數(shù)據(jù)挖掘在高職學(xué)院教務(wù)管理中的應(yīng)用研究

【摘 要】隨著數(shù)據(jù)挖掘技術(shù)的成熟及應(yīng)用領(lǐng)域的不斷擴展，不少高職院校研究人員已經(jīng)開始嘗試將數(shù)據(jù)挖掘技術(shù)應(yīng)用于高校的教學(xué)、管理之中，本文通過對我院教務(wù)管理系統(tǒng)中的有關(guān)數(shù)據(jù)進行挖掘，從中篩選出大量有用信息，提高教務(wù)管理水平，實現(xiàn)教務(wù)管理的智能化與決策的科學(xué)化。

【關(guān)鍵詞】數(shù)據(jù)挖掘 教務(wù)管理 應(yīng)用研究

一、引言

我院教務(wù)管理信息系統(tǒng)從2004年在學(xué)院應(yīng)用于教學(xué)管理至今，基本滿足了在學(xué)院規(guī)模擴大，學(xué)生人數(shù)大幅度增加、多校區(qū)辦學(xué)等情況下，學(xué)院在學(xué)生管理、教學(xué)管理等方面工作需求。教務(wù)系統(tǒng)運行近十年來，學(xué)生學(xué)籍數(shù)據(jù)有2多萬條記錄，選課數(shù)據(jù)達5萬條記錄，等級考試報名數(shù)據(jù)達到6萬條記錄，成績歷史數(shù)據(jù)達到50萬條記錄，雖然教務(wù)系統(tǒng)收集了大量的數(shù)據(jù)，初步實現(xiàn)了對教務(wù)數(shù)據(jù)的管理功能，但是數(shù)據(jù)分析功能比較弱，沒有完全發(fā)揮信息技術(shù)的管理潛能。沒有去挖掘大量數(shù)據(jù)中所隱含的規(guī)律，從而應(yīng)用這些規(guī)律去指導(dǎo)學(xué)校的工作。因此，教務(wù)管理沒有站在學(xué)校的角度去考慮如何借用信息化的手段來改善整個學(xué)校的管理，提高管理效率和管理效果的問題。

二、數(shù)據(jù)挖掘的理論基礎(chǔ)

（一）數(shù)據(jù)挖掘理論的提出

進入信息時代，保存在計算機中的文件和數(shù)據(jù)庫中的數(shù)據(jù)量正在以指數(shù)速度增長，同時人們期望從數(shù)據(jù)中獲得更有用的信息。實際上，這些數(shù)據(jù)中只有一小部分有用，但人們卻渴求獲得知識，正面臨“數(shù)據(jù)豐富而知識貧乏”的問題，所以迫切需要一種新的技術(shù)從海量數(shù)據(jù)中自動、高效地提取所需的有用知識，這時，數(shù)據(jù)挖掘技術(shù)由此而生。數(shù)據(jù)挖掘（Data Mining）是從大量的、不完全的、有噪聲的、模糊的、隨機的數(shù)據(jù)中提取隱含在其中的、人們事先不知道的、但又是潛在有用的信息和知識的過程。簡單的說，數(shù)據(jù)挖掘就是從大量的數(shù)據(jù)中提取和“挖掘”知識。

（二）數(shù)據(jù)挖掘工具——數(shù)據(jù)倉庫工具與關(guān)鍵技術(shù)

數(shù)據(jù)倉庫技術(shù)從本質(zhì)上講，是一種信息集成技術(shù)，它從多個信息源中獲取原始數(shù)據(jù)，經(jīng)過加工處理后，存儲在數(shù)據(jù)倉庫的內(nèi)部數(shù)據(jù)庫中。通過向它提供訪問工具，為數(shù)據(jù)倉庫的用戶提供統(tǒng)一、協(xié)調(diào)和集成的信息環(huán)境，支持企業(yè)全局的決策過程和對企業(yè)經(jīng)營管理的深入綜合分析。數(shù)據(jù)倉庫的體系結(jié)構(gòu)如下圖所示：

可以看到，在一個數(shù)據(jù)倉庫中，源數(shù)據(jù)來源與已有的生產(chǎn)系統(tǒng)，是操作型數(shù)據(jù)。提供源數(shù)據(jù)的數(shù)據(jù)源可以是各種數(shù)據(jù)庫管理系統(tǒng)，或各種格式的數(shù)據(jù)文件或外部數(shù)據(jù)源。由于數(shù)據(jù)倉庫是一種信息集成手段，因此在實際工程中，面對的數(shù)據(jù)源可能千差萬別。只要能夠為數(shù)據(jù)倉庫所支持的決策和分析過程提供所需的信息，就可能成為數(shù)據(jù)倉庫的數(shù)據(jù)源。數(shù)據(jù)進入數(shù)據(jù)倉庫之前必須經(jīng)過檢驗，以排除數(shù)據(jù)中可能隱藏的錯誤。為了滿足決策支持和深入分析的需要，數(shù)據(jù)要經(jīng)過特別整理、加工和重新組織，然后裝載到一個或多個數(shù)據(jù)倉庫的數(shù)據(jù)庫中。所有這些工作都是數(shù)據(jù)抽取和轉(zhuǎn)換工具完成的，數(shù)據(jù)倉庫中裝載數(shù)據(jù)的數(shù)據(jù)庫即為數(shù)據(jù)倉庫中的目標數(shù)據(jù)庫。

三、數(shù)據(jù)挖掘技術(shù)在教學(xué)管理中的運用

隨著數(shù)據(jù)挖掘技術(shù)的不斷發(fā)展，在教育信息化中也得到了廣泛應(yīng)用?，F(xiàn)基于實際工作經(jīng)驗，通過對數(shù)據(jù)挖掘的關(guān)鍵技術(shù)的研究，結(jié)合教學(xué)管理具體要求，挖掘出數(shù)據(jù)背后所隱藏的信息，從而幫助學(xué)校制定人才培養(yǎng)方案，幫助老師了解學(xué)生的學(xué)習(xí)效果，指導(dǎo)和加強教學(xué)管理，提高教師的教學(xué)水平和質(zhì)量。

（一）學(xué)生評教數(shù)據(jù)分析

學(xué)生評教是學(xué)校教學(xué)管理的一個重要環(huán)節(jié)之一，是幫助教師改進教學(xué)、提高教育教學(xué)質(zhì)量的重要手段。

1.學(xué)生評教數(shù)據(jù)分析的現(xiàn)狀和不足

目前任課教師的教學(xué)評教基本上都是通過教學(xué)管理系統(tǒng)來完成，一般采用系部評教、教師自評、學(xué)生評教三種方式。教師自評和系部評教是對任課教師授課水平、教學(xué)的組織能力，教師的業(yè)務(wù)能力、教學(xué)的態(tài)度等多方面進行評價。學(xué)生評教則從任課教師能否熟練講授教學(xué)內(nèi)容，方法是否能被學(xué)生所接受，授課的責(zé)任感和態(tài)度等多方面給分。各類評教結(jié)束后，教務(wù)處根據(jù)各項所占權(quán)重，進行綜合評分，得出各個任課教師在本學(xué)期教學(xué)的一個成績，根據(jù)此成績來進行評優(yōu)的依據(jù)之一。

2.數(shù)據(jù)挖掘技術(shù)在學(xué)生評教數(shù)據(jù)中應(yīng)用的需求

數(shù)據(jù)挖掘技術(shù)則可以從大量評教數(shù)據(jù)中獲得有指導(dǎo)性意義的信息：

（1）教學(xué)評價結(jié)果有針對性。以往評教結(jié)果只能是對反映任課教師的綜合情況，但需要改進，或發(fā)揚的具體因素并不能明顯的體現(xiàn)，使得我們不能找出影響教學(xué)質(zhì)量整體的重要因素。

（2）指導(dǎo)教師改進教學(xué)。通過對優(yōu)秀老師的數(shù)據(jù)分析，找出他們之間的共同點，并對其進行分析，提供給其他任課教師參考學(xué)習(xí)，反思自己在教學(xué)環(huán)境中的不足之處，加以改進。

（3）指導(dǎo)學(xué)校管理人才。通過評教數(shù)據(jù)分析，歸納出作為優(yōu)秀老師應(yīng)具備的一些基本條件，并以此為標準，為學(xué)校招賢納士。

3.學(xué)生評教數(shù)據(jù)挖掘

對于學(xué)生評教數(shù)據(jù)的挖掘，主要是為了找出學(xué)生最關(guān)注的、對教學(xué)效果影響最大、學(xué)好該課程的關(guān)鍵因素，通過對學(xué)生評教數(shù)據(jù)的分析，使用關(guān)聯(lián)規(guī)則找出評教分數(shù)趨于兩端的數(shù)據(jù)頻繁項集，從課程基本信息、任課教師信息和課程安排內(nèi)容等數(shù)據(jù)中分析出影響教學(xué)效果的主要因素，給教學(xué)管理者提供指導(dǎo)性意見。

四、學(xué)生成績分析

學(xué)生成績是教學(xué)成果具體展現(xiàn)的一部分，以專業(yè)為單位分析學(xué)生成績可以間接的了解該專業(yè)學(xué)生知識掌握情況。然而學(xué)生成績的影響因素眾多，涉及的信息量很大，所以需要通過數(shù)據(jù)挖掘技術(shù)來將其相關(guān)信息進行分類整理并從中獲取所真正有用的數(shù)據(jù)。

（一）學(xué)生成績分析現(xiàn)狀和不足

學(xué)生成績可以適當?shù)姆从吵鲈搶W(xué)生在校學(xué)習(xí)的情況。目前，教學(xué)管理系統(tǒng)中已經(jīng)累加了近二十萬條學(xué)生成績的數(shù)據(jù)，而每個學(xué)期老師錄入成績之后，系統(tǒng)中只能做出簡單的匯總統(tǒng)計，得到每個任課班級學(xué)生成績分布圖，成績分段圖等，從圖的分布情況中了解到該班學(xué)生學(xué)習(xí)情況是否正常。教學(xué)管理部門也只能通過這些簡單的匯總統(tǒng)計，了解到每個班級的學(xué)習(xí)情況是否穩(wěn)定，針對某些班級學(xué)生成績分布不正常的情況展開調(diào)查。

（二）數(shù)據(jù)挖掘技術(shù)在學(xué)生成績數(shù)據(jù)中應(yīng)用的需求

數(shù)據(jù)挖掘技術(shù)可以從大量學(xué)生成績數(shù)據(jù)中獲得以下有價值的信息：

1.教學(xué)計劃的實施對學(xué)生成績的影響。從學(xué)生成績中部分課程的成績中發(fā)掘課程之間的關(guān)聯(lián)信息，比對教學(xué)計劃的制定，查看是否存在課程安排不符合該專業(yè)人才培養(yǎng)的規(guī)劃，導(dǎo)致課程之間銜接不上，學(xué)生學(xué)習(xí)吃力的問題。

2.教學(xué)任務(wù)對學(xué)生成績的影響。教學(xué)任務(wù)中的課程任課老師的基本信息結(jié)合任課教師授課情況與學(xué)生該門課程成績相關(guān)聯(lián)，查看任課教師對學(xué)生成績的影響是否存在。

3.教學(xué)安排對學(xué)生成績的影響。課程安排中了解課程安排的時間和地點是否對學(xué)生成績也存在影響。

學(xué)生自身學(xué)習(xí)情況，學(xué)生的成績有高有底，分析過程中需要選取有效學(xué)生數(shù)據(jù)，不能讓少數(shù)學(xué)生信息（偏科、全優(yōu)、不學(xué)等情況）影響其分析過程。

（三）學(xué)生成績數(shù)據(jù)挖掘

對于學(xué)生成績數(shù)據(jù)的挖掘，主要是為了找出影響學(xué)生成績的關(guān)鍵因素，從課程信息表中課程的性質(zhì)、課程類別等；教學(xué)安排中課程上課時間、上課地點、任課教師的選擇、起止周等；學(xué)生基本信息中學(xué)生的性別、考生類型等；該門課程的任課教師職稱、學(xué)位等信息，通過以上各類表中的字段和學(xué)生成績表中的字段進行選擇性關(guān)聯(lián)，使用改進過的 Apriori 算法找出學(xué)生成績趨于兩端（即優(yōu)秀、不及格）的數(shù)據(jù)頻繁項集，從找出的頻繁項集產(chǎn)生關(guān)聯(lián)規(guī)則。分析出影響學(xué)生成績的主要因素，給任課教師和有關(guān)教學(xué)管理者提供教學(xué)指導(dǎo)性意見。

當然，現(xiàn)在院校所用的教務(wù)管理信息系統(tǒng)中的所收集到的數(shù)據(jù)囊括了學(xué)院管理的許多方面，通過數(shù)據(jù)挖掘技術(shù)對管理系統(tǒng)中的信息進行分析，可以獲得對管理者有決策參考價值的信息，對高職學(xué)院教務(wù)管理工作有很大的推動作用。

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作者簡介：

鄧懷勇（1979——），重慶永川人，講師，碩士，研究方向：計算機應(yīng)用

基金項目：

重慶水利電力職業(yè)技術(shù)學(xué)院院級科研項目《高職學(xué)院教務(wù)管理系統(tǒng)的數(shù)據(jù)挖掘研究》（項目編號：K201322）