Создание инструмента (дашборда) для анализа успеваемости учеников с использованием возможностей Microsoft Excel



В статье автор рассказывает о создании инструмента анализа успеваемости учеников для использования в руководстве школами.

Ключевые слова: дашборд, анализ данных, успеваемость.

В современном мире человеком анализируется большой объем информации. С развитием компьютерных технологий обработка большого массива данных становится быстрее и на первое место выходит интерактивный анализ и визуальное представление отчетной информации.

В сфере образования руководством школ регулярно производится анализ успеваемости учеников. Как показывает практика, обработка массива данных, формирование отчетов и построение различных графиков производится вручную, что занимает большое количество времени и ресурсов. В своей статья я рассказываю о том, что анализ успеваемости учеников школы можно проводить с помощью современного инструмента анализа и визуализации данных — дашборда.

1. Понятие дашборда, структура

В переводе с английского языка слово «дашборд» («dashboard») дословно означает «приборная панель», однако в современном мире данное понятие приобрело значение «аналитическая панель». Под дашбордом понимается схема, таблица или график (или все вместе), показывающий аналитические данные, полученные из разных источников, но связанные между собой. Обычно эти данные подаются в виде интерактивного цифрового поля [5]. Иными словами, дашборд — это интерактивная информационная панель, которая наглядно представляет, визуализирует, объясняет и анализирует данные [7].

Любая обработка массива данных подразумевает формирование отчетов и их презентацию. Главное отличие дашборда от аналитического отчета заключается в том, что отчет — статичный документ, созданный и содержащий информацию на определенный момент времени, в то время как дашборд — информационная интерактивная панель, отображающая различные отчетные данные на одном поле, позволяя оперативно переключаться между ними и изменять презентацию в соответствии с поставленной задачей.

Дашборд должен состоять из следующих элементов:

– Хедер — шапка дашборда, в которой указывается название представленных отчетных данных.

– Футер — «подвал» дашборда, где даются выводы и расшифровка сокращений. Данное поле не является обязательным.

– Модули — наполнение и представление данных.

При разработке модулей дашборда используются следующие инструменты обработки информации:

– Группировка — объединение данных по общему признаку;

– Сортировка — упорядочивание сгруппированных данных по заданному признаку;

– Фильтрация — упорядочивание сгруппированных данных по заданному признаку или формуле;

– Агрегация — отображение фактов из исходной базы данных (сумма, минимум — максимум, количество и т. д.);

– Вычисляемая колонка — получение новых данных с использованием математических функций;

– Визуализация — способ представления данных (таблицы, диаграммы и т. д.).

Таким образом, дашборд строится в соответствии с определенными принципами, а для его формирования и настройки существуют различные программные продукты, отвечающие требованиям пользователей любого уровня.

2. Процесс создания дашборда для анализа успеваемости учеников

Для создания дашборда использовалось программное обеспечение Microsoft Excel (как доступное и хорошо известное большинству пользователей).

В качестве основы для создания дашборда были приняты результаты успеваемости учеников старшей школы (по 3 класса в параллели 10 и 11 классов).

Работа по созданию дашборда проводилась в несколько этапов.

1. Были изучены формы отчетов по успеваемости учеников, формируемые в школе:

– отчет классного руководителя, выгружаемый из электронного дневника;

– отчет, формируемый руководством школы, с прилагаемой визуализацией и ключевыми показателями.

2. За основу была взята таблица «Итоги успеваемости класса за отчетный период», формируемая в электронном дневнике, в которой в строках перечислены фамилии, в столбцах указаны названия предметов, а на пересечении строк и столбцов проставлены оценки по предметам за четверть (Таблица 1). Данная таблица представляет собой пример двумерной таблицы, которая мало подходит для выполнения разностороннего анализа средствами дашборда, поэтому следующим шагом она была трансформирована в одномерную таблицу — базу данных по ученикам.

Таблица 1

Пример таблицы «Итоги успеваемости класса за отчетный период»

3. Следующим шагом была сформирована база данных в разрезе оценок учеников по предметам по четвертям. База данных была сформирована с использованием случайных сочетаний имен и фамилий и случайных чисел при заполнении оценок. Это было сделано с целью сохранения персональных данных учащихся школы. Имена и фамилии составлялись с помощью интернет ресурса randomus.ru, а оценки — с помощью функции MS Excel «СЛУЧМЕЖДУ» в диапазоне от «3» до «5» баллов. После заполнения база данных приняла вид, представленный в таблице 2.

Таблица 2

Внешний вид базы данных

Общий размер базы данных в таблице MS Excel составил 8 976 строк и 6 столбцов. Всего в таблице было заполнено 6 классов с оценками по 4 четвертям по 28 предметам. Общее количество учеников составило 138 учеников. Дополнительно в таблицу были добавлены расчетные поля с формулами, которые использовались для построения дашборда, еще 15 столбцов.

4. На следующем этапе был составлен черновик представления графиков и определены диаграммы, которые будут отображать отчетную информацию: оценки, сгруппированные по ученикам и предметам, и специальные показатели, которые используются для определения качества обучения:

– средняя оценка по четвертям;

– средняя оценка по ученикам;

– средняя оценка по классам;

– распределение основных оценок: «3», «4», «5»;

– оценки по предметам;

– процент качества;

– степень обученности учащихся.

5. На данном этапе на основе базы данных и черновиков диаграмм на отдельных листах в программе MS Excel составлялись сводные таблицы и сводные диаграммы, в которых данные связаны друг с другом и исходной информацией. Всего составлено 6 сводных таблиц, в них добавлялись поля, необходимые для графиков, из списка, сформированного на основе первоначальной базы данных по ученикам.
6. Далее на отдельном листе был создан сам дашборд. На него были скопированы и размещены получившиеся диаграммы и выполнено их графическое оформление.
7. На следующем важном этапе в дашборд были добавлены срезы — кнопки для фильтрации таблиц. При включении фильтрации на диаграммах, к которым они привязаны, автоматически происходит изменение графика. На дашборд были добавлены следующие срезы (рис. 1):

– параллель;

– класс;

– четверть;

– предмет

– ученик.

Рис. 1. Срезы, добавленные на дашборд

8. На заключительном этапе было выполнено оформление самого дашборда: скрыты ячейки без информации, убраны сетки полей (рис. 2).

Рис. 2. Внешний вид дашборда

3. Описание модулей дашборда для анализа успеваемости учеников

В данном разделе подробно описаны используемые в модулях дашборда диаграммы. Всего было построено шесть диаграмм. В левом верхнем углу дашборда находится столбчатая диаграмма «Средняя оценка по четвертям» (рис. 3). На диаграмме приведены средние оценки всех учеников, разделенные по параллелям, классам и четвертям. Срезы позволяют одним кликом мыши изменять представление информации и смотреть успехи по каждому классу, четверти или предмету.

Рис. 3. Диаграмма «Средняя оценка по четвертям»

В левом нижнем углу на дашборд добавлена линейчатая диаграмма «Средняя оценка по ученикам» (рис. 4). Фильтрация с помощью среза позволяет выбирать учеников по классам, параллелям, четвертям и предметам.

Рис. 4. Диаграмма «Средняя оценка по ученикам»

В правом верхнем углу дашборда расположена столбчатая диаграмма на основе отчета классного руководителя, выгружаемого из электронного дневника, которая отражает анализ информации по изучаемым в школе предметам (рис. 5). Диаграмма сочетает в себе два показателя: на верхней части диаграммы (темная заливка) по левой оси построен график «Средние оценки по предметам», на нижней части (светлая заливка) по правой оси — «Процент качества обучения» в долях единицы. Показатель «Процент качества обучения» рассчитывается по формуле: суммарное количество оценок «4» и «5», полученных учениками, делится на общее количество учеников. Чем выше этот показатель, тем выше качество обучения. На диаграмме доступна фильтрация по параллелям, классам, четвертям и ученикам.

Рис. 5. Диаграмма «Оценки по предметам/процент качества обучения»

Справа по центру дашборда расположена столбчатая диаграмма «Степень обученности учащихся» (СОУ) (рис. 6).

Коэффициент СОУ оценивает качество получаемых в школе знаний:

– отличное качество знаний — от 64 % до 100 %;

– хорошее качество знаний — от 54 % до 64 %;

– удовлетворительное качество знаний — от 36 % до 54 %;

– неудовлетворительное качество знаний — до 36 %.

Коэффициент СОУ рассчитывается следующим образом:

где n5 — количество отметок «5»;

n4 — количество отметок «4»;

n3 — количество отметок «3»;

n2 — количество отметок «2»;

n1 — количество отметок «1».

На диаграмме в виде областей обозначены коридоры оценки знаний, что демонстрирует, в какой области находится коэффициент СОУ. Фильтрация с помощью среза позволяет анализировать информацию по параллелям, классам, четвертям и ученикам.

Рис. 6. Диаграмма «Степень обученности учащихся»

Внизу по центру дашборда приведена линейная диаграмма, показывающая среднюю оценку по классам (рис. 7). Информация отражается в разрезе параллели, класса и предмета.

Рис. 7. Диаграмма «Средняя оценка по классам»

И последняя диаграмма, расположенная справа в нижней части дашборда. представляет распределение оценок «3», «4», «5» в процентном соотношении в виде круговой диаграммы (Рис. 8). Срез регулирует представление информации по параллели, классу, четверти, предмету и ученику.

Рис. 8. Диаграмма «Средняя оценка по классам»

Срезы, добавленные на дашборд, позволяют одним кликом изменять представление информации на нескольких диаграммах сразу и оценивать успехи как ученика, так и преподавателя по предмету, оценить сильные и слабые стороны учеников, определять качество обучения и степень обученности учеников, рассматривать параллели и классы, четверти и полугодия.

При внедрении и адаптации данного инструмента в работу школы база данных может быть расширена и включать все классы школы. Для внесения данных могут быть настроены отдельные листы для загрузки классными руководителями отчетов из электронного дневника, либо налажена автоматическая регулярная выгрузка данных из системы. Кроме того, сами отчетные показатели и диаграммы могут быть легко адаптированы под конкретные требования, а также настроены шаблоны отчетов для печати.

На основании вышеизложенного можно утверждать, что в сфере школьного образования можно применять современные способы анализа и визуализации информации.

Литература:

1. Колоколов А., Дашборд для директора: как делать управленческие отчеты красивыми и понятиями, г. Москва, «ПараТайп», 2019, 108 с.;
2. Куслейка Д., Визуализация данных при помощи дашбордов и отчетов в Excel, г. Москва, «ДМК-Пресс», 2021, 338 с.;
3. https://habr.com/ru/company/developersoft/blog/341972/
4. https://sendpulse.com/ru/blog/dashboard
5. https://skillbox.ru/media/management/dashbord_chto_eto_i_zachem_nuzhno/
6. https://smmplanner.com/blog/analitichieskii-dashbord-dlia-markietingha-zachiem-nuzhien-i-kak-sozdat/
7. https://timeweb.com/ru/community/articles/chto-takoe-dashbord
8. https://www.tableau.com/blog/stephen-few-data-visualization
9. https://zen.yandex.ru/dashbordy-excel-na