基于大數(shù)據(jù)的高校學(xué)生一卡通數(shù)據(jù)分析系統(tǒng)的設(shè)計(jì)

梁 偉，王 超，孔曉融

(內(nèi)蒙古醫(yī)科大學(xué)，內(nèi)蒙古 呼和浩特 010010)

近些年，隨著信息技術(shù)與互聯(lián)網(wǎng)技術(shù)的飛速發(fā)展，高校采用先進(jìn)的信息化技術(shù)提高管理水平。隨著各高校信息化建設(shè)進(jìn)程的推進(jìn)，“數(shù)字校園”“智慧校園”“一卡通系統(tǒng)”等各種應(yīng)用系統(tǒng)廣泛的在高校應(yīng)用，這些應(yīng)用系統(tǒng)在提高學(xué)校管理水平的同時(shí)產(chǎn)生了海量的數(shù)據(jù)。

目前，高校普遍對(duì)于各應(yīng)用系統(tǒng)產(chǎn)生的海量數(shù)據(jù)，在數(shù)據(jù)應(yīng)用方式上沒有實(shí)現(xiàn)全方位的綜合分析，也不能找到數(shù)據(jù)之間隱含的規(guī)律，更不能為高校的學(xué)生管理工作提供具有科學(xué)依據(jù)的支撐。面對(duì)現(xiàn)在高校信息管理的問題，如何將現(xiàn)有系統(tǒng)中存儲(chǔ)的數(shù)據(jù)進(jìn)行正確的整理合并、利用大數(shù)據(jù)技術(shù)進(jìn)行挖掘、分析，使學(xué)生工作管理人員擺脫“數(shù)據(jù)豐富，信息匱乏”的窘境，提高高等院校的學(xué)生工作管理水平，成為高校亟待解決的問題。

1 學(xué)生一卡通數(shù)據(jù)分析系統(tǒng)設(shè)計(jì)思路

各高校信息化系統(tǒng)包含了學(xué)生工作管理系統(tǒng)，教務(wù)管理軟件，校園一卡通軟件，校園網(wǎng)絡(luò)管理軟件，門禁管理系統(tǒng)等。通過對(duì)學(xué)生一卡通數(shù)據(jù)分析系統(tǒng)的建設(shè)，將學(xué)校內(nèi)的各應(yīng)用系統(tǒng)數(shù)據(jù)利用大數(shù)據(jù)技術(shù)。①確定數(shù)據(jù)來源，包括宿舍門禁記錄，食堂消費(fèi)記錄，圖書借閱記錄，評(píng)獎(jiǎng)評(píng)優(yōu)記錄，綜合測(cè)評(píng)數(shù)據(jù)。②利用ETL 工具將數(shù)據(jù)同步抽取到一卡通數(shù)據(jù)分析系統(tǒng)，然后對(duì)獲得的數(shù)據(jù)利用大數(shù)據(jù)技術(shù)進(jìn)行治理與分析，保證各維度數(shù)據(jù)的有效性、準(zhǔn)確性、完整性、一致性。③借助Echarts等圖表工具對(duì)結(jié)果進(jìn)行展示，如圖1所示。

圖1 一卡通數(shù)據(jù)分析系統(tǒng)數(shù)據(jù)分析過程

2 學(xué)生一卡通數(shù)據(jù)分析系統(tǒng)總體架構(gòu)

一卡通數(shù)據(jù)分析系統(tǒng)架構(gòu)是基于SOA思想的分布式、組件化平臺(tái)，將各個(gè)功能以組件化服務(wù)的架構(gòu)鏈接起來。達(dá)到高可用、高性能、可擴(kuò)展的動(dòng)態(tài)軟件架構(gòu)體系。在這個(gè)平臺(tái)上，實(shí)現(xiàn)應(yīng)用系統(tǒng)注冊(cè)機(jī)制，模塊可插拔、可獨(dú)立、可聯(lián)合；接口統(tǒng)一化、標(biāo)準(zhǔn)化、開放化，底層數(shù)據(jù)可交換的軟件服務(wù)平臺(tái)?？蓪?shí)現(xiàn)內(nèi)部各個(gè)應(yīng)用系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)業(yè)務(wù)打通、數(shù)據(jù)歸集、外部應(yīng)用系統(tǒng)數(shù)據(jù)共享和數(shù)據(jù)交換，數(shù)據(jù)底層實(shí)現(xiàn)與數(shù)據(jù)中心的數(shù)據(jù)交換。

一卡通數(shù)據(jù)分析系統(tǒng)基礎(chǔ)數(shù)據(jù)以結(jié)構(gòu)化數(shù)據(jù)為主，數(shù)據(jù)量級(jí)整體較小，所以配置3臺(tái)高性能服務(wù)器，1個(gè)數(shù)據(jù)存儲(chǔ)陣列。3臺(tái)服務(wù)器分別是數(shù)據(jù)采集服務(wù)器，數(shù)據(jù)存儲(chǔ)服務(wù)器，應(yīng)用服務(wù)器。

數(shù)據(jù)采集服務(wù)器主要功能是對(duì)各業(yè)務(wù)系統(tǒng)數(shù)據(jù)進(jìn)行采集。系統(tǒng)中安裝數(shù)據(jù)庫工具，通過訪問業(yè)務(wù)系統(tǒng)數(shù)據(jù)庫接口，定時(shí)地從業(yè)務(wù)系統(tǒng)采集數(shù)據(jù)，對(duì)采集到的數(shù)據(jù)按照預(yù)先建立的清洗規(guī)則進(jìn)行數(shù)據(jù)預(yù)處理，然后把數(shù)據(jù)同步到數(shù)據(jù)存儲(chǔ)服務(wù)器中的數(shù)據(jù)庫。

數(shù)據(jù)存儲(chǔ)服務(wù)器主要功能是對(duì)數(shù)據(jù)進(jìn)行處理，并把分析結(jié)果保存用于應(yīng)用系統(tǒng)展示。系統(tǒng)中安裝數(shù)據(jù)庫管理軟件，建立不同的主題數(shù)據(jù)庫，對(duì)同步過來的數(shù)據(jù)進(jìn)行標(biāo)準(zhǔn)化處理，并存入不同的主題數(shù)據(jù)庫。在服務(wù)器上定時(shí)執(zhí)行數(shù)據(jù)分析程序，對(duì)數(shù)據(jù)進(jìn)行分析并把結(jié)果存儲(chǔ)到數(shù)據(jù)庫中。

應(yīng)用服務(wù)器主要功能是搭建應(yīng)用系統(tǒng)，對(duì)數(shù)據(jù)進(jìn)行可視化展示，有權(quán)限用戶登錄應(yīng)用系統(tǒng)，查看不同維度的數(shù)據(jù)。

3 學(xué)生一卡通數(shù)據(jù)分析系統(tǒng)功能模塊設(shè)計(jì)

學(xué)生一卡通數(shù)據(jù)分析系統(tǒng)開發(fā)環(huán)境，基于Java語言，SpringBoot框架，數(shù)據(jù)庫使用的是ORACLE，開發(fā)工具使用的是IDEA。系統(tǒng)功能模塊，如圖2所示。

圖2 學(xué)生一卡通數(shù)據(jù)分析系統(tǒng)功能模塊

3.1 系統(tǒng)設(shè)置

該模塊包含管理員功能，系統(tǒng)參數(shù)設(shè)置功能，數(shù)據(jù)同步日志功能。管理員功能可設(shè)定用戶的訪問權(quán)限，登錄密碼等。系統(tǒng)參數(shù)設(shè)置功能用于設(shè)定預(yù)警模塊閾值，根據(jù)不同場(chǎng)景設(shè)置調(diào)參數(shù)，如失聯(lián)預(yù)警時(shí)間，成績(jī)掛科數(shù)等。

3.2 綜合畫像

3.2.1 個(gè)體畫像。學(xué)生一卡通數(shù)據(jù)分析系統(tǒng)對(duì)學(xué)生在校生活和學(xué)習(xí)狀況等數(shù)據(jù)進(jìn)行了分析研究，掌握學(xué)生的目標(biāo)動(dòng)向，無論是學(xué)習(xí)還是參與社會(huì)活動(dòng)，都能夠有的放矢地幫助學(xué)生做進(jìn)一步規(guī)劃。

對(duì)學(xué)生各學(xué)年的成績(jī)、餐廳消費(fèi)、購物、進(jìn)出圖書館的次數(shù)、借閱圖書以及吃早餐的次數(shù)等數(shù)據(jù)進(jìn)行分析研究，利用這些數(shù)據(jù)，不僅能預(yù)測(cè)出學(xué)生的學(xué)習(xí)狀況，而且學(xué)校還可以依此引導(dǎo)他們更好地規(guī)劃各自的學(xué)業(yè)和就業(yè)方向。

學(xué)生個(gè)體畫像維度包含，綜合測(cè)評(píng)成績(jī)，三餐消費(fèi)情況，作息時(shí)間，校園上網(wǎng)情況，獲獎(jiǎng)次數(shù)。通過每個(gè)維度給個(gè)體賦標(biāo)簽，進(jìn)而形成學(xué)生的個(gè)體畫像。個(gè)體畫像對(duì)于個(gè)性化定制學(xué)生施教方案有著非常重要的意義，可以提前大概率預(yù)知學(xué)生的行為和成績(jī)，如學(xué)生近期作息時(shí)間不規(guī)律，則大概率該生成績(jī)會(huì)有所下降。

3.2.2 群體畫像。該功能主要刻畫在某一維度數(shù)據(jù)下，學(xué)生群體分類情況。數(shù)據(jù)維度包括三餐消費(fèi)趨勢(shì)分析、不同專業(yè)掛科率、作息時(shí)間分析。用來描述當(dāng)前維度數(shù)據(jù)分布情況。

3.3 綜合預(yù)警

3.3.1 失聯(lián)預(yù)警。該功能主要是通過各校園一卡通數(shù)據(jù)，門禁系統(tǒng)數(shù)據(jù)，上網(wǎng)日志記錄數(shù)據(jù)3個(gè)數(shù)據(jù)維度判定學(xué)生是否在校，通過設(shè)定時(shí)間閾值觸發(fā)失聯(lián)預(yù)警功能，并通過短信通知學(xué)院管理員聯(lián)系該名學(xué)生，該功能對(duì)于高校學(xué)生安全管理有重大輔助作用。如學(xué)生在校內(nèi)連續(xù)72小時(shí)無上網(wǎng)記錄、無食堂消費(fèi)記錄、無門禁刷卡記錄則判定該名學(xué)生不在學(xué)校。

3.3.2 學(xué)業(yè)預(yù)警。學(xué)生一卡通數(shù)據(jù)分析系統(tǒng)對(duì)學(xué)生成績(jī)以及排名等數(shù)據(jù)進(jìn)行分析研究，更加清晰地了解學(xué)生成績(jī)的整體分布狀況以及學(xué)生的學(xué)習(xí)狀況。

該功能是對(duì)學(xué)生成績(jī)以及排名等數(shù)據(jù)進(jìn)行分析研究，更加清晰地了解學(xué)生成績(jī)的整體分布狀況以及學(xué)生的學(xué)習(xí)狀況，通過設(shè)定閾值不及格門數(shù)，班級(jí)排名末位數(shù)，對(duì)學(xué)生進(jìn)行學(xué)業(yè)預(yù)警。通過該功能可提前進(jìn)行干預(yù)，告知學(xué)生可能產(chǎn)生的不良后果，及時(shí)幫助學(xué)生調(diào)整學(xué)習(xí)狀態(tài)。

3.3.3 網(wǎng)絡(luò)預(yù)警。該功能是通過對(duì)學(xué)生上網(wǎng)數(shù)據(jù)的分析，防止學(xué)生網(wǎng)絡(luò)沉迷。預(yù)警指標(biāo)按照學(xué)生每天上網(wǎng)有效時(shí)間、每天平均上網(wǎng)流量、上網(wǎng)時(shí)間段、早晨/晚上上下線時(shí)間點(diǎn)等指標(biāo)，通過綜合計(jì)算得出上網(wǎng)分值，通過閾值比較是否屬于網(wǎng)絡(luò)沉迷，并及時(shí)預(yù)警。

3.3.4 食堂消費(fèi)預(yù)警。該功能是通過對(duì)學(xué)生三餐消費(fèi)金額進(jìn)行分析。①通過數(shù)據(jù)分析發(fā)現(xiàn)經(jīng)濟(jì)困難學(xué)生，指標(biāo)包括食堂就餐次數(shù)和人均每餐消費(fèi)金額，如平均每餐消費(fèi)額度低于月平均消費(fèi)的學(xué)生，并且食堂就餐次數(shù)屬于人均水平，校內(nèi)超市消費(fèi)金額低于平均水平，這樣系統(tǒng)就認(rèn)定為該同學(xué)可能存在經(jīng)濟(jì)困難。②在學(xué)校對(duì)申報(bào)經(jīng)濟(jì)困難學(xué)生進(jìn)行篩查時(shí)，可把學(xué)生消費(fèi)對(duì)比情況作為衡量是否達(dá)到經(jīng)濟(jì)困難。

3.4 精準(zhǔn)資助

該功能模塊是對(duì)學(xué)生填報(bào)的基礎(chǔ)信息和一卡通數(shù)據(jù)綜合分析，設(shè)置二級(jí)指標(biāo)，構(gòu)建數(shù)學(xué)模型，建立量化認(rèn)定指標(biāo)體系，通過量化分?jǐn)?shù)認(rèn)定貧困生，并且認(rèn)定后持續(xù)跟蹤學(xué)生消費(fèi)數(shù)據(jù)和學(xué)習(xí)數(shù)據(jù)。

4 結(jié)束語

隨著大數(shù)據(jù)相關(guān)技術(shù)的發(fā)展，通過建立大數(shù)據(jù)高校學(xué)生一卡通數(shù)據(jù)分析系統(tǒng)，給學(xué)生管理工作提供了新的思路，對(duì)于學(xué)生教育管理中“一人一策”精準(zhǔn)輔導(dǎo)模式有了科學(xué)的依據(jù)。今后，在學(xué)生一卡通數(shù)據(jù)分析系統(tǒng)中各閾值的設(shè)定，指標(biāo)的量化的合理性還需要在實(shí)踐中繼續(xù)優(yōu)化，不僅能保證公平性、準(zhǔn)確性，而且也能體現(xiàn)個(gè)性差異。