基于數(shù)據(jù)倉庫的教育決策支持系統(tǒng)

王 妍

（滄州醫(yī)學(xué)高等專科學(xué)校,061000）

當(dāng)前計算機技術(shù)快速發(fā)展，信息時代的大潮已經(jīng)迎面而來。在此背景下，教育信息化的程度也在不斷加深，教育機構(gòu)的信息化建設(shè)水平也不斷提高，各級教育機構(gòu)也都相應(yīng)建立了教育信息管理系統(tǒng)，來提高教育的管理水平。但是在各級教育機構(gòu)目前運行中的教育信息管理系統(tǒng)也存在著諸多問題，如各級管理部門均設(shè)有自己的管理系統(tǒng)，各系統(tǒng)之間缺乏聯(lián)系；信息化程度仍然有限，手工作業(yè)的業(yè)務(wù)仍占很大比例。各級教育系統(tǒng)內(nèi)產(chǎn)生的大量的數(shù)據(jù)也不能夠進一步加以利用，來為上級教育管理部門的決策提供相應(yīng)的支持。教育管理部門往往在進行決策前，要對各級教育機構(gòu)的數(shù)據(jù)系統(tǒng)進行查詢并進行分析。這樣的結(jié)果導(dǎo)致增加了教育管理部門的工作量，并且容易造成計算錯誤，對決策的質(zhì)量也造成了不利影響。

由此，本文提供了基于數(shù)據(jù)倉庫的教育決策支持系統(tǒng)的模型，建立這一系統(tǒng)模型，就是希望能給教育管理部門提供一個能夠有效滿足其開展各項業(yè)務(wù)需求，使教育管理部門能夠?qū)茌牱秶鷥?nèi)的教育動態(tài)及時進行掌握，并據(jù)此制定相關(guān)的發(fā)展政策，探討發(fā)展趨勢，提出對策建議等提供有效的數(shù)據(jù)信息支持，使政策的制定依據(jù)更加可靠。

1 系統(tǒng)設(shè)計的思想和結(jié)構(gòu)

運用數(shù)據(jù)倉庫的數(shù)據(jù)挖掘技術(shù)構(gòu)建的教育決策支持系統(tǒng)，主要是考慮層次結(jié)構(gòu)的模型。模型中的教育資源庫分為五層：以各地的教育資源數(shù)據(jù)庫為基礎(chǔ)的數(shù)據(jù)庫層；將各地傳送過來的教育信息進行加工與處理的轉(zhuǎn)換層；儲存所有信息的基礎(chǔ)層；對數(shù)據(jù)進行綜合分析的分析處理層；將分析結(jié)果向用戶進行展示的展示層。

1.1 教育數(shù)據(jù)源

數(shù)據(jù)源是整個系統(tǒng)的分析對象，也是系統(tǒng)運行的基礎(chǔ)部分，一般是將教育信息系統(tǒng)的內(nèi)部信息以及傳送過來的外部信息一同包括在內(nèi)。

1.2 數(shù)據(jù)倉庫部分

這一部分主要是對數(shù)據(jù)進行重新的清理，以確定數(shù)據(jù)的儲存方向和儲存模式，同時對分類的數(shù)據(jù)開展組織存儲工作。根據(jù)數(shù)據(jù)的來源和歸屬范圍，可以將數(shù)據(jù)倉庫分為教委級和各部門級兩級數(shù)據(jù)倉庫。在日常的管理工作中，主要負(fù)責(zé)數(shù)據(jù)的安全保障，歸檔、備份等一系列基礎(chǔ)性工作。

1.3 OLAM與OLAP模塊

OLAM與OLAP模塊，也就是實時聯(lián)機發(fā)掘和實時聯(lián)機分析部分。這兩種服務(wù)器均以數(shù)據(jù)分析和展現(xiàn)作為工作基礎(chǔ)，根據(jù)設(shè)定的不同主題方向而發(fā)展起來的數(shù)據(jù)集市部分。這一模塊采用數(shù)學(xué)運算與分析的形式，來匯總存儲在數(shù)據(jù)庫中的相關(guān)數(shù)據(jù)，并通過采用清晰直觀的匯報形式，便于用戶了解分析的結(jié)果。

1.4 前端工具

前端工具主要提供數(shù)據(jù)分析，生成報表和為用戶提供查詢等功能，以及根據(jù)數(shù)據(jù)特點而需要使用的其他數(shù)據(jù)處理工具。數(shù)據(jù)工具在工作中對應(yīng)OLAP服務(wù)器進行使用，而數(shù)據(jù)挖掘工具與報表工具形結(jié)合，可以基于數(shù)據(jù)倉庫和OLAP服務(wù)器提供服務(wù)。

2 系統(tǒng)建立所需的關(guān)鍵技術(shù)與應(yīng)用方式

2.1 數(shù)據(jù)倉庫的建立

數(shù)據(jù)倉庫是為用戶提供數(shù)據(jù)支持的數(shù)據(jù)集合。在原有的教育信息管理工作中，不同級別的教育管理部門都擁有屬于自己的數(shù)據(jù)庫，在運行過程中，還產(chǎn)生了大量的數(shù)據(jù)，由于系統(tǒng)不同，其數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)也不一致，這樣就嚴(yán)重影響了數(shù)據(jù)的管理和信息的交流過程。通過建立一個統(tǒng)一的數(shù)據(jù)倉庫進行管理，為決策前的數(shù)據(jù)分析提供了技術(shù)上的便利。但是在數(shù)據(jù)統(tǒng)一之前，需要通過對數(shù)據(jù)進行重組整合的方式，來保障數(shù)據(jù)的有效發(fā)揮。教育分析需求會隨著時間的變化而不斷發(fā)生變化，因而在數(shù)據(jù)倉庫中，數(shù)據(jù)存儲應(yīng)選擇分域的形式，數(shù)據(jù)組織和存儲單元的規(guī)模不應(yīng)過大，以滿足數(shù)據(jù)倉庫運行對靈活性的需求。常見的信息系統(tǒng)中具有的多種特性，在系統(tǒng)的設(shè)計中都要有所體現(xiàn)。例如在教育管理系統(tǒng)中可以將相關(guān)的業(yè)務(wù)根據(jù)不同的主題進行分類，如設(shè)備、人員、賬務(wù)、產(chǎn)業(yè)等。人員信息的管理要對人員的各項基礎(chǔ)信息與附加信息等進行記錄管理。

2.2 教育知識發(fā)現(xiàn)

教育知識發(fā)現(xiàn)是從原有的教育知識管理基礎(chǔ)上發(fā)展而來的，其含義是指從原來的大量不完整模糊教育數(shù)據(jù)中，將其中有效的、可以潛在利用的、新鮮的數(shù)據(jù)進行理解的一個思維過程。教育知識發(fā)現(xiàn)也是通過利用分析形式，通過在大規(guī)模的數(shù)據(jù)中進行分析計算，從而發(fā)現(xiàn)數(shù)據(jù)間關(guān)系，并通過這種關(guān)系做出相應(yīng)的決策或預(yù)測的進程。教育知識發(fā)現(xiàn)中的步驟有著相互影響，并不斷變化的特征。教育知識發(fā)現(xiàn)的發(fā)展形態(tài)是一種螺旋上升形態(tài)。而教育知識發(fā)現(xiàn)的進程中，主要有以下幾個步驟：

第一，教育背景理解。教育的背景理解是指在開展知識發(fā)現(xiàn)這一流程之前，理解的實施者對這一領(lǐng)域與目標(biāo)進行的自身深化理解過程。預(yù)選知識和學(xué)習(xí)的目標(biāo)對象是實施者需要了解的主要內(nèi)容部分。這一步驟能夠為接下來的知識發(fā)現(xiàn)過程進行有效的指導(dǎo)。

第二，選擇目標(biāo)數(shù)據(jù)集。該步驟是要選出與運算中相關(guān)的數(shù)據(jù)，并通過聚焦的模式在教育數(shù)據(jù)庫尋找相關(guān)的數(shù)據(jù)集進行查詢調(diào)取。

第三，數(shù)據(jù)預(yù)處理。數(shù)據(jù)預(yù)處理的目的是使獲取數(shù)據(jù)的質(zhì)量得到有效保證，并提高數(shù)據(jù)挖掘的效率與準(zhǔn)確性，因此數(shù)據(jù)預(yù)處理要對數(shù)據(jù)進行清洗、集成、抽取、轉(zhuǎn)換與裝載等處理。

第四，確定合適的功能與算法。要通過確定系統(tǒng)任務(wù)的目標(biāo)，并根據(jù)數(shù)據(jù)所反映出的特征，選擇出相匹配的計算方式以保證數(shù)據(jù)處理的準(zhǔn)確性、合理性。一般的算法包括決策樹法等多種方式。

第五，知識發(fā)現(xiàn)過程。這一步驟是對已經(jīng)經(jīng)過加工的信息進行提取，根據(jù)特殊要求進行匹配選擇，并且將相匹配的數(shù)據(jù)進行集合的過程。

第六，模式評估。OLAM和OLAP的過程中模式紛繁復(fù)雜，但并不是每個模式都能夠適應(yīng)實際使用的需要，因而就要對模式的基礎(chǔ)進行相應(yīng)的評估，選擇適用的模式，將不需要的模式去除。

第七，知識表達(dá)。將通過分析得到的結(jié)果以易于理解的方式展現(xiàn)給用戶，例如圖表報表等形式。

在教育知識的發(fā)現(xiàn)過程中，用戶在評價相關(guān)的教育信息時，要嚴(yán)格遵守相關(guān)流程，并保證數(shù)據(jù)的準(zhǔn)確性。不遵守相關(guān)流程的評價結(jié)果會導(dǎo)致決策不準(zhǔn)確，甚至導(dǎo)致評價過程失敗，需要重新進行評價流程。

2.3 OLAP和OLAM

OLAP的技術(shù)核心是“維”的概念，也就是人們觀察數(shù)據(jù)的角度。這一技術(shù)可以有效的幫助教育決策者在分析觀察數(shù)據(jù)時，能夠從多個角度進行出發(fā)，以期更加全面的從多角度來理解數(shù)據(jù)信息，為決策提供有效的支持。這一系統(tǒng)還能夠有效的對各個主題實時計算與分析，從而更好的為決策服務(wù)。

第一，數(shù)據(jù)統(tǒng)計。在這一部分的操作過程中，系統(tǒng)能夠?qū)崿F(xiàn)在在各種統(tǒng)計字段上進行各項基本的統(tǒng)計操作，并得出相關(guān)結(jié)果，通過這一功能，可以對需要研究的問題做出基本問題分析。

第二，建立智能函數(shù)。通過建立相應(yīng)的函數(shù)體系，能夠?qū)υ跁r間上較為敏感的數(shù)據(jù)進行相關(guān)的分析，以便通過變化規(guī)律進行相關(guān)決策的制定。

第三，概念類描述、特征化與區(qū)分。實施這一步驟，能夠有效的對實現(xiàn)對數(shù)據(jù)分類匯總分析結(jié)果的精確化描述，最終使管理部門進行查閱時，能夠通過簡介與描述更加清晰的找到數(shù)據(jù)之間的對比關(guān)系，進而為決策提供有效的支持。

第四，關(guān)聯(lián)分析。這一步驟的目標(biāo)是通過找到關(guān)聯(lián)規(guī)則，將屬性以及屬性值在數(shù)據(jù)中出現(xiàn)的條件揭示出來，并通過系統(tǒng)的分析功能，發(fā)現(xiàn)并且體現(xiàn)出教學(xué)活動與現(xiàn)象之間的內(nèi)在關(guān)聯(lián)，并通過這一聯(lián)系，對發(fā)生的現(xiàn)象進行下一步推測，并根據(jù)推測結(jié)果進行相關(guān)策略的制定。

第五，分類與預(yù)測。這一步驟是通過預(yù)定的數(shù)據(jù)挖掘算法對數(shù)據(jù)進行自動分析，這一分析活動受到的人工影響非常小，主要是為了獲得建立在數(shù)據(jù)挖掘基礎(chǔ)上的預(yù)測服務(wù)，從而為接下來的教育活動方向進行相關(guān)的預(yù)測。

第六，孤立點分析。這一步驟是對在數(shù)據(jù)集中發(fā)現(xiàn)的與其它數(shù)據(jù)特征不同的數(shù)據(jù)進行分析。通過進行分析，能夠有效的發(fā)現(xiàn)異常情況與事件，從而對即將發(fā)生的情況及時采取應(yīng)對策略。

第七，演變分析。這一分析模式適用于根據(jù)時間、序列或周期等因素進行的數(shù)據(jù)分析過程，并在其中發(fā)現(xiàn)相關(guān)規(guī)律，來對接下來管理方向的發(fā)展進行有效預(yù)測。進行這些因素的深入分析，可以有效找出數(shù)據(jù)變化的規(guī)律，從中得到能夠?qū)Q策產(chǎn)生重要影響的因素與信息，來發(fā)現(xiàn)相關(guān)問題的產(chǎn)生原因，并對癥下藥，制定相關(guān)的解決方案。

2.4 系統(tǒng)的前端工具應(yīng)用原則

這一功能通過多種服務(wù)方式，幫助用戶展現(xiàn)、提取相應(yīng)信息，并且?guī)椭脩暨M行不同程度的分析，為用戶的使用提供了便利。

3 總結(jié)

隨著時代的發(fā)展，教育管理的內(nèi)容不斷增加，對于信息化的要求也在不斷提高。本文為提高教育管理信息化提供了一個可以供各級教育決策部門迅速提取信息，及時掌握各級學(xué)校運行情況，并據(jù)此制定相應(yīng)決策，從而提高教育信息化管理能力的數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)模型，并希望其為教育管理部門不斷提高決策水平，最終實現(xiàn)教育管理現(xiàn)代化，提高教育發(fā)展水平提供有力的技術(shù)支持。

[1]馮霞，陳朝東.數(shù)據(jù)倉庫在教育管理中的應(yīng)用探討[J].教育信息化，2003(7)

[2]李艷艷.數(shù)據(jù)倉庫與高校教育管理信息化[J].中國教育信息化·高職高教，2008(8)

[3]林琳.基于數(shù)據(jù)挖掘的教育管理決策支持系統(tǒng)模型[J].計算機光盤軟件與應(yīng)用，2011(3)