劉孝保

摘要：持續(xù)改進是專業(yè)工程認證教育的內(nèi)在推動力，其效果將直接影響工程認證教育的效果，而持續(xù)改進決策將直接決定持續(xù)改進的效果。隨著工程教育的發(fā)展，傳統(tǒng)依賴經(jīng)驗的決策方法已不能滿足實際需求，為此，提出了基于數(shù)據(jù)驅(qū)動的專業(yè)工程認證持續(xù)改進決策方法，該方法根據(jù)專業(yè)工程教育認證內(nèi)容和管理模式，構(gòu)建了基于數(shù)據(jù)驅(qū)動的實現(xiàn)流程，然后在流程基礎上，構(gòu)建了數(shù)據(jù)驅(qū)動決策方法。該模式將對專業(yè)工程認證的順利進行具有重要的意義。

Abstract： Continuous improvement is the intrinsic driving force of professional engineering certification education， its effect will directly affect the effect of engineering certification education， and continuous improvement decision will directly determine the effect of continuous improvement. With the development of the engineering education， the traditional decision-making method of relying on experience can not meet the actual demand. To this end， a continuous improvement decision-making method of professional engineering certification based on data-driven is put forward. According to the content and management mode of professional engineering education established the implementation process Based on the data-driven， and then on the basis of the process， to build a data-driven decision-making method. This model will be of great significance to the successful conduct of professional engineering certification.

關鍵詞：專業(yè)認證；數(shù)據(jù)驅(qū)動；持續(xù)改進；分析與決策

Key words： professional certification；data-driven；continuous improvement；analysis and decision-making

中圖分類號：TP391.3 文獻標識碼：A 文章編號：1006-4311（2018）03-0151-03

0 引言

工程教育是我國高等教育的重要組成部分，在高等教育體系中“三分天下有其一”。截至2013年，我國普通高校工科畢業(yè)生數(shù)達到2876668人，本科工科在校生數(shù)達到4953334人，本科工科專業(yè)布點數(shù)達到15733個，總規(guī)模已位居世界第一。工程教育在國家工業(yè)化進程中，對門類齊全、獨立完整的工業(yè)體系的形成與發(fā)展，發(fā)揮了不可替代的作用。工程教育專業(yè)認證是國際通行的工程教育質(zhì)量保障制度，也是實現(xiàn)工程教育國際互認和工程師資格國際互認的重要基礎。工程教育專業(yè)認證的核心就是要確認工科專業(yè)畢業(yè)生達到行業(yè)認可的既定質(zhì)量標準要求，是一種以培養(yǎng)目標和畢業(yè)出口要求為導向的合格性評價。工程教育專業(yè)認證要求專業(yè)課程體系設置、師資隊伍配備、辦學條件配置等條件都圍繞學生畢業(yè)能力這一核心任務展開，并強調(diào)建立專業(yè)持續(xù)改進機制和文化，以保證專業(yè)教育質(zhì)量和專業(yè)教育活力[1]。

工程教育專業(yè)認證的設計與實施，遵循了三個基本理念：成果導向、以學生為中心、持續(xù)改進。持續(xù)改進理念貫穿工程教育專業(yè)認證的全過程，且工程教育專業(yè)的持續(xù)改進效果依賴于學校教學質(zhì)量管理體系的完整性與有效性[2]。持續(xù)改進的核心是改進策略的分析和制定，在傳統(tǒng)模式下持續(xù)改進的基礎是通過直觀經(jīng)驗的方式進行，但是直觀方法具有片面性、隨機性，因此需要更為科學的決策分析方法。另外，隨著信息技術(shù)的發(fā)展，學生培養(yǎng)過程的數(shù)據(jù)呈現(xiàn)出爆發(fā)式增長態(tài)勢。隨著數(shù)據(jù)分析技術(shù)的發(fā)展，利用數(shù)據(jù)分析技術(shù)進行決策成為未來決策的主流方向之一[3-5]。

為此，本文以數(shù)據(jù)驅(qū)動決策為出發(fā)點，提出一種基于數(shù)據(jù)驅(qū)動的持續(xù)改進[8-9]決策的新模式，進而建立了持續(xù)改進決策的方法體系和持續(xù)改進的智能決策。通過構(gòu)建數(shù)據(jù)獲取、數(shù)據(jù)存儲、數(shù)據(jù)預處理、數(shù)據(jù)分析、數(shù)據(jù)分析與挖掘、數(shù)據(jù)決策等模型，進而實現(xiàn)基于數(shù)據(jù)的智能決策方法，確保持續(xù)改進決策的合理性，提高學生培養(yǎng)的質(zhì)量。

1 數(shù)據(jù)驅(qū)動下的專業(yè)工程認證分析決策系統(tǒng)構(gòu)建

從專業(yè)工程認證的內(nèi)容來看，專業(yè)認證管理系統(tǒng)主要可分為學生、培養(yǎng)目標、畢業(yè)要求、持續(xù)改進、課程體系、師資隊伍和支撐條件等部分，各部分的內(nèi)容以及相互關系如圖1所示。其中，持續(xù)改進是整個認證過程的內(nèi)在驅(qū)動力，驅(qū)動專業(yè)以學生為中心，以成果為導向的培養(yǎng)體系運轉(zhuǎn)，保障學生培養(yǎng)體系的良性發(fā)展，增強培養(yǎng)質(zhì)量。

在工程專業(yè)管理內(nèi)容和相互關系的驅(qū)動下，需要構(gòu)建相對應的數(shù)據(jù)采集、分析與決策系統(tǒng)。數(shù)據(jù)采集主要包括在學生培養(yǎng)過程中所有相關的數(shù)據(jù)庫信息，如學生信息、學生實踐信息及學生就業(yè)信息等；文件數(shù)據(jù)主要包括在培養(yǎng)過程中所形成的管理文件、管理政策及總結(jié)報告等文本信息；視頻數(shù)據(jù)主要包括學生培養(yǎng)過程的所有視頻資源；圖片數(shù)據(jù)主要包括學生培養(yǎng)過程中所有相關的圖片信息。數(shù)據(jù)驅(qū)動系統(tǒng)將上述數(shù)據(jù)存儲，并將其作為培養(yǎng)過程的主要流程數(shù)據(jù)，同時也是以后決策制定的原始數(shù)據(jù)。將所有相關數(shù)據(jù)存儲后，需要對數(shù)據(jù)進行預處理，預處理主要包括冗余數(shù)據(jù)去除、錯誤數(shù)據(jù)去除和數(shù)據(jù)規(guī)范化。將預處理后的數(shù)據(jù)利用現(xiàn)代數(shù)據(jù)分析與挖掘和人工智能等方法找到?jīng)Q策的依據(jù)，然后依次進行持續(xù)改進決策，最后進行實施。實施過程的相關書圖集同樣需要進行數(shù)據(jù)采集，該數(shù)據(jù)將成為今后決策的原始數(shù)據(jù)，這樣就形成了一個持續(xù)改進的封閉環(huán)，確保培養(yǎng)過程一直處于持續(xù)改進的優(yōu)化過程中，同時確保學生培養(yǎng)質(zhì)量，數(shù)據(jù)驅(qū)動管理實施流程如圖2所示。endprint

2 數(shù)據(jù)驅(qū)動下專業(yè)工程認證持續(xù)改進決策新模式

傳統(tǒng)的持續(xù)改進決策方法主要是經(jīng)驗方法，從學生的學習效果中按照經(jīng)驗找到存在的問題，然后預想可能存在的問題和可能的解決辦法，然后從中選出覺得比較適合的內(nèi)容。但這種經(jīng)驗決策方法具有如下缺點：①由于采用主觀經(jīng)驗的方式發(fā)現(xiàn)問題，因此發(fā)現(xiàn)的問題往往都比較淺顯和片面，其解決方案的效果也欠佳；②在找到問題后采用經(jīng)驗的方式去解決問題，沒有對其進行預測評估，往往導致在改進過程中才發(fā)現(xiàn)問題，影響了持續(xù)改進的效果。為此，隨著信息技術(shù)的發(fā)展，需要利用數(shù)據(jù)驅(qū)動的理念并采用人工智能的方式去找到問題所在，同時對問題的解決方案進行預測評估來找到合理的解決辦法，這樣就能夠構(gòu)成一個良好的持續(xù)改進決策實施流程。數(shù)據(jù)驅(qū)動下專業(yè)工程認證持續(xù)改進決策新模式主要包含兩個：學生培養(yǎng)效果分析和學生培養(yǎng)持續(xù)改進預測與決策方法。

2.1 學生培養(yǎng)效果分析

在利用數(shù)據(jù)驅(qū)動解決學生培養(yǎng)效果分析與決策問題的新思路中，首先基于數(shù)據(jù)思維，將學生學習的相關狀態(tài)參數(shù)、教師教學相關數(shù)據(jù)及其他相關信息通過聚類、序列模式挖掘、關聯(lián)等數(shù)據(jù)挖掘方法分析數(shù)據(jù)之間的關聯(lián)關系與數(shù)據(jù)變化對學生學習效果影響的演化規(guī)律，并建立學習效果預測模型；最后從預測模型中找到關鍵參數(shù)進行定量控制，實現(xiàn)系統(tǒng)優(yōu)化?；谝陨纤悸罚纬蓴?shù)據(jù)驅(qū)動的“分析+決策+實施+管理”新模式，如圖3所示。

數(shù)據(jù)分析是對學生學習、教師教學及其他相關數(shù)據(jù)的關聯(lián)分析，在清洗、分類與集成等數(shù)據(jù)預處理的基礎上，構(gòu)建挖掘序列模式，實現(xiàn)數(shù)據(jù)的關聯(lián)分析，挖掘數(shù)據(jù)之間的影響規(guī)律。

改進決策是通過分析數(shù)據(jù)所得，描述學生學習效果與存在問題之間的內(nèi)在關系。通過將學習效果指標數(shù)據(jù)化，并建立對應模型描述學習效果對性能指標的影響規(guī)律，易于找到提高學生培養(yǎng)質(zhì)量的決策方法。

系統(tǒng)管理主要是指在學生培養(yǎng)過程中按照工程教育理念進行管理方面的內(nèi)容，包括主要系統(tǒng)的權(quán)限管理、文件管理、數(shù)據(jù)管理和統(tǒng)計分析報表管理等。

2.2 學生培養(yǎng)持續(xù)改進預測與決策方法

在學生培養(yǎng)效果分析的基礎上找到學生培養(yǎng)的問題所在，然后分析所有可能的解決方法。并在利用學生培養(yǎng)效果分析模型的基礎上利用深度神經(jīng)網(wǎng)絡等人工智能算法建立解決方案的預測模型，將所有解決方案進行預測分析，最終綜合考慮采取何種改進決策意見，由此構(gòu)建基于數(shù)據(jù)驅(qū)動的學生改進決策方法，提高學生學習的效果。

3 數(shù)據(jù)驅(qū)動下專業(yè)工程認證分析與決策方法論體系

在“分析+決策+實施+管理”這一決策新模式下，利用大數(shù)據(jù)解決學生學習效果分析與決策問題，需要實現(xiàn)學生學習效果等相關數(shù)據(jù)預處理與分析、各系統(tǒng)運行分析與性能預測以及系統(tǒng)運行決策與性能優(yōu)化。然而在這一過程中大量關聯(lián)數(shù)據(jù)的關系錯綜復雜，數(shù)據(jù)預處理與分析方法有必要進一步深入研究。根據(jù)以上分析，為更好通過多維關系建立系統(tǒng)性能與參數(shù)間的相關關系實現(xiàn)性能預測，在基于數(shù)據(jù)驅(qū)動的持續(xù)改進系統(tǒng)中，從學習數(shù)據(jù)獲取、學習數(shù)據(jù)存儲、數(shù)據(jù)預處理與分析、數(shù)據(jù)預測、數(shù)據(jù)決策、落實實施、管理等環(huán)節(jié)持續(xù)改進。

3.1 學生學習數(shù)據(jù)預處理

系統(tǒng)運行過程中監(jiān)測所得數(shù)據(jù)具有海量、多維、多尺度和多源異構(gòu)等特性，數(shù)據(jù)必須經(jīng)過預處理才能加以分析，所以對數(shù)據(jù)錯誤、數(shù)據(jù)沖突及重復等情況的過濾變得尤為重要。在此基礎上進一步研究多級優(yōu)化的過濾規(guī)則，排除數(shù)據(jù)壞點，為系統(tǒng)運行分析與決策提供更為可靠的數(shù)據(jù)庫。然后基于本體論構(gòu)建全局數(shù)據(jù)模型，通過建立數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)化文本的描述手段實現(xiàn)對數(shù)據(jù)的統(tǒng)一建模。最后通過稀疏矩陣建立大數(shù)據(jù)的稀疏表示框架，并對數(shù)據(jù)的不同維度聚類，形成參數(shù)多維分類視圖，方便系統(tǒng)運行分析與決策的實際運用。

3.2 學習影響因素關系網(wǎng)絡建模及預測

由于學生學習的相關狀態(tài)參數(shù)、教師教學相關數(shù)據(jù)及其他相關數(shù)據(jù)各異，各個參數(shù)的數(shù)據(jù)間存在相互干擾和相互影響，因此在數(shù)據(jù)挖掘算法的基礎上，利用復雜網(wǎng)絡理論描述系統(tǒng)及數(shù)據(jù)之間的關聯(lián)規(guī)則和相關系數(shù)，并對學生學習過程中可能存在的問題進行預測分析。

3.3 持續(xù)改進決策

將系統(tǒng)運行的性能預測值與目標決策值進行實時對比，通過關鍵參數(shù)對系統(tǒng)的影響進行及時調(diào)整，優(yōu)化系統(tǒng)，如設備壽命智能決策方法和系統(tǒng)智能調(diào)度方法。

3.4 系統(tǒng)管理

將系統(tǒng)運行過程中采集的監(jiān)測數(shù)據(jù)、數(shù)據(jù)分析結(jié)果、決策結(jié)果、反饋效果等信息在系統(tǒng)平臺進行綜合管理。

4 總結(jié)

本文針對傳統(tǒng)專業(yè)工程認證教育中以個人經(jīng)驗來對學生培養(yǎng)過程進行決策的問題，提出一種基于數(shù)據(jù)驅(qū)動的專業(yè)工程認證持續(xù)改進決策方法。通過構(gòu)建數(shù)據(jù)獲取、數(shù)據(jù)存儲、數(shù)據(jù)預處理、數(shù)據(jù)分析、數(shù)據(jù)分析與挖掘、數(shù)據(jù)決策等模型，進而實現(xiàn)基于數(shù)據(jù)的智能決策方法，確保持續(xù)改進決策的合理性，提高學生培養(yǎng)的質(zhì)量。

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