數(shù)據(jù)挖掘在網(wǎng)絡(luò)教學(xué)中的應(yīng)用研究

龐金香

(中國石油大學(xué)(華東) 網(wǎng)絡(luò)及教育技術(shù)中心, 山東 青島 266580)

數(shù)據(jù)挖掘在網(wǎng)絡(luò)教學(xué)中的應(yīng)用研究

龐金香

(中國石油大學(xué)(華東) 網(wǎng)絡(luò)及教育技術(shù)中心, 山東 青島 266580)

隨著當(dāng)前網(wǎng)絡(luò)技術(shù)的發(fā)展及推廣，教學(xué)與信息化不斷深度融合，網(wǎng)絡(luò)教學(xué)為學(xué)生開展遠程學(xué)習(xí)提供了良好的機遇，網(wǎng)絡(luò)教學(xué)平臺不斷得到普及和發(fā)展，目前已經(jīng)成為遠程教育最主要的教學(xué)平臺。數(shù)據(jù)挖掘可以在海量信息中提取一些有價值的信息，利用數(shù)據(jù)挖掘技術(shù)來完善網(wǎng)絡(luò)教學(xué)平臺功能，應(yīng)用數(shù)據(jù)挖掘策略來改進網(wǎng)絡(luò)教學(xué)平臺設(shè)計，可以根據(jù)老師和學(xué)生自主需求，轉(zhuǎn)化新的網(wǎng)絡(luò)教學(xué)模式，從而向?qū)W生提供個性化網(wǎng)絡(luò)教學(xué)平臺。

數(shù)據(jù)挖掘; 網(wǎng)絡(luò)教學(xué); 個性化

0 引言

目前，利用數(shù)據(jù)挖掘技術(shù)可以完善網(wǎng)絡(luò)教學(xué)平臺功能、改進網(wǎng)絡(luò)教學(xué)平臺設(shè)計，可以根據(jù)老師、學(xué)生的自主需求，轉(zhuǎn)化新的網(wǎng)絡(luò)教學(xué)模式，向?qū)W生提供個性化網(wǎng)絡(luò)教學(xué)平臺。

數(shù)據(jù)挖掘(Data M ining) 是從海量相關(guān)數(shù)據(jù)中挖掘并提取有用數(shù)據(jù)信息的復(fù)雜過程。數(shù)據(jù)挖掘技術(shù)就是可以在大量的數(shù)據(jù)中，以及信息不完全的海量碎片式信息中，提取出隱含在其中的有用數(shù)據(jù)信息；能夠精確挖掘數(shù)據(jù)，將具有潛在關(guān)聯(lián)的數(shù)據(jù)組合在一起，整理集合對決策有用的信息資料。在數(shù)據(jù)挖掘技術(shù)之中，通?？梢砸罁?jù)關(guān)聯(lián)規(guī)則、分類技術(shù)、預(yù)測技術(shù)等，實現(xiàn)對有用數(shù)據(jù)信息的挖掘。

個性化教學(xué)重點突出獨特性，獨特性是不同人之間的個別差異。個性化教學(xué)以分析研究、學(xué)生的個別差異為前提，依據(jù)學(xué)生的能力、興趣、個性及程度，采用內(nèi)容多樣化、結(jié)構(gòu)彈性化、形式多元化的教學(xué)方式，促使學(xué)生能夠輕松暢快地完成學(xué)習(xí)。

個性化教學(xué)離不開學(xué)生的主體意識和能動性，充分考慮學(xué)生的個性化特征，提供適當(dāng)?shù)慕虒W(xué)安排和教學(xué)活動，引導(dǎo)學(xué)生主動學(xué)習(xí)、積極參與，提高學(xué)生學(xué)習(xí)的能動性。

1 個性化網(wǎng)絡(luò)教學(xué)平臺設(shè)計

1.1 設(shè)計理念

個性化網(wǎng)絡(luò)教學(xué)平臺不僅提供常規(guī)的教學(xué)活動，還要對學(xué)習(xí)過程進行收集、分析和歸納。需要根據(jù)不同學(xué)生各自的個性特點及學(xué)習(xí)任務(wù)的完成情況，通過數(shù)據(jù)分析挖掘，進而形成不同的教學(xué)策略。學(xué)生在這個系統(tǒng)中占主導(dǎo)地位，隨著不斷與系統(tǒng)深入交流，學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣、學(xué)習(xí)能力、對知識的理解和認知能力也逐步推動教學(xué)過程的發(fā)展。因此這種智能化的教學(xué)系統(tǒng)為用戶提供了一個靈活、自主、活潑的教學(xué)環(huán)境，教學(xué)質(zhì)量可以得到不斷提高，基于數(shù)據(jù)挖掘技術(shù)下的網(wǎng)絡(luò)教學(xué)系統(tǒng)可以達到以下幾個目標(biāo)：

(1) 能夠分析學(xué)生的理解能力、認知能力和學(xué)習(xí)狀況等信息，可以自動調(diào)整學(xué)習(xí)進度、學(xué)習(xí)內(nèi)容和教學(xué)策略。

(2) 能夠分析學(xué)生潛在的特征和學(xué)習(xí)行為，進而為學(xué)習(xí)者提供一個靈活的學(xué)習(xí)環(huán)境。

(3) 能夠記錄學(xué)生的學(xué)習(xí)行為，并進行診斷和評價，為學(xué)生提供一個合適的學(xué)習(xí)方向和目標(biāo)。

(4) 能夠為學(xué)生提供活潑輕松的教學(xué)內(nèi)容、測試內(nèi)容和練習(xí)環(huán)節(jié)。

1.2 系統(tǒng)結(jié)構(gòu)設(shè)計

基于數(shù)據(jù)挖掘技術(shù)的網(wǎng)絡(luò)教學(xué)系統(tǒng)設(shè)計，通過收集和分析來自學(xué)習(xí)網(wǎng)站大量的學(xué)生學(xué)習(xí)信息，進而發(fā)現(xiàn)學(xué)生感興趣的規(guī)則和模式，為老師提供改進課程設(shè)計、重構(gòu)學(xué)習(xí)平臺信息，根據(jù)學(xué)生的學(xué)習(xí)情況，設(shè)計不同難度的學(xué)習(xí)環(huán)境。構(gòu)建一個智能化、個性化的網(wǎng)絡(luò)教學(xué)平臺，平臺從邏輯上分為學(xué)生學(xué)習(xí)系統(tǒng)和教師的教學(xué)系統(tǒng)，系統(tǒng)用戶由教師和學(xué)生兩大類組成。教師主要以課件、微課等方式展現(xiàn)教學(xué)內(nèi)容、管理試題資源，對學(xué)生的學(xué)習(xí)行為進行分析和評價，依據(jù)數(shù)據(jù)挖掘的價值信息對教學(xué)進度和教學(xué)策略進行及時調(diào)整；學(xué)生則在學(xué)習(xí)過程中，通過自主學(xué)習(xí)、測試、答疑等環(huán)節(jié)向平臺系統(tǒng)提供數(shù)據(jù)來源，系統(tǒng)則會根絕每個學(xué)生不同的學(xué)習(xí)情況，不斷調(diào)整學(xué)習(xí)策略。系統(tǒng)的評價機制則是根據(jù)交互式的學(xué)習(xí)環(huán)境，定制與定量相結(jié)合，在海量學(xué)習(xí)數(shù)據(jù)中提取有價值的隱藏信息，將數(shù)據(jù)作深入分析發(fā)掘價值為教師教學(xué)提供參考依據(jù)，向?qū)W生推薦學(xué)習(xí)內(nèi)容，能夠為學(xué)生提供一個智能活潑的學(xué)習(xí)環(huán)境。系統(tǒng)對學(xué)生的引導(dǎo)主要體現(xiàn)在學(xué)習(xí)過程中的學(xué)習(xí)狀態(tài)引導(dǎo)、學(xué)習(xí)策略引導(dǎo)、后繼學(xué)習(xí)引導(dǎo)等方面。

個性化網(wǎng)絡(luò)教學(xué)平臺系統(tǒng)一般包含以下幾個部分，如圖1所示。

圖1 個性化教學(xué)平臺的組成

(1) 個性化信息收集模塊，主要是指系統(tǒng)能從用戶分析模型中直接或間接獲取信息反饋系統(tǒng)所需的相關(guān)數(shù)據(jù)，而數(shù)據(jù)是個性化分析引擎的基礎(chǔ)，它的質(zhì)量將直接影響到信息反饋[1]。采集的基本信息包括學(xué)生經(jīng)常訪問的地址、感興趣的主題、停留時間、訪問頻率、 經(jīng)常提問的關(guān)鍵字；作業(yè)與測試的完成過程及結(jié)果用戶的必要個人信息。

(2) 個性化分析模塊，主要包括數(shù)據(jù)進行分析和處理。依照一些適用的分析方法和分析內(nèi)容，對采集到的數(shù)據(jù)進行處理，提取信息以獲得對教師教學(xué)、學(xué)生學(xué)習(xí)、以及系統(tǒng)運行情況的了解。

(3) 個性化信息反饋模塊，根據(jù)對數(shù)據(jù)綜合處理的結(jié)果，將有用的信息以一定的方式分別反饋到系統(tǒng)，以便于系統(tǒng)對教學(xué)活動的調(diào)整。對于學(xué)生來說，其發(fā)出一個請求得到一個響應(yīng)，感覺不到其中的處理過程。

1.3 個性化網(wǎng)絡(luò)教學(xué)平臺的實現(xiàn)過程

如圖2所示。

圖2 個性化網(wǎng)絡(luò)教學(xué)平臺的實現(xiàn)過程

個性化網(wǎng)絡(luò)教學(xué)平臺一般分為四個步驟來實現(xiàn)，為網(wǎng)絡(luò)教學(xué)提供有效支撐的。

(1) 收集相關(guān)數(shù)據(jù)，在網(wǎng)絡(luò)教學(xué)平臺中存在大量的價值信息，包括教學(xué)平臺的用戶訪問數(shù)據(jù)、學(xué)生的學(xué)習(xí)過程信息、考試成績等相關(guān)內(nèi)容[2]?？梢詰?yīng)用數(shù)據(jù)挖掘技術(shù)，挖掘網(wǎng)絡(luò)教數(shù)據(jù)中潛在的關(guān)鍵信息，對制定教學(xué)決策提供數(shù)據(jù)參考[3]。

(2) 數(shù)據(jù)預(yù)處理，在進行數(shù)據(jù)挖掘中需要清除冗余數(shù)據(jù)，修復(fù)缺失的數(shù)據(jù)信息。根據(jù)挖掘目的和需要，在網(wǎng)絡(luò)教學(xué)平臺學(xué)生原始數(shù)據(jù)表的基礎(chǔ)上建立數(shù)據(jù)庫。對學(xué)生在 網(wǎng)絡(luò)教學(xué)平臺中的主要網(wǎng)絡(luò)學(xué)習(xí)行為或者網(wǎng)絡(luò)練習(xí)環(huán)節(jié)與學(xué)習(xí)效果之間的關(guān)系進行分析，學(xué)習(xí)行為主要指學(xué)生的登錄次數(shù)、在線時間、點播視頻、參與討論等，練習(xí)環(huán)節(jié)主要指知識測試、單元測試、強化訓(xùn)練、綜合測試等，通過預(yù)處理找出對學(xué)習(xí)效果影響較大的學(xué)習(xí)行為。

(3) 模式識別，對預(yù)處理得到的網(wǎng)絡(luò)教學(xué)數(shù)據(jù)采用數(shù)據(jù)挖掘的方法進行數(shù)據(jù)分析。先挖掘數(shù)據(jù)之間的關(guān)聯(lián)規(guī)則，制定出符合該網(wǎng)絡(luò)教學(xué)平臺進行教學(xué)管理的挖掘算法；在網(wǎng)絡(luò)教學(xué)平臺中通過關(guān)聯(lián)或決策規(guī)則，了解在網(wǎng)絡(luò)教學(xué)平臺中各種學(xué)習(xí)行為之間的關(guān)聯(lián)性，以及其對學(xué)生的學(xué)習(xí)成績影響程度，預(yù)測不同學(xué)習(xí)行為可能產(chǎn)生的學(xué)習(xí)效果；并且，通過數(shù)據(jù)挖掘技術(shù)有效分析出學(xué)生之間的特征，做好前期的網(wǎng)絡(luò)教學(xué)平臺教學(xué)設(shè)計工作，為優(yōu)化網(wǎng)絡(luò)教學(xué)策略提供參考依據(jù)。

(4) 模式分析，主要解釋以及評估數(shù)據(jù)挖掘的結(jié)果，可以對網(wǎng)絡(luò)教學(xué)平臺中的數(shù)據(jù)挖掘知識結(jié)果進行優(yōu)化分析，同時清除那些冗余、無用、錯誤的信息，并將有價值的信息轉(zhuǎn)化為規(guī)則模型，為網(wǎng)絡(luò)教學(xué)管理者進行教學(xué)決策管理。

2 總結(jié)

網(wǎng)絡(luò)教學(xué)是遠程教育的最主要的教學(xué)方式，個性化則實現(xiàn)了教師與學(xué)生、學(xué)生與學(xué)生的雙向或者多向交流，在網(wǎng)絡(luò)自主學(xué)習(xí)平臺中，應(yīng)用數(shù)據(jù)挖掘技術(shù)可以發(fā)揮很大的應(yīng)用價值。能夠更準(zhǔn)確的評估該平臺對學(xué)生的實用性，可以優(yōu)化平臺教學(xué)策略，培養(yǎng)學(xué)生主動性學(xué)習(xí)能力，提高學(xué)生的自學(xué)能力，能夠滿足不同層次學(xué)生對網(wǎng)絡(luò)教學(xué)的學(xué)習(xí)需求，可以全面提升網(wǎng)絡(luò)教學(xué)平臺的教學(xué)質(zhì)量。

[1] 王勤明.Web挖掘技術(shù)在網(wǎng)絡(luò)學(xué)習(xí)個性化系統(tǒng)中的應(yīng)用[J].科技經(jīng)濟市場,2007(8):23.

[2] 汪剛, 朱琳.網(wǎng)絡(luò)教學(xué)平臺下的數(shù)據(jù)挖掘技術(shù)探討[J].電子測試,2016(7): 57-58.

[3] 宋莉, 曹良林.數(shù)據(jù)挖掘技術(shù)在遠程教學(xué)系統(tǒng)中的應(yīng)用[J].九江學(xué)院學(xué)報 (自然科學(xué)版)，2013(4):103.

[4] 樓樹美, 李淑玉.數(shù)據(jù)挖掘在網(wǎng)絡(luò)教育中的技能應(yīng)用[J].智能城市，2016(8):332-333．

[5] 呂洪濤, 馮麗萍.教學(xué)管理中數(shù)據(jù)挖掘技術(shù)的應(yīng)用研究[J].計算機與網(wǎng)絡(luò)，2013:16.

ResearchontheApplicationofDataMininginOnlineEducation

Pang Jinxiang

(Internet and Education Technology Center China University of Petroleum (East China), Qingdao 266580, China)

With the development and promotion of network technology nowadays, the education is deeply integrated with informatization. Online education provides excellent opportunities for students to study by distance learning. As the online education platform continuously develops and becomes much more popular, it has been the most important teaching platform for distance learning at present. Data mining can extract some valuable information from massive information. The functions of online education platform can be perfected by data mining technology, and the design of online education platform can be improved using data mining strategies. Depending on the autonomic needs of teachers and students, online education mode can be transformed in order to offer students personalized online education platform.

Data mining; Online education; Individualization

1007-757X(2017)12-0047-02

龐金香(1978-)，女，工程師，研究方向：網(wǎng)絡(luò)信息管理。

TP393

A

2017.0.0)