基于數(shù)據(jù)挖掘的計算機輔助課堂教學系統(tǒng)設計分析

摘要：傳統(tǒng)的計算機輔助課堂教學存在系統(tǒng)用戶容量低、信息兼容性差、資源索引時間長等問題。為了提升輔助課堂教學效果，現(xiàn)對原有系統(tǒng)進行數(shù)據(jù)挖掘深入改造設計，本設計采用B/S機構框架，利用信息收集模塊的形式來提升課堂信息數(shù)據(jù)處理效果。整個數(shù)據(jù)分析均采用個性化數(shù)據(jù)挖掘并行化技術，運用了

（1）K?means聚類算法;（2）Map Reduce并行計算框架，生成了新的教學規(guī)則，體現(xiàn)了教學系統(tǒng)的智能化和個性化特點?，F(xiàn)針對數(shù)據(jù)挖掘為基礎的計算機輔助課堂系統(tǒng)設計進行研究，希望能夠為對應的單位提供參考借鑒。

關鍵詞：數(shù)據(jù)挖掘;計算機輔助課堂教學;系統(tǒng)設計分析

在信息化教學模式改革下，傳統(tǒng)的教學模式正在不斷更新，由國家發(fā)起的高等人才培養(yǎng)信息化、綜合化、多元化教學要求得到了教育領域廣泛的關注。目前的流行的“計算機網(wǎng)絡教育同步模式”是最為實用且流行的教學輔助工具，實現(xiàn)了網(wǎng)絡作為知識傳播載體的目標，體現(xiàn)了教學資源的高效、高速特征，全面提升了師生之間的互動性。此外，計算機輔助教學還具有打破空間教學、分組教學、特長教學等優(yōu)勢，現(xiàn)將其分析如下。

1.分析傳統(tǒng)的計算機輔助教學模式存在的不足

二十多年來，數(shù)據(jù)挖掘技術作為計算機技術研究領域的重要組成部分，已經(jīng)取得了重大的、廣泛的進展。數(shù)據(jù)挖掘技術自開發(fā)以來就主要是面向應用領域的，關聯(lián)規(guī)則挖掘作為數(shù)據(jù)挖掘中的一項重要技術，同樣是針對應領域用的。目前，人們己經(jīng)越來越重視從眾多數(shù)據(jù)中找出相關的關聯(lián)規(guī)則。傳統(tǒng)的計算機輔助教學模式書屬于舊式書本化教學的改革，在很大程度上實現(xiàn)了教學資源優(yōu)化、減少教學壓力、實現(xiàn)多元化教學的目標。但是在實際的教學應用中依舊存在信息化滲入程度不高、個性化能力差、智能化教學應用不明顯等問題。

2.基于數(shù)據(jù)挖掘的計算機輔助課堂教學系統(tǒng)的應用初衷

以數(shù)據(jù)挖掘為基礎的計算機輔助教學理念，目的是拓展傳統(tǒng)教學的資源容量，提升信息過濾效率，完成數(shù)據(jù)信息增值。通過將數(shù)據(jù)挖掘技術運用在計算機輔助教學模式中，可以全面提升信息的利用效率，為實現(xiàn)信息交互、網(wǎng)絡互動、學生資料管理等有推動作用，在很大程度重新定義了“教”、“學”。

3.簡述計算機輔助課堂教學系統(tǒng)設計

3.1整體系統(tǒng)設計

參照國家教育教學要求，以數(shù)據(jù)挖掘為主的計算機輔助教學課堂系統(tǒng)設計需要考慮教學應用、資源過濾、使用管理等三個內(nèi)容?；贐/S三層結構設計，可以將其分為用戶登錄、教學資源設計和教學應用層三個方面。其中教學用戶登錄區(qū)分了教師、學生、游客瀏覽三個等級，并采用權限登錄的方式，訪問各自的信息頁。教學應用層是一個人機交互的界面，主要分為了信息收集、信息預處理、個性化應用和模塊調(diào)度幾個模塊，分別實現(xiàn)不同功能;資源管理層是存儲教學資源和基本用戶信息的結構，屬于后臺運營以及數(shù)據(jù)分析的環(huán)節(jié)。

3.2系統(tǒng)硬件設計

首先，收集信息資源是系統(tǒng)硬件設計的關鍵，信息收集模塊設計包括了學生信息數(shù)據(jù)的收集和儲存，內(nèi)容涉及到了OLAP、OLTP等多類型數(shù)據(jù)，可實現(xiàn)消息同步等功能。具體的設計采用模塊化的方式，可完成數(shù)據(jù)和模塊元數(shù)據(jù)交互配置，實現(xiàn)不同的數(shù)據(jù)統(tǒng)一收集和約束。信息收集的模塊設計方法如下：①數(shù)據(jù)源提供數(shù)據(jù)信息;②將數(shù)據(jù)經(jīng)過流動式同步、下載式同步的方式完成交互;③完成信息數(shù)據(jù)庫收集或信息過濾任務。

其次，建立個性化的數(shù)據(jù)分析模塊，此階段運用到了

（1）K?means聚類算法、（2）Map Reduce并行計算兩個算法，以保證個性化數(shù)據(jù)獲取精準，實現(xiàn)用戶信息預處理質(zhì)量。按照后期的數(shù)據(jù)運用也可以將其分為個性化數(shù)據(jù)源處理以及個性化數(shù)據(jù)分析模型兩個方面。通過兩個處理方式以及兩種算法系統(tǒng)會自動化生成新的教學規(guī)則，并將其存儲到B/S框架中的資源管理層，之后通過人機交互遞交給用戶，從而實現(xiàn)智能化、個性化教學。

4.基于數(shù)據(jù)挖掘為基礎的計算機輔助課堂教學應用結果研究

4.1系統(tǒng)功能性測試

計算機輔助教學系統(tǒng)需要大量的數(shù)據(jù)收集和準各，在這個過程中更需要對

數(shù)據(jù)進行有效的預處理，才能保障該系統(tǒng)的正常、有效地使用。

實驗測試針對設計中的B/S框架進行功能性測試，分別針對三個區(qū)域的功能性質(zhì)進行研究分析，結果表示：（1）判斷用戶信息處理效果，數(shù)據(jù)庫針對游客、學生、教師等用戶實現(xiàn)了分類授權信息瀏覽需求，且所有的數(shù)據(jù)都能夠被及時查詢和更新，實現(xiàn)了教師信息、學生信息的綜合處理。（2）學生的學習成績以及個人信息狀況分析，基于數(shù)據(jù)挖掘的算法，實現(xiàn)了學生學習成績以及學習行為的評分研究，系統(tǒng)可自動生成學生學習、行為評分結果以及優(yōu)化措施建議。（3）教學資源下載分析，在系統(tǒng)的特定權限內(nèi)，學生可以按照自身權限下載一定的教學資源，且教學資源下載流程。系統(tǒng)的綜合功能顯著，表示設計有效。

4.2系統(tǒng)信息檢索時間分析

經(jīng)過數(shù)據(jù)研究分析，在系統(tǒng)改革前，網(wǎng)頁數(shù)據(jù)加載和傳輸?shù)乃俣?、檢索新頁面彈出的速度約為1.47秒-2.63秒左右，經(jīng)過系統(tǒng)設計改革后，整個檢索時間控制在了0.69秒左右，下載反應速度也控制在了1 .5秒內(nèi)。對于常規(guī)的教學輔助系統(tǒng)來說，該系統(tǒng)的數(shù)據(jù)檢索時間段，運行效率高，全面提升了計算機輔助教學系統(tǒng)的針對性和高效性，建議研究推廣。

4.3實際教學資源占比分析

后測試本系統(tǒng)的承載運行能力和資源控制能力，現(xiàn)分析系統(tǒng)的資源占用率通過人機交互、信息與處理以及信息過濾等途徑對比分析。傳統(tǒng)輔助課堂教學的CPU占用率為36.48%，經(jīng)過數(shù)據(jù)挖掘改革后，系統(tǒng)CPU占用率為18.52%，系統(tǒng)資源承載力更強，信息處理更流暢，建議推廣。

5.結語

綜上所述，基于數(shù)據(jù)挖掘為基礎的計算機輔助課堂教學理念好，通過基于實踐應用角度設計的計算機輔助程度，可以通過個性化的數(shù)據(jù)處理和信息控制提升數(shù)據(jù)處理質(zhì)量，在后期的（1）K?means聚類算法、（2）Map Reduce并行算法影響下，教學規(guī)則生成明顯，信息傳輸效率高，實現(xiàn)了個性化教學目標。綜上所述，本系統(tǒng)可以全面提升學生的學習成績，帶動教學氛圍，幫助教師和學生構建一個李湘的教學資源環(huán)境，建議研究推廣。

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作者簡介：胡蓉，1981年7月出生，女，漢族 ，籍貫貴州省貴陽市，副教授，學歷本科，碩士學位， 貴州財經(jīng)大學，研究方向：計算機應用。