基于數(shù)據(jù)挖掘的線上線下混合式教學(xué)網(wǎng)課推薦系統(tǒng)設(shè)計

張?zhí)K穎

摘要：教學(xué)網(wǎng)課的設(shè)計與構(gòu)建在新時代的發(fā)展中雖然獲得了一定的便利條件，但是在實際應(yīng)用的過程中仍然存在部分缺陷與問題。因此，對基于數(shù)據(jù)挖掘的線上線下混合式教學(xué)網(wǎng)課推薦系統(tǒng)進行設(shè)計。設(shè)計MPU6050集成傳感器，同時接入總線電源，完成對硬件的設(shè)計;組建Spring MVc數(shù)據(jù)挖掘功能模塊，同時在此基礎(chǔ)之上，結(jié)合數(shù)據(jù)挖掘技術(shù)實現(xiàn)課程推薦數(shù)據(jù)庫建設(shè)，完成對軟件的設(shè)計。最終的系統(tǒng)測試結(jié)果表明：與初始線上線下混合式教學(xué)網(wǎng)課推薦系統(tǒng)相對比，數(shù)據(jù)挖掘的線上線下混合式教學(xué)網(wǎng)課推薦系統(tǒng)最終得出的召回率相對較高，表明系統(tǒng)給學(xué)生推薦的課程更加貼合實際情況，更為準確，具有實際的應(yīng)用價值與社會意義。

關(guān)鍵詞：數(shù)據(jù)挖掘;線上線下;混合式教學(xué);網(wǎng)課推薦;系統(tǒng)設(shè)計;遠程控制

中圖分類號： TP391.1? ? ? 文獻標識碼：A

文章編號：1009-3044（2022）22-0021-03

隨著新時代的發(fā)展以及相關(guān)技術(shù)的不斷成熟，我國教育行業(yè)結(jié)合實際發(fā)展的要求，對于課程的選擇范圍會發(fā)生相應(yīng)的延伸與擴展[1]。為了更好地提升整體的課程選擇能力，部分高職院校會使用教學(xué)網(wǎng)課的推薦系統(tǒng)，并取得了一定的效果。但是隨著課程的增加以及復(fù)雜度的提升，現(xiàn)有的教學(xué)網(wǎng)課推薦系統(tǒng)不能夠滿足實際的教學(xué)需求，一定程度上也降低了教學(xué)的工作效率與質(zhì)量水平[2]。因此，本文提出基于數(shù)據(jù)挖掘的線上線下混合式教學(xué)網(wǎng)課推薦系統(tǒng)。

數(shù)據(jù)挖掘技術(shù)主要針對龐大數(shù)據(jù)群進行處理[3]，同時依據(jù)特殊的格式進行匯總整合。線上線下混合式教學(xué)模式更加適用于如今的教學(xué)環(huán)境[4]，不僅如此，在數(shù)據(jù)挖掘技術(shù)的輔助與支持之下，線上線下混合式教學(xué)網(wǎng)課推薦系統(tǒng)的實際應(yīng)用一定程度上也擴展延伸了學(xué)生課程選擇的范圍，根據(jù)不同課程的類型、內(nèi)容、特點等多個方面做出選擇[5]。在幫助學(xué)生提升自身能力的同時，還可以最大限度地確保教學(xué)的效果，構(gòu)建個性化、智能化的選課系統(tǒng)具有實用價值以及社會意義[6]。

1 數(shù)據(jù)挖掘下上線下混合式教學(xué)網(wǎng)課推薦系統(tǒng)硬件設(shè)計

1.1 MPU6050集成傳感器設(shè)計

在對數(shù)據(jù)挖掘線上線下混合式教學(xué)網(wǎng)課推薦系統(tǒng)硬件進行設(shè)計之前，需要先設(shè)計MPU6050傳感器[7]。一般情況下，傳感器的作用主要是對系統(tǒng)所獲取收集的數(shù)據(jù)進行雙向處理，同時，劃定實際的處理范圍，以此來提升整體的系統(tǒng)應(yīng)用效果?？梢栽诔跏嫉南到y(tǒng)電路之中，側(cè)向安裝兩個MPU6050集成傳感器，將其與初始的電源關(guān)聯(lián)[8]。

同時，在集成傳感器的附近加裝三軸陀螺儀，與速度計關(guān)聯(lián)，實現(xiàn)邏輯采集處理內(nèi)部電路。隨后，在此基礎(chǔ)之上，接入DMP數(shù)據(jù)處理器和轉(zhuǎn)換模塊。這部分需要注意的是，轉(zhuǎn)換模塊的應(yīng)用實際上是對課程推薦系統(tǒng)的一種雙向處理，MPU6050集成傳感器將所需要轉(zhuǎn)換的數(shù)據(jù)信息關(guān)聯(lián)在一起，結(jié)合第三方的處理裝置，連接三軸磁力計，將傳感器與I2C端口連接，最終完成對MPU6050集成傳感器的設(shè)計與構(gòu)建。

1.2 總線電源設(shè)計

在完成對MPU6050集成傳感器的設(shè)計之后，接下來，需要進行總線電源的設(shè)計?？梢栽诔跏嫉碾娐飞辖尤胍粋€PowerPC分流裝置，用以分化多余的電流，采用LocalBus并行局部總線與MPU6050集成傳感器關(guān)聯(lián)，同時，實現(xiàn)FPGA的多方向交互。利用總線電源采用SPI串行設(shè)備分化電路中的實際電壓和電流，同時，總線的應(yīng)用實際上也給電路的運行造成極大的壓力。

隨后，在此基礎(chǔ)之上，結(jié)合命令的轉(zhuǎn)換以及協(xié)議的變化，對相關(guān)的硬件設(shè)備做出調(diào)整。同時在原框圖中，采用PowerPC程序接口接入硬件結(jié)構(gòu)之中，更改相應(yīng)的電源控制模式，設(shè)定硬件的主控節(jié)點，同時，在PowerPC和FPGA之間設(shè)定限制電源，形成固定的總線電源硬件控制程序，形成特殊的轉(zhuǎn)換電路，定位主控制硬件節(jié)點，最終完成對總線電源的設(shè)計。設(shè)計系統(tǒng)硬件整體結(jié)構(gòu)如圖1所示。

2 數(shù)據(jù)挖掘下上線下混合式教學(xué)網(wǎng)課推薦系統(tǒng)軟件設(shè)計

2.1 Spring MVc數(shù)據(jù)挖掘功能模塊設(shè)計

在完成對系統(tǒng)硬件的設(shè)計之后，需要繼續(xù)進行Spring MVc數(shù)據(jù)挖掘功能模塊軟件的設(shè)計。根據(jù)校園課程選擇網(wǎng)絡(luò)的需求以及應(yīng)用環(huán)境，再加上學(xué)生的課程選擇情況以及專業(yè)課教學(xué)效果。結(jié)合Spring MVc數(shù)據(jù)挖掘功能，設(shè)定相應(yīng)的系統(tǒng)模塊，分別為課程分化模塊、課程層級模塊、課程分配模塊以及課程監(jiān)控模塊等。每一個功能模塊均是獨立的，且在實際應(yīng)用的過程中，需要數(shù)據(jù)目標來實現(xiàn)驅(qū)動，所以，可以結(jié)合Spring MVc的雙向課程整合模式，先將不同的功能模塊匯總到特殊的應(yīng)用格式之中，隨后，設(shè)定應(yīng)用層級，具體如下圖2所示：

根據(jù)圖2，完成對Spring MVc數(shù)據(jù)挖掘功能模塊層級的設(shè)定。結(jié)合上述所構(gòu)建的層級，編制對應(yīng)的推薦目標以及執(zhí)行指令，在預(yù)設(shè)的環(huán)境之下，建立相應(yīng)的Spring MVc推薦邏輯流程，將不同的層級目標融合在一起，最終完成對Spring MVc數(shù)據(jù)挖掘功能模塊的最終設(shè)計與構(gòu)建。

2.2 數(shù)據(jù)挖掘技術(shù)下課程推薦數(shù)據(jù)庫設(shè)計

在完成對Spring MVc數(shù)據(jù)挖掘功能模塊的設(shè)計之后，接下來，需要進行數(shù)據(jù)挖掘技術(shù)下課程推薦數(shù)據(jù)庫的設(shè)計。可以先結(jié)合數(shù)據(jù)挖掘技術(shù)，再加上預(yù)設(shè)的Spring MVc數(shù)據(jù)挖掘功能模塊層級，將相關(guān)的課程信息以及數(shù)據(jù)導(dǎo)入數(shù)據(jù)庫之中。與此同時，結(jié)合各個層級的應(yīng)用功能模塊，設(shè)定具體的轉(zhuǎn)換協(xié)議，設(shè)定對應(yīng)的訪問限制指令，結(jié)合CAN2模式架構(gòu)，以及B/S的基礎(chǔ)處理模塊，最終形成多方向的課程處理推薦數(shù)據(jù)庫。在特定的報文范圍之內(nèi)，將數(shù)據(jù)庫的模式更改調(diào)整為極限的處理字節(jié)，根據(jù)FPGA推薦模式，調(diào)整更改對應(yīng)的報文格式，同時，劃定對應(yīng)的協(xié)議要求，結(jié)合學(xué)生的綜合實踐能力，最終可以對數(shù)據(jù)挖掘技術(shù)下課程推薦數(shù)據(jù)庫進行設(shè)計，完成軟件的構(gòu)建。

3 系統(tǒng)測試

本次主要是對數(shù)據(jù)挖掘線上線下混合式教學(xué)網(wǎng)課推薦系統(tǒng)的實際應(yīng)用效果進行分析與驗證。測試需要在較為穩(wěn)定的環(huán)境之下進行，同時考慮到測試系統(tǒng)的多變性，可以選取固定的區(qū)域來實現(xiàn)測試。核定測試的裝置與設(shè)備是否處于穩(wěn)定的運行狀態(tài)，同時確保不存在影響最終測試結(jié)果的外部因素，核定無誤后，開始進行測試準備。

3.1 測試準備

在對數(shù)據(jù)挖掘線上線下混合式教學(xué)網(wǎng)課推薦系統(tǒng)的實際應(yīng)用效果進行分析與驗證之前，需要進行系統(tǒng)測試環(huán)境的搭建。選取A校的課程系統(tǒng)作為本文測試的主要目標對象，測試的環(huán)境為A校校園網(wǎng)。進行硬件環(huán)境的搭建，設(shè)定系統(tǒng)的電壓為220V，同時，額定電流為1600A，另外，進行系統(tǒng)的控制指標參數(shù)的設(shè)定，具體如下表1所示：

根據(jù)表1，可以完成對系統(tǒng)控制指標參數(shù)的設(shè)定。在上述的背景環(huán)境之下，結(jié)合實際的需求，調(diào)整相應(yīng)硬件的數(shù)值。CPU的控制動態(tài)變化值的范圍設(shè)定在240.35～295.25之間，主頻可達213MHz～252MIPS。這部分需要注意的是，主頻的數(shù)值一般不是固定的，同時范圍也不是固定的，通常會隨著系統(tǒng)電流與電壓的變化而做出相應(yīng)的調(diào)整。在系統(tǒng)中設(shè)定SD/MMC外部接口，同時關(guān)聯(lián)64MPC的閃存解碼芯片。

進行軟件測試環(huán)境的搭建。需要先設(shè)定課程推薦的整體范圍，結(jié)合實際的課程需求以及分類層級，編制相關(guān)的推薦控制指令，計算出訪問系數(shù)，具體如下公式1所示：

[M=12W+（m+1.5s）-1]? ? ?（1）

式中，M表示訪問系數(shù)，W表示推薦層級，m表示分解差值，s表示比例系數(shù)。通過上述計算，最終可以得出實際的訪問系數(shù)。結(jié)合得出的訪問系數(shù)，設(shè)定出具體的推薦范圍，同時，依據(jù)劃定的比例，進行網(wǎng)課爬取數(shù)據(jù)的核定測算，具體如下公式2所示：

[K=3E-4Y]? ? ?（2）

式中，K表示網(wǎng)課爬取數(shù)據(jù)，E表示綜合相似度，Y表示變化范圍。通過上述計算，最終可以得出實際的網(wǎng)課爬取數(shù)據(jù)。在系統(tǒng)之中，初始化興趣矩陣的構(gòu)建也需要與系統(tǒng)的執(zhí)行范圍保持一致。至此，便完成了對測試環(huán)境的搭建，接下來，需要進行具體的系統(tǒng)測試。

3.2 測試方法及結(jié)果分析

在所搭建測試環(huán)境之中，進行更為具體、全面的測試。首先，將A校的課程系統(tǒng)設(shè)定為選擇狀態(tài)，同時，利用其獲取網(wǎng)站內(nèi)學(xué)生的信息，結(jié)合專業(yè)性以及興趣愛好，再加上實際的選擇傾向，構(gòu)建相應(yīng)的課程推薦方案。同時，結(jié)合線上線下混合式的推薦模式，需要設(shè)定具體的推薦比例以及限制區(qū)域?？梢越Y(jié)合上述的設(shè)定，建立對應(yīng)的推薦層級，每一個層級均代表不同種類的推薦課程，同時，層級的執(zhí)行也需要利用智能推薦目標所驅(qū)動，因此，可以先結(jié)合實際的課程推薦需求，計算出具體的推薦迭代次數(shù)，具體如下公式3所示：

[T=D+2.5A-1R]? ? ? ? （3）

式中，T表示推薦迭代次數(shù)，D表示應(yīng)變比，A表示混合目標值，R表示過濾層級。通過上述計算，最終得出實際的推薦迭代次數(shù)。結(jié)合系統(tǒng)的推薦次數(shù)，再加上數(shù)據(jù)挖掘技術(shù)的輔助與支持，測算相應(yīng)的課程推薦系統(tǒng)召回率，具體如下公式4所示：

[U=d+1.5-B-2S7]? ? ? ? （4）

式中，U表示課程推薦系統(tǒng)召回率，d表示結(jié)果集，B表示初始化定值，S表示混合距離值。通過上述計算，最終可以得出實際的課程推薦系統(tǒng)召回率。結(jié)合得出的測試結(jié)果，進行驗證與分析，如下表2所示：

根據(jù)表2可知，與初始線上線下混合式教學(xué)網(wǎng)課推薦系統(tǒng)相對比，數(shù)據(jù)挖掘的線上線下混合式教學(xué)網(wǎng)課推薦系統(tǒng)最終得出的召回率相對較高，表明系統(tǒng)給學(xué)生推薦的課程更加貼合實際情況，更為準確，具有實際的應(yīng)用價值與社會意義。

4 結(jié)束語

綜上所述，便是對基于數(shù)據(jù)挖掘的線上線下混合式教學(xué)網(wǎng)課推薦系統(tǒng)的設(shè)計與驗證。對比傳統(tǒng)的選課系統(tǒng)，數(shù)據(jù)挖掘技術(shù)支持下的混合式教學(xué)網(wǎng)課推薦系統(tǒng)在實際應(yīng)用的過程中相對更加靈活、多變，在復(fù)雜的教學(xué)環(huán)境之中，可以結(jié)合學(xué)生自身的愛好以及能力，再加上學(xué)習(xí)專業(yè)信息，為學(xué)生推薦符合其發(fā)展的課程。并在學(xué)習(xí)的過程中，進行監(jiān)管，對學(xué)期末最終的學(xué)習(xí)成績進行匯總、整合，結(jié)合數(shù)據(jù)挖掘技術(shù)，更加方便快捷地分享學(xué)習(xí)資源，最大限度地提升系統(tǒng)的實際應(yīng)用能力，擴大課程的推薦范圍，加強搜索和過濾功能，以此來構(gòu)建更為穩(wěn)定、全面且精準的課程推薦系統(tǒng)，實現(xiàn)進一步的優(yōu)化與完善，提升教學(xué)的效果。

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【通聯(lián)編輯：張薇】