大數(shù)據(jù)技術(shù)在高校學(xué)生管理中的應(yīng)用

唐元林

摘 要 簡要介紹了大數(shù)據(jù)的概念，論述了大數(shù)據(jù)應(yīng)用于高校學(xué)生管理的緊迫性，同時(shí)介紹了大數(shù)據(jù)的安全管理和大數(shù)據(jù)分析方法在高校學(xué)生管理中的應(yīng)用，并分析了構(gòu)建各類學(xué)生管理模型的思路和方法。

關(guān)鍵詞 大數(shù)據(jù)；高校；學(xué)生管理；應(yīng)用

中圖分類號(hào) TP3 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼 A 文章編號(hào) 1674-6708（2019）235-0155-02

在如今信息化時(shí)代，大數(shù)據(jù)廣泛應(yīng)用于各個(gè)領(lǐng)域，給各行各業(yè)帶來了巨大的變化，同時(shí)，數(shù)據(jù)量也呈指數(shù)級(jí)增長，高校在長期的運(yùn)行過程中產(chǎn)生大量有價(jià)值的數(shù)據(jù)，如何利用這海量的數(shù)據(jù)提升高校學(xué)生管理水平是各高校面臨的挑戰(zhàn)和機(jī)遇。

1 大數(shù)據(jù)技術(shù)概述

大數(shù)據(jù)是指那些數(shù)據(jù)量特別大，數(shù)據(jù)種類特別復(fù)雜的數(shù)據(jù)集，這種數(shù)據(jù)無法用傳統(tǒng)的數(shù)據(jù)庫進(jìn)行存儲(chǔ)和管理。大數(shù)據(jù)的主要特點(diǎn)是數(shù)據(jù)量大、數(shù)據(jù)類別復(fù)雜、數(shù)據(jù)處理快和數(shù)據(jù)真實(shí)性高。數(shù)據(jù)的形式有結(jié)構(gòu)化數(shù)據(jù)、半結(jié)構(gòu)化數(shù)據(jù)和非結(jié)構(gòu)化數(shù)據(jù)，如視頻、圖片、文本和網(wǎng)絡(luò)瀏覽記錄等。大數(shù)據(jù)技術(shù)主要包含5個(gè)方面：可視化分析、數(shù)據(jù)挖掘、預(yù)測性分析、語義引擎和數(shù)據(jù)質(zhì)量管理。通過數(shù)據(jù)挖掘找到影響某個(gè)結(jié)果的影響因素，并構(gòu)建相應(yīng)的數(shù)據(jù)模型，通過機(jī)器學(xué)習(xí)算法，采用已有的數(shù)據(jù)不斷訓(xùn)練模型參數(shù)，使得模型預(yù)測更加準(zhǔn)確。

2 大數(shù)據(jù)技術(shù)應(yīng)用于高校學(xué)生管理的緊迫性

隨著近年來高校擴(kuò)招政策，各個(gè)高校的學(xué)生規(guī)模不斷擴(kuò)大，給高校帶來巨大的管理壓力。一方面，高校學(xué)生管理人員配備相比學(xué)生規(guī)模還是遠(yuǎn)遠(yuǎn)不夠；另一方面，高校學(xué)生中有很多是獨(dú)生子女，獨(dú)生子女個(gè)體的巨大差異也給高校學(xué)生管理帶來了很大的困難。隨著如今各高校各類學(xué)生管理信息系統(tǒng)的不斷完善，學(xué)生的學(xué)業(yè)數(shù)據(jù)、社團(tuán)活動(dòng)、出入門禁數(shù)據(jù)等數(shù)據(jù)的累積，采用大數(shù)據(jù)技術(shù)對(duì)現(xiàn)有數(shù)據(jù)進(jìn)行采集、加工、分析和整理，產(chǎn)生可以反映學(xué)生個(gè)體特征的數(shù)據(jù)，從而給高校學(xué)生管理人員的管理提供依據(jù)。同時(shí)，各二級(jí)學(xué)院、輔導(dǎo)員、班主任可以根據(jù)分析結(jié)果給學(xué)生提供個(gè)性化的幫助，如就業(yè)、選課等方面的指導(dǎo)，從而不斷提高高校的學(xué)生管理水平。

3 大數(shù)據(jù)技術(shù)在高校學(xué)生管理中的應(yīng)用

3.1 學(xué)生相關(guān)數(shù)據(jù)的采集存儲(chǔ)

3.1.1 數(shù)據(jù)的屬性

大數(shù)據(jù)分析的前提是要累積一定規(guī)模的學(xué)生相關(guān)數(shù)據(jù)，包括學(xué)生的成績數(shù)據(jù)、課堂考勤數(shù)據(jù)、課程平臺(tái)學(xué)習(xí)數(shù)據(jù)、參加社團(tuán)活動(dòng)數(shù)據(jù)、校園卡使用數(shù)據(jù)、門禁數(shù)據(jù)、圖書館借閱數(shù)據(jù)等。大數(shù)據(jù)分析要求數(shù)據(jù)必須滿足規(guī)模性、動(dòng)態(tài)性、多樣性。規(guī)模性是從量上來度量，數(shù)據(jù)量越大，越接近實(shí)際情況，分析越準(zhǔn)確，一定規(guī)模的統(tǒng)計(jì)樣本數(shù)是大數(shù)據(jù)分析的基礎(chǔ)。多樣性是從數(shù)據(jù)種類的維度上來度量，數(shù)據(jù)的種類、數(shù)據(jù)的來源越多，越有助于數(shù)據(jù)的交叉驗(yàn)證，從而確保分析結(jié)果的可靠性。動(dòng)態(tài)性是從時(shí)間序列的維度來度量，結(jié)合了時(shí)間維度，可以判斷某個(gè)要素隨時(shí)間的變化趨勢，使得數(shù)據(jù)分析更加科學(xué)和豐富。

3.1.2 數(shù)據(jù)的存儲(chǔ)

目前絕大多數(shù)高校還是采用傳統(tǒng)的服務(wù)器存儲(chǔ)學(xué)生的各類數(shù)據(jù)，傳統(tǒng)服務(wù)器如果遇到停電等突發(fā)情況時(shí)將面臨數(shù)據(jù)丟失等風(fēng)險(xiǎn)，雖然各高校都會(huì)配備不間斷電源，但是不間斷電源最多只能維持幾個(gè)小時(shí)，還是無法滿足高校的管理需要。隨著學(xué)生規(guī)模的不斷擴(kuò)大，學(xué)生管理產(chǎn)生的數(shù)據(jù)將急劇增加，服務(wù)器呈現(xiàn)多而分散的問題，不利于數(shù)據(jù)的共享和數(shù)據(jù)處理?；谠萍軜?gòu)的分布式文件系統(tǒng)（DFS）因其具備無限擴(kuò)展性、冗余性、容錯(cuò)性被廣泛應(yīng)用于各領(lǐng)域，高校應(yīng)采用云平臺(tái)來存儲(chǔ)學(xué)生各類數(shù)據(jù)，以便更好的對(duì)數(shù)據(jù)進(jìn)行整合和處理。

3.1.3 數(shù)據(jù)的來源與獲取

與學(xué)生管理相關(guān)的數(shù)據(jù)有學(xué)生成績數(shù)據(jù)庫、學(xué)生社團(tuán)活動(dòng)數(shù)據(jù)庫、學(xué)生選課數(shù)據(jù)庫、學(xué)生信息數(shù)據(jù)庫、學(xué)生校園卡使用數(shù)據(jù)庫、學(xué)生圖書館借閱數(shù)據(jù)庫、學(xué)生在線學(xué)習(xí)數(shù)據(jù)庫、學(xué)生出入門禁數(shù)據(jù)庫、畢業(yè)生就業(yè)數(shù)據(jù)庫、學(xué)生校內(nèi)網(wǎng)頁、論壇留言等數(shù)據(jù)。絕大多數(shù)數(shù)據(jù)庫是由學(xué)校的教務(wù)處、學(xué)生處和團(tuán)委牽頭建立，組織學(xué)生填報(bào)，以教務(wù)系統(tǒng)為例，涉及學(xué)生管理數(shù)據(jù)的表有近百個(gè)。包含學(xué)生成績數(shù)據(jù)，學(xué)生選課數(shù)據(jù)，學(xué)生基本信息數(shù)據(jù)庫，這些數(shù)據(jù)以結(jié)構(gòu)化數(shù)據(jù)為主。學(xué)生參加社團(tuán)活動(dòng)數(shù)據(jù)以非結(jié)構(gòu)化數(shù)據(jù)為主。充分收集不同來源的學(xué)生管理數(shù)據(jù)，數(shù)據(jù)的質(zhì)量直接決定了分析結(jié)果的準(zhǔn)確性。

3.2 學(xué)生相關(guān)數(shù)據(jù)的安全管理

學(xué)生相關(guān)數(shù)據(jù)采集后還要做好數(shù)據(jù)安全的管理，學(xué)生相關(guān)數(shù)據(jù)的安全是大數(shù)據(jù)技術(shù)分析的前提。網(wǎng)絡(luò)的開放性決定了學(xué)生各類數(shù)據(jù)被黑客等攻擊是不可避免的。另外高校的管理人員信息安全意識(shí)普遍比較薄弱，加之缺乏信息安全相關(guān)背景知識(shí)，這給學(xué)生相關(guān)信息安全帶來很大的隱患。一方面要采用最新的信息加密技術(shù)對(duì)學(xué)生相關(guān)數(shù)據(jù)進(jìn)行加密保護(hù)，同時(shí)也要做好數(shù)據(jù)的定期備份，確保系統(tǒng)出現(xiàn)故障情況下能短時(shí)間修復(fù)；另一方面，高校也要加強(qiáng)管理人員的信息安全教育，如各類學(xué)生管理系統(tǒng)的密碼設(shè)置規(guī)范和網(wǎng)絡(luò)使用禁忌等，確保學(xué)生信息的安全。

3.3 學(xué)生管理數(shù)據(jù)的融合和分析

通常情況下學(xué)生管理數(shù)據(jù)來源于不同部門，各部門采用的數(shù)據(jù)形式不盡相同，同時(shí)數(shù)據(jù)的結(jié)構(gòu)也不同，有結(jié)構(gòu)化數(shù)據(jù)、半結(jié)構(gòu)化數(shù)據(jù)和非結(jié)構(gòu)化數(shù)據(jù)，如視頻、圖片、文本和網(wǎng)絡(luò)瀏覽數(shù)據(jù)等。對(duì)于以上這些數(shù)據(jù)要采用數(shù)據(jù)融合技術(shù)將結(jié)構(gòu)不同、定義多樣的數(shù)據(jù)進(jìn)行轉(zhuǎn)換，使得其成為結(jié)構(gòu)相同、語義相近的數(shù)據(jù)，便于后續(xù)的數(shù)據(jù)分析和處理。

大數(shù)據(jù)技術(shù)分析主要有可視化分析、數(shù)據(jù)挖掘和預(yù)測分析等。可視化分析是能夠直觀的展示大數(shù)據(jù)的特點(diǎn)，具有良好的交互性。數(shù)據(jù)挖掘是從大量有噪聲的、模糊的、隨機(jī)的實(shí)際數(shù)據(jù)中，提取有價(jià)值的數(shù)據(jù)。預(yù)測分析是在可視化分析和數(shù)據(jù)挖掘的基礎(chǔ)上，建立模型，通過數(shù)據(jù)訓(xùn)練優(yōu)化模型，從而可以利用模型預(yù)測未來可能出現(xiàn)的情況。數(shù)據(jù)挖掘是數(shù)據(jù)模型的發(fā)現(xiàn)過程，高?？梢岳脭?shù)據(jù)挖掘方法構(gòu)建各類學(xué)生管理模型，比如學(xué)業(yè)預(yù)警模型、學(xué)生選課推薦模型等。可以采用機(jī)器學(xué)習(xí)算法訓(xùn)練模型參數(shù)，使得模型預(yù)測更加準(zhǔn)確。

數(shù)據(jù)挖掘有4種常見的分析方法，分別是描述型分析、診斷型分析、指令型分析和預(yù)測型分析。描述型分析是最常見的大數(shù)據(jù)分析方法，注重大數(shù)據(jù)的背后發(fā)生了什么；預(yù)測型分析注重未來將發(fā)生什么；診斷型分析主要側(cè)重發(fā)生的原因；指令型分析側(cè)重給用戶提供可行的解決方案。數(shù)據(jù)挖掘采用的算法主要包括分類與預(yù)測挖掘、聚類挖掘、關(guān)聯(lián)規(guī)則、決策樹方法、神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)方法、遺傳算法、模糊理論、可視化技術(shù)等，其中聚類分類與預(yù)測挖掘、關(guān)聯(lián)規(guī)則和決策樹分類三種算法比較適用于高校學(xué)生管理。

3.3.1 聚類、分類與預(yù)測挖掘算法在學(xué)生管理中的應(yīng)用

聚類算法主要包括K-means、 BIRCH、DBSCAN、CLIQLE等方法，高校在學(xué)生管理里時(shí)候可采用K-means算法的聚類挖掘分析技術(shù)，這種分析技術(shù)能夠分析出某一類學(xué)生群體的行為特征。高校可以利用學(xué)生在網(wǎng)絡(luò)平臺(tái)的學(xué)習(xí)行為數(shù)據(jù)，判斷某個(gè)群體學(xué)生的學(xué)習(xí)效果和課程的質(zhì)量。高校也可以利用學(xué)生就業(yè)數(shù)據(jù)庫找出就業(yè)率比較高群體學(xué)生的特征并加以分析。高?？梢岳脤W(xué)生成績數(shù)據(jù)分析出有學(xué)業(yè)危機(jī)的學(xué)生群體，并進(jìn)行人為干預(yù)。

3.3.2 關(guān)聯(lián)規(guī)則算法在學(xué)生管理中的應(yīng)用

關(guān)聯(lián)規(guī)則算法主要用于發(fā)現(xiàn)大數(shù)據(jù)背后各要素之間可能存在的關(guān)聯(lián)，主要算法有挖掘布爾關(guān)聯(lián)規(guī)則頻繁項(xiàng)集的Apriori算法，該算法可以用來分析某種現(xiàn)象的影響因素。高?？梢酝ㄟ^學(xué)生參加社團(tuán)活動(dòng)數(shù)據(jù)發(fā)現(xiàn)學(xué)生的興趣，向?qū)W生推薦合適的課程。高?？梢越Y(jié)合學(xué)生就業(yè)數(shù)據(jù)和學(xué)生參加社團(tuán)數(shù)據(jù)，得出就業(yè)率高和學(xué)生參加社團(tuán)的相關(guān)度。高?？梢岳脤W(xué)生在校內(nèi)實(shí)名網(wǎng)絡(luò)中網(wǎng)頁瀏覽數(shù)據(jù)，分析出學(xué)生瀏覽負(fù)面信息與學(xué)生存在心理健康問題的相關(guān)度。

3.3.3 機(jī)器學(xué)習(xí)在構(gòu)建學(xué)生管理模型中的應(yīng)用

為了使得模型的預(yù)測更加準(zhǔn)確，可以采用機(jī)器學(xué)習(xí)方法訓(xùn)練模型參數(shù)。機(jī)器學(xué)習(xí)分為有監(jiān)督學(xué)習(xí)和無監(jiān)督學(xué)習(xí)。高?？梢圆捎糜斜O(jiān)督的機(jī)器學(xué)習(xí)，通過已有的數(shù)據(jù)不斷訓(xùn)練模型，使得模型的預(yù)測更加準(zhǔn)確。通過成績數(shù)據(jù)和學(xué)生網(wǎng)絡(luò)學(xué)習(xí)等數(shù)據(jù)高?？梢越W(xué)生的學(xué)業(yè)預(yù)警模型。通過學(xué)生各類競賽數(shù)據(jù)、成績數(shù)據(jù)、社團(tuán)等數(shù)據(jù)構(gòu)建學(xué)生的能力模型，給學(xué)生提供個(gè)性化的就業(yè)推薦。高?？梢岳脤W(xué)生對(duì)課程的評(píng)價(jià)數(shù)據(jù)和學(xué)生網(wǎng)絡(luò)平臺(tái)的學(xué)習(xí)行為數(shù)據(jù)，構(gòu)建優(yōu)質(zhì)課程模型，給學(xué)生提供更優(yōu)質(zhì)的課程資源。高?？梢岳脤W(xué)生網(wǎng)絡(luò)瀏覽數(shù)據(jù)、校內(nèi)各類網(wǎng)絡(luò)留言數(shù)據(jù)建立實(shí)時(shí)的學(xué)生心理健康狀態(tài)監(jiān)測模型，及時(shí)發(fā)現(xiàn)可能存在負(fù)面情緒的學(xué)生，通過跟學(xué)生的及時(shí)溝通，化解學(xué)生的心理健康問題。

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