基于中间件技术面向整合与数据挖掘的教学支持网络平台构建

1、附件2： ××省新世纪高等教育教学改革研究项目申 请 书项目名称： 基于中间件技术、面向整合与数据挖掘的 教学支持网络平台构建 主持人： 主持单位： 通讯地址： 邮政编码： 联系电话： 传 真： 电子邮箱： 合作单位： 负责人： 负责人： 负责人： 负责人： 负责人： ×× 省 教 育 厅二四年二月制一、简表项目简况项目名称基于中间件技术、面向整合与数据挖掘的教学支持网络平台构建项目类别A、总体研究 B、专业大类 C、教学管理 D、自选项目是否招标项目否起止年月项目主持人姓名性别出生年月专业技术职务/行政职务最终学位/授予国家所在学校学校名称邮政编码电话

2、通讯地址××省杭州市滨江区滨文路548号主要教学工作简历时间课程名称授课对象学时所在单位主要教学改革和科学研究工作简历时间项目名称获奖情况项目主持单位总人数高级中级初级博士后博士硕士参加单位数51400141主要成员不含主持人姓名性别出生年月职称工作单位分工签章项目合作单位主要成员总人数高级中级初级博士后博士硕士参加单位数单位：姓名性别出生年月职称工作单位分工签章单位：姓名性别出生年月职称工作单位分工签章单位：姓名性别出生年月职称工作单位分工签章单位：姓名性别出生年月职称工作单位分工签章单位：姓名性别出生年月职称工作单位分工签章二、立项依据：（项目的意义、现状分析）1）项目

3、的意义项目着重开展教学支持体系的研究与实践，充分发挥计算机技术和网络技术的优势，为教学提供有力的支持与保障。××省教育强省建设与“十一五”教育发展规划纲要的第8项主要领域和任务重点是“教育信息化抓普及。坚持以信息化带动现代化，推动教育思想观念、管理体制、教育内容、教学形式、学习方法的变革，不断提高我省教育信息化水平。”。对应的第1条主要措施是“加快教育信息化基础建设。实施电子政务工程，加强高等学校校园网建设，提高校园网运行效率。”××省教育厅申报2008年新世纪高等教育教学改革项目的通知的申报基本要求指出“立足教学工作和教学管理工作第一线，以应用性研究为

4、主鼓励教学一线的教师申报”。本项目由从事教学和教学管理一线的教师根据多年的工作经验与工作体会提出，力图解决教学工作和教学管理工作第一线的问题整合工作方式、简化工作程序、提高工作效能；构建统一集中的教学信息存储平台，进而对数据进行挖掘利用，发挥数据潜在的丰富价值；借助计算机与网络技术为师生提供教学支持，不仅打破时空制约，还将有效降低纸张使用、促进节能环保。教学支持网络平台的建成对提升校园网的价值具有重要意义，将为今后的数字化校园建设打下扎实基础。同时，推动了教学工作的变革、提高了教育信息化的水平，与××省“十一五”教育发展规划的工作思路完全吻合。2）现状分析目前的教学与教学管

5、理尚存在一些程序复杂、效率低下的工作方式，也存在一些数据价值得不到充分利用的现象。以×××××大学为例列举部分问题如下：A) 如图1所示，教学日历的编制需要教师根据课表、查阅日历手工填写，效率低下且容易出错（比如日期）；编制好的教学日历通过复印分发给学生，浪费大量纸张和人力物力。图1 教师手工编制教学日历的过程B) 大量的统计工作需要人工进行。比如教学工作量统计就采用人工清点、计算与校对方式，不但费时费力还易出错。每学期的课时人工统计任务就相当繁重，如图2所示。图2 教师填写，学院、学校核对的各类课时统计表C) 教评学、学评教借助纸质表格开展，

6、分发、回收、统计都需要耗费大量的人力物力，而且浪费纸张，更关键的是被评价方仅能获知得分、却不能看到评价方给出的重要意见建议组织方若要汇总意见建议将耗费更多人力物力。如图3所示的教评学过程，花费大量人力物力汇总的评学表只有一个得分，却丢失了更有价值的意见建议信息。图3 教评学的人工汇总结果只有得分、没有意见建议D) 数据资源得不到充分利用，存在许多繁杂的重复劳动。比如教师编制的教学日历蕴含了所有的教学信息，多媒体教室管理人员仍不得不重复编制多媒体授课日历，见图4。图4 目前缺少各教学日历与多媒体安排表数据共享的支持系统E) 教学数据缺少有效发挥内在价值的手段，教学决策不能及时准确获得客观数据支持

7、。如：n 有关职能部门不便及时准确获取诸如实验室、教室的利用率等数据。n 教学计划修订缺少历史客观数据的支持，比如旧版教学计划各学年课时分布合理度。n 院系领导不便直观了解各位教师的教学安排以便多级听课或开展集体活动。F) 现用的一些教学管理系统虽然改进了部分教学问题，但缺乏对教学工作的全面深入支持。图5示意了现用教学管理系统为师生服务的情况，显然还存在很多不足。图5 现用系统中教师、学生的参与使用程度很低以上现象不是个例，其他许多高校也或多或少存在类似情况。之所以存在以上诸多问题，其中的重要原因是目前尚缺少一个充分利用计算机与网络技术、数据完备、业务齐全的教学支持网络平台的支持而这正是本项目

8、力图解决的问题和研究的重点。三、项目实施方案及实施计划1.具体改革内容、改革目标和拟解决的关键问题1）具体改革内容该项目将在充分调研与需求分析的基础上构建一个教学支持网络平台，利用这个平台协调学校各部门工作，促进各项业务整合，简化程序，提升效能。同时，发挥平台拥有丰富数据资源的优势，借助计算机开展数据挖掘，为学校有关职能部门提供教学保障的决策支撑。图6 教学支持网络平台体系结构教学支持网络平台体系结构如图6所示，由接入层、数据层、中间件、管理层、业务层构成。A) 接入层接入层提供了校园网络和移动网络两种接入方式，用户可以利用计算机或手持移动设备享受教学支持网络平台提供的服务。B) 数据层数据层

9、是平台能够提供各项业务服务的基础，包括了三个数据库。a) 校情数据库，主要包括以下数据：l 各种数据字典，比如职称系列（讲师、副教授、教授等）、授课形式（理论、实验、见习等）、教室类型（普通、多媒体、实验室等）。l 学校院系结构与专业年级班级数据和授课教师（包括本校、外聘等）数据。l 各项基础数据，比如学校校历、教室信息等。b) 教学数据库，主要是教学日历数据。c) 业务数据库，主要是各项业务相关数据。C) 中间件中间件提供对学校已投入使用的其他相关系统的支持。教学支持网络平台利用访问接口可以直接使用已有系统的数据库，避免了数据重复造成的维护成本和可能出现的不一致性。D) 管理层管理层为平台的

10、正常运行和用户的合理访问提供保障。主要涉及四个方面的管理：a) 用户管理，包括用户的权限管理、角色管理，以及组管理等等。b) 数据管理，负责校情数据库的初始化与维护。c) 业务管理，涉及业务服务启停、业务参数配置等等。d) 中间件管理，管理和维护平台与其他系统的访问接口。E) 业务层业务层直接为全校师生提供服务。可以提供以下各项业务：a) 教学日历维护与查阅i. 教学日历维护“教学日历维护”主要为教师提供一种简洁高效的教学日历生成维护解决方案。图7 目前编制教学日历的一种变通办法如图7所示，项目主持人目前编制教学日历采用了一种变通的办法利用自己编写的一个计算机小软件替代了手工输入各项数据的传统

11、做法，然后只要编辑教学内容即可。将这种思路引入本项目则可显著提高教学日历编制效率，而且不易出错。ii. 教学日历查阅通过教学日历生成解决方案创建了教学信息库后，便可以提供简洁高效的教学日历查阅服务。根据目的和用处不同，查阅可以从不同角度切入：l 以课程角度查阅适用于教师、学生某了解课程的教学安排。l 以时间角度查阅适用于各级领导、教学督导安排多级听课。l 以地点角度查阅适用于实验室、多媒体教室管理人员课前准备。l 以教师角度查阅适用于教研室开展教学观摩等活动。l 多角度组合查阅便于精确选择所需信息。根据接入方式，查阅服务可以从多种途径获得：l 使用计算机查阅可以全面了解课程信息。l 使用手持设

12、备查阅方面师生即时获取特定数据。b) 教学分布绘制与查阅相比于表，图的最大优势就是直观明了。虽然教学日历表记录了丰富的教学信息，但是不能清晰地展现课时分布情况。教学分布图则很好地弥补了这点不足。图8 教学分布的效果示意图图8给出了教学分布的效果示意图。通过这样一份教学分布图，师生可以直观地看出一个学期中什么时间有教学安排，什么时候是课余时间；通过鼠标的选择可以进一步获得课程的详细信息；而且从中还能出略地估计出本学期教学任务比重。教学分布图可以从以下多种角度绘制，从而产生不同的用途：l 从教师角度绘制适用于教师了解教学任务分布，便于安排教学、科研等工作。l 从班级角度绘制适用于学生了解学习任务分

13、布，便于协调学习与其他活动关系。l 从地点角度绘制适用于有关管理人员了解教室、实验室的使用分布。l 以教师组角度绘制适用于相应组织（如教研室）选择共同的课余时间开展活动。c) 闲置资源查询与预约以充足的教学信息库作为后盾，可以方便地查找空闲资源并加以利用。比如：l 特定时间空闲教室查询方便各级组织与个人预约教室召开班会、开展讲座等活动；也便于学生课余时间选择合适的自修地点。l 指定时间实验室查询方便安排开放实验室、学生预约课外实验。d) 教-学互评与反馈有了教学任务信息，在其上开展教-学互评将会非常便捷。l 教师评价班级有关部门可以及时了解评价结果，学生可以获得反馈意见。l 学生评价教师有关部

14、门可以及时了解评价结果，教师可以获得反馈意见。e) 各类统计与分析图9 统计分析示例如图9所示，有了数据层的支持，便能方便的获取各种统计分析数据，比如：i. 教学工作量统计，可以从以下各种角度进行：l 按时间（学期、学年、年度）统计。l 按授课形式（理论、实验等）统计。l 按教师职称（正高、副高、中级等）统计。l 按部门（各院系、部门）统计。l 按教师来源（本校、外聘等）统计。l 多条件组合统计。在工作量统计基础上，可以方便地按照适当规则折算出每位教师的课时加权值。ii. 教室利用率统计，可以从以下各种角度进行：l 按时间（学期、学年、年度）统计。l 按教室类型（普通、多媒体、实验室等）统计。

15、f) 教学保障决策支持在统计分析的基础上，教学支持网络平台能够为学校有关职能部门提供决策支持，从而保障教学工作的正常、顺利开展。比如：l 研究各年度多媒体授课率的变化趋势，分析现有多媒体教室数是否满足教学需求。l 通过观察实验室使用率，分析实验室改扩建、仪器设备损耗添置的需求。l 教室的使用率为基建工作提供参考依据。l 教师教学任务统计便于人事部门制定合理的进人计划。l 某专业各年级课程分布密度的合理性将指导今后教学计划的修订和课表的编排。g) 移动增值服务可以为教学支持网络平台开发一些移动增值业务。比如为师生提供教学任务包月定制服务每天由平台定时为师生发送当天的教学信息。如果建成了教学支持网

16、络平台，今后还可以在其基础上拓展更多的业务，为学校教学提供全面的服务。2）改革目标通过该项目的研究，设计一个富含教学相关信息的数据库，并在此基础上构建一个教学支持网络平台。教学支持网络平台将围绕学校教学工作提供一些有意义的业务服务，改进一些教学相关工作的工作方式、简化有关工作程序、降低教学成本、提高工作效能。并且，平台还将在一些新的领域拓展业务，比如提供决策支持、移动增值服务等。同时，教学支持网络平台的建成将为今后在其基础上进一步研究打下扎实的基础，有利于学校教学工作的全面无纸化、网络化、信息化。3）拟解决的关键问题该项目中拟解决的关键问题主要有以下几点：l 利用中间件技术提供对学校已有数据系

17、统的支持采用中间件技术，开发针对学校各类在用系统的访问接口，充分利用已有的数据资源。降低数据重复带来的维护成本和由此可能产生的数据不一致问题，同时有效保护学校的早期投资。l 为业务层提供统一的数据访问方案设计一种合理的数据组织和使用策略，对数据层访问和中间件技术进行抽象，为业务层的数据访问提供统一的接口。改变数据载体多样化、数据组织分散、耗费大量纸张、数据使用不便的现状，为业务的整合与拓展提供良好的支持。l 教学相关工作思路的改进与方式整合分析教学相关工作的特点，抓取工作的关键思路，研究工作方式的改进方案，促进业务整合与效能提升。改变部分工作程序繁杂、工作效率低下、损时费力耗材、工作质量欠高的

18、现状。l 数据价值挖掘利用与业务服务拓展全面、统一的教学数据库中含有大量有价值的信息。研究合理的挖掘方法，对数据加以利用，为有关部门的工作提供帮助。研究拓展全新服务业务，充分发掘数据的潜在价值。避免因数据分散、凌乱造成的数据内在价值闲置与浪费现象。2.实施方案、实施方法、具体实施计划（含年度进展情况）及可行性分析1）实施方案图10表示出了教学支持网络平台的部署实施方案。数据库服务器、Web服务器、移动服务器，以及校园网络、移动网络构成了平台的运行基础。管理员借助校园网络对平台进行管理和维护，全校师生则可以利用校园网络或移动网络享受平台的服务。图10 教学支持网络平台部署实施方案2）实施方法图1

19、1 该课题实施方法该课题采取图11所示的实施方法。项目的实施分为了需求分析、原型设计、平台实现、系统测试、平台试运行、平台维护等6个阶段。在充分调研明确需求的基础上，设计并实现教学支持网络平台。之后经过全面的系统测试和平台试运行后，平台开始为全校师生提供服务，进而转入日常维护阶段。以后还可以向其他学校推广应用。3）具体实施计划2008.10.012008.12.31 查阅文献，项目调研与需求分析2009.01.012009.03.31 教学支持网络平台原型系统设计2009.04.012009.05.31 教学支持网络平台数据层与中间件实现2009.06.012009.07.31 教学支持网络平

20、台管理层实现2009.08.012010.03.31 教学支持网络平台业务层实现2010.04.012010.06.30 教学支持网络平台系统测试与改进2010.07.012010.08.31 教学支持网络平台试运行与完善2010.09.012010.09.30 相关材料整理、项目结题验收2010.09.01 教学支持网络平台在××××大学示范应用4）可行性分析本课题和项目组具备以下优势，充分保证了项目的顺利开展和有效实施。l 思路清晰、需求明确项目组由多年从事教学和管理的一线教师和教学管理人员组成，熟悉教学与教务管理各个环节的特征，对所研究的问题有深刻

21、的认识并有明确的需求。l 经验丰富、实力雄厚项目组成员全部获得硕士及以上学历，全部取得中级及以上职称。项目组成员近年主持的各级别教改项目和科研课题达10余项，具有丰富的科学研究经验；项目组成员近年研发完成的多个网络应用项目已投入使用，积累了丰富的网络应用开发经验。l 保障有力、条件充足××××大学信息技术学院和××××大学网络中心为研究的开展提供了良好的软硬件和网络环境支持，将能保障项目的顺利开展和实施。3.项目预期的成果和效果（包括成果形式、实施范围、受益学生数等）1）项目预期的成果l 研发完成一个同时提供多项业

22、务服务的教学支持网络平台。l 提交项目研究总结报告。2）项目预期的效果项目研究成果将首先在××××大学开展示范应用，这将显著提高学校教学相关事务的工作效率。受益群体将包括全校万余名在校大学生和千余名教职员工。经过示范应用期间的完善之后，教学支持网络平台可以推广应用到全省乃至全国高校中。至此，受益面将成倍扩大，所有高校教师和在校学生将享受到由此带来的便利和高效。同时，教学支持网络平台的建成使用将明显简化工作程序、提升工作效能；将有效节约纸张耗费，有力促进节能环保。4.本项目的特色与创新之处1）项目特色本项目最大的特色就是将研究实现一个教学支持网络平台。该平

23、台至少具有以下特点：l 提供对学校现用系统的支持，降低维护成本和重复投资。l 整合和改进工作方式，有效提升了诸如创建教学日历、评教、统计等的工作效率。l 教学日历不再仅是表面信息的呈现，充分发掘和利用其中蕴含的各种有价值的教学信息。l 数据采用数字化存储与使用，避免了大量纸张的浪费，从而直接支持了节能环保。l 平台将以网络技术为基础，打破了时空的限制，可以随时随地使用平台提供的服务。l 平台将引入角色管理机制，不同的用户根据各自身份将合理使用平台提供的不同服务。2）项目创新本项目的创新点主要体现在“合理利用”、“从繁到简”、“从无到有”上。l 合理利用，是指教学支持网络平台利用中间件技术提供对

24、现用系统的访问接口，即充分发挥了现有数据的价值，又有效降低了维护成本、保护了先期投入。l 从繁到简，是指教学支持网络平台提供的“教学日历维护与查阅”、“闲置资源查询与预约”、“教-学互评与反馈”、“各类统计与分析”等业务简化了有关工作的程序、提高了工作效能。l 从无到有，是指教学支持网络平台的建成发掘了教学信息中蕴含的潜在价值，为师生提供了多种全新的业务服务，比如“教学分布绘制与查阅”、“教学保障决策支持”、“移动增值服务”等业务。此外，教学支持网络平台还为将来的进一步研究与拓展创造了条件。四、教学改革基础1.与本项目有关的教学改革工作积累和已取得的教学改革工作成绩2.学校已具备的教学改革基础和环境，学校对项目的支持情况（含有关政策、经费及其使用管理机制、保障条件等，可附有关文件），尚缺少的条件和拟解决的途径1)、学校已具备的教学改革基础和环境××××大学已经建成高速的校园网络，学校网络中心拥有先进的服务器。这些条件为本项目提供了