基于大數(shù)據(jù)技術(shù)的地方高校學(xué)生行為預(yù)測(cè)預(yù)警應(yīng)用＊

東華理工大學(xué)地球物理與測(cè)控技術(shù)學(xué)院 肖昆 段忠義 朱云峰 姚金奎 劉名根

隨著信息化技術(shù)的飛速發(fā)展，高校信息化建設(shè)也得以快速提升。高校信息化網(wǎng)絡(luò)門(mén)戶匯集的海量數(shù)據(jù)僅在其對(duì)應(yīng)管理部門(mén)發(fā)揮作用，缺乏了信息資源的綜合應(yīng)用。利用大數(shù)據(jù)分析手段可以分析并挖掘出學(xué)生在線活動(dòng)歷史數(shù)據(jù)的隱藏特征，實(shí)現(xiàn)對(duì)學(xué)生行為的分類(lèi)和智能管理，對(duì)于學(xué)生評(píng)優(yōu)、貧困生評(píng)定、學(xué)生學(xué)習(xí)預(yù)警等給出指導(dǎo)建議，有效轉(zhuǎn)變高校傳統(tǒng)管理與教育模式，最大限度地提升地方高校學(xué)生培養(yǎng)的質(zhì)量。

1 研究背景

東華理工大學(xué)是中國(guó)核工業(yè)第一所高等學(xué)校，辦學(xué)歷史超60年，現(xiàn)為江西省人民政府與國(guó)家國(guó)防科技工業(yè)局、自然資源部、中國(guó)核工業(yè)集團(tuán)有限公司共建的具有地學(xué)和核科學(xué)特色的多科性地方高校[1-3]。東華理工大學(xué)網(wǎng)絡(luò)與信息中心于2003年初成立，負(fù)責(zé)全校信息化建設(shè)規(guī)劃與實(shí)施管理工作，經(jīng)歷20 余年的發(fā)展，已建立了較為完備的智慧校園網(wǎng)絡(luò)服務(wù)體系，為全校師生提供各類(lèi)在線服務(wù)。隨著時(shí)間的推移，信息網(wǎng)絡(luò)后臺(tái)管理系統(tǒng)記錄了海量的學(xué)生活動(dòng)信息，包括一卡通消費(fèi)記錄、學(xué)生公寓門(mén)禁系統(tǒng)學(xué)生進(jìn)出入信息、校園新聞平臺(tái)信息、教務(wù)系統(tǒng)學(xué)生成績(jī)管理信息等。然而，這些海量數(shù)據(jù)信息目前都只是孤立分配所在管理部門(mén)用于部門(mén)信息的核對(duì)與匯總，缺乏了信息資源的綜合應(yīng)用。為了更好地提升教學(xué)管理者的管理水平，發(fā)揮數(shù)據(jù)多跑路、師生少跑腿的優(yōu)勢(shì)，本文基于大數(shù)據(jù)分析方法和高校各信息系統(tǒng)的歷史數(shù)據(jù)，對(duì)數(shù)據(jù)進(jìn)行分析挖掘，建立高校海量數(shù)據(jù)的綜合分析計(jì)算平臺(tái)，分析出高校學(xué)生在校消費(fèi)規(guī)律、學(xué)習(xí)作息規(guī)律、學(xué)習(xí)行為規(guī)律等特征數(shù)據(jù)，建立分類(lèi)管理的智能分析模型，對(duì)于學(xué)生評(píng)優(yōu)、貧困生評(píng)定、學(xué)生學(xué)習(xí)預(yù)警等給出指導(dǎo)建議，有效轉(zhuǎn)變高校傳統(tǒng)管理與教育模式，提高地方高校的管理服務(wù)質(zhì)量和教學(xué)管理水平，切實(shí)提升學(xué)校的綜合競(jìng)爭(zhēng)力，最大限度地提升地方高校本科人才培養(yǎng)的質(zhì)量。

2 基于大數(shù)據(jù)分析的高校學(xué)生行為預(yù)測(cè)預(yù)警分析

大數(shù)據(jù)分析技術(shù)是一種高效處理海量數(shù)據(jù)的技術(shù)手段[4]。隨著高等教育信息化進(jìn)程的快速發(fā)展，高校教育教學(xué)領(lǐng)域也隨著產(chǎn)生了大量的學(xué)生行為大數(shù)據(jù)庫(kù)，利用大數(shù)據(jù)分析手段對(duì)學(xué)生行為大數(shù)據(jù)庫(kù)進(jìn)行挖掘與分析，準(zhǔn)確真實(shí)地還原高校學(xué)生各位行為特征，進(jìn)而掌握學(xué)生的在校學(xué)習(xí)和生活規(guī)律，可以更好地因材施教，提升高校教學(xué)管理人員管理的決策力、洞察力和行動(dòng)力，讓學(xué)生真正受益，為學(xué)生在校的學(xué)習(xí)生活保駕護(hù)航。

2.1 住宿學(xué)生行為分析

高校學(xué)生行為習(xí)慣的養(yǎng)成對(duì)于學(xué)生學(xué)習(xí)起著積極向上的引導(dǎo)作用[5]。大學(xué)就好比一個(gè)微縮的社會(huì)，不同地域的學(xué)生匯聚在一起，彼此的文化背景、性格特點(diǎn)都存在差異，因此在學(xué)生宿舍相處過(guò)程必須彼此尊重，逐步建立起良好的行為習(xí)慣。對(duì)于高校住宿學(xué)生行為習(xí)慣的引導(dǎo)，應(yīng)當(dāng)構(gòu)建起合理的評(píng)價(jià)分析手段，有針對(duì)性地實(shí)施不同學(xué)生差異化管理。依托學(xué)生宿舍刷卡門(mén)禁系統(tǒng)和學(xué)生宿舍用電量的統(tǒng)計(jì)數(shù)據(jù)，構(gòu)建數(shù)據(jù)模型，利用各種數(shù)據(jù)挖掘分析技術(shù)分析學(xué)術(shù)各種行為數(shù)據(jù)之間的關(guān)系，挖掘出不同學(xué)生在集體生活中所存在的問(wèn)題[6]。通過(guò)門(mén)禁數(shù)據(jù)可以有效監(jiān)測(cè)出生活習(xí)慣不好、晚睡晚起，進(jìn)而影響同宿舍正常休息的學(xué)生群體；通過(guò)宿舍用電量情況可以有效監(jiān)測(cè)出違規(guī)使用大功率電器，易造成消防安全隱患的學(xué)生群體。通過(guò)對(duì)上述大數(shù)據(jù)的分析結(jié)果，可以為學(xué)工管理人員高效篩查住宿學(xué)生中所存在的問(wèn)題學(xué)生提供參考，也為宿舍管理人員快速排查消防隱患提供快速?zèng)Q策信息。

2.2 學(xué)生校園一卡通分析

高校學(xué)生校園一卡通包含了海量的學(xué)生校內(nèi)學(xué)習(xí)活動(dòng)數(shù)據(jù)，包括校園消費(fèi)、圖書(shū)借閱等多種數(shù)據(jù)，為分析學(xué)習(xí)的行為特征提供了基礎(chǔ)數(shù)據(jù)。基于學(xué)生校園一卡通的大數(shù)據(jù)分析信息，可以用來(lái)研究學(xué)生的各種學(xué)習(xí)生活規(guī)律，進(jìn)而搭建學(xué)生行為特征庫(kù)，為學(xué)校教學(xué)管理者提供有效的決策支持和智慧服務(wù)[7]。在對(duì)學(xué)生行為的特征分析過(guò)程中，可以利用指標(biāo)數(shù)據(jù)將學(xué)生的行為特征定量表征出來(lái)，比如表征學(xué)生的學(xué)習(xí)習(xí)慣、學(xué)習(xí)行為、消費(fèi)特點(diǎn)等。如表1所示是用于評(píng)價(jià)學(xué)生消費(fèi)特點(diǎn)的各項(xiàng)指標(biāo)，其中學(xué)生消費(fèi)水平表示對(duì)學(xué)生的消費(fèi)記錄數(shù)據(jù)進(jìn)行聚類(lèi)分析，結(jié)合學(xué)生的消費(fèi)水平進(jìn)行標(biāo)簽分類(lèi)；消費(fèi)習(xí)慣指標(biāo)表示綜合學(xué)生的消費(fèi)點(diǎn)、消費(fèi)時(shí)間段、消費(fèi)次數(shù)和消費(fèi)金額，判識(shí)學(xué)生是否為正常規(guī)律性消費(fèi)[8]。

表1 高校學(xué)生校園一卡通消費(fèi)評(píng)價(jià)指標(biāo)Tab.1 Campus one-card consumption evaluation index of college students

對(duì)學(xué)生校園一卡通的消費(fèi)評(píng)價(jià)指標(biāo)的綜合分析，歸類(lèi)總結(jié)出高校學(xué)生群體消費(fèi)的偏好和存在的問(wèn)題，尤其是在貧困生評(píng)定方面，通過(guò)對(duì)學(xué)生消費(fèi)數(shù)據(jù)的挖掘，篩查出在校內(nèi)消費(fèi)水平標(biāo)簽低的學(xué)生群體，在貧困生認(rèn)定以及助學(xué)金的評(píng)定方面給予重點(diǎn)關(guān)注，為學(xué)校貧困生的精準(zhǔn)幫扶提供可靠的數(shù)據(jù)支撐，從而提升學(xué)校學(xué)工管理部門(mén)的學(xué)生管理工作效率。東華理工大學(xué)目前在貧困生認(rèn)定和學(xué)生獎(jiǎng)學(xué)金評(píng)定方面，部分學(xué)生管理工作的老師已經(jīng)開(kāi)始使用學(xué)生校園一卡通的消費(fèi)信息作為評(píng)定的重要參考標(biāo)準(zhǔn)，但是由于獲取數(shù)據(jù)困難等因素的影響，致使使用范圍受到一定限制，亟需建立相應(yīng)的數(shù)據(jù)分析平臺(tái)，提升學(xué)生一卡通消費(fèi)信息的利用價(jià)值。

2.3 網(wǎng)絡(luò)學(xué)習(xí)平臺(tái)分析

現(xiàn)代信息化教學(xué)手段的飛速發(fā)展，使得高校學(xué)生在線獲取各類(lèi)專業(yè)知識(shí)的需求越來(lái)越多，校園網(wǎng)絡(luò)教學(xué)平臺(tái)記錄了大量學(xué)生在線學(xué)習(xí)的信息，通過(guò)對(duì)這些數(shù)據(jù)的挖掘分析，可以用來(lái)監(jiān)控學(xué)生的學(xué)習(xí)行為，同時(shí)也用于預(yù)測(cè)預(yù)警學(xué)生的學(xué)習(xí)成績(jī)[9]。東華理工大學(xué)建設(shè)了課程建設(shè)與服務(wù)平臺(tái)，主要依托超星網(wǎng)絡(luò)教學(xué)平臺(tái)為學(xué)校教師提供了一個(gè)快速搭建在線教學(xué)的平臺(tái)。在疫情防控期間，為了保障學(xué)生不受疫情的影響而停課，目前平臺(tái)所建課程基本覆蓋了學(xué)校所有專業(yè)的課程，為利用大數(shù)據(jù)分析學(xué)生的行為特征提供了基礎(chǔ)數(shù)據(jù)。利用學(xué)校網(wǎng)絡(luò)教學(xué)平臺(tái)所獲取的學(xué)生行為數(shù)據(jù)，主要包括學(xué)習(xí)過(guò)程是否做筆記、視頻學(xué)習(xí)過(guò)程是否停留時(shí)間較長(zhǎng)、學(xué)生作業(yè)提交情況、學(xué)生互動(dòng)討論情況等，通過(guò)對(duì)上述數(shù)據(jù)的綜合分析，診斷出學(xué)生在線學(xué)習(xí)的學(xué)習(xí)狀態(tài)和薄弱環(huán)節(jié)，進(jìn)而為在線教學(xué)的管理者提供針對(duì)性的教學(xué)服務(wù)建議，包括加強(qiáng)在線學(xué)習(xí)效率低學(xué)生的監(jiān)督以及課后復(fù)習(xí)掌握程度低學(xué)生的專項(xiàng)輔導(dǎo)，進(jìn)而提升在線教學(xué)的質(zhì)量。

2.4 高校網(wǎng)絡(luò)輿情分析

高校的網(wǎng)絡(luò)安全與輿情控制是考核高校綜合治理能力的重要指標(biāo)，因此基于大數(shù)據(jù)分析的高校網(wǎng)絡(luò)輿情分析勢(shì)在必行[10，11]。高校網(wǎng)絡(luò)輿情分析主要針對(duì)學(xué)生在學(xué)校各類(lèi)論壇、貼吧、公眾號(hào)、校長(zhǎng)信箱等平臺(tái)發(fā)表的文本數(shù)據(jù)，利用大數(shù)據(jù)分析手段進(jìn)行聚類(lèi)分析，識(shí)別出學(xué)生的熱點(diǎn)輿情信息、熱點(diǎn)言論內(nèi)容、發(fā)表時(shí)間、發(fā)表平臺(tái)和轉(zhuǎn)發(fā)情況，通過(guò)對(duì)上述信息的綜合分析，及時(shí)掌握在校學(xué)生的思想動(dòng)態(tài)，有效提升高校網(wǎng)絡(luò)輿情的預(yù)測(cè)預(yù)警分析能力。高校負(fù)責(zé)網(wǎng)絡(luò)輿情管理工作的人員應(yīng)當(dāng)采取靈活多樣的方法對(duì)學(xué)生進(jìn)行引導(dǎo)，嚴(yán)格實(shí)施校園網(wǎng)絡(luò)平臺(tái)嚴(yán)格審核發(fā)布的審核制度，最大限度減少校園突發(fā)網(wǎng)絡(luò)輿情事件的發(fā)生。東華理工大學(xué)目前依托學(xué)校大數(shù)據(jù)平臺(tái)高度集成性的優(yōu)勢(shì)，通過(guò)預(yù)測(cè)分析、語(yǔ)義引擎、數(shù)據(jù)挖掘等處理手段實(shí)現(xiàn)了快速定位校園網(wǎng)絡(luò)輿情源頭、預(yù)判網(wǎng)絡(luò)輿情等快速處置措施。同時(shí)，建立了校園新聞稿件責(zé)任人制度，堅(jiān)持“誰(shuí)主管、誰(shuí)負(fù)責(zé)”和“文責(zé)自負(fù)”的原則，對(duì)稿件內(nèi)容的政治性、準(zhǔn)確性、真實(shí)性嚴(yán)格審核，確保校園信息發(fā)布的安全，更好地為學(xué)校的教育改革與事業(yè)發(fā)展服務(wù)。

3 基于大數(shù)據(jù)的學(xué)生行為綜合分析平臺(tái)構(gòu)建

東華理工大學(xué)目前已經(jīng)建立了網(wǎng)上辦事服務(wù)大廳，智慧校園建設(shè)的也逐漸形成，在學(xué)校信息化建設(shè)的進(jìn)程中，目前已經(jīng)完成教務(wù)系統(tǒng)、校園一卡通系統(tǒng)、學(xué)工系統(tǒng)、研究生管理系統(tǒng)、教學(xué)督導(dǎo)與評(píng)教系統(tǒng)、宿舍門(mén)禁系統(tǒng)等業(yè)務(wù)信息系統(tǒng)與智慧校園平臺(tái)的數(shù)據(jù)集成與對(duì)接工作，促進(jìn)了全校各信息系統(tǒng)數(shù)據(jù)共享與交換，為基于大數(shù)據(jù)分析的學(xué)生行為特征預(yù)測(cè)預(yù)警模型的構(gòu)建提供了原始基礎(chǔ)數(shù)據(jù)。

基于大數(shù)據(jù)分析的地方高校學(xué)生行為特征預(yù)測(cè)預(yù)警模型的構(gòu)建是一項(xiàng)綜合性的系統(tǒng)工程[12，13]?；贖adoop大數(shù)據(jù)框架中可擴(kuò)展的運(yùn)行分布式應(yīng)用程序，構(gòu)建基于大數(shù)據(jù)的地方高校學(xué)生行為綜合分析平臺(tái)[14，15]。平臺(tái)構(gòu)建的具體流程如圖1所示，其中輸入?yún)?shù)包括學(xué)校網(wǎng)上辦事服務(wù)平臺(tái)所存儲(chǔ)的各類(lèi)學(xué)生數(shù)據(jù)，作為整個(gè)綜合分析平臺(tái)的基礎(chǔ)數(shù)據(jù)；對(duì)上述原始輸入數(shù)據(jù)進(jìn)行預(yù)處理，篩選出有利于分析的數(shù)據(jù)形成數(shù)據(jù)倉(cāng)庫(kù)；經(jīng)過(guò)數(shù)據(jù)感知層、分布式數(shù)據(jù)分析層、數(shù)據(jù)交互服務(wù)層及數(shù)據(jù)分析可視化層等四個(gè)流程，構(gòu)建形成學(xué)生行為特征分析模型和預(yù)測(cè)模型；根據(jù)構(gòu)建的分析和預(yù)測(cè)模型提供預(yù)測(cè)預(yù)警服務(wù)，主要包含貧困生認(rèn)定、獎(jiǎng)學(xué)金評(píng)定、網(wǎng)絡(luò)輿情預(yù)警、學(xué)業(yè)預(yù)測(cè)預(yù)警、學(xué)生行為異常預(yù)警等服務(wù)。學(xué)生在校學(xué)習(xí)生活的各種行為特征都可以通過(guò)上述預(yù)測(cè)預(yù)警平臺(tái)進(jìn)行量化，對(duì)學(xué)生在校期間的一卡通消費(fèi)情況、圖書(shū)借閱情況、網(wǎng)絡(luò)平臺(tái)學(xué)習(xí)情況、作息時(shí)間、網(wǎng)絡(luò)發(fā)帖情況等多維度屬性特征的綜合分析，給出學(xué)生行為特征的定量評(píng)價(jià)結(jié)果，為高校教學(xué)管理人員提供精準(zhǔn)的科學(xué)管理依據(jù)。

圖1 基于校園大數(shù)據(jù)分析的高校學(xué)生行為分析預(yù)測(cè)模型Fig.1 Student behavior analysis and prediction model based on campus big data analysis

4 結(jié)語(yǔ)

通過(guò)學(xué)生校園一卡通信息與學(xué)校網(wǎng)絡(luò)服務(wù)平臺(tái)的數(shù)據(jù)的對(duì)接，有效消除了在校學(xué)生信息管理的“信息孤島”?；诖髷?shù)據(jù)分析手段構(gòu)建的學(xué)生行為特征預(yù)測(cè)預(yù)警模型，能夠綜合分析學(xué)生在校期間的各種學(xué)習(xí)和生活狀態(tài)，分析并挖掘出學(xué)生在?；顒?dòng)歷史數(shù)據(jù)的隱藏特征，實(shí)現(xiàn)對(duì)學(xué)生行為特征的分類(lèi)和智能管理，有效實(shí)現(xiàn)對(duì)學(xué)生的動(dòng)態(tài)監(jiān)控和預(yù)警，為地方高校的智慧校園建設(shè)助力，同時(shí)也能夠?yàn)楦咝＝逃虒W(xué)管理者提供學(xué)生管理的各種決策信息和建議，符合當(dāng)前高等教育的改革發(fā)展方向。