信息化环境下学生成绩预警系统的设计研究

赵子云 陈明选

摘要：随着高校管理信息化的发展，高校普遍使用了教务管理系统，该系统积累了大量的学生成绩数据。本文从不同的层面统计分析不同对象的成绩，进而设计对学生和管理者而言都迫切需要的成绩预警系统，目的在于对学习成绩在不及格边缘徘徊的学生提出预警，强化教务管理系统中成绩管理系统的作用，以期能够有效提高学生学习成绩和教育成效，并有利于管理者加强教育管理。

关键词：成绩数据；分析；预警

中图分类号：G434 文献标识码：A 论文编号：1674-2117（2015）23-0119-04

引言

教育部《教育信息化十年发展规划（2011—2020年）》指出，要加快学校管理信息化进程，建立电子校务平台，加强教学质量监控，推动学校管理规范化与校务公开，支持学校服务与管理流程优化与再造，提升管理效率与决策水平，提高办学效益，支撑现代学校制度建设。[1]而随着我国高校管理信息化的发展，高校纷纷使用教务管理系统实现教学管理信息化，该系统经过多年使用形成了概括考试课、考查课、专业基础课、公共选修课等多种课程的大量成绩数据集合，这些数据不仅是成绩管理的工作记录，同时也是教学者进行后续教学的重要依据。但此类数据在成绩管理系统中只是数据的集合，基本上没有进一步的分析，更没有由此而提供给学生以及高校管理者急需的服务。

国内高校信息化建设起步较晚，虽然在开展学分制改革后，成绩管理系统与校园网进一步融合，使成绩管理向智能化、综合化的方向发展，但是现有的成绩预警系统更多的只是学分预警，即只是针对学生有无修满足够的学分进行预警，没有从预测学生课程是否及格的视角进行预警，而且在成绩分析工具的开发上也没有形成普遍应用。

教务管理系统中学生成绩统计分析

教学工作者在对教务管理系统中的学生成绩进行统计分析时，首要任务是要清楚选择什么数据及其使用目的。[2]因此，对学生成绩的统计分析应以高校教务管理者的身份从学生和任课教师的视角出发整理教务管理系统中尚未完善的成绩数据并分析问题。

1.统计分析方法

笔者采用Oracle数据库中的分析函数和Java开源数据统计方法库Apache Commons Math相结合的方式分析成绩，并以Oracle为主、Apache Commons Math为辅，若Oracle的分析函数不能满足需求则使用Apache Commons Math。[3]

2.案例分析

本文基于江苏省无锡市某高校教务管理系统对学生成绩数据的统计，从不同维度、不同层次分析学生成绩可能出现的问题，从而进行预警系统的设计。该校是一所工科为主的省属公办全日制普通高职院校，在该校教务管理系统中积累了2000—2001学年至2014—2015学年（共15年）的学生的所有成绩数据，下面采用上文所提及的统计分析方法对其进行分析。

（1）入学高考成绩和高校学习成绩相关性分析

学生入学高考成绩和高校学习成绩具有较高的相关性。[4][5]随着历年来的高校扩招，这一相关性也愈发明显，但是由于大学的学习是一个为期3～4年的动态过程，只有分析所有学年成绩才能显示其相关性。笔者选取2010级学生为样本，分析所有课程学习成绩的相关性。分析结果如表1所示，显著性系数α值取0.05。分析结果表明学生入学高考成绩与其在大学3年的学习成绩显著正相关。

（2）性别对高校学习成绩的影响性分析

本文以案例高校的某工科分院和某文科分院的2010级学生为样本，分析所有课程学习成绩的相关性。工科分院男生多于女生，文科分院女生多于男生。分析结果如表2所示。

分析结果表明女生的成绩不论在工科分院还是文科分院都明显高于男生。所以在成绩预警设计中需对性别设置不同的预警分数。

（3）专业基础课成绩对专业课成绩的相关性分析

在高校人才培养方案中一门专业课的学习一般会以1～2门专业基础课的学习为前提，如果学生在专业基础课上遇到困难，出现成绩不佳的情况，那么在专业课的学习上也可能会遇到困难。本文以案例高校的某工科专业和某文科专业的2010级学生为样本，分析专业基础课成绩和专业课成绩的相关性。分析结果如表3、下页表4所示，显著性系数α值取0.05。

分析结果表明不论是工科专业还是文科专业，专业基础课成绩对专业课成绩都有着显著相关性影响。

成绩预警系统设计

1.系统总体框架

笔者针对高校学生成绩所设计的预警系统由人机交互界面、成绩分析、数据库系统三级框架结构组成（如下页图1）。人机交互界面对不同类别课程的成绩数据库、学生学习情况和课程信息进行加载、修改和查询，并对成绩分类管理分析，进而产生预警。成绩数据库、过程性评价和课程信息由Oracle数据库服务系统对入学高考成绩、高校课程学习成绩、学生缺课率，及作业分数等过程性评价数据进行管理、分类。在数据分析过程中，使用Oracle分析函数或Apache Commons Math进行分析。最后，使用Java语言实现人机交互界面和数据库的对接，将预警结果通过人机交互界面反馈给用户。

2.成绩预警系统的E-R模型设计

笔者所设计的成绩预警系统有三个基本实体，即学生、任课教师、教学管理者，并分为三级预警，其E-R模型如图2所示。

在学生刚入学时，该系统就对学生高考成绩进行第一步分析，分别根据该专业的男、女生的高考数学、英语、文科综合、理科综合四项的平均分数设定预警线，低于平均分数线的分别对高等数学、大学英语、文科类基础课程、理科类基础课程成绩进行第一级预警，即高考成绩预警，并通过教务管理系统的人机交互界面显示红色预警文字，使学生清晰地认识高考成绩在大学学习中的延续性。

在课程学习中，任课教师发现学生对所学课程不感兴趣、缺课情况严重、期中考试不及格或者作业完成情况差等造成该生学习过程性评价差时，系统将产生该生的该门课程可能会不及格的预警信息，任课教师也可自主选择是否在系统中对该生发布第二级预警信息，进而帮助和督促学生改进学习习惯，提高学习效率。

在学生大二年级开始，教师可先根据系统预先设定的规则（如每个年级的学生最低的成绩绩点阈值），自动搜索学生的成绩数据库，发现专业基础课成绩绩点偏低的学生，并生成可疑绩点学生数据库。然后，在可疑绩点学生数据库数据的基础上，根据不同年级、不同专业、不同性别，结合该专业的人才培养方案，分析每名学生已选修的课程（未及格、及格但分数过低）、未选修的课程，以及可选课程的机会，来判断该生是否属于学分绩点过低的学生，并将其分为学分绩点过低但可正常补救、学分绩点过低但需要特殊措施进行挽救、学分绩点过低无法挽救三类学生。接着，由教育管理者通过系统对该生入学高考成绩、性别、专业基础课成绩和专业课成绩的相关性分析后，结合任课教师的第二级预警信息对该生进行综合分析评定发布第三级预警信息。最后，通过教务管理系统的人机交互界面显示红色预警文字，告知相关分院教学管理者和学生本人，且在告知信息中可以提出建议及采取的措施。

总结

笔者通过研究国内外成绩预警系统的现状后，基于高校原有教务管理系统，从不同维度、不同层次分析学生成绩的相关性，从而进行成绩预警系统的设计，希望能帮助学生及时发现学习中存在的问题，让任课教师更好地实现教学目标，使得教学管理者更加直观便利地了解并明确现行教育教学方法的优缺点，从而对改善教学实效起到一定的参考作用。

参考文献：

[1]教育部关于印发《教育信息化十年发展规划（2011-2020年）的通知[EB/OL].http：//www.moe.edu.cn/publicfiles/business/htmlfiles/moe/s3342/201203/133322.html.

[2]顾小清，黄景碧，朱元锟，袁成坤.让数据说话：决策支持系统在教育中的应用[J].开放教育研究，2010（5）.

[3]邓文俊，曹阳波，刘英群，程建钢.基于教务管理系统的数据分析工具的研究与设计[J].中国电化教育，2014（5）.

[4]丁澍，缪柏其，叶大鹏.高考成绩与大学成绩的相关性分析[J].中国大学教学，2008（11）.

[5]吕欣，古副文.高考分数与大学成绩相关性实证分析[J].教育情报参考，2005（9）.

作者简介：赵子云，31岁，男，就读于江南大学人文学院硕士研究生，工作于无锡职业技术学院教务处，研究方向为信息化教育理论与实践。陈明选，58岁，男，教授，工作于江南大学人文学院，研究方向为信息化教育。