基于分類挖掘的教學(xué)資源優(yōu)化配置策略

劉林東，周如旗，鄔依林

（廣東第二師范學(xué)院計(jì)算機(jī)科學(xué)系，廣州510303）

基于分類挖掘的教學(xué)資源優(yōu)化配置策略

劉林東，周如旗，鄔依林

（廣東第二師范學(xué)院計(jì)算機(jī)科學(xué)系，廣州510303）

傳統(tǒng)教學(xué)資源管理平臺(tái)中積累海量的教學(xué)資源數(shù)據(jù)，用戶訪問(wèn)這些教學(xué)資源的時(shí)候，并沒(méi)有對(duì)教學(xué)資源進(jìn)行優(yōu)化訪問(wèn)；以各類課程資源為研究對(duì)象，通過(guò)保存用戶訪問(wèn)課程資源的歷史數(shù)據(jù)，利用分類挖掘算法對(duì)數(shù)據(jù)進(jìn)行挖掘和分析，得出用戶訪問(wèn)課程資源的規(guī)律和模式，從而對(duì)用戶訪問(wèn)課程資源進(jìn)行優(yōu)化配置和指導(dǎo)；實(shí)驗(yàn)證明，通過(guò)優(yōu)化配置的管理平臺(tái)比較傳統(tǒng)管理平臺(tái)明顯提高用戶訪問(wèn)課程資源的效率以及課程資源的利用率。

分類挖掘；教學(xué)資源；課程資源

0 引言

目前高校積累了海量的教學(xué)資源數(shù)據(jù)[1]，這些教學(xué)資源來(lái)源于不同的校區(qū)、教學(xué)部門、教輔部門以及各種教學(xué)資源平臺(tái)和云平臺(tái)[2-3]，為此學(xué)校需要提供支持服務(wù)的各種軟件服務(wù)平臺(tái)、網(wǎng)絡(luò)設(shè)備、服務(wù)器和存儲(chǔ)設(shè)備等。隨著教學(xué)資源數(shù)量幾何級(jí)數(shù)增長(zhǎng)、用戶需求的提高、設(shè)備的日益老化以及教學(xué)改革的推進(jìn)，學(xué)校需要投入大量的財(cái)力、物力和人力來(lái)維持師生對(duì)教學(xué)資源服務(wù)的需求，嚴(yán)重制約和影響學(xué)校教學(xué)質(zhì)量工程和人才培訓(xùn)質(zhì)量。如何對(duì)教學(xué)資源進(jìn)行優(yōu)化配置，為各類用戶提供人性化服務(wù)就顯得越來(lái)越重要。

傳統(tǒng)的教學(xué)資源配置管理方式一般借助云計(jì)算平臺(tái)或者教學(xué)資源管理平臺(tái)進(jìn)行管理，為用戶提供一種需求訪問(wèn)請(qǐng)求模式，缺少教學(xué)資源共享模式和優(yōu)化配置的指導(dǎo)，容易導(dǎo)致教學(xué)資源無(wú)法有效為教學(xué)和管理服務(wù)，從而造成教學(xué)資源利用率低、重復(fù)投入、管理不到位等現(xiàn)象。文中主要針對(duì)教學(xué)資源管理平臺(tái)下的各類課程資源進(jìn)行研究，保存用戶訪問(wèn)課程資源的歷史數(shù)據(jù)，利用分類挖掘算法對(duì)數(shù)據(jù)進(jìn)行挖掘和分析，從中找出用戶訪問(wèn)課程資源的規(guī)律和模式，從而進(jìn)一步對(duì)用戶訪問(wèn)課程資源進(jìn)行優(yōu)化配置，提高用戶訪問(wèn)課程資源的效率以及課程資源的利用率。

1 傳統(tǒng)教學(xué)資源管理模式

1.1 教學(xué)資源

高校教學(xué)資源[4][5]主要包括教師資源、優(yōu)質(zhì)課程資源、網(wǎng)絡(luò)課程資源、教學(xué)硬件設(shè)施資源、圖書文獻(xiàn)及電子信息資源等，部分高校還包括開放課程、精品課程、在線資源等多種資源。隨著信息技術(shù)、計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)技術(shù)以及互聯(lián)網(wǎng)技術(shù)的發(fā)展，高校的教學(xué)資源數(shù)量成幾何級(jí)數(shù)增長(zhǎng)，嚴(yán)重制約高校的教學(xué)和管理。

1.2 傳統(tǒng)課程資源管理模式

傳統(tǒng)課程資源管理模式如圖1所示，包括用戶層、管理層和資源層。用戶層通過(guò)注冊(cè)或授權(quán)分配用戶相應(yīng)的操作權(quán)限，用戶通過(guò)課程資源管理平臺(tái)可以瀏覽、下載、上傳相應(yīng)的課程資源；課程資源管理平臺(tái)為各類用戶提供各種操作接口，學(xué)生、教師、管理員分別對(duì)應(yīng)不同的接口；資源層一般與管理平臺(tái)相融合，將各種課程資源分類存儲(chǔ)、管理。

傳統(tǒng)課程管理平臺(tái)在很多學(xué)校中應(yīng)用比較廣泛，他具有操作簡(jiǎn)單、部署方便等優(yōu)點(diǎn)；但也存在一些缺陷，主要包括：

（1）不能為用戶提供個(gè)性化訪問(wèn)服務(wù)，每個(gè)用戶的訪問(wèn)等級(jí)相同；

（2）無(wú)法識(shí)別課程資源訪問(wèn)的差異性；

圖1 傳統(tǒng)課程資源管理模式

2 基于分類挖掘的優(yōu)化配置

2.1 資源優(yōu)化配置模型

由于傳統(tǒng)課程資源管理模式存在一些不足，文中提出了一種基于分類挖掘的資源優(yōu)化配置模型[6][7]，如圖2所示。模型包括用戶層、資源優(yōu)化配置層以及資源層三層體系，對(duì)比管理層，主要提出了資源優(yōu)化配置層的改進(jìn)。其中用戶層包括n個(gè)用戶，各種用戶分別屬于教師、學(xué)生等類別，用戶向資源優(yōu)化配置層發(fā)送資源訪問(wèn)請(qǐng)求并響應(yīng)請(qǐng)求結(jié)果；資源優(yōu)化配置層主要負(fù)責(zé)分類挖掘以及資源的優(yōu)化配置，資源優(yōu)化配置層接收到用戶請(qǐng)求后，根據(jù)分類挖掘模塊得到的分類信息，按一定的策略分配相應(yīng)的資源給相關(guān)用戶；資源層由m個(gè)課程資源構(gòu)成。

圖2 基于分類挖掘的資源優(yōu)化配置模型

2.2 資源優(yōu)化配置過(guò)程

為方便分類挖掘，在課程資源優(yōu)化配置模型中設(shè)定有3個(gè)課程資源，分別為r1,r2,r3；有3個(gè)用戶，分別為u1,u2,u3。另外，為了方便對(duì)課程資源配置歷史數(shù)據(jù)進(jìn)行分析，將用戶訪問(wèn)課程資源的時(shí)間片劃分為四個(gè)區(qū)間（單位：分鐘），分別為：t1：[0,5),t2：[5,15),t3：[15,30),t4：[30,+∞)。在資源優(yōu)化配置層中的分類挖掘模塊負(fù)責(zé)記錄用戶每次訪問(wèn)課程資源的時(shí)間片信息。表1中表示用戶使用課程資源（r1,r2,r3）的時(shí)間片信息，tij表示請(qǐng)求資源i的時(shí)間片區(qū)間為j，其中i為資源編號(hào)。

表1 資源訪問(wèn)事務(wù)集D

根據(jù)Apriori分類算法[8-9]對(duì)表1中的事務(wù)進(jìn)行分類挖掘，設(shè)最小支持度計(jì)數(shù)min_sup=2，得出頻繁模式為{〈t11,t31,u1〉,〈t12,t22,u2〉,〈t12,t32,u2〉,〈t21,t31,u1〉}；設(shè)置最小置信度 min_conf=70%，產(chǎn)生分類規(guī)則如下：t11∧t31=〉u1，t11∧u1=〉t31，t11=〉t31∧u1，t21∧t31=〉u1，t21∧u1=t31和 t12∧t22=〉u2，t22∧u2=〉t12，t12∧t32=〉u2，t32∧u2=t12，t32=〉u2∧t12。

3 結(jié)果分析

通過(guò)對(duì)分類挖掘的結(jié)果進(jìn)行分析，得出相應(yīng)的分類規(guī)則，得到的分類規(guī)則可以在資源優(yōu)化配置模塊中對(duì)用戶訪問(wèn)課程資源進(jìn)行優(yōu)化管理。例如：用戶1訪問(wèn)課程1和課程2的時(shí)間范圍在5分鐘以內(nèi)；用戶2訪問(wèn)課程1和課程3的時(shí)間范圍為5～15分鐘。這些分析結(jié)果可以進(jìn)一步優(yōu)化用戶訪問(wèn)課程資源，從而提高課程資源的訪問(wèn)效率以及為用戶推薦相應(yīng)的課程資源。

通過(guò)實(shí)驗(yàn)對(duì)比優(yōu)化配置策略與傳統(tǒng)管理平臺(tái)在課程資源訪問(wèn)的對(duì)比情況。分別從課程資源訪問(wèn)率、同一資源同一用戶平均訪問(wèn)時(shí)長(zhǎng)以及同一用戶平均訪問(wèn)資源數(shù)，得出如表2所示結(jié)論，能過(guò)分析得出傳統(tǒng)資源平臺(tái)無(wú)法提供有效的訪問(wèn)控制，所有課程資源均會(huì)被用戶訪問(wèn)，從而導(dǎo)致用戶訪問(wèn)資源的時(shí)間變長(zhǎng)，其中部分訪問(wèn)時(shí)間是無(wú)效的；相反，優(yōu)化配置模型可以對(duì)歷史數(shù)據(jù)進(jìn)行分析，從而有效地指導(dǎo)用戶訪問(wèn)課程資源。

表2 優(yōu)化配置策略與傳統(tǒng)管理平臺(tái)對(duì)比

4 結(jié)語(yǔ)

基于分類挖掘的教學(xué)資源優(yōu)化配置策略從傳統(tǒng)的資源管理平臺(tái)出發(fā)，分析其主要特點(diǎn)以及優(yōu)缺點(diǎn)。在此基礎(chǔ)上，提出了一種基于分類挖掘的教學(xué)資源優(yōu)化配置策略，主要思路是通過(guò)分析用戶歷史訪問(wèn)行為，形成一種資源訪問(wèn)的規(guī)則，并進(jìn)一步指導(dǎo)用戶訪問(wèn)教學(xué)資源。此策略有效地提高了教學(xué)資源的利用率，減少了用戶重復(fù)訪問(wèn)教學(xué)資源等問(wèn)題。

為更好地進(jìn)行教學(xué)資源的優(yōu)化配置管理，還需要解決教學(xué)資源的標(biāo)準(zhǔn)化、教學(xué)資源平臺(tái)以及教學(xué)資源的共享、共用和共建等問(wèn)題。

[1]陳樂(lè),崔海波,吳蘭岸.地方高校教學(xué)資源優(yōu)化配置的現(xiàn)狀與問(wèn)題思考-以廣西某地方高校為例[J].玉林師范學(xué)院學(xué)報(bào)(哲學(xué)社會(huì)科學(xué))，2016,37(6)：132-136.

[2]王健.運(yùn)用云計(jì)算實(shí)現(xiàn)高校教學(xué)資源共享[J].數(shù)字技術(shù)與應(yīng)用.2011(11)：198-199.

[3]聶晶.基于云計(jì)算的共享型優(yōu)質(zhì)教學(xué)資源庫(kù)建設(shè)的可行性研究[J].電腦知識(shí)與技術(shù).2012,34(8)：8207-9209.

[4]饒紹倫,邱永芳.高等院校教育資源的優(yōu)化配置與合理利用研究[J].中國(guó)校外教育.2013(10)：39-40.

[5]劉輝,陳溪輝,向卓.高校數(shù)字教學(xué)資源共享機(jī)制與優(yōu)化配置的研究與實(shí)踐[J].電腦知識(shí)與技術(shù).2015,11(13)：20-21.

[6]Jiayin LI,Meikang QIU,Zhong MING,et al.Online Optimization for Scheduling Preemptable Tasks on IaaS Cloud Systems[J].Journal of Parallel and Distributed Computing,2012,72(2)：666-677.

[7]黃有福.高校優(yōu)質(zhì)教學(xué)資源共享的意義和策略探索[J].教育經(jīng)濟(jì).2011(4)：57-58.

[8]劉林東.基于分類挖掘的網(wǎng)格資源分配研究[J].計(jì)算機(jī)應(yīng)用研究.2013,30(2)：371-373.

[9]Y.YE,C.CHIANG.A Parallel Apriori Algorithm for Frequent Itemset Mining：Proc.Forth Int.Conf.Software Engineering Research,Management and Applications,2006[C],[S.l.]：[s.n.],2006：8794.

Optimal Allocation Strategy for Teaching Resources Based on Dlassification
Data Mining

LIU Lin-dong，ZHOU Ru-qi，WU Yi-lin
（Department of Computer Science,Guangdong University of Education,Guangzhou 510303）

Traditional teaching resources management platform has accumulated a large amount of teaching resource data.When users access these teaching resources,it does not support optimal access to teaching resources.Based on all kinds of curriculum resources,stores a large amount of historical access data of accessing to the curriculum resources,and through data classification mining algorithms to analyze them,some rules and patterns about accessing curriculum resources are obtained.These rules can be further optimized teaching resources management platform.Experiments show that the optimized management platform significantly improves the efficiency of user's access to curriculum resources and the utilization of curriculum resources compared to the traditional management platform.

Classification Data Mining;Teaching Resources;Curriculum Resources

2013年廣東省高等學(xué)校教學(xué)質(zhì)量與教學(xué)改革工程項(xiàng)目（No.2013-113）、廣東第二師范學(xué)院面向教育信息化的人才培養(yǎng)協(xié)同育人基地項(xiàng)目（No.xtyr201404）、IT/互聯(lián)網(wǎng)開發(fā)實(shí)踐教學(xué)基地項(xiàng)目（No.2016sjjxjd03）

1007-1423（2017）32-0055-03

10.3969/j.issn.1007-1423.2017.32.014

劉林東（1978-），男，湖南邵陽(yáng)人，博士研究生，副教授，研究方向?yàn)樵朴?jì)算、多核處理器調(diào)度

周如旗（1971-），男，廣西人桂林人，博士研究生，副教授，研究方向

鄔依林（1970-）,男，四川南充人，博士，教授，研究方向?yàn)闉閿?shù)控系統(tǒng)、數(shù)據(jù)處理與數(shù)據(jù)挖掘和網(wǎng)絡(luò)優(yōu)化控制

2017-09-12

2017-11-02