高校教学基本状态数据库系统项目

高校教学基本状态数据库系统项目需求分析和技术方案第一部分项目总体情况一、项目建设目标（一）通过研究国内外高校教学评估的标准和方法，建立一整套有利于反映高等学校教学基本状态的指标体系和教学特征分析方法。

（二）建立有利于突出软件和内涵建设，有利于改进教学评估方法，有利于加强政府科学决策、分类指导和学校自我诊断，深化改革，规范管理的高校教学基本状态数据库。

（三）开发基于网络的高校教学基本状态数据库统计分析及监控系统，通过运用多种统计分析方法、对比模型和预测数学模型，分析教学过程中的基本特征要素和关键环节的量化数据信息，客观翔实地展示高校教学资源的投入与效益，分析和预测高校教学状态未来的发展趋势，提供教学状况的监控预警功能，结合直观、灵活的GIS可视化系统有效的展示高校教学的基本特征状态和教育教学规律。

二、项目建设内容本项目包括“高校教学基本状态数据指标体系”、“高校教学基本状态网络数据库”、“高校教学评估方法试验平台”、“基于网络的高校教学基本状态数据统计分析及监控系统”四个建设内容。

A、几个子项目之间的关系是：“高校教学基本状态数据指标体系”是建立“高校教学基本状态网络数据库”的基础；“高校教学基本状态网络数据库”是建设“基于网络的高校教学基本状态数据统计分析及监控系统”的基础。

图 1 项目建设内容B、其建设内容主要有下面三点：(一)、高等教育教学基本状态指标体系、教学特征分析方法的理论研究1、高校教学基本状态指标体系研究通过调查相关指标体系，总结本科教学质量评估的经验，充分吸收现有高等教育教学管理研究的成果，采用文献调研、专家访谈、问卷调查、统计分析等方法，“高校教学评估方法试验平台”、从高校教学工作的大量实际信息中，提取集中体现教学基本特征的数据指标，研究制定高校教学基本状态指标体系。

揭示高校教学过程和教学管理的关键特征要素和关键环节，为高校教学的有效评估和质量提升提供依据和指导。

指标体系可以从宏观和微观、动态和静态、投入与产出等不同的视角做出分类描述。

在初步调查研究相关指标体系、深入分析其优长和不足的基础上，根据高校教学实际情况，拟提出由教学基本要素、教学过程与方法、教学投入、教学成果和教学管理与改革等五个方面构成的指标体系。

2、教学基本特征及状态监控分析方法和决策支持模型的研究建立能够体现教学基本特征的数据统计和模型研究方法，对教学基本特征要素、关键环节数据进行统计、对比、相关性和预测分析，为政府部门分类指导提供决策支持，以及为高等院校自我诊断、深化改革、加强建设、科学管理提供依据。

(二)、高校基本状态网络数据库建设数据库设计的基本原则：良好的数据完备性、扩展性、历史沉淀性、可审计性、分析的支撑性。

数据库建设的关键要素：数据库架构设计、数据指标选择。

本项目拟采用元数据管理来实现对指标数据的柔性管理，以满足基本状态数据体系的扩展性和完备性要求；通过分区存储方式存储历史基本状态数据和分析结果数据，以便直接查询，满足历史基本状态数据的沉淀性要求；采用自顶向下和属性重要性分析的研究方法，确保基本状态数据对分析的支撑性。

为了支撑分级上报的体系结构，数据库系统要建设成“三层用户两级中心”的架构。

数据库采用分布式分级管理方式，包括教育部建设的统一数据库和各省份建设的分省数据库。

这种架构适合于数据的分级上报和高校教学的自我诊断和分级诊断，采用B/S架构，以Web方式进行访问，在后台亦采用B/S方式进行管理。

数据库及其元数据管理的分层管理架构图如下：图 2 数据库结构-三层用户两级中心(三)、基于网络的高校教学基本状态数据统计分析及监控系统建立高校教学基本状态数据和特征进行分析支撑系统，提供专用的分析算法和分析模型，包括基本统计，二次分析，趋势预测以及自定义分析等功能。

对高校教学资源的投入规模、投入结构和效益进行客观展示与统计分析，并对历史变迁、现状和发展趋势进行分析和预测。

提供教学状态的监控预警功能，对指定指标进行监控，超过指定阈值时自动预警，以便于高校问题自查和教育行政管理部门监督高校的运行态势。

提供基于GIS(地理信息系统)的可视化数据查询和统计功能，能够实现直观、灵活的空间互操作功能，进行基于空间地域的数据查询和统计分析，为政府教育决策提供空间可视化支撑。

具体建设内容:1.提供多粒度的数据基本特征统计、展示功能：统计指标包括最大值、最小值、求和、均值、中位数、方差等。

统计粒度从宏观到微观细分出不同的层次，例如按照空间维度上的不同粒度统计，能够从微观的单个高校的数据到分省区数据，再到宏观的全国层面的数据进行多层统计展现；在时间粒度上，可以展示不同统计周期粒度下的数据，从学期到学年，再到若干年的数据统计展现等。

这有助于教育行政部门从若干个不同层面上研究问题，为教育决策提供坚实的数据支撑。

2.比值分析：比值分析指标包括生均经费、教师数/学生数、人均成果数和生均精品课程等。

在比值分析基础上，对比值之间的平衡性进行分析，为高校各项教学比值指标的协调发展提供数据支撑。

3.结构分析：结构分析指标包括学生专业人数结构、学生类型结构、教师职称结构、学历结构、年龄结构等。

结构分析有助于反映高校的教学资源配置情况。

4.时间序列和趋势分析：利用不通时间段的高校教学基本状态数据，分析不同指标随时间变化的特征，采用支持向量机算法、神经网络算法等建立数学模型，研究教学指标的变化规律，并进行趋势分析。

包括：高校本科生发表论文数占本校学生发表论文数比例的历史变化情况曲线和未来趋势预测、高校用于教学的设备投入额的历史情况和未来趋势预测、高校师生比的历史情况和变化趋势等。

5.相关性分析：通过研究基本状态数据之间、关键指标之间的联系，确定它们之间的关联性及其关联程度，从而得出教学投入与产出间的关系。

相关性分析指标包括教授数与学校获奖成果数，以及精品课程数的相关程度，经费投入与教学成果之间的相关性分析等。

6.聚类分析：通过研究监督和非监督机器学习算法和分析某些特征数据和基本状态数据，对高校教学状态数据进行属性聚类分析，并对给定指标的发展过程和发展态势进行时间序列聚类分析，依据相似和相异性为政府对高校进行分类管理提供数据依据。

7.基于数据分析的监控和预警：采用基于规则的预警机制和孤立点分析方法，对关键数据进行监控，发现某些指标发展突出和发展滞后的高校，为政府对高校的监管和高校的自我管理提供及时的信息支撑。

8.可信度分析：采用基于异常孤立点的分析方法，从统计的角度发现基本状态数据的异常现象，检测上报数据的真实性，并对异常进行及时报告。

第二部分系统需求规约1.安全需求（1）操作系统安全:由Linux保障;（2）数据库安全:由Oracle数据库保障:（3）应用系统安全由:防火墙、用户登陆管理等来保障:●用户分类为教育部主管部门用户、教育部其他部门用户、各省教育厅局用户、高校用户、科研用户、公众用户、其他用户。

●科研、公众、其他用户只具有读和查看的权限。

●教育部主管部门用户、教育部其他部门用户、各省教育厅局用户具有查看和监督（如何体现监督还需要研究）的权限，高校用户能够查看所有的数据，以便于监督（但是查看的时间有限制，以免互相对照攀比），高校用户能够填报和修改自己高校的数据。

●系统的安全和用户权限的原则是，填报数据的用户有对数据的修改权限，其他用户至多只有查看权限或者审核权限。

2.元数据管理需求本项目拟采用元数据管理来实现对指标数据的柔性管理，以满足基本状态数据体系的扩展性和完备性要求；通过分区存储方式存储历史基本状态数据和分析结果数据，以便直接查询，满足历史基本状态数据的沉淀性要求；采用自顶向下和属性重要性分析的研究方法，确保基本状态数据对分析的支撑性。

3.数据库管理需求数据库设计的基本原则：良好的数据完备性、扩展性、历史沉淀性、可审计性、分析的支撑性。

数据库建设的关键要素：数据库架构设计、数据指标选择。

为了支撑分级上报的体系结构，数据库系统要建设成“三层用户两级中心”的架构。

数据库采用分布式分级管理方式，包括教育部建设的统一数据库和各省份建设的分省数据库。

这种架构适合于数据的分级上报和高校教学的自我诊断和分级诊断，采用B/S架构，以Web方式进行访问，在后台亦采用B/S方式进行管理。

数据库及其元数据管理的分层管理架构图如下：4.报表总体设计用例分析（1）报表流程管理完成一张报表的生成和后续处理工作，包括审计、审定、生成Excel文件和上传到总部等若干流程。

如下图所示：（2）个性化定制个性化定制允许用户根据个人喜好定制知识管理平台的上报、展示界面。

不同学校有不同数据类别需填报的对口单位，上报界面经过定制，以适合各个学校不同的管理体制，各学校可以自行定制出自己学校对口单位。

用户可以自由定制知识展示风格、经营信息分析流程、组织各项分析功能和统计报表。

个性化定制主要包括五个方面的配置：配色方案，目录结构组织，页面布局等，分析流程，报表订阅。

个性化定制不影响其他用户，也不影响缺省设置和标准模板。

5.用户登陆管理：用户分类为教育部主管部门用户、教育部其他部门用户、各省教育厅局用户、高校用户、科研用户、公众用户、其他用户。

（1）登陆的流程和涉及数据是：（2） 登陆界面示例6. 安全和授权管理各类用户的职权是不同的，采用逐级授权功能，实现信任传递功能，对每一个用户账号的建立和改变都要进行日志管理。

权限采用按照功能模块的矩阵授权方法管理。

对这个矩阵的概念进行设计。

（1）用户授权用户基本权限分为六类，形成的关系是，其中每一类可以新建下一类或者附属用户，并在授权矩阵中给出，下属的用户在权限上不能超过授权者。

限制：能为用户设定不同模块的访问功能，分别明确读、写、删权限，并且能够在事后进行编辑和修改。

7.基本状态数据收集Web数据录入、批量导入导出、数据管理（删除、修改）。

录入的流程：（1）批量导入：批量录入需要给出一个中间文件的格式和示例，提供在网站上，由使用者下载和填报。

一般采用excel格式作为中间文件，批量导入和导出的界面是：●导入：●导出：文件格式的设计采用Excel表格文件。

具体设计？（2）接口和转换格式：给出中间数据表的格式和标准，供各个用户单位按照本单位现有系统的数据情况，开发自己专用的数据转换程序。

本功能需要和数据库组进行磋商，才能定。

需要提出中间数据格式，提供一些接口转换函数的定义。

（3）Web录入界面：界面示例：8.监督和信息反馈本模块包括两大类别，一个是外部发布和信息收集，另外一个是内部分析监控所用。

公示功能、反馈举报功能、公众信息发布、讨论和发言和可信度分析、数据审核。

（1）公示功能、反馈举报功能、公众信息查询、讨论和发言公示、发言、举报都需要有序的进行，不能等同与社会网站的功能，所以有一些限制性的要求，另外板块分类要合理。