高校学生学业风险预警长期依赖期末成绩单的事后统计:辅导员靠人工逐一比对成绩、凭经验筛选"差生",滞后、覆盖面窄、解释性差,且家长与任课教师之间缺乏协同通道。
本项目立项原因是:在学生规模大、辅导员配比低、过程数据分散的现实下,传统模式无法在学期中(挂科/退学风险形成前)及时发现并干预学业困难学生。
旨在解决的问题:将学业风险识别从"事后补救"前移到"学期前预测",基于学生历史学期成绩序列预测下一学期绩点,量化置信度、解释风险来源、自动生成帮扶建议,并以"教师—学生—家长—教务"多角色闭环推动干预落地。行业场景与业务背景:契合高校学业预警、学风建设与"以学生为中心"的教育数字化转型要求——预测用于支持而非贴标签,教师据此安排精准帮扶,学生获得可执行的下一步行动,家长在最小必要知情原则下参与协同,教务可追踪全流程。
系统围绕"评、学、督、规、研、管"六大能力构建,核心功能模块包括:
数据接入:成绩单 Excel 上传(自动字段映射/校验)、演示数据、OULAD 公开数据导入;
智能预测分析:基于历史学期序列预测下一学期 GPA,支持 Transformer/LSTM/GRU 多模型、域适应微调与置信度/可靠性估计,产出分学期误差、特征重要性、风险学生名单;
多智能体诊断帮扶:LangGraph 编排 Intake→Predict→Diagnose→Recommend→Reflect→Report→Query 七节点流程,支持班主任/辅导员/任课教师/家长/教务五角色协作与"@角色"追问;
预警工单管理:四态状态机(下发—处理—复核—关闭),支持指派责任人、跟进记录、处理备注与审计追踪;
我负责全链路开发。① 模型内核:基于 OULAD 公开数据预训练序列模型(Transformer/LSTM/GRU 五折对比择优),经 z-score 跨域对齐实现 GPA 零样本推理,并设计域适应协议(约 20% 学生微调 + 学期半段带校准、calib_shrink、s6_extra 等后处理策略),将 held-out MAE 由 ≈0.47 优化至 0.3393±0.0033(baseline_v4),完成可靠性诊断、误差归因与稳健性评估。② 服务端:FastAPI 全量接口(分析任务、SSE 实时进度、结果、预警工单、知识库、设置、导出等 11 组路由),SQLite 持久化、异步任务崩溃恢复。③ 前端:Vue3 全站 20 余页面,三角色权限切换、ECharts 可视化。④ 智能体:LangGraph 七节点编排 + TF-IDF 知识库 RAG + DeepSeek LLM(无 Key 自动降级规则引擎)。⑤ 工程化:Dockerfile、部署脚本、conda 环境强制校验、pytest 测试、Visio 架构图与论文材料。
技术栈:Python 3.10(PyTorch、scikit-learn、FastAPI、LangGraph、SQLite)+ TypeScript/Vue3/Element Plus/ECharts/Vite + Docker。
亮点:公开数据预训练 + 少量本校学生微调的小样本跨校迁移;预测附置信度、依据与建议动作(支持而非贴标签);模型内核与产品层强隔离;无 Key 自动降级保主链路可用。
难点:跨校成绩分布差异(域对齐 + 分学期校准);小样本微调过拟合(早停、多 seed 稳健评估);长任务体验(SSE + 崩溃恢复);预测可解释性(特征重要性、分学期误差热力图);多角色细粒度权限与依赖环境治理。
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