郝曉玲 李艷紅 趙凌萍 張麗慧

摘? ?要：良好的教學(xué)管理是保障高校教學(xué)有序高效進(jìn)行的重要保障。隨著教學(xué)狀態(tài)數(shù)據(jù)的日益完善，基于數(shù)據(jù)進(jìn)行的教學(xué)管理與監(jiān)測(cè)也越發(fā)必要。文章結(jié)合院系的日常教學(xué)管理需求，進(jìn)行儀表盤的功能設(shè)計(jì)，并采用SQL Server Analysis數(shù)據(jù)倉庫技術(shù)以及PowerBI可視化技術(shù)，進(jìn)行儀表盤的設(shè)計(jì)與開發(fā)，實(shí)現(xiàn)了教學(xué)數(shù)據(jù)挖掘結(jié)果的可視化，能夠支持學(xué)院進(jìn)行教師工作量統(tǒng)計(jì)、課程評(píng)價(jià)、學(xué)習(xí)效果、就業(yè)去向等工作，促進(jìn)教學(xué)管理的信息化建設(shè)。實(shí)踐結(jié)果表明，教學(xué)儀表盤可以更多維、更及時(shí)地展示教學(xué)相關(guān)信息，為教師、教學(xué)管理者提供多層次的決策支持，從而促進(jìn)教學(xué)工作更加有效地開展。

關(guān)鍵詞：教學(xué)儀表盤;教學(xué)管理;數(shù)據(jù)倉庫;可視化;信息系統(tǒng)設(shè)計(jì)

中圖分類號(hào)：G647;TP392 文獻(xiàn)標(biāo)志碼：A 文章編號(hào)：1673-8454（2020）23-0049-06

一、引言

教學(xué)管理涵蓋教學(xué)內(nèi)容管理、組織管理與過程管理等多個(gè)環(huán)節(jié)，涉及學(xué)生學(xué)籍注冊(cè)、選課、畢業(yè)，以及教師排課、評(píng)教等工作，每年涉及培養(yǎng)計(jì)劃修訂、通識(shí)課申報(bào)、高年級(jí)研討課、教材修訂、教改項(xiàng)目立項(xiàng)等多項(xiàng)工作。由于工作涉及面廣，教學(xué)事務(wù)比較瑣碎，在教學(xué)管理與決策時(shí)往往缺乏統(tǒng)籌規(guī)劃，主要依賴于某些較為片面的信息進(jìn)行決策，這對(duì)教學(xué)管理的科學(xué)性帶來了較大困難。如何能在教務(wù)管理資源有限的前提下，使學(xué)院的整個(gè)教學(xué)體系集成統(tǒng)一，使教學(xué)管理有據(jù)可依，使決策更為高效科學(xué)，是亟需解決的現(xiàn)實(shí)問題。

伴隨著互聯(lián)網(wǎng)及大數(shù)據(jù)分析技術(shù)的發(fā)展，教育信息化生態(tài)環(huán)境也越發(fā)智能化，教學(xué)狀態(tài)數(shù)據(jù)日益規(guī)范，這也為大數(shù)據(jù)的挖掘和分析提供了技術(shù)可能。大量的教學(xué)數(shù)據(jù)、評(píng)教數(shù)據(jù)、選課數(shù)據(jù)等多元數(shù)據(jù)進(jìn)行集成，可以記錄學(xué)生的行為信息，也可以記錄教師的授課信息，并以易于理解的可視化方式呈現(xiàn)出來，為教學(xué)的動(dòng)態(tài)管理提供了更為科學(xué)與客觀的指導(dǎo)方法。高等教育應(yīng)用技術(shù)的手段應(yīng)該是創(chuàng)新的，而不是基于表面的技術(shù)。[1]利用教學(xué)過程中的各種狀態(tài)數(shù)據(jù)與過程數(shù)據(jù)，有利于加強(qiáng)技術(shù)與教學(xué)之間的深度融合，從而以更高的效率與效能實(shí)現(xiàn)教學(xué)管理的目標(biāo)。

2013年中國(guó)教育部啟動(dòng)的第二輪本科教學(xué)評(píng)估，與首輪評(píng)估最大不同點(diǎn)在于以“教學(xué)基本狀態(tài)數(shù)據(jù)”為主要依據(jù)，對(duì)“人才培養(yǎng)目標(biāo)與培養(yǎng)效果的實(shí)現(xiàn)狀況”進(jìn)行自查、專家審核與指導(dǎo)。基本狀態(tài)數(shù)據(jù)庫是我國(guó)教育改革中最為突破性的一項(xiàng)技術(shù)改革，也是今后學(xué)科評(píng)估工作的重要參考數(shù)據(jù)。隨著數(shù)據(jù)的日趨完善，在全國(guó)高校教學(xué)中也會(huì)得到日益廣泛的應(yīng)用。教育過程數(shù)據(jù)智能采集系統(tǒng)和智能分析模型的構(gòu)建等方面推進(jìn)了教育質(zhì)量評(píng)價(jià)工作的開展。[2]

教學(xué)數(shù)據(jù)自下而上可以分為院系、學(xué)校、省市、教育部四個(gè)層級(jí)。建立從院系、學(xué)校，到省市、教育部的四級(jí)數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)，有助于準(zhǔn)確把握教學(xué)運(yùn)行狀態(tài)，有利于教育宏觀決策，有利于提高教學(xué)質(zhì)量。其中，院系級(jí)數(shù)據(jù)是最基礎(chǔ)的數(shù)據(jù)，其建設(shè)質(zhì)量決定高層數(shù)據(jù)的應(yīng)用效果。

二、國(guó)內(nèi)外研究現(xiàn)狀分析

儀表盤早期用于企業(yè)管理中，主要供高層決策者對(duì)企業(yè)的整體績(jī)效信息有具體了解，從而進(jìn)行管理決策。近年來，學(xué)習(xí)儀表盤作為大數(shù)據(jù)教學(xué)環(huán)境下一種新型學(xué)習(xí)支持工具，側(cè)重于對(duì)學(xué)習(xí)者的學(xué)習(xí)行為習(xí)慣、興趣偏好、課堂參與、學(xué)習(xí)效果等信息進(jìn)行記錄和追蹤，從而為教師、學(xué)生及管理者提供反饋，進(jìn)而實(shí)現(xiàn)預(yù)習(xí)、課堂學(xué)習(xí)、復(fù)習(xí)等教學(xué)環(huán)節(jié)的持續(xù)改進(jìn)。有學(xué)者基于Few 儀表盤設(shè)計(jì)原則設(shè)計(jì)學(xué)習(xí)分析儀表盤概念框架，并從個(gè)人、他人、個(gè)人與班級(jí)等視角設(shè)計(jì)了學(xué)習(xí)分析儀表盤。[3]可汗學(xué)院2013年推出了數(shù)學(xué)課程的學(xué)習(xí)儀表盤，它貫穿課程學(xué)習(xí)的整個(gè)過程，包括學(xué)習(xí)、練習(xí)、復(fù)習(xí)和測(cè)試等環(huán)節(jié)。[4]

學(xué)習(xí)儀表盤的應(yīng)用可以滿足多個(gè)教學(xué)管理角色多方面的教學(xué)需求。儀表盤的實(shí)現(xiàn)依賴于基礎(chǔ)學(xué)習(xí)數(shù)據(jù)的記錄，通過對(duì)基礎(chǔ)數(shù)據(jù)的多維度分析，既可以對(duì)微觀層面的教與學(xué)互動(dòng)、教學(xué)作業(yè)完成率、學(xué)生參與度等進(jìn)行分析與改進(jìn)，也可以對(duì)宏觀層面的教學(xué)完成質(zhì)量、教學(xué)資源配置等方面進(jìn)行總體權(quán)衡。雷云鶴等[5]提出了基于數(shù)據(jù)分析的精準(zhǔn)教學(xué)決策，主要基于預(yù)學(xué)習(xí)數(shù)據(jù)從現(xiàn)狀分析、基本定位和教學(xué)決策等方面實(shí)施精準(zhǔn)教學(xué)?？梢越柚鷺?biāo)準(zhǔn)變速圖表記錄學(xué)習(xí)者的正確率，量化學(xué)習(xí)績(jī)效和表現(xiàn)。周文艷[6]提出為學(xué)生設(shè)定統(tǒng)一的學(xué)習(xí)任務(wù)和目標(biāo)，借助數(shù)據(jù)安全的分析、可視化方法，還能夠不斷鍛煉學(xué)生的實(shí)踐能力。

張琪等[7]提出圍繞學(xué)習(xí)儀表盤的個(gè)性化設(shè)計(jì)展開探索，旨在為不同人格偏好學(xué)習(xí)者呈現(xiàn)個(gè)性化的指標(biāo)?；谀Ｊ阶R(shí)別技術(shù)判定學(xué)習(xí)者的人格特質(zhì)，建立靜態(tài)區(qū)域與自適應(yīng)區(qū)域，通過數(shù)據(jù)指標(biāo)以及前置工具進(jìn)行內(nèi)容的自適應(yīng)呈現(xiàn)。該學(xué)習(xí)儀表盤為具有差異的學(xué)習(xí)者推送匹配人格特質(zhì)的數(shù)據(jù)指標(biāo)，從而強(qiáng)化學(xué)習(xí)效果。

王鶴等[8]以上海信息技術(shù)學(xué)校為例，設(shè)計(jì)與開發(fā)面向精準(zhǔn)診斷的教學(xué)體征狀態(tài)系統(tǒng)，可對(duì)課堂教學(xué)師生互動(dòng)的全過程進(jìn)行音視頻狀態(tài)數(shù)據(jù)的記錄，并進(jìn)行分類識(shí)別與分析，構(gòu)建起教學(xué)診斷儀表盤，為教學(xué)質(zhì)量提升提供決策支持。張悅[9]提出通過網(wǎng)絡(luò)數(shù)據(jù)與課堂聯(lián)動(dòng)來提升學(xué)生的核心素養(yǎng)。田陽等[10]提出多模態(tài)交互信息分析方法，涵蓋數(shù)據(jù)采集、加工與篩選、數(shù)據(jù)分析等環(huán)節(jié)，通過數(shù)據(jù)表征可視化，將分析得到的結(jié)果經(jīng)過儀表盤反饋給教師、學(xué)生，從而促進(jìn)教與學(xué)的方法優(yōu)化。

通過上述文獻(xiàn)分析可知，越來越多的教學(xué)過程中數(shù)據(jù)化與智能化分析方法，通過學(xué)習(xí)過程和學(xué)習(xí)結(jié)果的高效記錄和智能分析，實(shí)現(xiàn)高效的知識(shí)學(xué)習(xí)以及教學(xué)管理的信息化。

目前，高校教學(xué)類的儀表盤主要還是集中在課程學(xué)習(xí)的儀表盤建設(shè)方面，用于追蹤學(xué)習(xí)者的學(xué)習(xí)過程與結(jié)果。但是，支持教學(xué)管理的儀表盤還未在高校中廣泛使用，也尚未有文獻(xiàn)記錄教學(xué)儀表盤的設(shè)計(jì)與應(yīng)用。本文通過教學(xué)儀表盤開發(fā)，將教學(xué)管理中的教師授課、評(píng)教信息以及學(xué)生的修讀信息、論文信息等集成在一起，將學(xué)生整個(gè)大學(xué)四年的課程及其教授學(xué)期、所屬類別、授課教師、評(píng)教等信息綜合體現(xiàn)在儀表盤上。在表現(xiàn)形式上，把數(shù)字和圖表等集成在一個(gè)界面內(nèi)，使重要信息可以迅速被捕獲。這樣只要查看儀表盤，就能對(duì)學(xué)院整體的教學(xué)有比較全面清楚的認(rèn)識(shí)。

通過教學(xué)儀表盤，可以橫向查看某一學(xué)期學(xué)院教學(xué)的整體現(xiàn)狀，同時(shí)可以查看某一項(xiàng)具體信息;而且可以查看不同學(xué)期的平均情況，縱向了解學(xué)院發(fā)展動(dòng)態(tài)。教學(xué)儀表盤的實(shí)現(xiàn)，可以幫助教學(xué)管理人員提高工作效率，實(shí)時(shí)了解學(xué)院教學(xué)狀況，從而更好地為教學(xué)服務(wù)。此外，通過追蹤相關(guān)的教學(xué)活動(dòng)信息和課程信息，更好地從宏觀層面對(duì)學(xué)院整體進(jìn)行規(guī)劃，而不再拘泥于教學(xué)細(xì)節(jié)。從而為教育資源的發(fā)展與分配、課程設(shè)置的規(guī)劃與開展、教師課程體系的結(jié)構(gòu)性調(diào)整等提供決策參考。

三、教學(xué)儀表盤功能設(shè)計(jì)

本文面向高校教學(xué)管理的基本需求，以院系為單位，以上海財(cái)經(jīng)大學(xué)某學(xué)院的教學(xué)管理需求為例，從四個(gè)方面構(gòu)建儀表盤，主要有教學(xué)工作量?jī)x表盤、課程評(píng)價(jià)儀表盤、學(xué)習(xí)效果儀表盤、就業(yè)儀表盤等，如表1所示。主要功能如下：

1.教學(xué)工作量?jī)x表盤

構(gòu)建“教師-負(fù)荷”矩陣，對(duì)教師教學(xué)工作負(fù)荷進(jìn)行全盤把握，作為教學(xué)結(jié)構(gòu)性調(diào)整的依據(jù)，為教師授課提出針對(duì)性指導(dǎo)意見。例如，可以對(duì)各專業(yè)的教學(xué)工作量進(jìn)行統(tǒng)計(jì)，也可針對(duì)學(xué)院承擔(dān)的專業(yè)課與通識(shí)課的工作量進(jìn)行統(tǒng)計(jì)，也可以按照常任教職和本土教職承擔(dān)的工作量進(jìn)行匯總，還可以對(duì)超額工作量進(jìn)行統(tǒng)計(jì)，進(jìn)而細(xì)化到超課時(shí)數(shù)、超課時(shí)的教師數(shù)等。

2.課程評(píng)價(jià)儀表盤

構(gòu)建“課程-評(píng)教”矩陣，基于課程類型、面向年級(jí)、面向?qū)I(yè)等對(duì)課程評(píng)教工作進(jìn)行多角度的數(shù)據(jù)透視?？梢园磳I(yè)查詢教師教學(xué)的規(guī)范度，以及教學(xué)效果;也可以按課程類別進(jìn)行查詢，包括高年級(jí)研討課、通識(shí)必修課、通識(shí)選修課、新生研討課的總體教學(xué)效果;也可以按照專業(yè)選修課和必修課進(jìn)行查詢。還可以按照上課人數(shù)進(jìn)行查詢，支持比較大班授課和小班授課的效果。還可以按照年級(jí)進(jìn)行展示，分別匯總不同年級(jí)學(xué)生對(duì)課程評(píng)價(jià)的效果。

3.學(xué)習(xí)效果儀表盤

學(xué)習(xí)效果追蹤是教學(xué)環(huán)節(jié)的重要組成部分，主要功能包括：按年級(jí)、按課程類別展示成績(jī)平均分，查詢超過85分以上的學(xué)生成績(jī)比例;查詢學(xué)分低于2.0的學(xué)生，查詢其所屬專業(yè)、各門課程的成績(jī)分布;查詢不同專業(yè)學(xué)生對(duì)教學(xué)的滿意度。

4.就業(yè)儀表盤

可以按照系別查詢學(xué)生畢業(yè)設(shè)計(jì)研究方向、論文題目、指導(dǎo)教師、就業(yè)去向、就業(yè)所屬行業(yè)、就業(yè)職位、基本工資等信息。

通過上述教學(xué)儀表盤的開發(fā)，可以對(duì)學(xué)院整體教學(xué)質(zhì)量進(jìn)行全盤把握，對(duì)學(xué)院教學(xué)的薄弱環(huán)節(jié)進(jìn)行分析和預(yù)警，便于管理層對(duì)教學(xué)提供決策指導(dǎo)。

四、教學(xué)儀表盤系統(tǒng)開發(fā)技術(shù)方案

基于系統(tǒng)功能需求，建設(shè)教學(xué)儀表盤系統(tǒng)的應(yīng)用邏輯架構(gòu)。該系統(tǒng)為四層結(jié)構(gòu)，從下層到上層分別是數(shù)據(jù)源層、數(shù)據(jù)倉庫層、聯(lián)機(jī)分析處理層以及可視化層，如圖1所示。

各邏輯層的主要分工如下：

（1）數(shù)據(jù)源層。數(shù)據(jù)底層，具有多源異構(gòu)特點(diǎn)，可能來自于不同的部門，具有不同的結(jié)構(gòu)形式，如文本文件、Word文件、數(shù)據(jù)庫文件、Excel文件、以XML格式存儲(chǔ)的復(fù)雜數(shù)據(jù)格式等。

（2）數(shù)據(jù)倉庫層。數(shù)據(jù)經(jīng)過抽取和轉(zhuǎn)換之后，采用統(tǒng)一的格式存放在數(shù)據(jù)倉庫中，利用數(shù)據(jù)倉庫進(jìn)行數(shù)據(jù)的重新組織，以便進(jìn)行多維分析處理。

（3）聯(lián)機(jī)分析處理層。基于靈活的分析功能、直觀的數(shù)據(jù)操作，通過對(duì)多維數(shù)據(jù)集進(jìn)行有效組織和查詢，為教學(xué)管理人員提供所需的數(shù)據(jù)透視圖表，支持教學(xué)管理決策。

（4）可視化層。主要負(fù)責(zé)采用可視化工具，將分析結(jié)果以豐富的、動(dòng)態(tài)的圖表形式更直觀地呈現(xiàn)給用戶。

基于該應(yīng)用架構(gòu)，形成技術(shù)路線的基本思路如下。

1.數(shù)據(jù)抽取、轉(zhuǎn)換和加載（ETL）

ETL工具從異構(gòu)數(shù)據(jù)源抽取數(shù)據(jù)，并將數(shù)據(jù)清洗、規(guī)范化后裝載到數(shù)據(jù)倉庫。[11]

本系統(tǒng)運(yùn)用 SQL Server Management Service工具，將教師基本信息數(shù)據(jù)、教學(xué)數(shù)據(jù)、學(xué)生成績(jī)數(shù)據(jù)、績(jī)點(diǎn)數(shù)據(jù)、學(xué)生基本信息數(shù)據(jù)等從不同的數(shù)據(jù)庫表中進(jìn)行抽取并轉(zhuǎn)換，以創(chuàng)建數(shù)據(jù)倉庫。

（1）基礎(chǔ)數(shù)據(jù)抽取。數(shù)據(jù)抽取環(huán)節(jié)主要是基于數(shù)據(jù)分析的需求，以及數(shù)據(jù)倉庫的主題，有選擇性地從面向應(yīng)用的基礎(chǔ)數(shù)據(jù)庫表中抽取相應(yīng)的數(shù)據(jù)，用于后續(xù)聯(lián)機(jī)分析處理。主要是以課程、教師教學(xué)、教學(xué)評(píng)教等主題需求為驅(qū)動(dòng)，分別從教學(xué)管理系統(tǒng)中抽取相應(yīng)的課程數(shù)據(jù)、教學(xué)數(shù)據(jù)、評(píng)教數(shù)據(jù)等，進(jìn)行基礎(chǔ)數(shù)據(jù)的采集，設(shè)置每個(gè)表的主鍵和字段數(shù)據(jù)類型。

（2）數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換。數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換的工作較為基礎(chǔ)，主要是對(duì)數(shù)據(jù)的格式進(jìn)行統(tǒng)一，使數(shù)據(jù)的度量單位保持一致，以確保數(shù)據(jù)的質(zhì)量。由于這些數(shù)據(jù)分別來自于不同數(shù)據(jù)庫表，源數(shù)據(jù)在整合過程中會(huì)存在標(biāo)準(zhǔn)不同的情況，需要先對(duì)即將載入數(shù)據(jù)倉庫中的數(shù)據(jù)項(xiàng)名稱進(jìn)行統(tǒng)一，對(duì)計(jì)量的口徑進(jìn)行統(tǒng)一。此外，抽取的數(shù)據(jù)可能存在記錄重復(fù)現(xiàn)象，需要?jiǎng)h除;對(duì)于有些字段出現(xiàn)空缺數(shù)據(jù)，需要進(jìn)行核實(shí)和補(bǔ)充。例如：新增課程類別表，增加字段區(qū)分專業(yè)類與通識(shí)類，新增學(xué)期績(jī)點(diǎn)和累積績(jī)點(diǎn);需要根據(jù)分析需求對(duì)班級(jí)規(guī)模進(jìn)行劃分，增加字段;將教學(xué)工作量和評(píng)教結(jié)果合并成一張表，放在教學(xué)結(jié)果里。

（3）數(shù)據(jù)加載。加載過程將已經(jīng)完成轉(zhuǎn)換后的高質(zhì)量數(shù)據(jù)導(dǎo)入到提前設(shè)計(jì)好的數(shù)據(jù)倉庫維度模型表中。

2.數(shù)據(jù)倉庫邏輯結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)

借助數(shù)據(jù)倉庫技術(shù)，可以形成面向教學(xué)管理主題的數(shù)據(jù)管理，把分散在各數(shù)據(jù)庫表中的原始數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)化為集中統(tǒng)一、隨時(shí)可訪問的信息。[12]

先確立數(shù)據(jù)倉庫主題。對(duì)于本項(xiàng)目而言，通過分析原有教學(xué)管理相關(guān)的數(shù)據(jù)庫，主要確定教師工作量、課程、課程評(píng)價(jià)、學(xué)習(xí)效果、就業(yè)等五個(gè)主題。并針對(duì)這些主題，建立多維數(shù)據(jù)集，建立統(tǒng)一的數(shù)據(jù)存儲(chǔ)、記錄標(biāo)準(zhǔn)和格式，形成面向用戶的主題數(shù)據(jù)倉庫解決方案，方便各系統(tǒng)接入快速調(diào)用，變更代價(jià)少。如圖2所示。

其中，事實(shí)表包括教學(xué)結(jié)果、論文信息、學(xué)期學(xué)生成績(jī)、學(xué)生績(jī)點(diǎn)。維度表包括學(xué)年學(xué)期、教師信息、教學(xué)任務(wù)、學(xué)生信息等。

3.聯(lián)機(jī)分析處理技術(shù)

在確定事實(shí)數(shù)據(jù)與維度數(shù)據(jù)后，采用星形數(shù)據(jù)倉庫模型結(jié)構(gòu)，通過數(shù)據(jù)加載過程建成數(shù)據(jù)倉庫。然后，可以通過不同的OLAP架構(gòu)模式對(duì)多維數(shù)據(jù)集進(jìn)行聯(lián)機(jī)分析處理。SQL Server2012的SSAS有多維模式和Tabular模式兩種類型，我們選用的是多維模式，在SSDT下開發(fā)了這個(gè)教學(xué)儀表盤商務(wù)智能項(xiàng)目。將OLAP技術(shù)應(yīng)用于教學(xué)管理，除了滿足日常教學(xué)實(shí)務(wù)的簡(jiǎn)單檢索、統(tǒng)計(jì)之外，還可以提供關(guān)于教學(xué)的總體狀況，通過歷史數(shù)據(jù)的縱向及橫向比對(duì)，提取更多有價(jià)值的信息，提高教學(xué)管理與決策的效率。

4.可視化技術(shù)

本項(xiàng)目主要采用PowerBI作為可視化工具，通過可視化技術(shù)可以將數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換成圖形或圖像的形式進(jìn)行呈現(xiàn)，提高與用戶之間的交互能力。

PowerBI是一款BI（商務(wù)智能）工具，能夠從各種數(shù)據(jù)源中抓取數(shù)據(jù)進(jìn)行分析，支持Excel，各類數(shù)據(jù)庫如SQL Server、Oracle、My SQL、IBM DB2等，還支持從R語言腳本、Hdfs文件系統(tǒng)、Spark平臺(tái)等處導(dǎo)入數(shù)據(jù)。Power BI采用的拖拉控件式圖形化開發(fā)模式，能在較短時(shí)間內(nèi)生成各種可視化的報(bào)表。

Power BI安裝簡(jiǎn)單，預(yù)設(shè)豐富實(shí)用的分析模型、豐富的報(bào)表與圖表，具有快速實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)可視化及數(shù)據(jù)分析全覆蓋、可重復(fù)并免費(fèi)使用的優(yōu)勢(shì)。通過Power BI以更細(xì)化的形式表達(dá)數(shù)據(jù);以更全面的維度理解數(shù)據(jù);以更美的方式呈現(xiàn)數(shù)據(jù)，從而實(shí)現(xiàn)了信息和數(shù)據(jù)的一體化、數(shù)據(jù)的交互與可視化。

Power BI與教學(xué)儀表盤數(shù)據(jù)倉庫的底層技術(shù)工具SQL Server Analysis Service緊密集成，銜接方便，進(jìn)行簡(jiǎn)單的設(shè)計(jì)就可以輕松地從多維數(shù)據(jù)集中提取數(shù)據(jù)進(jìn)行直觀、類型豐富的圖表展示。

五、教學(xué)儀表盤應(yīng)用實(shí)例

本研究結(jié)合某學(xué)院的教學(xué)管理相關(guān)數(shù)據(jù)建設(shè)了教學(xué)儀表盤，其應(yīng)用情況及展示效果簡(jiǎn)介如下。

1.教學(xué)工作量多維展示

通過教學(xué)儀表盤可以展示學(xué)院的總體情況，可以按照“學(xué)院—系別—工號(hào)”的順序向下鉆取，可以整體向下鉆取，也可以就具體單個(gè)學(xué)院或者系別向下鉆取。左上的指標(biāo)是學(xué)院的總體情況，不會(huì)隨其他圖表的改變而改變;右上儀表盤顯示當(dāng)前選中的單元占總體教學(xué)工作量的比例。

（1）不同課程類別的工作量（見圖3）

右下的矩陣是從課程類別角度匯總的工作量。與柱形圖是相呼應(yīng)的。柱形圖變動(dòng)，矩陣隨之變動(dòng)。矩陣變動(dòng)，柱形圖也隨之變動(dòng)。在此基礎(chǔ)上，可以單獨(dú)點(diǎn)擊某個(gè)教師對(duì)應(yīng)的工具欄，在右側(cè)矩陣就可以看到這個(gè)教師上的課程信息。

左下的柱形圖是可以按照“課程種類—課程類別—課程名稱—課程序號(hào)”的順序向下鉆取，可以整體向下鉆取，也可以就具體單個(gè)種類或者類別向下鉆取。右下的矩陣是從教師系別工號(hào)角度匯總的工作量。點(diǎn)擊柱形圖中通識(shí)課工具欄，就下鉆到通識(shí)課對(duì)應(yīng)的課程類別。一直下鉆到最底層課程序號(hào)。單獨(dú)點(diǎn)擊某個(gè)序號(hào)對(duì)應(yīng)的工具欄，在右側(cè)矩陣就可以看到課程對(duì)應(yīng)的教師。

此外，還可以按照系別、不同教職類型（常任軌、聘用制教職）進(jìn)行可視化呈現(xiàn)。

（2）展示超額完成的工作量

此外，還可以按照不同的組織單元、系別、工號(hào)、教職類型等進(jìn)行教師工作量的核算。如圖4所示。

左下的矩陣顯示了每位教師的總課時(shí)、額定工作量和超額工作量。右下是按照“組織單元—系別—工號(hào)”的順序匯總的超額工作量，與矩陣是相呼應(yīng)的。右上兩個(gè)篩選器可以對(duì)下方和右側(cè)的圖表進(jìn)行篩選，查看具體某個(gè)院或者某個(gè)系別的數(shù)據(jù)。右側(cè)顯示了超額完成工作量的教師在各個(gè)系的分布。例如，點(diǎn)擊該學(xué)院的某個(gè)系別，顯示結(jié)果如圖5所示。

2.課程評(píng)價(jià)

評(píng)教結(jié)果的展示是對(duì)“教學(xué)規(guī)范—校內(nèi)百分比和教學(xué)結(jié)果—校內(nèi)百分比”取的平均值。如圖6所示。

上方的兩個(gè)指標(biāo)是學(xué)院的總體情況，是不會(huì)隨其他圖表的改變而改變的;下方三個(gè)矩陣分別從教師、課程、人數(shù)三個(gè)角度展示評(píng)教結(jié)果。左側(cè)下鉆順序是“組織單元—系別—工號(hào)”，中間是“課程種類—課程類別—課程名稱—課程序號(hào)”，右側(cè)是對(duì)上課實(shí)際人數(shù)進(jìn)行分組展示?？梢哉w下鉆也可以單擊單獨(dú)一行下鉆。例如，可以對(duì)不同系別、不同類課程、不同班級(jí)規(guī)模的課程評(píng)價(jià)情況進(jìn)行深入分析。

3.學(xué)習(xí)效果展示

通過可視化展示，可以直觀看到學(xué)院學(xué)生的平均績(jī)點(diǎn)，以及上學(xué)期績(jī)點(diǎn)情況，縱向比較總體學(xué)習(xí)狀況。還可以根據(jù)年級(jí)查看學(xué)習(xí)效果，如圖7所示。

通過學(xué)生成績(jī)挖掘，可以及時(shí)發(fā)現(xiàn)學(xué)生學(xué)習(xí)薄弱科目，以及存在共性問題的課程，對(duì)具體學(xué)業(yè)問題進(jìn)行追蹤和分析，理解學(xué)生存在的困難。形成有價(jià)值的信息反饋給學(xué)生，提供個(gè)性化學(xué)習(xí)指導(dǎo)。此外，也把相關(guān)信息反饋給相關(guān)教師，從而改進(jìn)教學(xué)設(shè)計(jì)，形成良性循環(huán)。

可以在該儀表盤中繼續(xù)下鉆，根據(jù)“年級(jí)—課程種類—課程類別—課程名稱—課程序號(hào)”，進(jìn)一步查詢相應(yīng)的信息。此外，還可以匯總這個(gè)學(xué)期績(jī)點(diǎn)低于或者等于2.0的學(xué)生，點(diǎn)擊該學(xué)生序號(hào)，進(jìn)一步查看該生課程的詳細(xì)信息和成績(jī)，這樣可以對(duì)學(xué)習(xí)有困難的學(xué)生各門課情況進(jìn)行深入分析，有助于建立和健全學(xué)生的學(xué)業(yè)預(yù)警，從而實(shí)施針對(duì)性的指導(dǎo)和幫扶措施。

六、結(jié)語

教學(xué)儀表盤圍繞教學(xué)決策進(jìn)行修正和補(bǔ)充，基本覆蓋了院系級(jí)本科教學(xué)工作的內(nèi)容。通過基礎(chǔ)數(shù)據(jù)的建設(shè)，可以對(duì)接教務(wù)數(shù)據(jù)，實(shí)現(xiàn)多維度多視角的教學(xué)展示，有助于基層教學(xué)組織建設(shè)。本儀表盤也具有可定制性與可擴(kuò)展性，可以滿足多個(gè)教學(xué)管理角色多方面的教學(xué)需求。今后，可以在更多教學(xué)管理情境中引入教學(xué)儀表盤，提升教學(xué)管理的信息化水平。

在教學(xué)儀表盤設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn)過程中我們也得到一些經(jīng)驗(yàn)和教訓(xùn)，主要包括以下幾點(diǎn)：

（1）主題分析目標(biāo)的確立要及早。數(shù)據(jù)倉庫是一個(gè)面向主題服務(wù)的技術(shù)， 及早地確定主題有助于后繼一系列的設(shè)計(jì)和技術(shù)部署。

（2）保證數(shù)據(jù)質(zhì)量的工作是值得投入時(shí)間做的。這是后繼分析和決策的基礎(chǔ)，所以在ETL環(huán)節(jié)要舍得投入時(shí)間，這個(gè)環(huán)節(jié)的時(shí)間占比達(dá)到60%～80%，要保持足夠的耐心和細(xì)致、認(rèn)真的精神去梳理和清洗數(shù)據(jù)。

（3）可視化過程要注重工具的選擇?？梢暬^程是最能展示效果的環(huán)節(jié)，要選擇數(shù)據(jù)倉庫技術(shù)銜接的和簡(jiǎn)單容易上手的工具，降低開發(fā)的難度。

（4）可視化界面開發(fā)過程要保持和用戶密切溝通。在可視化過程中要根據(jù)用戶的需求進(jìn)行可視化界面的設(shè)計(jì)，注意儀表盤的數(shù)據(jù)綜合和動(dòng)態(tài)顯示的特點(diǎn)，同時(shí)結(jié)合用戶的喜好，選擇合適的圖表類型和顏色，追求實(shí)用而不是炫酷。

本研究也存在一定不足之處：

（1）儀表盤的數(shù)據(jù)需定期更新，如每學(xué)期更新一次;由于數(shù)據(jù)來自于不同的數(shù)據(jù)源，在抽取數(shù)據(jù)后需要進(jìn)行一定的人工參與的預(yù)處理和數(shù)據(jù)清洗工作。

（2）目前還無法實(shí)現(xiàn)直接從平臺(tái)后臺(tái)進(jìn)行的數(shù)據(jù)抽取，在數(shù)據(jù)展示分析的種類或圖表類型上還可以繼續(xù)豐富，也可引入一些合適的數(shù)據(jù)挖掘算法進(jìn)行深度的數(shù)據(jù)分析，提煉出規(guī)律和知識(shí)更好地輔助教學(xué)決策。

未來考慮進(jìn)一步開發(fā)成平臺(tái)，實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)的自動(dòng)化采集以及智能化分析，真正提高教學(xué)管理的效果，發(fā)現(xiàn)教學(xué)管理中存在的問題。

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（編輯：王天鵬）