【大学生在线测试数据可视化平台设计7000字（论文）】

[摘要]随着大数据技术的蓬勃发展，相关技术日益成熟，它与教育的融合也是必然的趋势。本课题的目标在于设计一个Web服务平台，用于管理教师个人信息和基于大学生在线测试数据的基本展示、可视化展示和算法分析。其中，通过现有成熟的数据分析算法对学生测试数据数据进行分析，可以更加深入的挖掘数据中潜在的价值，为教师的教学提供实质性的帮助。本Web服务平台基于B/S模式，系统开发需要应用的技术有：HTML+DIV、Javascript、SQLSERVER数据库、Asp.NetMVC框架等。[关键字]大数据；学生测试数据；Asp.NetMVC；SQLSERVER1前言1.1项目背景

随着国家教育的发展以及计算机软件开发技术的快速发展，国内各个高校都已经拥有可供本校学生在线进行测试的平台，自动改卷和组卷等功能为教师的日常教学和教学设计提供便利。然而目前多数高校的在学生结束测试之后，测试数据并没有得到很好的利用，教师对于测试数据的利用也仅限于查看学生的最终成绩。

现如今，大数据技术的蓬勃发展，为教育的发展提供了新的方向，相关技术的成熟，也加速了大数据技术与教育的融合。但是现今，大数据技术与学生成绩数据处理的融合仍不理想，教师仍是依靠传统的教学评价方式，结合学生成绩数据对学生进行评价。优秀率、最值和成绩排名仍是教师们广泛应用的数据分析项，Office办公软件也仍是教师们使用最多的分析工具，而这些方法和工具在现今的教学中，已经无法为教师提供更多实质性的帮助。在教学过程中，学生测试结果数据在现如今仍是教学评价中最重要的参考内容。然而，测试数据不仅仅是学生在某一时期、某一阶段的学习成果的体现，这其中还隐藏着许多有价值的信息，这些信息对学生今后的学习和教师的教学开展都具有十分重要的意义。因此，我们可以结合现今发展日益成熟的大数据技术，通过对测试后的数据进行可视化展示和挖掘分析，深入了解测试数据潜在的价值，从而为教师提供更加有价值的信息，为教师的个性化教育提供更为实质性的帮助。1.2目的和意义本项目的最终目的是通过实现一个可视化服务平台，基于高校在线测试平台的数据，或是教师手动导入的Excel格式的学生测试数据，使用大数据的算法对测试数据进行挖掘，寻找其中存在的规律，并将统计分析结果进行可视化呈现。常规的数据，只能以平平无奇的文字形式展示出来。使用数据可视化工具来展示数据，得益于它丰富的图形和色彩，数据的特征将会被更加直观地表达出来。同时，再结合展示前对数据进行的挖掘和分析，能够使我们发现藏匿在数据中的有价值的信息，从而将这些有价值的信息转化为有效的决策。如此一来，通过数据可视化图表，教师们能够以直观、全面的数据图表为基础，更加全面的对学生表现进行评价，提高教学质量。1.3论文结构本论文内容安排主要为以下六点：前言部分：该部分主要阐述项目研究背景以及该项目的选题意义。需求分析：从可行性，到功能需求，再到非功能需求，通过这几个方面来阐述项目系统实现的理论性。系统开发技术简介：主要介绍本系统在实现过程中所涉及到的开发技术和工具。系统设计：从系统总体模块设计开始介绍，然后通过用结构图等对各模块的功能设计进行介绍，最后以表格的形式，来说明数据表的具体设计。系统实现：以各功能的最终界面和关键代码的截图来展示最终本系统的实现情况。系统测试：从测试目的、测试用例和测试结果三部分来描述系统的测试情况。总结：阐述这次系统的设计与实现过程中学到的知识与感悟2需求分析2.1功能需求分析本网站适用于高等院校或各类职业学校对学生的测试数据进行基本展示、可视化展示和数据分析等操作。其中，系统角色一共分为两类：教师和管理员2.1.1教师角色功能分析（1）教师使用自己的教师账号进行登录，进入系统后既可修改自己的信息（2）教师可查看学生测试数据列表，对其进行增删改查，也可以将固定格式的Excel表导入到数据库中。（3）教师可以查看学生测试数据的可视化，可以选择展示某个班级的多次测试数据的集合，也可以选择查看某次考试多个班级的可视化对比（4）教师可以查看以学生测试数据为基础的测试数据分析，分析的结果是通过算法分析出该班级学生在多次考试中所表现出来的特性（5）教师可以查看以测试数据为基础的课程分析，该功能也可以展示学生不同科目之间在数据上表现出来的相关性图SEQ图\*ARABIC1教师用例图2.1.2管理员角色功能分析管理员角色功能分析如下：管理员使用管理员账号登录系统，登录进入之后即可修改个人信息（超级管理员除外）。管理员拥有教师所拥有的功能权限。管理员可以对系统录入的学院和专业等信息进行增、删、改、查，从而规范院系、专业和教师等信息。管理员可以对教师个人信息进行增、删、改、查和授权以及密码重置等操作。（5）管理员可以对网站欢迎首页公告内容进行增、删、改、查。图SEQ图\*ARABIC2管理员用例图2.2可行性分析2.2.1技术可行性系统开发所使用到的技术，本人在大学期间均有深入学习和应用。此外，得益于Asp.NetMVC框架规范性和便捷性、以及SQLSERVER的开发优点，实现一个逻辑清晰、操作简便、界面美观的Web系统在开发技术上可行性高。2.2.2友好交互可行性本系统在操作逻辑上无复杂设计，界面设计也遵循友好交互，简明交互的原则，从设计语言和视觉语言上采用简单直白的界面设计，让用户都能方便快捷地掌握本系统的操作流程和各个功能的使用方法。2.3非功能性分析（1）交互页面整体设计合理，全局字体样式设置合适，网页空间利用率高等（2）常规的数据查询、添加、删除和修改等操作，相应时间不能过长，应控制在5秒以内（3）系统应有日志记录功能，记录所有用户访问的相关信息，便于后续系统维护3开发技术简介3.1开发语言与技术3.1.1C#和Asp.NetMVCC#是微软在2001年开发和推出的一种编程语言，它是一种简单、现代、面向对象的语言，它为现代开发人员提供了构建软件的灵活性和功能。ASP.NETMVC是遵循软件模式的Model-View-Controller来发展，其中Model是处理数据的逻辑组件，View是与用户进行交互的前端页面，而Controller则是接取来自用户的指令与数据，并将Model与View做集成的控制器3.1.2三层架构技术三层架构是一个完善的软件应用程序架构，它将应用程序组织成三个逻辑和物理计算层:表示层(即用户界面)、处理数据的应用程序层(即处理数据的应用程序层)和存储和管理与应用程序相关联的数据的数据层。三层架构的主要好处是，由于每个层都运行在自己的基础设施上，每个层都可以由单独的开发团队同时开发，并且可以根据需要进行更新或扩展，而不会影响其他层。表示层：它的主要目的是向用户显示信息并从用户那里收集信息。这个顶级层可以在web浏览器上运行。业务逻辑层：在该层中，使用业务逻辑（一组特定的业务规则）处理在表示层中收集的信息（有时针对数据层中的其他信息）。它还可以添加、删除或修改数据层中的数据。数据访问层：它是存储和管理应用程序处理的信息的地方。这可以是一个关联式资料库管理系统数据库，比如PostgreSQL，MySQL。三层架构的优点：（1）开发人员可以依据自身开发需求，只关注这其中的某一层；（2）三层之间的耦合性较低新的实现代替旧的实现更加容易；（3）各层之间逻辑分明，利于对它们进行复用。（4）使得整体的开发结构更加的清晰明确（5）得益于低耦合性和清晰的逻辑，后期维护的成本得以大大降低3.1.3Echart前端插件库ApacheECharts是用于数据可视化的JS开源库。它提供了一个强大的、交互式的图表和数据可视化，并且支持web浏览器、移动应用和后端使用。它还提供了丰富的可视化类型，只要将数据转变为符合Echarts规定的数据格式，即可轻松实现数据的各种可视化展示，包括但不限于：折线图、柱状图、K线图和饼图等等。利用这一特性，本系统可以实现某次考试各个参考项的综合展示（平均分、最高分和最低分等等），以及某次考试不同班级之间的对比等等。3.1.4K-Means算法K-means数据聚类是一种将相似对象分组成群的算法。数据聚类的端点是一组集群，其中每个集群彼此不同，每个集群中的对象彼此大致相似。。利用k均值聚类对某次考试的学生数据进行计算，可以得出不同水平学生之间的“中心”，从而判断出不同水平之间的学生差异大小。3.2开发工具和环境MicrosoftVisualStudio是Microsoft提供的集成开发环境（IDE）。它是一个编写计算机程序、网站、web应用程序和web服务的工具。它包括代码编辑器、调试器、GUI设计工具和数据库模式设计器，并支持大多数主要的修订控制系统。它有免费的“社区”版本和付费的商业版本。SQLServerManagementStudio（SSMS）是MicrosoftSQLServer2005首次推出的软件应用程序，用于配置、管理和管理MicrosoftSQLServer中的所有组件。它是SQL2000或更早版本中EnterpriseManager的继承者。该工具包括脚本编辑器和图形工具，用于处理服务器的对象和功能。它的一个中心功能是对象资源管理器，它允许用户浏览、选择和操作服务器中的任何对象。4系统设计4.1系统功能模块4.1.1教师角色通过教师角色进行需求分析，可得到教师角色功能结构图，详见图3

图SEQ图\*ARABIC3教师功能结构图4.1.2管理员角色通过对管理员角色进行需求分析，得到管理员角色功能结构图，详见图4图SEQ图\*ARABIC4管理员功能结构图4.2核心功能设计4.2.1教师角色操作流程图通过对教师角色功能分析，可以得到教师角色操作流程，如图5所示图SEQ图\*ARABIC5教师角色操作流程图4.2.2管理员角色操作流程图通过对管理员角色功能分析，本系统的管理员角色操作流程，如图6所示图SEQ图\*ARABIC6管理员角色操作流程图4.3后台数据库设计为了能够实现系统存储数据的需要，方便进行增加、查询、修改、删除和分析等操作，需要根据具体的功能需求，合理设计相应的数据库表。本系统涉及的主要数据表一共有5张，分别为：用户表、学院信息表、专业信息表、学生测试数据表和公告信息表。如表1至表5所示。用户表（Base_User），主要字段有用户ID，，用户登录账号，用户登录密码，以及用户姓名等，方便存储和管理用户的基本信息表1Base_User表字段名称数据类型主键非空USER_ID用户idINT√√COLLEGE_ID学院idINTMAJOR_ID专业idINTREAL_NAME名字VARCHAR(32)GENDER性别VARCHAR(32)MOBILE联系电话INTPASSWORD登录密码VARCHAR(32)CREATEOR创建人VARCHAR(32)学院信息表（Base_College），用来存储和管理院系信息，表结构如表2表2Base_College表字段名称数据类型主键非空COLLEGE_IDidINT√√COLLEGE_NAME学院名称VARCHAR(32)Manager负责人VARCHAR(32)Manage_Telphone负责人电话BIGINTCREATED_BY创建人VARCHAR(32)CREATED_TIME创建时间DATETIMEUPDATED_BY更新人VARCHAR(32)UPDATED_TIME更新时间DATETIME专业信息表（Base_Major），用于存储和管理学院下面的相关专业信息，该信息表的表结构，如表3所示：

表3Base_Major表字段名称数据类型主键非空MAJOR_ID专业idINT√√MAJOR_NAME专业名称VARCHAR(32)Manager负责人VARCHAR(32)Telephone负责人联系电话BIGINTCREATED_BY创建人VARCHAR(32)CREATED_TIME创建时间DATETIME学生测试数据表（Base_StudentGrade)，用于存储和管理学生在线测试数据，方便教师查看、进行可视化展示和算法分析。该表为临时表，教师可将Excel表中的测试数据导入此表。表结构如表4所示：表4Base_StudentGrade表字段名称数据类型主键非空IDidINT√√COLLEGE_NAME学院VARCHAR(32)MAJOR_NAME专业VARCHAR(32)CLASS_NAME班级VARCHAR(32)STUDNET_NAME姓名VARCHAR(32)STUDENT_ID学号VARCHAR(32)COURSE科目VARCHAR(32)SCORE得分INT公告信息表（Base_Notice），用于管理网站首页公告信息，以便于即使更新最新消息等。表结构如表5所示：表5Base_Notice表字段名称数据类型主键非空IDidINT√√NOTICE_IMG公告图片TEXTNOTICE_TITLE公告标题VARCHAR(32)NOTICE_DESCRIBE公告简述TEXTNOTICE_CONTENT公告内容TEXT5系统实现5.1教师角色5.1.1教师角色登录页教师个人信息需要先由管理员录入，教师可以使用账号和密码进行系统登录，当输入的账号密码与数据库数据比对正确之后，系统将跳转至主页面，否则将会在表单顶部提示相关信息，详见图7图SEQ图\*ARABIC7登陆页登录页的前端设计和后台关键代码如图8和图9所示：图SEQ图\*ARABIC8登录页关键代码图SEQ图\*ARABIC9登录页关键代码5.1.2教师角色登录后主页面教师角色使用相关账号密码登录系统之后，即可进入网站主页面，该页面左侧为导航栏，右侧为学院公告，详见图10图SEQ图\*ARABIC10教师角色主页面5.1.3个人设置页面教师如果需要修改个人信息，可以点击主页右上角的“个人中心”，个人信息可以在此页面进行修改，如图11所示图SEQ图\*ARABIC11个人设置页面个人信息编辑关键代码，如图12所示图SEQ图\*ARABIC12个人信息编辑关键代码5.1.4成绩列表页面在“成绩列表”页面中，教师可以查看学生成绩数据表格，对其进行数据的查询、添加、修改、删除和批量导入，如图13所示图SEQ图\*ARABIC13成绩列表学生测试数据的导入界面图SEQ图\*ARABIC14测试数据导入成绩列表页面关键代码如图15所示：图SEQ图\*ARABIC15成绩列表关键代码5.1.5成绩可视化页面教师角色可以点击“成绩可视化”来查看自己教授的某个班级学生某次测试数据的可视化展示。教师可以查看某班级某次考试的数据可视化，其中可视化的内容分为“综合数据”和“分数分布”，如图16和图17所示图SEQ图\*ARABIC16成绩可视化页面--综合数据图SEQ图\*ARABIC17成绩可视化页面--分数分布关键代码如图18所示图SEQ图\*ARABIC18某班级考试可视化关键代码教师还可以选择展示某次考试多个班级之间多项数据的对比，如图19所示图SEQ图\*ARABIC19成绩可视化--班级对比关键代码如图20所示图SEQ图\*ARABIC20某次考试页面关键代码5.1.6成绩分析页面教师角色可以在主页中点击“成绩分析”来查看自己教授的某个班级学生多次测试得到的数据所展示出来的潜在信息，详细情况如图21所示图SEQ图\*ARABIC21成绩分析页面该页面关键代码如22图SEQ图\*ARABIC22成绩分析关键代码5.2管理员角色5.2.1管理员角色登录后主页面管理员角色登录之后，除了可以操作教师角色可操作的所有界面之外，还可以对学院、专业和教师等进行管理，如图23图SEQ图\*ARABIC23管理员主界面5.2.2学院管理页面管理员可通过“学院管理”模块，新增或者编辑现有学院信息，如图24图SEQ图\*ARABIC24学院管理页面学院管理关键代码如25所示图SEQ图\*ARABIC25学院管理关键代码5.2.3专业管理页面管理员可以在“专业管理”页面点击左侧学院，筛选出对应的专业信息，然后对其进行管理，如图26所示图SEQ图\*ARABIC26专业管理页面专业管理关键代码如图27所示图SEQ图\*ARABIC27专业管理关键代码5.2.4教师管理页面“教师管理”页面可以查看教师列表，该页面为各教师的详细信息查看页，管理员可以综合管理以及关键字（姓名和工号等）来查询某位教师信息图SEQ图\*ARABIC28教师管理界面教师管理关键代码如下图所示图SEQ图\*ARABIC29教师管理关键代码管理员可添加教师角色的账号，如图30所示图SEQ图\*ARABIC30添加教师角色添加功能的关键代码如图31所示图SEQ图\*ARABIC31教师用户添加功能关键代码管理员可以对教师用户进行授权操作，授权教师查看某个界面和允许教师在某个界面进行增删改查的操作等等，以此来实现多元化管理，如图32图SEQ图\*ARABIC32权限管理页面权限管理关键代码如图33所示图SEQ图\*ARABIC33权限管理关键代码5.2.5公告管理管理员可以首页的公告内容进行基本的管理，以便于及时更新公告显示的内容。图SEQ图\*ARABIC34公告管理页面对公告信息进行编辑，如图35所示图SEQ图\*ARABIC35公告编辑页面关键代码如图36所示图SEQ图\*ARABIC36公告管理关键代码6系统测试6.1测试目的由于本人学识有限，个人的系统开发能力并没有达到一个十分高级的水平，所以在开发系统的时候，难免会有代码逻辑错误等问题产生，系统测试的目的之一，是为了能够让系统抛出这些错误，而后对其进行修复。实际上，对于软件开发而言，无论是PC端，移动端还是Web端等等平台的程序开发，无论是使用何种开发技术，都不可能完全不产生错误。技术虽然一直在更新迭代，一直在进步，但是新的技术并不能完全杜绝其在应用的过程中所存在的缺陷，只能减少。测试的主要目的在于：为了发现开发者在系统开发过程中出现的代码逻辑错误等问题以省时省力并行之有效的方式和方法找出系统中潜在的各种错误和缺陷为今后的开发和测试积累宝贵的经验6.2测试用例本系统将采用黑盒测试法来进行测试。通过登录两个角色身份的账号来对账号下所属的功能项进行使用测试，以此来检验系统功能是否能正常。首先是教师角色下所有模块的测试，测试流程为：登录测试-->个人信息测试-->修改密码测试-->成绩列表测试-->成绩可视化测试-->成绩分析测试-->课程分析测试。测试结果报告表如表所示表8教师角色