數(shù)據(jù)挖掘技術(shù)在教學(xué)輔助系統(tǒng)中的應(yīng)用研究

張小寒

（湖南財(cái)經(jīng)工業(yè)職業(yè)技術(shù)學(xué)院電子信息系，衡陽(yáng) 421002）

當(dāng)前，數(shù)據(jù)挖掘技術(shù)在教學(xué)輔助系統(tǒng)當(dāng)中的應(yīng)用已經(jīng)較為廣泛，從數(shù)據(jù)庫(kù)當(dāng)中存儲(chǔ)的大量的、不完整的、隨機(jī)的、有噪聲的、模糊的數(shù)據(jù)當(dāng)中，提取出潛在的有效信息，并對(duì)其進(jìn)行更高層次的分析，能夠有效提升系統(tǒng)存儲(chǔ)數(shù)據(jù)的利用率，進(jìn)而為相關(guān)教學(xué)實(shí)踐及教育教學(xué)改革提供更多、更可靠的數(shù)據(jù)參考。

1 數(shù)據(jù)挖掘技術(shù)的應(yīng)用方向

所謂“數(shù)據(jù)挖掘”，即從大量、復(fù)雜、模糊、隨機(jī)的數(shù)據(jù)當(dāng)中，提取出潛在的、有價(jià)值的數(shù)據(jù)信息。隨著大數(shù)據(jù)技術(shù)、數(shù)據(jù)庫(kù)技術(shù)等不斷發(fā)展和應(yīng)用普及，人們?cè)谌粘９ぷ?、生活中產(chǎn)生的數(shù)據(jù)信息越來(lái)越多，使得大量重要的信息內(nèi)容被隱藏在系統(tǒng)當(dāng)中，造成大量的數(shù)據(jù)積累?；诖耍藗兿Ｍㄟ^(guò)更高水平的分析手段和處理技術(shù)，實(shí)現(xiàn)對(duì)此類重要信息的有效挖掘和整理，為日后的信息利用做出支持。現(xiàn)階段，數(shù)據(jù)挖掘這一技術(shù)理念經(jīng)常與智能技術(shù)、分析技術(shù)、可視化技術(shù)等結(jié)合在一起，被應(yīng)用到歸納學(xué)習(xí)法、聚類法、統(tǒng)計(jì)分析法、仿生技術(shù)、模糊數(shù)學(xué)法、邏輯回歸法、關(guān)聯(lián)規(guī)則法等信息處理方法的實(shí)施當(dāng)中，并發(fā)揮了良好的作用效果[1]。

此外，由于當(dāng)前人們?cè)诰W(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)中積存的信息大多以文本或文本集合的方式出現(xiàn)，故而隨之產(chǎn)生了“文本數(shù)據(jù)挖掘技術(shù)”。從本質(zhì)上來(lái)講，這一技術(shù)理念是數(shù)據(jù)挖掘技術(shù)的一個(gè)分支，意為“從網(wǎng)絡(luò)文本中抽取有價(jià)值的信息和支持的計(jì)算機(jī)處理技術(shù)”。在這一技術(shù)的實(shí)際應(yīng)用過(guò)程中，人們可以通過(guò)一定的概念、規(guī)律、模式、內(nèi)容，實(shí)現(xiàn)相關(guān)文本的提取和查找，進(jìn)而滿足自身特殊的文本應(yīng)用需求?，F(xiàn)階段，文本數(shù)據(jù)挖掘技術(shù)主要被應(yīng)用在內(nèi)容檢索、信息過(guò)濾、信息處理等方面。

2 數(shù)據(jù)挖掘技術(shù)在教學(xué)輔助系統(tǒng)中的應(yīng)用流程

首先，在教學(xué)輔助系統(tǒng)當(dāng)中，數(shù)據(jù)挖掘技術(shù)的活動(dòng)并不是憑空進(jìn)行的，相關(guān)人員需要通過(guò)采集大量的數(shù)據(jù)信息，構(gòu)建出原始的數(shù)據(jù)庫(kù)基礎(chǔ)。

具體來(lái)講就是相關(guān)人員需要瀏覽大量的教學(xué)網(wǎng)站和論壇，對(duì)有益于教學(xué)輔助系統(tǒng)功能實(shí)現(xiàn)的問(wèn)題、答案等信息進(jìn)行搜尋、篩選和采集。需要注意的是，由于網(wǎng)站、論壇中包含有大量的錯(cuò)誤問(wèn)答內(nèi)容和“灌水”信息，故而相關(guān)人員一定要“擦亮雙眼”，以保證數(shù)據(jù)庫(kù)基礎(chǔ)的準(zhǔn)確性和高質(zhì)性[2]；

其后，應(yīng)將收集到的教學(xué)問(wèn)題、知識(shí)答案等信息視為單一的文檔類型，并對(duì)其進(jìn)行切詞處理，即將信息中漢字序列切分成多個(gè)相對(duì)獨(dú)立的字詞。這一步驟主要是為了提高數(shù)據(jù)挖掘的靈活性和實(shí)用性，為教師、學(xué)生通過(guò)單個(gè)詞匯搜索出有價(jià)值問(wèn)答信息提供支持；

再后，在完成上述處理程序后，相關(guān)人員需要建立起一定的關(guān)聯(lián)規(guī)則，即把多個(gè)文本信息按照一定相關(guān)性進(jìn)行連接，并作出同一詞匯與其他多個(gè)關(guān)聯(lián)詞匯、同一問(wèn)題與多個(gè)關(guān)聯(lián)答案之間的距離權(quán)重；

最后，將上一步驟權(quán)重整理所得的關(guān)聯(lián)信息進(jìn)行列表整理，并通過(guò)文本聚類算法實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)內(nèi)容的分類儲(chǔ)存。由此，將數(shù)據(jù)挖掘技術(shù)應(yīng)用到教學(xué)輔助系統(tǒng)當(dāng)中，便可為教師、學(xué)生等用戶群體按照科目分類以及具體詞條需求搜索問(wèn)題答案做出支持，進(jìn)而實(shí)現(xiàn)教學(xué)輔助系統(tǒng)服務(wù)質(zhì)量的顯著提升[3]。

3 基于數(shù)據(jù)挖掘技術(shù)的教學(xué)輔助系統(tǒng)設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn)

3.1 系統(tǒng)總體設(shè)計(jì)

隨著計(jì)算機(jī)技術(shù)在教育教學(xué)領(lǐng)域的廣泛應(yīng)用，目前教學(xué)輔助系統(tǒng)的功能越來(lái)越完善，包括學(xué)習(xí)、練習(xí)、測(cè)評(píng)、教學(xué)總結(jié)等。在教學(xué)輔助系統(tǒng)的支持下開展的學(xué)習(xí)和練習(xí)等活動(dòng)，與傳統(tǒng)學(xué)習(xí)方式有較大區(qū)別，能夠根據(jù)學(xué)生的具體情況，制定有針對(duì)性的學(xué)習(xí)計(jì)劃和練習(xí)計(jì)劃，利用系統(tǒng)提供的教學(xué)資源，開展復(fù)習(xí)和自我考評(píng)等活動(dòng)，支持學(xué)生的個(gè)性化發(fā)展。同時(shí)，也讓教師能夠及時(shí)了解學(xué)生的自主學(xué)習(xí)情況，更加高效的開展各項(xiàng)教學(xué)和管理工作。基于上述應(yīng)用需求，引入數(shù)據(jù)挖掘技術(shù)，在教學(xué)輔助系統(tǒng)設(shè)計(jì)過(guò)程中，采用模塊化設(shè)計(jì)思想，在實(shí)現(xiàn)對(duì)應(yīng)功能模塊的基礎(chǔ)上，充分考慮系統(tǒng)反應(yīng)速度、數(shù)據(jù)安全性和系統(tǒng)可維護(hù)性等方面的需求，同時(shí)簡(jiǎn)化系統(tǒng)操作，方便不同用戶進(jìn)行使用。

3.2 主要功能模塊及數(shù)據(jù)庫(kù)設(shè)計(jì)

基于數(shù)據(jù)挖掘技術(shù)的教學(xué)輔助系統(tǒng)主要功能模塊包括：（1）系統(tǒng)錄入與維護(hù)模塊。該模塊的主要功能是為教師或管理人員在系統(tǒng)中錄入各類信息數(shù)據(jù)提供支持，同時(shí)通過(guò)進(jìn)行維護(hù)操作，確保系統(tǒng)的正常運(yùn)行。教師或管理人員可以利用該模塊錄入教師信息、學(xué)生信息、課程信息、學(xué)習(xí)資源信息、考試成績(jī)信息等。在系統(tǒng)設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn)過(guò)程中，充分考慮信息錄入效率和防錯(cuò)能力，支持多種格式的信息數(shù)據(jù)錄入；（2）練習(xí)與測(cè)評(píng)模塊。該模塊主要供學(xué)生平時(shí)的學(xué)習(xí)和練習(xí)使用，包含練習(xí)和測(cè)評(píng)兩個(gè)部分，當(dāng)啟動(dòng)考試模式時(shí)，練習(xí)功能暫時(shí)被屏蔽，考試結(jié)束后再開放使用。教師可以在線對(duì)學(xué)生測(cè)評(píng)情況進(jìn)行評(píng)價(jià)，并提取其中的有用信息，為改進(jìn)教學(xué)方法提供基礎(chǔ)；（3）數(shù)據(jù)挖掘和數(shù)據(jù)庫(kù)模塊。該系統(tǒng)采用SQL SERVER數(shù)據(jù)庫(kù)，通過(guò)建立學(xué)生信息表、教師信息表、考試信息表等基本表，為數(shù)據(jù)存儲(chǔ)和數(shù)據(jù)挖掘提供支持。

3.3 系統(tǒng)界面設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn)

系統(tǒng)界面的設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn)主要以簡(jiǎn)單實(shí)用為依據(jù)，同時(shí)考慮界面的美觀性和易操作性。系統(tǒng)交互界面主要包括：（1）登錄界面。主要包含登錄信息輸入框和提交按鈕，完成身份信息驗(yàn)證后，可以根據(jù)權(quán)限設(shè)定，登入到不同的功能模塊；（2）信息錄入界面。支持文本信息錄入、Excel表格導(dǎo)入、題庫(kù)導(dǎo)入等操作，可以為教師和管理人員的系統(tǒng)錄入提供方便；（3）練習(xí)和測(cè)評(píng)界面。教師和管理人員具有聯(lián)系和考試功能的設(shè)定權(quán)限，可以根據(jù)練習(xí)或測(cè)評(píng)目的自動(dòng)從題庫(kù)中隨機(jī)抽取試題。學(xué)生登錄該界面后可以進(jìn)行答題操作；（4）測(cè)評(píng)結(jié)果分析與數(shù)據(jù)挖掘界面，具有豐富的數(shù)據(jù)統(tǒng)計(jì)和分析功能，能夠自動(dòng)獲取相關(guān)參數(shù)，簡(jiǎn)化教學(xué)評(píng)價(jià)流程。

4 結(jié)束語(yǔ)

綜上所述，探究數(shù)據(jù)挖掘技術(shù)在教學(xué)輔助系統(tǒng)中的應(yīng)用，對(duì)促進(jìn)提升網(wǎng)絡(luò)教學(xué)的真正輔助教學(xué)作用具有重要意義。通過(guò)相關(guān)分析，應(yīng)用了數(shù)據(jù)挖掘技術(shù)的教學(xué)輔助系統(tǒng)，能夠有效突破傳統(tǒng)答疑方式，顯著提升師生間的有效互動(dòng)頻率，為學(xué)生與教育資源的遠(yuǎn)程交互實(shí)現(xiàn)奠定良好的基礎(chǔ)。在未來(lái)的研究過(guò)程中，將對(duì)數(shù)據(jù)庫(kù)整理階段的挖掘算法進(jìn)行更為深入的研究，由此能夠讓輔助系統(tǒng)中的數(shù)據(jù)挖掘具有更強(qiáng)的適應(yīng)性。

[1] 劉潔晶.數(shù)據(jù)挖掘技術(shù)在教學(xué)評(píng)估預(yù)測(cè)系統(tǒng)中的應(yīng)用研究[D].河北大學(xué)，2012.

[2] 樊妍妍.基于數(shù)據(jù)挖掘的個(gè)性化在線教學(xué)輔助系統(tǒng)的研究與設(shè)計(jì)[D].安徽大學(xué)，2011.

[3] 杜芳芳.數(shù)據(jù)挖掘技術(shù)在遠(yuǎn)程教學(xué)輔助系統(tǒng)中的應(yīng)用研究[J].河南科技，2011（12）：40-41.