技校學(xué)籍信息數(shù)據(jù)分析與研究

鄺琬君

近來(lái)年，廣州市??多家技工學(xué)校開始建立和完善學(xué)籍信息管理系統(tǒng)。這些數(shù)據(jù)庫(kù)收集了大量的學(xué)生個(gè)人資料，通過(guò)聯(lián)機(jī)事務(wù)處理（OLTP）將其零散地收集于單個(gè)的事務(wù)數(shù)據(jù)庫(kù)中。這些數(shù)據(jù)是指導(dǎo)學(xué)校進(jìn)行教學(xué)管理、提高教學(xué)質(zhì)量的重要依據(jù)，因此必須建立相應(yīng)的數(shù)據(jù)分析模型，設(shè)計(jì)出一系列的分析工具，把零散的數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換成可視的分析結(jié)果。

一、建立面向主題和歷史的數(shù)據(jù)

為了快速搭建學(xué)籍信息的數(shù)據(jù)分析平臺(tái)，使數(shù)據(jù)庫(kù)能更好地為數(shù)據(jù)分析服務(wù)，在分析過(guò)程中需要建立面向主題和歷史的數(shù)據(jù)做鋪墊。在分析設(shè)計(jì)中采用自下向上的數(shù)據(jù)構(gòu)建策略，以提高分析結(jié)果的正確性和指導(dǎo)性作用。這種策略從最關(guān)鍵的部分開始，先以最小的資源完成當(dāng)前需求，最快獲得回報(bào)，然后再不斷擴(kuò)充。目的是使教學(xué)管理部門能合理安排教學(xué)計(jì)劃和教學(xué)資源；學(xué)生管理部門能動(dòng)態(tài)更新學(xué)生的個(gè)人資料和學(xué)籍變更信息；就業(yè)推薦部門能及時(shí)了解學(xué)生畢業(yè)成績(jī)、專業(yè)資格證和身體狀況，從而合理地推薦學(xué)生就業(yè)等等。

二、數(shù)據(jù)體系結(jié)構(gòu)分析

此體系結(jié)構(gòu)把來(lái)自聯(lián)機(jī)事務(wù)處理（OLTP）的源數(shù)據(jù)，經(jīng)抽取、轉(zhuǎn)換、裝載，將離散的外部數(shù)據(jù)集，配合歷史數(shù)據(jù)形成新的數(shù)據(jù)庫(kù)集合；以關(guān)系數(shù)據(jù)組織聯(lián)機(jī)分析處理（OLAP）存儲(chǔ)，用戶查詢工具和數(shù)據(jù)分析工具直接從數(shù)據(jù)集中訪問(wèn)數(shù)據(jù)。管理平臺(tái)對(duì)數(shù)據(jù)庫(kù)中的數(shù)據(jù)進(jìn)行管理、維護(hù)，分析結(jié)果可反饋至分析工具，也可在可視化查詢軟件中查看。在分析工具與數(shù)據(jù)庫(kù)之間簡(jiǎn)化了OLAP服務(wù)的工作，多維數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)直接融入到數(shù)據(jù)庫(kù)系統(tǒng)中，降低系統(tǒng)開銷，縮減了工作量。圖1為學(xué)籍管理數(shù)據(jù)庫(kù)的體系結(jié)構(gòu)圖。

本系統(tǒng)采用C/S架構(gòu)即客戶/服務(wù)器模式，服務(wù)器端采用SQL Server 2000數(shù)據(jù)庫(kù)管理系統(tǒng)，管理從其它數(shù)據(jù)源抽取、裝載的異構(gòu)數(shù)據(jù)。將待分析的數(shù)據(jù)導(dǎo)入系統(tǒng)中，進(jìn)行數(shù)據(jù)清理、概念分層、離散化、數(shù)值化等處理，用圖、表的形式表現(xiàn)、分析數(shù)據(jù)。為了使分析結(jié)果有更好的指導(dǎo)性作用，要使用合適的算法對(duì)數(shù)據(jù)庫(kù)中的數(shù)據(jù)進(jìn)行分析和挖掘。通過(guò)修改算法中的參數(shù)，可以得到不同的分析結(jié)果；通過(guò)評(píng)價(jià)所得結(jié)果的可信度，循環(huán)調(diào)用最終獲取滿意的分析結(jié)果，用輸出結(jié)果指導(dǎo)教學(xué)管理實(shí)踐。

例如利用考勤信息收集的記錄，通過(guò)分析平臺(tái)后可以得出各類不同的情況和發(fā)展趨勢(shì)，利用這些結(jié)果可以作適當(dāng)?shù)恼{(diào)整；使用學(xué)生成績(jī)數(shù)據(jù)統(tǒng)計(jì)各學(xué)科各系的優(yōu)良率、合格率，各系部按自己需求收取統(tǒng)計(jì)結(jié)果，指導(dǎo)、調(diào)整本部門的工作安排；通過(guò)學(xué)生綜合信息數(shù)據(jù)分析和整理，提供補(bǔ)考、畢業(yè)辦理以及推薦就業(yè)指導(dǎo)信息。還有很多類似的數(shù)據(jù)分析可以由分析平臺(tái)進(jìn)行統(tǒng)計(jì)、分析得出所需的結(jié)果。圖2、圖3、圖4為其中幾類信息的簡(jiǎn)要分析效果圖。

三、數(shù)據(jù)分析過(guò)程

在實(shí)際操作時(shí)，系統(tǒng)中的每個(gè)分析都必須是面向主題的，離開主題的分析結(jié)果就沒(méi)有了意義。下面以學(xué)生計(jì)算機(jī)基礎(chǔ)中級(jí)考證為主題詳細(xì)講述數(shù)據(jù)分析過(guò)程，檢查結(jié)果對(duì)于教學(xué)管理的指導(dǎo)意義。

1. 主題中包括一個(gè)事實(shí)表和三個(gè)維表

事實(shí)表是一個(gè)包含多屬性值的關(guān)系表，是數(shù)據(jù)庫(kù)的核心，通過(guò)數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換清理工具來(lái)提取有用的信息裝入事實(shí)表中。在事實(shí)表中，需要有度量值來(lái)作為數(shù)據(jù)分析的依據(jù)和尺度，度量值一般是數(shù)值型，可以進(jìn)行求和、求平均等簡(jiǎn)單的函數(shù)計(jì)算。本主題的事實(shí)表主要反映學(xué)生計(jì)算機(jī)基礎(chǔ)中級(jí)考證的成績(jī)，如果需要進(jìn)行更復(fù)雜的計(jì)算，就需要通過(guò)程序中構(gòu)造算法來(lái)實(shí)現(xiàn)。

2.考證成績(jī)是該主題分析中的度量信息，也是事實(shí)表中的事實(shí)數(shù)據(jù)

不同的分析角度對(duì)應(yīng)為不同的維度表，下面的關(guān)鍵問(wèn)題是如何進(jìn)行層次的劃分。各維表中層次關(guān)系的確定是非常重要的，層次將維分成多個(gè)抽象層，有利于用戶從不同的角度觀察數(shù)據(jù)，同時(shí)為OLAP提供處理的依據(jù)。我們?cè)诖_定維的層次關(guān)系時(shí)，主要根據(jù)學(xué)校組織機(jī)構(gòu)及教學(xué)管理系統(tǒng)中與學(xué)生考證成績(jī)信息相關(guān)的表來(lái)確定。

（1）學(xué)生表。學(xué)生分別屬于各班級(jí)，而班級(jí)本身就存在層次關(guān)系，每一專業(yè)都包含了多個(gè)班級(jí)，而每一個(gè)教學(xué)體系又包括多個(gè)專業(yè)，這樣一來(lái)學(xué)生維的層次關(guān)系可以為：教學(xué)系—>專業(yè)—>班級(jí)—>學(xué)生，這個(gè)層次關(guān)系是按照概念分層組織的。計(jì)算機(jī)工程系想了解各班學(xué)生的考證通過(guò)率，以考核帶考證教師的教學(xué)質(zhì)量、及時(shí)調(diào)整教學(xué)方法和教學(xué)計(jì)劃；而教務(wù)處則想了解全校學(xué)生的考證通過(guò)率情況，查看是否達(dá)到ISO的標(biāo)準(zhǔn)。

（2) 地區(qū)表。學(xué)生生源是學(xué)生的基本信息，從中可以發(fā)現(xiàn)不同地區(qū)學(xué)生的計(jì)算機(jī)基礎(chǔ)是不相同的。這一發(fā)現(xiàn)可以幫助我們改變教學(xué)計(jì)劃，對(duì)基礎(chǔ)較差的班級(jí)進(jìn)行重點(diǎn)訓(xùn)練，或適當(dāng)增加課時(shí)以提高考證通過(guò)率。

（3）教師表。教師維的分析包括教師的姓名、性別、年齡、學(xué)歷、職稱、部門、教學(xué)經(jīng)歷等信息。此信息可以顯示教師本身的素質(zhì)和教學(xué)經(jīng)歷，以合理分配課程，達(dá)到資源的最優(yōu)化配置。

圖2-2采用星型模式來(lái)設(shè)計(jì)維表和事實(shí)表，該結(jié)構(gòu)將分布于多張表的信息進(jìn)行轉(zhuǎn)換和整合，提取和分析主題關(guān)系密切的屬性來(lái)形成維表。

學(xué)生學(xué)籍信息與教學(xué)分析、研究基于大量的原始數(shù)據(jù)積累，在每學(xué)年教學(xué)結(jié)束后根據(jù)實(shí)際過(guò)程進(jìn)行系統(tǒng)的分析調(diào)整，在系統(tǒng)完善和成熟后還可以逐步擴(kuò)展應(yīng)用到整個(gè)教學(xué)過(guò)程中。

本系統(tǒng)的分析功能不僅是對(duì)學(xué)生信息庫(kù)、學(xué)生成績(jī)庫(kù)、教務(wù)管理庫(kù)的分析，還可以對(duì)學(xué)生的學(xué)習(xí)日志、教師的教學(xué)過(guò)程進(jìn)行跟蹤和分析。系統(tǒng)數(shù)據(jù)庫(kù)的信息通過(guò)分析、提取、過(guò)濾和生成可視化結(jié)果，令學(xué)生學(xué)籍管理和教學(xué)管理產(chǎn)生的教學(xué)設(shè)計(jì)更合理、更具智能性。

（作者單位：廣州市公用事業(yè)高級(jí)技工學(xué)校）