基于大數據分析的學生管理平臺設計與實現

張軍 葉成景 葉玫

摘? 要：大數據時代，高效的信息管理有著迫切的現實需求。本文立足于各院校關心的學生管理信息，采用大數據技術采集及清洗各類數據，并通過設計各類規則庫自動運算，從班級、個人兩個維度的成績管理、考勤管理、獎懲管理三個類別的分析及可視化，設計實現了一種學生信息管理平臺。該平臺可提供學生學習情況、課堂考勤等的關鍵事件、異常行為的快速提取，自動分析，可視化呈現，便于院校進行精準的學生信息管理。

關鍵詞：大數據技術;分析;信息管理;平臺

中圖分類號：TP311.52? ? ? 文獻標識碼：A 文章編號：2096-4706（2020）20-0006-04

Design and Implementation of Student Management Platform

Based on Big Data Analysis

ZHANG Jun，YE Chengjing，YE Mei

（Guangdong Polytechnic of Science and Technology，Zhuhai? 519090，China）

Abstract：In the era of big data，efficient information management has an urgent practical demand. Based on the studentsmanagement information concerned by colleges and universities，this paper adopts big data technology to collect and clean all kinds of data，and through designing various rule bases for automatic calculation，analyzing and visualizing the three categories of performance management，attendance management，and reward and punishment management in the two dimensions of class and individual，a student information management platform is designed and implemented. The platform can provide fast extraction，automatic analysis and visual presentation of key events and abnormal behaviors of studentslearning situation and class attendance，which is convenient for colleges and universities to carry out accurate student information management.

Keywords：big data technology;analysis;information management;platform

0? 引? 言

在大數據時代，作為現代學校管理工作中的重要組成部分——學生管理，通過建立基于大數據技術應用的學生管理分析平臺是必然趨勢，同時也是提升學生工作管理效率的重要途徑。

大數據應用在學生管理方面的案例越來越多，很多院校已經開展相應的嘗試。例如2016年3月，南京理工大學的三百多名學生突然發現飯卡里多了十幾元到幾百元不等的錢[1]，這是學校對學生在學校食堂用餐消費情況進行了數據分析和篩選，整個過程基于數據自動分析處理并在學生不知情的情況下進行，既維護了學生的自尊心，又提高了篩選的準確性，可以看出注重數據價值為優化學生管理工作提供新的思路。與此同時，隨著高?！爸腔坌@”的加速建設，信息化平臺的日臻完善，各信息孤島逐一被打破，使得構建基于“大數據”的高校學生管理分析系統成為了可能和必要。依托本平臺立項的2020年廣東省教學改革研究與實踐項目和廣東科學技術職業學院科研項目“基于大數據應用的學生管理分析系統”等，采集在校生基本信息、成績、考勤等數據并統計分析，通過圖表形式實現可視化呈現。

1? 平臺設計

大數據的價值不僅體現在大規模的數據量，更重要的是數據分析[2]。目前院校各業務系統（教務、考勤等）在一定程度上實現了學生日常管理的科學化、規范化，但如何在龐大的學生數據中分析挖掘有價值的信息，實現在校學生學習情況、課堂考勤等的關鍵事件、異常行為的快速提取，自動分析，數據可視化呈現，是各院校學生工作管理普遍關注的問題[3]。本平臺從我校學生管理工作實際出發，運用大數據技術采集、清洗各類數據，通過設計各類規則庫自動運算，開發實現從班級、個人兩個維度的成績管理、考勤管理、獎懲管理三個類別的分析及可視化的學生信息管理平臺[4]。

1.1? 設計構想

平臺與學校信息中心、學生處協同合作，依托信息中心大數據源，以學校學生管理任務為中心，以大數據應用為技術鏈條，主要開展的工作有：（1）分散、獨立子系統數據的標準化。目前高職院校對學生的信息管理設計的部門較多，具體部門管理內容也不同，主要包括對學生的學籍管理、基本信息管理、成績管理、貧困助學管理等十幾個方面，平臺擬采集學生成績信息（教務系統）、學生上課出勤信息（考勤系統）、學生飯堂消費信息和圖書借閱信息（一卡通系統），將以上不同平臺的各類數據格式通過ETL工具（kettle）抽取、轉化，裝載到MySQL數據庫中儲存與管理;（2）建立學生管理規則庫。本平臺設置學生貧困資助、獎學金評優、學生紀律處分、成績預警等四個規則庫，規則的參數指標量化的合理性一方面結合學校學生管理各項制度及方法，并分析規則庫之間的內在聯系，通過相關算法優化各指標參數的比重，在保證規則公平性的前提下，又滿足個體差異性及彈性;（3）基于Hadoop主流大數據平臺，運用Python開發語言等大數據技術手段，以實現院校學生管理駕駛窗為目的，開發一套全自主智能數據采集、清洗、存儲、分析、可視化的學生管理分析平臺，助力學校智慧校園建設。平臺實現技術路線如圖1所示。

1.2? 總體結構設計

隨著高校規模不斷擴大，來自不同地區的學生數量也急劇增加，有關學生的各種信息量也成倍增長[5]，高校收錄的新生個人信息各不相同且數量龐大，如何有序的整理大量新生的個人信息，更好分配生源班級;如何了解學生未來的行為和成績，使學生管理人員能更輕松、無誤地完成各項工作。針對傳統學生管理工作實時性不強、信息化程度不高等弊端，構建基于大數據技術的學生管理系統，符合學校智慧校園建設理念，亦是平臺設計的一個主要構建思想。

學生信息管理平臺主要為學校學生處大量業務處理工作而開發的管理系統，主要用于學校學生管理，總體任務是實現學生關系的系統化、科學化、規范化和自動化，其主要任務是用信息化對學生進行日常管理?？蓮膫€人、班級、TOP5、地區等方面來分析每位學生在校的表現情況，公開、公平、公正地實現學校評優、助學、預警全過程數字化分析，并運用圖表形式可視化呈現出來。在信息交通如此發達的時代，學生信息管理平臺將為高校的學生信息管理提供更加強大的信息處理能力[6]。所設計的管理平臺總體結構與功能如圖2所示。

1.3? 關鍵功能分析

1.3.1? 系統管理

本模塊主要有登錄、數據管理、退出功能。登錄類型分為系統管理員與普通用戶，選擇登錄類型，輸入正確的用戶名與密碼，即可成功登錄;數據管理是學生成績、考勤等數據的導入接口，實現學生數據的上傳、清洗、存儲等一鍵入庫操作。

1.3.2? 個人信息分析

成績分析：通過展開所選班級人員名單，可選擇顯示學生個人的總分、算術平均分以及排名等數據。

考勤分析：通過展開所選班級人員名單，可選擇顯示學生個人的曠課總節數、事假總節數、病假總節數、公假總節數、遲到總節數以及作弊總節數等數據。

預警及警告：可選擇顯示學生個人曠課違紀、不及格門數對應的警告級別等數據。

評比評優：統計學生的總分，根據班級總分的前20%進行排序，并以考勤情況、請假與曠課次數進行排序作為學生評比評優的參考。

1.3.3? 班級信息分析

成績情況：依據課程成績、班級課程平均分等數據，比較同一門課不同班級之間的成績分數，從而分析哪個班級的學習接受能力較好，學習氛圍濃厚。

考勤匯總：可以查看班級的曠課、遲到、作弊、請假等數據。

獎學金情況：綜合學生成績總分、考勤記錄以及校方的評比規則等信息，對各班按總分的前20%排序，屏蔽不及格和違紀的學生，客觀評選出滿足獎學金所有條件的學生。

1.3.4? 地區管理分析

成績總體排名：依據學生生源地、總分等數據，篩選專業總分前20%的學生，按生源地區分，計算該生源地總分前20%的學生占總學生人數比例并排序，分析各地生源學習進取情況，為招生投放指標提供依據。

違紀情況排名：根據各學年學生違紀情況，直觀展示全國各省市學生紀律意識，使學生管理隊伍為可能違紀學生提供針對性輔導。

1.3.5? TOP5

個人成績排行：依據學生成績總分、算術平均分以及門數，按學院排序展示學院前二十名，按專業排序展示不同專業前十名，按班級排序展示各個班級前五。

班級違紀排行：依據學生上課總次數、曠課、遲到、作弊等數據，查看違紀次數前五的班級。為管理者及時介入、糾正班級違紀提供依據。

班級補考排行：依據補考次數，可以查看補考次數前五名的班級。為管理人員了解各年級各班級學習學風提供數據支撐，并針對性指導落后班級。

2? 平臺實現

平臺呈現為一個可視化網站，MySQL為數據庫，后端使用支持Flask、Django框架下的專業Web開發功能的PyCharm開發軟件，前端使用支持跨平臺Windows、Mac以及Linux的開源輕量級代碼開發軟件Visual Studio Code，前端架構使用構建用戶界面的漸進式框架Vue，數據可視化則運用Vue.js結合ECharts實現。

2.1? 數據庫表結構設計

Bmob云平臺提供用戶搭建安全的數據庫管理后臺，方便開發者在終端存儲和管理各類數據。在此平臺上可以創建了多個數據庫，只需配置相應密碼及下載安裝BmobSDK，并且在程序中調用接口即可使用[7]。本學生管理平臺中，數據庫主要針對學生基本信息、學生成績信息、學生考勤信息、班級信息、專業及學院信息建立了相應的表，如表1所示。

2.2? 功能模塊實現

運用大數據技術手段實現院校學生信息管理是本平臺開發的目的[8]。平臺基于大數據主流平臺Hadoop，利用Python結合Flask實現上傳數據，清洗數據，導入數據庫的功能;后端通過Python結合MySQL數據庫實現數據分析，將數據組裝成可視化圖表所需的數據格式;前端使用Vue和Element-UI框架，利用Axios發送Ajax調用后臺數據，把得到的JSON數據組裝到ECharts上，實現可視化圖表的展示以及和后端的交互。

平臺開發的主頁如圖3所示，成功登錄后可進行操作。右上角為修改密碼、退出等系統管理功能。最左邊為平臺功能，包括個人信息分析、班級信息分析、地區管理分析、TOP5等。中間為各功能可視化分析頁面區域，其中個人信息分析功能獲得以學生個人為維度，學期為時間段的成績分析、考勤分析，并以圖表的形式呈現預警及警告、評比評優等相關信息;班級信息分析功能獲得以班級為維度的成績情況、考勤匯總及獎學金情況，并以圖表的形式呈現相關信息，從而可分析班級之間的班風、學風等總體情況;地區管理分析功能獲得以地區為維度的成績總體排名、違紀情況排名等信息，為分析某地區生源學習能力及紀律性提供依據;TOP5模塊獲得以學院、專業、班級為維度的個人成績排行和班級違紀排行，從而展現具體學院、專業、班級學風和紀律情況。

2.3? 個人信息分析模塊實現

功能模塊界面中（以個人信息分析為例），用戶在搜索條件提示下，如圖4所示，選擇學年、學期、班級等信息。在出現的學生名冊，點擊具體學生名單，可以圖表形式展示學生個人的成績分析、考勤分析、預警及警告及評比評優等信息。

3? 結? 論

大數據技術的引入對于完善現代化高職院校學生管理制度、構建高職院校學生管理理論、踐行數據分析的學生管理均具有重要意義。本文基于大數據技術，設計實現了一種學生信息管理平臺，從個人和班級兩維度進行數據采集和分析，可提供預測與指導，便于院校獲得精準的數據信息。該平臺成功應用于廣東科學技術職業學院4 000余名計算機學院2017—2020級在校大學生信息管理過程中，提高了數據處理效率，增加了學生管理透明度，提供了院校學生數據的規范化應用方案。

平臺作為基于大數據技術應用的高校綜合管理治理的子系統，將進一步與學校其他子系統開放融通，提升數據的融合共享，同時數據挖掘分析和預測功能將日趨完善，實現學生的行為、軌跡的分類與識別，由此也將帶來主體隱私權的侵犯，即利用數據和保護隱私之間的權衡將是教育大數據應用急需解決的課題。

參考文獻：

[1] 楊萍.301張暖心飯卡的“精準援助” [N].江蘇教育報，2016-03-25（2）.

[2] 陳玲，歐坤.基于大數據分析的大學生資助管理平臺的設計 [J].長沙民政職業技術學院學報，2017，24（4）：98-100.

[3] 宋強.基于大數據分析的通信網絡監控體系研究 [J].信息技術與信息化，2019（10）：128-130.

[4] 龍浩，霍娜.基于大數據分析的教學評價體系建立與實踐 [J].電腦知識與技術，2019，15（15）：19-20.

[5] 范征宇.基于大數據分析的物流管理系統項目與高職學生就業關系的研究 [J].農家參謀，2018（22）：126.

[6] 李佳.數據分析功能在高校學生就業管理系統中的應用探索 [J].無線互聯科技，2016（23）：135-136.

[7] 李昌科.基于大數據的學生個性化教育管理系統及分析 [J].基礎教育參考，2016（11）：13-14.

[8] 張旭念.大數據分析在高校就業領域中的應用探索 [J].智庫時代，2019（47）：34-35.

作者簡介：張軍（1977—），男，漢族，廣東韶關人，副教授，CCF會員，碩士，研究方向：信息技術、高職教育技術;葉成景（1979—），男，漢族，廣東陽江人，實驗師，碩士，研究方向：軟件系統開發、嵌入式系統應用、網絡技術。