基于學(xué)生成績大數(shù)據(jù)的透視技術(shù)研究

吳軍 江蘇省揚州市氾水高級中學(xué)

教育現(xiàn)代化的推進(jìn)使得數(shù)字化設(shè)備、數(shù)字化教學(xué)平臺、數(shù)字化管理系統(tǒng)等得到廣泛運用，導(dǎo)致學(xué)校各個系統(tǒng)的數(shù)據(jù)激增，面對這些價值密度低的大數(shù)據(jù)，如何發(fā)現(xiàn)它們的價值，找到數(shù)據(jù)彼此之間的相關(guān)性呢？在學(xué)校各系統(tǒng)的大數(shù)據(jù)中，成績大數(shù)據(jù)具有一定的代表性，下面，筆者試以學(xué)生歷次成績大數(shù)據(jù)為對象，通過數(shù)據(jù)透視技術(shù)來探討成績大數(shù)據(jù)處理的相關(guān)流程。

● 數(shù)據(jù)透視分析的概念

所謂數(shù)據(jù)透視分析，是指從數(shù)據(jù)列表、關(guān)系數(shù)據(jù)庫文件等數(shù)據(jù)集的字段中總結(jié)信息的分析工具，“透視”可以理解為對原始數(shù)據(jù)的挖掘分析，也就是從大數(shù)據(jù)背后找到聯(lián)系，從而將看似雜亂無章的數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)化為有價值的信息。數(shù)據(jù)透視分析綜合了數(shù)據(jù)排序、篩選、分類匯總等功能，還可以計算平均數(shù)或標(biāo)準(zhǔn)差、建立列聯(lián)表、計算百分比、建立新的數(shù)據(jù)子集等。因其具有強(qiáng)大的交互性，教師可以通過改變呈現(xiàn)字段，以達(dá)到全方位、多角度、動態(tài)地統(tǒng)計和分析數(shù)據(jù)，從而從大量數(shù)據(jù)中快速提取有價值信息。

● 將數(shù)據(jù)透視引入成績分析的意義

1.變抽象為具體

圖形是一種經(jīng)典且強(qiáng)有力的展示數(shù)據(jù)及其內(nèi)部關(guān)系的工具，它可以很好地幫助人們交流、理解現(xiàn)實世界和解決科學(xué)問題。通過數(shù)據(jù)透視技術(shù)可以將枯燥抽象的成績數(shù)字轉(zhuǎn)換為豐富直觀的圖形，便于學(xué)生及家長從圖形的呈現(xiàn)中發(fā)現(xiàn)問題、預(yù)測趨勢。

2.變感性為理性

教師習(xí)慣于通過感官的經(jīng)驗方式來與學(xué)生進(jìn)行學(xué)業(yè)交流分析，導(dǎo)致往往只看到表象，而不能看到學(xué)生內(nèi)在的真實狀態(tài)。而基于成績大數(shù)據(jù)的客觀分析，可以拆線圖的方式查看學(xué)科的歷次名次變化、以柱形圖的方式比較不同學(xué)生之間的差距、以雷達(dá)圖的形式比較不同學(xué)科的優(yōu)劣勢等，客觀的數(shù)據(jù)、動態(tài)的圖形可更加真實全面地評估學(xué)生的學(xué)業(yè)發(fā)展。

3.變單一為多向

通過數(shù)據(jù)透視不僅可查看單一學(xué)生的成績變化，還可以選擇多個學(xué)生同時進(jìn)行比較分析，從差異化中查找問題；通過對年級、班級、小組在某科目上進(jìn)行多層次數(shù)據(jù)分析，逐層細(xì)化分析，探尋問題的根源，而不是停留在統(tǒng)計結(jié)果的表象；從原始的小題分維度，擴(kuò)展到難度范圍、知識點和考查能力，從多個維度上評估一個小組或班級的能力特征?？傊?，分析維度的變化，可以幫助教師多層次多維度地了解學(xué)生的學(xué)業(yè)發(fā)展，以及時改變教學(xué)策略。

4.變復(fù)雜為簡潔

使用數(shù)據(jù)透視表，將原本需基于函數(shù)（如求和、平均值、最大值等）的操作演變?yōu)閷Α白侄蚊钡耐献Р僮?，操作簡單，結(jié)論明了，又可以根據(jù)需求快速切換與提取不同要素，以達(dá)到分析之目的。

● 數(shù)據(jù)透視分析的一般流程

1.成績數(shù)據(jù)的采集

成績數(shù)據(jù)產(chǎn)生于各種考試、練習(xí)、測評活動中。從數(shù)據(jù)產(chǎn)生時間上看，它可包含學(xué)生從高一至高三的歷次考試成績；從數(shù)據(jù)產(chǎn)生形式上看，既可以是平時班級組織的小測試，也可以是市縣統(tǒng)一期末聯(lián)考；從數(shù)據(jù)采集方式上看，既可以是教師手工批閱錄入，也可以是通過數(shù)字化閱卷平臺產(chǎn)生。但無論怎樣，隨著考試、練習(xí)次數(shù)的增多，歷次產(chǎn)生的數(shù)據(jù)源表必然會遇到數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)不一、數(shù)據(jù)類型差異、數(shù)據(jù)格式不同等問題，因此必須制訂數(shù)據(jù)采集的規(guī)范格式。

正確規(guī)范的數(shù)據(jù)源表應(yīng)該遵循一件事一張表（嚴(yán)禁隨意分表）、一行一條記錄（信息記錄要完整）、一列一個屬性(數(shù)據(jù)格式要規(guī)范)、同物名要統(tǒng)一（保證數(shù)據(jù)一致性）、不能有表格操作（禁止單元格的合并）等規(guī)定，教師在處理合并歷次考試成績時要遵循此規(guī)范，以達(dá)到數(shù)據(jù)記錄清晰、數(shù)據(jù)透視結(jié)果準(zhǔn)確的效果，報表可以自動生成。

2.成績數(shù)據(jù)的清洗

數(shù)據(jù)清洗(Data cleaning)就是對數(shù)據(jù)進(jìn)行重新審查和校驗的過程，目的在于刪除重復(fù)信息,糾正存在的錯誤，并提供數(shù)據(jù)一致性。對多次采集匯總形成的大數(shù)據(jù)，教師如果沒有遵循規(guī)范格式錄入，就需要進(jìn)行數(shù)據(jù)清洗。

常見表格的不規(guī)范行為主要包含表格結(jié)構(gòu)不規(guī)范和表格數(shù)據(jù)不規(guī)范。表格結(jié)構(gòu)不規(guī)范主要指有多行或多列標(biāo)題行、使用合并單元格、有空行空列、有小計合計行、單元格中數(shù)據(jù)類型不正確等，而表格數(shù)據(jù)不規(guī)范主要包含錯誤的日期、文本型數(shù)字、數(shù)據(jù)格式不統(tǒng)一、文本中有空格、數(shù)據(jù)中含有不可見字符等。對成績大數(shù)據(jù)的清洗即是解決上述錯誤的過程。

3.成績數(shù)據(jù)處理與呈現(xiàn)

如上圖所示成績分析看板（部分截圖），可以直觀反映某個班級或?qū)W生歷次成績情況、名次變化、差值分、學(xué)科貢獻(xiàn)、發(fā)展趨勢等，通過切片器的靈活運用可以多維度聯(lián)動呈現(xiàn)，直接高效，具體操作可以通過四個步驟來完成：

①將二維數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換為一維數(shù)據(jù)。

二維表就是縱向和橫向相層疊的數(shù)據(jù)，而一維表則是沒有層疊的數(shù)據(jù)，將二維數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換成一維數(shù)據(jù)，一般采用Power Query較為方便。選中二維數(shù)據(jù)區(qū)域，點擊“數(shù)據(jù)”菜單，從“獲取和轉(zhuǎn)換”功能中選擇“從表格”啟動Power Query編輯器，選擇所需轉(zhuǎn)換的數(shù)據(jù)列，點擊菜單“轉(zhuǎn)換”，選擇“逆透視列”，點擊菜單“文件”，選擇“關(guān)閉并上載”即可將完成轉(zhuǎn)換，同時，該表格將成為超級表。

②插入數(shù)據(jù)透視表。

選中整個數(shù)據(jù)區(qū)域（數(shù)據(jù)區(qū)域包含表頭字段），在“插入”菜單欄中選中“數(shù)據(jù)透視表”，在彈出的“創(chuàng)建數(shù)據(jù)透視表”對話框中單擊“確定”，對話框默認(rèn)在新工作表中生成數(shù)據(jù)透視表，也可在本數(shù)據(jù)表中選定自定義區(qū)域生成。此時，在新的工作表中，會生成一塊空白的數(shù)據(jù)透視表區(qū)域，右側(cè)會自動彈出數(shù)據(jù)透視表字段。根據(jù)對數(shù)據(jù)分析的需求，將字段列表中的所需“字段名”拖拽到相應(yīng)的位置即可。

“篩選器”“行”“列”“值”是任何一個數(shù)據(jù)透視表都必備的4個選項，通過改變這4個選項，就可以完成不同需求的統(tǒng)計分析。“行”一般是需要分類的要素，如學(xué)生姓名；“列”一般就是原始數(shù)據(jù)的列標(biāo)題，如學(xué)科；“值”就是根據(jù)行與列的要求，進(jìn)行統(tǒng)計計算得到的數(shù)據(jù)，如均分、求和、排序等；“篩選器”是用來對整個透視表進(jìn)行相應(yīng)類目的篩選，如考試類別、班級等。

③制作學(xué)生成績單。

基于上述數(shù)據(jù)透視表，“行”選取考試時間和姓名，“列”選取學(xué)科，“值”選取成績，即可以展示任何一個學(xué)生的成績情況。為便于不同維度數(shù)據(jù)的呈現(xiàn)，可通過GETPIVOTDATA函數(shù)返回存儲在數(shù)據(jù)透視表報表中的特定數(shù)據(jù)，如：以拆線圖的形式可查看學(xué)科的縱向名次變化，發(fā)現(xiàn)學(xué)生進(jìn)退步情況；以柱形圖的方式可橫向比較不同學(xué)生之間的差距，找到薄弱學(xué)科尋求解決方案；以雷達(dá)圖的形式可比較不同學(xué)科的優(yōu)劣勢等，讓學(xué)生強(qiáng)化優(yōu)勢學(xué)科，改進(jìn)薄弱學(xué)科，以達(dá)到學(xué)科的均衡等。

④插入切片器多維度聯(lián)動查詢。

通過切片器與各個所需數(shù)據(jù)透視表的連接即為多維度聯(lián)動查詢各項數(shù)據(jù)的靈魂所在，插入切片器，可將表格中的列字段以按鈕的形式加以呈現(xiàn)，如插入“班級”“姓名”“學(xué)科”等，并設(shè)置各個切片器與歷次成績情況、學(xué)生成績縱向比較圖表的連接關(guān)系。當(dāng)選擇“班級”與“姓名”后，下方的成績表、歷次名次變化、學(xué)科貢獻(xiàn)情況、學(xué)科成績縱向比較等均同步發(fā)生變化。如要結(jié)束本次查詢，可以通過各個切片器右上角的“清除篩選器”按鈕復(fù)原，繼而再根據(jù)查詢需要，選擇各個切片器上的選項進(jìn)行查詢。

● 使用感觸

該設(shè)計使用簡單，靈活方便，圖表分析更加直觀、多維、聯(lián)動，便于師生及時從成績大數(shù)據(jù)中查找問題。如果提供給家長使用，家長則可以隨時增加統(tǒng)計數(shù)據(jù)，及時更新圖表呈現(xiàn)界面，了解學(xué)生學(xué)業(yè)狀況。當(dāng)然，如何選擇恰當(dāng)?shù)姆治鼍S度，從繁雜巨量的數(shù)據(jù)中精準(zhǔn)地呈現(xiàn)問題從而優(yōu)化教學(xué)策略、改善教學(xué)行為，還值得教師深入探究。