基于協(xié)同過濾算法的個性化課程推薦服務(wù)

李星雨 宋娜 何錦兒 胡雪婧 劉小萌

摘? 要：學(xué)分制背景下的選課制，更多的是以一種硬性的要求規(guī)定了學(xué)生必須以相對靈活的方式進行課程選擇。雖然這種要求在一定程度上結(jié)合了作為選課主體的學(xué)生的意愿，但在發(fā)揮學(xué)生選課興趣的主觀能動性方面考慮不足。本文基于文獻調(diào)查法，希望通過建立選課問答社區(qū)實現(xiàn)對用戶偏好的分析，為廣大學(xué)生提供個性化課程推薦的服務(wù)，以此建立一套更有效、更多元、更契合學(xué)生發(fā)展方向的選課系統(tǒng)。

關(guān)鍵詞：選課系統(tǒng);問答社區(qū);協(xié)同過濾推薦系統(tǒng);個性化課程推薦

中圖分類號：TP391.3? ? ? 文獻標(biāo)識碼：A 文章編號：2096-4706（2019）24-0121-03

Abstract：The course selection system in the context of the credit system is more of a rigid requirement that students must choose courses in a relatively flexible manner. Although this requirement combines the will of the students who are the subject of the course selection to a certain extent，the subjective initiative of the students is insufficiently considered in course selection. Based on the literature survey method，this paper hopes to establish a course-based question-and-answer community to analyze the user’s preference and provide a personalized course recommendation service for the students to establish a more effective，more diverse and more suitable course selection system.

Keywords：course selection system;question-and-answer community;collaborative filtering recommendation system;personalized course recommendation

1? 緒論

1.1? 研究背景與意義

隨著現(xiàn)代教育的不斷進步，高校教育逐漸朝著多元化、自主化、個性化的方向發(fā)展，再加上學(xué)生規(guī)模擴大，新型教育模式涌現(xiàn)，高校的定位也從單純傳授知識的場所變成為學(xué)生良好未來打下基礎(chǔ)、提供幫助、塑造人才的優(yōu)良環(huán)境，為學(xué)生提供契合自身發(fā)展的課程成為高校的重要任務(wù)，這就要求當(dāng)今高校擁有一套高水平、高性能、與學(xué)生成長計劃高度貼合的選課系統(tǒng)。

然而，目前大部分學(xué)校的選課系統(tǒng)主要滿足最基本的學(xué)分要求，學(xué)生在進行選課時只能了解到基礎(chǔ)的任課教師、課時安排、學(xué)分分配等情況，反而對于課程內(nèi)容，培養(yǎng)方向，是否適合自己等情況知之甚少，所以本文希望通過建立選課問答社區(qū)，對學(xué)生瀏覽數(shù)據(jù)，交流數(shù)據(jù)進行抓取、追蹤，進而為廣大學(xué)生提供個性化課程推薦的服務(wù)，以此建立一套更有效，更多元，更契合學(xué)生發(fā)展的選課系統(tǒng)。

1.2? 國內(nèi)外研究狀況

近些年，國內(nèi)外關(guān)于選課系統(tǒng)的研究受到越來越多的關(guān)注，王輝指出，如何依據(jù)學(xué)生的興趣愛好和學(xué)習(xí)需求提高選課質(zhì)量、避免選課盲目性，從而實現(xiàn)合理課程的主動推薦已成為當(dāng)前教育領(lǐng)域所關(guān)注的內(nèi)容。[1]

關(guān)于問答平臺，王麗萍指出，問答社區(qū)方便用戶基于自身需求與能力提出問題、解答問題，通過匯聚用戶經(jīng)驗、知識與智慧，構(gòu)建具有社會媒體屬性的知識庫。[2]

而針對本文著重探討的個性化推薦服務(wù)也有不少研究，其中主要是通過協(xié)同過濾推薦算法抓取數(shù)據(jù)并進行推薦，推薦系統(tǒng)各有不同。施文麗指出，推薦系統(tǒng)主要分為基于關(guān)聯(lián)規(guī)則的推薦算法、基于內(nèi)容型的推薦算法、協(xié)同過濾推薦算法以及混合型的推薦算法四種。[3]

1.3? 研究內(nèi)容

本文以解決選課系統(tǒng)功能單一的問題，建立更有利于學(xué)生個性發(fā)展的選課系統(tǒng)為主要內(nèi)容。在分析傳統(tǒng)選課系統(tǒng)弊端的基礎(chǔ)上，提出建立師生、同學(xué)間相互交流的問答平臺的設(shè)想，并在此平臺設(shè)想中引入?yún)f(xié)同過濾推薦算法，對學(xué)生的興趣愛好、知識水平、未來打算等數(shù)據(jù)進行抓取分析，最后形成適合學(xué)生個人的一套或多套課程推薦。

2? 以問答社區(qū)為主的信息集成平臺

2.1? 平臺前期構(gòu)建設(shè)置

平臺將會構(gòu)建課程信息與性質(zhì)說明頁面，此頁面將包含課程類別、開課教師簡介、課程內(nèi)容及要求的描述等信息，學(xué)生在選課前可自主瀏覽相關(guān)信息，有助于充分了解課程情況，以選到真正適合自己的課程。

發(fā)掘用戶興趣主要有兩種形式：顯式獲取和隱式獲取。顯式獲取是指用戶主動提供自己的興趣偏好，進而獲取用戶的個性化向量，在該平臺表現(xiàn)為：在用戶進入平臺之前，需自行注冊一個賬號用于登錄平臺。用戶在初始界面可以挑選與課程相關(guān)的關(guān)鍵詞并設(shè)為標(biāo)簽，如“藝術(shù)”“體育”“全英文授課”等等。隱式獲取則是通過用戶訪問的相關(guān)信息來更新用戶的個性化向量，即以問答社區(qū)抓取的瀏覽痕跡作為基礎(chǔ)。

2.2? 問答社區(qū)

2.2.1? 問答社區(qū)概述

問答社區(qū)是一種為用戶提供信息的網(wǎng)絡(luò)社區(qū)，其充分體現(xiàn)了Web2.0時代下的互聯(lián)網(wǎng)特點，通過營造知識交流環(huán)境，促進用戶角色翻轉(zhuǎn)——在問答社區(qū)中，用戶既是知識的消費者：利用此類社區(qū)提出需要解決的問題，通過獲取其他用戶的回答，達(dá)到解決問題的目的;又是知識的生產(chǎn)者：在此類平臺上回答問題、評價其他用戶提供的問題或答案。

一方面，問答社區(qū)是依托Web2.0技術(shù)搭建的無物理邊界的意見溝通平臺，允許用戶基于自身需求與能力提出問題、解答問題;另一方面，問答社區(qū)通過匯聚用戶經(jīng)驗、知識與智慧，構(gòu)建具有社區(qū)媒體屬性的知識庫。用戶可以憑借語義關(guān)聯(lián)與聚類檢索等手段深度挖掘具有衍生性、共享性與非消耗性特質(zhì)的目標(biāo)知識，實現(xiàn)用戶在問答虛擬社區(qū)的深度互動，形成以“問”“答”價值鏈為主導(dǎo)的知識服務(wù)場域。這兩方面共同展現(xiàn)了用戶在問答社區(qū)平臺中的間接偏好。

2.2.2? 問答社區(qū)目的

問答社區(qū)模式旨在形成共建共享的參與意識，以及構(gòu)建深度交互的知識生態(tài)系統(tǒng)，同時十分重視服務(wù)內(nèi)容的個性化和精準(zhǔn)程度。通過為用戶提供基于大數(shù)據(jù)的交互式信息服務(wù)和基于信息問答的個性化推薦服務(wù)，增強用戶信息服務(wù)滿意度，提高信息服務(wù)的靶向性與時效性。

2.2.3? 問答社區(qū)優(yōu)勢及爬蟲技術(shù)應(yīng)用

提供靶向定制服務(wù)內(nèi)容是問答社區(qū)模式的突出優(yōu)勢，通過話題分類、提問原則、投票機制等方式引導(dǎo)用戶參與評價。此外還可通過爬蟲技術(shù)抓取用戶初始瀏覽痕跡，對用戶偏好進行分析，進而為用戶推送更多可能感興趣的相關(guān)答案和同類型話題，為用戶提供系統(tǒng)化的問題解決方案，從而進一步增加用戶在平臺的活動量。瀏覽痕跡的反復(fù)疊加使得系統(tǒng)對用戶的偏好定位更加精準(zhǔn)，從而為后續(xù)的個性化課程推薦打下堅實的基礎(chǔ)。

3? 個性化推薦課程

3.1? 個性化推薦系統(tǒng)的概述

推薦系統(tǒng)即是一種用來解決大量數(shù)據(jù)信息的有效方案，基本原理就是根據(jù)每一個目標(biāo)用戶的代表特征，首先以目標(biāo)用戶對產(chǎn)品的偏好為中心，其次對目標(biāo)用戶留下的歷史數(shù)據(jù)進行統(tǒng)計分析，預(yù)測出目標(biāo)用戶可能感興趣的產(chǎn)品，再為其推薦符合需求的產(chǎn)品，從而形成個性化推薦服務(wù)。

區(qū)別于搜索引擎提供給用戶的“一對多”的推薦服務(wù)，推薦系統(tǒng)的一大優(yōu)勢就是生成的結(jié)果更貼近于用戶的個性化需求，更貼合用戶的興趣偏好，屬于“一對一”式的信息推薦服務(wù);另一優(yōu)勢就是推薦系統(tǒng)極大降低了用戶用于搜索相關(guān)信息所耗費的成本和精力。

本文采用當(dāng)下最普遍的協(xié)同過濾推薦系統(tǒng)作為理論依據(jù)。

3.2? 基于物品的協(xié)同過濾推薦系統(tǒng)

協(xié)同過濾推薦系統(tǒng)的理論基礎(chǔ)是，大部分具有相似三觀、知識水平和興趣愛好的用戶所需求的信息或產(chǎn)品也是相似的。基于物品的協(xié)同過濾算法也同樣是通過計算物品間的相似程度，自動為目標(biāo)用戶進行篩選。在操作過程中，先對每個待選產(chǎn)品定下特征標(biāo)簽，然后該系統(tǒng)自動爬取目標(biāo)用戶過去的歷史瀏覽記錄、點擊或下載等潛在信息和行為，分析出目標(biāo)用戶的興趣偏好，最后結(jié)合用戶的偏好和待選產(chǎn)品的特征向目標(biāo)用戶推薦一系列其可能感興趣的產(chǎn)品集合。

3.3? 基于物品的協(xié)同過濾推薦系統(tǒng)在個性化選課系統(tǒng)中的應(yīng)用

協(xié)同過濾系統(tǒng)的應(yīng)用不需要通過學(xué)生填寫調(diào)查問卷等繁瑣的方式收集信息，該系統(tǒng)是通過自動抓取目標(biāo)學(xué)生的歷史選課記錄、選課搜索記錄、學(xué)校開設(shè)課程類型數(shù)量、課程信息、問答平臺中獲得的用戶偏好以及學(xué)分，組合排列進行處理，系統(tǒng)通過對課程定下的特征標(biāo)簽，利用較少的信息反饋，有效解決原始搜索引擎難以分析的各個學(xué)生興趣課程的難題，自動為學(xué)生用戶篩選、推薦出其最大可能感興趣的課程。

如圖1所示，絕大部分學(xué)生用戶在選課時不能清楚了解課程內(nèi)容是否適合自己、是否對于課程內(nèi)容感興趣，以及選修課程是否能夠提升自己的知識水平。協(xié)同過濾系統(tǒng)的自動化推薦過程有利于學(xué)生用戶在選課的時候發(fā)現(xiàn)自己的隱藏興趣課程，并在選課時快速找到適合自己的課程。同時，該算法將具有相同標(biāo)簽的課程作為一組，以課程標(biāo)簽為類別進行分類。通過學(xué)生的瀏覽歷史記錄等隱藏信息和具有參考價值的反饋數(shù)據(jù)，進行相似性度量，在學(xué)生用戶選擇一門課程后預(yù)測后續(xù)課程中擬合度最優(yōu)的一門課程作為推薦。同樣，當(dāng)學(xué)生用戶為某類課程類型的新用戶，即之前并沒有相關(guān)課程的歷史選課記錄時，協(xié)同過濾系統(tǒng)以學(xué)生的選課歷史搜索記錄、歷史課程類型和反饋數(shù)據(jù)為基礎(chǔ)進行相似性度量分析，自動推薦新的課程。

交流平臺中課程的信息以及根據(jù)學(xué)生討論區(qū)所形成的課程推薦為反饋數(shù)據(jù)。學(xué)生討論區(qū)的反饋數(shù)據(jù)的一部分來源于問答社區(qū)用戶提供的答案，因此對于答案的質(zhì)量管理也十分必要。系統(tǒng)根據(jù)學(xué)生對這些數(shù)據(jù)信息的點贊數(shù)量以及綜合評分篩選出高質(zhì)量的回答予以反饋，因而交流平臺中的信息結(jié)合了學(xué)校官方的反饋與學(xué)生的切身體會，使推薦課程的反饋數(shù)據(jù)部分質(zhì)量提升。再運用協(xié)同過濾系統(tǒng)，將反饋數(shù)據(jù)與發(fā)掘?qū)W生潛在興趣偏好的個性數(shù)據(jù)相結(jié)合，得出的課程推薦結(jié)果可同時考慮到學(xué)生的興趣和選課需求。

4? 結(jié)? 論

通過此選課互動交流平臺和個性化推薦服務(wù)，希望解決目前選課系統(tǒng)中存在的課程介紹不清晰、與學(xué)生發(fā)展貼合度低等問題，為學(xué)生提供更適合、更有效的選課手段。同時通過交流問答的形式實現(xiàn)信息的共享，使學(xué)生在選課之前對課程的基本情況有相對具體的了解，既為學(xué)生了解課程信息提供了便利，又豐富了課程選擇的余地，希望能為每一個學(xué)生找到適合自己的課程，為學(xué)生的未來發(fā)展錦上添花。

同時，本文依然存在不足的地方，由于條件受限，本文主要提出觀點與設(shè)想，而對其有效性與實踐性的證明還需要后續(xù)更加深入的調(diào)查研究。

參考文獻：

[1] 王輝.基于協(xié)同過濾及決策樹的選課評教系統(tǒng)研究與實現(xiàn) [D].鎮(zhèn)江：江蘇大學(xué)，2018.

[2] 王麗萍.智慧圖書館知識服務(wù)新思路：問答社區(qū)模式的啟示與應(yīng)用 [J].出版廣角，2019（13）：74-76.

[3] 施文麗.基于網(wǎng)易云音樂的協(xié)同過濾推薦系統(tǒng)研究及實現(xiàn) [D].濟南：山東師范大學(xué)，2019.

作者簡介：李星雨（1999-），女，漢族，上海人，本科在讀，研究方向：創(chuàng)新管理。