)據(jù)源頭，通過對學校各業(yè)務(wù)系統(tǒng)運行狀態(tài)、數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)、數(shù)據(jù)集成和共享情況進行分析，梳理學校主業(yè)務(wù)邏輯，建立各業(yè)務(wù)域數(shù)據(jù)信息標準；根據(jù)業(yè)務(wù)域信息標準，對各業(yè)務(wù)系統(tǒng)數(shù)據(jù)內(nèi)容進行數(shù)據(jù)清洗，配置數(shù)據(jù)對接流程，并根據(jù)業(yè)務(wù)數(shù)據(jù)的更新規(guī)律和使用需求，配置數(shù)據(jù)的調(diào)度規(guī)則，確定不同業(yè)務(wù)系統(tǒng)的數(shù)據(jù)集成方案；從而建立從數(shù)據(jù)源頭梳理、過程質(zhì)量控制、數(shù)據(jù)存儲、數(shù)據(jù)共享到數(shù)據(jù)應(yīng)用完整的數(shù)據(jù)集成體系。具體實現(xiàn)邏輯如圖2所示。

圖2 標準數(shù)據(jù)集成體系

3.2 建設(shè)基于統(tǒng)一數(shù)據(jù)標準的數(shù)據(jù)中心

數(shù)據(jù)治理的核心是建立一個標準規(guī)范、來源權(quán)威穩(wěn)定、數(shù)據(jù)高度融合、數(shù)據(jù)質(zhì)量可靠的全量數(shù)據(jù)平臺，并產(chǎn)生有價值的數(shù)據(jù)應(yīng)用[6]。按照以上邏輯框架，學校數(shù)據(jù)平臺從各業(yè)務(wù)系統(tǒng)數(shù)據(jù)庫中抽取出學校的業(yè)務(wù)數(shù)據(jù)，完成數(shù)據(jù)層的集成，構(gòu)建全量數(shù)據(jù)中心，即“數(shù)據(jù)湖”。全量數(shù)據(jù)中心將覆蓋各業(yè)務(wù)領(lǐng)域全量數(shù)據(jù)，通過數(shù)據(jù)治理工作將數(shù)據(jù)規(guī)范化、標準化，形成標準的高質(zhì)量的數(shù)據(jù)中心，即“標準數(shù)據(jù)倉”。學校各類數(shù)據(jù)通過數(shù)據(jù)中心進行統(tǒng)一存儲，讓數(shù)據(jù)中心成為全校數(shù)據(jù)的統(tǒng)一出口，并按業(yè)務(wù)域進行數(shù)據(jù)管理和展示，實現(xiàn)業(yè)務(wù)數(shù)據(jù)報表統(tǒng)計、決策數(shù)據(jù)分析；同時基于數(shù)據(jù)中心實現(xiàn)接口發(fā)布和數(shù)據(jù)共享服務(wù)，形成學校統(tǒng)一的業(yè)務(wù)數(shù)據(jù)集成環(huán)境。為保證數(shù)據(jù)可追溯，需要基于數(shù)據(jù)中心構(gòu)建歷史庫，對已產(chǎn)生的業(yè)務(wù)數(shù)據(jù)進行歷史版本管理，將所有新增和修改的記錄統(tǒng)一在歷史庫中記錄，實現(xiàn)歷史數(shù)據(jù)的沉淀。

通過數(shù)據(jù)中心的歷史庫管理可以查看歷年的各業(yè)務(wù)系統(tǒng)集成數(shù)據(jù)，并可根據(jù)多條件進行快捷的查詢。同時基于數(shù)據(jù)中心的全局庫進行數(shù)據(jù)倉庫事實表和維度表創(chuàng)建，為數(shù)據(jù)應(yīng)用及數(shù)據(jù)分析提供基礎(chǔ)數(shù)據(jù)。為了使數(shù)據(jù)中心既能有效保留歷史數(shù)據(jù)變動信息，又不會浪費存儲空間，可以通過拉鏈表方式，實現(xiàn)主數(shù)據(jù)、信息編碼數(shù)據(jù)的定時切片、增量備份。

3.3 建設(shè)高性能可擴展的數(shù)據(jù)交換平臺

為保障教學運行過程中各業(yè)務(wù)系統(tǒng)數(shù)據(jù)高效穩(wěn)定交換，需要基于標準數(shù)據(jù)倉面向各業(yè)務(wù)系統(tǒng)提供專業(yè)數(shù)據(jù)交換服務(wù)；按照統(tǒng)一的數(shù)據(jù)模型、數(shù)據(jù)標準和接口規(guī)范，實現(xiàn)接口快速調(diào)用、數(shù)據(jù)自動提取、數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換、數(shù)據(jù)發(fā)送、數(shù)據(jù)校驗、數(shù)據(jù)審核和接口消息提醒等功能。

數(shù)據(jù)交換平臺匯集了各類權(quán)威數(shù)據(jù)，可按照業(yè)務(wù)域分類進行數(shù)據(jù)表接口查找和調(diào)用；通過在線調(diào)試和快速調(diào)用，實時反饋API 的交互情況，快速解決數(shù)據(jù)交換問題，實現(xiàn)業(yè)務(wù)數(shù)據(jù)及時共享管理。針對教學數(shù)據(jù)量大，業(yè)務(wù)邏輯性強的特點，通過采用分布式數(shù)據(jù)交換技術(shù)，提供可隨業(yè)務(wù)數(shù)據(jù)量和交換需求增加而平滑擴展的交換平臺框架，滿足當前及未來學校數(shù)據(jù)服務(wù)需求；同時還將提升數(shù)據(jù)共享交換性能，保障高并發(fā)場景下數(shù)據(jù)交換的效率。

4 結(jié)束語

在數(shù)字化轉(zhuǎn)型背景下，借助大數(shù)據(jù)技術(shù)對人才培養(yǎng)過程的各環(huán)節(jié)進行全流程監(jiān)測與評價已成為必然趨勢，通過數(shù)據(jù)驅(qū)動學習變革的時代已經(jīng)到來[7]。通過研究高校教學改革痛點，建立從培養(yǎng)目標、教與學過程，評價反饋等整個教學全流程的大數(shù)據(jù)監(jiān)測，開展大數(shù)據(jù)治理研究，對促進高校教學質(zhì)量提升具有重要的現(xiàn)實意義。目前開展教學大數(shù)據(jù)研究的高校較多，也產(chǎn)生了不少研究成果，但真正推動應(yīng)用并對教學質(zhì)量提升產(chǎn)生實質(zhì)效果的并不多。教學大數(shù)據(jù)應(yīng)用歸根到底不只是技術(shù)問題，更是管理問題。在數(shù)字化轉(zhuǎn)型這個大背景下，各高校還應(yīng)建立起全員數(shù)字化意識，要將數(shù)字化意識融入教育教學工作中。大數(shù)據(jù)技術(shù)要與教育教學理論深度融合運用，堅持“以學生為中心，目標導向，持續(xù)改進”的原則，與教與學過程緊密結(jié)合，充分發(fā)揮數(shù)據(jù)的價值，讓數(shù)據(jù)成為教學改進的重要支撐，讓決策更加科學、準確。