教務(wù)大數(shù)據(jù)可視化系統(tǒng)的設(shè)計與實現(xiàn)

呂太之 蔣玉婷 宋恒陽 王熠燾 沈李晨

摘要：隨著招生規(guī)模的不斷增加，教務(wù)數(shù)據(jù)的規(guī)模也越來越大，如果充分利用教務(wù)數(shù)據(jù)服務(wù)于人才培養(yǎng)擺在了高校面前?；诖?，該文設(shè)計并實現(xiàn)了教務(wù)大數(shù)據(jù)可視化系統(tǒng)。系統(tǒng)借助大數(shù)據(jù)相關(guān)技術(shù)實現(xiàn)教務(wù)數(shù)據(jù)分析與可視化，可以精準(zhǔn)提高教務(wù)管理，服務(wù)于人才培養(yǎng)。系統(tǒng)開發(fā)采用前后端分離思想，后端使用Spring Cloud框架，前端使用Vue綁定數(shù)據(jù)，Echarts實現(xiàn)可視化，直觀展示教學(xué)相關(guān)數(shù)據(jù)。

關(guān)鍵詞：教學(xué)大數(shù)據(jù);可視化;Spring Cloud;Vue;Echarts

中圖分類號：TP312 ? ? ?文獻標(biāo)識碼：A

文章編號：1009-3044（2020）28-0086-02

Abstract：With the continuous increase of enrollment scale， the scale of teaching data is also growing. If we make full use of teaching data to serve personnel training， it is in front of colleges and universities. Based on this， this paper designs and implements the educational administration big data visualization system. With the help of big data related technology， the system realizes the analysis and visualization of educational administration data， which can improve the educational administration management accurately and serve the personnel training. The system development adopts the idea of separating the front end from the back end. The back end uses the spring cloud framework， and the front end uses Vue. The visualization is realized by echarts， and the teaching related data is visually displayed.

Keywords：Teaching Big Data;Visualization;Spring Cloud;Vue; Echarts

隨著時代的快速發(fā)展，更多的需求推動著技術(shù)的發(fā)展，大數(shù)據(jù)分析技術(shù)愈加成熟。大數(shù)據(jù)分析可以幫助我們深度挖掘信息，帶給我們更多有價值的信息，提醒一直被我們忽視卻很有意義的數(shù)據(jù)[1]。學(xué)校每年都會有新生涌入，也會有畢業(yè)生背包離去，老師的授課安排和學(xué)生們的成績都會被記錄在學(xué)校教務(wù)管理系統(tǒng)中，日積月累教務(wù)系統(tǒng)數(shù)據(jù)也成了大數(shù)據(jù)。

企業(yè)的崗位需求在不斷變化，學(xué)院教務(wù)的安排是不可能一成不變的，通常會為了學(xué)生更好應(yīng)對市場需求，相應(yīng)地調(diào)整學(xué)生課程的安排，面對新的課程，學(xué)習(xí)能力較差的學(xué)生可能跟不上老師進度。并且有的學(xué)生只局限于自己的成績或成績在班級中的排名，并不了解自己成績在學(xué)院的水平。而且學(xué)院中課程種類也是錯綜復(fù)雜，學(xué)生對不同的課程的接受度也是大不相同，相同的課程可能不同老師的教學(xué)方法也可能是大相徑庭。對于高校而言，教務(wù)管理工作是其日常校務(wù)內(nèi)容的一個環(huán)節(jié)，同時具備時間觀念強、任務(wù)繁重、準(zhǔn)確性要求較高等特點，常常需考慮到教育教學(xué)資源、學(xué)生信息、學(xué)生考試信息、教學(xué)計劃等多個方面[2-3]。

系統(tǒng)以教務(wù)系統(tǒng)數(shù)據(jù)為基礎(chǔ)，結(jié)合當(dāng)前學(xué)院教學(xué)情況以及學(xué)生的反饋，以提升學(xué)院教學(xué)質(zhì)量，提高學(xué)生學(xué)習(xí)成績等為目標(biāo)，從多個出發(fā)點深度分析教務(wù)數(shù)據(jù)，搭建一個基于教務(wù)系統(tǒng)的大數(shù)據(jù)可視化平臺。

1 系統(tǒng)總體架構(gòu)

系統(tǒng)包括后臺管理、數(shù)據(jù)處理、數(shù)據(jù)接口等功能。系統(tǒng)架構(gòu)如圖1所示。

1）數(shù)據(jù)分析

數(shù)據(jù)分析方向分為學(xué)生成績分析、學(xué)生掛科分析、學(xué)生選課分析、學(xué)院現(xiàn)況分析四個大方面。從這四個方面出發(fā)，利用求標(biāo)準(zhǔn)差、線性回顧、Apriori關(guān)聯(lián)等方法獲取有價值的信息。

2）數(shù)據(jù)處理

數(shù)據(jù)處理制定好分析目標(biāo)后對龐大的教務(wù)數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)進行查詢操作，并將結(jié)果集保存到本地數(shù)據(jù)庫中。將結(jié)果集本地化的過程中，每一次查詢得到的結(jié)果集都要存放到不同的數(shù)據(jù)庫表中，以便編寫數(shù)據(jù)接口。

3）數(shù)據(jù)接口

在數(shù)據(jù)處理之后，本地數(shù)據(jù)庫已經(jīng)有了所有查詢結(jié)果集。此時就需要通過搭建Spring Cloud項目，編寫數(shù)據(jù)接口，提供給可視化平臺調(diào)用。編寫數(shù)據(jù)接口時已經(jīng)規(guī)范好數(shù)據(jù)接口名稱和相對應(yīng)的數(shù)據(jù)，做到“見名知意”，方便可視化平臺的調(diào)用和未來項目拓展。

4）可視化模塊

可視化展示頁面使用藍色背景圖片，使得系統(tǒng)具有視覺沖擊力，再加上白色的字體，可以讓人查看圖表數(shù)據(jù)時更為專注[4]。

2 后臺模塊實現(xiàn)

Spring Cloud是一種微服務(wù)開源架構(gòu)，將微服務(wù)組件整合在一起。系統(tǒng)基于Spring Cloud框架，將應(yīng)用拆分為若干微服務(wù)，每個微服務(wù)完成單一功能，服務(wù)之間采用輕量級的Rest接口實現(xiàn)通信。微服務(wù)通過SSM框架實現(xiàn)，SSM（Spring+SpringMVC+MyBatis）框架集由Spring、MyBatis兩個開源框架整合而成（SpringMVC是Spring中的部分內(nèi)容）[5]。項目結(jié)構(gòu)主要使用Controller、Service、Dao的分層設(shè)計。Controller層對應(yīng)具體的業(yè)務(wù)模塊流程的控制，在此層通過調(diào)用Service層的接口來控制業(yè)務(wù)流程。Service層對應(yīng)的業(yè)務(wù)模塊的應(yīng)用邏輯設(shè)計。Service的業(yè)務(wù)實現(xiàn)，具體要調(diào)用已經(jīng)定義的Dao層接口。封裝Service層業(yè)務(wù)邏輯有利于減少程序的重復(fù)，提高維護性。Dao層負責(zé)的數(shù)據(jù)持久層的工作，負責(zé)與數(shù)據(jù)庫操作的方法封裝于此。微服務(wù)架構(gòu)如圖2所示。

3數(shù)據(jù)可視化模塊

前后臺通過JSON格式的傳遞數(shù)據(jù)，可視化模塊通過Ajax接口調(diào)用后臺數(shù)據(jù)?？梢暬K的實現(xiàn)主要基于Vue、Bootstrap、Javascript、Echart、Jquery技術(shù)。通過vue的組件化，模塊化的優(yōu)點減少了代碼的重復(fù)，提高了開發(fā)效率。Bootstrap框架讓布局變得更簡單[6]。Echart是輕量級的圖表庫，實現(xiàn)教務(wù)數(shù)據(jù)可視化效果[7]。可視化模塊分為實時數(shù)據(jù)、積欠學(xué)分、教室使用、課程數(shù)據(jù)、分數(shù)統(tǒng)計五個模塊，各個模塊之間實現(xiàn)自動輪播，自動輪播實現(xiàn)流程如圖3所示。

實時數(shù)據(jù)展示通過折線圖、柱狀圖、玫瑰圖等多種方式展示信息學(xué)院開設(shè)的專業(yè)、班級、學(xué)生人數(shù)等信息。通過這些信息能夠?qū)π畔W(xué)院有基本的認識。

積欠學(xué)分展示各個班級的所欠不同層次學(xué)分人數(shù)統(tǒng)計，通過柱狀圖進行展示。通過所欠學(xué)分的統(tǒng)計，可以及時了解班級學(xué)習(xí)情況，及時反饋給班主任和輔導(dǎo)員，及時督促。

教室使用情況的統(tǒng)計，這可以讓我們看到各個教室的使用情況，這時做出安排時我們可以更合理地利用教室，減少安排沖突和安排不合理的情況。課程相關(guān)數(shù)據(jù)的展示，可以讓我們理解課程近幾年來的變化教學(xué)的情況，我們可以通過這個頁面的數(shù)據(jù)對未來做出合理的推測，對教學(xué)任務(wù)的安排起到一定作用。分數(shù)統(tǒng)計的展示，了解學(xué)院成績的整體情況，還可以讓我們知道哪些課程成績較為穩(wěn)定，那些成績波動較大，減少了查找所花費的時間。

4結(jié)束語

隨著時代的進步，社會的發(fā)展，信息技術(shù)的完善越來越多的行業(yè)運用信息技術(shù)輔助自身的發(fā)展。當(dāng)前很多學(xué)校由于教務(wù)數(shù)據(jù)龐大且復(fù)雜，沒有及時看出數(shù)據(jù)的變化，很多課程沒有因此做出合理的安排，導(dǎo)致學(xué)生學(xué)習(xí)時會存在一些問題。針對學(xué)校存在的這些問題開發(fā)的教務(wù)大數(shù)據(jù)可視化系統(tǒng)，可以更直觀地看到數(shù)據(jù)的變化，及時對教學(xué)活動和人才培養(yǎng)做出更合理的安排。系統(tǒng)實現(xiàn)基于前后端分離，提高了開發(fā)的效率。后端通過Spring boot+SSM框架提供JSON數(shù)據(jù)，前端通過Ajax請求獲得數(shù)據(jù)，Vue框架實現(xiàn)數(shù)據(jù)綁定，Echarts進行頁面的展示。

參考文獻：

[1] 陳德鑫，占袁圓，楊兵.深度學(xué)習(xí)技術(shù)在教育大數(shù)據(jù)挖掘領(lǐng)域的應(yīng)用分析[J].電化教育研究，2019，40（2）：68-76.

[2] 王利明.基于B/S結(jié)合C/S結(jié)構(gòu)的高校教務(wù)學(xué)生管理系統(tǒng)設(shè)計與實現(xiàn)[D].長春：吉林大學(xué)，2012.

[3] 陳營營，朱穎，毛瑞峰.大數(shù)據(jù)背景下對當(dāng)代高校教務(wù)管理的幾點思考[J].中國多媒體與網(wǎng)絡(luò)教學(xué)學(xué)報（上旬刊），2020（5）：58-59.

[4] 謝然.大數(shù)據(jù)可視化之美[J].互聯(lián)網(wǎng)周刊，2014（11）：32-34.

[5] 呂太之，蔣玉婷，游學(xué)軍.基于Spring Cloud的面試題庫系統(tǒng)設(shè)計與實現(xiàn)[J].電腦知識與技術(shù)，2019，15（33）：30-32.

[6] 孟潔.基于Bootstrap快速實現(xiàn)網(wǎng)頁布局案例研究[J].電腦知識與技術(shù)，2017，13（15）：158-159.

[7] 鄭戟明，柳青.Echarts在數(shù)據(jù)可視化課程中的應(yīng)用[J].電腦知識與技術(shù)，2020，16（2）：9-11.

【通聯(lián)編輯：梁書】