大數(shù)據(jù)背景下高校學(xué)生行為分析系統(tǒng)的研究

◆王利祥

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大數(shù)據(jù)背景下高校學(xué)生行為分析系統(tǒng)的研究

◆王利祥

（河南護(hù)理職業(yè)學(xué)院 河南 455000）

隨著各大高校數(shù)字化校園建設(shè)工作的推進(jìn)，大多數(shù)高校已經(jīng)在數(shù)字化校園階段積累了大量的數(shù)據(jù)，如何把這些數(shù)據(jù)進(jìn)行整合為人們所用呢？這便是智慧校園需要推進(jìn)的。本文在深入研究市場(chǎng)中多數(shù)智慧校園建設(shè)方案之后，結(jié)合高校工作實(shí)際，對(duì)學(xué)生行為分析系統(tǒng)需要完成的工作做了深入研究，為后期智慧校園建設(shè)做重要支撐。

大數(shù)據(jù)；數(shù)字校園；智慧校園；學(xué)生行為分析系統(tǒng)

1 研究背景和意義

隨著互聯(lián)網(wǎng)的飛速發(fā)展，信息技術(shù)不斷進(jìn)步，至今為止，大多數(shù)高校已經(jīng)完成了對(duì)校園內(nèi)部信息進(jìn)行收集、優(yōu)化處理以及傳遞應(yīng)用，數(shù)字化校園實(shí)現(xiàn)了教育事業(yè)建設(shè)和管理的全面信息化，大幅度提高了校園管理的水平和效率。通過前期數(shù)字化校園階段的建設(shè)，學(xué)校的各種資源信息以及師生行為信息大量的產(chǎn)生，并存儲(chǔ)下來，如何將這些信息量大而且是異構(gòu)數(shù)據(jù)源進(jìn)行整合，為后期的分析系統(tǒng)提供數(shù)據(jù)支撐呢？這便是本研究的一個(gè)重要的用途。

2 大數(shù)據(jù)技術(shù)

人們?cè)诶镁W(wǎng)絡(luò)技術(shù)以及信息技術(shù)的同時(shí)，會(huì)產(chǎn)生大量的數(shù)據(jù)，人們對(duì)海量數(shù)據(jù)的存儲(chǔ)、分析和處理，不斷挖掘出日常生活中看似沒有關(guān)系的數(shù)據(jù)便會(huì)為我們所用。大數(shù)據(jù)有如下4個(gè)特點(diǎn)，分別為：Volume（大量）、Variety（多樣）、Velocity（高速）、Value（價(jià)值），一般稱之為4V。

（1）大量：社交網(wǎng)絡(luò)（微博、推特、臉書）、移動(dòng)網(wǎng)絡(luò)、各種智能工具，服務(wù)工具等，都成為數(shù)據(jù)的來源。

（2）多樣。廣泛的數(shù)據(jù)來源，決定了大數(shù)據(jù)形式的多樣性。

（3）高速。生活中每個(gè)人都離不開互聯(lián)網(wǎng)，也就是說每天個(gè)人每天都在向大數(shù)據(jù)提供大量的資料。并且這些數(shù)據(jù)是需要及時(shí)處理的，對(duì)于一個(gè)平臺(tái)而言，也許保存的數(shù)據(jù)只有過去幾天或者一個(gè)月之內(nèi)，再久遠(yuǎn)的數(shù)據(jù)也要及時(shí)清理，不然代價(jià)太大。基于這種情況，大數(shù)據(jù)對(duì)處理速度有非常嚴(yán)格的要求，服務(wù)器中大量的資源都用于處理和計(jì)算數(shù)據(jù)，很多平臺(tái)都需要做到實(shí)時(shí)分析。

（4）價(jià)值。這也是大數(shù)據(jù)的核心特征?，F(xiàn)實(shí)世界所產(chǎn)生的數(shù)據(jù)中，有價(jià)值的數(shù)據(jù)所占比例很小。相比于傳統(tǒng)的小數(shù)據(jù)，大數(shù)據(jù)最大的價(jià)值在于通過從大量不相關(guān)的各種類型的數(shù)據(jù)中，挖掘出對(duì)未來趨勢(shì)與模式預(yù)測(cè)分析有價(jià)值的數(shù)據(jù)，并通過機(jī)器學(xué)習(xí)方法、人工智能方法或數(shù)據(jù)挖掘方法深度分析，發(fā)現(xiàn)新規(guī)律和新知識(shí)，并運(yùn)用于農(nóng)業(yè)、金融、醫(yī)療等各個(gè)領(lǐng)域，從而最終達(dá)到改善社會(huì)治理、提高生產(chǎn)效率、推進(jìn)科學(xué)研究的目的。

3 系統(tǒng)總體架構(gòu)

國(guó)內(nèi)高校大多數(shù)已經(jīng)完成了數(shù)字化校園的基礎(chǔ)建設(shè)，因此可以利用現(xiàn)有的數(shù)據(jù)平臺(tái)，進(jìn)一步完善數(shù)據(jù)源，提高數(shù)據(jù)有效性，搭建起能夠跨業(yè)務(wù)域和跨系統(tǒng)的數(shù)據(jù)分析和展示平臺(tái)，并構(gòu)建起適合不同主題不同導(dǎo)向的多類應(yīng)用系統(tǒng)。在當(dāng)前的大數(shù)據(jù)時(shí)代，學(xué)生的各種行為也在不斷地產(chǎn)生各種類型的數(shù)據(jù)，因此可以利用這些數(shù)據(jù)對(duì)學(xué)生在校的各個(gè)方面進(jìn)行量化測(cè)評(píng)，搭建高校學(xué)生行為管理系統(tǒng)。對(duì)系統(tǒng)的總體要求大致如下：

3.1 整合多方面數(shù)據(jù)，搭建數(shù)據(jù)平臺(tái)

由于高校中機(jī)構(gòu)設(shè)置比較多，學(xué)生的數(shù)據(jù)存放位置和維度也會(huì)有差異，因此需要將這些分散的、不同維度的信息進(jìn)行整合。如學(xué)生處、教務(wù)處、圖書館等都有學(xué)生的相關(guān)數(shù)據(jù)信息，此時(shí)可以建立數(shù)據(jù)中心，將所有相關(guān)數(shù)據(jù)按照統(tǒng)一的格式進(jìn)行整合并存放到數(shù)據(jù)中心中，打破因?yàn)闃I(yè)務(wù)域的不同而產(chǎn)生的數(shù)據(jù)界限，實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)“1+1>2”的效果。

3.2 統(tǒng)計(jì)分析

在建立數(shù)據(jù)中心之后，對(duì)學(xué)生行為產(chǎn)生的歷史數(shù)據(jù)與當(dāng)前數(shù)據(jù)進(jìn)行整合分析，并將分析結(jié)果以圖形或圖表的直觀化形式展示出來，以便為我們工作增加輔助性工具，提高工作效率。如針對(duì)學(xué)生使用一卡通借書信息、出入操場(chǎng)信息以及每天的步行數(shù)等相關(guān)數(shù)據(jù)，綜合評(píng)估學(xué)生心理問題和身體狀況等。

3.3 盡量增加數(shù)據(jù)維度，綜合判斷學(xué)生情況

大數(shù)據(jù)技術(shù)最重要的價(jià)值在于從海量數(shù)據(jù)中挖掘出盡量多的類型的數(shù)據(jù)的相關(guān)性，而非單純的人為去考慮事情之間的因果關(guān)系。自然界中萬物均存在聯(lián)系，挖掘出事物之間潛在的關(guān)系，為我們做出決策提供依據(jù)和參考，這才是大數(shù)據(jù)被提出的真正目的。

3.4 構(gòu)建大數(shù)據(jù)處理平臺(tái)

隨著全國(guó)高校智慧校園建設(shè)的發(fā)展，學(xué)生的信息類型也在不斷被發(fā)現(xiàn)和存儲(chǔ)，如學(xué)生上網(wǎng)日志信息、微信微博信息及學(xué)生之間的交友信息等，再加上學(xué)生數(shù)量比較多，因此產(chǎn)生的數(shù)據(jù)量巨大。因此需要構(gòu)建大數(shù)據(jù)處理平臺(tái)，來作為大數(shù)據(jù)分析數(shù)據(jù)和存儲(chǔ)數(shù)據(jù)的工具。

4 系統(tǒng)設(shè)計(jì)

系統(tǒng)的設(shè)計(jì)分為系統(tǒng)物理架構(gòu)、系統(tǒng)功能設(shè)計(jì)和數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)。系統(tǒng)物理架構(gòu)一般是基于多臺(tái)物理服務(wù)器的虛擬機(jī)實(shí)現(xiàn)，在此不做贅述。由于大數(shù)據(jù)平臺(tái)中存放的大量的數(shù)據(jù)，這些數(shù)據(jù)有些是與分析系統(tǒng)沒有關(guān)聯(lián)，數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)主要任務(wù)便是對(duì)數(shù)據(jù)平臺(tái)中有用的數(shù)據(jù)進(jìn)行讀取和存儲(chǔ)，通過分析系統(tǒng)將分析結(jié)果在前端界面設(shè)計(jì)中展示出來。此處我們重點(diǎn)介紹系統(tǒng)功能設(shè)計(jì)。

系統(tǒng)的功能架構(gòu)主要有以下4層：支撐功能層、數(shù)據(jù)挖掘?qū)?、智能分析層和信息發(fā)布層。

（1）支撐功能層主要是對(duì)用戶信息和權(quán)限管理以及對(duì)用戶操作的日志進(jìn)行管理。具體功能如下：

①支持對(duì)用戶信息的增刪改查功能以及批量操作。

②根據(jù)用戶不同的需求設(shè)置不同的權(quán)限，如設(shè)置系統(tǒng)管理員賬號(hào)，該賬號(hào)具有系統(tǒng)操作的所有權(quán)限，并且可以對(duì)其他管理員以及用戶信息進(jìn)行操作，包括增刪改查等基本功能。

③系統(tǒng)管理員賬號(hào)可以根據(jù)系統(tǒng)維護(hù)的需要對(duì)其他管理員賬號(hào)設(shè)置不同的權(quán)限。

④系統(tǒng)登錄日志功能，系統(tǒng)要根據(jù)需要設(shè)定系統(tǒng)日志記錄的信息，主要包括登錄名、登錄時(shí)間、是否登錄成功、登錄失敗的次數(shù)等信息，并提供檢索查詢導(dǎo)出功能。

（2）數(shù)據(jù)挖掘?qū)又饕菍?duì)大數(shù)據(jù)平臺(tái)中學(xué)生相關(guān)的海量數(shù)據(jù)信息，采用大數(shù)據(jù)技術(shù)構(gòu)建數(shù)據(jù)挖掘模型，利用現(xiàn)有模型評(píng)測(cè)學(xué)生的行為。由于在校學(xué)生活動(dòng)具有區(qū)域性的特點(diǎn)，因此可以將挖掘?qū)臃譃橐韵?個(gè)模塊進(jìn)行實(shí)現(xiàn)：

①學(xué)生基本信息模塊：該模塊主要展示學(xué)生的一些基本信息，并對(duì)這些基本信息進(jìn)行簡(jiǎn)單的分析。如學(xué)生總數(shù)、學(xué)生民族組成比例、宗教信仰、年齡段分布等。

②圖書館分析模塊：該模塊主要是對(duì)學(xué)生圖書借閱信息、進(jìn)出圖書館信息等進(jìn)行分析。如學(xué)生借閱書籍的類別和名稱、借閱的時(shí)間、借閱的數(shù)量等，可以作為分析學(xué)生學(xué)習(xí)情況、課外活動(dòng)情況、學(xué)生心理情況等的參考。

③餐廳消費(fèi)模塊：這些數(shù)據(jù)大多數(shù)都會(huì)在數(shù)字化校園建設(shè)時(shí)使用的一卡通中有記錄。根據(jù)學(xué)生使用一卡通消費(fèi)情況，如消費(fèi)金額、消費(fèi)時(shí)間、消費(fèi)品種等信息對(duì)學(xué)生情況進(jìn)行判斷，如早飯消費(fèi)時(shí)間和消費(fèi)種類可以用來做學(xué)生健康調(diào)查分析，消費(fèi)金額可以作為判斷貧困生的一個(gè)參考。

④學(xué)生宿舍分析模塊，主要是對(duì)學(xué)生就寢時(shí)間、出入宿舍的次數(shù)等數(shù)據(jù)的分析。如學(xué)生晚上入寢時(shí)間可以作為學(xué)生晚歸的分析依據(jù)，早上離開宿舍的時(shí)間可以作為學(xué)生身體健康以及學(xué)習(xí)情況的分析依據(jù)。

⑤綜合分析模塊，這是功能設(shè)計(jì)中的核心價(jià)值，也是能夠根據(jù)用戶需求實(shí)現(xiàn)自定義分析的功能。為了能夠完成對(duì)海量數(shù)據(jù)的處理，項(xiàng)目采用Hadoop生態(tài)圈中的Hive子項(xiàng)目以及Spark平臺(tái)中檢索查詢和統(tǒng)計(jì)分析功能。相對(duì)于關(guān)系數(shù)據(jù)庫(kù)中的SQL語(yǔ)句，該方法執(zhí)行速度更快。

（3）智能分析層主要是將上層所挖掘出來的數(shù)據(jù)進(jìn)行深層次分析，其中包括學(xué)生歷史特征信息以及當(dāng)前信息。根據(jù)學(xué)生歷史特征分析出正常數(shù)據(jù)正常的參數(shù)值，然后根據(jù)此參數(shù)值對(duì)學(xué)生進(jìn)行篩選和匹配。

（4）信息發(fā)布層主要是將分析結(jié)果展示出來，方便人們閱讀。可以采用周期性推送的方式，也可以采用被動(dòng)查詢分析的方式，一般都為兩種方式相結(jié)合使用。

5 結(jié)論

當(dāng)前階段，大多數(shù)高校已經(jīng)基本完成了數(shù)字化校園的建設(shè)，正處在智慧校園建設(shè)之中，本文在深入了解市場(chǎng)上已經(jīng)存在的數(shù)據(jù)分析系統(tǒng)之后，結(jié)合學(xué)校工作中經(jīng)常使用的分析結(jié)果，探討了學(xué)生管理工作中行為分析系統(tǒng)的大致架構(gòu)以及經(jīng)常使用的輔助工具的搭建模型，為后期智慧校園建設(shè)提供了理論支撐。

[1]申華.基于大數(shù)據(jù)的高校學(xué)生綜合測(cè)評(píng)系統(tǒng)設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn)[D].北京:北京工業(yè)大學(xué),2017.

[2]潘奇.基于Hadoop技術(shù)的高校學(xué)生行為分析系統(tǒng)研究與實(shí)現(xiàn)[D].北京:北京郵電大學(xué),2014.