學生信息主導的大數(shù)據(jù)智慧校園平臺功能探究

徐皓波 張語

摘要：智慧校園平臺是“互聯(lián)網(wǎng)+”國家戰(zhàn)略下學校信息化建設(shè)的重點，借助大數(shù)據(jù)技術(shù)能夠?qū)⒅腔坌@平臺中原本離散的數(shù)據(jù)信息進行有效的整合，凸顯信息的價值。該文以學生信息為主導，通過學生的基礎(chǔ)信息數(shù)據(jù)及后期加入的衍生信息數(shù)據(jù)，利用數(shù)據(jù)挖掘分析技術(shù)，對大數(shù)據(jù)智慧校園平臺功能進行了相關(guān)探究，具有一定的實用價值，也為后續(xù)平臺的發(fā)展建設(shè)指明了方向。

關(guān)鍵詞：智慧校園平臺;大數(shù)據(jù);信息化建設(shè);資源整合

中圖分類號：TP391? ? ? ?文獻標識碼：A

文章編號：1009-3044（2021）28-0023-02

開放科學（資源服務）標識碼（OSID）：

在云計算、物聯(lián)網(wǎng)和大數(shù)據(jù)等新一代信息技術(shù)的引領(lǐng)下，人們的工作、學習及生活方式正時刻地發(fā)生著改變。在高校教育信息化方面，智慧校園平臺的建設(shè)是實現(xiàn)“互聯(lián)網(wǎng)+”國家戰(zhàn)略的關(guān)鍵環(huán)節(jié)[1] [2]。傳統(tǒng)的智慧校園平臺通常以學校管理者的視角出發(fā)，校園運行、教師教學管理等方面是關(guān)注的重點[3] [4]。而學生信息主導的大數(shù)據(jù)智慧校園平臺旨在通過學生的基礎(chǔ)信息數(shù)據(jù)，聯(lián)合學校、銀行、電力、電信運營商的衍生信息數(shù)據(jù)，利用數(shù)據(jù)挖掘分析技術(shù)，實現(xiàn)學習、消費、用電及安全等預警功能，使學生在校園的學習生活更智能、更人性、更便捷、更安全。

1 大數(shù)據(jù)智慧校園概述

智慧校園是以云計算、物聯(lián)網(wǎng)、大數(shù)據(jù)及人工智能等技術(shù)為基礎(chǔ)，充分融合教學、科研、管理和校園生活，滿足校園內(nèi)行政人員、授課教師以及學生的各種需求，將各種校園內(nèi)外的數(shù)字信息資源進行整合和重組。大數(shù)據(jù)在整個智慧校園中起到了關(guān)鍵作用，負責信息的整合處理及深層挖掘工作[5]。大數(shù)據(jù)其本質(zhì)是大量、多樣化、低價值密度且真實的信息資產(chǎn)，而大數(shù)據(jù)技術(shù)通過智能算法對大量的數(shù)據(jù)信息進行分析，從中找到規(guī)律，幫助人們指導工作、改善生活。因此，大數(shù)據(jù)智慧校園有效利用校園內(nèi)外的數(shù)據(jù)信息，可以為師生提供智能化的快捷服務，同時也可以為學校管理者提供更加準確而詳細的信息支持，從而輔助學生的日常管理、提高教育教學質(zhì)量，進一步保障學校有序運行，促進學校的科學發(fā)展。

2 平臺工作流程

大數(shù)據(jù)智慧校園平臺基本工作流程（見圖1）如下：首先，數(shù)據(jù)平臺通過各類數(shù)據(jù)源采集學生數(shù)據(jù)信息;其次，數(shù)據(jù)挖掘分析平臺將數(shù)據(jù)信息進行整合加工;最終，功能平臺實現(xiàn)學習、消費、用電及安全四大預警功能。

3 學生信息數(shù)據(jù)采集

大數(shù)據(jù)智慧校園的基礎(chǔ)就在于其大量、多樣化、低價值密度、真實的數(shù)據(jù)信息，因此數(shù)據(jù)的采集工作尤為重要。大數(shù)據(jù)智慧校園數(shù)據(jù)平臺采集的學生信息主要分為傳統(tǒng)信息和補充信息兩類，并開放數(shù)據(jù)接口與外部平臺相連（見圖2）。傳統(tǒng)的學生信息即學生的基礎(chǔ)信息一般會跟隨著學生入學而記錄在案，其中包括了學生的姓名、學號、身份證號碼、性別、籍貫等，這些信息都是比較常見的數(shù)據(jù)了。但是，為了大數(shù)據(jù)智慧校園平臺能夠更好地為學校管理者、教師以及學生服務，這些基礎(chǔ)信息遠遠不夠，仍需要補充采集其他信息，其中包括學生的校園一卡通信息、實名認證的手機號碼、支付寶及微信賬號、學生的人臉及指紋等。當采集完所有信息后，數(shù)據(jù)平臺可以和外部平臺進行信息交互，學生在校的日常行為痕跡都能通過平臺數(shù)據(jù)體現(xiàn)。

4 大數(shù)據(jù)分析算法

大數(shù)據(jù)智慧校園數(shù)據(jù)挖掘分析平臺利用大數(shù)據(jù)分析算法對數(shù)據(jù)平臺中采集到的海量數(shù)據(jù)進行分析挖掘，是最關(guān)鍵的工作。數(shù)據(jù)的挖掘是從大量、多樣化、低價值密度的大型數(shù)據(jù)庫中發(fā)現(xiàn)隱含在其中有價值的、潛在有用的信息和知識的過程，也是一種決策支持過程。大數(shù)據(jù)分析算法常用的方法有分類、回歸分析、聚類、關(guān)聯(lián)規(guī)則等。數(shù)據(jù)挖掘分析平臺使用這些方法從多個角度對平臺數(shù)據(jù)進行挖掘。

4.1 分類

分類是通過平臺數(shù)據(jù)庫中對象的共同特點，按照分類模式劃分為不同的類別，最終目的是通過分類模型，將數(shù)據(jù)庫中的數(shù)據(jù)項映射到某個給特定的類別中。分類可以應用到學生類型的畫像分析，將學生的學習工作表現(xiàn)進行數(shù)據(jù)量化，可以根據(jù)學生的各科成績、社會活動參與度等分成不同的類，教師就可以從眾多學生中選拔成績優(yōu)異或者熱衷參加活動等類別的學生，從而方便學生干部的選拔培養(yǎng)等。

4.2 回歸分析

回歸分析通過函數(shù)表達數(shù)據(jù)映射的關(guān)系來發(fā)現(xiàn)屬性值之間的依賴關(guān)系，可以突出數(shù)據(jù)庫中數(shù)據(jù)屬性值的特性。它可以應用到對數(shù)據(jù)序列的預測及相關(guān)關(guān)系的研究中去。比如對于學校開設(shè)的某一門課程，教師可以對往屆學生的平時作業(yè)情況、期末考試成績等數(shù)據(jù)進行回歸分析，對當前授課的學生的學習情況進行預測，可以適當?shù)卣{(diào)整教學方式方法，提高學生成績。

4.3 聚類

聚類方法是數(shù)據(jù)的相似性和差異性將一組數(shù)據(jù)分為幾個類別。聚類與分類相似，但是聚類不存在分類中給定的某個類別標簽，純粹根據(jù)數(shù)據(jù)相似度來。因此，聚類算法特別適合在一些無法設(shè)定分類特點標簽的情況下實現(xiàn)數(shù)據(jù)的劃分。

4.4 關(guān)聯(lián)規(guī)則

關(guān)聯(lián)規(guī)則是隱藏在數(shù)據(jù)項之間的關(guān)聯(lián)或相互關(guān)系，特別是數(shù)據(jù)平臺采集完學生信息后與外部平臺可以建立多個關(guān)聯(lián)規(guī)則。利用關(guān)聯(lián)規(guī)則，分析平臺可以根據(jù)一項數(shù)據(jù)信息的出現(xiàn)推導出其他多項數(shù)據(jù)信息。關(guān)聯(lián)規(guī)則的挖掘過程主要包括兩個階段：第一階段為從海量原始數(shù)據(jù)中找出所有的高頻項目組;第二階段為從這些高頻項目組產(chǎn)生關(guān)聯(lián)規(guī)則。關(guān)聯(lián)規(guī)則挖掘技術(shù)將學生信息作為數(shù)據(jù)基礎(chǔ)，找出其中的高頻項目組，再與各種外部平臺數(shù)據(jù)產(chǎn)生關(guān)聯(lián)規(guī)則，構(gòu)建信息橋梁，為功能平臺的呈現(xiàn)打下堅實基礎(chǔ)。

5 平臺功能

大數(shù)據(jù)智慧校園功能平臺是對大數(shù)據(jù)分析結(jié)果的呈現(xiàn)，本文的設(shè)計主要實現(xiàn)學習、消費、用電及安全四大預警功能（見圖3）。

5.1 學習預警

學生的第一要務是學習，大數(shù)據(jù)智慧校園平臺能夠?qū)W生的學習生活進行分析預警，幫助學生更方便地完成學業(yè)任務[6]。大數(shù)據(jù)智慧校園平臺與教務信息平臺及智慧教室數(shù)據(jù)進行共通對接，每名學生可以方便地查詢到自己每天需要在何時何地上哪位老師的哪門課程，任課教師也能從平臺看到所教班級學生打卡簽到情況。學生若有出勤率不達標、學分缺失、考試掛科等情況，平臺能及時發(fā)送預警消息提醒學生。同時平臺也能形成學生的學習成果畫像供任課教師參考。

5.2 消費預警

學生進入大學以后，遠離了父母的約束，經(jīng)濟也相對獨立。但是現(xiàn)在社會上的超前消費觀念或奢侈之風，難免影響到校園內(nèi)的學生，再加上近年來盛行的各種“套路貸”“校園貸”以及各類網(wǎng)絡詐騙更是防不勝防。大數(shù)據(jù)智慧校園平臺中采集了學生的校園一卡通以及銀行、支付寶及微信數(shù)據(jù)，能夠監(jiān)控學生在校園內(nèi)部以及互聯(lián)網(wǎng)上的各種消費行為[7]。一方面學生可以自行在校園一卡通或支付寶微信上設(shè)置消費限額，而另一方面智慧校園平臺也能采集到學生的消費流水，對異常的消費支出向?qū)W生綁定的手機或微信推送預警信息，降低學生的后續(xù)消費沖動;對于異常的現(xiàn)金轉(zhuǎn)賬，也能同步發(fā)送預警信息至負責學生管理的老師，及時阻止網(wǎng)絡詐騙。可以說，消費預警功能是大數(shù)據(jù)智慧校園平臺給學生錢包安裝的一個安全鎖。與此同時，學校也掌握了學生的日常生活開銷數(shù)據(jù)，為每年的貧困生評選提供了指導。

5.3 用電預警

學生的宿舍用電安全一直是宿舍管理的重點之一，而宿舍里的大功率電器的使用也一直是安全隱患。每個宿舍的用電則由學校后勤統(tǒng)一管理，一般學校會給每個學生一學期一定免費的電量，對于使用大功率電器的宿舍，電量會經(jīng)常超出，需要學生額外繳費。大數(shù)據(jù)智慧校園平臺把學生的宿舍信息與電量數(shù)據(jù)聯(lián)系了起來：宿舍的用電數(shù)據(jù)作為數(shù)據(jù)源之一，會直接傳入數(shù)據(jù)平臺中，而數(shù)據(jù)挖掘分析平臺會對宿舍用電數(shù)據(jù)進行分析計算，通過某時間段內(nèi)電量的突增來判斷宿舍是否有異常用電行為[8]。功能平臺定期向?qū)W生發(fā)送宿舍用電情況，提醒學生安全用電，也能培養(yǎng)學生的節(jié)能環(huán)保理念。

5.4 安全預警

傳統(tǒng)的校園安全保障主要依靠校園內(nèi)的保安巡邏，并采用視頻監(jiān)控系統(tǒng)等信息技術(shù)進行輔助。疫情期間，學校采用半封閉式管理，人員進出校門需要保安確認身份信息及審批手續(xù)方能進出。隨著技術(shù)的革新，借助大數(shù)據(jù)智慧校園平臺中的海量數(shù)據(jù)源、配合視頻監(jiān)控抓取人臉數(shù)據(jù)，數(shù)據(jù)挖掘分析平臺通過人臉識別技術(shù)與數(shù)據(jù)平臺中采集的人臉數(shù)據(jù)進行匹配，可以準確地識別人員身份，并根據(jù)平臺中的審批數(shù)據(jù)，判斷該人員是否有完整手續(xù)進出校園，為校園安全工作減負。此外，大數(shù)據(jù)智慧校園平臺的安全模塊除了接入視頻監(jiān)控數(shù)據(jù)以外，還加入了電子圍欄及實時手機定位功能進行補充[9] [10]。單純的視頻監(jiān)控往往只能提供事后查證，電子圍欄系統(tǒng)則可以實現(xiàn)事前預

警，做到以防為主，防報結(jié)合;而實時手機定位可以時刻知曉學生的位置，及時把握學生動向。大數(shù)據(jù)智慧校園平臺安全預警綜合應用了視頻監(jiān)控系統(tǒng)、電子圍欄系統(tǒng)、人員手機定位系統(tǒng)三類數(shù)據(jù)，利用大數(shù)據(jù)分析技術(shù)進行抽取分析，第一時間對學生異常行為進行判斷預警，為打造“平安校園”提供強有力的技術(shù)支撐。

6 結(jié)語

本文以學生信息主導，對大數(shù)據(jù)智慧校園平臺的功能進行了一些探討，部分平臺功能涉及信息安全及個人隱私，還不能完全實現(xiàn)。基于大數(shù)據(jù)技術(shù)的智慧校園平臺，其最終目的還是以學生為本，為學生服務，方便學生在校園的學習生活。相信隨著法律制度的健全、信息技術(shù)的發(fā)展，大數(shù)據(jù)智慧校園平臺的功能將會更加完善。

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【通聯(lián)編輯：朱寶貴】