基于大數據的高校學生一卡通數據分析系統的設計

梁 偉，王 超，孔曉融

(內蒙古醫科大學，內蒙古 呼和浩特 010010)

近些年，隨著信息技術與互聯網技術的飛速發展，高校采用先進的信息化技術提高管理水平。隨著各高校信息化建設進程的推進，“數字校園”“智慧校園”“一卡通系統”等各種應用系統廣泛的在高校應用，這些應用系統在提高學校管理水平的同時產生了海量的數據。

目前，高校普遍對于各應用系統產生的海量數據，在數據應用方式上沒有實現全方位的綜合分析，也不能找到數據之間隱含的規律，更不能為高校的學生管理工作提供具有科學依據的支撐。面對現在高校信息管理的問題，如何將現有系統中存儲的數據進行正確的整理合并、利用大數據技術進行挖掘、分析，使學生工作管理人員擺脫“數據豐富，信息匱乏”的窘境，提高高等院校的學生工作管理水平，成為高校亟待解決的問題。

1 學生一卡通數據分析系統設計思路

各高校信息化系統包含了學生工作管理系統，教務管理軟件，校園一卡通軟件，校園網絡管理軟件，門禁管理系統等。通過對學生一卡通數據分析系統的建設，將學校內的各應用系統數據利用大數據技術。①確定數據來源，包括宿舍門禁記錄，食堂消費記錄，圖書借閱記錄，評獎評優記錄，綜合測評數據。②利用ETL 工具將數據同步抽取到一卡通數據分析系統，然后對獲得的數據利用大數據技術進行治理與分析，保證各維度數據的有效性、準確性、完整性、一致性。③借助Echarts等圖表工具對結果進行展示，如圖1所示。

圖1 一卡通數據分析系統數據分析過程

2 學生一卡通數據分析系統總體架構

一卡通數據分析系統架構是基于SOA思想的分布式、組件化平臺，將各個功能以組件化服務的架構鏈接起來。達到高可用、高性能、可擴展的動態軟件架構體系。在這個平臺上，實現應用系統注冊機制，模塊可插拔、可獨立、可聯合；接口統一化、標準化、開放化，底層數據可交換的軟件服務平臺。可實現內部各個應用系統實現業務打通、數據歸集、外部應用系統數據共享和數據交換，數據底層實現與數據中心的數據交換。

一卡通數據分析系統基礎數據以結構化數據為主，數據量級整體較小，所以配置3臺高性能服務器，1個數據存儲陣列。3臺服務器分別是數據采集服務器，數據存儲服務器，應用服務器。

數據采集服務器主要功能是對各業務系統數據進行采集。系統中安裝數據庫工具，通過訪問業務系統數據庫接口，定時地從業務系統采集數據，對采集到的數據按照預先建立的清洗規則進行數據預處理，然后把數據同步到數據存儲服務器中的數據庫。

數據存儲服務器主要功能是對數據進行處理，并把分析結果保存用于應用系統展示。系統中安裝數據庫管理軟件，建立不同的主題數據庫，對同步過來的數據進行標準化處理，并存入不同的主題數據庫。在服務器上定時執行數據分析程序，對數據進行分析并把結果存儲到數據庫中。

應用服務器主要功能是搭建應用系統，對數據進行可視化展示，有權限用戶登錄應用系統，查看不同維度的數據。

3 學生一卡通數據分析系統功能模塊設計

學生一卡通數據分析系統開發環境，基于Java語言，SpringBoot框架，數據庫使用的是ORACLE，開發工具使用的是IDEA。系統功能模塊，如圖2所示。

圖2 學生一卡通數據分析系統功能模塊

3.1 系統設置

該模塊包含管理員功能，系統參數設置功能，數據同步日志功能。管理員功能可設定用戶的訪問權限，登錄密碼等。系統參數設置功能用于設定預警模塊閾值，根據不同場景設置調參數，如失聯預警時間，成績掛科數等。

3.2 綜合畫像

3.2.1 個體畫像。學生一卡通數據分析系統對學生在校生活和學習狀況等數據進行了分析研究，掌握學生的目標動向，無論是學習還是參與社會活動，都能夠有的放矢地幫助學生做進一步規劃。

對學生各學年的成績、餐廳消費、購物、進出圖書館的次數、借閱圖書以及吃早餐的次數等數據進行分析研究，利用這些數據，不僅能預測出學生的學習狀況，而且學校還可以依此引導他們更好地規劃各自的學業和就業方向。

學生個體畫像維度包含，綜合測評成績，三餐消費情況，作息時間，校園上網情況，獲獎次數。通過每個維度給個體賦標簽，進而形成學生的個體畫像。個體畫像對于個性化定制學生施教方案有著非常重要的意義，可以提前大概率預知學生的行為和成績，如學生近期作息時間不規律，則大概率該生成績會有所下降。

3.2.2 群體畫像。該功能主要刻畫在某一維度數據下，學生群體分類情況。數據維度包括三餐消費趨勢分析、不同專業掛科率、作息時間分析。用來描述當前維度數據分布情況。

3.3 綜合預警

3.3.1 失聯預警。該功能主要是通過各校園一卡通數據，門禁系統數據，上網日志記錄數據3個數據維度判定學生是否在校，通過設定時間閾值觸發失聯預警功能，并通過短信通知學院管理員聯系該名學生，該功能對于高校學生安全管理有重大輔助作用。如學生在校內連續72小時無上網記錄、無食堂消費記錄、無門禁刷卡記錄則判定該名學生不在學校。

3.3.2 學業預警。學生一卡通數據分析系統對學生成績以及排名等數據進行分析研究，更加清晰地了解學生成績的整體分布狀況以及學生的學習狀況。

該功能是對學生成績以及排名等數據進行分析研究，更加清晰地了解學生成績的整體分布狀況以及學生的學習狀況，通過設定閾值不及格門數，班級排名末位數，對學生進行學業預警。通過該功能可提前進行干預，告知學生可能產生的不良后果，及時幫助學生調整學習狀態。

3.3.3 網絡預警。該功能是通過對學生上網數據的分析，防止學生網絡沉迷。預警指標按照學生每天上網有效時間、每天平均上網流量、上網時間段、早晨/晚上上下線時間點等指標，通過綜合計算得出上網分值，通過閾值比較是否屬于網絡沉迷，并及時預警。

3.3.4 食堂消費預警。該功能是通過對學生三餐消費金額進行分析。①通過數據分析發現經濟困難學生，指標包括食堂就餐次數和人均每餐消費金額，如平均每餐消費額度低于月平均消費的學生，并且食堂就餐次數屬于人均水平，校內超市消費金額低于平均水平，這樣系統就認定為該同學可能存在經濟困難。②在學校對申報經濟困難學生進行篩查時，可把學生消費對比情況作為衡量是否達到經濟困難。

3.4 精準資助

該功能模塊是對學生填報的基礎信息和一卡通數據綜合分析，設置二級指標，構建數學模型，建立量化認定指標體系，通過量化分數認定貧困生，并且認定后持續跟蹤學生消費數據和學習數據。

4 結束語

隨著大數據相關技術的發展，通過建立大數據高校學生一卡通數據分析系統，給學生管理工作提供了新的思路，對于學生教育管理中“一人一策”精準輔導模式有了科學的依據。今后，在學生一卡通數據分析系統中各閾值的設定，指標的量化的合理性還需要在實踐中繼續優化，不僅能保證公平性、準確性，而且也能體現個性差異。