數(shù)據(jù)挖掘在學(xué)生成績管理中的應(yīng)用

李芳

摘要：近些年來，我國越來越重視教育的發(fā)展趨勢，也十分注重學(xué)生成績的管理工作，其已經(jīng)成為各類學(xué)校學(xué)生管理工作不可缺少的一部分。然而，目前我國諸多學(xué)校幾乎使用人工管理處理學(xué)生的各項成績，該類管理方法無法從眾多的學(xué)生成績中獲取更多有效信息。因此，把數(shù)據(jù)挖掘技術(shù)合理地運用到學(xué)生成績管理當(dāng)中，能夠通過雜亂、看似毫無瓜葛的數(shù)據(jù)順利地找出數(shù)據(jù)內(nèi)在的相關(guān)聯(lián)系，從而總結(jié)出應(yīng)有的規(guī)律，在某些程度上可以為各類學(xué)校改進教學(xué)方法提供充分的依據(jù)。

關(guān)鍵詞：數(shù)據(jù)挖掘；成績管理；應(yīng)用及對策

中圖分類號：TP311 文獻標識碼：A 文章編號：1009-3044（2016）23-0007-03

目前，隨著我國各類學(xué)校的招生規(guī)模日益擴大，教學(xué)管理系統(tǒng)中的相關(guān)數(shù)據(jù)也逐漸增多，存在問題最多的是學(xué)生成績的數(shù)據(jù)量如此繁多，且學(xué)校對成績數(shù)據(jù)的處理仍然使用原始的數(shù)據(jù)備份、數(shù)據(jù)查詢等單一的統(tǒng)計方法，怎樣使用數(shù)據(jù)科學(xué)地分析教學(xué)過程中的成果、并找到影響學(xué)生成績的主要原因已成為諸多教師共同關(guān)注的焦點。本文主要闡述數(shù)據(jù)挖掘的現(xiàn)狀及研究意義，并對數(shù)據(jù)挖掘在學(xué)生成績管理中進行應(yīng)用，讓學(xué)生可以保持更佳的學(xué)習(xí)狀態(tài)， 進而為教師更好地實施教學(xué)工作提供基礎(chǔ)， 以達到提升教學(xué)質(zhì)量的目的。

1 研究現(xiàn)狀

隨著近些年各類學(xué)校學(xué)生人數(shù)的不斷增加，學(xué)校的數(shù)據(jù)管理系統(tǒng)面臨著數(shù)據(jù)過于龐大的難題。一般的數(shù)據(jù)管理系統(tǒng)在處理數(shù)據(jù)時，僅僅完成某些單一查詢、統(tǒng)計、收藏及檢索等功能，難以從大量數(shù)據(jù)中的有效獲取一些有用的數(shù)據(jù)信息，從而導(dǎo)致數(shù)據(jù)不斷堆積，這就大大降低了其利用率。怎樣使用已有的數(shù)據(jù)，發(fā)掘事物的內(nèi)在聯(lián)系并歸納總結(jié)，可以為學(xué)校改進教學(xué)方法、提升教學(xué)質(zhì)量提供堅實的基礎(chǔ)。很多學(xué)校的考試題目很少采用科目相同的數(shù)據(jù)試題庫進行測驗，而甚多是由任課老師共同探討出的考試題目，試卷中知識點的占有率，教學(xué)的難點及重點都沒有體現(xiàn)出來，學(xué)生也沒有對考完的試卷進行任何有效的反饋，教師也未對學(xué)生掌握知識點的情況列入出來，這樣情況下的考試成績無法達到提升教學(xué)質(zhì)量和改進教學(xué)方法的目的。

2 研究意義

在現(xiàn)代社會，數(shù)據(jù)庫技術(shù)的與人工智能功效得到較快發(fā)展，這就使得數(shù)據(jù)挖掘技術(shù)廣泛地被運用到生活的各個領(lǐng)域。數(shù)據(jù)挖掘技術(shù)能夠?qū)υ械臄?shù)據(jù)給予總結(jié)、分析、統(tǒng)計及推理，從而發(fā)掘事物之間的內(nèi)部關(guān)系，再對事物的發(fā)展方向進行預(yù)測。在現(xiàn)代學(xué)生成績管理系統(tǒng)中，數(shù)據(jù)挖掘技術(shù)的應(yīng)用具有深刻的影響，其能夠更加合理地分析學(xué)生成績受何種因素的影響及他們之間存在的內(nèi)在聯(lián)系。例如：分析學(xué)生的考試成績及其他有關(guān)的數(shù)據(jù)，數(shù)據(jù)挖掘技術(shù)能夠回答“在教學(xué)中哪些教學(xué)內(nèi)容在課時分配方面不合理，哪部分課程在設(shè)置程序上應(yīng)該適當(dāng)?shù)卣{(diào)整，哪種教學(xué)方法更符合哪一門課程”等一系列問題，以上都是傳統(tǒng)成績管理系統(tǒng)做不到的。借助數(shù)據(jù)挖掘技術(shù)對學(xué)生的考試成績進行適當(dāng)?shù)奶幚?，能夠及時有效地給予學(xué)生評價效果，還可以了解學(xué)生在各個方面的接受能力，以及學(xué)生適合的教學(xué)方法。良好的信息反饋可以幫助教師及時改進教學(xué)方式、調(diào)整教學(xué)內(nèi)容，讓學(xué)校管理人員在較好的教育制度下進行教學(xué)合理的改革。

3 數(shù)據(jù)挖掘技術(shù)在學(xué)生成績管理系統(tǒng)的使用闡述

將數(shù)據(jù)挖掘技術(shù)科學(xué)地使用在學(xué)生成績管理系統(tǒng)中，主要可以從以下幾個方面來改進原有系統(tǒng)的缺陷。一是在成績方面，學(xué)生考試分數(shù)的高低是衡量他們學(xué)習(xí)好壞最直觀的方式，直接影響學(xué)生獲得獎學(xué)金的等級及個人評價。合理準確地估測學(xué)生成績可以充分提高學(xué)生學(xué)習(xí)的積極性。當(dāng)前使用的成績管理系統(tǒng)僅能簡單地統(tǒng)計成績，然后給出考試成績紙上的數(shù)字信息，數(shù)據(jù)挖掘技術(shù)不僅能夠計算出學(xué)生成績在各個分數(shù)段的具體狀況、及格率及優(yōu)秀率等，還能夠通過對學(xué)生整個學(xué)期的成績、以往幾次考試成績及學(xué)生幾個學(xué)期的日常成績合理地分析、比較及挖掘，估測此學(xué)生今后學(xué)習(xí)狀況的大概基本趨勢、影響學(xué)生成績的主要因素，這就可以更加科學(xué)地評定學(xué)生的個人綜合成績。二是在考試方面，考試是教育過程中非常重要的環(huán)節(jié)，目前使用的系統(tǒng)從考試中獲取的僅有成績，數(shù)據(jù)挖掘技術(shù)能夠根據(jù)學(xué)生成績及考試中知識點的分布狀況，劃出哪些內(nèi)容在今后的教學(xué)中需增強練習(xí)，考試的難易度可以為教師改進教學(xué)方式提供基礎(chǔ)依據(jù)。三是在教學(xué)評價方面，教學(xué)評價主要是對老師工作的一種評定，合理的評價能夠更好地激發(fā)教師工作的興趣。目前大多數(shù)學(xué)校的教師采取學(xué)生個人成績、學(xué)生問卷調(diào)查相結(jié)合的方法，此類方法比較主觀，會降低教師的工作的積極性，結(jié)合學(xué)生個人成績、試卷難易度及個人平時成績等多方面的信息，可以進一步挖掘出相關(guān)數(shù)據(jù)之間存在的內(nèi)部聯(lián)系。四是在課程設(shè)置方面，由于學(xué)生在學(xué)習(xí)時一直保持循序漸進的狀態(tài)，所以課程之間當(dāng)然存在內(nèi)部聯(lián)系及先后次序，基礎(chǔ)課程學(xué)習(xí)的效果直接影響到日后的專業(yè)課程學(xué)習(xí)，各個學(xué)期內(nèi)學(xué)生學(xué)習(xí)課程的多少也會影響學(xué)生的學(xué)習(xí)效果。利用管理系統(tǒng)中現(xiàn)有的學(xué)生成績數(shù)據(jù)結(jié)合數(shù)據(jù)挖掘技術(shù)可以得出一些非常有價值的規(guī)則和信息，反映出影響學(xué)生成績的部分因素，在此基礎(chǔ)上，將課程設(shè)置做出更加合理的安排。

4 數(shù)據(jù)挖掘技術(shù)在學(xué)生成績評測中的應(yīng)用

4.1 數(shù)據(jù)挖掘系統(tǒng)的方法設(shè)置

高校教學(xué)管理系統(tǒng)的存儲空間較大，覆蓋了豐富的教學(xué)經(jīng)驗及管理信息， 涉及的范圍也十分寬廣， 以此為基準進行適當(dāng)?shù)臄?shù)據(jù)挖掘， 會給我們提供各種各樣的參考方向。系統(tǒng)主要具有以下功能：一是易操作性，簡單而言就是簡單的挖掘過程、通俗易懂的挖掘結(jié)構(gòu)。二是數(shù)據(jù)處理能力方便、快捷， 整個數(shù)據(jù)的處理過程簡易、高效。三是其具備與其他結(jié)構(gòu)相集成的便捷方法。

4.2 數(shù)據(jù)采集

在各個學(xué)校對本學(xué)期進行總評時， 都希望通過學(xué)生的綜合成績發(fā)掘?qū)W生成績與參加各種活動、公共課成績存在的關(guān)系。由此選取一個這樣類型的數(shù)據(jù)模型： 本項學(xué)生狀況的數(shù)據(jù)

庫中的數(shù)據(jù)超過200人， 其中包括學(xué)號、性別、公共課成績、專業(yè)課程成績、課程提前預(yù)習(xí)效果、日常成績、排名、參與社會及文體活動狀況等方面。學(xué)生的綜合成績主要是由兩個或兩個以上因素之間存在的函數(shù)關(guān)系。要得到學(xué)生的學(xué)習(xí)成績， 必須了解多方面的數(shù)據(jù)。一是學(xué)生的基本信息。主要有學(xué)生編號、姓名、性別、出生地、所在院系、所學(xué)專業(yè)、班級等等。要得到以上信息都可以在學(xué)校的學(xué)生管理信息系統(tǒng)中獲取。二是學(xué)生特點信息。其主要內(nèi)容表現(xiàn)在：學(xué)生對所學(xué)專業(yè)及課程的熟悉程度、課前預(yù)習(xí)知識的掌握情況、課堂學(xué)習(xí)的作用和成效、學(xué)習(xí)方式、平日的學(xué)習(xí)狀況等。三是成績數(shù)據(jù)庫。這方面的信息重點包含學(xué)生的日常作業(yè)成績、各科課程的考試分數(shù)，此項數(shù)據(jù)庫主要由教師在進行教學(xué)過程中而產(chǎn)生，因為不同專業(yè)開設(shè)的課程和教學(xué)各有所差異， 導(dǎo)致諸多專業(yè)課程不存在可比性及共同性， 在進行數(shù)據(jù)收集及處理過程中， 首先應(yīng)處理好不同專業(yè)課程的成績，再計算出專業(yè)課程的綜合成績， 最后讓其和英語、計算機等公共課程的成績進行具體的分析。

4.3 數(shù)據(jù)預(yù)處理

在對數(shù)據(jù)進行正式挖掘前，首當(dāng)其沖應(yīng)對相關(guān)的數(shù)據(jù)開始預(yù)處理，簡單而言就是對存有 的數(shù)據(jù)進行清除和整理、變換、集成，對不夠完整、含噪聲的相關(guān)數(shù)據(jù)或者不相同的數(shù)據(jù)給予適當(dāng)?shù)奶幚?。第一，?shù)據(jù)轉(zhuǎn)換，此項需要實施轉(zhuǎn)換的數(shù)據(jù)，其一般包含學(xué)生基礎(chǔ)數(shù)據(jù)表、智力數(shù)據(jù)表、學(xué)生學(xué)習(xí)主被動等各項數(shù)據(jù)表中的相關(guān)數(shù)據(jù)?？荚嚻谙蕹掷m(xù)，試題的滿意率也有極大差異，另外，每年的錄取分數(shù)線各有所差異，所以，要想綜合、準確地評估學(xué)生的高考分數(shù)難度較大。但是可以選擇同一年度學(xué)生的考試分數(shù)進行比較，在開始分析前，先要把考試成績的分數(shù)轉(zhuǎn)換為百分數(shù)，即以一百分作為總分，轉(zhuǎn)換為所要分析學(xué)生對應(yīng)的高考成績。用字母m代表學(xué)生的高考分數(shù)，h表示最高分，M則表示置換分數(shù)，那么可以得出計算公式：M = [ m/h X 100 ]，通過對學(xué)生智商的測試結(jié)果進行具體分析，可以得到很多學(xué)生的智商分數(shù)幾乎在一百分左右波動。這樣的差別不明顯，在同樣的情況下，把智商測試結(jié)果轉(zhuǎn)換為百分數(shù)，再依照高考時處理分數(shù)的具體方式，將所有學(xué)生的智商測試分數(shù)轉(zhuǎn)換成百分數(shù)，用I表示；對學(xué)生的學(xué)習(xí)態(tài)度及考察項目必須進行數(shù)字化處理，用K代表統(tǒng)計序數(shù)，g表示沉溺電腦游戲、與學(xué)習(xí)無關(guān)的次數(shù)，G表示得分，那么可以得到計算公式：G=（1-g/K）×100。第二，進行數(shù)據(jù)清理，倘若統(tǒng)計充分度計次數(shù)，g意味著不玩電腦游戲和非學(xué)習(xí)次數(shù)，G代表不得分，則可以得到計算公式：G= （1-g/K） X100。在進行數(shù)據(jù)清理時，假如統(tǒng)計充分度不夠全面，那就需要一種同類樣本的平均值提供主要依據(jù)，以便進行人工填補。結(jié)合原有的調(diào)查統(tǒng)計資料開始合理的地分析，選取和空缺值學(xué)生接觸頻繁、關(guān)系密切且表現(xiàn)類似的學(xué)生當(dāng)做同類樣本。第三，進行離散化處理，此方面一般針對百分數(shù)，以考試成績分數(shù)的等級作為依據(jù)，通過百分數(shù)劃分等級。

4.4 數(shù)據(jù)挖掘

第一，構(gòu)建事務(wù)數(shù)據(jù)庫。一般而言，事務(wù)主要是指數(shù)據(jù)庫中事實表所記錄的具體數(shù)據(jù)，在事務(wù)方面進行維度下鉆，對全部的度量項實施事務(wù)代碼分配。第二，完善關(guān)聯(lián)規(guī)則。通過使用Apriori遞推算法對一些數(shù)據(jù)進行具體分析，此項所統(tǒng)計的數(shù)據(jù)主要關(guān)涉到兩個年級、四個專業(yè)，假設(shè)最小的支持度是0.1，最低的可信度是0. 5，生成較多項集與關(guān)聯(lián)規(guī)則，以下只對少數(shù)關(guān)聯(lián)規(guī)則開始進行分析。

4.5 構(gòu)建數(shù)據(jù)倉庫

4.5.1 學(xué)生基礎(chǔ)數(shù)據(jù)表

高中是一個非常重要的階段，能夠為大學(xué)進行有效的學(xué)習(xí)提供堅實的基礎(chǔ)。各大院校的教師通過觀察學(xué)生的高考成績，既可以深入認識和了解學(xué)生的能力，還能夠從某些方面了解學(xué)生對學(xué)習(xí)的積極性及樂趣，總體來說，可以為教師對學(xué)生個人有個大概、全面的認知。學(xué)生的高考成績通過一些整理方法后，逐漸被錄進高考成績的數(shù)據(jù)表中，再進行集成處理以后，就能夠獲取到有關(guān)學(xué)生編號、性別、年齡、高考分數(shù)等包含以上基本信息的學(xué)生基礎(chǔ)表。

4.5.2 學(xué)生考試成績表

通常情況下，學(xué)校的教學(xué)主管部門經(jīng)常以一個學(xué)期為界限，按期分析并統(tǒng)計在校學(xué)生的整個學(xué)期的考試成績，教學(xué)管理的主要部門對學(xué)生成績進行統(tǒng)計后，可以為學(xué)生成績數(shù)據(jù)表的建立提供有效、充足的數(shù)據(jù)。然而，由于考慮到各不相同性質(zhì)的課程、分配不同的課時在一定程度上存在較大差別，因此，仍需對每個學(xué)期的學(xué)生成績進行合理的處理與整合，通過此類方式方便獲取簡化后的學(xué)生個人成績，再適當(dāng)?shù)厍宄恍┐我淖侄巍３酥?，針對課程編號字段方面，也需要進行合理的構(gòu)造，以便最后構(gòu)建成學(xué)生考試成績模型，其主要關(guān)涉到學(xué)生學(xué)號、課程編碼、學(xué)生個人成績等以上幾方面的內(nèi)容。

4.5.3 學(xué)生智商數(shù)據(jù)表

關(guān)于學(xué)生的智商數(shù)據(jù)表的建立，應(yīng)對學(xué)生的智商進行細致的測試，再對所測試結(jié)果開始科學(xué)地統(tǒng)計，最終得到的數(shù)據(jù)可以為建立學(xué)生智商數(shù)據(jù)表提供重要基礎(chǔ)，學(xué)生智商數(shù)據(jù)表模型一般關(guān)系到學(xué)生編號、測試、學(xué)生評估等三個方面的內(nèi)容。通過使用高效的智商測試軟件適當(dāng)?shù)販y試學(xué)生的智商，其顯示出來的分數(shù)代表學(xué)生的智商數(shù)據(jù)。在此，學(xué)?？梢赃x取兩類智商測試軟件，在固定的時間段內(nèi)進行測試，并讓學(xué)生自身進行評定，這就能夠有力地保證所獲取的智商數(shù)據(jù)具有較強的說服力。

4.5.4 學(xué)生學(xué)習(xí)態(tài)度表

通過與其他方面相比較，量化學(xué)生的學(xué)習(xí)態(tài)度難度提升很多。然而，學(xué)習(xí)態(tài)度作為一項容易被捕捉的度量，結(jié)合學(xué)生在課程方面的出勤率、課堂的學(xué)習(xí)能力、課后作業(yè)的完成狀況、拓展課外知識量等諸多方面，都能夠為教師全面了解學(xué)生的學(xué)習(xí)態(tài)度提供現(xiàn)有的依據(jù)。在此，對學(xué)生的學(xué)習(xí)態(tài)度進行適當(dāng)?shù)亟y(tǒng)計必須在學(xué)生提前所不知的情況下所實施的。已構(gòu)建成的學(xué)生學(xué)習(xí)態(tài)度模型一般包含以下幾個方面：學(xué)生編號、課程編號、課堂出勤率、課后作業(yè)完成狀況、課外活動安排、學(xué)期數(shù)等較多方面的內(nèi)容。通過分析以前至今的教學(xué)經(jīng)驗，顯示出學(xué)生課外表現(xiàn)能夠從學(xué)生課外時間的設(shè)定方面反映出來，當(dāng)然，最為主要的一個指標是課外玩電腦游戲所消耗的時間。所以，選取其作為一項評價學(xué)生學(xué)習(xí)態(tài)度的重要標準，按學(xué)期為基準，隨機調(diào)查學(xué)生的學(xué)習(xí)狀況，并仔細分析和統(tǒng)計調(diào)查結(jié)果。

5 結(jié)語

綜上所述，將數(shù)據(jù)挖掘方法與學(xué)生成績管理結(jié)合，并運用到實踐教育中，這樣教師能夠全面地掌握學(xué)生大概的學(xué)習(xí)狀況，方便學(xué)校制定各類獎勵與懲罰制度，也為管理人員開設(shè)課程提供更加準確的信息資源。并且教師教學(xué)方式的改進可以為學(xué)生提供更多有效的學(xué)習(xí)方法，以上改進在一定程度上可以促進學(xué)校教學(xué)管理水平的提高，也有利于提升教學(xué)質(zhì)量，對學(xué)校維護校內(nèi)教學(xué)秩序，努力改善考風(fēng)考紀、學(xué)習(xí)風(fēng)氣、教風(fēng)，調(diào)整題庫及課程設(shè)置等都具有重大作用。

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