閆朝升，李 丹

（黑龍江中醫(yī)藥大學(xué) 現(xiàn)代教育技術(shù)與信息中心，黑龍江 哈爾濱 150040）

教師教學(xué)質(zhì)量評價已成為高校教學(xué)質(zhì)量保障的重要環(huán)節(jié)。為降低教學(xué)質(zhì)量評價工作成本，提高工作效率，一些高校建立并應(yīng)用教師教學(xué)質(zhì)量評價系統(tǒng)[1-3]，對日常業(yè)務(wù)處理工作提供了有效的支持，積累了大量的評價歷史數(shù)據(jù)。隨著教學(xué)質(zhì)量評價信息需求的日漸迫切，現(xiàn)有的事務(wù)處理系統(tǒng)難以滿足管理層對歷史數(shù)據(jù)的深層次分析處理。聯(lián)機分析處理（On-Line Analytical Processing，OLAP）能夠快速、一致和交互地獲取在多角度下的觀測值，為用戶提供隱藏在大量數(shù)據(jù)中的信息。如何從事務(wù)處理向聯(lián)機分析處理擴展，快速、便捷地發(fā)現(xiàn)有價值的信息，為管理層的決策提供有效支持，是高校教師教學(xué)質(zhì)量評價工作的關(guān)鍵任務(wù)。

目前，一些研究者采用數(shù)據(jù)倉庫技術(shù)，設(shè)計了教學(xué)質(zhì)量聯(lián)機分析處理系統(tǒng)[4-5]。但是，現(xiàn)有的研究工作忽略了數(shù)據(jù)倉庫和數(shù)據(jù)集市之間區(qū)別。數(shù)據(jù)倉庫適合全局的信息需求，是高校決策支持所需的單一集成數(shù)據(jù)源。數(shù)據(jù)集市則用于服務(wù)特定部門的信息需求，是教學(xué)質(zhì)量評價數(shù)據(jù)分析處理的最佳分析型數(shù)據(jù)環(huán)境。因此，文中提出了基于數(shù)據(jù)集市的高校教學(xué)質(zhì)量評價聯(lián)機分析處理系統(tǒng)設(shè)計方法，保證系統(tǒng)的實用性，縮短開發(fā)周期，降低開發(fā)成本，更為高校其他部門的相關(guān)系統(tǒng)設(shè)計和實現(xiàn)提供高效、可行的解決方案。

1 數(shù)據(jù)倉庫與數(shù)據(jù)集市

作為決策支持的關(guān)鍵技術(shù)，數(shù)據(jù)倉庫（Data Warehouse）和數(shù)據(jù)集市（Data Mart）之間存在著一定的區(qū)別。主要體現(xiàn)在如下兩方面：

1）在信息需求方面。數(shù)據(jù)倉庫服務(wù)于企業(yè)/公司的信息需求；數(shù)據(jù)集市服務(wù)于特定部門的信息需求。因此，數(shù)據(jù)集市包含企業(yè)/公司的不同特定職能范圍內(nèi)的有用信息。另外，針對需求而言，數(shù)據(jù)倉庫的需求是在迭代式開發(fā)過程中逐漸清楚的，數(shù)據(jù)集市則常是在了解需求之后進行結(jié)構(gòu)設(shè)計。

2）在開發(fā)方法方面。數(shù)據(jù)倉庫采用迭代開發(fā)方法[6]，即先建立數(shù)據(jù)倉庫的一部分，之后再建立另一部分，且后一階段的開發(fā)依賴于上一階段的開發(fā)結(jié)果。這是因為只有在完成數(shù)據(jù)倉庫的部分開發(fā)任務(wù)并根據(jù)用戶的使用反饋之后，進一步預(yù)測需求，完成數(shù)據(jù)倉庫的下一階段開發(fā)，如此反復(fù)。數(shù)據(jù)集市是根據(jù)部門的特殊需求而建立的。數(shù)據(jù)集市包括從屬數(shù)據(jù)集市和獨立數(shù)據(jù)集市兩類。前者依賴于數(shù)據(jù)倉庫的構(gòu)建，需要預(yù)先計劃和不同部門之間協(xié)調(diào)等過程；后者直接由部門創(chuàng)建，而無需考慮其他部門，具有創(chuàng)建費用低、開發(fā)周期短等突出特點。

目前，數(shù)據(jù)倉庫在高校領(lǐng)域中的應(yīng)用尚處于起步階段。面對數(shù)據(jù)倉庫的開發(fā)周期長、工程性強的特點，如何快速、低耗地構(gòu)建分析型數(shù)據(jù)環(huán)境，構(gòu)建實用性強、操作便捷、擴展性良好的數(shù)據(jù)分析平臺，力求短時間內(nèi)滿足管理層的信息需求，很快地感受到?jīng)Q策支持服務(wù)效果，已成為一項緊迫的任務(wù)。

另外，盡管獨立數(shù)據(jù)集市不適合解決全局的信息問題，但是，針對部門級的信息處理問題，獨立數(shù)據(jù)集市無需依賴數(shù)據(jù)倉庫的構(gòu)建，是一種高效、快速的解決方案。因此，文中采用獨立數(shù)據(jù)集市，構(gòu)建分析型數(shù)據(jù)環(huán)境。

2 系統(tǒng)設(shè)計

2.1 體系結(jié)構(gòu)設(shè)計

本系統(tǒng)采用了 Client/Server（C/S，客戶機/服務(wù)器）模式，由用戶端、應(yīng)用服務(wù)端和數(shù)據(jù)服務(wù)端3部分構(gòu)成，如圖1所示。其中，用戶端用于提供系統(tǒng)操作界面和結(jié)果顯示界面；應(yīng)用服務(wù)端用于提供數(shù)據(jù)檢測、數(shù)據(jù)分析、結(jié)果導(dǎo)出、數(shù)據(jù)查詢、數(shù)據(jù)維護等功能；數(shù)據(jù)服務(wù)端用于實現(xiàn)數(shù)據(jù)集市的數(shù)據(jù)存儲。

圖1 系統(tǒng)體系結(jié)構(gòu)圖Fig.1 Architecture diagram of the system

2.2 功能模塊設(shè)計

1）數(shù)據(jù)檢測：用于確定在數(shù)據(jù)周期內(nèi)數(shù)據(jù)集市的數(shù)據(jù)載入情況。其中，數(shù)據(jù)周期是指操作型環(huán)境（即教師教學(xué)質(zhì)量評價事務(wù)處理系統(tǒng)）中發(fā)生變化的主題數(shù)據(jù)，反映到分析型數(shù)據(jù)環(huán)境（即數(shù)據(jù)集市）中所經(jīng)歷的時間。

2）數(shù)據(jù)分析：用于依據(jù)用戶發(fā)出的數(shù)據(jù)分析請求，進行數(shù)據(jù)檢索和結(jié)果顯示。其中，數(shù)據(jù)分析請求分為5類：上卷、下鉆、旋轉(zhuǎn)、切塊和切片。由于數(shù)據(jù)集市提供了分析所需的數(shù)據(jù)，因此，數(shù)據(jù)分析檢索只需一次性地訪問數(shù)據(jù)集市，獲取分析結(jié)果，保證了數(shù)據(jù)訪問效率。另外，本文采用一種多維數(shù)據(jù)集瀏覽界面設(shè)計方法[7]，用于顯示分析結(jié)果的前臺顯示。

3）結(jié)果導(dǎo)出：包括結(jié)果文件導(dǎo)出和結(jié)果打印。其中，前者用于依據(jù)多維數(shù)據(jù)表的顯示結(jié)果，生成MSExcel格式的結(jié)果文件。

4）數(shù)據(jù)查詢：用于實現(xiàn)細節(jié)數(shù)據(jù)的訪問。即針對感興趣的度量值情況（如：“差異性”較強的分析結(jié)果），調(diào)用本系統(tǒng)和評價事務(wù)處理系統(tǒng)之間的接口程序，實現(xiàn)歷史數(shù)據(jù)的訪問，進一步獲取細節(jié)數(shù)據(jù)，深入理解信息內(nèi)涵。

5）數(shù)據(jù)維護：用于實現(xiàn)后臺數(shù)據(jù)的備份和恢復(fù)。

6）系統(tǒng)管理：用于實現(xiàn)用戶管理和系統(tǒng)開放設(shè)置等功能。為保證系統(tǒng)的安全性，系統(tǒng)用戶分為4個級別：超級管理員、管理員、管理層、一般用戶。不同用戶調(diào)用相應(yīng)權(quán)限范圍內(nèi)的系統(tǒng)功能，如：除管理員外，其他用戶無法調(diào)用數(shù)據(jù)檢測功能。

3 數(shù)據(jù)集市設(shè)計

依據(jù)教學(xué)質(zhì)量評價工作的特點，本文設(shè)計了系統(tǒng)的數(shù)據(jù)集市，構(gòu)建了教學(xué)質(zhì)量分析系統(tǒng)所需的分析型數(shù)據(jù)環(huán)境，為用戶提供了緊湊的、綜合的、方便的數(shù)據(jù)組織形式，避免大量的數(shù)據(jù)處理過程，保證系統(tǒng)的多維性和快速性。

3.1 數(shù)據(jù)模型設(shè)計

對于數(shù)據(jù)集市而言，星形連接是最佳的數(shù)據(jù)模型[6]。星形連接包括一個事實表和多個維度表。其中，事實表包含一些外鍵（用于指向相應(yīng)的維度表）和一些度量值（用于表征觀測值）；維度表包含維度的主鍵和一些維度屬性值。

文中采用星形連接多維方法，設(shè)計了數(shù)據(jù)集市的多維數(shù)據(jù)模型，如圖2所示。多維數(shù)據(jù)模型包括：職稱維度表（職稱碼、職稱名稱），學(xué)歷維度表（學(xué)歷碼、學(xué)歷名稱），性別維度表（性別碼、性別名稱），教齡維度表（教齡碼、教齡名稱），職務(wù)維度表（職務(wù)碼、職務(wù)名稱），聘任維度表（聘任碼、聘任名稱）和學(xué)年維度表（學(xué)年碼、學(xué)年名稱）。另外，在事實表中，度量分為2類：測評成績和測評等級。進一步地，每一類度量被劃分為4個子類：學(xué)生類、督導(dǎo)類、管理干部類和綜合類。其中，測評成績是指平均測評成績；測評等級是指依據(jù)等級判定原則，依據(jù)測評成績，生成的4種評定結(jié)果（即優(yōu)秀、良好、中等和較差）。

圖2 多維數(shù)據(jù)模型Fig.2 Multidimensional data model of the system

依據(jù)多維數(shù)據(jù)模型的設(shè)計結(jié)果，為避免數(shù)據(jù)缺失問題，本文在前期工作基礎(chǔ)上[2]，完善了評價事務(wù)處理系統(tǒng)的后臺數(shù)據(jù)庫設(shè)計，如：在教師基本信息表中，增加性別、教齡、聘任狀態(tài)等字段。

3.2 數(shù)據(jù)加載設(shè)計

數(shù)據(jù)加載用于完成操作型數(shù)據(jù)的聚集（如：均值計算、計數(shù)、等級判定等），并將結(jié)果載入數(shù)據(jù)集市，實現(xiàn)批量式的綜合性數(shù)據(jù)載入。本系統(tǒng)采用增量加載模式，定期地將增量數(shù)據(jù)加載到數(shù)據(jù)集市中。

關(guān)于數(shù)據(jù)加載的觸發(fā)問題，本系統(tǒng)將操作型環(huán)境中的主題業(yè)務(wù)活動產(chǎn)生事件作為觸發(fā)事件?；诮處熃虒W(xué)質(zhì)量評價工作的特點，在前期工作基礎(chǔ)上[2]，擴展評價事務(wù)處理系統(tǒng)的功能模塊，增加數(shù)據(jù)加載觸發(fā)模塊，用于保證在生成細節(jié)數(shù)據(jù)之后，觸發(fā)數(shù)據(jù)加載事件。

另外，針對本系統(tǒng)而言，數(shù)據(jù)集市的操作型數(shù)據(jù)源具有單一性（即評價事務(wù)處理系統(tǒng)的后臺數(shù)據(jù)庫）和規(guī)范性（即降低了數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換的復(fù)雜度），因此，為進一步降低存儲空間消耗，避免不斷增長的細節(jié)數(shù)據(jù)冗余問題，本文采用“操作型數(shù)據(jù)”和“分析型數(shù)據(jù)”之間獨立存儲模式，即數(shù)據(jù)集市不負責(zé)存儲細節(jié)數(shù)據(jù)集。同時，針對上述模式，本系統(tǒng)通過與評價事務(wù)處理系統(tǒng)之間的接口，實現(xiàn)歷史數(shù)據(jù)的訪問需求。

4 系統(tǒng)實現(xiàn)

本文利用Visual Basic 6.0可視化程序設(shè)計和Microsoft SQL Server 2000企業(yè)版，實現(xiàn)了本系統(tǒng)。

系統(tǒng)的主界面包括工具欄和分析操作區(qū)。工具欄用于實現(xiàn)數(shù)據(jù)加載、數(shù)據(jù)分析、數(shù)據(jù)導(dǎo)出、結(jié)果打印、數(shù)據(jù)查詢、系統(tǒng)管理、系統(tǒng)幫助等功能。分析操作區(qū)由“維度和度量”選定區(qū)和“分析結(jié)果”顯示區(qū)組成，如圖3所示。其中，“分析結(jié)果”顯示區(qū)包括“維度”按鈕子區(qū)、“多維數(shù)據(jù)表”顯示子區(qū)和“圖表”顯示子區(qū)。

系統(tǒng)的分析操作基本流程為：在工具欄中，單擊【數(shù)據(jù)分析】按鈕→在“維度和度量”選定區(qū)中，選定維度和度量→單擊【執(zhí)行】按鈕，調(diào)用“維度顯示順序設(shè)置”界面，確定多維數(shù)據(jù)表的維度顯示順序→單擊【返回】按鈕，系統(tǒng)將在“分析結(jié)果”顯示區(qū)中展示分析結(jié)果，如圖3所示。

在“分析結(jié)果”顯示區(qū)中，用戶可以在現(xiàn)有的分析結(jié)果基礎(chǔ)上，進一步地獲取分析結(jié)果。例如，在多維數(shù)據(jù)表中，雙擊級別值的前面“-”（或“+”）標識符，進行上卷（或下鉆）操作。另外，在“維度”按鈕子區(qū)中，本系統(tǒng)提供“手動拖放”式的添加/刪除維的功能，實現(xiàn)上卷和下鉆操作。例如，在圖3所示的上方“維度”按鈕子區(qū)中，若在【性別維】的添加按鈕上按下鼠標，將向上的箭頭圖標移動到多維數(shù)據(jù)表中某個維后方，圖標將會變成一個向下的箭頭圖標，抬起鼠標，則所選定的維將被添加到相應(yīng)位置，且【性別維】按鈕將變?yōu)椤安豢捎谩睜顟B(tài)。反之，若在多維數(shù)據(jù)表中的特定維度上，按下鼠標，并將該維度拖至“維度”按鈕子區(qū)，則降低多維數(shù)據(jù)表的維度數(shù)，且該維度按鈕將變?yōu)椤翱捎谩睜顟B(tài)。

圖3 分析操作區(qū)Fig.3 Analysis operation area of the system

為提高分析結(jié)果的可讀性，本系統(tǒng)提供了結(jié)果數(shù)據(jù)整合功能，即右擊多維數(shù)據(jù)表，在快捷菜單中選定“整合表”命令，系統(tǒng)將依據(jù)多維數(shù)據(jù)表的結(jié)果，進行數(shù)據(jù)整合，便于用戶查閱分析結(jié)果，如圖4所示。

圖4 分析整合表Fig.4 Analysis integration table

針對需要特別關(guān)注的分析結(jié)果 （如：“學(xué)歷=博士 and職稱=正高以下”）情況，選定度量值（如：90.36）單元格，單擊工具欄中的【數(shù)據(jù)查詢】按鈕，系統(tǒng)將依據(jù)維度和級別值組合，自動形成查詢條件，從“評價事務(wù)處理系統(tǒng)”的后臺數(shù)據(jù)庫中，獲取細節(jié)數(shù)據(jù)，供用戶查閱，進一步地獲取更為重要的信息。

5 結(jié) 論

為了快速、便捷地實現(xiàn)教師教學(xué)質(zhì)量分析，提高教學(xué)質(zhì)量評價工作的決策支持能力，本文提出了基于數(shù)據(jù)集市和OLAP的高校教師教學(xué)質(zhì)量分析解決方案。通過系統(tǒng)體系結(jié)構(gòu)和功能模塊的設(shè)計以及多維數(shù)據(jù)模型的構(gòu)建，本文利用可視化程序設(shè)計語言，實現(xiàn)了高校教師教學(xué)質(zhì)量聯(lián)機分析處理系統(tǒng)。本系統(tǒng)不僅能夠為管理層提供有價值的決策支持信息，更為未來的評價數(shù)據(jù)挖掘提供了低耗、綜合的分析型數(shù)據(jù)環(huán)境。

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