基于灰关联度的远程高等教育招生信息分析系统设计与实现

宋立洪， 齐新安， 张文盛， 李宁辉， 钱立三， 卜永忠

(安徽广播电视大学，合肥 230022)

一、引言

根据《国家中长期教育改革和发展规划纲要(2010－2020年)》要求，大力发展现代远程教育，建设以卫星、电视和互联网等为载体的远程开放继续教育及公共服务平台，为学习者提供方便、灵活、个性化的学习条件。安徽省教育厅为创新成人高等教育人才培养模式，发挥网络教育在构建终身教育体系和学习型社会中的骨干作用，在2013年安徽高等教育振兴计划中设立了“成人高等教育远程化教学模式改革和信息化建设项目”。该项目以安徽电大的远程教育办学条件和覆盖全省城乡的办学网络为依托，整合、优化我省33所普通本科高校的优质教育资源，建立我省成人高等教育统一的网络教学和管理平台，逐步实现我省成人本科高等教育由函授、业余等教学模式向网络化、信息化的转变，以满足移动互联背景下学习者的个性化需求。[1]

以安徽省2009－2012年四年招生录取数据为例，安徽电大开放教育录取人数依次分别为38 451人、39 209人、46 495人和44 384人，安徽省成人高等教育录取人数依次分别为83 076人、88 984人、110 095人和119 256人，二者的招生规模比分别为:1∶2.16、1∶2.27、1∶2.37、1∶2.69。在这个积极发展的态势中，实现对远程高等教育专业招生规模的灰关联度分析，探索其与全省成人高等教育当年招生总规模变化比较关系等一系列问题，关系到高等学校专业结构的优化以及更好的服务社会需要。本课题项目研究的重要出发点就是在“远程高等教育招生信息分析系统”设计与实现专业招生规模的灰色关联度分析。

二、数据准备及整理

以分析安徽电大远程开放教育招生专业为例，考虑到各专业分年(季)度逐步开设、各专业在春秋两季招生规模不平衡、成人高等教育分年度统计口径等因素，为使分析方案的环境一致，我们按照以下原则对原始数据进行了归纳整理:[2]

1.将春秋两季的招生数据合并，按年度分层次进行统计和分析。

2.考虑到数据的代表性，选取2007－2012年安徽电大开放教育的招生数据研究。

3.考虑到数据的连续性，选取连续6年招生(即春季或秋季招生)的本科专业研究。

4.考虑到数据的连续性，选取连续12季招生(即春季且秋季招生)的专科专业研究。

三、系统设计与实现

(一)系统设计

本系统基于PHP的MVC模型开发，前端采用DWZ富客户端框架，后端采用禅道框架(Zentao Framework)，数据库使用MYSQL。MVC是三个单词Model，View和Controller的缩写，该模型可以实现B／S系统开发的职能分工。模型(Model)负责实现业务逻辑，视图(View)负责和用户进行交互，控制(Controller)负责沟通Model与View，通过分析用户的请求，然后调用相关的Model获取数据，再递交给View进行结果渲染，最终发送给用户进行呈现。可见MVC模型能够降低模块之间的耦合性，提高开发效率，非常适合于进行B／S系统开发。

本系统架构最前端是用户浏览器，后面的WEB服务器使用IIS提供服务，IIS后面的脚本处理有PHP进程提供，PHP运行在FastCGI模式下。FastCGI模式是介于SAPI模式和CGI模式之间的一种新模式，既具有SAPI的高性能，又具有CGI的安全特性，在生产环境下应用较多。本系统通过安装WinCache扩展，能够缓存脚本编译后的中间代码，实现一次编译多次执行，极大提升系统的处理能力。在数据访问层，本系统使用PDO通用接口连接MYSQL轻量级数据库，在做到数据访问接口的抽象和统一时，仍能高效处理查询。

系统模块功能划分，如图1所示。主要划分为四大模块:统计管理、态势分析、缓存管理和系统管理。系统管理再分为学生管理、单位管理、菜单管理、用户管理和日志管理。统计管理完成对招生信息的深度数据挖掘，对招生人数进行多角度多层次聚合，其涵盖内容包括招生总数的分析，招生专业的分析，招生的地域化分析及其他分析。态势分析又分为同比分析、环比分析、灰关联度分析和柱状图，其中，灰关联度分析计算各专业的招生规模对指标集的关联矩阵，分析各专业对指标集的贡献大小，为招生专业的科学规划提供参考。缓存管理通过建立缓存机制，对学生数据进行适当聚合，提高统计分析性能。学生管理可完成学生信息导入，查询等。单位管理完成各类教学点的设置。菜单管理对用户可访问的功能进行管理。用户管理可创建用户，并进行授权。日志管理跟踪记录用户的重要操作，提高系统安全性。

图1 远程高等教育招生信息分析系统各模块功能

(二)灰色关联度实现的原理

目前对数据的灰关联度分析的软件主要有SPSS和DPS等，其中采用的灰关联度分析法是灰色系统理论的重要组成部分，其特点是可以在抽象的数列之间找到某些定性定量结合的关系，通过这些关系来实现对系统整体效果的分析、评估和预测，即:若能找到因子之间，因子与主行为特征量之间的灰关联做定量分析，在抽象的数列之间找出一些定性定量结合的关系。[3]

设Yi＝ ｛yi(k)｝为 参 考 序 列 (母 列)，Xj＝｛xj(k)｝为比较序列(子列)。i＝1，2，…，m；j＝1，2，…，n；k＝1，2，…，t；序列Yi＝ ｛yi(k)｝与序列Xj＝｛xj(k)｝的关联系数可由下式计算:

其中ε是灰关联系数的分辨系数。本项目分辨系数设定为0.5。

序列Xj对序列Yi的灰关联度为:

这个公式给出了求灰色关联度的具体方法。[4]

本系统分别定义Y和X，其中Y依次代表意义为:Y1为安徽电大开放教育招生总规模、Y2为招生总量占全国电大当年招生总规模比重(%)、Y3为招生总量与全省成人高校当年招生总规模比较(%)、Y4为本科(或专科)专业招生规模。其中X代表本科(或专科)各专业符号，当X代表本科各专业符号时，X1－X13依次分别代表法学、公共事业管理(教育管理)、工商管理、广告学、汉语言文学、金融学、计算机科学与技术、机械设计制造及其自动化(机电一体化系统方向)、会计学、土木工程、小学教育、行政管理、英语专业。当X代表专科各专业符号时，X1－X24依次分别代表护理学、教育管理、电子商务、工程造价管理、工商管理、广告、汉语言文学、建筑施工与管理、金融、计算机网络技术、计算机信息管理、机械制造与自动化、旅游、汽车、物流管理、物业管理、行政管理、农村行政管理、农业经济管理、法学、会计学、现代文员、小学教育、英语。

(三)实现灰色关联度的方法

根据上文中求灰色关联度的计算公式，设计主程序如下:

(四)系统实现灰关联度的结果及比较

由于系统中各量纲的因素不同，因此，在作分析之前，原始数据还需要消除量纲，变换为可比较的数据序列。灰色关联度分析对原始数据变换有均值化、初值化、标准化、区间值化和数值归一化等等。本系统选取了初值化的变换。

1.安徽电大开放教育招生专业及规模灰关联分析计算步骤及结果(本科)(按年连续招生)

(1)本系统实现情况

以本科为例，本系统数据模型如图2所示。

图2 本系统数据模型

本系统灰关联度分析计算结果如图3所示。

图3 本系统灰关联度分析计算结果

(2)DPS数据处理系统实现情况

DPS数据处理系统参数设置情况如图4所示。

图4 DPS数据处理系统参数设置

DPS数据处理系统实现结果，如图5所示。

图5 数据处理系统实现结果

2.安徽电大开放教育招生专业及规模灰关联度分析计算步骤及结果(专科)(按12个招生季连续招生)

采用同样过程和方法对专科数据进行分析，因篇幅原因，步骤和结果略。经过检查比较二者输出过程和结果(关联矩阵)也完全一致，系统完全实现了灰关联度分析功能。

鉴于本系统开放性的设计要求，对于其他各种类型招生数据，导入数据后也可以生成相应的灰关联矩阵。

四、灰关联度的研究结果与讨论

(一)专业规模发展趋势分析

通过对关联矩阵的分析，可以找出影响参考序列(母列)的强关联因子、次强关联因子、弱关联因子等；还可以找出母列和子列中的最强因子，最弱因子以及最强关联偶对和最弱关联偶对等。从而明了整个系统所处的状态，为制定规划和科学管理提供准确的咨询依据。[5]

以本科为例，“远程高等教育招生信息分析系统”输出的本科专业灰关联度分析的关联矩阵的结果排序如图6所示。

(二)专业规模发展趋势讨论

从统计数据看，远程开放教育本科(专科起点)层次的招生规模逐年扩大，呈现快速上升趋势，专科层次的招生规模处于稳定发展的态势，优势专业保持良好势态。随着我省社会经济的不断发展和对高层次人才的需求增加，我们预计未来几年内，开放教育本科层次仍有较大的发展空间，发展潜力较大的专业有会计学、法学、工商管理、计算机科学与技术、土木工程等。

图6 本科专业灰关联度分析的关联矩阵的结果排序

可以说，我省电大远程开放教育的总体发展态势良好，并成为全省电大的办学主体。但是，也存在着本专科层次发展不平衡和各专业之间发展不平衡的问题，如，本科层次中的会计学、法学、汉语言文学、工商管理、金融学、护理学、行政管理、土木工程等8个专业6年累计招生规模为68 495人，占本科专业招生(2007－2012年本科合计78 358人)总量的87.41%。

专业规模格局随经济和政策改变而发生显著变化。护理学、行政管理和土木工程专业随着社会需求增加以及生源市场拓展呈现迅速增长的态势，而汉语言文学和小学教育等专业因我省教师学历达标任务的完成，而呈现逐步下滑趋势。

资源、服务、管理是远程高等教育前进和发展的基石，也是需要我们深入挖掘提高的重点。通过开发B／S模式下“远程高等教育招生信息分析系统”，改变了招生信息资源的单纯横向使用为多向交叉使用，建立数据模型，将数据信息资源的共享深度体现到访问者需求、访问方式和结果，从而进一步促进了远程高等教育教学管理的规范化、科学化和精细化，促进远程高等教育的健康、有序发展。

[1]钱丰收.安徽成人高等教育在线:创新之举 有力之举[EB／OL].(2014－01－19)[2014－02－07].http:／／www.ahtvu.ah.cn／mm／news／vieww.asp？id＝4807.

[2]齐新安，朱祖林.安徽电大远程开放教育专业招生规模与发展态势的灰关联分析[J].安徽广播电视大学学报，2007(3):58－61.

[3]刘思峰，党建国，方志耕.灰色系统理论及其引用[M].北京:科学出版社，2004:76－78.

[4]邓聚龙.多维灰色规划[M].武汉:华中理工大学出版社，1989:10－11.

[5]邓聚龙.灰色控制系统[M].武汉:华中理工大学出版社，1985:348－360.