大數(shù)據(jù)分析下大學(xué)生行為記錄和分析系統(tǒng)的設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn)

馮麗露 高曉晶 康耀龍

摘? ?要：大學(xué)校園是開(kāi)放式的管理模式，教師常常無(wú)法及時(shí)掌握學(xué)生的在校行為，管理存在著各種安全漏洞。本課題主要采用Java語(yǔ)言開(kāi)發(fā)，基于MVC模式的SSH框架設(shè)計(jì)實(shí)現(xiàn)，利用大數(shù)據(jù)分析技術(shù)分析學(xué)生的在校行為，包括大學(xué)生行為記錄、大學(xué)生行為分析、后臺(tái)管理三大模塊。通過(guò)記錄學(xué)生的在校情況，如出勤、請(qǐng)銷假、作業(yè)、留校、離校、未到校等情況，將統(tǒng)計(jì)分析的結(jié)果作為學(xué)生在校行為的判斷，教師可以及時(shí)掌握相關(guān)信息并做出及時(shí)的處理，有效提高了管理質(zhì)量和監(jiān)管效率。

關(guān)鍵詞：大學(xué)生在校行為;行為記錄;行為分析;大數(shù)據(jù)分析技術(shù)

中圖分類號(hào)：TP311 文獻(xiàn)標(biāo)志碼：A 文章編號(hào)：1673-8454（20

大學(xué)是一個(gè)微型社會(huì)，教育管理方面相對(duì)比較自由。大學(xué)校園為學(xué)生提供自由發(fā)展空間的同時(shí)，由于監(jiān)管的不及時(shí)性、教學(xué)與管理的脫節(jié)，也存在著一定的管理安全隱患問(wèn)題。為了能夠幫助學(xué)校、教師及時(shí)地掌握學(xué)生的在校行為，比如說(shuō)學(xué)生的到課情況、作業(yè)完成情況、學(xué)期內(nèi)的請(qǐng)銷假情況、學(xué)生是否經(jīng)過(guò)同意擅自離校等，大學(xué)生行為記錄和分析系統(tǒng)利用大數(shù)據(jù)分析技術(shù)，分析大學(xué)生的在校行為，有效地幫助學(xué)生管理部門、班級(jí)輔導(dǎo)員等及時(shí)發(fā)現(xiàn)問(wèn)題、解決問(wèn)題，一定程度上規(guī)避了某些管理上的安全漏洞。

一、關(guān)鍵技術(shù)

本系統(tǒng)的開(kāi)發(fā)主要采用SSH框架，框架采用的主要技術(shù)是Struts2、Spring、Hibernate。Struts2是標(biāo)準(zhǔn)的MVC框架，提供對(duì)控制層、模型層、視圖層的高效率快發(fā);Spring提供依賴注入、AOP以及聲明式事務(wù);Hibernate是一個(gè)優(yōu)秀的ORM框架，封裝了JDBC代碼，簡(jiǎn)化數(shù)據(jù)訪問(wèn)層（DAO）的操作。SSH架構(gòu)可以最大程度發(fā)揮框架的優(yōu)勢(shì)，使項(xiàng)目結(jié)構(gòu)高度優(yōu)化。

系統(tǒng)頁(yè)面主要采用的是JSP技術(shù)，編譯一次后會(huì)存入內(nèi)存，運(yùn)行速度相對(duì)較快。后臺(tái)數(shù)據(jù)處理采用MySQL數(shù)據(jù)庫(kù)技術(shù)，服務(wù)器利用輕量級(jí)的Tomcat服務(wù)器，Tomcat是免費(fèi)開(kāi)放源代碼的Web應(yīng)用服務(wù)器，操作簡(jiǎn)單并且占用的資源少，在中小型系統(tǒng)與并發(fā)訪問(wèn)用戶并不是很多場(chǎng)合下得到廣泛的使用。

大數(shù)據(jù)獲取技術(shù)采用Deep Web數(shù)據(jù)獲取技術(shù)，通過(guò)表單爬取從而獲得表單數(shù)據(jù)，對(duì)表單項(xiàng)的標(biāo)簽，HTML中的id、name等進(jìn)行模式識(shí)別，一旦發(fā)現(xiàn)與庫(kù)中字段相同或相近，則進(jìn)行相關(guān)聯(lián)。數(shù)據(jù)分析技術(shù)涉及確定數(shù)據(jù)分析目標(biāo)、數(shù)據(jù)進(jìn)行預(yù)處理、數(shù)據(jù)分析、數(shù)據(jù)展示和形成數(shù)據(jù)報(bào)告。

二、大學(xué)生行為記錄和分析系統(tǒng)需求分析

行為記錄就是數(shù)字化記錄在校大學(xué)生的行為，主要包括作業(yè)完成情況、出勤情況、請(qǐng)銷假情況、離校到校情況。將學(xué)生在校的并且能跟蹤記錄的情況通過(guò)互聯(lián)網(wǎng)，實(shí)現(xiàn)信息的數(shù)字化記錄和管理，方便學(xué)校各級(jí)教師、領(lǐng)導(dǎo)對(duì)學(xué)生行為的掌控和分析。行為記錄包括學(xué)生、代課教師、班主任三方面的記錄。

基于大數(shù)據(jù)的行為分析是本系統(tǒng)的核心，對(duì)行為記錄的所有信息進(jìn)行匯總、統(tǒng)計(jì)、大數(shù)據(jù)分析。所有數(shù)據(jù)單純地存在系統(tǒng)中還是不能很直觀地展現(xiàn)每個(gè)學(xué)生的近期狀況，因此該系統(tǒng)在開(kāi)發(fā)設(shè)計(jì)中增加數(shù)據(jù)分析的功能，以幫助教師、輔導(dǎo)員能很直觀地看到學(xué)生的整體情況以及每個(gè)學(xué)生的近期狀況。行為分析結(jié)果服務(wù)于四個(gè)方面，即學(xué)生、代課教師、班主任、院系領(lǐng)導(dǎo)。

后臺(tái)管理模塊主要是對(duì)基礎(chǔ)數(shù)據(jù)進(jìn)行管理維護(hù)，包括教師學(xué)生人員管理、角色管理、模塊管理、菜單管理、教師課程管理、教學(xué)基本信息等。本系統(tǒng)有學(xué)生、代課教師、班主任、系領(lǐng)導(dǎo)、院領(lǐng)導(dǎo)、代課教師+班主任、代課教師+系領(lǐng)導(dǎo)、代課教師+院領(lǐng)導(dǎo)、班主任+系領(lǐng)導(dǎo)、班主任+院領(lǐng)導(dǎo)等不同角色，不同用戶可具有多種角色，根據(jù)所包含的角色來(lái)控制菜單功能的顯示，只顯示當(dāng)前角色所關(guān)心的內(nèi)容等。

三、大學(xué)生行為記錄和分析系統(tǒng)總體結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)

本系統(tǒng)總體包括三大功能模塊——行為跟蹤模塊、行為分析模塊、后臺(tái)管理模塊。行為跟蹤模塊的主要功能是實(shí)現(xiàn)在線情況下對(duì)學(xué)生的作業(yè)、出勤、請(qǐng)銷假、離校、到校等情況進(jìn)行添加和修改，針對(duì)不同權(quán)限的用戶展示不同的功能。行為分析模塊的功能是對(duì)記錄的請(qǐng)銷假、離校留校、出勤、作業(yè)等數(shù)據(jù)進(jìn)行統(tǒng)計(jì)分析，分析結(jié)果可以查看詳細(xì)信息和綜合分析圖表報(bào)告。后臺(tái)管理模塊主要有用戶管理、角色管理、菜單管理、教師課程管理、教學(xué)基本信息管理等。如圖1所示。

四、大學(xué)生行為記錄和分析系統(tǒng)的實(shí)現(xiàn)

1.登錄模塊實(shí)現(xiàn)

對(duì)用戶輸入的用戶名、密碼、驗(yàn)證碼進(jìn)行校驗(yàn)審核，審核通過(guò)之后根據(jù)用戶所屬的角色類顯示不同的功能操作。對(duì)于驗(yàn)證失敗的信息做出相應(yīng)的提示，請(qǐng)求重新進(jìn)行登錄。如圖2所示。

2.后臺(tái)管理模塊實(shí)現(xiàn)

后臺(tái)管理模塊中的菜單內(nèi)容根據(jù)不同角色用戶顯示的功能各不相同。管理員進(jìn)入后臺(tái)系統(tǒng)中顯示用戶、模塊、菜單、角色、基本教學(xué)信息等管理模塊，即可進(jìn)行相應(yīng)管理操作。如角色管理模塊包括角色的添加、修改操作，為每個(gè)角色分配相應(yīng)的功能，通過(guò)對(duì)角色的控制，實(shí)現(xiàn)不同人員可執(zhí)行操作的不同功能，如圖3所示。

3.學(xué)生行為跟蹤模塊實(shí)現(xiàn)

學(xué)生行為跟蹤模塊主要完成學(xué)生作業(yè)、出勤、請(qǐng)銷假、離校到校等情況的跟蹤記錄。由原先紙質(zhì)記錄的離校到校登記、請(qǐng)銷假登記、出勤、作業(yè)完成等學(xué)生基本情況均通過(guò)本系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)。不同用戶顯示的內(nèi)容不同，主要的操作角色是學(xué)生、系領(lǐng)導(dǎo)、院領(lǐng)導(dǎo)。學(xué)生需要完成的操作是請(qǐng)假申請(qǐng)、銷假申請(qǐng)、離校登記、到校登記等;代課教師需要完成的是出勤的記錄以及作業(yè)情況的記錄;輔導(dǎo)員及院系領(lǐng)導(dǎo)需對(duì)學(xué)生的請(qǐng)銷假申請(qǐng)做出相應(yīng)的核實(shí)。

以學(xué)生用戶請(qǐng)銷假界面為例，該界面中顯示學(xué)生所有的請(qǐng)假情況，并且學(xué)生可以根據(jù)所選擇的不同條件進(jìn)行信息的篩選等。學(xué)生還可以填寫申請(qǐng)單提交申請(qǐng)等待教師的審核，在班主任還未對(duì)請(qǐng)假的信息做出任何處理之前，學(xué)生可對(duì)申請(qǐng)的信息執(zhí)行撤回操作，如圖4所示。

4.學(xué)生行為分析模塊實(shí)現(xiàn)

學(xué)生行為分析模塊是整個(gè)系統(tǒng)的核心。該模塊主要針對(duì)學(xué)生跟蹤模塊收集到的所有數(shù)據(jù)，利用大數(shù)據(jù)分析技術(shù)進(jìn)行分析、統(tǒng)計(jì)，生成報(bào)表。通過(guò)圖表分析的功能，如作業(yè)分析功能，班主任關(guān)注的是每個(gè)學(xué)生的基本情況以及學(xué)生的詳細(xì)情況;任課教師關(guān)注的是所帶班級(jí)的整體情況以及學(xué)生的詳細(xì)情況;系領(lǐng)導(dǎo)和院領(lǐng)導(dǎo)關(guān)注的是整個(gè)系、整個(gè)專業(yè)的完成情況。因此將該模塊分為個(gè)人課程作業(yè)分析、班級(jí)作業(yè)分析和院系作業(yè)分析三個(gè)子模塊。

以班級(jí)作業(yè)分析為例，該模塊只對(duì)班主任開(kāi)放，針對(duì)班主任的關(guān)注點(diǎn)將頁(yè)面同樣分為兩部分：上面部分是每個(gè)學(xué)生的行為情況，比如說(shuō)曠課率、請(qǐng)假率、作業(yè)未完成率等;下面部分是對(duì)圖表的詳細(xì)解釋，即學(xué)生的詳細(xì)情況。該模塊還具有報(bào)表導(dǎo)出的功能，將頁(yè)面中呈現(xiàn)的所有信息以表格形式導(dǎo)出，如圖5所示。

五、系統(tǒng)測(cè)試

軟件的測(cè)試貫穿在整個(gè)系統(tǒng)開(kāi)發(fā)中，在開(kāi)發(fā)初期時(shí)刻伴隨測(cè)試，可以確保系統(tǒng)的完整可復(fù)用性;在開(kāi)發(fā)完成之后進(jìn)行測(cè)試，是確保上線系統(tǒng)不會(huì)造成損失;維護(hù)階段的測(cè)試，是保證系統(tǒng)的長(zhǎng)效運(yùn)行。所以測(cè)試在系統(tǒng)生命周期中是不可避免的。

安全測(cè)試主要是測(cè)試學(xué)生行為跟蹤和分析系統(tǒng)各個(gè)頁(yè)面的安全性，在用戶并沒(méi)有登錄系統(tǒng)的時(shí)候，就直接在瀏覽器地址欄輸入http：//localhost/WEB-INFO/login.jsp。此地址是管理員用戶的首頁(yè)安全地址，看能否打開(kāi)操作，操作結(jié)果顯示HTTP Status 404。經(jīng)過(guò)開(kāi)發(fā)小組的測(cè)試和一個(gè)班級(jí)的整體測(cè)試，全面發(fā)現(xiàn)系統(tǒng)可能存在問(wèn)題，多次修改和對(duì)BUG調(diào)試，使系統(tǒng)可以順利完成所需功能的運(yùn)行。

在系統(tǒng)的設(shè)計(jì)和開(kāi)發(fā)過(guò)程中，綜合分析大學(xué)生管理中主要關(guān)心的行為點(diǎn)，以及存在的管理漏洞，利用大數(shù)據(jù)分析技術(shù)，從不同層次、不同角度、不同范圍分析數(shù)據(jù)，為輔導(dǎo)員和不同級(jí)別管理人員提供可視化的分析結(jié)果，從而快速發(fā)現(xiàn)問(wèn)題，有利于及時(shí)解決大學(xué)生管理中存在的問(wèn)題。該系統(tǒng)也還存在一定的不足之處，功能仍需完善，需要不斷改進(jìn)。

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（編輯：王天鵬）

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