高校教務數據的分析與實踐

方家軒，林南暉，鄭凱，李瑞維

（1.華南師范大學國際文化學院，廣州 510631；2.華南師范大學網絡中心，廣州 510631）

1 教務分析的內容及意義

在高校信息化的背景下[1]，從不同維度對高校教務數據進行分析[2]，從數據的角度[3]全面把握每位學生，每位教師、每門課程、每個班級、每個專業、每個學院的教學效果，是學校教學管理工作的重要內容[4]。教務數據分析的內容十分廣泛，下面從靜態分析和動態分析兩方面舉例闡述。

靜態分析方面，從教師的角度出發，分析教師的期末教學評估數據，了解學生對教師的評價；從課程角度出發，分析課程的教學成績，了解教學的具體效果；從學生的角度出發，分析學生的學習成績，了解學生的學習情況；從專業角度出發，分析教師和學生數據，了解專業的開設及教學情況。

動態分析方面，從橫向對比角度出發，分析比較學院和學院之間的授課情況，了解不同學院的開課授課情況；分析比較同一門課程不同教師的教學效果，了解不同教師的教學差異；從縱向對比角度出發，可以比較教師在不同學年的教學評估數據，了解教師的教學技能發展情況；可以比較同一門課程在不同學年的教學成績，了解課程的開設情況與效果。

2 相關名稱定義

在高校的教務管理過程中，涉及到各式各樣的數據，其中基礎數據有：教師基本信息、學生基本信息以及教育部門的開課信息。在教學任務完成后，還有課堂評估數據及學生學習成績。為方便對教務數據進行分析，下面給出一些常用指標的定義及計算方式。

2.1 總評成績

總評成績是指：修讀某門課程的學生取得的最終成績，該成績由學生平時成績和學生期末考試成績按一定的比例組成。學生a在課程b的總評成績用符號gab表示，平時成績用pab表示，期末成績用qab表示，則有：gab=θpab+(1-θ)qab，其中θ是平時成績所占比例。

2.2 課程平均分

課程平均分是指：修讀該門課程的所有學生取得的總評成績平均分。課程a的選修的學生集合為B，課程平均分用符號表示，計算公式為，其中為選修該門課程的學生人數。

2.3 學生平均分

學生平均分是指：學生修讀所有課程取得的總評成績平均分。學生a的修讀的課程集合為D，學生平

2.4 學生課堂表現、學生平時表現

學生課堂表現是指：學生修讀某門課程的過程中，教師對學生的表現評分。由于教務系統中沒有教師對學生課堂表現評分的直接數據，可以用間接使用學生的平時成績來衡量，由于不同教師對學生的要求標準存在高低，為了剔除教師因素的影響，需要把數據歸一化處理。這里使用min-max標準化的方法，學生a在課程b的學生課堂表現計算方法為：

學生a平時表現是指學生在所有修讀課程的學生課堂表現平均分，計算方法同學生平均分計算方法類似。

2.5 教師評估分[5]

教師評估分是指：在某個學年，所有學生對教師課堂的評價平均分。由于不同學生對教師的評分標準不同，為了對教師評估進行排序，需要把數據歸一化處理。這里使用Z-score標準化方法，能得到均值為0，標準差為1的評分集。設學生a對教師f的評分為taf，學生a評價的所有教師集合為E，則：

教師f評估分是教師所教全部學生的教師評估分平均分。

3 基于FineReport的教務數據的分析

FineReport報表軟件[6]是一款純Java編寫的、集數據展示和數據錄入功能于一身的企業級Web報表工具。該軟件支持多種數據庫連接，僅需簡單的操作便可以設計復雜的中國式報表，搭建數據決策分析系統。FineReport中提供了豐富的圖表[7]類型，主要有柱狀圖、折線圖、面積圖、散點圖、詞云圖等。只要將需要展示的數據統計出來，軟件就可以生成對應的圖表，方便數據的可視化查看與分析。下面以高校教務系統的實際業務數據為例子，分別使用這些類型的圖表對教務數據進行分析。

3.1 柱狀圖

柱狀圖使用一系列高度不等的長方形來表示數據的分布情況，通常的，橫軸是條件，縱軸是該條件下的對應數值，可用來分析不同條件下目標變量的數值。使用柱狀圖可以用來分析學校各開課單位總體的平均分、及格率、開課數量等。

圖1是2017-2018學年第2學期學校所有開課單位開課平均分，從圖中可以直觀看出不同單位平均分的高低；將平均分由高到低進行排序，可以直觀看到每個單位平均分的排名情況；計算全校平均分并在圖表中畫出分界線，能清晰地看出哪些單位平均分低于全校平均分。

圖1

3.2 折線圖[8]

折線圖是按照時間先后將坐標點用折線進行連接形成的圖表，可以直觀表現目標變量隨時間的變化趨勢。使用折線圖可以分析一個單位相關教學指標的隨時間的發展情況。比如可以統計一個學院過去5年開課數據的情況、授課教師人數情況，教授級別的教師給學生授課占所有課程的比例情況，教師平均承擔的課程數量等。也可以統計某個學院過去幾年課程的平均分、及格率情況。

圖2展示的學院A、B、C近5年的開課數量情況。從圖表中可以看出，學院A的開課數量比較穩定，學院B，C在近3年開課數量有大幅度增加，學院C每年的開課量最大。

圖2

圖3 展示的是近5年課程A和課程B的平均分情況?？梢钥闯稣n程A近三年平均分在逐步上升，和課程A相比，課程B總體平均分比較高。課程A在2014-2015年，課程B在2016-2017年平均分都有下跌的情況，可以尋找下跌原因。

圖3

3.3 面積圖

面積圖顯示每個數值所占大小隨類別變化的趨勢，可顯示部分與整體的關系。使用面積圖可以分析一門課程成績的分布情況，也可以分析一個班級的學生表現情況，進而了解課程的教學效果。

圖4展示了n學年m學期課程A的學生課程成績分布情況，該課程由三位教師負責授課。教師A所教班級的學生成績分布比較廣泛，大部分平均分布在70-90分之間，教師B學生的成績有三個波峰，從高到低依次是85分，75分，65分，學生成績比較集中在這三個范圍。教師C學生成績分布接近正態分布，波峰大約75分。從圖中可以明顯看出同一門課程三位不同教師打分的差異。

圖4

圖5 展示了n學年m學期課程A的學生表現分布情況，教師A對學生的評價比較中立，接近33%的學生獲得0.4分，評分分布接近正態分布。教師B對班級學生的課堂評價高，對接近50%的學生給了0.9分的評價，對學生的評分普遍高于0.6分。教師C對學生的評價介于教師A和教師B之間，有高分的學生，也有低分學生。從圖中可以明顯看出同一門課程三位不同教師對學生課堂表現打分的差異。

圖5

3.4 散點圖[8]

散點圖將兩組數據構成的多個坐標點標記在直角坐標系中，考察兩個變量是否存在關聯關系，并對數據點進行擬合。使用散點圖可以分析一門課程中，教師對平時成績、總評成績打分是否合理，對于學習成績較差的學生，教師是否有通過提高平時成績來幫助學生及格的行為等。

圖6展示了n學年m學期課程a所有學生成績散點圖，每個點坐標為（gia,-Si），橫坐標表示學生i在課程a的總評成績，縱坐標表示學生i的學生平均分。該課程由兩位教師授課?？梢悦黠@看出，所有學生的平均分介于70-90分之間。教師A的學生大部分點在y=x右下方，表示大部分學生在本門課程取得的成績高于學生平均分，教師B的大部分學生點在y=x左上方，表示大部分學生在本門課程取得的成績低于學生平均分。和教師A相比，教師B課程平均分比較低?？梢酝茰y教師B教學效果比教師A差，或者教師B給學生的平時成績比較低。

圖6

圖7 展示了該課程a的學生表現的散點圖，每個點的坐標為（pia，gia），橫坐標表示學生i在a課程的平時成績，縱坐標表示學生i在a課程的總評成績?？梢悦黠@看出，教師A的學生平時成績分布區間較廣，對學生有加分也有扣分，教師B的學生平時成績大部分介于0-10分之間，并且學生總評成績越低，教師給學生的平時成績會相應提高，可以推測，學生期末考試不及格時，教師B通過提高平時成績讓學生總評成績及格。

圖7

3.5 詞云圖

詞云圖可以快速分析文本或數據出現的頻次，并用多種風格和顏色突出顯示頻繁出現的內容。使用詞云圖可以展示學生對教師課程評估的文本內容，了解學生對教師評價，也可以分析某個專業的學生選修課程，了解哪些課程受學生喜歡。

圖8展示了專業A的學生選修課的選修情況，從圖中可以直觀看到，最受該專業學生歡迎的課程依次有《數學建?！贰秈Phone程序設計》《生物起源與進化等》《自然災害學》《汽車構造與駕駛技術》等。

圖8

4 結語

目前，越來越多的高校正在建設智慧校園應用[9]，目的是給各個管理部門提供數據支撐和決策支持。本文使用了不同類型的圖表，從多個維度對教務數據進行了展示并分析，并從中發現教學工作中存在的問題，但這僅僅是教務分析的基礎內容。在此基礎上，還有可以開展更加深入的開發與研究。

第一，針對教務分析的內容，可以開發教務數據分析平臺，提供學校專任教師、學生、授予學位、優秀畢業生、優秀論文等指標的統計，為學校教務部門在學科評估、人才培養等指標提供數據；第二，提供教師評估結果及教學工作量數據分析，為人事部門在教師的職稱評聘、崗位聘用等工作提供參考；第三，提供班級之間和專業之間的學習情況對比分析，為每年學生工作部門評比優秀班級和專業提供依據；第四，提供學生的學習情況分析，為學校評優工作小組在學生年度評優、獎學金評選等工作提供數據支撐。

此外，如何將用這些數據來指導實際教學，提升教學效果，也是需要深入研究的問題。進一步的，目前的教務數據僅僅是線下課程的數據，相比于線下課程，線上課程[10]學習系統具有更多的數據，如何對線上課程教學數據進行分析，也值得深入探討和分析的問題。