高校教务数据的分析与实践

方家轩，林南晖，郑凯，李瑞维

（1.华南师范大学国际文化学院，广州 510631；2.华南师范大学网络中心，广州 510631）

1 教务分析的内容及意义

在高校信息化的背景下[1]，从不同维度对高校教务数据进行分析[2]，从数据的角度[3]全面把握每位学生，每位教师、每门课程、每个班级、每个专业、每个学院的教学效果，是学校教学管理工作的重要内容[4]。教务数据分析的内容十分广泛，下面从静态分析和动态分析两方面举例阐述。

静态分析方面，从教师的角度出发，分析教师的期末教学评估数据，了解学生对教师的评价；从课程角度出发，分析课程的教学成绩，了解教学的具体效果；从学生的角度出发，分析学生的学习成绩，了解学生的学习情况；从专业角度出发，分析教师和学生数据，了解专业的开设及教学情况。

动态分析方面，从横向对比角度出发，分析比较学院和学院之间的授课情况，了解不同学院的开课授课情况；分析比较同一门课程不同教师的教学效果，了解不同教师的教学差异；从纵向对比角度出发，可以比较教师在不同学年的教学评估数据，了解教师的教学技能发展情况；可以比较同一门课程在不同学年的教学成绩，了解课程的开设情况与效果。

2 相关名称定义

在高校的教务管理过程中，涉及到各式各样的数据，其中基础数据有：教师基本信息、学生基本信息以及教育部门的开课信息。在教学任务完成后，还有课堂评估数据及学生学习成绩。为方便对教务数据进行分析，下面给出一些常用指标的定义及计算方式。

2.1 总评成绩

总评成绩是指：修读某门课程的学生取得的最终成绩，该成绩由学生平时成绩和学生期末考试成绩按一定的比例组成。学生a在课程b的总评成绩用符号gab表示，平时成绩用pab表示，期末成绩用qab表示，则有：gab=θpab+(1-θ)qab，其中θ是平时成绩所占比例。

2.2 课程平均分

课程平均分是指：修读该门课程的所有学生取得的总评成绩平均分。课程a的选修的学生集合为B，课程平均分用符号表示，计算公式为，其中为选修该门课程的学生人数。

2.3 学生平均分

学生平均分是指：学生修读所有课程取得的总评成绩平均分。学生a的修读的课程集合为D，学生平

2.4 学生课堂表现、学生平时表现

学生课堂表现是指：学生修读某门课程的过程中，教师对学生的表现评分。由于教务系统中没有教师对学生课堂表现评分的直接数据，可以用间接使用学生的平时成绩来衡量，由于不同教师对学生的要求标准存在高低，为了剔除教师因素的影响，需要把数据归一化处理。这里使用min-max标准化的方法，学生a在课程b的学生课堂表现计算方法为：

学生a平时表现是指学生在所有修读课程的学生课堂表现平均分，计算方法同学生平均分计算方法类似。

2.5 教师评估分[5]

教师评估分是指：在某个学年，所有学生对教师课堂的评价平均分。由于不同学生对教师的评分标准不同，为了对教师评估进行排序，需要把数据归一化处理。这里使用Z-score标准化方法，能得到均值为0，标准差为1的评分集。设学生a对教师f的评分为taf，学生a评价的所有教师集合为E，则：

教师f评估分是教师所教全部学生的教师评估分平均分。

3 基于FineReport的教务数据的分析

FineReport报表软件[6]是一款纯Java编写的、集数据展示和数据录入功能于一身的企业级Web报表工具。该软件支持多种数据库连接，仅需简单的操作便可以设计复杂的中国式报表，搭建数据决策分析系统。FineReport中提供了丰富的图表[7]类型，主要有柱状图、折线图、面积图、散点图、词云图等。只要将需要展示的数据统计出来，软件就可以生成对应的图表，方便数据的可视化查看与分析。下面以高校教务系统的实际业务数据为例子，分别使用这些类型的图表对教务数据进行分析。

3.1 柱状图

柱状图使用一系列高度不等的长方形来表示数据的分布情况，通常的，横轴是条件，纵轴是该条件下的对应数值，可用来分析不同条件下目标变量的数值。使用柱状图可以用来分析学校各开课单位总体的平均分、及格率、开课数量等。

图1是2017-2018学年第2学期学校所有开课单位开课平均分，从图中可以直观看出不同单位平均分的高低；将平均分由高到低进行排序，可以直观看到每个单位平均分的排名情况；计算全校平均分并在图表中画出分界线，能清晰地看出哪些单位平均分低于全校平均分。

图1

3.2 折线图[8]

折线图是按照时间先后将坐标点用折线进行连接形成的图表，可以直观表现目标变量随时间的变化趋势。使用折线图可以分析一个单位相关教学指标的随时间的发展情况。比如可以统计一个学院过去5年开课数据的情况、授课教师人数情况，教授级别的教师给学生授课占所有课程的比例情况，教师平均承担的课程数量等。也可以统计某个学院过去几年课程的平均分、及格率情况。

图2展示的学院A、B、C近5年的开课数量情况。从图表中可以看出，学院A的开课数量比较稳定，学院B，C在近3年开课数量有大幅度增加，学院C每年的开课量最大。

图2

图3 展示的是近5年课程A和课程B的平均分情况。可以看出课程A近三年平均分在逐步上升，和课程A相比，课程B总体平均分比较高。课程A在2014-2015年，课程B在2016-2017年平均分都有下跌的情况，可以寻找下跌原因。

图3

3.3 面积图

面积图显示每个数值所占大小随类别变化的趋势，可显示部分与整体的关系。使用面积图可以分析一门课程成绩的分布情况，也可以分析一个班级的学生表现情况，进而了解课程的教学效果。

图4展示了n学年m学期课程A的学生课程成绩分布情况，该课程由三位教师负责授课。教师A所教班级的学生成绩分布比较广泛，大部分平均分布在70-90分之间，教师B学生的成绩有三个波峰，从高到低依次是85分，75分，65分，学生成绩比较集中在这三个范围。教师C学生成绩分布接近正态分布，波峰大约75分。从图中可以明显看出同一门课程三位不同教师打分的差异。

图4

图5 展示了n学年m学期课程A的学生表现分布情况，教师A对学生的评价比较中立，接近33%的学生获得0.4分，评分分布接近正态分布。教师B对班级学生的课堂评价高，对接近50%的学生给了0.9分的评价，对学生的评分普遍高于0.6分。教师C对学生的评价介于教师A和教师B之间，有高分的学生，也有低分学生。从图中可以明显看出同一门课程三位不同教师对学生课堂表现打分的差异。

图5

3.4 散点图[8]

散点图将两组数据构成的多个坐标点标记在直角坐标系中，考察两个变量是否存在关联关系，并对数据点进行拟合。使用散点图可以分析一门课程中，教师对平时成绩、总评成绩打分是否合理，对于学习成绩较差的学生，教师是否有通过提高平时成绩来帮助学生及格的行为等。

图6展示了n学年m学期课程a所有学生成绩散点图，每个点坐标为（gia,-Si），横坐标表示学生i在课程a的总评成绩，纵坐标表示学生i的学生平均分。该课程由两位教师授课。可以明显看出，所有学生的平均分介于70-90分之间。教师A的学生大部分点在y=x右下方，表示大部分学生在本门课程取得的成绩高于学生平均分，教师B的大部分学生点在y=x左上方，表示大部分学生在本门课程取得的成绩低于学生平均分。和教师A相比，教师B课程平均分比较低。可以推测教师B教学效果比教师A差，或者教师B给学生的平时成绩比较低。

图6

图7 展示了该课程a的学生表现的散点图，每个点的坐标为（pia，gia），横坐标表示学生i在a课程的平时成绩，纵坐标表示学生i在a课程的总评成绩。可以明显看出，教师A的学生平时成绩分布区间较广，对学生有加分也有扣分，教师B的学生平时成绩大部分介于0-10分之间，并且学生总评成绩越低，教师给学生的平时成绩会相应提高，可以推测，学生期末考试不及格时，教师B通过提高平时成绩让学生总评成绩及格。

图7

3.5 词云图

词云图可以快速分析文本或数据出现的频次，并用多种风格和颜色突出显示频繁出现的内容。使用词云图可以展示学生对教师课程评估的文本内容，了解学生对教师评价，也可以分析某个专业的学生选修课程，了解哪些课程受学生喜欢。

图8展示了专业A的学生选修课的选修情况，从图中可以直观看到，最受该专业学生欢迎的课程依次有《数学建模》《iPhone程序设计》《生物起源与进化等》《自然灾害学》《汽车构造与驾驶技术》等。

图8

4 结语

目前，越来越多的高校正在建设智慧校园应用[9]，目的是给各个管理部门提供数据支撑和决策支持。本文使用了不同类型的图表，从多个维度对教务数据进行了展示并分析，并从中发现教学工作中存在的问题，但这仅仅是教务分析的基础内容。在此基础上，还有可以开展更加深入的开发与研究。

第一，针对教务分析的内容，可以开发教务数据分析平台，提供学校专任教师、学生、授予学位、优秀毕业生、优秀论文等指标的统计，为学校教务部门在学科评估、人才培养等指标提供数据；第二，提供教师评估结果及教学工作量数据分析，为人事部门在教师的职称评聘、岗位聘用等工作提供参考；第三，提供班级之间和专业之间的学习情况对比分析，为每年学生工作部门评比优秀班级和专业提供依据；第四，提供学生的学习情况分析，为学校评优工作小组在学生年度评优、奖学金评选等工作提供数据支撑。

此外，如何将用这些数据来指导实际教学，提升教学效果，也是需要深入研究的问题。进一步的，目前的教务数据仅仅是线下课程的数据，相比于线下课程，线上课程[10]学习系统具有更多的数据，如何对线上课程教学数据进行分析，也值得深入探讨和分析的问题。