數(shù)據(jù)挖掘技術(shù)在個性化課程推薦中的應(yīng)用探析

葛琦??

摘要：隨著現(xiàn)代高等教育的不斷改革，教育越來越重視對學(xué)生能力的培養(yǎng)，得益于當(dāng)前計算機技術(shù)與互聯(lián)網(wǎng)技術(shù)的發(fā)展，基于數(shù)據(jù)挖掘技術(shù)的個性化課程推薦系統(tǒng)在網(wǎng)絡(luò)教學(xué)中越來越受到重視，據(jù)此，針對學(xué)生的個性化選課推薦系統(tǒng)進行了相關(guān)介紹，旨在為現(xiàn)代教育的發(fā)展和進步做出一定的探索。

關(guān)鍵詞：數(shù)據(jù)挖掘；高等教育；個性化選課；推薦系統(tǒng)

中圖分類號：G4文獻標(biāo)識碼：Adoi：10.19311/j.cnki.16723198.2017.32.086

1前言

隨著我國教育制度改革的深化推進，越來越多的新制度逐步應(yīng)用在高等教育中，例如選課制度已經(jīng)成為了現(xiàn)代高等院校的必備教育教學(xué)制度。選課制度可以從某種程度上開放學(xué)生的知識接受范圍，也能提升現(xiàn)代化高質(zhì)量人才的培養(yǎng)質(zhì)量。在保證學(xué)生基礎(chǔ)知識、行業(yè)知識的教學(xué)基礎(chǔ)上，利用常規(guī)基礎(chǔ)課、專業(yè)課的教學(xué)間隙安排相應(yīng)的拓展性課程能夠讓學(xué)生積累豐富的知識，在選課學(xué)習(xí)的基礎(chǔ)上逐步提升自己的知識水平和文化素養(yǎng)，進而將學(xué)生培養(yǎng)為“一專多能”型人才。另外，選課制度也是學(xué)分制度的一部分，打破了傳統(tǒng)的教學(xué)模式，讓現(xiàn)代教育有了發(fā)展和進步的空間。但是目前我國的選課制度還存在著一些問題，學(xué)生在選課時往往與學(xué)科、興趣等的結(jié)合并不緊密，對學(xué)生培養(yǎng)不宜。故此，筆者利用數(shù)據(jù)挖掘技術(shù)構(gòu)建了一個選課系統(tǒng)，根據(jù)學(xué)生的學(xué)習(xí)成績、興趣愛好、學(xué)習(xí)需求、專業(yè)區(qū)分等信息進行選課推薦，有效的實現(xiàn)了學(xué)生選課的“盲目”向“有據(jù)可依”方向轉(zhuǎn)變。

2高等教育選課制度現(xiàn)狀分析

選課制度是當(dāng)前高等教育的重要制度，但是在選課制度推廣和普及的過程中恰逢互聯(lián)網(wǎng)和計算機技術(shù)的蓬勃發(fā)展年代，所以選課制度與計算機網(wǎng)絡(luò)的結(jié)合也逐步緊密，目前我國絕大多數(shù)的高等院校都采用了網(wǎng)絡(luò)教務(wù)的教學(xué)平臺，所以選課制度的執(zhí)行手段往往也是利用網(wǎng)絡(luò)教務(wù)系統(tǒng)。受限于傳統(tǒng)教育觀念和學(xué)年制度等問題的影響，目前的高等教育選課制度還存在一些問題。

首先，現(xiàn)行的選課制度對學(xué)生個性化發(fā)展不利。隨著社會的發(fā)展，社會對人才的要求也逐步增加，傳統(tǒng)的“一專”型人才已經(jīng)不能夠適應(yīng)現(xiàn)代社會的需求，現(xiàn)代社會更需要的是“一專多能”型人才。但是現(xiàn)行的選課制度往往僅是根據(jù)教師情況進行開設(shè)，與社會需求、學(xué)生個性、專業(yè)等結(jié)合的不緊密，很多學(xué)生在選擇課程時往往只能夠隨意選擇，甚至是根據(jù)考試難度進行選擇。

其次，選課制度流于表面。選課制度真正的意義是實現(xiàn)利用現(xiàn)有的教學(xué)資源對學(xué)生實現(xiàn)不同學(xué)科、不同領(lǐng)域的知識教學(xué)，但是現(xiàn)行的選課制度與正常教學(xué)甚至?xí)胁糠纸虒W(xué)時間或者教學(xué)場地的沖突，導(dǎo)致學(xué)生在選課過程中受到限制。

再次，選課內(nèi)容難以甄別。目前很多高校的選修課往往是利用學(xué)?，F(xiàn)有的教師資源進行開設(shè)，選修課科目在教務(wù)系統(tǒng)中也是以整體數(shù)據(jù)的形式進行呈現(xiàn)，學(xué)生只能看到選修課的名稱和任課教師，對選修課的簡介、教學(xué)內(nèi)容、教學(xué)安排等都不甚了然。所以學(xué)生選課也僅僅是隨機選擇，甚至是選課之后去上課的時候全當(dāng)是上自習(xí)。

最后，選課規(guī)律缺乏總結(jié)。很多高等院校對選課情況往往只統(tǒng)計選課人數(shù)和結(jié)業(yè)成績，利用結(jié)業(yè)成績作為教學(xué)質(zhì)量的評估，這就造成學(xué)校對學(xué)生選課情況難以進行準確的把握，對后續(xù)的一些選修課開放存在著一定的問題。

3數(shù)據(jù)挖掘技術(shù)與個性化推薦系統(tǒng)介紹

數(shù)據(jù)挖掘是指在大量的、不完全的信息和數(shù)據(jù)中進行篩選，提取有價值的規(guī)律的一種過程。數(shù)據(jù)挖掘涉及的學(xué)科較為廣泛，但是在很多社會行業(yè)中應(yīng)用較多，尤其是在近年來的教育行業(yè)中，使用更加廣泛。個性化推薦系統(tǒng)是數(shù)據(jù)挖掘的直觀使用表現(xiàn)，上世紀90年代個性化推薦作為一種獨立的技術(shù)被分離出來，并且迅速的發(fā)展，得益于當(dāng)前網(wǎng)絡(luò)教務(wù)系統(tǒng)的發(fā)展，用戶的信息更加容易獲取。目前個性化推薦中最常用的算法就是協(xié)同過濾算法，目前常用的協(xié)同過濾算法分為基于項目的協(xié)同過濾推薦算法和基于用戶的協(xié)同過濾推薦算法。

4基于數(shù)據(jù)挖掘技術(shù)的個性化選課推薦系統(tǒng)的構(gòu)建

本次研究選擇一種基于用戶的協(xié)同過濾算法進行設(shè)計，利用該算法與高校的網(wǎng)絡(luò)教務(wù)系統(tǒng)結(jié)合，可以提取學(xué)生的相關(guān)數(shù)據(jù)并且進行分析，進而對學(xué)生推薦與學(xué)生發(fā)展最為貼切的課程，有效的完善高校個性化選課系統(tǒng)。個性化選課推薦系統(tǒng)基本包括三個部分，第一個部分是評價矩陣，評價矩陣能夠?qū)W(xué)生的相關(guān)信息進行分析，包括學(xué)生的專業(yè)、學(xué)習(xí)程度、興趣愛好、選課記錄及教師評價等信息，通過算法計算后獲得相應(yīng)的學(xué)生項。第二部分是搜索最近鄰居部分，利用相應(yīng)學(xué)生項在評價矩陣中的對比情況進行分析，找出相似度最高的兩個項。第三部分是推薦部分，找到相似度最高的兩個項之后即可根據(jù)相似項進行課程推薦。

4.1評價矩陣的建立

評價矩陣的數(shù)據(jù)來源為高校網(wǎng)絡(luò)教務(wù)系統(tǒng)的相關(guān)數(shù)據(jù)，包括學(xué)生的姓名、性別、年齡、專業(yè)、愛好、選課記錄、學(xué)習(xí)程度、教師評價、考試成績等等信息，然后進行數(shù)據(jù)的轉(zhuǎn)化和篩選，出去無用信息后形成協(xié)同過濾算法需要的學(xué)生選課評價矩陣。

協(xié)同過濾算法矩陣如表1所示，表中常用Rij的i代表第i個學(xué)生，j則代表該學(xué)生的第j個評價指標(biāo)，R則代表評價數(shù)值。R的取值范圍為[0，5]中的整數(shù)，數(shù)值大小與評價程度的高低成正比。

4.2搜索最近相似項

建立評價矩陣后即可對學(xué)生的相關(guān)信息與評價舉證中的所有學(xué)生進行相似度分析，通過相似度的判斷可以確定兩個相似性最高的學(xué)生，進而形成相似項鄰居，具體的相似度算法如下公式所示：

sim（Ua，Ui）=∑y∈Ra∩Ry（Ri，y-Ri）（Ra，y-Ra）∑y∈Ra∩Ry（Ra，y-Ra）2∑y∈Ra∩Ry（Ri，y-Ri）2，

其中sim（Ua，Ui）為待評價學(xué)生與矩陣中學(xué)生的相似度；y為待評價學(xué)生與矩陣中學(xué)生的共同評價項目；Ra，y與Ri，y為a學(xué)生和i學(xué)生對相同項目y的評價值；Ra和Ri為a學(xué)生和i學(xué)生在該項目的評價平均值。

4.3個性化推薦

相似項確定后即可利用評價結(jié)果進行推薦，推薦算法如下公式所示：

Pa，j=Ra+∑sim（a，n）×（Rn，j-Rn）∑sim（u，n）

其中Pa，j為推薦算法計算所得的推薦值；Rn，j為Rn和Ra項目評分的平均值。該推薦算法對評價集中學(xué)生數(shù)量較多的系統(tǒng)較為適合，鑒于絕大多數(shù)高等院校的網(wǎng)絡(luò)教務(wù)系統(tǒng)相關(guān)數(shù)據(jù)已經(jīng)收集了很多年，數(shù)據(jù)庫容量較大，所以個性化推薦結(jié)果相對較為準確。

5結(jié)語

本次研究選擇的參照的相關(guān)數(shù)據(jù)較為豐富，通過多個項目的評價可以有效的提升待評價學(xué)生與評價集學(xué)生的相似性準確度。但是在評價集中的學(xué)生應(yīng)當(dāng)進行適當(dāng)?shù)暮Y選，提出一部分選修課學(xué)習(xí)較為敷衍、成績較差的學(xué)生，進而有效的避免推薦系統(tǒng)的“失誤”。高等院校的個性化選課推薦系統(tǒng)使用能夠幫助學(xué)生推薦適合自己的相關(guān)課程，為學(xué)生的個性化發(fā)展提供有效的學(xué)習(xí)方式。

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