基于大数据分析的学生管理平台设计与实现

张军 叶成景 叶玫

摘  要：大数据时代，高效的信息管理有着迫切的现实需求。本文立足于各院校关心的学生管理信息，采用大数据技术采集及清洗各类数据，并通过设计各类规则库自动运算，从班级、个人两个维度的成绩管理、考勤管理、奖惩管理三个类别的分析及可视化，设计实现了一种学生信息管理平台。该平台可提供学生学习情况、课堂考勤等的关键事件、异常行为的快速提取，自动分析，可视化呈现，便于院校进行精准的学生信息管理。

关键词：大数据技术;分析;信息管理;平台

中图分类号：TP311.52      文献标识码：A 文章编号：2096-4706（2020）20-0006-04

Design and Implementation of Student Management Platform

Based on Big Data Analysis

ZHANG Jun，YE Chengjing，YE Mei

（Guangdong Polytechnic of Science and Technology，Zhuhai  519090，China）

Abstract：In the era of big data，efficient information management has an urgent practical demand. Based on the studentsmanagement information concerned by colleges and universities，this paper adopts big data technology to collect and clean all kinds of data，and through designing various rule bases for automatic calculation，analyzing and visualizing the three categories of performance management，attendance management，and reward and punishment management in the two dimensions of class and individual，a student information management platform is designed and implemented. The platform can provide fast extraction，automatic analysis and visual presentation of key events and abnormal behaviors of studentslearning situation and class attendance，which is convenient for colleges and universities to carry out accurate student information management.

Keywords：big data technology;analysis;information management;platform

0  引  言

在大數据时代，作为现代学校管理工作中的重要组成部分——学生管理，通过建立基于大数据技术应用的学生管理分析平台是必然趋势，同时也是提升学生工作管理效率的重要途径。

大数据应用在学生管理方面的案例越来越多，很多院校已经开展相应的尝试。例如2016年3月，南京理工大学的三百多名学生突然发现饭卡里多了十几元到几百元不等的钱[1]，这是学校对学生在学校食堂用餐消费情况进行了数据分析和筛选，整个过程基于数据自动分析处理并在学生不知情的情况下进行，既维护了学生的自尊心，又提高了筛选的准确性，可以看出注重数据价值为优化学生管理工作提供新的思路。与此同时，随着高校“智慧校园”的加速建设，信息化平台的日臻完善，各信息孤岛逐一被打破，使得构建基于“大数据”的高校学生管理分析系统成为了可能和必要。依托本平台立项的2020年广东省教学改革研究与实践项目和广东科学技术职业学院科研项目“基于大数据应用的学生管理分析系统”等，采集在校生基本信息、成绩、考勤等数据并统计分析，通过图表形式实现可视化呈现。

1  平台设计

大数据的价值不仅体现在大规模的数据量，更重要的是数据分析[2]。目前院校各业务系统（教务、考勤等）在一定程度上实现了学生日常管理的科学化、规范化，但如何在庞大的学生数据中分析挖掘有价值的信息，实现在校学生学习情况、课堂考勤等的关键事件、异常行为的快速提取，自动分析，数据可视化呈现，是各院校学生工作管理普遍关注的问题[3]。本平台从我校学生管理工作实际出发，运用大数据技术采集、清洗各类数据，通过设计各类规则库自动运算，开发实现从班级、个人两个维度的成绩管理、考勤管理、奖惩管理三个类别的分析及可视化的学生信息管理平台[4]。

1.1  设计构想

平台与学校信息中心、学生处协同合作，依托信息中心大数据源，以学校学生管理任务为中心，以大数据应用为技术链条，主要开展的工作有：（1）分散、独立子系统数据的标准化。目前高职院校对学生的信息管理设计的部门较多，具体部门管理内容也不同，主要包括对学生的学籍管理、基本信息管理、成绩管理、贫困助学管理等十几个方面，平台拟采集学生成绩信息（教务系统）、学生上课出勤信息（考勤系统）、学生饭堂消费信息和图书借阅信息（一卡通系统），将以上不同平台的各类数据格式通过ETL工具（kettle）抽取、转化，装载到MySQL数据库中储存与管理;（2）建立学生管理规则库。本平台设置学生贫困资助、奖学金评优、学生纪律处分、成绩预警等四个规则库，规则的参数指标量化的合理性一方面结合学校学生管理各项制度及方法，并分析规则库之间的内在联系，通过相关算法优化各指标参数的比重，在保证规则公平性的前提下，又满足个体差异性及弹性;（3）基于Hadoop主流大数据平台，运用Python开发语言等大数据技术手段，以实现院校学生管理驾驶窗为目的，开发一套全自主智能数据采集、清洗、存储、分析、可视化的学生管理分析平台，助力学校智慧校园建设。平台实现技术路线如图1所示。

1.2  总体结构设计

随着高校规模不断扩大，来自不同地区的学生数量也急剧增加，有关学生的各种信息量也成倍增长[5]，高校收录的新生个人信息各不相同且数量庞大，如何有序的整理大量新生的个人信息，更好分配生源班级;如何了解学生未来的行为和成绩，使学生管理人员能更轻松、无误地完成各项工作。针对传统学生管理工作实时性不强、信息化程度不高等弊端，构建基于大数据技术的学生管理系统，符合学校智慧校园建设理念，亦是平台设计的一个主要构建思想。

学生信息管理平台主要为学校学生处大量业务处理工作而开发的管理系统，主要用于学校学生管理，总体任务是实现学生关系的系统化、科学化、规范化和自动化，其主要任务是用信息化对学生进行日常管理。可从个人、班级、TOP5、地区等方面来分析每位学生在校的表现情况，公开、公平、公正地实现学校评优、助学、预警全过程数字化分析，并运用图表形式可视化呈现出来。在信息交通如此发达的时代，学生信息管理平台将为高校的学生信息管理提供更加强大的信息处理能力[6]。所设计的管理平台总体结构与功能如图2所示。

1.3  关键功能分析

1.3.1  系统管理

本模块主要有登录、数据管理、退出功能。登录类型分为系统管理员与普通用户，选择登录类型，输入正确的用户名与密码，即可成功登录;数据管理是学生成绩、考勤等数据的导入接口，实现学生数据的上传、清洗、存储等一键入库操作。

1.3.2  个人信息分析

成绩分析：通过展开所选班级人员名单，可选择显示学生个人的总分、算术平均分以及排名等数据。

考勤分析：通过展开所选班级人员名单，可选择显示学生个人的旷课总节数、事假总节数、病假总节数、公假总节数、迟到总节数以及作弊总节数等数据。

预警及警告：可选择显示学生个人旷课违纪、不及格门数对应的警告级别等数据。

评比评优：统计学生的总分，根据班级总分的前20%进行排序，并以考勤情况、请假与旷课次数进行排序作为学生评比评优的参考。

1.3.3  班级信息分析

成绩情况：依据课程成绩、班级课程平均分等数据，比较同一门课不同班级之间的成绩分数，从而分析哪个班级的学习接受能力较好，学习氛围浓厚。

考勤汇总：可以查看班级的旷课、迟到、作弊、请假等数据。

奖学金情况：综合学生成绩总分、考勤记录以及校方的评比规则等信息，对各班按总分的前20%排序，屏蔽不及格和违纪的学生，客观评选出满足奖学金所有条件的学生。

1.3.4  地区管理分析

成绩总体排名：依据学生生源地、总分等数据，筛选专业总分前20%的学生，按生源地区分，计算该生源地总分前20%的学生占总学生人数比例并排序，分析各地生源学习进取情况，為招生投放指标提供依据。

违纪情况排名：根据各学年学生违纪情况，直观展示全国各省市学生纪律意识，使学生管理队伍为可能违纪学生提供针对性辅导。

1.3.5  TOP5

个人成绩排行：依据学生成绩总分、算术平均分以及门数，按学院排序展示学院前二十名，按专业排序展示不同专业前十名，按班级排序展示各个班级前五。

班级违纪排行：依据学生上课总次数、旷课、迟到、作弊等数据，查看违纪次数前五的班级。为管理者及时介入、纠正班级违纪提供依据。

班级补考排行：依据补考次数，可以查看补考次数前五名的班级。为管理人员了解各年级各班级学习学风提供数据支撑，并针对性指导落后班级。

2  平台实现

平台呈现为一个可视化网站，MySQL为数据库，后端使用支持Flask、Django框架下的专业Web开发功能的PyCharm开发软件，前端使用支持跨平台Windows、Mac以及Linux的开源轻量级代码开发软件Visual Studio Code，前端架构使用构建用户界面的渐进式框架Vue，数据可视化则运用Vue.js结合ECharts实现。

2.1  数据库表结构设计

Bmob云平台提供用户搭建安全的数据库管理后台，方便开发者在终端存储和管理各类数据。在此平台上可以创建了多个数据库，只需配置相应密码及下载安装BmobSDK，并且在程序中调用接口即可使用[7]。本学生管理平台中，数据库主要针对学生基本信息、学生成绩信息、学生考勤信息、班级信息、专业及学院信息建立了相应的表，如表1所示。

2.2  功能模块实现

运用大数据技术手段实现院校学生信息管理是本平台开发的目的[8]。平台基于大数据主流平台Hadoop，利用Python结合Flask实现上传数据，清洗数据，导入数据库的功能;后端通过Python结合MySQL数据库实现数据分析，将数据组装成可视化图表所需的数据格式;前端使用Vue和Element-UI框架，利用Axios发送Ajax调用后台数据，把得到的JSON数据组装到ECharts上，实现可视化图表的展示以及和后端的交互。

平台开发的主页如图3所示，成功登录后可进行操作。右上角为修改密码、退出等系统管理功能。最左边为平台功能，包括个人信息分析、班级信息分析、地区管理分析、TOP5等。中间为各功能可视化分析页面区域，其中个人信息分析功能获得以学生个人为维度，学期为时间段的成绩分析、考勤分析，并以图表的形式呈现预警及警告、评比评优等相关信息;班级信息分析功能获得以班级为维度的成绩情况、考勤汇总及奖学金情况，并以图表的形式呈现相关信息，从而可分析班级之间的班风、学风等总体情况;地区管理分析功能获得以地区为维度的成绩总体排名、违纪情况排名等信息，为分析某地区生源学习能力及纪律性提供依据;TOP5模块获得以学院、专业、班级为维度的个人成绩排行和班级违纪排行，从而展现具体学院、专业、班级学风和纪律情况。

2.3  个人信息分析模块实现

功能模块界面中（以个人信息分析为例），用户在搜索条件提示下，如图4所示，选择学年、学期、班级等信息。在出现的学生名册，点击具体学生名单，可以图表形式展示学生个人的成绩分析、考勤分析、预警及警告及评比评优等信息。

3  结  论

大数据技术的引入对于完善现代化高职院校学生管理制度、构建高职院校学生管理理论、践行数据分析的学生管理均具有重要意义。本文基于大数据技术，设计实现了一种学生信息管理平台，从个人和班级两维度进行数据采集和分析，可提供预测与指导，便于院校获得精准的数据信息。该平台成功应用于广东科学技术职业学院4 000余名计算机学院2017—2020级在校大学生信息管理过程中，提高了数据处理效率，增加了学生管理透明度，提供了院校学生数据的规范化应用方案。

平台作为基于大数据技术应用的高校综合管理治理的子系统，将进一步与学校其他子系统开放融通，提升数据的融合共享，同时数据挖掘分析和预测功能将日趋完善，实现学生的行为、轨迹的分类与识别，由此也将带来主体隐私权的侵犯，即利用数据和保护隐私之间的权衡将是教育大数据应用急需解决的课题。

参考文献：

[1] 杨萍.301张暖心饭卡的“精准援助” [N].江蘇教育报，2016-03-25（2）.

[2] 陈玲，欧坤.基于大数据分析的大学生资助管理平台的设计 [J].长沙民政职业技术学院学报，2017，24（4）：98-100.

[3] 宋强.基于大数据分析的通信网络监控体系研究 [J].信息技术与信息化，2019（10）：128-130.

[4] 龙浩，霍娜.基于大数据分析的教学评价体系建立与实践 [J].电脑知识与技术，2019，15（15）：19-20.

[5] 范征宇.基于大数据分析的物流管理系统项目与高职学生就业关系的研究 [J].农家参谋，2018（22）：126.

[6] 李佳.数据分析功能在高校学生就业管理系统中的应用探索 [J].无线互联科技，2016（23）：135-136.

[7] 李昌科.基于大数据的学生个性化教育管理系统及分析 [J].基础教育参考，2016（11）：13-14.

[8] 张旭念.大数据分析在高校就业领域中的应用探索 [J].智库时代，2019（47）：34-35.

作者简介：张军（1977—），男，汉族，广东韶关人，副教授，CCF会员，硕士，研究方向：信息技术、高职教育技术;叶成景（1979—），男，汉族，广东阳江人，实验师，硕士，研究方向：软件系统开发、嵌入式系统应用、网络技术。