數(shù)據(jù)挖掘技術(shù)在智慧校園建設(shè)中的應(yīng)用研究

王曉妮，段 群

（1.咸陽師范學(xué)院 信息中心，陜西 咸陽 712000；2.咸陽師范學(xué)院 計(jì)算機(jī)學(xué)院，陜西 咸陽 712000）

隨著網(wǎng)絡(luò)信息技術(shù)的應(yīng)用推廣和不斷發(fā)展，高校信息化程度越來越高，校園網(wǎng)建設(shè)經(jīng)歷了探索和發(fā)展階段，現(xiàn)已基本覆蓋校園的每個(gè)角落。數(shù)字校園已經(jīng)無法滿足用戶需求，未來高校通過物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)把教學(xué)管理、學(xué)習(xí)生活連接起來形成一個(gè)智能化新環(huán)境，使師生能夠提高工作和學(xué)習(xí)效率，故建設(shè)智慧校園已成為大勢所趨。信息時(shí)代一個(gè)主要標(biāo)志就是大數(shù)據(jù)，我國教育大數(shù)據(jù)的研究始于2013年。信息化的飛速發(fā)展使數(shù)據(jù)量急速增長，當(dāng)務(wù)之急是如何從海量的冗余數(shù)據(jù)中提取有用信息，數(shù)據(jù)挖掘技術(shù)應(yīng)運(yùn)而生。數(shù)據(jù)挖掘技術(shù)對研究教育大數(shù)據(jù)非常重要，利用它就可以在龐大的教學(xué)資源庫找到滿足自身需要有用信息。在建設(shè)智慧校園的過程中，所有高校必須面對數(shù)據(jù)安全這個(gè)難題，由于所產(chǎn)生的學(xué)生信息和教學(xué)資源等都并非標(biāo)準(zhǔn)化的機(jī)構(gòu)數(shù)據(jù)，其共享性很差，導(dǎo)致資源浪費(fèi)。通過數(shù)據(jù)挖掘技術(shù)對非結(jié)構(gòu)化的數(shù)據(jù)進(jìn)行處理分析，使其變廢為寶。有利于校園網(wǎng)管理，便于進(jìn)行教學(xué)管理工作和學(xué)習(xí)生活的有效融合，使管理模式從粗放式變?yōu)榫?xì)化，能夠推動(dòng)智能化教學(xué)管理和智能生活服務(wù)良性發(fā)展，便于提高學(xué)校的教學(xué)質(zhì)量和管理水平，對智慧校園建設(shè)意義非凡，值得深入研究。

1 相關(guān)概念

1.1 數(shù)據(jù)挖掘

數(shù)據(jù)挖掘是運(yùn)用人工智能、數(shù)學(xué)建模、機(jī)器學(xué)習(xí)、統(tǒng)計(jì)學(xué)等方法從不完全、有噪音、模糊隨機(jī)的海量數(shù)據(jù)中提取出隱含的、事先未知的有用信息，并把這些數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)化為有價(jià)值的信息或知識的過程，這些知識或信息被廣泛應(yīng)用在醫(yī)療電子、交通運(yùn)輸、工程設(shè)計(jì)、市場分析和科學(xué)探索等各行各業(yè)中。數(shù)據(jù)過程分為數(shù)據(jù)清洗、集成、選擇、變換、挖掘，模式評估和知識表示這幾個(gè)步驟；它具有類聚、預(yù)測、分類、偏差檢測、關(guān)聯(lián)分析和數(shù)據(jù)總結(jié)等這幾個(gè)功能。教育數(shù)據(jù)挖掘是指將數(shù)據(jù)挖掘技術(shù)運(yùn)用到教學(xué)管理中，專門處理教育系統(tǒng)中的數(shù)據(jù)資源，能夠方便師生的工作和學(xué)習(xí)，更好地為教學(xué)和管理工作服務(wù)。

1.2 智慧校園

智慧校園指以物聯(lián)網(wǎng)、虛擬技術(shù)、大數(shù)據(jù)、云計(jì)算等先進(jìn)技術(shù)為基礎(chǔ)，通過共享高校數(shù)據(jù)資源的手段智能識別師生個(gè)體和感知校園環(huán)境，利用各種應(yīng)用服務(wù)系統(tǒng)作為載體對教學(xué)科研管理和學(xué)習(xí)生活等業(yè)務(wù)進(jìn)行完全融合，有效銜接物理和數(shù)據(jù)空間，實(shí)現(xiàn)校園教學(xué)管理工作和師生學(xué)習(xí)生活環(huán)境智能化、一體化和自主化，改變傳統(tǒng)的師生環(huán)境資源交互方式，提供個(gè)性化信息服務(wù)。讓師生能夠真正體會(huì)到高效透明的校務(wù)治理、創(chuàng)新融合的網(wǎng)絡(luò)科研管理、隨處可見的網(wǎng)絡(luò)學(xué)習(xí)、豐富多彩的校園文化、快捷周到的校園生活，擁有一個(gè)節(jié)能環(huán)保和穩(wěn)定安全的大學(xué)校園。智慧校園是高校信息化發(fā)展的新階段，是對數(shù)字校園建設(shè)的完善和提升。

智慧校園三大核心特征是把網(wǎng)絡(luò)信息服務(wù)融入高校的各個(gè)服務(wù)應(yīng)用領(lǐng)域?qū)崿F(xiàn)協(xié)作互聯(lián)；為師生提供綜合信息服務(wù)平臺(tái)、智能感知環(huán)境和基于角色的個(gè)性化定制服務(wù)；為高校和外部世界提供了相互感知交流的窗口[1]。

2 數(shù)據(jù)挖掘技術(shù)應(yīng)用在智慧校園中的重要性

2.1 促進(jìn)高校教育信息化發(fā)展，優(yōu)化教育資

伴隨網(wǎng)絡(luò)信息技術(shù)的發(fā)展，教育信息化建設(shè)成為衡量教育現(xiàn)代化建設(shè)的標(biāo)志，這就讓教育方式和學(xué)習(xí)方法都有了質(zhì)的飛躍。智慧校園有效整合各種優(yōu)質(zhì)教育資源，改革了傳統(tǒng)教育體制。數(shù)據(jù)挖掘技術(shù)擴(kuò)大了數(shù)字化教學(xué)力度，使信息化教育環(huán)境成型。將數(shù)據(jù)挖掘技術(shù)運(yùn)用在智慧校園建設(shè)中，這從根本上改變了人們記錄傳遞教育數(shù)據(jù)傳統(tǒng)處理觀念，為用戶提供更好的共享教育資源，實(shí)現(xiàn)了教學(xué)互動(dòng)，促進(jìn)教育信息化的快速發(fā)展。傳統(tǒng)的思維定勢被打破，充分利用智能化的網(wǎng)絡(luò)信息資源，改變了以往老師面對面的授課方式，優(yōu)化教學(xué)管理操作流程，協(xié)調(diào)師生自主互動(dòng)關(guān)系，使信息化技術(shù)手段更好地服務(wù)于教學(xué)管理。同時(shí)推動(dòng)了數(shù)據(jù)挖掘技術(shù)在智慧校園中的廣泛應(yīng)用，有利于促進(jìn)高校智慧校園建設(shè)。

2.2 實(shí)現(xiàn)智能化教學(xué)，提高教學(xué)效率

科技的發(fā)展使以往傳統(tǒng)教育模式必須向數(shù)字化、智能化、信息化教育轉(zhuǎn)變，智慧校園不僅是技術(shù)發(fā)展產(chǎn)物，也是目前時(shí)代發(fā)展導(dǎo)致教育改革的必然趨勢。信息化教育打破了受限于語言差異和地域區(qū)的傳統(tǒng)教育，使得授課的老師和聽課的學(xué)生不受地域和時(shí)間限制，學(xué)生通過校園網(wǎng)實(shí)現(xiàn)課堂互動(dòng)學(xué)習(xí)，能夠隨時(shí)隨地和老師在網(wǎng)上交流和互動(dòng)。這樣既能提高授課者的工作效率，又能減輕聽課者的教育成本，也能激發(fā)學(xué)習(xí)興趣和增強(qiáng)學(xué)習(xí)效果。在智慧校園中，可以運(yùn)用數(shù)據(jù)挖掘技術(shù)準(zhǔn)確記錄每位學(xué)生的學(xué)習(xí)過程，通過對學(xué)生的學(xué)習(xí)行為和興趣愛好深入分析，可以發(fā)現(xiàn)其感興趣的課程，根據(jù)挖掘結(jié)果為其推薦更適合的授課老師和課程。老師也可對學(xué)生實(shí)行針對性的輔導(dǎo)，節(jié)省了學(xué)生在龐大的課程數(shù)據(jù)資源中查詢所需課程的時(shí)間和精力，為其提供快捷良好的學(xué)習(xí)環(huán)境。這種優(yōu)化的教學(xué)模式從根本上徹底改變了傳統(tǒng)教學(xué)中的師生關(guān)系和授課方式，使日常教學(xué)活動(dòng)更加自主化、網(wǎng)絡(luò)、智能化和信息化，節(jié)省了教學(xué)成本，有效提高了教學(xué)效率。

2.3 促進(jìn)教學(xué)科研共同發(fā)展，實(shí)現(xiàn)全面素質(zhì)教育

在智慧校園中運(yùn)用數(shù)據(jù)挖掘技術(shù)，在教學(xué)科研平臺(tái)上為所有教師提供其所需科研資料和前沿技術(shù)發(fā)展新動(dòng)態(tài)。利用多媒體技術(shù)，使教授學(xué)者能夠通過該平臺(tái)交流科研成果和教學(xué)心得，進(jìn)行最新科研數(shù)據(jù)和學(xué)術(shù)發(fā)展趨勢的實(shí)時(shí)分享，實(shí)現(xiàn)教學(xué)科研共同創(chuàng)新發(fā)展。教育信息化轉(zhuǎn)變?nèi)藗兊乃枷胗^念，使素質(zhì)教育取代應(yīng)試教育，這就需要數(shù)據(jù)挖掘技術(shù)在智慧校園的建設(shè)中通過建設(shè)新型網(wǎng)絡(luò)平臺(tái)，使教育資源均衡公平化。不僅要滿足廣大師生的精神文化需求，也要考慮在智慧校園中進(jìn)行素質(zhì)教育。通過數(shù)據(jù)挖掘把創(chuàng)新性教育思想引入智慧校園建設(shè)過程中，在高校中實(shí)現(xiàn)全面素質(zhì)教育。

2.4 提高學(xué)校管理效率，實(shí)現(xiàn)智慧化服務(wù)

智慧校園建設(shè)過程中產(chǎn)生大量諸如網(wǎng)站論壇中的用戶注冊信息、操作日志和評論留言等結(jié)構(gòu)復(fù)雜的數(shù)據(jù)信息，利用數(shù)據(jù)挖掘技術(shù)可對這些數(shù)據(jù)進(jìn)行存儲(chǔ)分析，篩選出有利用價(jià)值的信息。通過這些數(shù)據(jù)可以尋找教學(xué)管理所需的規(guī)律來預(yù)測教育辦學(xué)發(fā)展趨勢，對教學(xué)科研進(jìn)行合理管理和引導(dǎo)，能夠節(jié)省人力和管理資源，提高管理者的決策能力和辦學(xué)質(zhì)量。智慧校園通過挖掘技術(shù)對整個(gè)校園實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)智能信息化的管理服務(wù)，例如隨時(shí)進(jìn)行網(wǎng)絡(luò)故障響應(yīng)；軟件升級優(yōu)化、網(wǎng)絡(luò)賬戶的注冊審批和IP地址優(yōu)化管理等資源分配；為師生提供視頻、音頻或文本資料等技能陪訓(xùn)等[2]。

3 數(shù)據(jù)挖掘技術(shù)在智慧校園中的應(yīng)用

3.1 應(yīng)用于教學(xué)環(huán)境

如果在高校中進(jìn)行智慧校園的建設(shè)目的之一是為了給廣大教師提供豐富的教學(xué)資源，那么數(shù)據(jù)挖掘技術(shù)的合理應(yīng)用就能為教師找到相應(yīng)的信息新技術(shù)和更高價(jià)值的信息資源。通過智慧校園能夠?yàn)楦咝熒岣咧悄芑慕虒W(xué)環(huán)境，使老師通過網(wǎng)絡(luò)平臺(tái)全方位地實(shí)時(shí)監(jiān)測學(xué)生的學(xué)習(xí)狀況，直觀感受學(xué)生的學(xué)習(xí)情境；使學(xué)生及時(shí)了解各位老師的詳細(xì)信息和教學(xué)特點(diǎn)，體驗(yàn)老師的授課風(fēng)格。這樣便于老師根據(jù)每個(gè)學(xué)生的個(gè)性化需求和具體特點(diǎn)來不斷優(yōu)化自己的教學(xué)模式，把實(shí)用性更強(qiáng)且能滿足學(xué)生個(gè)性化需求的教學(xué)資源提供給相關(guān)的學(xué)生，幫助學(xué)生更好地利用和科學(xué)掌握網(wǎng)絡(luò)學(xué)習(xí)資源。通過數(shù)據(jù)挖掘技術(shù)評估每個(gè)學(xué)生不同階段的學(xué)習(xí)效果，科學(xué)分析各位同學(xué)學(xué)習(xí)過程中存在的問題和缺陷，幫助學(xué)生查漏補(bǔ)缺，找到符合自身特點(diǎn)的學(xué)習(xí)方法。比如根據(jù)學(xué)生對某門課的某章節(jié)具體教學(xué)內(nèi)容的關(guān)注程度研究，發(fā)現(xiàn)學(xué)生在學(xué)習(xí)過程中存在的問題和困惑，針對此學(xué)生的這類問題展開分析并找到問題的原因所在，有的放矢地進(jìn)行專門輔導(dǎo)，便于學(xué)生發(fā)現(xiàn)自己在這門課上存在的不足，能及時(shí)解決自身存在的問題并進(jìn)行相應(yīng)的補(bǔ)救措施或補(bǔ)充學(xué)習(xí)，這樣便能提高教學(xué)效果。

3.2 應(yīng)用于校園智能化管理

對校園進(jìn)行智能化管理是高校智慧校園建設(shè)中的重要組成部分，這就需要通過數(shù)據(jù)挖掘技術(shù)對校園進(jìn)行全方位、立體化、多層次、實(shí)時(shí)性和高效率的組織管理。由于高校前幾年擴(kuò)招和多校區(qū)辦公現(xiàn)象極為普遍，導(dǎo)致大部分高校出現(xiàn)多校區(qū)教學(xué)和辦公，這就增大了校園管理的難度，故必須把所有校區(qū)都接入校園網(wǎng)中。管理人員只需把管理軟件安裝在移動(dòng)終端上，通過登錄智慧校園的網(wǎng)絡(luò)平臺(tái)就能對不同校區(qū)實(shí)現(xiàn)統(tǒng)一管理，實(shí)現(xiàn)不同校區(qū)遵循統(tǒng)一的標(biāo)準(zhǔn)完成相關(guān)的教學(xué)活動(dòng)。在校園網(wǎng)中采用RFID能夠?qū)崿F(xiàn)信息資源共享，學(xué)生若要查詢其相關(guān)信息必須事先注冊和登錄智慧校園的信息系統(tǒng)才能完成。這樣便于同學(xué)們及時(shí)了解校內(nèi)自習(xí)室、實(shí)驗(yàn)室和電子閱覽室等自主學(xué)習(xí)的地方的開放情況，然后再根據(jù)自身學(xué)習(xí)需要來制定相應(yīng)的學(xué)習(xí)計(jì)劃，合理安排和選擇合適的學(xué)習(xí)地點(diǎn)及時(shí)間，避免了學(xué)生盲目學(xué)習(xí)的誤區(qū)，節(jié)省了時(shí)間和提高了學(xué)習(xí)效率。后勤集團(tuán)負(fù)責(zé)校園管理老師通過智慧校園的信息管理平臺(tái)能夠?qū)φ麄€(gè)校園的教學(xué)場所的公共設(shè)施（例如多媒體教室、會(huì)議室、教室等區(qū)域的空調(diào)、電腦、照明系統(tǒng)等設(shè)備）實(shí)現(xiàn)遠(yuǎn)程控制和智能管理，利用系統(tǒng)的智能化還可以實(shí)時(shí)監(jiān)控和及時(shí)調(diào)整學(xué)生公寓、教室、食堂區(qū)域的溫度和濕度，這就使該區(qū)域的安全隱患能夠及時(shí)被發(fā)現(xiàn)和消除，確保校園環(huán)境整潔安全。故數(shù)據(jù)挖掘技術(shù)在智慧校園建設(shè)中的合理運(yùn)用，使校園管理工作的效率和質(zhì)量有所提高，節(jié)省了大量的物力、人力和財(cái)力。

3.3 應(yīng)用于科研協(xié)作和教學(xué)溝通

智慧校園的建設(shè)可以通過科學(xué)的數(shù)據(jù)開發(fā)平臺(tái)來管理高校老師的科研活動(dòng)，合理運(yùn)用數(shù)據(jù)挖掘技術(shù)使教師的相關(guān)主題的所有科研活動(dòng)能夠在校內(nèi)和網(wǎng)上同時(shí)進(jìn)行，有利于促進(jìn)科研人員間的學(xué)術(shù)交流。教師能夠及時(shí)了解和掌握教學(xué)信息資料，例如先進(jìn)的教學(xué)信息、授課方式、直觀教案和PPT等，通過深入學(xué)習(xí)研究這些資料借鑒經(jīng)驗(yàn)，探索出適合自己需要的教學(xué)方法和內(nèi)容，揚(yáng)長避短，優(yōu)化教學(xué)方式和課堂結(jié)構(gòu)。通過網(wǎng)絡(luò)隨時(shí)和學(xué)生進(jìn)行溝通和探討，根據(jù)每個(gè)學(xué)生的自身特點(diǎn)激發(fā)其學(xué)習(xí)興趣，對所有學(xué)生能夠因材施教，提高他們的學(xué)習(xí)效率[3]。

4 結(jié)語

把數(shù)據(jù)挖掘技術(shù)合理地應(yīng)用到智慧校園建設(shè)中，能夠充分實(shí)時(shí)挖掘出大量有價(jià)值的信息資源，使高校的領(lǐng)導(dǎo)決策、校園管理和科研教學(xué)活動(dòng)更加人性化、合理化、智能化和科學(xué)化。智慧校園建設(shè)和數(shù)據(jù)挖掘技術(shù)完美融合，大力促進(jìn)了智慧校園建設(shè)和發(fā)展。