（管理科学与工程专业论文）教务管理信息系统关键技术研究.pdf

华中 科技大学硕士学位论文 摘要 随着高校规模扩大和学科专业增多 教务管理工作越来越面临着新的挑战 借 助网络与信息技术是实现高效 优化教务管理的必经之路 论文针对教务管理涉及 面广 用户多的特点 研究了分布式环境下教务管理信息系统的若干关键技术 并 通过系统开发与推广应用进行了验证 论文首先分析了教务管理信息化的意义 总结和分析了若干相关技术的国内外 研究现状 在此基础上 讨论了分布式教务管理信息系统的三项关键技术 在教学 质量评价方面 分析了教学质量评价体系 应用a h p 方法确定了评价指标权重 给 出了该方法的软件实现过程 在流程管理方面 通过降低流程模型与资源模型 组 织模型的耦合程度来提高建模方法的柔性 应用该柔性工作流建模方法实现了教务 管理的流程建模 在访问控制方面 在讨论基于规则的访问控制技术的基础上 通 过对基于任务的访问控制模型的扩展 建立了基于活动和环境约束的访问控制模型 并将该模型应用于分布式教务管理信息系统的安全管理中 在分析c s 和b s 结构各自优缺点的基础上 采用两者相结合的体系结构 开 发了华中科技大学机械学院教务管理信息系统 介绍了该系统的数据结构和功能结 构 并对前文讨论的主要关键技术进行了验证 关键词 教务管理管理信息系统 层次分析法工作流访问控制 华中科技大学硕士学位论文 a b s t r a c t e d u c a t i o n a la d m i n i s t r a t i o ni sc o n f r o n t e dw i t hm o r ea n dm o r en e wc h a l l e n g e sa l o n g w i t ht h ec u r r e n tr a p i dd e v e l o p m e n to fh i g h e re d u c a t i o n i t saf e a s i b l ew a yt oa c h i e v e e f f i c i e n ta n do p t i m i z e de d u c a t i o n a la d m i n i s t r a t i o nb yt h em e a n so fn e t w o r ka n d i n f o r m a t i o nt e c h n o l o g y s u c hi n f o r m a t i o ns y s t e m sa l ef a c i n gs o m ec o m m o nd i f f i c u l t i e s i n c l u d i n gt h ee x t e n s i v ei n v o l v e m e n t s e x c e s s i v eu s e r s a n de t c t os o l v et h e s ep r o b l e m s t h i sd i s s e r t a t i o np u t sf o r w a r ds o m ek e yt e c h n o l o g i e so f t h ed i s t r i b u t e di n f o r m a t i o ns y s t e m f o rt h em a n a g e m e n to fe d u c a t i o n a la f f a i r sa n dv a l i d a t e st h e md u r i n gt h ed e v e l o p m e n ta n d i m p l e m e n to f ac a s es y s t e m f i r s t l y t h em e a n i n go f t h ei n f o r m a t i z a t i o no fm a n a g e m e n to fe d u c a t i o n a la f f a i r si s a n a l y z e d o n et h eb a s i so fs o m ea c a d e m i cr e v i e w t h r e ek e yt e c h n o l o g i e so ft h e d i s t r i b u t e di n f o r m a t i o ns y s t e mf o rm a n a g e m e n to fe d u c a t i o n a la f f a i r sa l ed i s c u s s e d t h e a s s e s s m e n tf r a m e w o r ko ft h et e a c h i n gq u a l i t yi nu n i v e r s i t ye d u c a t i o ni sa n a l y z e d t h e a h p a n a l y t i ch i e r a r c h yp r o c e s s m e t h o di sa p p l i e dt od e c i d et h ew e i g h to fc r i t e r i o nf o r t h ea s s e s s m e n to f t e a c h i n gq u a l i t y t h ei m p l e m e n tp r o c e s so f t h es o f t w a r eo f t h a tm e t h o d i sg i v e no u t an e wm e t h o d o l o g yi sp r o p o s e dt oi m p r o v ef l e x i b i l i t yo f w o r k f l o wm o d e lb y r e d u c i n gt h ec o u p l i n gb e t w e e nw o r k f l o wm o d e la n dr e s o u r c e o r g a n i z a t i o nm o d e l t h e f l e x i b l ew o r k f l o wm o d e lf o rt h ee d u c a t i o n a la d m i n i s t r a t i o ni sd i s c u s s e d o nt h eb a s i so f t h e a n a l y s i s o ft h er u l e b a s e da c c e s sc o n t r o l t e c h n o l o g y a na c t i v i t y c o n t e x t c o n s t r a i n t b a s e da c c e s sc o n t r o lm o d e li s p r o p o s e d a sa ne x t e n s i o no f t a s k b a s e da c c e s sc o n t r o lm o d e la n d a p p l i e di nt h es e c u r i t ym a n a g e m e n to ft h e d i s t r i b u t e di n f o r m a t i o ns y s t e mf o rt h em a n a g e m e n to f e d u c a t i o n a la f f a i r s a f t e rt h ea n a l y s i so fa d v a n t a g e sa n dd i s a d v a n t a g e so ft h ec sa n db ss t r u c t u r e s a d i s t r i b u t e di n f o r m a t i o ns y s t e mf o rt h em a n a g e m e n to fe d u c a t i o n a la f f a i r si nt h es c h o o lo f m e c h a n i c a ls c i e n c e e n g i n e e r i n go f h n a z h o n gu n i v e r s i t yo f s c i e n c e t e c h n o l o g yi s 华中科技大学硕士学 位论文 d e v e l o p e db yc o m b i n i n gt h e mt o g e t h e r b o t ht h ed a t aa n df u n c t i o ns t r u c t u r e so ft h i s s y s t e ma r ei n t r o d u c e d s o m ek e yt e c h n o l o g i e sd i s c u s s e di nt h i sd i s s e r t a t i o na l ev a l i d a t e d i nt h i ss y s t e m k e yw o r d s m a n a g e m e n to fe d u c a t i o n a la f f a i r s m a n a g e m e n ti n f o r m a t i o ns y s t e m a n a l y t i ch i e r a r c h yp r o c e s s w o r kf l o wa c c e s sc o n t r o l 独创性声明 零久声臻繇呈交豹学霞论文怒我个久在譬静静指霉下遗簿豹酾究王佟及取 得的研究成果 尽我所知 除文中已标明引用的内容外 本论文不包含任何其他 人或集体己经发表或撰写过的研究成果 对本文的研究做出粪献的个人昶集体 鹭己在文中戳鳃确方式标磋 本入党全意识刭本声疆豹法律络采蛊本人承挺 学位论文作者签名 佟 1 h 1 基麓 知5 年 嚣够鑫 学位论文版权使用授权书 本学位论文 乍者完全了解学校有关保留 使用学位论文的规定 鼯 攀校有 权保留辫向国家有关部门或机构送交论文的复印件和电子版 允许论文被凌阅和 馐阕 本人授投华中辩技大学可以将零学位论交懿全部或部分蠹容编入有关数攥 库进行榆索 可潋黎掰影印 缩印或扫描等复制手段保存和汇编本学位论义 保密口 在 年解密后适用本授权书 本论文属于 不保密留 请在以上方框内打 擘篷淑脯馘像争龟指导 日期 7 神6 年 月哆日 华中科技大学硕士学位论文 1 1 本文研究背景 1 绪论 随着高校规模扩大和学科专业增多 教务管理工作越来越面临着新的挑战 高等教 育改革也对教务管理工作提出了更高更新的要求 为适应新形势的需要 高校教学管理 必须走 规范化 信息化 网络化 之路 运用信息技术 改变传统的教学管理模式 建立教学管理信息系统 所谓教学管理信息系统 就是以计算机技术为基础 对教学管 理信息进行收集 传递 储存 加工 维护和使用 实现教学管理事务处理自动化 使 教育教学领导决策日趋科学化的人机系统 教学管理信息系统建设的目的在于突出研究 服务的工作主题 提升管理能力 加 强各项工作 进行管理质量的全程监控 提高工作水平 提高工作效率 随着学分制的 全面实行 加快基于网络的分布式教学管理系统信息化的建设更是遗在眉睫 教务管理系统中信息的特点是其本身的复杂性和特殊性 由于教务管理的内容较 广 几乎涉及教与学的所有方面 其信息的来源是多方面的 有教师信息 学生信息 课程信息 教学质量信息 教学资源信息等 信息量庞大 信息在运行的过程中 数据 变更渗透到各个环节且贯穿始终 延续性要求高 因此 研制一套适用的管理功能较为 齐全并具有扩展能力的 运行安全可靠的教务管理系统势在必行 高校教学管理信息系统的建立和正常运作是学校管理水平的重要标志 是教学管理 现代化的具体体现 随着教育地位的提高 教育责任的加大 教育内涵和规模的扩大 建设和实施高校教学管理信息系统 辅助日常事务处理 辅助教学的管理和调控 保证 重大教育决策的准确性已成为一种趋势 1 2 国内外研究综述 1 2 1 工作流技术研究现状及发展趋势 工作流管理联盟 w f d c 将工作流定义为 工作流是指整个或部分经营过程在计 算机支持下的全自动或半自动化 1 o g i g ag r o u p 的定义 工作流是经营过程中可运转的部分 包括任务的顺序以及由谁 华中科技大学硕士学位论文 来执行 支持任务的信息流 评价与控制任务的跟踪 报告机制p 一 1 m m a l m a d e nr e s e a r c hc e n t e 的定义工作流是经营过程中的一种计算机化的表示模 型 定义了完成整个过程所需用的各种参数 这些参数包括对过程中每一个单独步骤的 定义 步骤间的执行顺序 条件以及数据流的建立 每一步骤由谁负责以及每个活动所 需要的应用程序即 a m i ts h e t h 的定义 工作流是涉及到多任务协调执行的活动 这些任务分别由不同 的处理实体来完成 一项任务定义了需要做的某些工作 它可用各种形式来进行定义 包括在文件或电子邮件中的文本描述 一张表格 一条消息以及一个计算机程序 用来 执行任务的处理实体可以是人 也可以是计算机系统 比如一个应用程序 一个数据库 管理系统 1 工作流管理系统根据所实现的业务过程 可分为四类 2 1 6 1 用 a d m i n i s t r a t i v e 工作流 用于执行简单协同规则的 可重复和可预测的流程 它的执 行步骤和规则是事先定义的 不要求控制复杂流程和访问多个信息系统 例如申请学位 登记车辆 a dh o e 工作流 多用于执行办公流程或处理异常情况 能够提供合作协同功能 但 不控制各工作顺序 支持它的w f m s 也叫群件 c o l l a b o r a t i v e 工作流 参与者的数量和协作的次数较多 在一个步骤上可能反复协 调 直至得到某种结果 不像其他类型的工作流总是向前流转 它还包括循环流和反向 流 由于不可能预先定义后面的流程 因而很难使用现有工具对该类动态工作流进行建 模 p r o d u c t i o n 工作流 实现重要业务过程的工作流管理 特别是与业务组织功能直接 相关的工作流管理 一般指大规模复杂异构的执行环境 包含各类任务 人和组织 信 贷业务和保险业务都属此类典型的例子 与管理型工作流相比 生产型工作流一股应用 在大规模 复杂和异构的环境下 整个过程涉及多个人和不同组织 针对目前工作流产品存在的不足和信息技术 分布对象技术 网络技术的发展趋势 从技术与应用角度看 在今后一段时间内 工作流管理技术的研究及产品的主要发展方 向是 2 5 8 l 1 面向复杂企业应用的工作流管理系统目前的工作流技术和产品难以支持复杂的 企业应用 对已有企业应用的集成能力也显然不足 因此 支持复杂企业应用和应用集 成的工作流管理系统将会得到充分的重视和长足的发展 2 华中科技大学硕士学位论文 2 扩展工作流模型的描述能力现有工作流模型在企业应用中的描述能力不足 主 要反映在工作流模型的语义在描述复杂过程时 能力不足和活动属性的定义不够丰富 需要在进一步深入分析的基础上 丰富工作流模型的语义和活动属性的定义 3 代理技术与工作流管理技术的结合代理技术与工作流技术都是近年来受到广泛 重视并得到长足发展的计算机软件技术 在分布对象技术的基础上 充分发挥工作流技 术在灵活性方面的优势和代理技术在知识表达 事务处理 智能性能方面的优势 将这 两种技术进行有机结合 以工作流管理为基础 以代理技术为核心 将开发出具有良好 前景的应用软件产品 4 内置到商用企业应用软件包中在过去的几年里 为了使通用软件能够满足客户 提出的特别需要 s a p 等公司将工作流技术引入到他们的产品中 使用户可以按照预定 的顺序调用这些产品的不同功能模块 满足本企业的特殊需求 5 基于w e b 的工作流随着w e b 技术的普及 基于w e b 的工作流技术将得到充分 的发展 工作流可以通过w e b 扩展到多个企业 并将实现多个基于w e b 的工作流服务 器之间的协同工作 6 分布式工作流由于现在企业跨地域分布越来越普遍 企业间的合作也越来越频 繁 紧密 这种情况下 工作流管理系统要求具有分布式计算能力 经过几年的发展 工作流管理系统的结构已经由原来的只能支持单一的工作组环境 发展到现在可以支持 企业级 甚至企业间 的工作流环境 一个工作流实例可以通过局域网 广域网分布在不 同的服务器和客户端 而且服务器的故障所造成的影响将被减少到最小 因而 大大提 高了系统的可扩展性 实用性和管理能力 7 工作流事务管理目前大部分工作流产品对工作流的事务管理还不是很成熟 甚 至不能保证活动的a c i d a t o m i c i t y c o n s i s t e n c y i s o l a t i o n d u r a b i l i t y 特性 这意味 着当工作流实例在运行中出现异常时 流程的事务性无法得到保证 流程状态的恢复和 降低异常所带来的损失 使流程继续推进得不到有效控制 8 流程挖掘与分析仿真目前b p r 受到越来越多企业的重视 业务流程的挖掘在今 后一段时间内也将是工作流技术研究的一个热点 引入仿真和性能监控工具将不可避免 地成为新一代工作流产品的发展趋势 1 2 2 组织建模技术研究现状及发展趋势 v a n d e ra a l s ti s l 形象地将工作流的本质归纳为 w h a t h o w 和 b yw h o m 工 华中科技大学硕士学位论文 作流的大多数任务都是由人或其它资源完成的 所以组织视图一直是一个重要的研究方 向 组织建模主要包括组织结构描述 角色辨识和任务指派 安全控制等等 e d w a r dc c h e n g t l 0 1 1 1 4 1 利用面向对象技术对组织结构进行建模 提出了o v i m 模型 该模型包括三个基本的实体 o r g a n i z a t i o n 组织 m e m b e r 成员 和v i r t u a ll i n k 虚拟连 接 其中 o r g a n i z a t i o n 是组织资源结构的抽象 m e m b e r 代表具体的资源 v i r t u a ll i n k 则建立各种资源之间的联系 将任务和v i r t u a l l i n k 结合可以生成不同的任务分配规则 o m m 模型的特点是将组织模型 角色配置模型和任务模型分开 从而增加了工作流的 柔性 e r i esk y u h i 认为传统的过程模型忽略了组织环境的存在 缺乏对 w h y 任 务节点存在的原因 和 w h a ti f 如果某任务节点不存在或者被替换 将产生怎样的 后果 的描述 因而难以适应环境变化而重组和优化 他提出了一种基于活动者依赖的 组织工作模型 将组织成员之间的联系定义为四种基本的依赖关系 目标依赖 a 依赖 b 实现功能需求 但不关心b 的实现方法 任务依赖 a 要求b 按规定步骤完成某些 任务 资源依赖 a 依赖b 提供某些信息 和软目标依赖 目标依赖以外 a 依赖b 实现的一些非功能需求 通过建模这些依赖关系有可能建立一种更加动态高效的组织 结构 团队的组织和管理随着i p d 集成产品开发 c m m 软件成熟度模型 侧重于软 件开发过程的控制 等理念的推广而变得越来越重要 无论在产品开发还是软件开发中 都存在大量的项目团队 这样许多工作流任务都是多人协作完成的团队任务 v a nd e r a a l s t l 9 1 利用0 0 技术对团队任务 成员角色以及成员贡献进行u m l 建模 并采用o c l 约束控制语言 对它们之间的约束进行深入描述 将群决策理论甚至决策支持系统引 入到工作流任务指派中来也是一种趋势 在工作流任务授权研究方面 目前提出的几种授权模型包括 自主访问控制模型 强制访问控制模型 基于角色的访问控制模型 r b a c 基于任务的访问控制模型 t b a c 等 1 2 3 安全访问控制技术研究现状及发展趋势 业务流程逻辑和数据处理逻辑的分离标志着企业信息系统的发展已进入第三个阶段 8 1 8 1 第一 二阶段分别为数据管理的分离和用户界面的分离 同时 信息系统中企 业关键数据的激增 信息资源共享范围的扩大 用户活动的动态性增加都对信息保护的 安全性和灵活性提出了更高的要求 i s o 的安全标准 i s o7 4 8 4 2 将信息保护定义为 4 华中科技大学硕士学位论文 5 个层7 欠1 1 5 l i l 9 1 身份认证 访问控制 数据保密 数据完整性和不可否认服务 其中 访问控制是一个非常重要的手段 访问 是指对数据进行读 写 删等操作的能力 而 访问控制 则要求通过某种途径准许或者限制用户的这种能力 访问控制列表 矩阵 a c u a c m 是目前信息系统中普遍采用的权限配置形式 它 表示为一个由 三元组构成的列表 使用a c l a c m 的较早的权 限模型包括自主访问控制模型 d a c 和强制访问控制模型 m a c 0 5 1 1 1 6 它们都是 静态的模型 权限列表的长度随着数据对象的增加而剧增 因而不适合于安全策略动态 多变的企业级信息系统 基于角色的访问控制模型 r b a c r o l e b a s e da c c e s sc o n t r 0 1 l 提出了 角色 的概念 将角色作为访问控制的主体 并引入 会话 的概念 用 户的权限仅在会话期间有效 这在一定程度上增强了权限配置的柔性 但由于工作流任 务的动态性和不确定性 r b a c 模型仍然不够灵活 上面几种模型都是从系统的角度出 发保护资源 其基本原理可以简单地描述为 如果主体对某种客体有访问操作请求 而 且主体拥有操作权限 就提供访问许可 它们统称为被动安全模型 没有将执行操作所 处的环境考虑在内 不能记录主体对客体权限的使用 权限没有时效性限制 因而存在 很大的安全隐患 基于任务的访问控制模型 t b a c t a s k b a s e da c c e s sc o n t r 0 1 1 6 j 1 1 9 1 是一种新的安 全模型 从应用和企业层角度来解决安全问题 它采用面向任务的观点 通过与任务实 例对应的授权事务体来实现权限的时效性 因而能为流程任务的处理提供动态实时的安 全管理 它主要的缺点是忽视了权限约束的定义和处理 因此有必要增加约束定义和静 态检查功能 并通过授权日志等环境因素来动态检查这些约束的满足情况 1 3 当前教务管理系统的研究与应用现状 随着我国高等教育的快速发展 高校办学规模不断扩大 全面收取学费 学分制逐 步推行 教学资源需求剧增 资产设备日益庞杂 科技项目不断增多 科技成果不断涌 现 教职工岗位竞聘 津贴定级全面推行 使教务 科技 人力资源管理 资产设备管 理部门任务越来越繁重 工作量 工作难度大增 落后的管理手段直接影响教学质量和 办学水平 为改进高校管理手段 教育部和省级教育主管部门曾先后多次配发过教务管 理方面的软件 不少高校也购买过某些软件公司的软件或自行开发过一些软件 对教务 管理信息化起到了积极推动作用 积累了许多经验 但是 这些软件在实际使用过程中 华中科技大学硕士学位论文 存在不少缺陷 主要体现在以下三个方面1 2 0 2 3 1 功能不完整 未能涵盖教务管理工作的各个环节 且已有的部分软件功能不完 善 之间缺乏有机联接 2 适用性不强 大量特殊问题得不到有效解决 3 校园网利用不充分 没有实现真正的数据共享 据调查 现在不少高校有成百上千万的校园网硬件设施 但急需的配套管理软件却 跟不上 严格地说 到目前为至 尚无一所高校有一套完整的 先进的 实用的管理软 件在实际运行 造成这种情况的原因很多 不仅仅是软件开发的难度与复杂度问题 更 重要的是观念和认识问题 以及管理不统一 不规范的问题 随着我国高等教育改革的 不断深化和教育管理现代化的不断推进 全面实现高校管理信息化 快速提升综合实力 已迫在眉睫 由于教务管理工作是整个高校管理工作的轴心 要想实现高校教务管理信 息化 必须首先实现教务管理信息化 以教务管理软件为龙头率先获得成功应用 而后 逐步带动其它职能部门管理软件的应用 是建成先进的数字化校园综合管理平台 全面 实现高校管理信息化的必由之路 1 4 主要研究工作与论文组织结构 1 4 1 主要研究工作 本人于2 0 0 1 年从事教学管理工作 担任机械学院教务科长 当时的教务管理工作几 乎都是手工进行 信息化程度非常低 计算机主要用于文字处理 随着学院本科生招生 规模的逐渐扩大 学院领导充分认识到 不借助于现代化的管理手段和信息技术 单纯 靠增加人手已经越来越难以满足教务管理工作的需要 在此背景下 学院组建了信息化 办公室 并将教务管理信息系统开发作为首要工作之一 在从事教务管理工作之前 本人在r r 企业从事软件开发工作 比较熟悉软件开发的 流程与工具 同时 从事行政工作后逐渐熟悉了教务管理的工作流程 尤其是对教务管 理的难点与需求有一定的认识 因此 按照学院的安排与部署 我成为教务管理信息系 统开发工作的成员之一 负责需求分析与关键技术解决 在这个项目中 本人主要完成了下面一些工作 1 进行了教务管理信息系统需求分析与功能定义 2 分析了教学质量评价体系和权重合理性判断方法 6 华中科技大学硕士学位论文 3 实现了教务管理工作流程建模与优化 4 建立了教务工作组织模式与安全管理机制 5 参与了部分代码编写与单元测试工作 6 负责了全部系统联调测试与运行验证工作 1 4 2 本文的主要组织结构 本文的组织结构如图1 1 所示 图1 1 本文的组织结构 第1 章绪论 主要介绍了课题的来源 分析了课题研究的意义 综述了若干关键技术的国内外研 究现状 包括工作流技术 组织建模技术以及安全访问控制技术等 第2 章基于a h p 的教学质量评价研究 在分析教学质量评价的意义的基础上 提出了高校教师教学质量评价的三层评价体 系 应用a h p 方法对评价指标权重进行了求解 介绍了a h p 方法确定权重的基本步骤 判断矩阵的构建方法 各层单排序 合成排序以及对应的一致性检验方法等 第3 章教务管理流程建模技术 在简要介绍传统工作流建模技术的基础上 提出一种改进的柔性工作流建模方法 该方法把流程模型和组织模型 资源模型分离出来 从而降低了流程模型与其他模型的耦 7 华中科技大学硕士学位论文 合程度 介绍了该建模方法的基本思想以及业务流程描述方法 应用x m l 对教务管理 的组织和资源进行建模 最后结合一个教学改革项目的管理流程 介绍了该建模方法的 具体应用 第4 章教务管理信息系统的访问控制技术 访问控制是信息系统安全管理的主要内容之一 对于多用户 分布式环境下的信息 系统尤其重要 本章讨论了基于规则的教务信息访问控制技术 包括访问控制规则建立 具体的数据安全的规则定义等 并给出了一个教改立项申请报告访问控制规则的例子 在此基础上 提出了一种基于活动和环境约束的访问控制模型 把对信息资源的访问控 制 从角色 对象扩展到活动与环境 从而提高的访问控制的准确性和细致性 用一阶谓 词对该模型的约束规则进行了描述 最后介绍了该模型在信息系统的具体实现过程 第5 章分布式教务管理信息系统的开发与实例验证 作者参加了华中科技大学机械学院教务管理系统 本章介绍了该系统开发的背景和 历程 在分析b s 和c s 结构各自优缺点的基础上 提出了一种c s 和b s 相结合的体 系结构 将分布式要求不明显的功能通过c s 结构进行实现 包括系统管理 数据管理 流程管理以及资源管理等 而对于一些分布式要求较高的功能 包括选课管理 成绩管 理 教学质量评价 教改项目管理等通过b s 进行实现 应用该系统 对本文讨论的若 干关键技术进行了验证 第6 章全文总结与展望 总结了本文的研究工作 并对未来的工作方向进行了展望 华中科技大学硕士学位论文 2 1 引言 2 基于a h p 的教学质量评价研究 中国教育改革和发展纲要 指出 振兴民族的希望在教育 振兴教育的希望在教 师 建设一支具有良好政治业务素质 结构合理 相对稳定的教师队伍 是教育改革和 发展的根本大计叫 在教师素质培养过程中 对其教学质量的评价是重要的环节 也 是科学化管理学校的重要内容之一 国内外对教师教学质量评价的研究较多 但是大多 数局限于普通教育中教师教学质量的评价 针对高等教育中的教师教学质量评价的研究 并不多 其主要原因在于高校教学有明显的专业倾向 例如一般工科专业教学比较强调 引导学生掌握科学文化知识和技能 培养学生的知识应用能力 而理科学生则重视学生 对基础知识 f g 括概念 原理等 的掌握 培养学生抽象思维 发现问题及研究问题的 能力 对于各个学科具体的专业 高校教学目标更是表现出许多不同的专业倾向 正是 高校教育的这种专业化倾向的特点 导致建立高校教师教学质量评价体系比较困难 建 立通用化的高校教师教学质量评价体系是不现实的 一个可行的办法是针对不同的专业 特点 聘请该专业的领域专家参与制订专门化的评价体系 这就需要建立一些合理的数 学模型来表达和量化专家的意见 并通过科学的方法来进行相应的处理 从而指导评价 体系的建立 层次分析法 t h ea n a l y t i ch i e r a r c h yp r o c e s s a h p 是系统工程中用于表示评价与 决策因素测度的基本方法 2 5 它采用了相对标度的形式 充分利用了专家的经验和判断 能力 对于评价与决策系统的建立具有重要的意义 a h p 方法由美国运筹学家t l s a a t y 教授于2 0 世纪7 0 年代初期提出的 8 0 年代传入我国后 在能源系统分析 城市发展规 划 经济管理 科研成果评价等领域得到了广泛的应用 2 6 2 7 1 本文研究了a h p 方法在 高校教师教学质量评价体系中的应用 主要阐述了利用a h p 求解评价指标权重的基本 方法与过程 2 2 高校教师教学质量评价体系分析 只有建立合理的 科学的教学质量评价体系 才能充分发挥评价的正面效应 由于 教学活动是一个受多种因素影响的动态系统 教学质量评价体系的建立具有一定的复杂 9 华中科技大学硕士学位论文 性 按照一般的思维模式 我们可以将教学质量评价这一复杂问题分解成若干个具有相 对独立性的子问题 对于每个子问题继续分解 直到分解到能有一个或多个数学模型能 够描述该问题时结束 a h p 作为决策思维的一种方式 突出地反映了递阶层次的特点 按照这种思维方式 我们首先将教学质量的评价 a 层 分成教学能力 教学工作和教 学效果 b 层 三个方面的评价 对于b 层的这三个评价指标又可以分别进行分解 构 成评价指标体系的第三个层次 c 层 一般来讲 对于教学评价需要分解到和5 个层 次即可获得一个比较容易描述并且可以量化的评价指标 由于利用a h p 方法来确定4 层或者5 层的评价体系中的指标权重 其计算量较大 为了在节约篇幅 本文仅采用3 层评价体系来说明a h p 方法的应用 这种简化后的评价指标体系如图2 1 所示 高校教师教学质量评价指标a 教学能力b ii教学工作b ll 教学效果岛 收集 资料 钻 研与 组织 教材 c t 择 与 e 用 女学 i 法 e 践 与 l 织 堂 女学 c c 课堂 教学 实验 与 实习 c 作业 布置 批改 与 辅导 c 与 质 分t 学习 习惯 与 c 图2 1高校教师教学质量评价指标 2 3 教学质量评价指标的判断矩阵 业能力 c 2 3 1a h p 方法确定权重的基本步骤 运用a h p 方法确定评价指标权重时 主要有四个步骤 1 分析评价要素之间的关系 建立递阶层次结构 2 对同一层次的各元素关于上一层次中某一准则的重要性进行两两比较 构造 两两比较判断矩阵 3 由判断矩阵计算被比较元素对于该准则的相对权重 4 计算各层元素对系统目标的合成权重 并进行排序 l o 华中科技火学硕士学位论文 2 3 2 教学质量评价指标的判断矩阵的确定 表2 1 标发及其含义 称凌含义 l袭永两个元素相比 具有同样的重要性 3 表示甄个元素槌跑 戆者比嚣者稍重要 5 衰承两个元素稠院 前者吃聪者明显重要 7表求两个元素相比 前者比尉者强烈重要 9 袭器嚣个元素攘魄 翦者比矮蠹扳端重要 2 4 6 8表承上述相邻判断的中闻值 若元素i 与元素j 的重要性之比为玑 则元素j 与元素i 的爨要性 倒数 之院为l a u 一腿确定了评价体系的递阶屡次结构 上下层次之间元豢的隶属关系就确定了 此 时就鬣要确定各元索志间的权重 如果各元素嬲权重不能壹接获得 可邋j 童在给定的准 赠下 辩元素送行瓣嚣滋较 著壤蕹 e 较结暴 檬度 懿蕊搦造翔断矩簿 标度及萁含 义如表2 1 所示 凰2 1 所示的评价指标体系反映了教师教学质量评价指标之间的隶属关系 现在的 工终爨霆要魂定霹一警层之霾稠慰予父层豹揍豁毂重 囊翅焱b 层 专家谈必教学工穆 1 3 2 相比教学能力 b i 和教学效聚0 3 3 而言 爨能反映教学威量 根据表2 1 标度的定 义 可以构造出该屡的判断矩阵 l 2 胡 l 3 2 1 1 3 1 j 翱 2 l 2 i ft t ftf i l l i8蔗 莲 华中科技大学硕士学位论文 4 叩 l 7 l 2 2 l 7 l l 9 l 5 2 l 1 21 2 95 l1 3 31 2 3 2 1 i 2 4 1 j 2 3 3 各层单排序及一致性检验 设已知n 个元素对于准则c 的判断矩阵a 求它们对于准则c 的相对权重向量w 的方法有几种 较简单的方法有 和法 和 根法 等 这里介绍一种 特征根 法 求解特征根问题 a w 一w 2 5 这里 一是矩阵a 的最大特征根 w 是相应的特征向量 所得到的w 经过归一化 处理后就可作为权重向量 计算特征根并求权重向量的流程如图2 2 所示 图2 2 特征根与权向量求解流程 2 21 一 一 叩 4 华中科技大学硕士学位t 论文 通过上述算法求得特征值和相应的权重后 需要对判断矩阵的一致性进行判断 其 步骤为 1 计算一致性指标c 上 等 2 查找相应的平均随机一致性指标r 上 见0 表2 2 平均随机一致性指标r z i 矩阵阶数 l 2 3 4 56789l o l 肌oo o 5 2o 8 91 1 21 2 61 3 61 4 11 4 61 4 9 3 计算一致性比例c r c 1 c r 面 2 7 当c 尼 o 1 时 认为判断矩阵的一致性是可以接受的 上述四个判断矩阵的特征值 权重向量 c 尼 c r 计算结果分别如0 所示 表2 3 特征值 权重向量 c r c r 计算结果 判断 矩阵 a 一 形 c i 尼上c r 爿 3 0 0 9 o 2 9 7 0 5 3 9 0 1 6 4 7 0 0 0 40 5 2 00 0 0 8 a b c 3 0 0 9 o 1 6 4 0 2 9 7 0 5 3 9 7 0 0 0 40 5 2 00 0 0 8 如c 4 0 4 2 w b 2 c 0 1 0 0 0 6 7 2 0 1 6 9 0 0 5 9 1 7 o 0 1 4 0 8 9 0 o 0 1 6 a b c 3 0 0 0 c o 5 0 0 0 2 5 0 0 2 5 0 1 7 0 0 5 2 00 从表中可以看出对于所有的判断矩阵 均有c r o 1 符合一致性 2 3 4 合成排序及一致性检验 根据各单层的计算结果 可以将其进行合成排序 计算c 层对于目标层总权向量 w a c 呒c 中各个元素的值分别为 c 向量中的元素与 中各个元素对 应相乘得到 华中科技大学硕士学位论文 w a c 0 0 4 8 7 0 0 8 8 2 0 1 6 0 1 0 0 5 3 9 0 3 6 2 2 0 0 9 1 1 0 0 3 1 8 0 0 8 2 0 0 0 4 1 0 0 0 4 1 0 1 7 2 8 计算总的一致性指标 c i 邓1 8 c i 8 c j b f l r r a 8 0 0 0 4 0 0 1 4 0 1 o 2 9 7 0 5 3 9 0 1 6 4 1 o 0 0 8 7 2 9 r a c r i 叩 r l b 2 c r j 叩 1 0 5 2 0 0 8 9 0 0 5 2 0 1 1 0 2 9 7 0 5 3 9 0 1 6 4 7 o 7 1 9 4 2 1 0 c r w c 1 w r a c 0 0 1 2 s 匪 dd 结束结束f f 嗣 开始开始s 一 s开始结束s 一 p 图3 4 基本任务依赖关系 在其他几种主流建模方法中 任务节点要么顺序相关 要么无关 图3 4 所示的几 1 7 华中科技大学硕士学位论文 种任务关系只能表达为顺序结构 显然对于f 一 f s 一 s 和s 一 f 结构 如果表达为 顺序结构 那么整个流程的并发性就降低了 但是由于他们之间又有依赖关系 又无法 表示为并行结构 引入项目管理中前导图法 p d m 中的这几种任务关系 不但可以很 直观地表达任务依赖关系 而且可以提高工作流实例地执行效率 该方法因此也很适用 于项目管理流程的建模 任务间的依赖关系主要包括数据依赖 控制依赖 有些时候还包括时间约束等 有 些建模方法把这些依赖分的很细 并在流程模型中分别描述 这样既增加了建模的复杂 性 也降低了模型的可读性 比如有些建模方法把下面的a b c d 活动表示为图 3 5 所示结构 其中c b 间的用虚线表示他们之间存在数据依赖或控制依赖 或者时 间约束 这很难说明b 和c 之间是一种什么并发关系 这种结构在计算机里面很难控 制 我们要么将b 和c 表示为顺序结构 要么进一步将他们划分为更小的活动 将他 们表示为只有串行和并行两种情况 从提高流程实例地执行效率和活动见并发关系的直 观性来说 应该将活动b 和c 进一步划分 图3 5 依赖关系示例 其实不管是什么依赖 它们共同决定了活动间的并发关系 在建模的时候已经考虑 进去了 没有必要把依赖的类型分得过于细 所以本建模方法中的任务依赖泛指所有的 依赖类型 3 3 基于x m l 的教务管理组织和资源建模 组织建模可以根据教学部门的实际组织结构建模 也可以根据项目管理的需要建模 也可以将两者结合起来建模 由于组织机构和资源分配有明显的层次结构 所以组织模 型和资源模型很适合采用如下x m l 文档格式 经理 职位1 职位 主任叫职位 1 8 华中科技大学硕士学位论文 叫单位名 叫部门l 该片段中的组织模型命名是按常规单位组织结构命名的 建模的时候也可以按其他 易于表达的方式命名 不过建议都以单位名作为第一级命名空间 这样便于用于单位间 的协同业务流程 而不至于出现重名的情况 不同单位间的协作业务流程不需建立任何 组织模型和资源模型就可以使用各联盟企业原有的组织模型和资源模型 组织建模并不具体到个人 仅仅具体到角色 在具体的工作流管理系统中 通过一 个角色属性文档将具体个人组织模型中的角色对应起来 文档内容如下例所示 单位名 部门1 职位 张三 单位名 部门2 职位 李四 在进行组织建模的时候 对于人员十分固定的单位 也可以在建模的时候具体到个 人 不过通过角色属性文档将具体的工作人员和组织模型关联起来 可以使整个工作流 模型更具有灵活性 组织模型更具有相对稳定性 同时也更好实现基于角色的权限控制 r b a c 同样 在进行资源模型建模的时候也用同样的方式 资源包括工具 数据 文档等 等 对于不同类型的单位 建模方法也有所区别 计算机i 吲文档1 叫部门l 对于办公环境里的资源模型 资源一般是一些应用软件 在进行资源建模的时候可 以具体到软件 但是为了保证模型的灵活性和稳定性 最好不要将资源具体到文档和数 1 9 华中科技大学硕士学位论文 据 这也要视具体的单位来定 一般来说 一个单位的资源模型可以而且应该有多个资 源模型 根据资源的类型不同分别建模 工作流模型通过命名空间可以很方便地定位到 具体的资源 在有些简单的工作流程 组织模型已经约束了资源的分配 工作人员只能调动与之 相关的资源 对于这种情况 工作流模型中可以只考虑组织模型 而不比关心资源模型 如一般的简单办公环境流程 在进行工作流建模的时候只需要如下指定任务节点的w h o v i t h 属性即可 w h o 单位 部门 职位 w i t h 单位 部门 资源 在具体的工作流管理系统中 还需要在开始节点中指明组织模型和资源模型的存放 路径 3 4 应用实例 图3 8 所示为实验室建设项目简要流程 在该流程中用到了本建模方法中的业务流 程描述方法的大部分建模元素和控制结构 具有很好的代表性 在建设实验室前首先要 进行需求分析 然后进行方案设计 方案设计后紧接着就是进行建设周期估算和所需资 源估算 这两项估算可以并行操作 互不影响 这两项估算完后 就是根据估计工期和 用料来对整个产品开发成本进行估算 接着就是对设计方案进行评审 如果评审没有通 过 则需要重新设计方案 评审通过则开始准备场地和购买设备 设备采购工作进行到 一定阶段即可进行场地准备 例如合同签定后即可知道设备的主要尺寸 进而可以确定 场地要求 所以 采购实验设备 和 场地准备 就是一种s s 开始一 开始 关 系 如果表示为顺序结构 就表示完成设备采购后再进行场地准备 这显然是不合理的 场地准备也有一个流程 在图中未进一步展开 故表示为 子流程 设备安装调试结 束后对整个项目进行核算 接着就是项目验收 验收通过即可以投入教学使用 否则进 行 失败处理 失败处理 也是有一个小流程 在此也表示为 子流程 华中科技大学硕士学位论文 图38 实验室建设项目简要流程 为了表达方便 实例中并没有将任务的w h a t w h o h o w w i t h w h e n 等属性展 开 从图中并不能看出业务流程和资源模型 组织模型的关系 在实际的项目管理和工 作流管理系统中 这些属性是必不可少的 如果仅仅只需要表现任务节点间的依赖关系 用简图表示更方便实用一些 对于该实例中要用到的组织模型和资源模型 其建模方法如前文所述 在此不再赘述 3 5 本章小结 工作流建模是工作流管理的基础与核心内容之一 其难点在于应用工作流管理的组 织和资源往往处于不断变化之中 因而经常需要对工作流模型进行调整以适应新的工作 流环境 本章在简要介绍传统工作流建模技术的基础上 提出一种改进的柔性工作流建模方 法 该方法把流程模型和组织模型 资源模型分离出来 从而降低了