數(shù)據(jù)倉庫技術(shù)在中考成績(jī)分析中的應(yīng)用探索

王剛

中圖分類號(hào)：G4 ?文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A ?文章編號(hào)：（2020）-25-291

近年來，隨著中考網(wǎng)上閱卷工作的順利實(shí)施，我市逐漸積累了大量、詳細(xì)的中考成績(jī)數(shù)據(jù);雖然每年會(huì)有專人對(duì)中考成績(jī)進(jìn)行分析，但也沒有能夠全方位、多角度、跨年度地深入分析挖掘出中考成績(jī)背后所包含的潛在價(jià)值?；趥鹘y(tǒng)的簡(jiǎn)單成績(jī)查詢，已經(jīng)不能滿足日益增長(zhǎng)的數(shù)據(jù)分析需求，而數(shù)據(jù)倉庫技術(shù)正是為了構(gòu)建這種新的分析處理環(huán)境出現(xiàn)的一種數(shù)據(jù)存儲(chǔ)和組織方式。

一、數(shù)據(jù)倉庫簡(jiǎn)介

數(shù)據(jù)倉庫是面向主題的、集成的、不可更新的（穩(wěn)定性）、隨時(shí)間不斷變化（不同時(shí)間）的數(shù)據(jù)集合，把企業(yè)內(nèi)部數(shù)據(jù)和外部數(shù)據(jù)進(jìn)行有效的集成，生成分析性報(bào)告，為企業(yè)的各層級(jí)決策和分析人員所使用。數(shù)據(jù)倉庫具有面向主題的、集成的、時(shí)變的和穩(wěn)定性的特點(diǎn)。

二、中考成績(jī)數(shù)據(jù)倉庫的設(shè)計(jì)

（一）中考成績(jī)數(shù)據(jù)倉庫的體系結(jié)構(gòu)

對(duì)于數(shù)據(jù)倉庫的用戶來說，數(shù)據(jù)倉庫系統(tǒng)由數(shù)據(jù)源、數(shù)據(jù)倉庫的數(shù)據(jù)存儲(chǔ)、數(shù)據(jù)倉庫的應(yīng)用工具、前端工具組成。

具體體系結(jié)構(gòu)如圖所示：

內(nèi)部數(shù)據(jù)源主要為歷年的中考報(bào)名和成績(jī)數(shù)據(jù)。外部數(shù)據(jù)源包括縣區(qū)、學(xué)校的教學(xué)管理相關(guān)信息，以及教師個(gè)人相關(guān)信息、教學(xué)手段方法等信息，和學(xué)生學(xué)習(xí)相關(guān)信息等。

（二）中考成績(jī)數(shù)據(jù)倉庫的模型設(shè)計(jì)

在進(jìn)行數(shù)據(jù)倉庫的設(shè)計(jì)開發(fā)時(shí)，通常要建立概念模型、邏輯模型、物理模型三個(gè)層次的數(shù)據(jù)模型。

1.概念模型設(shè)計(jì)

進(jìn)行概念模型的設(shè)計(jì)主要完成兩項(xiàng)工作：一是確定主題域。主題，簡(jiǎn)單來說，就是用戶在使用數(shù)據(jù)倉庫時(shí)所關(guān)心的方面。主題域是決策者在使用數(shù)據(jù)倉庫分析時(shí)關(guān)心的一個(gè)個(gè)分析領(lǐng)域，包括分析問題的各種角度和從相應(yīng)視角觀察分析到的事實(shí)數(shù)據(jù)。從某種意義上來說，主題域也就是為數(shù)據(jù)倉庫劃定的一個(gè)大致的系統(tǒng)邊界，確定主題域的工作也可以看作是為了設(shè)計(jì)好數(shù)據(jù)倉庫而對(duì)用戶進(jìn)行的需求分析。因此，進(jìn)行數(shù)據(jù)倉庫設(shè)計(jì)之前，要了解掌握哪些問題是用戶感興趣的？這些問題都需要什么樣的數(shù)據(jù)信息等？二是確定數(shù)據(jù)倉庫中各主題及其相關(guān)要素內(nèi)容。主題域確定之后，就可以對(duì)每個(gè)主題具體應(yīng)包含的要素、內(nèi)容進(jìn)行描述。數(shù)據(jù)倉庫的概念模型一般采用多維數(shù)據(jù)模型建模。在多維數(shù)據(jù)模型中，包含維度（觀察事物的角度）和事實(shí)（觀察得到的事實(shí)數(shù)據(jù)）兩種建模要素。一個(gè)主題表達(dá)為由多個(gè)維度和一組事實(shí)數(shù)據(jù)構(gòu)成的一個(gè)星型模型。

按照建立中考成績(jī)數(shù)據(jù)倉庫的特點(diǎn)來說，主題域?yàn)榻逃芾砼c決策層關(guān)心的分析領(lǐng)域，包括教學(xué)管理、教師教學(xué)和學(xué)生學(xué)習(xí)等情況。即主題域主要包括教學(xué)管理分析主題、教師教學(xué)分析主題、學(xué)生學(xué)習(xí)情況分析主題。

（1）教學(xué)管理分析主題，主要是分析各縣區(qū)、各學(xué)校學(xué)生的總分、單科成績(jī)最高分、平均分;分析總分、單科各成績(jī)區(qū)段中各縣區(qū)、各學(xué)校人數(shù)占比情況;分析縣區(qū)學(xué)校單科成績(jī)中各班級(jí)的差異。

（2）教師教學(xué)分析主題，主要是對(duì)教師的教學(xué)水平、教學(xué)方法和手段的分析。包括分析教師的年齡、職稱、性別、學(xué)歷等個(gè)人因素，以及教師在教學(xué)過程中運(yùn)用的教學(xué)方法和手段等對(duì)學(xué)生成績(jī)的影響。具體包括：①同一門課，縱向?qū)Ρ瓤h區(qū)、學(xué)校每名教師所帶班級(jí)的平均成績(jī);②同一門課，橫向比較縣區(qū)、學(xué)校每名教師所帶的不同班級(jí)的平均成績(jī)。

（3）學(xué)生學(xué)習(xí)情況分析主題，主要是根據(jù)總成績(jī)和單科成績(jī)分析不同成績(jī)區(qū)段學(xué)生的日常學(xué)習(xí)情況差異。比如喜歡閱讀課外書、經(jīng)常刷課外輔導(dǎo)試卷、經(jīng)常和同學(xué)一起復(fù)習(xí)研究等個(gè)人或團(tuán)體行為對(duì)學(xué)生成績(jī)的影響。

在本系統(tǒng)中我們選擇以教師教學(xué)分析主題作為該系統(tǒng)的分析主題。在教師教學(xué)分析主題中，包括時(shí)間維、考生維、教師維、縣區(qū)學(xué)校維、課程維和教師教學(xué)事實(shí)表。

基于教師教學(xué)分析主題的概念模型如圖所示：

2.邏輯模型設(shè)計(jì)

本系統(tǒng)中對(duì)教師教學(xué)分析主題進(jìn)行分析。它的邏輯模型設(shè)計(jì)主要包括粒度層次劃分、數(shù)據(jù)表的合理劃分、關(guān)系模式的定義、提練表中數(shù)據(jù)等。在本系統(tǒng)中可以采取單一的粒度設(shè)計(jì)模式來進(jìn)行粒度層次劃分。由于主題內(nèi)各個(gè)關(guān)系表的數(shù)據(jù)量不是很大，因此不用進(jìn)行表的分割。邏輯模型主要使用事實(shí)表和各維度表的關(guān)系模式來表達(dá)。本系統(tǒng)的多維模型采用星型模型。根據(jù)概念模型，在本系統(tǒng)中事實(shí)表為教師教學(xué)情況表，時(shí)間表、考生表、教師表、課程表和縣區(qū)學(xué)校表等為維表。基于教師教學(xué)分析主題的邏輯模型如圖所示：

3.物理模型設(shè)計(jì)

物理模型的設(shè)計(jì)是指數(shù)據(jù)在數(shù)據(jù)倉庫中的存放形式和數(shù)據(jù)的組織。物理模型是在邏輯模型在計(jì)算機(jī)中的具體實(shí)現(xiàn)方法，也是將前面設(shè)計(jì)的星型模型的事實(shí)表和維表都必須轉(zhuǎn)變?yōu)閷?duì)應(yīng)的物理數(shù)據(jù)表。主要包括表的數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)類型、索引策略、數(shù)據(jù)存儲(chǔ)分配等。

在本系統(tǒng)中，基于教師教學(xué)分析主題物理模型，可以建立教師教學(xué)情況（Teacher_Teach_B）事實(shí)表，包括教師編號(hào)（Teacher_No）、學(xué)生的考生號(hào)（ksh）、課程代碼（CourseID）、縣市區(qū)代碼（xsqdm）、學(xué)校代碼（xxdm）、班級(jí)代碼（bjdm）等;并依據(jù)邏輯模型建立考生表（KSB）、教師表（TeacherB）、課程表（CourseB）、縣區(qū)學(xué)校表（XSQXXB）、時(shí)間表（YearB）等維表。

三、數(shù)據(jù)倉庫的構(gòu)建

本文使用SQL Server 2008 R2數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)構(gòu)建數(shù)據(jù)倉庫。首先，創(chuàng)建數(shù)據(jù)倉庫數(shù)據(jù)庫。從各縣區(qū)、各學(xué)校上報(bào)的文本、EXCEL、DBF等格式的數(shù)據(jù)表中提取教師、學(xué)生相關(guān)的有用信息，結(jié)合每年的中考數(shù)據(jù)，將所有數(shù)據(jù)源的數(shù)據(jù)合并在一起，所有數(shù)據(jù)經(jīng)過抽取、轉(zhuǎn)換和裝載3個(gè)過程（即ETL）過程，導(dǎo)入獲取的各類數(shù)據(jù)至數(shù)據(jù)庫中。其次，利用SQL Server 2008 R2的商業(yè)智能項(xiàng)目，根據(jù)分析主題以星型模型構(gòu)建數(shù)據(jù)倉庫，加載數(shù)據(jù)庫中數(shù)據(jù)至數(shù)據(jù)倉庫，以構(gòu)成OLAP立方體。最后，使用SQL Server Analysis Services實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)分析。

四、結(jié)束語

學(xué)生成績(jī)不僅反映了學(xué)生的學(xué)習(xí)效果，更反映了一個(gè)地區(qū)和一個(gè)學(xué)校的教學(xué)質(zhì)量，以及一個(gè)教師的教學(xué)水平與能力。本系統(tǒng)的設(shè)計(jì)圍繞每年的中考成績(jī)，利用數(shù)據(jù)倉庫技術(shù)可以將歷史數(shù)據(jù)和當(dāng)前數(shù)據(jù)進(jìn)行綜合分析，通過一系列分析，可以為縣市區(qū)和學(xué)校教學(xué)管理、教師教學(xué)方法和手段改進(jìn)完善、學(xué)生學(xué)習(xí)模式改進(jìn)等方面提供一定的支持。