作品编号：C245（一等奖）

作品名称：趣学堂

作品单位：聊城大学环境与规划学院

小组成员：陈翔宇、于航章、潘志栋、路正苗

指导老师：马雪梅、何振芳

1需求分析

1.1设计背景

“互联网+教育”的教育模式已成为当今教育行业发展的趋势，各种类型的教育机构应运而生，在运营过程中存在的问题也逐渐显现出来，并且家长在选择教育机构的过程中也出现了 “选择困难症”等问题。教育机构苦于没有科学的管理平台对机构进行管理、宣传以达到扩大影响力、改善经营方式及增加招生的目的。
本系统从教育行业发展的痛点入手，借助GIS时空分析技术对大量结构化、非结构化数据分析，为教育机构经营提供科学合理的决策支持，同时帮助家长对教育机构的选择做到优中选优。该平台架起教育机构与家长之间的沟通桥梁，一方面解决了机构不了解市场竞争信息的难题，另一方面解决了家长选课盲目性问题，对于改善目前教育行业的问题具有重要的意义。

1.2存在问题

1.2.1教育行业主要存在的问题：
1.  教育机构：
（1）机构缺乏内部以及与其他教育机构之间的客观对比；
（2）机构无法宏观了解周围动态，做出科学、合理的宣传及选址决策；
（3）机构缺少合适的平台宣传以及推广自己。
2. 家长及学生：
（1）选课途径局限、费时，对选择的机构无精准对比；
（2）报名机构存在盲目性；
（3）关注机构信息不够客观，对其口碑、评价不了解；
（4）无法了解孩子的实时动态。
1.2.2针对不同的问题，我们设计了不同的管理平台：
（1）针对教育机构的Web端应用—“趣学堂”数据分析评价系统；
（2）针对家长及学生的Web端应用—“趣学堂”辅助选课系统；
（3）为报班家长提供服务的移动端—“趣学”App。

2总体设计

2.1系统结构及关键技术

系统总体利用轻量高效的Node.js技术，使用Express框架，结合跨平台数据库MongoDB进行搭建，并利用socket技术实现实时交互。本系统采用四层体系架构，分为：数据层、应用支撑层、业务逻辑层和表现层。空间数据采用ArcGIS的企业级地理数据库进行组织管理和存储发布。非关系型数据采用轻巧、灵活、可快速访问的MongoDB数据库进行存储，并利用Map-Reduce编程模式对数据进行分析统计，结合GIS技术、GP服务对数据进行挖掘分析，并分别在浏览器和移动端进行展示。如图1：

图1 系统功能框架
 
 
 

2.2系统功能设计

系统针对教育机构和学生家长设计不同的终端，包括“趣学堂”数据分析评价系统、“趣学堂”辅助选课系统和家长“趣学”App。
2.2.1“趣学堂”数据分析评价系统
（1）机构可选取相关区域，根据大众对区域教育机构的口碑评分进行分级渲染，通过查看价格、设施等各项评分指标的详细信息与多个机构进行对比，发现自身的优势与不足，增强市场竞争力；
（2）对教育机构潜在顾客区域和人流量密集区进行叠加分析，获取推荐的宣传区域，从而对机构选取宣传地点进行辅助决策；
（3）机构可对生源空间分布和学生报班变化情况进行OD数据分析，机构管理者通过了解生源流向情况，对机构运营方式作出合适的调整。
该系统既能帮助教育机构提供决策支持，又能宣传推广，扩大招生，为机构提供了更加方便的管理平台。
2.2.2“趣学堂”辅助选课系统
（1）利用“DISC”性格测试评估结果，结合家长报班意愿，进行兴趣班推荐，从而避免家长选课的盲目性，力求达到因材施教的目的；
（2）家长利用课程选取功能，根据自身需求对周围的教育机构进行检索，快速了解周围符合需求的机构并进行选课。系统根据距离、价格、好评度等量化标准计算，旨在为家长提供较为科学的选课方案，并列出推荐原因，辅助家长选课；   
（3）通过对比分析功能，家长可以将检索出的机构进行对比，充分认识不同机构之间的差异，从而达到客观选课的目的；
（4）系统为家长提供学生日常监测，在孩子出现特殊行为时及时提示家长，并将相关信息自动存库以便事后处理；
该系统充分遵循为解决用户实际问题的理念，为家长提供智能化选课服务，给学生提供更好发展自我的平台。
2.2.3家长“趣学”App
（1）家长可通过实时监控功能查看孩子实时位置，手机将通过震动提醒家长孩子的出行状态；
（2）家长能够对孩子的历史时空数据进行回放，查询历史事件发生的时间地点及具体情况，帮助家长更好的了解孩子的情况；
（3）家长对孩子在辅导机构的情况了如指掌，通过录像监控功能，实时查看孩子的上课状态，同时对机构老师授课也形成一定的监督；
（4）家长可通过交流论坛进行查看活动，发表评论等操作。

3 数据库设计

空间数据储存在Arcgis Server托管的企业级地理数据库中，非空间数据储存在非关系型数据库—MongoDB，将数据分类存储，保障了数据的时效性及用户访问的快捷性，方便用户进行操作、管理及更新数据。（备注：由于文档限制，在此只展示部分数据库，详情见设计文档）

3.1地理数据库

图2 路网数据
 
 
 
 
 

3.2 MongoDB数据库

表 1  机构用户属性结构

 
表 2  机构评分属性结构

4系统详细功能设计

根据分布的终端，系统分为Web端与移动端：
Web端包括“趣学堂”数据分析评价系统、“趣学堂”辅助选课系统，移动端为“趣学”APP。
“趣学堂”数据分析评价系统服务对象为教育机构，系统分析挖掘历史数据并结合GIS空间分析技术，为教育机构管理者提供决策支持；“趣学堂”辅助选课系统的面向对象是学生家长，将系统聚合的各机构数据呈现给用户，增强学生家长对教育机构的客观了解； “趣学”App为报班学生家长设计，方便家长了解孩子的实时动态。如图3：

图3 系统详细功能设计

5系统创新点

（1） 将GIS时空分析技术与“互联网+教育”相结合，构建“两端+三系统”的一体化服务平台，改变了传统教育机构的经营管理模式，将DISC性格评估方法与平台时空大数据挖掘分析相结合，实现了智能化决策，提出了GIS应用的新思路。
（2）系统依据人流量、POI兴趣点、路网等时空数据构建人流量密度分布模型，并将模拟结果以渔网为载体通过颜色展示人流密度时空分布趋势，为教育机构提供辅助决策支持。
（3）采用跨平台数据库MongoDB，效率高且便于操作。在数据处理及数据挖掘分析方面使用MongoDB的map-Reduce编程模式，提高了大规模数据处理能力，提升用户体验。