大數(shù)據(jù)驅(qū)動下的質(zhì)量監(jiān)測系統(tǒng)優(yōu)化研究

doi：10.3969/J.ISSN.1672-7274.2025.06.001

中圖分類號：TP39 文獻(xiàn)標(biāo)志碼：B 文章編碼：1672-7274（2025）06-0001-03

Research on Optimization of Quality Monitoring System Driven by Big Data

LIU Guijun

（ShenyangUniversity of Technology， Shenyang11o159，China）

Abstract： In order to improve the data processing efficiency，feedback accuracy，and system reliability of the education and teachingquality monitoring system，this study adopts real-time data processing technology，unified data interface standards，and distributed encrypted storage solutions to optimize and analyze the traditional teaching quality monitoring system.Theresearchresults indicate that these optimization strategies significantly improve system performance，enhance the accuracy and real-time performance of data analysis，reduce data processng latency and securityrisks，provide efcientandreliable teachingquality monitoringsupport foreducation managers，and promote the intelligent and data-driven development of education management.

Keywords： big data; quality monitoring; data processing

本研究聚焦教育教學(xué)質(zhì)量監(jiān)測系統(tǒng)的優(yōu)化，通過引入實(shí)時數(shù)據(jù)處理技術(shù)、統(tǒng)一數(shù)據(jù)接口標(biāo)準(zhǔn)和分布式加密存儲方案，提升系統(tǒng)的性能和智能化水平。優(yōu)化后的系統(tǒng)能夠?qū)崿F(xiàn)教學(xué)數(shù)據(jù)的高效采集、實(shí)時反饋與精準(zhǔn)分析，為學(xué)校提供全面的教學(xué)質(zhì)量監(jiān)控與管理支持，推動教育管理向數(shù)據(jù)化、智能化方向持續(xù)進(jìn)步。

1 大數(shù)據(jù)驅(qū)動質(zhì)量監(jiān)測系統(tǒng)優(yōu)化的重要性

引入實(shí)時數(shù)據(jù)分析與處理技術(shù)，教育教學(xué)質(zhì)量監(jiān)測系統(tǒng)能夠更迅速地捕捉到教學(xué)過程中出現(xiàn)的各類問題，提供即時反饋和改進(jìn)措施；采用統(tǒng)一的數(shù)據(jù)標(biāo)準(zhǔn)接口，能夠打破不同系統(tǒng)間的信息孤島，促進(jìn)學(xué)校各部門、各平臺之間的高效協(xié)作，確保信息流暢傳遞；利用大數(shù)據(jù)的深度學(xué)習(xí)和預(yù)測能力，能夠?qū)W(xué)生學(xué)習(xí)效果、教師教學(xué)水平和教學(xué)資源的使用情況進(jìn)行精確分析，為學(xué)校決策層提供科學(xué)依據(jù)。

通過基于云計算和分布式存儲的解決方案，教育教學(xué)質(zhì)量監(jiān)測系統(tǒng)能夠高效、安全地處理大規(guī)模數(shù)據(jù)，保障數(shù)據(jù)的安全性和隱私性。優(yōu)化后的教育教學(xué)質(zhì)量監(jiān)測系統(tǒng)能夠提高教育教學(xué)質(zhì)量問題的識別和反饋速度，為教育管理者提供精準(zhǔn)的決策支持，推動教育智能化、信息化轉(zhuǎn)型[1]。

2 當(dāng)前教育教學(xué)質(zhì)量監(jiān)測系統(tǒng)存在的問題

2.1數(shù)據(jù)處理延遲嚴(yán)重

傳統(tǒng)的教育教學(xué)質(zhì)量監(jiān)測系統(tǒng)受限于硬件性能和軟件架構(gòu)，難以滿足實(shí)時數(shù)據(jù)處理的需求，導(dǎo)致延遲問題頻發(fā)，直接影響了教學(xué)質(zhì)量問題的及時發(fā)現(xiàn)與處理。這種延遲現(xiàn)象嚴(yán)重制約了教師、學(xué)生及管理者對教學(xué)質(zhì)量的實(shí)時反饋與調(diào)整，導(dǎo)致教育決策的滯后，影響教學(xué)管理的效率與效果。超過 70% 的教育機(jī)構(gòu)在教學(xué)質(zhì)量監(jiān)測過程中遇到數(shù)據(jù)處理延遲問題，且延遲時間多集中在10秒至30秒之間。半數(shù)教育機(jī)構(gòu)的數(shù)據(jù)處理延遲在10至30秒之間，說明傳統(tǒng)監(jiān)測系統(tǒng)在面對日常教學(xué)活動的快速反應(yīng)需求時已經(jīng)顯得不足。

2.2不同系統(tǒng)間數(shù)據(jù)無法對接

教育教學(xué)質(zhì)量管理中，學(xué)校普遍采用多系統(tǒng)協(xié)同模式，由于各系統(tǒng)開發(fā)時間、技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)和服務(wù)商不同，數(shù)據(jù)格式不統(tǒng)一，接口協(xié)議不一致，因此信息孤島現(xiàn)象嚴(yán)重[2]。這種問題直接削弱了教學(xué)質(zhì)量數(shù)據(jù)的整合分析能力，影響了問題的快速識別和系統(tǒng)化改進(jìn)。學(xué)生管理系統(tǒng)中的考勤數(shù)據(jù)、教學(xué)評價系統(tǒng)中的課堂反饋數(shù)據(jù)，以及資源管理平臺的教材分發(fā)數(shù)據(jù)，無法實(shí)現(xiàn)統(tǒng)一對接，導(dǎo)致數(shù)據(jù)無法共享和有效利用。

在教育教學(xué)質(zhì)量管理中，數(shù)據(jù)格式不統(tǒng)一問題占比達(dá) 40% ，表明不同教學(xué)系統(tǒng)間的數(shù)據(jù)兼容性較差（見表1）。數(shù)據(jù)接口開發(fā)復(fù)雜性占比達(dá)到 35% ，說明技術(shù)壁壘增加了系統(tǒng)間協(xié)同難度。數(shù)據(jù)傳輸時效性問題占比為 25% ，在課堂實(shí)時反饋和學(xué)生學(xué)業(yè)監(jiān)控中，數(shù)據(jù)延遲使教學(xué)問題的及時處理受到限制。

2.3數(shù)據(jù)存儲存在泄露隱患

不同系統(tǒng)間的數(shù)據(jù)存儲機(jī)制缺乏統(tǒng)一性，導(dǎo)致敏感數(shù)據(jù)在傳輸、備份和訪問時暴露于潛在風(fēng)險之中，增加了數(shù)據(jù)泄露的可能性[3]。學(xué)生學(xué)籍?dāng)?shù)據(jù)、成績數(shù)據(jù)、課堂反饋數(shù)據(jù)等敏感信息，未進(jìn)行有效加密與權(quán)限管理，容易被不法分子獲取或濫用。

根據(jù)對教育機(jī)構(gòu)數(shù)據(jù)存儲安全狀況的調(diào)研（見表2）， 35% 的機(jī)構(gòu)因訪問權(quán)限管理不當(dāng)而面臨數(shù)據(jù)存儲安全風(fēng)險，表明許多教育機(jī)構(gòu)缺乏精細(xì)化的權(quán)限控制，導(dǎo)致數(shù)據(jù)訪問存在越權(quán)問題，增加了數(shù)據(jù)泄露的可能性。 30% 的機(jī)構(gòu)存在存儲設(shè)備加密機(jī)制不足的問題，使得硬件設(shè)備丟失或損壞時，數(shù)據(jù)易被非授權(quán)方恢復(fù)和利用。 25% 的機(jī)構(gòu)在數(shù)據(jù)備份過程中存在漏洞，在使用第三方云存儲服務(wù)時，數(shù)據(jù)在傳輸或備份階段更易面臨外部攻擊風(fēng)險。

3 大數(shù)據(jù)驅(qū)動的優(yōu)化策略

3.1引入實(shí)時數(shù)據(jù)處理技術(shù)

針對教育教學(xué)質(zhì)量管理中數(shù)據(jù)處理延遲嚴(yán)重的問題，應(yīng)引入實(shí)時數(shù)據(jù)處理技術(shù)。實(shí)時數(shù)據(jù)處理技術(shù)能夠通過分布式架構(gòu)和內(nèi)存計算，實(shí)現(xiàn)教學(xué)數(shù)據(jù)的快速采集、傳輸和分析，顯著提高數(shù)據(jù)處理效率，及時發(fā)現(xiàn)和解決教學(xué)質(zhì)量問題。借助ApacheKafka、ApacheFlink或SparkStreaming等大數(shù)據(jù)處理框架，可以將數(shù)據(jù)處理延遲降低至毫秒級，為教育質(zhì)量監(jiān)測提供高效的實(shí)時決策支持。在系統(tǒng)設(shè)計上，可以引入邊緣計算技術(shù)，將數(shù)據(jù)處理前移到課堂教學(xué)終端或服務(wù)器節(jié)點(diǎn)，減少數(shù)據(jù)在傳輸過程中的延遲。課堂互動反饋系統(tǒng)可通過邊緣節(jié)點(diǎn)實(shí)時采集并分析學(xué)生課堂參與度、教師教學(xué)行為等數(shù)據(jù)，及時向教師推送課堂問題，幫助其快速調(diào)整教學(xué)策略。

3.2構(gòu)建統(tǒng)一數(shù)據(jù)接口標(biāo)準(zhǔn)

針對教育教學(xué)質(zhì)量監(jiān)測系統(tǒng)中不同平臺和數(shù)據(jù)源存在的數(shù)據(jù)不兼容問題，需構(gòu)建統(tǒng)一的數(shù)據(jù)接口標(biāo)準(zhǔn)。可以采用教育領(lǐng)域通用的標(biāo)準(zhǔn)化協(xié)議，確保各類教學(xué)管理系統(tǒng)、評價系統(tǒng)與資源平臺之間數(shù)據(jù)傳輸?shù)募嫒菪浴？梢酝ㄟ^設(shè)計統(tǒng)一的數(shù)據(jù)模型，規(guī)范數(shù)據(jù)字段名稱、類型和長度等要素，減少因數(shù)據(jù)格式差異帶來的對接難度。

在接口開發(fā)過程中，可引入中間件平臺作為各系統(tǒng)之間的橋梁。中間件能夠動態(tài)適配不同系統(tǒng)的接口需求，完成數(shù)據(jù)的格式轉(zhuǎn)換與整合[4]。學(xué)校的學(xué)生管理系統(tǒng)與教學(xué)評價平臺可以通過中間件高效實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)對接，使教師在使用過程中能更便捷地獲取學(xué)生的綜合表現(xiàn)信息，推動精準(zhǔn)教學(xué)的實(shí)施。這一機(jī)制能夠有效提升系統(tǒng)間的數(shù)據(jù)對接效率，同時降低接口開發(fā)與維護(hù)的成本。

3.3部署分布式加密存儲方案

針對教育教學(xué)質(zhì)量監(jiān)測系統(tǒng)中數(shù)據(jù)存儲存在的安全隱患問題，可以部著分布式加密存儲方案。分布式存儲系統(tǒng)通過數(shù)據(jù)的分片存儲和多節(jié)點(diǎn)管理機(jī)制，能夠顯著提升數(shù)據(jù)的安全性和可用性，確保學(xué)生成績、課堂反饋、教師評價等敏感數(shù)據(jù)得到有效保護(hù)。

采用分布式存儲架構(gòu)Ceph或HDFS，能夠?qū)⒔逃虒W(xué)質(zhì)量監(jiān)控數(shù)據(jù)分散存儲至多個節(jié)點(diǎn)，避免因單點(diǎn)故障導(dǎo)致數(shù)據(jù)丟失的風(fēng)險[5]。可在數(shù)據(jù)存儲前引入加密機(jī)制，針對學(xué)生個體數(shù)據(jù)、教師評價數(shù)據(jù)等敏感信息，采用非對稱加密RSA算法或高強(qiáng)度對稱加密AES算法，確保數(shù)據(jù)在存儲過程中無法被非授權(quán)用戶讀取。可結(jié)合硬件安全模塊或密鑰管理服務(wù)，進(jìn)一步提升密鑰的安全性，防止數(shù)據(jù)加密密鑰被竊取。為增強(qiáng)數(shù)據(jù)傳輸環(huán)節(jié)的安全性，可采用傳輸層安全協(xié)議加密網(wǎng)絡(luò)通信，確保數(shù)據(jù)在各節(jié)點(diǎn)間傳輸時不被攔截或篡改。在數(shù)據(jù)訪問方面，可實(shí)施訪問權(quán)限的精細(xì)化管理，通過身份認(rèn)證和多層訪問控制機(jī)制，限制不同角色對數(shù)據(jù)的訪問范圍和操作權(quán)限，避免越權(quán)行為。

4 優(yōu)化效果評估

4.1數(shù)據(jù)處理效率與準(zhǔn)確性評估

通過引入實(shí)時數(shù)據(jù)處理技術(shù)，教育教學(xué)質(zhì)量監(jiān)測系統(tǒng)在數(shù)據(jù)處理效率方面得到了顯著提升。評估優(yōu)化效果主要從數(shù)據(jù)處理時間和系統(tǒng)響應(yīng)速度兩個維度展開。優(yōu)化前，系統(tǒng)在處理學(xué)生考勤數(shù)據(jù)、課堂反饋數(shù)據(jù)及成績評估數(shù)據(jù)時需要較長時間，在大規(guī)模數(shù)據(jù)并發(fā)情況下，處理效率更為低下。優(yōu)化后，借助分布式計算和內(nèi)存計算技術(shù)，數(shù)據(jù)處理流程得以簡化，處理時間顯著縮短。

優(yōu)化后系統(tǒng)在單項教學(xué)數(shù)據(jù)處理、多項教學(xué)數(shù)據(jù)批量分析及異常課堂反饋實(shí)時響應(yīng)等場景中，處理時間分別縮短了 75% F 76% 和 77.8% （見圖1）。在實(shí)時課堂互動反饋需求較高的場景下，數(shù)據(jù)處理時間從優(yōu)化前的18秒降至4秒，大幅提升了系統(tǒng)的反應(yīng)速度，表明通過優(yōu)化數(shù)據(jù)處理架構(gòu)和技術(shù)，教育教學(xué)質(zhì)量監(jiān)測系統(tǒng)能夠快速完成大量數(shù)據(jù)的采集和分析，提升監(jiān)測系統(tǒng)的實(shí)用性和可靠性。

優(yōu)化后，系統(tǒng)在課堂表現(xiàn)分析、異常學(xué)習(xí)行為識別和教學(xué)質(zhì)量趨勢預(yù)測等方面的準(zhǔn)確率分別提高至96% F 94% 和 93% （見圖2）。課堂表現(xiàn)分析的準(zhǔn)確率提升了 12.9% ，使得系統(tǒng)對學(xué)生課堂互動和教師教學(xué)質(zhì)量的評估更為精準(zhǔn)。異常學(xué)習(xí)行為識別準(zhǔn)確率提升了20.5% ，有效增強(qiáng)了對學(xué)生個性化問題的識別能力。教學(xué)質(zhì)量趨勢預(yù)測準(zhǔn)確率的提升，為學(xué)校提供了更加科學(xué)可靠的決策依據(jù)。

4.2系統(tǒng)可靠性與用戶反饋分析

優(yōu)化后的教育教學(xué)質(zhì)量監(jiān)測系統(tǒng)在可靠性方面表現(xiàn)出了顯著提升。通過引入分布式架構(gòu)和實(shí)時數(shù)據(jù)處理技術(shù)，系統(tǒng)的運(yùn)行穩(wěn)定性和容錯能力得到了大幅增強(qiáng)，有效減少了系統(tǒng)宕機(jī)和數(shù)據(jù)丟失的風(fēng)險。優(yōu)化后的系統(tǒng)故障發(fā)生率從每年25次下降至8次，減少了 68% 。平均修復(fù)時間從4小時降至1.5小時，縮短了 62.5% ，表明優(yōu)化后的系統(tǒng)在高并發(fā)訪問及復(fù)雜教學(xué)應(yīng)用場景下表現(xiàn)更加穩(wěn)定，為教育質(zhì)量監(jiān)控提供了可靠的技術(shù)支持。

用戶反饋是評估系統(tǒng)優(yōu)化效果的重要依據(jù)。在系統(tǒng)優(yōu)化后，針對學(xué)校教師和管理者進(jìn)行的調(diào)查顯示，用戶對系統(tǒng)的性能、操作便捷性和數(shù)據(jù)準(zhǔn)確性方面的滿意度均顯著提高。用戶對系統(tǒng)性能的滿意度從 70% 提升至 92% （見表3），操作便捷性的滿意度從 65% 提升至 90% ，數(shù)據(jù)準(zhǔn)確性的滿意度則從78% 提升至 96% ，表明優(yōu)化后的系統(tǒng)在課堂管理、教學(xué)質(zhì)量分析和數(shù)據(jù)反饋等方面更加高效，能夠更好地滿足用戶需求，進(jìn)一步提升了教育管理者和教師的使用體驗。

5 結(jié)束語

通過大數(shù)據(jù)驅(qū)動的優(yōu)化策略，教育教學(xué)質(zhì)量監(jiān)測系統(tǒng)在數(shù)據(jù)處理效率、分析準(zhǔn)確性、系統(tǒng)可靠性和用戶滿意度等方面得到了顯著提升，為教育管理者提供了強(qiáng)有力的支持。未來，應(yīng)進(jìn)一步探索跨系統(tǒng)數(shù)據(jù)整合與動態(tài)優(yōu)化技術(shù)，提升數(shù)據(jù)共享與智能分析能力，為教育教學(xué)質(zhì)量監(jiān)控提供更高效、精準(zhǔn)的解決方案，助力教育信息化和智慧校園的全面發(fā)展。

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