余小高+余小鵬

摘 要：當(dāng)前，部分高校學(xué)生學(xué)習(xí)生活沒有規(guī)律，對學(xué)習(xí)和身體健康非常不利，為了幫助這些學(xué)生健康發(fā)展，完成學(xué)業(yè)，有必要研究高校大學(xué)生作息規(guī)律判斷方法。本文在研究國內(nèi)外文獻和實際調(diào)研的基礎(chǔ)上，提出了大學(xué)生作息規(guī)律判斷方法的關(guān)鍵問題解決方案，并給出了該方法的工作流程。將該方法應(yīng)用到實際數(shù)據(jù)分析中，結(jié)果證明了研究的方法具有可行性和高精度高效率。

關(guān)鍵詞：問題學(xué)生；作息規(guī)律；方法

中圖分類號：TP393 文獻標志碼：A 文章編號：1673-8454（2017）15-0001-04

隨著智慧校園建設(shè)的推進，校園“一卡通”系統(tǒng)已經(jīng)成為學(xué)生在校內(nèi)的“身份證”，應(yīng)用到食堂就餐、開水領(lǐng)用、實驗室上機、圖書館門禁及圖書借閱、校醫(yī)院看病、宿舍門禁、校園網(wǎng)賬戶管理、校園超市及校內(nèi)各處零售機等。教務(wù)系統(tǒng)也已趨于成熟，涵蓋了學(xué)生在校期間各時間的成績、課程表等信息。這些系統(tǒng)已經(jīng)積累了大量的數(shù)據(jù)。

由于大學(xué)生上課的教室不是固定的，不同專業(yè)班級的學(xué)生有時在一個課堂上，根據(jù)經(jīng)驗，存在個別學(xué)生找人替代上課和考試的現(xiàn)象，有時教師點名時，有學(xué)生冒充沒到的學(xué)生簽到，任課教師無法精確到每個學(xué)生是否到了教室，導(dǎo)致難以發(fā)現(xiàn)長期不在學(xué)?；虿徽Ｉ险n的學(xué)生，這些學(xué)生屬于高風(fēng)險學(xué)生。同時，有些學(xué)生即使在學(xué)校，也按時上課，但是生活沒有規(guī)律，晚上不睡覺，或睡覺少，白天上課無精打采，思想開小差，或干脆上課睡覺。還有些學(xué)生吃飯沒規(guī)律，以吃零食替代吃飯或干脆整體不吃飯等等，筆者曾經(jīng)發(fā)現(xiàn)個別學(xué)生周末通宵打游戲，從周五晚上到周六晚上不間斷地玩游戲，不睡覺不吃飯，身體虛弱，精神恍惚。為了發(fā)現(xiàn)這些學(xué)生，幫助這些學(xué)生完成學(xué)業(yè)，本文根據(jù)校園“一卡通”系統(tǒng)數(shù)據(jù)、教務(wù)系統(tǒng)數(shù)據(jù)等，探討了高校學(xué)生作息規(guī)律判斷方法，力圖發(fā)現(xiàn)學(xué)生的生活、學(xué)習(xí)規(guī)律，判斷學(xué)生是否在規(guī)定的時間就餐就寢，是否按時上課，是否長期不在學(xué)校等等。通過這些分析，可以幫助教師和教育工作者了解學(xué)生的實際情況，預(yù)測風(fēng)險學(xué)生，幫助學(xué)生完成學(xué)業(yè)。

一、國內(nèi)外研究現(xiàn)狀

當(dāng)前研究和開發(fā)校園“一卡通”系統(tǒng)和教務(wù)系統(tǒng)的文獻很多，但大部分是對這些系統(tǒng)的開發(fā)、管理等進行論述，或?qū)?shù)據(jù)的處理過程進行闡述。文獻[1]對高校一卡通消費數(shù)據(jù)進行了分析，沒有將一卡通數(shù)據(jù)應(yīng)用到學(xué)生作息規(guī)律判斷方面。文獻[2]利用OLAP技術(shù)對一卡通數(shù)據(jù)的分析進行了總體論述，沒有介紹具體的分析方法。文獻[3]利用一卡通數(shù)據(jù)對學(xué)生消費、熱水消費和商戶營業(yè)狀況進行了分析，沒有涉及到學(xué)生作息規(guī)律判斷的方法研究。文獻[4]介紹了校園卡信息管理系統(tǒng)數(shù)據(jù)挖掘模型，沒有給出具體的分析方法。文獻[5]利用教育數(shù)據(jù)對學(xué)生成績進行了總體上的預(yù)測，沒有涉及到具體的學(xué)生。文獻[6]闡述了教育數(shù)據(jù)分析模型，沒有給出具體的數(shù)據(jù)處理方法。文獻[7]提出了高校學(xué)生學(xué)業(yè)幾條支持路徑，但沒有給出具體的實施方法。文獻[8]提出了一個高校教育大數(shù)據(jù)平臺及一般的應(yīng)用，沒有涉及到具體的應(yīng)用方法。

通過以上分析，還沒有文獻對校園“一卡通”系統(tǒng)等產(chǎn)生的數(shù)據(jù)對學(xué)生作息規(guī)律判斷的方法進行研究，因此本文的研究具有理論價值和實際的應(yīng)用價值，為后續(xù)風(fēng)險學(xué)生的預(yù)測研究打下基礎(chǔ)。

二、關(guān)鍵問題解決方案

1.數(shù)據(jù)處理時間單位的確定

高校各系統(tǒng)產(chǎn)生的數(shù)據(jù)有實時數(shù)據(jù)，也積累了大量的歷史數(shù)據(jù)。大學(xué)生作息規(guī)律的判斷所需數(shù)據(jù)，是以某一時間段的數(shù)據(jù)為基礎(chǔ)的，比如一個星期、一個月、甚至一個學(xué)期等等。因此，對數(shù)據(jù)的實時性要求不高。若對學(xué)生學(xué)習(xí)、生活實施監(jiān)測，那么就需要實時數(shù)據(jù)。為了減輕數(shù)據(jù)的處理能力，本文以一個整天（24小時）的數(shù)據(jù)為處理時間單位，進行數(shù)據(jù)處理，并將得出的問題學(xué)生的數(shù)據(jù)導(dǎo)入到問題學(xué)生數(shù)據(jù)庫中，通過每天的數(shù)據(jù)處理，可以得出一個時間段（比如，一個星期或一個月等）學(xué)生的作息規(guī)律判斷，對于有問題的學(xué)生，采取幫扶。

2.特征數(shù)據(jù)的確定

當(dāng)前，“一卡通”系統(tǒng)、教務(wù)系統(tǒng)等包含了學(xué)生的基本信息，比如學(xué)號、卡號、姓名、院系，刷卡數(shù)據(jù)除了包括學(xué)生的基本信息外，還有刷卡時間、刷卡地點、刷卡事項、刷卡機號、消費金額等。這些基本數(shù)據(jù)可以識別具體的學(xué)生刷卡情況，因此將這些數(shù)據(jù)項作為學(xué)生作息規(guī)律判斷的特征數(shù)據(jù)。學(xué)號是學(xué)生在校內(nèi)唯一的識別碼，根據(jù)學(xué)號可以識別學(xué)生專業(yè)年級及班級等?？ㄌ栍锌赡苡凶兓?，比如換卡，那么卡號也許會有改動。刷卡地點記錄了食堂、零售點、圖書館等具體的地點。刷卡事項記錄了每一次刷卡的用途。因此，特征數(shù)據(jù)項為{學(xué)號，刷卡時間，刷卡地點，刷卡事項}，這樣可以減少數(shù)據(jù)處理量，提高效率。

3.作息規(guī)律判斷的方法

下面介紹幾種主要的作息規(guī)律判斷的方法：

（1）上課缺勤或遲到、早退學(xué)生的識別方法

學(xué)校要求教師上課時清點學(xué)生，但在實際操作中，由于學(xué)生人數(shù)較多，教室不固定，同時上課期間有學(xué)生進去現(xiàn)象，因此，教師上課清點人數(shù)的方法并不精確。若幾個班合班上課，幾十或一百多人，人工點名很浪費時間，上課效果會大打折扣。基于這些問題，可采用如下方法輔助找出缺勤或遲到早退的學(xué)生：① 在上課時間段，有刷卡記錄；②全天沒有刷卡記錄。根據(jù)這些數(shù)據(jù)，再加以實際的確認，就可以發(fā)現(xiàn)問題學(xué)生。

（2）不在學(xué)校的學(xué)生識別方法

對某一個時間段的數(shù)據(jù)跟蹤，可發(fā)現(xiàn)沒有刷卡記錄的學(xué)生，這些學(xué)生可確定為疑似長期不在學(xué)校的學(xué)生，再進行確認，就可以精確找出這些學(xué)生。

（3）不在宿舍的學(xué)生識別方法

有個別學(xué)生在校外或校內(nèi)租房，或住在親友家，但是有的學(xué)生沒有把這些住宿信息告訴老師或管理人員，存在潛在的風(fēng)險。根據(jù)宿舍門禁刷卡記錄，就可以找出這些學(xué)生。

（4）就寢沒規(guī)律的學(xué)生識別方法

有些學(xué)生就寢沒有規(guī)律，晚上不睡，早上不起床等現(xiàn)象，可以根據(jù)這些學(xué)生宿舍門禁刷卡時間段和利用個人賬戶在校園上網(wǎng)時間段與正常作息時間對比，找出這些學(xué)生。

（5）飲食沒規(guī)律的學(xué)生識別方法

有些學(xué)生吃飯沒有規(guī)律，一日三餐或者不按規(guī)定時間吃飯，或幾餐不吃，或呆在宿舍點外賣，或在零售點買零食吃，等等。可以通過學(xué)生刷卡消費的時間段與正常飲食時間對比，找出這些學(xué)生。

（6）找出生病的學(xué)生識別方法

有些學(xué)生身體健康存在問題，為了關(guān)心這些學(xué)生，可以通過學(xué)生“一卡通”在校醫(yī)院的看病記錄發(fā)現(xiàn)這些學(xué)生。

4.數(shù)據(jù)處理的效率

全校學(xué)生的“一卡通”數(shù)據(jù)量大，涉及面廣。為了提高處理效率，采用分布式存儲，并行處理。由于學(xué)生“一卡通”數(shù)據(jù)中，有學(xué)生學(xué)號等信息，可以根據(jù)院系專業(yè)班級分類，分別存儲，并行出來，比如以院系為單位存儲和處理，將處理的結(jié)果再進行整合，就可以得出全校學(xué)生的數(shù)據(jù)。

數(shù)據(jù)處理過程中，涉及到學(xué)生基本信息庫、課程表、標準作息庫。標準作息庫是根據(jù)青年大學(xué)生的科學(xué)作息規(guī)律、學(xué)校的規(guī)章制度等建立的。這三類數(shù)據(jù)相對是靜止的，完全可以根據(jù)院系分布式存儲。在流程設(shè)計上，疑似問題學(xué)生數(shù)據(jù)庫起著過渡作用，由于學(xué)生刷卡時，不一定是用自己的卡，只有對疑似問題學(xué)生進行確認后，才能將這些學(xué)生的數(shù)據(jù)導(dǎo)入到問題學(xué)生數(shù)據(jù)庫。疑似問題學(xué)生數(shù)據(jù)庫和問題學(xué)生數(shù)據(jù)庫是動態(tài)的，也要根據(jù)院系等劃分分布式存儲，并行處理，提高效率。

5.少量樣本法

對于全校學(xué)生，大多數(shù)學(xué)生的作息是根據(jù)學(xué)校的規(guī)定正常而有規(guī)律的，只要少數(shù)學(xué)生的作息規(guī)律存在問題，為了減少數(shù)據(jù)的存儲量，提高處理效率，把那些作息規(guī)律有問題的學(xué)生找出來，存放到問題學(xué)生數(shù)據(jù)庫中，那么剩下的學(xué)生作息就是正常而有規(guī)律的，不需要將這些學(xué)生的刷卡數(shù)據(jù)重新建庫。

三、工作流程

1.問題學(xué)生判斷流程

依據(jù)“一卡通”等系統(tǒng)抽取的數(shù)據(jù)，構(gòu)建問題學(xué)生數(shù)據(jù)庫的流程如圖1所示，具體如下。

步驟1：根據(jù)特征數(shù)據(jù)集，抽取一卡通系統(tǒng)的數(shù)據(jù)。

步驟2：根據(jù)抽取的一卡通系統(tǒng)數(shù)據(jù)，分出全天沒有用卡的學(xué)生和用卡的學(xué)生；將全天沒有用卡的學(xué)生信息導(dǎo)入疑似問題學(xué)生數(shù)據(jù)庫中，因為這些學(xué)生有可能不在學(xué)校里，可查出長期不在學(xué)校的學(xué)生。

步驟3：剩余數(shù)據(jù)與食堂就餐數(shù)據(jù)比較，若全天沒有用餐記錄，再與零售點數(shù)據(jù)比較，若零售點也沒有用卡記錄，或在零售點用卡的時間不是正常的用餐時間，則將這些學(xué)生的信息導(dǎo)入到疑似問題學(xué)生數(shù)據(jù)庫，因為這些學(xué)生吃飯沒規(guī)律，或在校外就餐。

步驟4：剩余數(shù)據(jù)與課程表和宿舍門禁數(shù)據(jù)對比，若是非規(guī)定時間用卡或全天沒有用卡刷門禁，則將這些學(xué)生的信息導(dǎo)入到疑似問題學(xué)生數(shù)據(jù)庫，因為這些學(xué)生要么呆在宿舍很少出去，以至于缺課，要么全天沒有回宿舍。

步驟5：剩余數(shù)據(jù)與校園網(wǎng)賬戶數(shù)據(jù)比較，若在非正常時間段上網(wǎng)，則將這些學(xué)生的信息導(dǎo)入到疑似問題學(xué)生數(shù)據(jù)庫，因為這些學(xué)生要么上課時間在上網(wǎng)，要么就寢時間在上網(wǎng)。

步驟6：剩余數(shù)據(jù)與其他有關(guān)系統(tǒng)數(shù)據(jù)比較，比如圖書館門禁及借書數(shù)據(jù)等，若刷卡時間與上課時間沖突，表明該學(xué)生缺課，將這些學(xué)生的信息導(dǎo)入到疑似問題學(xué)生數(shù)據(jù)庫。

步驟7：將疑似問題學(xué)生數(shù)據(jù)庫的信息進行確認，形成問題學(xué)生數(shù)據(jù)庫。確認的原因主要有：①個別學(xué)生有可能不使用本人的卡就餐、超市購物、門禁等，存在相互借卡現(xiàn)象。②在門禁系統(tǒng)中，存在一人刷卡，多人進出的現(xiàn)象。③部分刷卡設(shè)備時間不同步，造成時間不準確。④部分學(xué)生不用校園網(wǎng)賬戶上網(wǎng)，通過手機4G等上網(wǎng)，難以了解這些學(xué)生上網(wǎng)情況。⑤一卡通中，有部分臨時卡，這些臨時卡有可能是外來人員臨時使用的，有可能是學(xué)生使用非本人的信息申請的。

2.學(xué)生作息規(guī)律判斷流程

根據(jù)構(gòu)建的問題學(xué)生數(shù)據(jù)庫，與學(xué)校規(guī)定的作息要求等對比，得出某一時間段學(xué)生的作息規(guī)律（比如一個星期，一個月，一個學(xué)期等），其流程如圖2所示，具體如下。

步驟1：將全校學(xué)生名單與問題學(xué)生數(shù)據(jù)庫中學(xué)生對比，把不在問題學(xué)生數(shù)據(jù)庫中的學(xué)生導(dǎo)出到正常作息、生活有規(guī)律的學(xué)生庫中。

步驟2：將問題學(xué)生的作息數(shù)據(jù)與正常作息標準庫中數(shù)據(jù)進行相似度計算[9]。

步驟3：根據(jù)相似度計算結(jié)果，對問題學(xué)生進行分類，主要有：①吃飯沒規(guī)律，沒有按時就餐；②休息沒規(guī)律，沒有按時就寢；③不按時上課，部分時間在學(xué)校，部分時間不在學(xué)校的學(xué)生；④在學(xué)校，但長期不上課的學(xué)生；⑤長期不在學(xué)校的學(xué)生；⑥身體不健康的學(xué)生，即到醫(yī)院看病的學(xué)生；⑦其它情況。

四、應(yīng)用

根據(jù)本校院系的設(shè)置，在實驗室中用15臺計算機代表15個院系，對這些數(shù)據(jù)分院系存放。在已有的研究基礎(chǔ)上（已完成教育大數(shù)據(jù)集成研究），根據(jù)學(xué)生特征數(shù)據(jù)項，抽取本校一卡通系統(tǒng)一個月的3G數(shù)據(jù)量，有120多萬條記錄，建立學(xué)生作息數(shù)據(jù)庫，該庫含有疑似問題學(xué)生數(shù)據(jù)和問題學(xué)生數(shù)據(jù)兩個表，并以院系界限分配到15臺計算機中存儲。

設(shè)學(xué)生特征數(shù)據(jù)項為：Char_data={學(xué)號，上課情況，用卡時間，金額，地點，事項}。設(shè)學(xué)生作息數(shù)據(jù)庫名稱為Student_schedule，該庫中疑似問題學(xué)生數(shù)據(jù)表名稱為Schedule1，問題學(xué)生數(shù)據(jù)表名稱為Schedule2。創(chuàng)建數(shù)據(jù)庫如下。

問題學(xué)生數(shù)據(jù)表名Schedule2的創(chuàng)建方法與Schedule1一樣。下面演示計算機處理過程，由于涉及到學(xué)生個人的信息，故將學(xué)生的真實學(xué)號隱去，改為6位數(shù)字編號。

1.計算該時間段第一天的數(shù)據(jù)，得出如表1所示的疑似問題學(xué)生數(shù)據(jù)

表1中顯示了學(xué)號為100000的學(xué)生在2016年12月1日的刷卡情況。根據(jù)課表，該學(xué)生上午有4節(jié)課，但是在上課期間有三次刷卡記錄，第一次是出宿舍門，第二次是超市購物，第三次是食堂就餐，由此初步推斷該學(xué)生上午沒有上課。根據(jù)該學(xué)生上網(wǎng)賬戶記錄，該學(xué)生從當(dāng)天下午14：05分鐘開始上網(wǎng)，一直到第二天早上3：52才下網(wǎng)，由此初步推斷該學(xué)生晚飯沒出來吃，上網(wǎng)時間過長。學(xué)號為100001的學(xué)生當(dāng)天沒有刷卡記錄，根據(jù)課表，該學(xué)生當(dāng)天沒有課，由此初步推斷該學(xué)生不在學(xué)校。

2.根據(jù)表1的數(shù)據(jù)進行確認，將非本人刷卡的數(shù)據(jù)去掉，得出如表2所示的問題學(xué)生數(shù)據(jù)

在表1基礎(chǔ)上，經(jīng)過實際確認，學(xué)號為100000的學(xué)生當(dāng)天在上課，作息規(guī)律正常。原來是該學(xué)生的中學(xué)同學(xué)過來留宿，睡在學(xué)號為100001的學(xué)生床上，借用了學(xué)號為100000的校園卡刷卡。因此，經(jīng)過實際確認，在問題學(xué)生數(shù)據(jù)表中，沒有學(xué)號為100000的學(xué)生信息，只有學(xué)號為100001的學(xué)生信息。

3.將該時間段每天的數(shù)據(jù)處理結(jié)果匯總，并與學(xué)校規(guī)定的學(xué)生作息規(guī)范進行相似度計算[9]，得出作息規(guī)律存在問題的學(xué)生（注：為保護學(xué)生的隱私，將具體信息隱去）

經(jīng)過一個月的數(shù)據(jù)分析，學(xué)號為100001學(xué)生每天的刷卡信息時有時無，有時上課期間不在學(xué)校。因此，該學(xué)生的作息規(guī)律判斷為沒有遵守學(xué)校的作息要求，不按時上課，有時不在校內(nèi)住宿。

五、結(jié)束語

信息技術(shù)在教育領(lǐng)域的廣泛應(yīng)該，教育數(shù)據(jù)呈爆炸式增長，校園“一卡通”數(shù)據(jù)、教務(wù)系統(tǒng)數(shù)據(jù)等與日俱增。為了更好地關(guān)心高校學(xué)生健康成長，完成學(xué)業(yè)，有必要研究高校學(xué)生作息規(guī)律判斷的方法，給有問題的學(xué)生以幫扶。在教育大數(shù)據(jù)環(huán)境下，結(jié)合已有的研究成果，本文提出了高校學(xué)生作息規(guī)律判斷的關(guān)鍵問題解決方案、工作流程，并用實際的數(shù)據(jù)進行了驗證，表明本文研究的方法具有可行性，處理數(shù)據(jù)的速度快，精確度高。未來研究中，將利用該成果，完成對風(fēng)險學(xué)生的預(yù)測，更好地為教育教學(xué)服務(wù)。

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（編輯：王曉明）