基于關(guān)聯(lián)規(guī)則及知識(shí)網(wǎng)絡(luò)的專業(yè)課程關(guān)聯(lián)分析

摘要：以北京聯(lián)合大學(xué)商務(wù)學(xué)院信息管理與信息系統(tǒng)專業(yè)課程為研究對(duì)象，通過提取課程大綱內(nèi)容關(guān)鍵詞，應(yīng)用Apriori算法對(duì)課程內(nèi)容進(jìn)行關(guān)聯(lián)分析，得出課程關(guān)聯(lián)規(guī)則，并建立專業(yè)課程知識(shí)網(wǎng)絡(luò)。通過課程關(guān)聯(lián)分析及知識(shí)網(wǎng)絡(luò)分析研究課程之間的相關(guān)關(guān)系和緊密程度，區(qū)分核心課程，劃分課程結(jié)構(gòu)，并在此基礎(chǔ)上對(duì)專業(yè)課程設(shè)置及改革提出意見與建議。對(duì)于專業(yè)課程研究及探索具有較強(qiáng)的理論和實(shí)踐意義。

關(guān)鍵詞：關(guān)聯(lián)規(guī)則；Apriori算法；知識(shí)網(wǎng)絡(luò)；專業(yè)課程；數(shù)據(jù)挖掘

中圖分類號(hào)：G642.0 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A 文章編號(hào)：1007-0079（2014）21-0055-03

專業(yè)課程設(shè)置是決定高等教育人才培養(yǎng)質(zhì)量的重要環(huán)節(jié)。課程計(jì)劃是課程設(shè)置的整體規(guī)劃，是實(shí)現(xiàn)專業(yè)人才培養(yǎng)方案的關(guān)鍵，決定了教學(xué)實(shí)施的效果和人才培養(yǎng)的質(zhì)量。課程設(shè)置是否合理、課程之間如何關(guān)聯(lián)；如何合理地設(shè)置專業(yè)課程結(jié)構(gòu)、調(diào)整專業(yè)課程內(nèi)容；如何用科學(xué)的方法對(duì)現(xiàn)有專業(yè)課程體系進(jìn)行關(guān)聯(lián)分析，成為國(guó)內(nèi)高校專業(yè)建設(shè)與課程改革中極為重要的研究課題。

本文以北京聯(lián)合大學(xué)信息管理與信息系統(tǒng)專業(yè)課程為例，通過提取課程大綱關(guān)鍵詞對(duì)專業(yè)課程進(jìn)行內(nèi)容分析，運(yùn)用Apriori算法發(fā)現(xiàn)課程關(guān)聯(lián)規(guī)則，并繪制課程知識(shí)網(wǎng)絡(luò)圖，在此基礎(chǔ)上分析課程的關(guān)聯(lián)程度，區(qū)分核心課程與非核心課程，對(duì)課程進(jìn)行緊密度劃分，以驗(yàn)證專業(yè)課程設(shè)置的合理性，為專業(yè)課程計(jì)劃的調(diào)整提供針對(duì)性的意見和建議。

一、關(guān)聯(lián)規(guī)則及Apriori算法綜述

關(guān)聯(lián)規(guī)則最早由Agrawal（1993）等人提出，側(cè)重于確定數(shù)據(jù)中滿足特定要求的不同屬性域之間的相互聯(lián)系。關(guān)聯(lián)規(guī)則挖掘過程主要分為三大步驟：①一是求數(shù)據(jù)庫(kù)中滿足相應(yīng)閥值的所有的頻繁項(xiàng)目集并逐步尋找子集；二是利用挖掘好的頻繁項(xiàng)目集生成所有達(dá)到相應(yīng)閥值的關(guān)聯(lián)規(guī)則；三是對(duì)發(fā)掘出來的規(guī)則進(jìn)行可視化處理和評(píng)估。關(guān)聯(lián)規(guī)則采用的主要算法有：Apriori算法及其衍生算法、增量挖掘算法以及并行挖掘算法等。本文分析的數(shù)據(jù)集較小且迭代次數(shù)不多，因此采用經(jīng)典Apriori算法對(duì)課程進(jìn)行關(guān)聯(lián)分析。

Apriori算法是由Agrawal（1994）等人設(shè)計(jì)并提出的挖掘布爾關(guān)聯(lián)規(guī)則頻繁項(xiàng)集的一種有效算法。其基本思路是重復(fù)掃描數(shù)據(jù)庫(kù)，其核心內(nèi)容是基于頻繁項(xiàng)集的一步步推導(dǎo)，首先找出用戶設(shè)定的minsupport閥值的第一頻繁項(xiàng)集L1，使用L1來尋找第二頻繁項(xiàng)集L2，然后L2尋找L3，如此反復(fù)，直到找不到頻繁項(xiàng)集為止。②實(shí)施步驟主要分為兩步：一是發(fā)現(xiàn)頻繁項(xiàng)集，如果一個(gè)項(xiàng)集是頻繁的，則其子集也是頻繁的；二是根據(jù)所獲得的頻繁項(xiàng)集尋找符合支持度的關(guān)聯(lián)規(guī)則，最后依據(jù)設(shè)定的置信度指標(biāo)確定規(guī)則。關(guān)聯(lián)規(guī)則實(shí)質(zhì)上是在數(shù)據(jù)庫(kù)中找出置信度和支持度分別大于等于設(shè)定好的相應(yīng)閥值的規(guī)則。

置信度也稱為置信水平（Degree of confidence，簡(jiǎn)稱Dconf），是估計(jì)值與總體參數(shù)在一定允許的誤差范圍以內(nèi)，其相應(yīng)概率的大小。置信度表示區(qū)間估計(jì)的把握程度大小，所以要求的把握程度越大，就會(huì)得到一個(gè)相對(duì)寬的置信區(qū)間，相應(yīng)降低了估計(jì)的準(zhǔn)確程度。在挖掘關(guān)聯(lián)規(guī)則時(shí)需要自己設(shè)定一個(gè)最低準(zhǔn)確度的數(shù)值，用來選取確定關(guān)聯(lián)規(guī)則，為決策做依據(jù)；對(duì)于規(guī)則X、Y的置信度的計(jì)算公式為：

（1）

支持度即被支持的程度（Degree of support，簡(jiǎn)稱Dsupp），即在一個(gè)數(shù)據(jù)集中支持被選數(shù)據(jù)出現(xiàn)的百分比。對(duì)于項(xiàng)集X的支持度公式為：

（2）

對(duì)于規(guī)則X、Y的支持度計(jì)算公式為：

（3）

以上X、Y為數(shù)據(jù)項(xiàng)集的子集，則合格規(guī)則X→Y（給定最小支持度α和最小置信度β）可以表示為：。

已有文獻(xiàn)對(duì)關(guān)聯(lián)規(guī)則及Apriori算法的改進(jìn)及優(yōu)化研究較多，應(yīng)用于課程關(guān)聯(lián)分析的文獻(xiàn)并不多見，少數(shù)文獻(xiàn)采用學(xué)生成績(jī)或追蹤畢業(yè)生就業(yè)狀況來獲取數(shù)據(jù)源，以此推斷課程設(shè)置的合理性。本文以信息管理與信息系統(tǒng)專業(yè)課程為研究對(duì)象，采用客觀數(shù)據(jù)即課程大綱提取內(nèi)容關(guān)鍵詞，避免其他主觀因素的影響，再應(yīng)用Apriori算法提取課程關(guān)聯(lián)規(guī)則，使分析結(jié)果更加客觀。

二、課程關(guān)聯(lián)分析

1.課程編碼及關(guān)鍵詞提取

本文研究對(duì)象是專業(yè)課程，不考慮基礎(chǔ)課和通識(shí)教育課，如大學(xué)英語(yǔ)、體育等。信息管理與信息系統(tǒng)專業(yè)課程主要分為四大類：學(xué)科大類必修課、學(xué)科大類限選課、專業(yè)必修課、專業(yè)限選課，本文一共選取了26門專業(yè)課程進(jìn)行關(guān)聯(lián)分析。

課程大綱是最能客觀反映課程內(nèi)容的規(guī)范性文件，從課程大綱中提取關(guān)鍵詞可以較為準(zhǔn)確地涵蓋課程主要內(nèi)容。本文采用Python語(yǔ)言對(duì)26門專業(yè)課程大綱進(jìn)行分詞分析，提取高頻詞作為本門課程的關(guān)鍵詞，從分詞結(jié)果中對(duì)每門課程出現(xiàn)頻率最高的30個(gè)詞語(yǔ)進(jìn)行分析，剔除語(yǔ)義不合理的詞匯以及動(dòng)詞、形容詞等無法反映課程內(nèi)容的詞匯。考慮到關(guān)聯(lián)規(guī)則算法對(duì)數(shù)據(jù)的要求，圍繞課程核心保留關(guān)鍵詞，經(jīng)過多次試驗(yàn)每門課程最終選取10個(gè)以內(nèi)的關(guān)鍵詞。由于提取的關(guān)鍵詞存在一定的差異性，各門課程提取的有效詞匯數(shù)目不同，少數(shù)課程提取的有效關(guān)鍵詞不足10個(gè)但不少于7個(gè)，符合本文的分析目的及要求，最后整理課程有效關(guān)鍵詞如。

2.提取關(guān)聯(lián)規(guī)則

以上規(guī)則反映了課程之間的關(guān)聯(lián)關(guān)系，具體解釋如下：數(shù)據(jù)庫(kù)應(yīng)用基礎(chǔ)、管理信息系統(tǒng)分析與設(shè)計(jì)、商務(wù)智能；供應(yīng)鏈與物流管理、電子商務(wù)網(wǎng)站建設(shè)、商務(wù)智能；商務(wù)決策、統(tǒng)計(jì)學(xué)、商務(wù)定量分析；客戶關(guān)系管理、項(xiàng)目管理、管理學(xué)；市場(chǎng)營(yíng)銷、客戶關(guān)系管理、供應(yīng)鏈與物流管理；供應(yīng)鏈與物流管理、項(xiàng)目管理、市場(chǎng)營(yíng)銷；企業(yè)資源計(jì)劃、商務(wù)智能、供應(yīng)鏈與物流管理；企業(yè)資源計(jì)劃、商務(wù)智能、數(shù)據(jù)庫(kù)應(yīng)用基礎(chǔ)；信息管理學(xué)、商務(wù)智能、管理信息系統(tǒng)分析與設(shè)計(jì)；商務(wù)定量分析、統(tǒng)計(jì)學(xué)、商務(wù)決策；電子商務(wù)概論、電子商務(wù)網(wǎng)站建設(shè)、供應(yīng)鏈與物流管理。每條規(guī)則都反映了這幾門課程之間存在較強(qiáng)的內(nèi)容聯(lián)系，或?yàn)橄刃拚n程與后續(xù)課程，或可以通過這些規(guī)則發(fā)現(xiàn)核心課程，也從一定程度上驗(yàn)證了課程設(shè)置的專業(yè)集中度及合理性。

3.課程知識(shí)網(wǎng)絡(luò)分析

通過關(guān)聯(lián)規(guī)則挖掘得到了部分課程之間的相關(guān)性，但無法直觀反映出專業(yè)課程體系的整體關(guān)聯(lián)程度，以下采用社會(huì)網(wǎng)絡(luò)分析方法（Social Network Analysis）構(gòu)建課程知識(shí)網(wǎng)絡(luò)。本文采用NetDraw工具對(duì)課程設(shè)置構(gòu)建可視化的知識(shí)網(wǎng)絡(luò)，以課程及關(guān)鍵詞作為節(jié)點(diǎn)，對(duì)專業(yè)課程進(jìn)行知識(shí)網(wǎng)路分析。

圖2反映了課程關(guān)聯(lián)程度的總體知識(shí)網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)，其中圓圈代表課程，方塊代表關(guān)鍵詞。越趨于中心的課程說明該課程的內(nèi)容越核心，關(guān)鍵詞越靠近外圍說明通過其連接的課程越少，例如極限、動(dòng)畫、通貨膨脹、求導(dǎo)等關(guān)鍵詞都只屬于某一門課程，并未與其他課程關(guān)聯(lián)。

為了更清晰地分辨課程的分布情況和關(guān)聯(lián)程度，構(gòu)建課程關(guān)系圖如圖3所示。其中節(jié)點(diǎn)圖形越大代表通過它連接的課程或者關(guān)鍵詞越多，在整體課程設(shè)置計(jì)劃或內(nèi)容中越重要。

三、數(shù)據(jù)結(jié)果分析

通過上述分析可以看出，該專業(yè)課程設(shè)置整體情況較為合理，所有專業(yè)課程之間都可以通過至少一個(gè)關(guān)鍵詞進(jìn)行連接，從而形成完整的知識(shí)網(wǎng)絡(luò)。通過關(guān)聯(lián)規(guī)則提取，得出了11條課程關(guān)聯(lián)規(guī)則，證明多門課程在課程內(nèi)容設(shè)置上存在較強(qiáng)的相關(guān)性，反映了專業(yè)課程之間的內(nèi)容聯(lián)系。通過對(duì)關(guān)聯(lián)規(guī)則中課程緊密程度進(jìn)行分析，并對(duì)知識(shí)網(wǎng)絡(luò)中每門課程所連接關(guān)鍵詞的頻次從高到低排序，確定該專業(yè)的核心課程如下：“管理信息系統(tǒng)分析與設(shè)計(jì)”“商務(wù)智能”“信息管理學(xué)”“電子商務(wù)概論”五門課程。課程內(nèi)容核心關(guān)鍵詞為：商務(wù)、模擬、經(jīng)濟(jì)學(xué)、軟件、電子商務(wù)、信息管理、案例、分析方法等，體現(xiàn)了該專業(yè)的方向及特色。通過以上分析可劃分專業(yè)課程結(jié)構(gòu)如下：

第一，數(shù)學(xué)分析類，包括高等數(shù)學(xué)、統(tǒng)計(jì)學(xué)、商務(wù)定量分析、商務(wù)分析方法，主要關(guān)鍵詞有微積分、定量分析、假設(shè)檢驗(yàn)、概率論等。

第二，計(jì)算機(jī)基礎(chǔ)類，包括計(jì)算機(jī)應(yīng)用基礎(chǔ)、互聯(lián)網(wǎng)應(yīng)用與開發(fā)、數(shù)據(jù)庫(kù)應(yīng)用基礎(chǔ)，主要關(guān)鍵詞為數(shù)據(jù)、操作系統(tǒng)、軟件等。

第三，管理類，包括管理學(xué)、項(xiàng)目管理、客戶關(guān)系管理、供應(yīng)鏈與物流管理，主要關(guān)鍵詞為管理學(xué)、戰(zhàn)略、分析方法等。

第四，經(jīng)濟(jì)學(xué)類，包括宏觀經(jīng)濟(jì)、微觀經(jīng)濟(jì)學(xué)、會(huì)計(jì)學(xué)、信息經(jīng)濟(jì)學(xué)、市場(chǎng)營(yíng)銷，主要關(guān)鍵詞為經(jīng)濟(jì)學(xué)、成本、業(yè)務(wù)流程、營(yíng)銷、策略等。

第五，電子商務(wù)類，包括電子商務(wù)概論、電子商務(wù)網(wǎng)站建設(shè)，主要關(guān)鍵詞為物流、電子商務(wù)、模擬等。

第六，信息類，包括管理信息系統(tǒng)分析與設(shè)計(jì)、信息管理學(xué)、商務(wù)智能，主要關(guān)鍵詞為信息管理、系統(tǒng)、設(shè)計(jì)、案例等。

第七，商務(wù)類，包括商務(wù)研究方法、商務(wù)決策，主要關(guān)鍵詞為商務(wù)、案例、方法論、營(yíng)銷、策略等。

四、建議與總結(jié)

本文從關(guān)聯(lián)分析的角度對(duì)北京聯(lián)合大學(xué)商務(wù)學(xué)院信息管理與信息系統(tǒng)專業(yè)課程進(jìn)行針對(duì)性分析。從課程內(nèi)容上看，目前該課程體系設(shè)置基本合理，但仍然存在部分課程關(guān)聯(lián)度不高、課程結(jié)構(gòu)設(shè)置須進(jìn)一步合理化等問題。針對(duì)以上分析提出課程調(diào)整建議如下：一是依據(jù)培養(yǎng)目標(biāo)加強(qiáng)核心課程的內(nèi)容建設(shè)，形成信息管理與信息系統(tǒng)專業(yè)特色的核心課程體系；二是依據(jù)課程性質(zhì)及內(nèi)容關(guān)聯(lián)程度劃分課程群，形成合理的課程知識(shí)鏈條；三是依據(jù)課程內(nèi)容的邏輯關(guān)系確定先修課與后續(xù)課程，根據(jù)課程先后順序設(shè)置合理的教學(xué)計(jì)劃。

注釋：

①高飛.關(guān)聯(lián)規(guī)則挖掘算法研究[D].西安：西安電子科技大學(xué)，2001.

②王明，宋順林.基于項(xiàng)集優(yōu)化重組的頻繁項(xiàng)集發(fā)現(xiàn)算法[J].計(jì)算機(jī)應(yīng)用，2010，（9）.

參考文獻(xiàn)：

[1]朱文湘，朱建軍.關(guān)聯(lián)規(guī)則分析及其在教務(wù)管理系統(tǒng)中的應(yīng)用[J].微計(jì)算機(jī)應(yīng)用，2007，7（2）.

[2]王運(yùn)鋒，夏德宏，顏堯妹.社會(huì)網(wǎng)絡(luò)分析與可視化工具NetDraw的應(yīng)用案例分析[J].現(xiàn)代教育技術(shù)，2008，4（18）.

[3]楊靜.關(guān)聯(lián)規(guī)則Apriori算法在學(xué)生信息管理中的應(yīng)用[J].福建電腦，2010，3（1）.

[4]鄧硯谷，佘穎.基于關(guān)聯(lián)規(guī)則的高校課程關(guān)聯(lián)性分析[J].現(xiàn)代教育技術(shù)，2010，（5）.

[5]王明，宋順林.基于項(xiàng)集優(yōu)化重組的頻繁項(xiàng)集發(fā)現(xiàn)算法[J].計(jì)算機(jī)應(yīng)用，2010，（9）.

[6]李橋，陽(yáng)春華.關(guān)聯(lián)規(guī)則Apriori算法在教學(xué)評(píng)價(jià)中的應(yīng)用[J].計(jì)算機(jī)與數(shù)字工程，2010，6（1）.

[7]崔貫勛，李梁.關(guān)聯(lián)規(guī)則挖掘中Apriori算法的研究與改進(jìn)[J].計(jì)算機(jī)應(yīng)用，2010，11（1）.

[8]高飛.關(guān)聯(lián)規(guī)則挖掘算法研究[D].西安：西安電子科技大學(xué)，2001.

[9]文蓉.數(shù)據(jù)挖掘中關(guān)聯(lián)規(guī)則算法及應(yīng)用研究[D].長(zhǎng)沙：湖南大學(xué)，2007.

[10]焦亞冰.關(guān)聯(lián)規(guī)則挖掘算法的研究與應(yīng)用[D].濟(jì)南：山東師范大學(xué)，2008.

[11]王玉榮.關(guān)聯(lián)規(guī)則算法在大數(shù)據(jù)集上的應(yīng)用研究[D].無錫：江南大學(xué)，2011.

[12]陳國(guó)青.商務(wù)智能原理與方法[M].北京：電子工業(yè)出版社，2009.

（責(zé)任編輯：孫晴）