基于智慧教學(xué)環(huán)境的數(shù)據(jù)挖掘與應(yīng)用

趙峰

(武漢商學(xué)院,湖北武漢 430000)

0 引言

在當(dāng)前大數(shù)據(jù)飛速發(fā)展的時(shí)代背景下,數(shù)據(jù)挖掘技術(shù)開始在各個(gè)行業(yè)各個(gè)領(lǐng)域中得到廣泛應(yīng)用,而在教育領(lǐng)域中,數(shù)據(jù)挖掘在智慧教學(xué)環(huán)境的構(gòu)建方面也有著良好的效果,但從目前來看,在實(shí)踐過程中仍面臨著一定的不利因素和爭(zhēng)議,基于此,有必要對(duì)其展開更加深層次的探索,進(jìn)而確保數(shù)據(jù)挖掘同智慧教學(xué)環(huán)境構(gòu)建的高效結(jié)合。

1 相關(guān)概念闡述

1.1 智慧教學(xué)環(huán)境

良好的學(xué)習(xí)環(huán)境是教師開展教學(xué)活動(dòng)以及提升學(xué)生學(xué)習(xí)質(zhì)量的重要基礎(chǔ),而智慧教學(xué)環(huán)境主要指的是充分運(yùn)用當(dāng)前各種新型的大數(shù)據(jù)分析、云計(jì)算、人工智能以及物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)等,構(gòu)建起更加高效的教學(xué)環(huán)境,最主要便體現(xiàn)在教師教學(xué)和學(xué)生學(xué)習(xí)兩方面內(nèi)容上。這一教學(xué)環(huán)境的出現(xiàn)不僅從根本上轉(zhuǎn)變教學(xué)資源建設(shè)的方式,還會(huì)改變?cè)窘處煹慕虒W(xué)手段以及學(xué)生們的學(xué)習(xí)方式。在以往傳統(tǒng)教學(xué)環(huán)境中教師大多會(huì)采用單一枯燥的教學(xué)模式,但這種方式難以同當(dāng)前的智慧教學(xué)環(huán)境相適應(yīng),而且還會(huì)導(dǎo)致各種數(shù)據(jù)資源出現(xiàn)大量浪費(fèi),基于此,相關(guān)教師務(wù)必要立足于智慧教學(xué)環(huán)境展開更加深層次的數(shù)據(jù)挖掘工作,進(jìn)而在各項(xiàng)教學(xué)活動(dòng)中進(jìn)行有效應(yīng)用,充分發(fā)揮出數(shù)據(jù)資源對(duì)于提升教學(xué)質(zhì)量的實(shí)質(zhì)性作用。

1.2 數(shù)據(jù)挖掘

數(shù)據(jù)挖掘主要指的是利用包括統(tǒng)計(jì)學(xué)、數(shù)學(xué)建模、人工智能以及機(jī)器學(xué)習(xí)等在內(nèi)的先進(jìn)技術(shù)手段,在當(dāng)前海量模糊的數(shù)據(jù)中提取出更加精煉有效的數(shù)據(jù)信息,并在對(duì)其分析和整理的過程中轉(zhuǎn)化成更加有價(jià)值的知識(shí)或者是信息,并作用在日常所開展的教學(xué)工作當(dāng)中,為教學(xué)手段以及教學(xué)模式的優(yōu)化提供參考。數(shù)據(jù)挖掘的過程具有一定的復(fù)雜性,包括數(shù)據(jù)清洗、集成、挖掘等多個(gè)步驟,并具備著類聚、預(yù)測(cè)、分類以及數(shù)據(jù)關(guān)聯(lián)分析等多種功能。學(xué)校強(qiáng)化開展數(shù)據(jù)挖掘工作能夠?qū)Ξ?dāng)前的教學(xué)環(huán)境的各方面條件產(chǎn)生更加深層次的了解,進(jìn)而采取相應(yīng)的措施妥善解決各種問題,最終為教師和學(xué)生創(chuàng)造出更加科學(xué)高效的教學(xué)環(huán)境,并在現(xiàn)有的基礎(chǔ)上實(shí)現(xiàn)其智慧化水平的提升。

2 智慧教學(xué)環(huán)境基礎(chǔ)上的數(shù)據(jù)挖掘與應(yīng)用

2.1 教師教學(xué)數(shù)據(jù)

2.1.1 數(shù)據(jù)挖掘

對(duì)于智慧教學(xué)環(huán)境中的課堂教學(xué)來說,其本身其實(shí)是一個(gè)動(dòng)態(tài)的過程,其中涉及到多方面內(nèi)容,都能夠或多或少展現(xiàn)出教師教學(xué)的質(zhì)量和水平,例如教學(xué)方法的選擇、教學(xué)態(tài)度、教學(xué)思路、教學(xué)互動(dòng)以及教學(xué)風(fēng)格的呈現(xiàn)等,唯有對(duì)這方面數(shù)據(jù)展開更加全面的挖掘和分析才能夠真正科學(xué)評(píng)價(jià)教師的教學(xué)水平?；诖?學(xué)校應(yīng)當(dāng)針對(duì)上述模塊展開詳細(xì)的監(jiān)督調(diào)查工作,進(jìn)而充分明確能夠影響教師教學(xué)能力的各方面信息,并在此基礎(chǔ)上綜合學(xué)生學(xué)習(xí)成績(jī)的內(nèi)在影響因素,進(jìn)而從中找出教師在教學(xué)過程中所面臨的普遍性問題,進(jìn)而采取針對(duì)性的措施進(jìn)行妥善解決。數(shù)據(jù)挖掘技術(shù)的應(yīng)用可以幫助教師自身對(duì)自己的教學(xué)能力產(chǎn)生更加明確認(rèn)識(shí)。例如可以采用網(wǎng)絡(luò)調(diào)查法挖掘出學(xué)生對(duì)于教師教學(xué)態(tài)度的評(píng)價(jià)信息,敦促教師調(diào)整自己的教學(xué)理念以及教學(xué)態(tài)度。

數(shù)據(jù)挖掘可以充分展現(xiàn)出教師個(gè)人信息方面的數(shù)據(jù),包括工作經(jīng)驗(yàn)、科研情況以及學(xué)歷情況等,將該類信息數(shù)據(jù)整合起來進(jìn)行分析能夠幫助學(xué)校更加高效完成對(duì)于教師綜合水平的評(píng)價(jià)?；诖?應(yīng)當(dāng)適當(dāng)采用相應(yīng)的關(guān)聯(lián)規(guī)則方法深層次挖掘教師個(gè)人信息以及教學(xué)評(píng)價(jià)結(jié)果,進(jìn)而明確影響教師教學(xué)實(shí)效性的內(nèi)在原因,判斷出教師個(gè)人信息對(duì)于教學(xué)結(jié)果所產(chǎn)生的具體影響。由此可見,數(shù)據(jù)挖掘在提升學(xué)校教師隊(duì)伍專業(yè)性方面有著重要作用[1]。

2.1.2 應(yīng)用

在對(duì)教師教學(xué)過程以及個(gè)人信息展開深入數(shù)據(jù)挖掘的過程中,學(xué)校能夠?qū)處煹木C合素質(zhì)產(chǎn)生更加直觀的認(rèn)識(shí)。對(duì)于教師來說,其綜合素質(zhì)涉及到多方面內(nèi)容,包括身體素質(zhì)、智能素質(zhì)、道德素質(zhì)以及文化素質(zhì)等。學(xué)校可以根據(jù)上述數(shù)據(jù)信息的實(shí)際情況分析出教學(xué)素質(zhì)的具體表現(xiàn),并明確教師綜合素質(zhì)對(duì)于學(xué)生學(xué)習(xí)成效的影響,進(jìn)而強(qiáng)化開展對(duì)于教師素質(zhì)的培養(yǎng),從教師層面著手提升教學(xué)活動(dòng)的科學(xué)性和實(shí)效性。

除此以外,數(shù)據(jù)挖掘還可以應(yīng)用在學(xué)校對(duì)于教師績(jī)效的評(píng)定上,此舉不僅能夠時(shí)刻敦促教師秉持著良好的工作態(tài)度,還能夠?yàn)閷W(xué)校的教學(xué)部門提供具體的信息數(shù)據(jù),以提升決策信息的科學(xué)性,為教學(xué)管理工作的高質(zhì)量進(jìn)行提供數(shù)據(jù)支持。所以建議學(xué)校在教學(xué)管理中適當(dāng)采用數(shù)據(jù)挖掘技術(shù),并在數(shù)據(jù)挖掘的基礎(chǔ)上進(jìn)行深層次的分析,進(jìn)而達(dá)到穩(wěn)定教師隊(duì)伍的效果。

2.2 學(xué)習(xí)行為數(shù)據(jù)

2.2.1 數(shù)據(jù)挖掘

在智慧教學(xué)環(huán)境中,學(xué)?？梢詫?duì)學(xué)生的學(xué)習(xí)行為展開數(shù)據(jù)挖掘,該方面在工作主要在是采用學(xué)習(xí)算法、統(tǒng)計(jì)學(xué)和大數(shù)據(jù)挖掘等技術(shù)展開對(duì)于學(xué)生行為的數(shù)據(jù)分析和處理工作,旨在充分明確學(xué)生的學(xué)習(xí)行為以及學(xué)習(xí)結(jié)果之間的內(nèi)在關(guān)聯(lián),并在研究結(jié)果的基礎(chǔ)上對(duì)學(xué)生未來的學(xué)習(xí)趨勢(shì)進(jìn)行預(yù)測(cè)和判斷。從本質(zhì)上來看,針對(duì)學(xué)生學(xué)習(xí)行為的數(shù)據(jù)挖掘其實(shí)是為了總結(jié)學(xué)生行為發(fā)展的客觀規(guī)律,進(jìn)而解決學(xué)生行為上的各種實(shí)際問題。近些年來我國(guó)現(xiàn)代化信息技術(shù)飛速發(fā)展,這使得學(xué)生行為信息能夠在諸多方面上得到體現(xiàn),學(xué)?？梢苑e極采用當(dāng)前先進(jìn)的網(wǎng)絡(luò)技術(shù)、云計(jì)算、電子書包應(yīng)用以及物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)等全方位深層次地獲取各個(gè)學(xué)生的行為數(shù)據(jù),與此同時(shí)數(shù)據(jù)能夠展現(xiàn)出十分龐大、復(fù)雜的特點(diǎn)。

在實(shí)際展開數(shù)據(jù)挖掘工作的過程中,工作人員需要確保其方向性,并構(gòu)建起相應(yīng)的數(shù)據(jù)挖掘與分析模型或者采用測(cè)評(píng)工具開展工作。在當(dāng)前智慧教學(xué)環(huán)境中,絕大部分研究都使用了ITIAS或者是它課堂觀測(cè)工具來實(shí)現(xiàn)對(duì)于學(xué)生課堂學(xué)習(xí)的量化,進(jìn)而提升學(xué)生行為相關(guān)數(shù)據(jù)挖掘的有效性。該類數(shù)據(jù)挖掘手段能夠在各種先進(jìn)的信息技術(shù)的加持下切實(shí)提升數(shù)據(jù)采集以及分析的質(zhì)量和效率,以便于為教師提供更加精準(zhǔn)的數(shù)據(jù)展開教學(xué)反思。然而這種方法在應(yīng)用的過程中有著相對(duì)較高的數(shù)據(jù)處理以及圖像抓取的技術(shù)要求,并且在對(duì)于課堂中各種隱藏信息的智能化、自動(dòng)化記錄方面存在較高的難度[2]。

數(shù)據(jù)挖掘模型的建立主要指的是將各種類型的數(shù)據(jù)挖掘方法結(jié)合起來,并在此基礎(chǔ)上構(gòu)建起學(xué)生的畫像,其中包含著各個(gè)學(xué)生的優(yōu)勢(shì)以及特點(diǎn),并能夠?qū)ζ湮磥淼陌l(fā)展數(shù)據(jù)進(jìn)行預(yù)測(cè)。以科大訊飛為例?？拼笥嶏w主要采用了“四建模三分析”的方法,綜合考慮學(xué)生的內(nèi)外部特征以及影響,進(jìn)而分別完成對(duì)于學(xué)生主動(dòng)學(xué)習(xí)行為以及學(xué)習(xí)路徑和知識(shí)點(diǎn)的行為建模以及領(lǐng)域建模,針對(duì)學(xué)生在學(xué)習(xí)過程中所產(chǎn)生的各種行為展開組件分析。在組件分析以及行為建模方面可以進(jìn)行回歸預(yù)測(cè),立足于數(shù)據(jù)的實(shí)際類型以及分析需求等具體情況,可適當(dāng)選用逐步回歸、邏輯回歸以及線性回歸等手段,而針對(duì)領(lǐng)域建模則開展文本分析挖掘。但不管選擇何種數(shù)據(jù)挖掘手段,都應(yīng)當(dāng)嚴(yán)格按照可行、可用的基本思路,緊緊圍繞著學(xué)生影響因素等學(xué)生行為數(shù)據(jù)科學(xué)設(shè)計(jì)相應(yīng)的數(shù)據(jù)采集框架。比如從學(xué)習(xí)設(shè)計(jì)、學(xué)習(xí)活動(dòng)過程以及學(xué)習(xí)結(jié)果三方面內(nèi)容著手,對(duì)這些能夠?qū)W(xué)生學(xué)習(xí)成效造成影響的學(xué)習(xí)行為展開深層次挖掘,或者還可以利用課堂學(xué)習(xí)參與度識(shí)別器,通過學(xué)生的面部表情挖掘?qū)W生學(xué)習(xí)參與情況的相關(guān)數(shù)據(jù)。

2.2.2 應(yīng)用

立足于學(xué)生學(xué)習(xí)行為數(shù)據(jù)挖掘基礎(chǔ)上的學(xué)習(xí)分析具有極多的應(yīng)用優(yōu)勢(shì),例如其分析過程較為完整精確,數(shù)據(jù)來源比較廣泛和多樣,與此同時(shí),能夠在分析結(jié)果的基礎(chǔ)上對(duì)學(xué)習(xí)結(jié)果進(jìn)行預(yù)測(cè)并采取相應(yīng)的干預(yù)措施,在當(dāng)前的教育領(lǐng)域受到了較為廣泛的關(guān)注。這使得各種學(xué)習(xí)分析的理論模型以及工具層出不窮,其涵蓋的主體也比較多樣,涉及到教師、課程、學(xué)習(xí)者群體以及學(xué)習(xí)者個(gè)人等。在正式展開學(xué)習(xí)分析工作之前,應(yīng)當(dāng)先對(duì)所需要進(jìn)行分析的對(duì)象、工具內(nèi)容以及數(shù)據(jù)來源進(jìn)行進(jìn)一步明確。學(xué)習(xí)行為數(shù)據(jù)挖掘基礎(chǔ)上的分析工作側(cè)重于對(duì)學(xué)習(xí)行為的內(nèi)在規(guī)律進(jìn)行發(fā)現(xiàn)和總結(jié)。從本質(zhì)上來看,基于智慧教學(xué)環(huán)境的學(xué)生行為分析是比較系統(tǒng)化的過程中,主要是在不斷記錄和分析學(xué)生行為數(shù)據(jù)的過程中,進(jìn)行探索出更加科學(xué)的學(xué)習(xí)行為基本理論,設(shè)計(jì)出更加高質(zhì)量的學(xué)習(xí)分析工具,并實(shí)現(xiàn)其應(yīng)用效果的提升,與此同時(shí)應(yīng)當(dāng)高效落實(shí)學(xué)生學(xué)習(xí)行為數(shù)據(jù)的可視化設(shè)計(jì)以及分析[3]。

具體來說便是指在進(jìn)行行為建模的過程中對(duì)學(xué)生畫像進(jìn)行不斷的優(yōu)化調(diào)整,針對(duì)學(xué)生偏好展開更加連續(xù)和系統(tǒng)的分析工作,切實(shí)保障對(duì)于學(xué)生個(gè)性化學(xué)習(xí)的診斷水平,為后續(xù)對(duì)學(xué)生發(fā)展進(jìn)行更加科學(xué)合理的預(yù)測(cè)奠定堅(jiān)實(shí)的基礎(chǔ),最終探索出更加高質(zhì)量的學(xué)生學(xué)習(xí)行為優(yōu)化策略。數(shù)據(jù)挖掘應(yīng)用的過程中能夠在對(duì)學(xué)生行為影響學(xué)習(xí)成效的相關(guān)因素產(chǎn)生更加明確的認(rèn)識(shí),并采用回歸分析、相關(guān)性分析以及因子分析等手段對(duì)主要的行為進(jìn)行了解,并明確各個(gè)不同學(xué)生群體所特有的學(xué)習(xí)行為路徑。與此同時(shí)還要進(jìn)行相應(yīng)的關(guān)聯(lián)規(guī)則分析,這樣一來便能夠?qū)⒏黝悓W(xué)生的實(shí)際行為同其綜合成果以及學(xué)習(xí)成效充分聯(lián)系起來,并在學(xué)習(xí)行為等數(shù)據(jù)的基礎(chǔ)上對(duì)學(xué)業(yè)成就進(jìn)行預(yù)測(cè),進(jìn)而提供優(yōu)化開展學(xué)習(xí)活動(dòng)的相關(guān)策略[4]。在這一過程中,數(shù)據(jù)挖掘真正實(shí)現(xiàn)了作用與優(yōu)化教學(xué)環(huán)境的目標(biāo),使得數(shù)據(jù)得以真正生成和流動(dòng),為教師教學(xué)策略的調(diào)整和優(yōu)化提供必要條件。在智慧教學(xué)環(huán)境當(dāng)中,學(xué)生無(wú)論是同平臺(tái)、教師、資源還是同學(xué)之間都有著大量的互動(dòng),所以可以利用相關(guān)技術(shù)的基礎(chǔ)上采用回歸分析法以及社會(huì)網(wǎng)絡(luò)分析法對(duì)學(xué)生的互動(dòng)行為進(jìn)行分析,這便能夠?qū)W(xué)生的參與和投入程度更加直觀地展現(xiàn)出來,進(jìn)而更加充分明確學(xué)生具體所具有的情感傾向和認(rèn)知結(jié)構(gòu),并第一時(shí)間根據(jù)數(shù)據(jù)結(jié)果針對(duì)學(xué)生的問題采取及時(shí)干預(yù)的措施。

3 結(jié)論

綜上所述,靈活采用數(shù)據(jù)挖掘技術(shù)能夠更加直觀地展現(xiàn)出教師教學(xué)以及學(xué)生學(xué)習(xí)的實(shí)際情況,有助于學(xué)校及時(shí)采取相應(yīng)的措施來解決各方面問題,對(duì)于校園環(huán)境以及教學(xué)環(huán)境的智慧化發(fā)展有著積極的促進(jìn)作用?；诖?學(xué)校應(yīng)當(dāng)加強(qiáng)對(duì)于數(shù)據(jù)挖掘技術(shù)的重視,為學(xué)校整體智慧教學(xué)環(huán)境的優(yōu)化提供必要條件。