多数据融合的教师培训监测管理平台建设研究

廖婧 李舟

关键词：多数据融合；教师培训；监测管理；能力提升工程2.0

0 引言

教师培训是教师专业发展的重要途径之一，内容涵盖专业知识、文化水平和教学能力[1]等方面。随着信息技术的发展，信息技术与教育教学融合愈发重要。2019年，教育部启动全国中小学教师信息技术应用能力提升工程2.0，以教师信息技术应用能力为抓手，促进教师专业技术发展，提高教师信息化教育教学水平。

与“国培计划”“省培计划”等独立培训不同，能力提升工程2.0的教师培训是一个长期工程，除了要组织开展“校长信息化领导力”“培训团队信息化指导能力”“教师信息化教学能力”等线下集中式的提升培訓，还要以学校信息化发展规划为立足点，围绕信息化教育教学微能力，整校推进，开展教师校本研修，规模大、时间长，所以需要完善的监测管理机制[2]，对省、市、县、校、教师实施过程进行监管。考虑到学校与教师数量庞大，单点数据采集困难，所以由承接培训任务的培训机构负责学校与教师的数据采集。另外，整校推进作为能力提升工程2.0的重要特征，需要在监测时关注学校的发展，重点跟踪、评价校本研修质量与教师培训效果[3]。

为此，通过云服务、数据融合、数据可视化、GIS等方式，采集省、市、县工程实施数据和教师校本研修数据，建设能力提升工程2.0教师培训监测管理平台，对工程进展、整校推进情况、教师培训质量进行监测与分析，为工程决策与终期评估提供数据参考。

1 平台整体设计

1.1 平台架构

平台采用三层架构设计，由底层至顶层分为数据层、业务逻辑层、表示层。在此基础上对各层进行细化，得到数据采集层、数据存储层、数据支撑层、功能逻辑层、界面表示层、用户使用层6个层级，如图1所示。

1） 数据层

数据层分为数据采集层和数据存储层。数据采集层利用公共接口，对接培训机构的培训平台，实时采集培训平台上的教师研修数据。若无法实现平台对接，可由培训机构管理员录入数据。数据存储层整合集成运行参数、文件上传参数等平台基础配置信息，用户信息、日志信息等平台过程性数据，培训项目、经费预算、教师校本研修学情等业务监测数据，建立平台数据库和监测数据库，实现多数据的有效融合。数据存储在云服务器中。

2） 业务逻辑层

业务逻辑层分为数据支撑层和功能逻辑层。数据支撑层连接数据存储层，为功能逻辑层提供数据融合、模型方法的计算处理接口。功能逻辑层根据业务需求，接收数据请求，传递数据结果，实现平台的业务功能逻辑。平台管理员、区域管理员、培训机构管理员通过业务逻辑层交换数据实现数据录入。

3） 表示层

表示层分为界面表示层和用户使用层。界面表示层负责界面显示与交互，平台大部分功能通过网页端实现，质量评价分析功能通过客户端实现。用户使用层定义不同用户的使用权限。用户包括平台管理员、省级管理员、市级管理员、县级管理员、培训机构管理员和社会公众。省级、市级、县级管理员统称为区域管理员。

1.2 平台功能模块

平台的功能模块有平台基础服务、培训业务管理、培训主体管理、整校推进监测、工程实施监测、质量评价分析、大数据展示，结构图如图2所示。

平台基础服务模块包括账号管理、角色管理、权限管理、日志管理、系统配置、数据备份还原等平台维护管理功能，保障平台运行畅通，用户使用有序，日常维护高效。其中，账号管理、角色管理、权限管理对省、市、县、培训机构4类角色对应的账号及权限进行创建和管理。

培训业务管理模块包括培训计划管理、培训项目管理、学员管理、授课专家管理等功能。区域管理员对培训计划进行创建与管理。基于培训计划，培训机构管理员创建培训项目，录入培训项目的学员和授课专家的基本信息。培训项目分为提升培训和整校推进培训两类。整校推进培训是监测重点，在整校推进监测模块录入或采集核心数据。

培训主体管理模块包括学校管理、教师管理、专家管理、培训机构管理等功能。区域管理员录入、管理学校信息，确保培训学员的学校信息正确。整合学员信息和授课专家信息，形成教师库和专家库，省级管理员可管理教师信息和专家信息。省级管理员创建、维护、管理培训机构基本信息，平台管理员设置平台与培训机构的培训平台的对接密钥。每个主体都有独立的编号。

整校推进监测模块是平台的核心业务模块，收集、管理与整校推进相关的学校信息化发展规划、教师校本研修学情等数据，包括学校规划管理、学员学情监测、区域学情监测等功能。对于整校推进的培训项目，由公共接口实时采集或者由培训机构管理员录入学员学情数据和学校信息化发展规划数据。在此基础上，区域管理员可查询管辖区域内培训项目的学员学情和发展规划数据，对学校学情、区域学情做统计分析。

和整校推进监测模块一样，工程实施监测模块也是平台的核心业务模块，收集、管理与工程实施相关的市、县计划及实施数据，包括年度计划管理、年度实施管理等功能。区域管理员录入年度培训计划数据和年度培训实施数据，通过整合、计算、分析，形成年度对比结果。区域管理员可查询管辖区域的实施数据，了解区域内能力提升工程2.0的实施情况。

质量评价分析模块是省级管理员的专属功能模块，包括评价指标设置、评价区域选择、评价结果显示等与教师培训考核评价相关的功能。由省级管理员设置评价指标及评价系数，选择评价区域，基于GIS可视化分析，评价结果以绿-黄-橙-红四种预警颜色显示。

大数据展示包括数据显示功能，依托于阿里云DataV数据可视化产品，显示数据融合处理后的信息，包括各市推进进度、整校推进学校数量、培训教师人数、培训团队层次分布、学校教育教学环境比例、微能力选点比重等，面向社会公众，有利于工程监管及公众监督。

2 数据逻辑

2.1 数据流

按照结构化系统分析方法，确定平台数据流向，用数据流图描述数据输入转换为输出的变换过程[4]，构建三层数据流模型，由顶自下，逐层细化。

1） 顶层数据流

分析平台顶层数据流，设计顶层数据流图，明确平台和外部环境的数据交换关系，如图3所示。省级管理员、市级管理员和县级管理员存在相同的数据输入与输出，且省级管理员还有额外的数据输入与输出。

2） 中层数据流

按照平台的功能模块分解顶层数据流，明确功能模块与外部环境、功能模块与功能模块的数据交换关系。

①平台基础服务

平台管理员输入账号信息，为账号赋角色，账号信息存储至数据库；平台将数据库中的日志信息输出给平台管理员。

②培训业务管理

区域管理员输入培训计划信息，数据存储至数据库，平台将培训计划信息和学校信息输出给培训機构管理员；基于培训计划信息和学校信息，培训机构管理员输入培训项目基本信息、培训学员信息和授课专家信息，三者整合为培训项目信息，数据存储至数据库；平台将培训项目信息输出给区域管理员。数据流图见图4。

③培训主体管理

培训项目信息作为数据输入源，通过数据融合，生成教师信息和专家信息，数据存储至数据库，平台将教师信息和专家信息输出给省级管理员；区域管理员输入学校信息，数据存储至数据库；省级管理员输入培训机构信息，数据存储至数据库；平台将培训机构信息输出给平台管理员；平台管理员输入培训平台对接密钥，更新数据库信息。数据流图见图5。

④整校推进监测

通过数据筛选，平台将整校推进的培训项目信息输出给培训机构管理员；培训机构管理员输入学员学情数据和学校信息化发展规划数据，或由平台公共接口获取这两项数据，数据存储至数据库；平台将学员学情数据、学校信息化发展规划数据、区域学情、学校学情按管辖区域输出给区域管理员。数据流图见图6。

⑤工程实施监测

区域管理员输入年度培训计划数据、年度培训实施数据，通过数据融合，生成工程实施数据，数据存储至数据库；平台将工程实施数据按管辖区域输出给区域管理员。

⑥质量评价分析

省级管理员输入评价指标、系数和评价区域，连同数据库中的学员学情数据和学校信息化发展规划数据进行计算，得到评价结果，平台将评价结果输出给省级管理员。

⑦大数据展示

数据库中的工程实施数据、学校信息化发展规划数据、学员学情数据、教师信息和专家信息作为数据输入源，经过数据融合与筛选，生成数据展示信息，平台将数据展示信息输出给社会公众。

3） 底层数据流

分解细化中层数据流，设计底层数据流图，将中层数据流图的数据加工分解至功能操作级，每个数据加工按功能操作进行编号。以整校推进监测模块为例，底层数据流图见图7。

①学校规划管理

培训项目信息经过“1.1项目筛选”，筛选出培训机构负责的整校推进项目，将列表呈现给培训机构管理员。同时，根据省、市、县的管辖区域，筛选出管辖区域内的整校推进项目，将列表呈现给区域管理员。

学校信息化发展规划数据经过分支一“1.2.1学校规划数据录入”，由培训机构管理员录入数据，或经过分支二“1.2.2学校规划数据接口采集”，由数据接口采集培训平台的数据。

项目名称经过“1.3发展规划查询”，查询出参加此培训项目的学校，显示学校列表及数据概况。学校名称经过“1.4 学校规划详情”，此学校的信息化发展规划数据呈现给区域管理员。

②学员学情监测

学员学情监测功能的数据流与学校规划管理功能的数据流类似。

③区域学情监测

与学校规划管理功能一样，培训项目信息经过“3.1项目筛选”进行筛选。

市级项目的项目名称经过分支一“3.2.1区域学情查询”，按县区分类查询学员学情，显示县区列表及数据概况，县区名称经过“3.4.1县区学情详情”，此县区的学情数据呈现给区域管理员。

县级项目的项目名称经过分支二“3.2.2学校学情查询”，按学校分类查询学员学情，显示学校列表及数据概况，学校名称经过“3.4.2学校学情详情”，此学校的学情数据呈现给区域管理员。

在查询出县区的区域学情数据后，县区名称经“3.5学校学情查询”和“3.6学校学情详情”，可继续查询某一学校的学情数据，数据流类似于分支二。

2.2 多数据融合

多数据融合是利用数学方法和技术工具将多信息源的数据进行综合、计算，从而得到更高品质的有用信息[5]。

平台使用对比、统计、分类统计三种数学方法进行多数据融合。

1） 对比以教师身份证号码为唯一标识，将培训项目的学员信息与教师库的教师信息做对比，未入教师库的学员信息添加至教师库，已入教师库的学员信息更新教师库。学员的基本信息从教师库中查询获取，保证教师信息的一致性与准确性。授课专家信息亦做此处理。

2） 统计纵向统计各市市本级、县区级的年度培训实施数据，包括整校推进学校数量、培训教师人数、实施经费等，得到各市年度工程推进数据。横向统计各市各年度工程推进数据，并与计划数据进行比较分析，得到各市工程推进进度。

3） 分类统计从学校信息化发展规划数据中提取学校信息化教学环境信息，分类统计得到多媒体教学环境、混合学习环境、智慧学习环境的学校数量。

从学员学情数据中提取教师的信息化教育教学微能力选点信息，并做分类统计。一是统计每个微能力的教师选择人数；二是根据微能力的维度，统计学情分析、教学设计、学法指导、学业评价四个维度的教师选择人数。

3 平台应用

平台在某省级能力提升工程执行办公室部署应用以来，从培训业务、整校推进、工程实施三个方面对能力提升工程2.0实行常态化监测，并对教师培训质量做评价分析。

3.1 加强建设学校信息化管理团队

通过收集全省各中小学校的信息化发展规划数据，帮助省、市、县教育行政部门了解各学校的信息化发展现状、愿景及目标，为学校信息化管理团队建设、团队信息化领导力提升提供政策支持。

3.2 有针对性的调整教师培训内容

通过分析教师的信息化教育教学微能力选点信息，利用数据可视化呈现微能力选点气泡图和微能力维度选择比例图，帮助培训机构设计、调整微能力培训内容，对选择较多的微能力增大资源和活动比例，切实关注教师的微能力短板和实际教学需求。

3.3 监督各市县工程推进进度

通过统计市县的工程培训规划、预算及执行进度，了解市县工程计划落实情况，帮助省、市教育行政部门对下级能力提升工程的组织实施工作实行监管、评估及督导。依托监测管理平台，按照能力提升工程2.0的顶层设计与逻辑框架，省级教育行政部门组织实施终结性评估。

3.4 评价教师培训质量

由学校明确信息化愿景与目标，到学校明确教师应具备的信息技术应用能力，再到教师个人信息技术应用能力研修，整校推进将组织需求关联至个人需求[6]。通过建立教师培训质量的评价指标体系，利用层次分析法分析选择区域内的教师的校本研修数据，帮助省级教育行政部门评价教师培训质量，迅速诊断，及时干预，为市、县、培训机构提供意见，防止培训方向走偏。

4 结束语

平台通过数据融合，完善了能力提升工程2.0的监测管理体系，打通了省市县组织实施、学校整校推进、教师校本研修由面至点的监测管理业务链。平台现已在某省应用并初见成效，充分体现了数据说话、发现短板、预警决策的监管方式，推动教师培训管理模式由人力管理向数字化监管的转变，极大提高了工程式教师培训的管理效率，可为某省能力提升工程2.0终期性评估提供参考。