智能化數(shù)據(jù)挖掘?qū)W習(xí)平臺(tái)的設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn)探討

趙 爽，王 哲

（鐵法煤業(yè)集團(tuán)大數(shù)據(jù)運(yùn)營(yíng)有限責(zé)任公司，遼寧 鐵嶺 112700）

引言

隨著現(xiàn)代科技水平的提升，智能化數(shù)據(jù)挖掘技術(shù)的應(yīng)用逐漸走入視野，為各行各業(yè)帶來更加便捷、高效的服務(wù)，數(shù)據(jù)挖掘?qū)W習(xí)平臺(tái)的建立可服務(wù)不同類型用戶，該平臺(tái)的建立可幫助企業(yè)在了解用戶基本需求后給予優(yōu)質(zhì)服務(wù)，聯(lián)合數(shù)據(jù)挖掘技術(shù)探索用戶重點(diǎn)需求。此外，人工智能技術(shù)在多個(gè)領(lǐng)域中均發(fā)揮著重要價(jià)值，可以將其運(yùn)用到數(shù)據(jù)挖掘的學(xué)習(xí)過程中，提高學(xué)習(xí)者的效率與質(zhì)量。

1 智能化數(shù)據(jù)挖掘平臺(tái)架構(gòu)分析

資源層主要負(fù)責(zé)儲(chǔ)存平臺(tái)上的資源，如教師的教學(xué)資源、學(xué)生的學(xué)習(xí)資源及用戶行為數(shù)據(jù)信息等，給智能層的分析奠定了堅(jiān)實(shí)的基礎(chǔ)。

管理層可以管理平臺(tái)中的不同應(yīng)用，將用戶分為教師、學(xué)生、管理員等基本類型，根據(jù)其訪問特點(diǎn)做出授權(quán)，提高各類資源的利用效率。管理層是平臺(tái)管理的中心環(huán)節(jié)，可以調(diào)度系統(tǒng)資源信息，通過可視化方式展現(xiàn)出管理結(jié)果。

智能層是提高個(gè)性化教育效率的重要架構(gòu)，發(fā)揮著引擎的作用。平臺(tái)會(huì)記錄下用戶使用的數(shù)據(jù)信息，運(yùn)用人工智能技術(shù)做出分析與預(yù)測(cè)，給學(xué)習(xí)者推薦合適的學(xué)習(xí)資料，達(dá)到引導(dǎo)學(xué)生學(xué)習(xí)的目標(biāo)[1-3]。

2 智能化數(shù)據(jù)挖掘?qū)W習(xí)平臺(tái)功能模塊分析

2.1 教學(xué)模塊

教學(xué)資源和在線實(shí)驗(yàn)環(huán)境是教學(xué)模塊的重要組成部分，為高效數(shù)據(jù)挖掘課程的開展提供了有力保障。教師可以在平臺(tái)上自主上傳教學(xué)資料及安排教學(xué)內(nèi)容。在線實(shí)驗(yàn)的平臺(tái)能夠確保教師完成隨堂展示任務(wù)，靈活布置學(xué)生的課后作業(yè)，利用系統(tǒng)的評(píng)分功能給學(xué)生作業(yè)劃定相應(yīng)等級(jí)。同時(shí)，學(xué)生可以在討論區(qū)內(nèi)自主留言，教師可以借此了解學(xué)生的學(xué)習(xí)狀況，針對(duì)性完成答疑任務(wù)。還可應(yīng)用該平臺(tái)記錄學(xué)生學(xué)習(xí)情況，例如：學(xué)習(xí)時(shí)間、任務(wù)章節(jié)進(jìn)度、課后測(cè)驗(yàn)完成用時(shí)、學(xué)習(xí)每章節(jié)內(nèi)容耗費(fèi)時(shí)長(zhǎng)、課后測(cè)評(píng)用時(shí)及成績(jī)等，根據(jù)學(xué)習(xí)情況進(jìn)行實(shí)時(shí)記錄。可根據(jù)學(xué)習(xí)記錄分析學(xué)生的學(xué)習(xí)能力、薄弱環(huán)節(jié)等信息，進(jìn)一步挖掘潛在數(shù)據(jù)。數(shù)據(jù)采集的方式應(yīng)靈活多樣，除傳統(tǒng)結(jié)構(gòu)化數(shù)據(jù)采集方法外，非結(jié)構(gòu)化數(shù)據(jù)采集的應(yīng)用也在該領(lǐng)域取得較好的效果。智能化數(shù)據(jù)挖掘?qū)W習(xí)平臺(tái)減輕了教師的教學(xué)負(fù)擔(dān)，確保教師更加注重教學(xué)設(shè)計(jì)環(huán)節(jié)，大幅度提高了教學(xué)質(zhì)量。此外，教師可根據(jù)基礎(chǔ)數(shù)據(jù)進(jìn)行預(yù)處理，即對(duì)數(shù)據(jù)進(jìn)行分類、歸納、總結(jié)，通過匯總分析學(xué)生的學(xué)習(xí)情況，明確教學(xué)的重難點(diǎn)，提高課堂教學(xué)效率，用可視化的方式把控教學(xué)進(jìn)度，靈活調(diào)整教學(xué)計(jì)劃，優(yōu)化教學(xué)結(jié)構(gòu)。

2.2 學(xué)習(xí)模塊

學(xué)生可以利用學(xué)習(xí)模塊自主學(xué)習(xí)關(guān)于數(shù)據(jù)挖掘技術(shù)的相關(guān)知識(shí)，利用在線實(shí)驗(yàn)環(huán)境完成教師布置的作業(yè)任務(wù)。每個(gè)學(xué)生都可以在討論交流區(qū)內(nèi)部作出問答與分享，共享自己的學(xué)習(xí)筆記、心得體會(huì)或者瀏覽過的優(yōu)質(zhì)問答等，共享信息將公開透明顯示，以供傳閱討論。同時(shí)，學(xué)生也可以瀏覽他人的問題，對(duì)感興趣的內(nèi)容給予回答，改變了傳統(tǒng)MOOC平臺(tái)討論區(qū)中應(yīng)用不充分的現(xiàn)象。該平臺(tái)建立了積分獎(jiǎng)勵(lì)制度，根據(jù)學(xué)習(xí)進(jìn)度、課時(shí)、課后測(cè)驗(yàn)成績(jī)?cè)O(shè)置不同數(shù)值的積分，與課程的最終成績(jī)相關(guān)，可以激勵(lì)學(xué)生積極參與到日常討論過程中，充分發(fā)表自己的看法與見解。

2.3 管理模塊

該平臺(tái)的管理模塊具備資源管理、安全管理和用戶管理三大功能，具有高效性與安全性的特點(diǎn)。在管理過程中，要將用戶分為多個(gè)不同的組別，并賦予不同的權(quán)限，自主調(diào)度資源及管理權(quán)限。教學(xué)資源和在線實(shí)驗(yàn)環(huán)境是智能化數(shù)據(jù)挖掘?qū)W習(xí)平臺(tái)的主要資源，實(shí)驗(yàn)資源為實(shí)驗(yàn)功能的實(shí)現(xiàn)提供了強(qiáng)有力的保障，教學(xué)資源涵蓋了大量的教學(xué)課件及代碼實(shí)例信息。

管理模塊的目標(biāo)是保護(hù)實(shí)驗(yàn)環(huán)境的安全及用戶信息的安全。通過限制用戶可編寫代碼的區(qū)域及代碼運(yùn)行對(duì)硬盤和內(nèi)存的風(fēng)險(xiǎn)，可以創(chuàng)造出相對(duì)安全的實(shí)驗(yàn)環(huán)境。研發(fā)團(tuán)隊(duì)編寫能夠自動(dòng)檢查系統(tǒng)安全的代碼，為用戶的內(nèi)存信息安全提供強(qiáng)有力的保障。在用戶信息安全方面，該平臺(tái)運(yùn)用密碼加密、郵件重置等多重保護(hù)策略，運(yùn)用密保問題及手機(jī)信息的收發(fā)功能找回原來的代碼，大幅提高了用戶信息的安全性能。

2.4 大數(shù)據(jù)分析模塊

智能化數(shù)據(jù)挖掘?qū)W習(xí)平臺(tái)會(huì)搜集用戶的使用信息，運(yùn)用聚類分析、數(shù)據(jù)挖掘等算法建立數(shù)學(xué)模型，預(yù)測(cè)用戶使用類型，讓用戶能夠?qū)崿F(xiàn)自我檢測(cè)與提高的目標(biāo)。

1）該平臺(tái)具有用戶追蹤功能，可以將用戶行為分為學(xué)術(shù)、專注、自主學(xué)習(xí)、交互等多種類型，研究用戶的在線學(xué)習(xí)行為，記錄下用戶在某段時(shí)間內(nèi)登錄平臺(tái)的次數(shù)、觀看視頻時(shí)長(zhǎng)及回答問題次數(shù)等。

2）該平臺(tái)能夠繪制出用戶畫像，即利用聚類分析算法分析、處理并預(yù)測(cè)搜集到的用戶信息，簡(jiǎn)要描述用戶特征，反映出了用戶的興趣愛好特點(diǎn)、知識(shí)掌握情況等，可以評(píng)定其實(shí)踐能力大小，使其充分認(rèn)識(shí)自我。

3）該平臺(tái)可以完成可視化學(xué)習(xí)的任務(wù)。為了讓用戶充分了解自己的類型，平臺(tái)會(huì)通過可視化的方式呈現(xiàn)出數(shù)據(jù)信息，確保學(xué)生能夠不斷查缺補(bǔ)漏，提高學(xué)習(xí)質(zhì)量，調(diào)整并優(yōu)化自己的學(xué)習(xí)行為。

2.5 智能化輔助學(xué)習(xí)模塊

1）智能化數(shù)據(jù)挖掘?qū)W習(xí)平臺(tái)讓學(xué)習(xí)者擁有更加智能化的體驗(yàn)。學(xué)習(xí)者可以自主標(biāo)注出學(xué)習(xí)過程中的重點(diǎn)及難點(diǎn)，并將標(biāo)注結(jié)果發(fā)送到教師端。這樣，教師能夠掌握學(xué)生的理解程度，在課堂上完成針對(duì)性的講解任務(wù)。在標(biāo)注時(shí)，可以將頁數(shù)作為度量難點(diǎn)數(shù)量的主要單位。此外，該平臺(tái)可以根據(jù)學(xué)生瀏覽課件或者視頻的時(shí)長(zhǎng)、倍速等信息，評(píng)定其理解等級(jí)及知識(shí)點(diǎn)的難易程度。教師可以根據(jù)平臺(tái)上的難點(diǎn)標(biāo)注信息，開展針對(duì)性的課程任務(wù)，實(shí)現(xiàn)因材施教的目標(biāo)。半監(jiān)督學(xué)習(xí)的方法可以自主標(biāo)記教學(xué)資源，減輕教師的負(fù)擔(dān)。

2）智能化數(shù)據(jù)挖掘?qū)W習(xí)平臺(tái)可以給學(xué)習(xí)者更加智能化的測(cè)評(píng)結(jié)果。在使用過程中，實(shí)驗(yàn)環(huán)境是免費(fèi)開放的，用戶在完成程序調(diào)控之后，平臺(tái)會(huì)自動(dòng)給出測(cè)評(píng)結(jié)果，根據(jù)其作答情況做出評(píng)價(jià)。若用戶的作業(yè)出現(xiàn)錯(cuò)誤，平臺(tái)會(huì)在互聯(lián)網(wǎng)中檢索出相應(yīng)的解決策略及對(duì)應(yīng)的教學(xué)資源信息，并進(jìn)一步判斷出錯(cuò)誤類型，以便完成智能診斷及個(gè)性化學(xué)習(xí)任務(wù)。該系統(tǒng)可以提高學(xué)習(xí)者的學(xué)習(xí)效率，使其能夠在較短實(shí)踐之內(nèi)發(fā)現(xiàn)自身的不足，提高自身的實(shí)踐能力。

3）智能化數(shù)據(jù)挖掘?qū)W習(xí)平臺(tái)可以為用戶創(chuàng)建知識(shí)體系，記錄下每位學(xué)習(xí)者學(xué)過的知識(shí)點(diǎn)信息，深入分析所學(xué)內(nèi)容，創(chuàng)建出推薦算法中的輔助信息，充分發(fā)揮出算法的挖掘能力，給用戶提供個(gè)性化的學(xué)習(xí)內(nèi)容及學(xué)習(xí)方案。

3 結(jié)語

智能化數(shù)據(jù)挖掘?qū)W習(xí)平臺(tái)融合了人工智能技術(shù)、深度學(xué)習(xí)算法及數(shù)據(jù)挖掘技術(shù)等多種新型技術(shù)，可以提高學(xué)生的學(xué)習(xí)效率，完善學(xué)習(xí)成果。該平臺(tái)可以運(yùn)用半監(jiān)督學(xué)習(xí)方法標(biāo)注重難點(diǎn)內(nèi)容，完成智能化檢測(cè)任務(wù)，記錄下用戶的使用信息，創(chuàng)建出知識(shí)體系，給用戶提供學(xué)習(xí)計(jì)劃與策略，滿足數(shù)據(jù)挖掘類課程的基本需求。