大数据环境下完善学业预警系统研究

随着高等教育大众化进程的深入，高校教育招生规模不断扩大。教育部发布的《2016年全国教育事业发展统计公报》显示，全国各类高等教育在学总规模达到3 699万人，高等教育毛入学率达到42．7%[1]。与精英教育时代相比，大众教育时代的生源质量有所下降；而学分制教学管理模式的推行，在给予学生更大学习弹性的同时，也对学生的自主学习能力提出了更高的要求。但是，由于缺乏系统的学习监督与指导，加上学习态度被动、自我管理能力不足等原因，因违纪、成绩不合格等问题而留级、受学籍处理乃至被退学的人数持续增加。即使能完成学业，不少学生的学习质量也不高。

当前，大数据已经成为推动社会各行业变革的重要力量，教育领域也面临着大数据带来的机遇与挑战。随着教育信息化的推进，高校中广泛应用网络学习、移动学习、校园社交平台以及各种教学信息管理系统，这些系统的不断使用，积累了大量数据。长期以来，这些数据仅仅是保存并沉睡在系统中。随着大数据时代的到来，数据资源逐渐成为重要的教育资源。利用数据挖掘技术，对存储在各种教学信息系统中的数据进行挖掘与分析，能够更加清晰地掌握教学运行状态，实现对学生学习情况的精细化监控，从而能够在问题出现之初就及时发现，并做出预警、干预和引导，同时也能为优化教学过程、辅助教育决策提供支持，对保证人才培养质量具有现实意义，对高校的发展也具有长远的意义。

再来需要强调的是在繁杂的场景中选择突出的焦点非常关键。画面前景可以加入一些树桩、岩石，或者林间小路这样的线条来引导观众的视线。

一、学业预警工作存在问题

（一）预警范围狭窄

学业预警范围主要局限在学生期末考试成绩方面，忽略了与学生学业密切相关的课堂表现、作业提交、上课出勤等情况。教学是包含教与学的复杂过程，仅仅从成绩出发进行预警，不能全面、真实地反映学生的学习情况，极易导致预警偏颇、疏漏甚至错误，给学生学业成长和未来发展埋下隐患。

（二）时效性差

通常，学业警示在教学过程结束之后才进行，错过了纠正和补救的最佳时机。有的高校采用在期初、期中和期末三个阶段分别进行预警的机制，但这仍然是以阶段性的某个时间点代替整个教学过程，时效性不强。

（三）沟通效率低

现行将学生学业问题通知家长的常规做法，是邮寄“学生学业警告通知书”，但信件的延时性不能保证家长及时获得信息，并且家长也不能从通知书中充分了解子女在校的学习生活情况，难以有效协助校方对学生进行督促和监管。

二、学业预警工作改进措施

（一）将过程性监控与干预引入系统

4．家长。家长通过学业预警系统详细了解学生在校的选课、成绩、出勤等情况，与校方沟通协作，从生活、学习等各方面全力配合，充分发挥家庭教育的功能，做学生坚实的后援。

3．预警信息可视化输出。借鉴气象灾害预警信号，用红、橙、黄、绿、蓝、紫6种颜色，直观地表示不同的学业状态区间，如表2所示。

（二）将教师教学水平分析和课程设置分析融入系统

学生的学业质量与教师的教学水平、课程设置的科学性有直接关系。通过多个维度的大数据分析统计，合理判定教师的教学状态、课程的受欢迎程度、课程设置的不足等，有助于教师改进教学方法，提高教学质量，也有助于教学管理者更好地把握学校的教学现状、优化资源调配、提升学校管理水平。

三、学业预警模型构建

（一）选取学业预警指标要素

学业预警指标的科学性决定了预警结果的精确性。通过调研，选取与教学质量有因果关系，能在教学管理过程中产生计划、组织、指挥、协调和控制等职能作用的各种指标要素，分成8个大类、3个层级，编制学业预警指标要素列表，如表1所示[2]。

 

表1　学业预警指标要素列表

  

学习活动与该课程衔接的选修课程 是否顺利完成选修课程的学习，成绩如何出勤情况 迟到、早退、请假、旷课次数和原因课堂互动频度与效果 课堂互动的参与度，互动效果如何实践类课程表现 主动性、参与度、实践作品水平进入图书馆学习 入馆学习的次数与时长借阅与专业相关书籍 借阅与专业相关书籍的数量和频次学术讲座 参加学术讲座的类型、次数专业知识与技能竞赛 参加的专业知识与技能竞赛级别、获得名次违纪情况 违纪次数、违纪类型校园卡消费情况 相对平均数的偏离量助学贷款 是否申请助学贷款家庭年收入 家庭年收入状况个人身体状况 身体状况是否良好身心健康 心理状况 心理状况有无异常教师教学工作量 授课门数、总课时、周课时、相对平均数的偏离量教师 教师科研工作情况 科研工作类别、数量、相对平均数的偏离量教学进展情况 是否按照教学计划授课，教学进度提前或延后的原因学生评教 学生评教得分、学生对教师的评价意见课程 学生评课 学生评课得分、学生对课程满意度、学生对课程的评价意见用人单位评价 课程设置是否满足用人单位需求经济状况

（二）信息收集

1．受预警对象本人。系统向达到预警级别的学生发送预警信息，学生可以登录系统详细查看自己的学业预警报告。报告中包括预警原因、学业进展分析、成绩明细等内容，帮助学生准确把握自己的学习状态，反思自己学习上存在的问题，及时调整学习态度，纠正偏差的学习行为[5]。当预警系统通过综合分析教师的教学工作量、科研工作情况、评教信息，提示某个教师的教学状态出现问题，教师可及时调整改进自己的教学实践。

（三）数据分析及决断

3．学校职能部门。以教务处为代表的学校职能部门负责制定具体的学业干预、帮扶办法，规范配套工作流程，对学业预警工作进行综合协调，整体把握学业状况，及时向相关人员和部门传递信息，并从教学管理层面分析产生学业预警问题的深层次原因，并采取相应的调节手段。各系部针对受预警的对象建立个人预警档案，对其进行动态跟踪管理，整理保存学业预警过程的详细记录，包括教学改进计划、师生谈话记录、与学生家长的沟通材料等[5]。

1．规则预设。在学校培养计划、目标任务、教学质量评估指标和规章制度的基础上设立预警规则，以便将学业状态数据与预警条件相匹配，判断警情，筛选出警告和提醒对象[3]。

2．数据分析方法。运用聚类算法进行学生的分类，以便寻找偏离常规、行为异常的学生；运用贝叶斯分类算法实现关联性分析，分析影响学业各个属性之间的关联性，按照影响程度对各属性进行排序，找出影响成绩最重要的属性。

初中生具有强烈的自我表现欲，为了充分发挥这种欲望，同时也为了突出英语教学的实践性和交际性，我们经常让学生排练课本剧，学生对于笔者这种教学方式也很喜欢。每逢我们排练节目时，他们都能积极完成教师所布置的各项任务。如在笔者的一次公开课上，学生自编自导自演的外星人驾驶飞碟来到地球这一剧情，扮演外星人的学生那夸张怪异的造型以及含混不清的外星语言，加上其他人物的巧妙配合，这一剧情被他们表演得十分滑稽有趣，获得了听课同行的一致好评。

利美特金属加工技术(中国)有限公司是由6家著名的刀具生产企业强强联合而成：贝林、比尔兹、倍锐特、菲特、基宁格和昂思路，所涉及的领域既有汽车、船舶、铁路交通和航天航空等重工业，也有通用机械、模具、电子、塑料、光学和医疗等工业，能满足各行业客户的需要。

 

表2　学业预警信号判别表

  

类别 颜色 含义异常正常红 存在非常严重问题，属于特别预警对象，需要高度关注，将情况通报教务处、学生工作处、辅导员、任课教师和学生家长，学校和家长共同采取防护干预措施橙 存在严重问题，属于重点预警对象，需要密切关注，将情况通报教务处、学生工作处、辅导员、任课教师，共同采取防护干预措施黄 问题较多，属于一般预警对象，值得关注，将情况通报辅导员、任课教师，采取防护干预措施绿 偶尔出现问题，需要及时提醒蓝 学习状态正常，需要教师、家长继续鼓励，以获得更大的进步紫 非常优秀

（四）学业预警执行

当学业预警系统提示学生学习或教师授课等方面出现问题甚至达到了不同的预警级别时，学生、教师、学校相关职能部门、家长都应协同合作，及时采取相应措施进行干预和补救[4]。

根据拟定的学业预警指标要素，对选课情况、考勤、考试成绩、学分统计、实践环节、教师教学工作量、学生评教等进行数据收集。数据收集与整理，需要各个相关职能部门密切配合。例如，在新生入学时，学工处应完成学生基础信息采集工作，包括生源地、高考成绩以及家庭基本情况等。在学期进行过程中，任课教师要把学生的课堂表现、出勤、作业完成情况等信息及时录入系统。教务处负责考试成绩的统计、分析，根据各个专业的人才培养方案核定课程成绩与学分。心理咨询中心建立学生的心理健康状况档案，动态监测学生心理变化情况。

2．教学人员（包括任课教师、辅导员、心理咨询中心指导教师等）。当学生的学业状态达到预警级别时，教师参考学生个人的学业预警报告，在充分考虑学生个体特征的前提下，针对不同学生的问题，采取适当的帮扶措施。如对于自主学习能力不强的学生，要帮助其确定学习目标，制定合理的学习计划和学习策略。对于存在心理问题的学生，要积极与学生交流沟通，帮助学生调整心理状态，减少学生因心理危机带来的负面影响。

教学数据分析是整个预警系统的核心部分，只有通过数据分析才能发现数据中蕴含的价值。

强化过程管理，将过程性监控与干预引入学业预警系统，具体包括对学生的出勤情况、作业完成质量、图书馆借阅情况、参加竞赛或讲座、校园一卡通消费等学习生活相关活动的全过程监控与干预。

（五）预警效果跟踪与评估

学业预警工作是一项系统性的工作，需要高校各部门相互配合，在实践探索中不断总结，持续改进，完善学业预警机制，取得更好的预警效果。

四、学业预警系统的管理和实施建议

第一，在系统的应用过程中，要根据预警信息组织学生、教师、学校管理层、家长通力合作，采取相应措施，对教学情况进行监控和干预。

第二，在预警应用的过程中，要注意区别预警和处罚，把握好工作尺度，讲究方式方法，避免伤害受预警对象的自尊和感情，积极调动受预警对象的学习意识和内在潜能，通过启发、引导、鼓励、提供信息等方法，和当事人共同分析当前面临的问题和危机，寻找克服困难和应付危机的策略、方法和资源，使其回到正常的教学轨道上来[6]。

建模条件为采用二维对称建模的形式，其在变形与渗流的条件下进行模拟，直径为20 m，深度为8 m,由于经过钻探的测定，8 m以下为砂层，固渗流条件设定为水头高度0.5 m，底部设置孔压为0，其他土体参数与实验室所测数据保持一致。模型由于黄土的湿陷性，选用一般常用的Mohr-Coulomb模型，其主要适用于颗粒状材料，在岩土工程中应用非常广泛。

第三，为每个被预警对象建立学业预警、指导和跟踪管理档案，做好动态跟踪和预警过程记录的保存工作，密切关注他们的行为动态，并且注重对工作效果的跟踪和评价反馈，通过档案抽查、学生访谈、家长回访等方式监管学业预警工作的实施效果。

在这里，通过校中企的建设，通过“产学结合，自主运营”的模式，在真实的酒店工作环境中，实习学生有机会每天和来自各国的留学生和外教进行交流，同时训练饭店服务的相关技能。这使他们巩固了课内所学的理论知识和实践技能，在工作的过程中锻炼技能，熟悉服务流程，为进一步走向企业中的实习岗位打下基础。在以后的工作过程中学生就不会觉得业务陌生，因此工作起来更能得心应手，既达到了到实习企业锻炼提高的教学目标，也能满足、至少是符合企业的需求，为他们创造更好的效益，以促进校外实习基地的建设，实现校企合作的良性发展。

第四，必须将学业预警纳入日常教学管理体系，制定与之相配套的完善的管理制度，明确各部门职责，实现学校多部门、多层次的通力合作以及学生、学校、家长三方的紧密沟通和协作。

通过跟踪、评估学业预警绩效，总结学业预警经验教训，及时调整和优化各个指标要素的权重和预警范围，改进学业预警方法，达到更佳预警效果。

[参考文献]

[1]中华人民共和国教育部．2016年全国教育事业发展统计公报[EB/OL]．（2017－07－10）．http：//www．moe．edu．cn/jyb＿sjzl/sjzl＿fztjgb/201707/t20170710＿309042．html．

[2]袁安府，张娜，沈海霞．大学生学业预警评价指标体系的构建与应用研究[J]．黑龙江高教研究，2014（3）：79．

组织儿童分角色表演，这是一种帮助儿童掌握课文内容和语言特点的有效方法，也可以增强他们的学习兴趣。在角色扮演中，教师应注意指导学生：当自己化身为课文中“人物”时，要考虑到“人物”的性格、语言和动作的特点。如《小燕子回来了》这一课，通过小燕子从南方飞回来时在沿途看到的变化，歌颂祖国的社会主义建设速度日新月异。在指导有感情朗读的基础上，再按小组分别扮演“小燕子”和“小燕子妈妈”，表演他们从南方飞回来的经过。比一比，谁能把小燕子看到祖国建设突飞猛进时又惊又喜的心情、动作和语言表达地准确、充分。

[3]李胜东．大学生学业监控预警系统的研究与设计[J]．现代教育技术，2011（10）：106．

该变换器以STC12C5A60S2单片机为核心控制器,实现输出的控制和调整。在外部输入电压波动的情况下,能保持输出电压和电流稳定,为锂电池充电,效率达到94%左右,锂电池放电时的Boost电路稳定工作效率在95%以上。在实验室中,分别以降压模式和升压模式测试了24 V直流电机和30 V直流电机运行特性,高变换效率实现电机平稳起步、定速运行,表明设计能够得到实际应用。

[4]陈一虹．大学生学业预警探析[J]．教育与职业，2011（29）：176．

综上所述，对各模块对数据进行精确处理后，小车各部分性能稳定，波动现象不严重。基本实现项目组规定的功能，各项数据与理论上基本相符，误差比较小，但有些数据还需要精确处理。车模选用传统四驱玩具车，体积小，质量轻，便于驱动。

[5]王华，刘萍．改进的关联规则算法在学生成绩预警中的应用[J]．计算机工程与设计，2015（3）：679．

[6]金义富，吴涛，张子石，等．大数据环境下学业预警系统设计与分析[J]．中国电化教育，2016（2）：69．