基于Elasticsearch的高校評(píng)教大數(shù)據(jù)分析平臺(tái)的設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn)

許文龍 胡金霞

摘 ?要：高校評(píng)教有利于提高教師素質(zhì)，使教師充分發(fā)揮自身專(zhuān)業(yè)特長(zhǎng)，調(diào)動(dòng)教學(xué)積極性，達(dá)到人盡其才的目的。為保證評(píng)教的客觀性與真實(shí)性，需要大量評(píng)教數(shù)據(jù)作為支撐。該研究提出利用Elasticsearch存儲(chǔ)和分析學(xué)生評(píng)教大數(shù)據(jù)的解決方案，建設(shè)一套分析結(jié)果可視化平臺(tái)，使高校教學(xué)督導(dǎo)部門(mén)以及教師能夠清晰查看評(píng)教結(jié)果。

關(guān)鍵詞：學(xué)生評(píng)教 ?大數(shù)據(jù)分析 ?Elasticsearch

中圖分類(lèi)號(hào)：G647 ? ? ? ? ? ? ? ?文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A 文章編號(hào)：1672-3791（2019）12（b）-0010-03

高校評(píng)教是提高教師綜合素質(zhì)，調(diào)動(dòng)教師積極性的重要途徑，也是高校教學(xué)督導(dǎo)部門(mén)了解教師教學(xué)水平的重要手段。目前，大部分高校評(píng)教數(shù)據(jù)僅是通過(guò)線下調(diào)查問(wèn)卷的形式進(jìn)行，可視化效果差。同時(shí)學(xué)生對(duì)教師的評(píng)價(jià)不能局限在一個(gè)或者某個(gè)學(xué)期，為保證評(píng)教數(shù)據(jù)的客觀性和真實(shí)性，需要大量的數(shù)據(jù)作為支撐，而大量的紙質(zhì)調(diào)查問(wèn)卷保存困難，而且評(píng)教結(jié)果分析更是無(wú)從下手。因此建設(shè)可視化的高校學(xué)生評(píng)教大數(shù)據(jù)平臺(tái)是非常有必要的，該文提出基于Elasticsearch存儲(chǔ)和分析評(píng)教大數(shù)據(jù)的解決方案，并實(shí)現(xiàn)可視化分析平臺(tái)。

1 ?Elasticsearch簡(jiǎn)介

Elasticsearch是一款基于Lucene工具包支持分布式的開(kāi)源全文檢索系統(tǒng)[1]，采用RESTful Web接口，能夠解決各種用例，能夠達(dá)到實(shí)時(shí)搜索，安裝使用方便。并且Elasticsearch允許執(zhí)行和合并多種類(lèi)型的搜索，比如結(jié)構(gòu)化、非結(jié)構(gòu)化、地理位置、度量指標(biāo)等，搜索方式靈活多變。同時(shí)，ElasticSearch擁有非常豐富的聚合查詢(xún)方法，為大數(shù)據(jù)分析提供了便利條件。

目前有關(guān)ElasticSearch的應(yīng)用基本在全文搜索和日志分析兩個(gè)方面，如姚攀等人[2]利用其在日志分析方面的優(yōu)勢(shì)實(shí)現(xiàn)了基于ELK的日志分析系統(tǒng);胡鑫等人[4]利用其在搜索方面的優(yōu)勢(shì)實(shí)現(xiàn)了TEE病例庫(kù)檢索系統(tǒng)。由于Elasticsearch在存儲(chǔ)海量數(shù)據(jù)和聚合分析方面有很大優(yōu)勢(shì)，所以采用Elasticsearch作為數(shù)據(jù)存儲(chǔ)服務(wù)器和數(shù)據(jù)分析引擎，設(shè)計(jì)實(shí)現(xiàn)高校學(xué)生評(píng)教大數(shù)據(jù)分析平臺(tái)。

2 ?高校學(xué)生評(píng)教大數(shù)據(jù)分析平臺(tái)的設(shè)計(jì)

2.1 學(xué)生評(píng)教大數(shù)據(jù)分析平臺(tái)的整體架構(gòu)

平臺(tái)利用Elasticsearch存儲(chǔ)數(shù)據(jù)，并通過(guò)其聚合數(shù)據(jù)分析實(shí)現(xiàn)分析結(jié)果的可視化展示，平臺(tái)的整體架構(gòu)如圖1所示，可以看出平臺(tái)架構(gòu)核心就是Elasticsearch服務(wù)器，用于學(xué)生評(píng)教數(shù)據(jù)的存儲(chǔ)，該平臺(tái)采用Elasticsearch的PHP API實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)存儲(chǔ)操作和數(shù)據(jù)聚合分析，對(duì)Elasticsearch的操作是基于RESTful Web接口，因此PHP API最終實(shí)現(xiàn)的就是相關(guān)Web接口?？梢暬治銎脚_(tái)利用Larvel5框架搭建，采用Echarts插件進(jìn)行相關(guān)圖標(biāo)的可視化，同時(shí)接口提交、返回的數(shù)據(jù)格式均為JSON，進(jìn)而方便數(shù)據(jù)的二次處理和利用。

2.2 學(xué)生評(píng)教大數(shù)據(jù)分析指標(biāo)設(shè)計(jì)

通過(guò)分析學(xué)生評(píng)教數(shù)據(jù)，從教師、專(zhuān)業(yè)、院系多個(gè)維度分析評(píng)價(jià)等級(jí)，學(xué)生滿(mǎn)意度，并利用圖表形式進(jìn)行可視化，為教學(xué)模式、課程體系等方面改革提供可靠依據(jù)。因此平臺(tái)分析指標(biāo)設(shè)計(jì)如下。

（1）單一教師綜合評(píng)價(jià)等級(jí)占比分析。平臺(tái)采用餅狀圖展示單一教師所有評(píng)教信息的等級(jí)占比，可以得出學(xué)生對(duì)某一教師任教所有課程的評(píng)價(jià)等級(jí)占比，進(jìn)而獲知該教師教學(xué)方法、教學(xué)效果在學(xué)生中的認(rèn)可度。

（2）單一教師單一課程評(píng)價(jià)等級(jí)占比分析。平臺(tái)采用餅狀圖展示單一教師單一課程評(píng)教信息的等級(jí)占比，可以得出學(xué)生對(duì)教師教授的某門(mén)課程的評(píng)價(jià)等級(jí)占比，通過(guò)結(jié)果分析可以促進(jìn)教師對(duì)該課程教學(xué)模式的改革。

（3）單一教師多課程滿(mǎn)意度對(duì)比分析。平臺(tái)采用柱形圖展示單一教師任教多門(mén)課程的滿(mǎn)意度分值，可以得出某一教師任教的多門(mén)課程的滿(mǎn)意度對(duì)比，進(jìn)而獲知更加適合該教師的課程。

（4）多教師綜合滿(mǎn)意度對(duì)比分析。平臺(tái)采用柱形圖展示多教師綜合滿(mǎn)意度分值，對(duì)比不同教師在學(xué)生評(píng)價(jià)下的綜合滿(mǎn)意度，達(dá)到教師之間取長(zhǎng)補(bǔ)短、相互促進(jìn)目的。

（5）多教師單一課程滿(mǎn)意度對(duì)比分析。平臺(tái)采用柱形圖展示多教師相同課程滿(mǎn)意度分值，對(duì)比不同教師任教的同一課程在學(xué)生評(píng)價(jià)下的綜合滿(mǎn)意度，進(jìn)而可以得出更加適合某門(mén)課程的教師，有利于教研室內(nèi)部的課程重新安排。

（7）多專(zhuān)業(yè)滿(mǎn)意度對(duì)比分析。平臺(tái)采用柱形圖展示多專(zhuān)業(yè)滿(mǎn)意度分值，對(duì)比不同專(zhuān)業(yè)學(xué)生評(píng)價(jià)下的綜合滿(mǎn)意度，為院系內(nèi)部評(píng)比提供依據(jù)。

（8）多院系滿(mǎn)意度對(duì)比分析。平臺(tái)采用柱形圖展示多院系滿(mǎn)意度分值，對(duì)比不同院系在學(xué)生評(píng)價(jià)下的綜合滿(mǎn)意度，為學(xué)校整體的評(píng)比提供依據(jù)。

2.3 學(xué)生評(píng)教大數(shù)據(jù)平臺(tái)的數(shù)據(jù)索引設(shè)計(jì)

與關(guān)系型數(shù)據(jù)庫(kù)不同，利用Elasticsearch存儲(chǔ)數(shù)據(jù)，不是建立數(shù)據(jù)庫(kù)，數(shù)據(jù)表以及設(shè)計(jì)表字段，而是創(chuàng)建文檔索引、文檔類(lèi)型以及索引mapping。為了實(shí)現(xiàn)上述分析指標(biāo)，索引mapping中涉及到的字段以及說(shuō)明如表1所示。

依照表1索引mapping，通過(guò)ElasticSearch的Restful接口創(chuàng)建索引evaluation。為了實(shí)現(xiàn)不同教師、不同課程、不同專(zhuān)業(yè)、不同院系的學(xué)生滿(mǎn)意度對(duì)比分析，增加了與評(píng)價(jià)等級(jí)相對(duì)應(yīng)的滿(mǎn)意度分值字段，優(yōu)、良、中、差分別對(duì)應(yīng)的滿(mǎn)意度分值為10、8、6、2。

3 ?高校學(xué)生評(píng)教大數(shù)據(jù)分析平臺(tái)的實(shí)現(xiàn)

3.1 學(xué)生評(píng)教數(shù)據(jù)存儲(chǔ)

依據(jù)上文創(chuàng)建的索引，平臺(tái)通過(guò)Elasticsearch的PHP API實(shí)現(xiàn)學(xué)生評(píng)教數(shù)據(jù)存儲(chǔ)，底層實(shí)現(xiàn)的RESTful Web接口如圖2所示。Elasticsearch創(chuàng)建索引文檔采用POST方式，evaluations是本平臺(tái)建立的索引，doc為該索引的類(lèi)型，提交的數(shù)據(jù)部分與該索引的mapping相對(duì)應(yīng)，數(shù)據(jù)格式為JSON。

3.2 學(xué)生評(píng)教數(shù)據(jù)聚合分析

平臺(tái)通過(guò)Elasticsearch的PHP API實(shí)現(xiàn)學(xué)生評(píng)教聚合分析，以多教師綜合滿(mǎn)意度對(duì)比分析為例，底層實(shí)現(xiàn)的RESTful Web接口。通過(guò)聚合查詢(xún)獲取了張三、李四這2名老師的平均滿(mǎn)意度分值，平均滿(mǎn)意度分值將作為各自的綜合滿(mǎn)意度。接口返回?cái)?shù)據(jù)結(jié)果如圖3所示，得到了2名教師的綜合滿(mǎn)意度結(jié)果，數(shù)據(jù)格式為JSON，因此對(duì)該結(jié)果數(shù)據(jù)的二次處理非常便捷。

3.3 學(xué)生評(píng)教數(shù)據(jù)分析結(jié)果可視化實(shí)現(xiàn)

該平臺(tái)利用PHP+Elasticsearch搭建，數(shù)據(jù)可視化平臺(tái)采用Laravel5框架，平臺(tái)利用Elasticsearch的PHP API從其聚合查詢(xún)中獲取分析結(jié)果，并利用Echarts進(jìn)行可視化展示。數(shù)據(jù)可視化平臺(tái)整體頁(yè)面效果圖4所示。圖5、圖6、圖7分別實(shí)現(xiàn)單一教師綜合評(píng)價(jià)等級(jí)占比分析、單一教師多課程滿(mǎn)意度對(duì)比分析、多教師綜合滿(mǎn)意度對(duì)比分析3個(gè)指標(biāo)的效果圖。

該平臺(tái)的實(shí)現(xiàn)為高校學(xué)生評(píng)教數(shù)據(jù)的存儲(chǔ)與可視化分析，同時(shí)利用大數(shù)據(jù)保證了評(píng)教結(jié)果的客觀性和真實(shí)性，為高校教師改變教學(xué)模式，改變授課結(jié)構(gòu)等提供可靠依據(jù)，也為教師專(zhuān)業(yè)水平考察提供參考。但是該系統(tǒng)仍處于實(shí)驗(yàn)階段，評(píng)教指標(biāo)也有待完善甚至是改變。如教師某一門(mén)課程各個(gè)學(xué)期的教學(xué)評(píng)價(jià)滿(mǎn)意度發(fā)展趨勢(shì)目前還未考慮到，這將是下一步的工作重點(diǎn)。

參考文獻(xiàn)

[1] 王偉，魏樂(lè)，劉文清，等.基于ElasticSearch的分布式全文搜索系統(tǒng)[J].電子科技，2018，31（8）：56-59，65.

[2] 姚攀，馬玉鵬，徐春香.基于ELK的日志分析系統(tǒng)研究及應(yīng)用[J].計(jì)算機(jī)工程與設(shè)計(jì)，2018，39（7）：2090-2095.

[3] 王力群，黃必棟.基于日志分析平臺(tái)的監(jiān)控系統(tǒng)的設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn)[J].計(jì)算機(jī)應(yīng)用與軟件，2017，34（12）：158-162，201.

[4] 胡鑫，姚宇，徐英杰.基于ElasticSearch的TEE病例庫(kù)檢索系統(tǒng)設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn)[J].計(jì)算機(jī)應(yīng)用，2018，38（S1）：91-94.