數(shù)據(jù)挖掘在流媒體課外學(xué)習(xí)支持系統(tǒng)中的應(yīng)用初探

摘 要：隨著計(jì)算機(jī)技術(shù)和網(wǎng)絡(luò)的飛速發(fā)展，基于流媒體的學(xué)習(xí)支持系統(tǒng)成為學(xué)習(xí)者重要的學(xué)習(xí)方式，此類系統(tǒng)擁有一定規(guī)模的訪問數(shù)據(jù)，本文充分利用數(shù)據(jù)挖掘技術(shù)發(fā)現(xiàn)學(xué)習(xí)者的特征和流媒體被訪問情況，提出了如何構(gòu)建基于流媒體課外學(xué)習(xí)的數(shù)據(jù)挖掘系統(tǒng)，以及該系統(tǒng)的應(yīng)用。

關(guān)鍵詞：數(shù)據(jù)挖掘；流媒體

中圖分類號(hào)：TP311.13

課外學(xué)習(xí)支持系統(tǒng)可以幫助學(xué)習(xí)者深入理解已學(xué)得的知識(shí)，解決模糊的問題，拓展知識(shí)面，培養(yǎng)學(xué)習(xí)的自主性。以流媒體的形式傳輸學(xué)習(xí)內(nèi)容很大程度上解決了網(wǎng)絡(luò)帶寬的問題。課外學(xué)習(xí)支持系統(tǒng)主要研究如何利用計(jì)算機(jī)化的電子工具幫助人們解決日常工作中碰到的問題，達(dá)到提高工作效率和效果的目的。它給學(xué)習(xí)者提供了自主學(xué)習(xí)的機(jī)會(huì)，學(xué)習(xí)者可以根據(jù)個(gè)人課堂學(xué)習(xí)的情況形成課內(nèi)課外多渠道的立體學(xué)習(xí)方式。課外學(xué)習(xí)系統(tǒng)可以根據(jù)自身的需求，“定制”自己需要的信息，系統(tǒng)也會(huì)根據(jù)用戶的需求、興趣愛好、能力差異等特點(diǎn)，智能化的為用戶選擇對(duì)應(yīng)的學(xué)習(xí)資源，提供智能化的學(xué)習(xí)指導(dǎo)。但是，此類系統(tǒng)大多存在一個(gè)問題，即在擁有一定訪問量的情況下，系統(tǒng)并沒有記錄下使用者（學(xué)習(xí)者）的學(xué)習(xí)情況、學(xué)習(xí)效果及有關(guān)信息，以供教師分析研究。這造成了一種資源的浪費(fèi)，因?yàn)闊o論是學(xué)習(xí)者主動(dòng)留下的或是系統(tǒng)自動(dòng)記錄下的信息都可能是影響學(xué)習(xí)者學(xué)習(xí)效果和效率的一種因素。

本系統(tǒng)構(gòu)想以學(xué)習(xí)者主動(dòng)填寫表格以及系統(tǒng)自動(dòng)記錄兩種形式將信息錄入后臺(tái)數(shù)據(jù)庫，經(jīng)過對(duì)數(shù)據(jù)的處理、分析和挖掘，發(fā)現(xiàn)數(shù)據(jù)中隱藏的信息。數(shù)據(jù)挖掘技術(shù)在系統(tǒng)中的應(yīng)用，幫助教師找到隱藏的提高學(xué)習(xí)者學(xué)習(xí)效果的因素和方法，通過訪問數(shù)據(jù)發(fā)現(xiàn)學(xué)生的習(xí)慣，興趣，認(rèn)知風(fēng)格等，同時(shí)根據(jù)學(xué)生訪問規(guī)律調(diào)整網(wǎng)站結(jié)構(gòu)，動(dòng)態(tài)的訂制個(gè)性化的網(wǎng)站。

1 系統(tǒng)組成

系統(tǒng)主要由視頻點(diǎn)播和數(shù)據(jù)處理兩大塊組成。視頻點(diǎn)播部分又由服務(wù)器、網(wǎng)絡(luò)傳輸和用戶終端構(gòu)成。其中媒體服務(wù)器使用高性能的PC服務(wù)器，其主要功能是完成流信息的發(fā)布；媒體工具機(jī)需要安裝聲卡、視頻采集卡、VCD或錄像機(jī)、Windows 7或Windows NT，并安裝media編輯工具，其主要功能是完成流信息的采集、編輯、生成等功能，并將生成的ASF文件存放到存儲(chǔ)服務(wù)器上；存儲(chǔ)服務(wù)器安裝Windows 2000 Server，并具有大容量存儲(chǔ)設(shè)備。數(shù)據(jù)處理部分由用戶終端和數(shù)據(jù)庫、數(shù)據(jù)倉庫部分構(gòu)成。用戶終端以網(wǎng)頁的形式使用視頻點(diǎn)播服務(wù)，系統(tǒng)將記錄下學(xué)習(xí)者的各種信息，并錄入數(shù)據(jù)庫，提供給數(shù)據(jù)挖掘原始數(shù)據(jù)。

2 數(shù)據(jù)挖掘的應(yīng)用

下面我們主要探討系統(tǒng)中數(shù)據(jù)挖掘技術(shù)的應(yīng)用。

數(shù)據(jù)挖掘又稱為數(shù)據(jù)庫中的知識(shí)發(fā)現(xiàn)，它通過對(duì)大量的歷史存儲(chǔ)數(shù)據(jù)進(jìn)行分析和分類得出有意義的模式和關(guān)系的過程。數(shù)據(jù)挖掘的應(yīng)用十分廣泛，挖掘?qū)ο罂梢允顷P(guān)系的、事務(wù)的、面向?qū)ο蟮暮蛯?duì)象-關(guān)系的數(shù)據(jù)倉庫。按照挖掘的數(shù)據(jù)類型的不同，可以分為空間數(shù)據(jù)挖掘、時(shí)間序列數(shù)據(jù)挖掘、文本或多媒體數(shù)據(jù)挖掘以及網(wǎng)絡(luò)數(shù)據(jù)挖掘。特別是網(wǎng)絡(luò)數(shù)據(jù)挖掘，可以從用戶使用網(wǎng)絡(luò)的過程中發(fā)現(xiàn)用戶的偏好，對(duì)發(fā)現(xiàn)學(xué)習(xí)者在學(xué)習(xí)過程中潛在的影響因素非常有效。

2.1 界面模塊

界面模塊是學(xué)習(xí)者使用系統(tǒng)并與系統(tǒng)進(jìn)行交互的界面。通過它，學(xué)習(xí)者可以學(xué)習(xí)系統(tǒng)提供的知識(shí)內(nèi)容，手動(dòng)添加學(xué)習(xí)者信息。

2.2 信息收集模塊

本系統(tǒng)試圖收集收集使用者的兩部份信息：使用系統(tǒng)的原因，學(xué)習(xí)特征。數(shù)據(jù)收集方式以學(xué)習(xí)者填寫表格和系統(tǒng)自動(dòng)收集為主。通過第一類方式，可以收集到學(xué)習(xí)者的姓名、性別、年齡、教育程度，使用系統(tǒng)的各種情況等等。通過第二種方式，系統(tǒng)可以自動(dòng)記錄學(xué)習(xí)者使用系統(tǒng)的時(shí)間，經(jīng)常點(diǎn)播的內(nèi)容等記錄與學(xué)習(xí)相關(guān)的內(nèi)容。

2.3 數(shù)據(jù)抽取模塊

數(shù)據(jù)庫中的數(shù)據(jù)需要在收集起來以后不能馬上作為數(shù)據(jù)挖掘的對(duì)象，需要經(jīng)過一定的例程轉(zhuǎn)換、過濾并建立模型。這里我們將信息收集階段的數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換，建立星型模型，其中建立兩個(gè)關(guān)聯(lián)。

第一個(gè)關(guān)聯(lián)是事實(shí)表的關(guān)聯(lián)，事實(shí)表包含4個(gè)字段：用戶ID、使用時(shí)間、最頻繁使用資料、系統(tǒng)時(shí)間。其中事實(shí)表中的“最頻繁使用資料”關(guān)聯(lián)最頻繁使用資料表，該表包含背景資料、導(dǎo)學(xué)資料、原理再現(xiàn)分析、學(xué)習(xí)進(jìn)度計(jì)劃、學(xué)習(xí)方法指導(dǎo)、參考文獻(xiàn)或相關(guān)鏈接。事實(shí)表中的“使用時(shí)間”關(guān)聯(lián)時(shí)間維度表，該表包含系統(tǒng)時(shí)間、年、月、日、時(shí)刻。

第二個(gè)關(guān)聯(lián)是用戶維度的關(guān)聯(lián)，用戶維度表包含6個(gè)字段：用戶ID、姓名、性別、喜歡的學(xué)習(xí)環(huán)境、喜好的學(xué)習(xí)材料、思考習(xí)慣。其中“喜歡的學(xué)習(xí)環(huán)境”關(guān)聯(lián)喜歡的學(xué)習(xí)環(huán)境表，該表包含獨(dú)立空間、集體學(xué)習(xí)?！跋埠玫膶W(xué)習(xí)材料”關(guān)聯(lián)喜好的學(xué)習(xí)材料表，該表包含文字材料、圖文并茂材料、多媒體材料?！八伎剂?xí)慣”關(guān)聯(lián)思考習(xí)慣表，該表包含：獨(dú)立思考、共同討論。

3 數(shù)據(jù)分析模塊

在將數(shù)據(jù)進(jìn)行轉(zhuǎn)換、去噪，并利用模型建立可以進(jìn)行數(shù)據(jù)挖掘的數(shù)據(jù)倉庫后，我們使用關(guān)聯(lián)規(guī)則分析數(shù)據(jù)。考慮到每個(gè)人對(duì)節(jié)目訪問的時(shí)間長短和頻度，我們對(duì)關(guān)聯(lián)矩陣的行或列向量進(jìn)行規(guī)一化處理。對(duì)關(guān)聯(lián)矩陣的列向量進(jìn)行規(guī)一化處理得到矩陣，矩陣列向量反映了該學(xué)習(xí)者對(duì)網(wǎng)站的各個(gè)網(wǎng)頁的訪問偏好情況，實(shí)際上表現(xiàn)了訪問者類型。關(guān)聯(lián)矩陣的每個(gè)行向量反映了所有訪問者對(duì)某一個(gè)網(wǎng)頁的訪問情況，實(shí)際上蘊(yùn)涵有訪問者共同的訪問模式。

課外學(xué)習(xí)系統(tǒng)可以通過機(jī)器學(xué)習(xí)來觀察用戶的行為，利用挖掘技術(shù)掌握之前的訪問行為，從而預(yù)測(cè)今后的訪問趨勢(shì)，還能提供一個(gè)比較智能的服務(wù)體系及時(shí)了解學(xué)生的狀況、需求、能力差異、學(xué)習(xí)進(jìn)度、興趣愛好等，以上的系統(tǒng)設(shè)計(jì)只是簡單的提供簡單的設(shè)計(jì)思路，如果想要進(jìn)一步進(jìn)行關(guān)聯(lián)分析，聚類分析，統(tǒng)計(jì)分析應(yīng)采用更加復(fù)雜和完善的一個(gè)系統(tǒng)工程。

4 結(jié)束語

在網(wǎng)絡(luò)學(xué)習(xí)的環(huán)境中，重視學(xué)習(xí)者在學(xué)習(xí)過程中隱含的因素，挖掘并分析這些因素是目前網(wǎng)絡(luò)環(huán)境學(xué)習(xí)研究中可以深入探索的一個(gè)方向?；诹髅襟w的課外學(xué)習(xí)支持系統(tǒng)不但提供了學(xué)習(xí)者自我學(xué)習(xí)的機(jī)會(huì)，同時(shí)也應(yīng)該在后臺(tái)對(duì)所有學(xué)習(xí)者進(jìn)行分析歸類。本文僅對(duì)數(shù)據(jù)挖掘在該系統(tǒng)中的應(yīng)用進(jìn)行了構(gòu)想。其實(shí)，系統(tǒng)分析歸類的結(jié)果應(yīng)該作為學(xué)習(xí)者再次登陸后動(dòng)態(tài)顯示網(wǎng)頁的依據(jù)，真正做到個(gè)性化的學(xué)習(xí)環(huán)境和學(xué)習(xí)服務(wù)，并提供因人而異的學(xué)習(xí)診斷和評(píng)價(jià)。總之?dāng)?shù)據(jù)挖掘技術(shù)將越來越成熟，我們相信數(shù)據(jù)挖掘?qū)⒊蔀槿绾谓虒W(xué)形式中不可或缺的最有效工具之一，在數(shù)據(jù)挖掘的技術(shù)支持下，教育系統(tǒng)工程的教學(xué)評(píng)估將上升到一個(gè)新的高度。

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作者簡介：周磊，男，江蘇無錫人，講師，上海交通大學(xué)工程碩士，研究方向：數(shù)據(jù)挖掘、自然語言處理。

作者單位：無錫高等師范學(xué)校，江蘇無錫 214153