數(shù)據(jù)挖掘在網(wǎng)絡(luò)教育中的應(yīng)用研究

吳佳萍 吳冰冰 楊歡聳

數(shù)據(jù)挖掘在網(wǎng)絡(luò)教育中的應(yīng)用研究

吳佳萍 吳冰冰 楊歡聳

數(shù)據(jù)挖掘技術(shù)在商業(yè)、金融業(yè)等方面都得到了廣泛的應(yīng)用，但比較少地應(yīng)用在教育領(lǐng)域。網(wǎng)絡(luò)教育的普及發(fā)展加速了網(wǎng)絡(luò)教育改革的需求，網(wǎng)絡(luò)教育數(shù)據(jù)的挖掘?qū)?huì)對(duì)學(xué)習(xí)者的學(xué)習(xí)行為、學(xué)習(xí)特征、需求分析提供更可靠依據(jù)，從而更好地為教育服務(wù)。

數(shù)據(jù)挖掘 網(wǎng)絡(luò)教育 網(wǎng)絡(luò)教育資源 個(gè)性化學(xué)習(xí)

一、數(shù)據(jù)挖掘概述

（一）數(shù)據(jù)挖掘的基本概念

大量的、不完全的、隨機(jī)的數(shù)據(jù)往往讓人們無(wú)法識(shí)別隱藏在其中的能夠提供決策的信息，而傳統(tǒng)的查詢、報(bào)表等工具無(wú)法滿足人們挖掘這些真正能對(duì)決策提供支持的信息的需求。因此，急需一種新的數(shù)據(jù)分析技術(shù)，從大量的數(shù)據(jù)中經(jīng)過(guò)深層分析，獲得有價(jià)值的潛在信息，數(shù)據(jù)挖掘技術(shù)也因此而得名。數(shù)據(jù)挖掘（Data Mining）與傳統(tǒng)的數(shù)據(jù)分析（查詢、報(bào)表、聯(lián)機(jī)應(yīng)用分析）的本質(zhì)區(qū)別就是數(shù)據(jù)挖掘在沒有明確假設(shè)的前提下去挖掘信息或知識(shí)，并且包括大量的不公開的大數(shù)據(jù)。數(shù)據(jù)挖掘是挖掘那些不能依賴直觀的感覺發(fā)現(xiàn)的數(shù)據(jù)，有的時(shí)候挖掘出來(lái)的數(shù)據(jù)是違背直觀感覺的。

在網(wǎng)絡(luò)教育中，學(xué)生在網(wǎng)上學(xué)習(xí)過(guò)程中留下了很多模糊的、有潛在價(jià)值的數(shù)據(jù)，但這些數(shù)據(jù)并沒有得到應(yīng)有的重視。這些數(shù)據(jù)主要分為兩個(gè)方面，一方面是靜態(tài)的數(shù)據(jù)，另一方面是動(dòng)態(tài)的數(shù)據(jù)。靜態(tài)的數(shù)據(jù)一般包括學(xué)生的基本信息；動(dòng)態(tài)的數(shù)據(jù)是根據(jù)學(xué)生的學(xué)習(xí)行為或?qū)W習(xí)特征進(jìn)行隨時(shí)的跟蹤記錄，包括學(xué)生經(jīng)常瀏覽哪些頁(yè)面；在那些頁(yè)面停留的時(shí)間的長(zhǎng)短；在論壇中的活躍程度（發(fā)帖以及回帖的數(shù)據(jù)）；在線學(xué)習(xí)課程內(nèi)容花費(fèi)的時(shí)間；與教師互動(dòng)的數(shù)據(jù)（提問(wèn)、回答以及回答的準(zhǔn)確率）等。以及利用網(wǎng)絡(luò)進(jìn)行其他活動(dòng)的時(shí)間等，系統(tǒng)都需要講這些數(shù)據(jù)進(jìn)行定量分析并分類，這也是數(shù)據(jù)挖掘技術(shù)應(yīng)用在網(wǎng)絡(luò)教育領(lǐng)域的真正價(jià)值。

（二）數(shù)據(jù)挖掘常用方法

利用數(shù)據(jù)挖掘進(jìn)行數(shù)據(jù)分析常用的方法主要有關(guān)聯(lián)規(guī)則、數(shù)據(jù)回歸、分類、預(yù)測(cè)、聚類、診斷、web數(shù)據(jù)挖掘、時(shí)間序列方法和智能優(yōu)化方法等，它們分別從不同的角度對(duì)數(shù)據(jù)進(jìn)行挖掘，方法的選擇則依據(jù)決策的需求。

二、網(wǎng)絡(luò)教育的現(xiàn)狀

（一）網(wǎng)絡(luò)教育資源缺乏多樣性

現(xiàn)階段的在線教育平臺(tái)只注重資源的收集，資源的形式較為單一，資源的質(zhì)量也不能保證，由于網(wǎng)絡(luò)教育資源缺乏多樣性，很少有以互動(dòng)性或多媒體形式的教育資源呈現(xiàn)，這樣也阻礙了優(yōu)質(zhì)的網(wǎng)絡(luò)教育資源在網(wǎng)上的交流與共享。

（二）網(wǎng)絡(luò)教育缺乏個(gè)性化

隨著網(wǎng)絡(luò)學(xué)習(xí)內(nèi)容日益增多，隨之而來(lái)會(huì)出現(xiàn)各種問(wèn)題。目前的網(wǎng)絡(luò)教育課程內(nèi)容大多是以Web頁(yè)面為主，學(xué)習(xí)者經(jīng)常無(wú)法準(zhǔn)確找到自己學(xué)習(xí)內(nèi)容的進(jìn)度，同一個(gè)用戶在不同的計(jì)算機(jī)上，不管登陸多少次，每次都需要通過(guò)固定的查找路徑。在這種情況下，如果能以學(xué)生為中心，為每一個(gè)學(xué)生提供相對(duì)應(yīng)的個(gè)性化學(xué)習(xí)服務(wù)功能，根據(jù)學(xué)生的需求自動(dòng)或者半自動(dòng)的調(diào)整課程內(nèi)容。這也是越來(lái)越多的學(xué)習(xí)者所期待的。

（三）網(wǎng)站設(shè)計(jì)有待優(yōu)化

目前，大多數(shù)的教育網(wǎng)站的知識(shí)導(dǎo)航設(shè)計(jì)缺乏個(gè)性化學(xué)習(xí)指導(dǎo)，沒有從用戶視角出發(fā)，沒有真實(shí)了解用戶體驗(yàn)，部分自主學(xué)習(xí)相對(duì)較弱的學(xué)習(xí)者會(huì)產(chǎn)生壓力，并且會(huì)對(duì)學(xué)習(xí)內(nèi)容產(chǎn)生迷茫，不知道自己從哪兒開始學(xué)習(xí)。

（四）無(wú)法全方面監(jiān)控學(xué)習(xí)過(guò)程

在網(wǎng)絡(luò)教育模式中，師生不局限于同一空間、同一時(shí)間、同一地點(diǎn)，教師不能像傳統(tǒng)的課堂模式那樣，近距離接觸學(xué)生，對(duì)學(xué)生的學(xué)習(xí)情況能夠有良好的監(jiān)控。而且網(wǎng)絡(luò)教育受眾群體廣泛，學(xué)習(xí)者之間都有著鮮明的差異，教師很難全方面的了解學(xué)習(xí)者的情況以及學(xué)習(xí)者在現(xiàn)實(shí)中所遇到的問(wèn)題。

（五）網(wǎng)絡(luò)數(shù)據(jù)利用率低

學(xué)習(xí)者在訪問(wèn)網(wǎng)絡(luò)教育平臺(tái)的過(guò)程中，會(huì)產(chǎn)生大量的信息或數(shù)據(jù)。比如學(xué)習(xí)者的基本信息、學(xué)習(xí)情況、訪問(wèn)日志等，這些信息和數(shù)據(jù)都有利于進(jìn)一步分析學(xué)習(xí)者的學(xué)習(xí)行為或?qū)W習(xí)特征，并幫助網(wǎng)絡(luò)教學(xué)的開展。但是，這些信息沒有被網(wǎng)絡(luò)教育平臺(tái)充分利用，造成了一定的資源浪費(fèi)。并且由于網(wǎng)絡(luò)資源沒有統(tǒng)一規(guī)范化，學(xué)習(xí)者信息檢索的結(jié)果很難對(duì)應(yīng)自己的學(xué)習(xí)需求。

三、數(shù)據(jù)挖掘在網(wǎng)絡(luò)教育中的應(yīng)用

（一）數(shù)據(jù)挖掘在網(wǎng)絡(luò)教育中挖掘潛在用戶的應(yīng)用

利用數(shù)據(jù)挖掘技術(shù)將學(xué)生瀏覽過(guò)的歷史記錄進(jìn)行收集并分析，這樣不僅可以預(yù)測(cè)學(xué)生的學(xué)習(xí)需求趨勢(shì)和學(xué)習(xí)成果，還能提前預(yù)知學(xué)生的學(xué)習(xí)需求傾向是否改變。為提高教育網(wǎng)站的競(jìng)爭(zhēng)力，還需不斷地挖掘潛在的用戶。潛在的用戶的挖掘依據(jù)用戶訪問(wèn)產(chǎn)生的信息，利用分類技術(shù)，了解真實(shí)的用戶體驗(yàn)，識(shí)別出潛在用戶與真正的用戶的共同學(xué)習(xí)特征，確定潛在用戶的類型，并在此基礎(chǔ)上對(duì)潛在的用戶有針對(duì)性的展示一些有吸引力的學(xué)習(xí)課程或?qū)W習(xí)頁(yè)面，以此留住潛在用戶，讓其成為真正的用戶。

通過(guò)web數(shù)據(jù)挖掘，網(wǎng)絡(luò)教育機(jī)構(gòu)將得到的分析結(jié)果有效的利用，對(duì)網(wǎng)頁(yè)的內(nèi)容進(jìn)行相應(yīng)的調(diào)整，盡最大的可能滿足所有學(xué)習(xí)者的需求，終止真正的用戶流失并吸引潛在的用戶。網(wǎng)絡(luò)教育雖然很難識(shí)別每一個(gè)潛在的用戶，但是可以更好地運(yùn)用數(shù)據(jù)挖掘技術(shù)，在對(duì)潛在的用戶進(jìn)行分析的基礎(chǔ)上，向他們發(fā)送適合他們學(xué)習(xí)的課程內(nèi)容，吸引他們進(jìn)入網(wǎng)絡(luò)教育機(jī)構(gòu)。

（二）數(shù)據(jù)挖掘在網(wǎng)絡(luò)教育中輔助教師作出正確的決策

網(wǎng)絡(luò)教學(xué)與傳統(tǒng)教學(xué)相比具有很大的差別，如網(wǎng)絡(luò)教學(xué)主要靠學(xué)習(xí)者的自學(xué)，傳統(tǒng)教學(xué)則主要依靠教師的教學(xué)；網(wǎng)絡(luò)教學(xué)需要借助安全可靠的網(wǎng)絡(luò)傳輸，教與學(xué)的活動(dòng)不局限于同一時(shí)間、同一地點(diǎn)，學(xué)生可以隨時(shí)隨地的進(jìn)行學(xué)習(xí)。

在網(wǎng)絡(luò)教學(xué)中，比較注重過(guò)程性評(píng)價(jià)和總結(jié)性評(píng)價(jià),學(xué)習(xí)者在網(wǎng)絡(luò)學(xué)習(xí)的過(guò)程中留下了大量的數(shù)據(jù)，這些數(shù)據(jù)看似無(wú)用，也沒有在網(wǎng)絡(luò)教學(xué)評(píng)價(jià)中體現(xiàn)出優(yōu)勢(shì)，但是利用數(shù)據(jù)挖掘工具，充分的挖掘出這些具有潛在價(jià)值的數(shù)據(jù)并進(jìn)行進(jìn)一步的探索性分析，分析出來(lái)的結(jié)果能夠有效地保證對(duì)學(xué)習(xí)者進(jìn)行客觀公正的評(píng)價(jià)，這樣不僅避免了傳統(tǒng)評(píng)價(jià)方式的不足，而且還能對(duì)學(xué)習(xí)者的學(xué)習(xí)過(guò)程進(jìn)行監(jiān)控和及時(shí)的反饋，提升學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣。就教師而言，充分利用數(shù)據(jù)挖掘的優(yōu)勢(shì)，幫助教師檢查教學(xué)過(guò)程，并能及時(shí)地調(diào)整教學(xué)策略，提高教學(xué)質(zhì)量，同時(shí)，數(shù)據(jù)挖掘是一種決策支持過(guò)程，它通過(guò)高度自動(dòng)化的分析了師生之間教與學(xué)的活動(dòng)數(shù)據(jù)，并將數(shù)據(jù)進(jìn)行歸納性的推理，從中挖掘出潛在的模式，幫助教師調(diào)整教學(xué)策略，做出正確的決策。

（三）數(shù)據(jù)挖掘技術(shù)在網(wǎng)絡(luò)教育中個(gè)性化課程推薦的作用

網(wǎng)站根據(jù)學(xué)習(xí)者提交的基本信息、學(xué)習(xí)需求、學(xué)習(xí)興趣等，獲取相關(guān)的數(shù)據(jù)，并進(jìn)行進(jìn)一步分析，系統(tǒng)會(huì)根據(jù)分析的結(jié)果推送適合學(xué)習(xí)者的課程內(nèi)容，如果學(xué)習(xí)者對(duì)推送的學(xué)習(xí)內(nèi)容感興趣，那么系統(tǒng)會(huì)繼續(xù)推送與該內(nèi)容相關(guān)的課程或者廣告，學(xué)習(xí)者經(jīng)常查閱或容易遺忘的知識(shí)點(diǎn)會(huì)固定的顯示在網(wǎng)站的某個(gè)顯眼位置，方便學(xué)習(xí)者查找。由于網(wǎng)絡(luò)教育受眾之廣，每個(gè)學(xué)習(xí)者在學(xué)習(xí)需求、學(xué)習(xí)興趣或?qū)W習(xí)能力方面都有著較大的差異，網(wǎng)絡(luò)教育通過(guò)基于內(nèi)容的推薦、關(guān)聯(lián)規(guī)則推薦等數(shù)據(jù)挖掘的方式，識(shí)別、確定、預(yù)調(diào)整學(xué)習(xí)者的學(xué)習(xí)傾向，來(lái)實(shí)現(xiàn)對(duì)課程內(nèi)容的個(gè)性化推薦，這樣不僅提高了在網(wǎng)絡(luò)教育平臺(tái)中的學(xué)習(xí)效率，學(xué)習(xí)者對(duì)網(wǎng)絡(luò)教育平臺(tái)也會(huì)有越來(lái)越深的依賴，提升了用戶對(duì)網(wǎng)站的忠誠(chéng)度。

（四）數(shù)據(jù)挖掘在網(wǎng)絡(luò)教育中優(yōu)化網(wǎng)絡(luò)教育資源庫(kù)建設(shè)

在在線教育平臺(tái)中，網(wǎng)絡(luò)教育資源庫(kù)是重要的一環(huán)，作為網(wǎng)絡(luò)教育的核心，它在人員、時(shí)間、空間、地域方面都不受局限。但就現(xiàn)階段而言，我國(guó)的在線教育資源庫(kù)還存在著很多的問(wèn)題。第一，盡管網(wǎng)絡(luò)教育平臺(tái)和教育資源庫(kù)在互聯(lián)網(wǎng)上已經(jīng)建成，但是資源極度缺乏多樣性，很少有互動(dòng)式、多媒體形式的網(wǎng)絡(luò)教育資源，資源的利用率不高，資源的形式也較為簡(jiǎn)單，很多優(yōu)質(zhì)的網(wǎng)絡(luò)教育資源不能進(jìn)行交換或者共享。第二，就當(dāng)前的網(wǎng)絡(luò)環(huán)境背景而言，大部分的網(wǎng)站教育平臺(tái)和教育資源庫(kù)，往往只關(guān)注資源的收集，沒有將資源進(jìn)行分類，因此，資源的質(zhì)量得不到保障。第三，沒有統(tǒng)一的規(guī)范網(wǎng)絡(luò)教育資源的專業(yè)術(shù)語(yǔ)的描述標(biāo)準(zhǔn)，這樣會(huì)導(dǎo)致信息檢索時(shí)較為困難。第四，每個(gè)學(xué)習(xí)者都存在著差異，而現(xiàn)階段的網(wǎng)絡(luò)教育資源大部分都是共享的，不能滿足學(xué)生個(gè)性化學(xué)習(xí)的要求。

將數(shù)據(jù)挖掘技術(shù)應(yīng)用到網(wǎng)絡(luò)教育資源庫(kù)建設(shè)中，不僅能夠優(yōu)化網(wǎng)絡(luò)教育資源庫(kù)，還能有效的改善以上的問(wèn)題。首先，對(duì)網(wǎng)絡(luò)教育資源庫(kù)進(jìn)行規(guī)范化的統(tǒng)一描述，這樣不僅能有效地提高信息搜索的準(zhǔn)確率，還能讓網(wǎng)絡(luò)教育資源庫(kù)具有更好地共享性。其次，應(yīng)用數(shù)據(jù)挖掘技術(shù)，改進(jìn)資源組織結(jié)構(gòu)，盡可能地滿足每一個(gè)學(xué)習(xí)者的需求、學(xué)習(xí)情況和興趣，為學(xué)習(xí)者提供個(gè)性化服務(wù)。具體來(lái)說(shuō)，就是通過(guò)web數(shù)據(jù)挖掘技術(shù)，挖掘出學(xué)習(xí)者在網(wǎng)絡(luò)教育平臺(tái)上留下的學(xué)習(xí)歷史記錄等，并將數(shù)據(jù)進(jìn)行進(jìn)一步的分析，系統(tǒng)根據(jù)學(xué)習(xí)者的信息，推薦適合學(xué)習(xí)者的教育資源數(shù)據(jù)，并且使有關(guān)學(xué)習(xí)者的需求的頁(yè)面更容易訪問(wèn)，也更加醒目。學(xué)習(xí)者也可以通過(guò)自己的需求和興趣進(jìn)行更改或重新設(shè)置推薦的教育資源數(shù)據(jù)。隨著學(xué)習(xí)者在網(wǎng)絡(luò)教育平臺(tái)的多次訪問(wèn)，利用分類、關(guān)聯(lián)規(guī)則等方法進(jìn)行深入挖掘，幫助學(xué)習(xí)者快速地找到符合其學(xué)習(xí)興趣及需求的資源，舍棄那些對(duì)學(xué)習(xí)者自身來(lái)說(shuō)學(xué)習(xí)效果不大且沒有太大價(jià)值的信息，真正地實(shí)現(xiàn)個(gè)性化服務(wù)的功能。

四、結(jié)語(yǔ)

通過(guò)對(duì)數(shù)據(jù)挖掘在網(wǎng)絡(luò)教育中的應(yīng)用進(jìn)行分析，筆者發(fā)現(xiàn)數(shù)據(jù)挖掘?qū)W(wǎng)絡(luò)教育有著很大的幫助。雖然數(shù)據(jù)挖掘技術(shù)在網(wǎng)絡(luò)教育中的應(yīng)用還在起步階段，還面臨著許多的理論問(wèn)題和技術(shù)問(wèn)題。但作為一門新興技術(shù)，數(shù)據(jù)挖掘也會(huì)不斷地發(fā)展和完善，為網(wǎng)絡(luò)教育的個(gè)性化發(fā)展提供一條有效的途徑。

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（作者單位：杭州師范大學(xué)教育大數(shù)據(jù)研究所）

本文系2016教育部產(chǎn)學(xué)合作協(xié)同育人項(xiàng)目（編號(hào)：201602034006）；2016杭州師范大學(xué)智庫(kù)及教改項(xiàng)目。

吳佳萍（1994-），女，江蘇丹陽(yáng)人，碩士，杭州師范大學(xué)；吳冰冰（1998-），女，浙江諸暨人，本科，杭州師范大學(xué)；通訊作者：楊歡聳（1965-），男，浙江諸暨人，教授，博士，研究方向：教育大數(shù)據(jù)。