高校教務(wù)數(shù)據(jù)的分析與實(shí)踐

方家軒，林南暉，鄭凱，李瑞維

（1.華南師范大學(xué)國際文化學(xué)院，廣州 510631；2.華南師范大學(xué)網(wǎng)絡(luò)中心，廣州 510631）

1 教務(wù)分析的內(nèi)容及意義

在高校信息化的背景下[1]，從不同維度對高校教務(wù)數(shù)據(jù)進(jìn)行分析[2]，從數(shù)據(jù)的角度[3]全面把握每位學(xué)生，每位教師、每門課程、每個班級、每個專業(yè)、每個學(xué)院的教學(xué)效果，是學(xué)校教學(xué)管理工作的重要內(nèi)容[4]。教務(wù)數(shù)據(jù)分析的內(nèi)容十分廣泛，下面從靜態(tài)分析和動態(tài)分析兩方面舉例闡述。

靜態(tài)分析方面，從教師的角度出發(fā)，分析教師的期末教學(xué)評估數(shù)據(jù)，了解學(xué)生對教師的評價(jià)；從課程角度出發(fā)，分析課程的教學(xué)成績，了解教學(xué)的具體效果；從學(xué)生的角度出發(fā)，分析學(xué)生的學(xué)習(xí)成績，了解學(xué)生的學(xué)習(xí)情況；從專業(yè)角度出發(fā)，分析教師和學(xué)生數(shù)據(jù)，了解專業(yè)的開設(shè)及教學(xué)情況。

動態(tài)分析方面，從橫向?qū)Ρ冉嵌瘸霭l(fā)，分析比較學(xué)院和學(xué)院之間的授課情況，了解不同學(xué)院的開課授課情況；分析比較同一門課程不同教師的教學(xué)效果，了解不同教師的教學(xué)差異；從縱向?qū)Ρ冉嵌瘸霭l(fā)，可以比較教師在不同學(xué)年的教學(xué)評估數(shù)據(jù)，了解教師的教學(xué)技能發(fā)展情況；可以比較同一門課程在不同學(xué)年的教學(xué)成績，了解課程的開設(shè)情況與效果。

2 相關(guān)名稱定義

在高校的教務(wù)管理過程中，涉及到各式各樣的數(shù)據(jù)，其中基礎(chǔ)數(shù)據(jù)有：教師基本信息、學(xué)生基本信息以及教育部門的開課信息。在教學(xué)任務(wù)完成后，還有課堂評估數(shù)據(jù)及學(xué)生學(xué)習(xí)成績。為方便對教務(wù)數(shù)據(jù)進(jìn)行分析，下面給出一些常用指標(biāo)的定義及計(jì)算方式。

2.1 總評成績

總評成績是指：修讀某門課程的學(xué)生取得的最終成績，該成績由學(xué)生平時(shí)成績和學(xué)生期末考試成績按一定的比例組成。學(xué)生a在課程b的總評成績用符號gab表示，平時(shí)成績用pab表示，期末成績用qab表示，則有：gab=θpab+(1-θ)qab，其中θ是平時(shí)成績所占比例。

2.2 課程平均分

課程平均分是指：修讀該門課程的所有學(xué)生取得的總評成績平均分。課程a的選修的學(xué)生集合為B，課程平均分用符號表示，計(jì)算公式為，其中為選修該門課程的學(xué)生人數(shù)。

2.3 學(xué)生平均分

學(xué)生平均分是指：學(xué)生修讀所有課程取得的總評成績平均分。學(xué)生a的修讀的課程集合為D，學(xué)生平

2.4 學(xué)生課堂表現(xiàn)、學(xué)生平時(shí)表現(xiàn)

學(xué)生課堂表現(xiàn)是指：學(xué)生修讀某門課程的過程中，教師對學(xué)生的表現(xiàn)評分。由于教務(wù)系統(tǒng)中沒有教師對學(xué)生課堂表現(xiàn)評分的直接數(shù)據(jù)，可以用間接使用學(xué)生的平時(shí)成績來衡量，由于不同教師對學(xué)生的要求標(biāo)準(zhǔn)存在高低，為了剔除教師因素的影響，需要把數(shù)據(jù)歸一化處理。這里使用min-max標(biāo)準(zhǔn)化的方法，學(xué)生a在課程b的學(xué)生課堂表現(xiàn)計(jì)算方法為：

學(xué)生a平時(shí)表現(xiàn)是指學(xué)生在所有修讀課程的學(xué)生課堂表現(xiàn)平均分，計(jì)算方法同學(xué)生平均分計(jì)算方法類似。

2.5 教師評估分[5]

教師評估分是指：在某個學(xué)年，所有學(xué)生對教師課堂的評價(jià)平均分。由于不同學(xué)生對教師的評分標(biāo)準(zhǔn)不同，為了對教師評估進(jìn)行排序，需要把數(shù)據(jù)歸一化處理。這里使用Z-score標(biāo)準(zhǔn)化方法，能得到均值為0，標(biāo)準(zhǔn)差為1的評分集。設(shè)學(xué)生a對教師f的評分為taf，學(xué)生a評價(jià)的所有教師集合為E，則：

教師f評估分是教師所教全部學(xué)生的教師評估分平均分。

3 基于FineReport的教務(wù)數(shù)據(jù)的分析

FineReport報(bào)表軟件[6]是一款純Java編寫的、集數(shù)據(jù)展示和數(shù)據(jù)錄入功能于一身的企業(yè)級Web報(bào)表工具。該軟件支持多種數(shù)據(jù)庫連接，僅需簡單的操作便可以設(shè)計(jì)復(fù)雜的中國式報(bào)表，搭建數(shù)據(jù)決策分析系統(tǒng)。FineReport中提供了豐富的圖表[7]類型，主要有柱狀圖、折線圖、面積圖、散點(diǎn)圖、詞云圖等。只要將需要展示的數(shù)據(jù)統(tǒng)計(jì)出來，軟件就可以生成對應(yīng)的圖表，方便數(shù)據(jù)的可視化查看與分析。下面以高校教務(wù)系統(tǒng)的實(shí)際業(yè)務(wù)數(shù)據(jù)為例子，分別使用這些類型的圖表對教務(wù)數(shù)據(jù)進(jìn)行分析。

3.1 柱狀圖

柱狀圖使用一系列高度不等的長方形來表示數(shù)據(jù)的分布情況，通常的，橫軸是條件，縱軸是該條件下的對應(yīng)數(shù)值，可用來分析不同條件下目標(biāo)變量的數(shù)值。使用柱狀圖可以用來分析學(xué)校各開課單位總體的平均分、及格率、開課數(shù)量等。

圖1是2017-2018學(xué)年第2學(xué)期學(xué)校所有開課單位開課平均分，從圖中可以直觀看出不同單位平均分的高低；將平均分由高到低進(jìn)行排序，可以直觀看到每個單位平均分的排名情況；計(jì)算全校平均分并在圖表中畫出分界線，能清晰地看出哪些單位平均分低于全校平均分。

圖1

3.2 折線圖[8]

折線圖是按照時(shí)間先后將坐標(biāo)點(diǎn)用折線進(jìn)行連接形成的圖表，可以直觀表現(xiàn)目標(biāo)變量隨時(shí)間的變化趨勢。使用折線圖可以分析一個單位相關(guān)教學(xué)指標(biāo)的隨時(shí)間的發(fā)展情況。比如可以統(tǒng)計(jì)一個學(xué)院過去5年開課數(shù)據(jù)的情況、授課教師人數(shù)情況，教授級別的教師給學(xué)生授課占所有課程的比例情況，教師平均承擔(dān)的課程數(shù)量等。也可以統(tǒng)計(jì)某個學(xué)院過去幾年課程的平均分、及格率情況。

圖2展示的學(xué)院A、B、C近5年的開課數(shù)量情況。從圖表中可以看出，學(xué)院A的開課數(shù)量比較穩(wěn)定，學(xué)院B，C在近3年開課數(shù)量有大幅度增加，學(xué)院C每年的開課量最大。

圖2

圖3 展示的是近5年課程A和課程B的平均分情況?？梢钥闯稣n程A近三年平均分在逐步上升，和課程A相比，課程B總體平均分比較高。課程A在2014-2015年，課程B在2016-2017年平均分都有下跌的情況，可以尋找下跌原因。

圖3

3.3 面積圖

面積圖顯示每個數(shù)值所占大小隨類別變化的趨勢，可顯示部分與整體的關(guān)系。使用面積圖可以分析一門課程成績的分布情況，也可以分析一個班級的學(xué)生表現(xiàn)情況，進(jìn)而了解課程的教學(xué)效果。

圖4展示了n學(xué)年m學(xué)期課程A的學(xué)生課程成績分布情況，該課程由三位教師負(fù)責(zé)授課。教師A所教班級的學(xué)生成績分布比較廣泛，大部分平均分布在70-90分之間，教師B學(xué)生的成績有三個波峰，從高到低依次是85分，75分，65分，學(xué)生成績比較集中在這三個范圍。教師C學(xué)生成績分布接近正態(tài)分布，波峰大約75分。從圖中可以明顯看出同一門課程三位不同教師打分的差異。

圖4

圖5 展示了n學(xué)年m學(xué)期課程A的學(xué)生表現(xiàn)分布情況，教師A對學(xué)生的評價(jià)比較中立，接近33%的學(xué)生獲得0.4分，評分分布接近正態(tài)分布。教師B對班級學(xué)生的課堂評價(jià)高，對接近50%的學(xué)生給了0.9分的評價(jià)，對學(xué)生的評分普遍高于0.6分。教師C對學(xué)生的評價(jià)介于教師A和教師B之間，有高分的學(xué)生，也有低分學(xué)生。從圖中可以明顯看出同一門課程三位不同教師對學(xué)生課堂表現(xiàn)打分的差異。

圖5

3.4 散點(diǎn)圖[8]

散點(diǎn)圖將兩組數(shù)據(jù)構(gòu)成的多個坐標(biāo)點(diǎn)標(biāo)記在直角坐標(biāo)系中，考察兩個變量是否存在關(guān)聯(lián)關(guān)系，并對數(shù)據(jù)點(diǎn)進(jìn)行擬合。使用散點(diǎn)圖可以分析一門課程中，教師對平時(shí)成績、總評成績打分是否合理，對于學(xué)習(xí)成績較差的學(xué)生，教師是否有通過提高平時(shí)成績來幫助學(xué)生及格的行為等。

圖6展示了n學(xué)年m學(xué)期課程a所有學(xué)生成績散點(diǎn)圖，每個點(diǎn)坐標(biāo)為（gia,-Si），橫坐標(biāo)表示學(xué)生i在課程a的總評成績，縱坐標(biāo)表示學(xué)生i的學(xué)生平均分。該課程由兩位教師授課?？梢悦黠@看出，所有學(xué)生的平均分介于70-90分之間。教師A的學(xué)生大部分點(diǎn)在y=x右下方，表示大部分學(xué)生在本門課程取得的成績高于學(xué)生平均分，教師B的大部分學(xué)生點(diǎn)在y=x左上方，表示大部分學(xué)生在本門課程取得的成績低于學(xué)生平均分。和教師A相比，教師B課程平均分比較低?？梢酝茰y教師B教學(xué)效果比教師A差，或者教師B給學(xué)生的平時(shí)成績比較低。

圖6

圖7 展示了該課程a的學(xué)生表現(xiàn)的散點(diǎn)圖，每個點(diǎn)的坐標(biāo)為（pia，gia），橫坐標(biāo)表示學(xué)生i在a課程的平時(shí)成績，縱坐標(biāo)表示學(xué)生i在a課程的總評成績?？梢悦黠@看出，教師A的學(xué)生平時(shí)成績分布區(qū)間較廣，對學(xué)生有加分也有扣分，教師B的學(xué)生平時(shí)成績大部分介于0-10分之間，并且學(xué)生總評成績越低，教師給學(xué)生的平時(shí)成績會相應(yīng)提高，可以推測，學(xué)生期末考試不及格時(shí)，教師B通過提高平時(shí)成績讓學(xué)生總評成績及格。

圖7

3.5 詞云圖

詞云圖可以快速分析文本或數(shù)據(jù)出現(xiàn)的頻次，并用多種風(fēng)格和顏色突出顯示頻繁出現(xiàn)的內(nèi)容。使用詞云圖可以展示學(xué)生對教師課程評估的文本內(nèi)容，了解學(xué)生對教師評價(jià)，也可以分析某個專業(yè)的學(xué)生選修課程，了解哪些課程受學(xué)生喜歡。

圖8展示了專業(yè)A的學(xué)生選修課的選修情況，從圖中可以直觀看到，最受該專業(yè)學(xué)生歡迎的課程依次有《數(shù)學(xué)建模》《iPhone程序設(shè)計(jì)》《生物起源與進(jìn)化等》《自然災(zāi)害學(xué)》《汽車構(gòu)造與駕駛技術(shù)》等。

圖8

4 結(jié)語

目前，越來越多的高校正在建設(shè)智慧校園應(yīng)用[9]，目的是給各個管理部門提供數(shù)據(jù)支撐和決策支持。本文使用了不同類型的圖表，從多個維度對教務(wù)數(shù)據(jù)進(jìn)行了展示并分析，并從中發(fā)現(xiàn)教學(xué)工作中存在的問題，但這僅僅是教務(wù)分析的基礎(chǔ)內(nèi)容。在此基礎(chǔ)上，還有可以開展更加深入的開發(fā)與研究。

第一，針對教務(wù)分析的內(nèi)容，可以開發(fā)教務(wù)數(shù)據(jù)分析平臺，提供學(xué)校專任教師、學(xué)生、授予學(xué)位、優(yōu)秀畢業(yè)生、優(yōu)秀論文等指標(biāo)的統(tǒng)計(jì)，為學(xué)校教務(wù)部門在學(xué)科評估、人才培養(yǎng)等指標(biāo)提供數(shù)據(jù)；第二，提供教師評估結(jié)果及教學(xué)工作量數(shù)據(jù)分析，為人事部門在教師的職稱評聘、崗位聘用等工作提供參考；第三，提供班級之間和專業(yè)之間的學(xué)習(xí)情況對比分析，為每年學(xué)生工作部門評比優(yōu)秀班級和專業(yè)提供依據(jù)；第四，提供學(xué)生的學(xué)習(xí)情況分析，為學(xué)校評優(yōu)工作小組在學(xué)生年度評優(yōu)、獎學(xué)金評選等工作提供數(shù)據(jù)支撐。

此外，如何將用這些數(shù)據(jù)來指導(dǎo)實(shí)際教學(xué)，提升教學(xué)效果，也是需要深入研究的問題。進(jìn)一步的，目前的教務(wù)數(shù)據(jù)僅僅是線下課程的數(shù)據(jù)，相比于線下課程，線上課程[10]學(xué)習(xí)系統(tǒng)具有更多的數(shù)據(jù)，如何對線上課程教學(xué)數(shù)據(jù)進(jìn)行分析，也值得深入探討和分析的問題。