基于數(shù)據(jù)挖掘技術(shù)的系統(tǒng)

【摘要】隨著網(wǎng)絡(luò)的不斷更新迭代，近年來在網(wǎng)絡(luò)上的學(xué)習(xí)資料五花八門，種類繁多，導(dǎo)致學(xué)習(xí)者需要不斷篩選無用信息的問題出現(xiàn)，降低了學(xué)習(xí)效率。由于網(wǎng)絡(luò)上學(xué)習(xí)資料的不斷豐富，就越來越需要一個綜合整理后的多功能的大數(shù)據(jù)學(xué)習(xí)庫，方便用戶進(jìn)行學(xué)習(xí)數(shù)據(jù)的搜索和技能學(xué)習(xí)。為了更加便利且快速的讓每一個學(xué)習(xí)者搜索到所需學(xué)習(xí)資料，本項目團(tuán)隊通過對各大網(wǎng)校，學(xué)習(xí)網(wǎng)站資料庫的數(shù)據(jù)分析，并利用當(dāng)前熱門的人工智能學(xué)科知識，設(shè)計了一個能夠幫助用戶找到可靠并且高效的學(xué)習(xí)資源，提高學(xué)習(xí)效率"學(xué)習(xí)庫"。該學(xué)習(xí)庫具有學(xué)習(xí)資料，學(xué)習(xí)視頻的查找功能和一對一線上直播教學(xué)功能，盡可能滿足每個用戶的學(xué)習(xí)體驗。

【關(guān)鍵詞】數(shù)據(jù)挖掘技術(shù);書籍管理系統(tǒng);視頻通訊技術(shù)

【基金項目】本研究為2020年大創(chuàng)項目，（項目編號：202010205014）。負(fù)責(zé)人：王秋涵，參與人：潘翔，劉祖桓，劉海洋，蓋冠宇。

中圖分類號：G223? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? 文獻(xiàn)標(biāo)識碼：A? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? DOI：10.12246/j.issn.1673-0348.2021.08.087

1.學(xué)習(xí)庫在網(wǎng)絡(luò)平臺系統(tǒng)應(yīng)用的現(xiàn)狀

隨著當(dāng)前我國高等教育教學(xué)信息化事業(yè)深度快速發(fā)展，互聯(lián)網(wǎng)等移動信息時代技術(shù)正在為我們學(xué)生建設(shè)一種更加個性化的教育學(xué)習(xí)信息環(huán)境、為我們學(xué)生提供一種更加個性化的教育學(xué)習(xí)信息資源和教學(xué)服務(wù)、以及正在促進(jìn)我們的教育個體學(xué)生自主選擇學(xué)習(xí)越來越受到關(guān)注。在線開放的課程體系是當(dāng)前我國網(wǎng)絡(luò)課程教育發(fā)展的一種最新形式，是推進(jìn)我國高等教育的教學(xué)改革與構(gòu)建一個學(xué)習(xí)型社會的重要支持。再加上教學(xué)內(nèi)容是通過互聯(lián)網(wǎng)可以建立一個虛擬真實的課堂環(huán)境，所能達(dá)到的效果也比簡單的文字堆砌是無法比擬的。網(wǎng)絡(luò)課程通過傳統(tǒng)的多媒體技術(shù)就是能夠真正實現(xiàn)對教學(xué)情境的虛擬化和創(chuàng)設(shè)，營造出一個虛擬教學(xué)情境，這將大大促進(jìn)學(xué)習(xí)者的認(rèn)知動機(jī)由外在的內(nèi)驅(qū)力向其認(rèn)知內(nèi)驅(qū)力的轉(zhuǎn)化。因此越來越多的學(xué)習(xí)軟件出現(xiàn)在市場上，各種各樣的功能也層出不窮，但是對于課程的質(zhì)量卻很難把關(guān)，甚至營銷多過于教學(xué)本身質(zhì)量的學(xué)習(xí)軟件比比皆是。基于此，通過對市場上現(xiàn)有學(xué)習(xí)軟件的滿意度和不滿意的原因進(jìn)行調(diào)查，為改善現(xiàn)有學(xué)習(xí)軟件的不足，擬開發(fā)"集海量學(xué)習(xí)資料于一身的法寶—"學(xué)習(xí)庫"系統(tǒng)。目的是能夠?qū)男W(xué)到大學(xué)，各種考試、各種教材、教學(xué)輔助、教學(xué)講義的電子版本等學(xué)習(xí)資料收錄到系統(tǒng)之中，對學(xué)習(xí)資料進(jìn)行全覆蓋，增加學(xué)習(xí)資料的受用人群范圍，能夠根據(jù)需求進(jìn)行階段性線上和線下的學(xué)習(xí)，歸一化學(xué)習(xí)軟件的使用。并且由于市面上的學(xué)習(xí)軟件五花八門且品質(zhì)良莠不齊，基于這一情況特別實現(xiàn)了教師在線直播授課功能。一對一形式授課，了解院校信息，師生論壇的語音交流等一系列的功能，做到花最少的錢，學(xué)最多的知識，集各種學(xué)習(xí)資料于一身，創(chuàng)新出能夠在線瀏覽并下載文檔資源的學(xué)習(xí)系統(tǒng)，成功解決其他學(xué)習(xí)類軟件學(xué)習(xí)資料單一，不能做到全方位和多元化學(xué)習(xí)的弊端。成功打破用戶只能學(xué)習(xí)其所在階段的學(xué)習(xí)資源的局限性，讓任何階段的學(xué)生都能夠?qū)W習(xí)到他所需要學(xué)習(xí)的知識。學(xué)習(xí)知識的覆蓋面廣，且用戶從小學(xué)到大學(xué)，甚至畢業(yè)都只需使用一款學(xué)習(xí)系統(tǒng)，極大地提高了系統(tǒng)的便捷性，實用性和適用性。

2.學(xué)習(xí)庫創(chuàng)建過程中存在的問題

任何一個平臺在初期的搭建，產(chǎn)品設(shè)計以及后期運行過程中都必須具有自己獨特的方向性和其相應(yīng)的使用價值，也都會是面向各種形式迥異的用戶，面對不同用戶的不同需求及時作出調(diào)整。比如說同時在搭建模塊及頁面的時候?qū)τ谡麄€板塊的設(shè)計和搜索引擎的創(chuàng)建都會需要敲定。因此初期都或多或少的就可能存在著一系列的技術(shù)問題，這就必然要求我們相應(yīng)的研發(fā)管理團(tuán)隊需要去定期進(jìn)行數(shù)據(jù)挖掘，商榷，研討和最終解決的這些問題，同樣是以基于學(xué)習(xí)庫的創(chuàng)建也會面臨著一些可解決的問題。

在本篇論文中僅列舉一條具有代表性，針對性，關(guān)鍵性，極大影響性的問題，并列出相應(yīng)的解決措施及方案，其他的問題都已經(jīng)跟組員一起溝通制定了解決的方案。

系統(tǒng)的設(shè)計和實現(xiàn)中存在技術(shù)性問題的解決是重中之重。實踐技術(shù)是我們檢驗科學(xué)真理的唯一標(biāo)準(zhǔn)，任何一個系統(tǒng)，任何一個平臺都永遠(yuǎn)離不開這項技術(shù)的大力支持與研發(fā)，尤其是本次的系統(tǒng)設(shè)計需要大量計算機(jī)技術(shù)支持，所以格外需要計算機(jī)技術(shù)的學(xué)習(xí)。因此本研究團(tuán)隊進(jìn)行了深度機(jī)器學(xué)習(xí)研究計算機(jī)互聯(lián)網(wǎng)技術(shù)，ASP. net開發(fā)框架，sql server建立數(shù)據(jù)庫，視頻通信技術(shù)，數(shù)據(jù)挖掘技術(shù)，web軟件開發(fā)，UML統(tǒng)一建模使用教程和軟件工程理論與實踐等多門課程。對于一個數(shù)據(jù)庫來說，除了設(shè)計一個數(shù)據(jù)庫之外，還有一個歷史數(shù)據(jù)處理不好的問題，因為這個歷史數(shù)據(jù)處理不好，最終可能會導(dǎo)致數(shù)據(jù)庫不能正常工作。因此我們學(xué)習(xí)了一套技術(shù)設(shè)計專業(yè)的歸檔數(shù)據(jù)庫，根據(jù)歷史資料的需要確定保存和備查時間的長短，定期將所有歷史資料轉(zhuǎn)移到相應(yīng)的歸檔數(shù)據(jù)庫中。

3.基于學(xué)習(xí)庫的設(shè)計理念

在學(xué)習(xí)庫中，當(dāng)學(xué)生或教師注冊自己的信息之后，系統(tǒng)會根據(jù)信息進(jìn)行大數(shù)據(jù)分析推薦相應(yīng)的課程視頻以及資料。前端界面作為一個用戶首先能夠看到的最直觀的窗口，在進(jìn)行課程可視化設(shè)計過程中，依據(jù)分析的各單元模塊信息特征和用戶需要，圍繞課程資料的瀏覽和對資料檢索兩大功能，用資料卡片的方式，列表展示一定時間內(nèi)學(xué)習(xí)資料的點擊量和閱讀量還有下載量，根據(jù)瀏覽次數(shù)統(tǒng)計最多人采納的學(xué)習(xí)資料。再對專題進(jìn)行較為細(xì)致的劃分。系統(tǒng)將自動對收到的點贊和采納數(shù)量最多的學(xué)習(xí)材料進(jìn)行排列綜合整理后排名給所有用戶。在課程可視化設(shè)計中，依據(jù)分析出的單元模塊信息特征和用戶需要，圍繞課程數(shù)據(jù)瀏覽功能和資料檢索功能進(jìn)行了兩大功能。檢索之后會根據(jù)用戶的瀏覽記錄、下載記錄、答題的錯誤記錄等等推薦相對應(yīng)的合適的視頻，文字，包括老師的細(xì)致推薦，推薦的順序也是從最受采納的資料依次推薦，想要更加細(xì)分就是繼續(xù)增加關(guān)鍵字進(jìn)行搜索。

本系統(tǒng)區(qū)別于其他的學(xué)習(xí)軟件單一的功能，集各大功能需求為一體。其他的學(xué)習(xí)軟件重在通過課程的資源進(jìn)行盈利，課程價格層次不一，參差不齊，質(zhì)量也是難以保證。而本系統(tǒng)重在資源共享和快捷便利。

首先，我們會整合從小學(xué)到大學(xué)的學(xué)習(xí)資料，包括各類證書的學(xué)習(xí)資源進(jìn)行數(shù)據(jù)整合。然后進(jìn)行分類細(xì)致化分板塊。同時支持教師線上一對一教學(xué)，邀請老師入住網(wǎng)站進(jìn)行資格認(rèn)證，采用視頻通訊技術(shù)，獲取授課雙方的在線視頻信息，實時地顯示在前端的JSP頁面上，學(xué)生可以有選擇的聯(lián)系老師在線教學(xué)。也支持管理員自發(fā)上傳學(xué)習(xí)資料，用戶可以在后臺對學(xué)習(xí)資料進(jìn)行審核，拒絕發(fā)布學(xué)習(xí)資料的不合法信息。

其次，我們會收集近十年各大高校，各類別考試的十年真題以及模擬題練習(xí)題作為題庫，方便用戶學(xué)習(xí)之后的鞏固復(fù)習(xí)，創(chuàng)建問答管理模塊，將用戶提出問題的提問表和用戶給出答案的解答表實現(xiàn)對接，實現(xiàn)將提問和解答同時顯示的功能。還會開通自習(xí)室功能，創(chuàng)建白名單，自主設(shè)定學(xué)習(xí)時間，關(guān)閉手機(jī)里的娛樂app，讓每一位有需求的用戶能夠靜下心來學(xué)習(xí)。用戶與用戶之間可以進(jìn)行線上互動，互加好友，進(jìn)行學(xué)習(xí)的比拼，找到志同道合的"學(xué)友"。雙方互為好友之間可以進(jìn)行學(xué)習(xí)資源間的共享，針對用戶的瀏覽記錄，愛好和學(xué)習(xí)題庫的答卷情況等進(jìn)行個性化的推薦同時，本系統(tǒng)還結(jié)合了人工智能技術(shù)，通過語音識別，圖像識別，人臉識別等多項技術(shù)使得用戶更為便捷地操作和安全使用。

4. 基于學(xué)習(xí)庫系統(tǒng)的設(shè)計與實現(xiàn)

本系統(tǒng)的設(shè)計與實現(xiàn)共歷經(jīng)：前期準(zhǔn)備，系統(tǒng)研發(fā)和系統(tǒng)測試三個階段。

4.1 前期準(zhǔn)備

前期的準(zhǔn)備工作過程中對項目進(jìn)行前期的需求分析，了解項目的用戶需要和制訂設(shè)計流程，部分功能存在技術(shù)問題需要解決。相應(yīng)的技術(shù)研發(fā)人員也根據(jù)所需的功能對學(xué)習(xí)庫進(jìn)行了相關(guān)技術(shù)的研究，每一位學(xué)習(xí)成員都對該庫系統(tǒng)進(jìn)行了獨立的技術(shù)研究和學(xué)習(xí)，對于計算機(jī)技術(shù)的深入和進(jìn)修也更認(rèn)真地進(jìn)行了研究，并且為此擬定了學(xué)習(xí)庫系統(tǒng)的開發(fā)工作日程和計劃。前期準(zhǔn)備回歸工作研究小組團(tuán)隊通過線上的紙質(zhì)電子問卷，線下的紙質(zhì)問卷調(diào)研等多種方式出現(xiàn)來分析和調(diào)研那些是否有關(guān)于用戶的各類需要商榷之處的問題。本次調(diào)研均為有效的數(shù)據(jù)，發(fā)出了電子及紙質(zhì)版的調(diào)查問卷共有200份，有效問卷共有164份，表現(xiàn)為86%的答卷者了解學(xué)習(xí)軟件，了解學(xué)習(xí)軟件的人對學(xué)習(xí)軟件各有不同：46%的人了解是補(bǔ)課的學(xué)習(xí)軟件，比如學(xué)而思網(wǎng)校、一起學(xué)網(wǎng)校;30%的人了解的是可以專項學(xué)習(xí)技能的學(xué)習(xí)軟件，比如51Talk英語，哆啦日語等;24%的人了解的是解題軟件，比如小猿搜題。在這其中有65.29%的人認(rèn)為學(xué)習(xí)軟件的資料豐富和界面的簡潔便利很重要（宋茲鵬.2021）。并且在網(wǎng)上翻閱和查找了大量的文獻(xiàn)，學(xué)習(xí)資料庫的建立以及市面上大多數(shù)學(xué)習(xí)軟件界面以及功能的優(yōu)缺點進(jìn)行對比和優(yōu)化。

4.2 系統(tǒng)研發(fā)

在系統(tǒng)的研發(fā)階段本項目對系統(tǒng)進(jìn)行了細(xì)致的設(shè)計，按照系統(tǒng)總體設(shè)計、原型圖的要求來開發(fā)各個主要模塊。其中在系統(tǒng)的展示部分，該系統(tǒng)主要界面展示為視頻資料展示，文字資料展示和答題庫展示，以及本系統(tǒng)采用協(xié)同過濾算法對用戶進(jìn)行資料推薦，為用戶推薦合適的學(xué)習(xí)資料。由于傳統(tǒng)的視頻傳輸技術(shù)中，存在一些問題比如：建立連接消耗時間過長，視頻質(zhì)量不夠清晰等，所以團(tuán)隊學(xué)習(xí)了新的視頻傳輸協(xié)議和視頻編碼技術(shù)，也就是VC的視頻傳輸技術(shù)，能夠進(jìn)行實時而高效的視頻傳輸，保證在線的一對一的課程的質(zhì)量（趙新梅，曹艷.2016）。同時會讓管理員在后臺進(jìn)行直播間的巡視巡查，確保在學(xué)習(xí)交流過程中的安全性，并在確保安全性的同時穩(wěn)定直播間的鏈接，減少直播間的卡頓，延遲，畫面的正常顯示。在搜索功能中，本系統(tǒng)分別選擇了學(xué)習(xí)資料的關(guān)鍵字搜索和按照不同類別進(jìn)行搜索，在該功能中本系統(tǒng)結(jié)合人工智能添加了語音識別搜索，圖片搜索等功能。關(guān)于問題功能的設(shè)計本系統(tǒng)在整體設(shè)計中分別收藏了相關(guān)題目、筆記添加和例題多練等功能在資料下載這一模塊，在用戶做完測試之后會收集錯題數(shù)據(jù)，方便推薦給用戶同種類型題進(jìn)行反復(fù)練習(xí)和鞏固。本資料系統(tǒng)設(shè)計了提供資料下載，資料分享，資料上傳，分享資料至微博、qq等第三方社區(qū)的一系列功能。同時，在登錄的過程中本系統(tǒng)充分結(jié)合了人工智能技術(shù)采用指紋登錄和密碼登陸兩種方式，極大的提高了用戶在登錄使用效率的同時，也加強(qiáng)了對于用戶密碼的管理和保護(hù)。而本系統(tǒng)的后臺關(guān)于數(shù)據(jù)庫的設(shè)計與開發(fā)部分，本系統(tǒng)采用了主從備份，對所有數(shù)據(jù)庫都進(jìn)行了負(fù)載均衡，確保了數(shù)據(jù)庫的正常工作運行，包括可以進(jìn)行資料的上傳，資料的加密。當(dāng)然管理員也會進(jìn)行審核，確保資料上傳以及瀏覽環(huán)境的安全。ASP.net##r還提供了一種軟件跟蹤服務(wù)，在用戶可以通過選擇性設(shè)定應(yīng)用程序的調(diào)試級別和其他頁面查看調(diào)試信息級別的操作過程中會被啟用，可以通過有利于選擇性功能地快速查看這些頁面調(diào)試信息，或者如果是軟件使用者還可以通過選擇性設(shè)定應(yīng)用程序調(diào)試級別的軟件跟蹤工具查看，該工具可用來快速查看跟蹤信息。

4.3 系統(tǒng)測試

系統(tǒng)測試階段直接影響著系統(tǒng)能否給予正常的使用，因此本系統(tǒng)擬采用SQL Server建立數(shù)據(jù)庫，ASP.NET應(yīng)用程序平臺，采用UML實現(xiàn)系統(tǒng)建模。學(xué)習(xí)庫的設(shè)計是進(jìn)行對系統(tǒng)各個功能模塊的分類劃分和網(wǎng)站各個功能模塊之間相互關(guān)聯(lián)的設(shè)計，對網(wǎng)站的功能模板進(jìn)行了編程，以及頁面模板的設(shè)計，網(wǎng)頁外觀也進(jìn)行了美化。通過加載插件的方式，對數(shù)據(jù)進(jìn)行了可視化。使其能夠?qū)崟r記錄和分析用戶的數(shù)據(jù)，為以后人工智能分析的數(shù)據(jù)做好準(zhǔn)備。數(shù)據(jù)挖掘技術(shù)是數(shù)據(jù)庫原始數(shù)據(jù)處理，儲存和操作的基礎(chǔ)。

通過對相關(guān)的數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)和標(biāo)準(zhǔn)化的客服需求，解決了特殊存取數(shù)據(jù)的難題，利用新時代出現(xiàn)的數(shù)據(jù)庫定向技術(shù)更易于找到在數(shù)據(jù)庫中所隱含的模型。ASP. net為我們能夠向任何一個瀏覽器或者是設(shè)備都提供了更安全，更強(qiáng)大的可升級性，更穩(wěn)定的應(yīng)用程序而言，它們都是一種新的軟件編程模式和基本架構(gòu)，并且在內(nèi)部使用Unicode以表示請求和響應(yīng)數(shù)據(jù)的時候，可以為每臺計算機(jī)，每頁都配比國家化的設(shè)置。同時使用視頻通訊技術(shù)，獲取雙方的在線視頻信息，實時的顯示在前端的JSP頁面上。同時提升技術(shù)，在能夠?qū)崟r的進(jìn)行直播的時候確保能夠少卡頓，少延遲，確保直播鏈接的穩(wěn)定性。用戶可在直播間進(jìn)行有效發(fā)言。本次測試系統(tǒng)是選用黑盒測試，對系統(tǒng)的性能進(jìn)行了測試。除此之外，研發(fā)團(tuán)隊還將根據(jù)測試的效果，對系統(tǒng)進(jìn)行一些優(yōu)化和改進(jìn)，極大的程度上提高系統(tǒng)的性能使用率，并且要做好系統(tǒng)后期的檢測和維修工作。

5. 學(xué)習(xí)庫推薦系統(tǒng)項目總結(jié)

本系統(tǒng)針對UML統(tǒng)一建模和SQL Server的系統(tǒng)，不僅具有豐富的理論意義，而且還有很強(qiáng)的使用價值，為用戶提供最快最便捷的數(shù)據(jù)搜索系統(tǒng)。本系統(tǒng)主要面向的是所有需要進(jìn)行學(xué)習(xí)資料檢索的所有用戶人群，其中包含大學(xué)生，考研黨，考公務(wù)員等不同的對于考試正在努力或者想通過自學(xué)學(xué)習(xí)想要技能的人群。網(wǎng)絡(luò)課程的建設(shè)和實施將對推進(jìn)高等教育改革、遠(yuǎn)程教育的發(fā)展具有重要意義和作用（李瑩亮.2020），如果不正視我們的網(wǎng)絡(luò)課程在其設(shè)計、開發(fā)、應(yīng)用、管理和評估等過程中可能出現(xiàn)的一些問題，并及時加以預(yù)防和改善，不僅可能會嚴(yán)重影響到網(wǎng)絡(luò)教育課程的質(zhì)量，而且可能會阻礙我們的網(wǎng)絡(luò)教育課程在實際應(yīng)用中的推廣和發(fā)展，所以本系統(tǒng)會盡可能的保證網(wǎng)絡(luò)學(xué)習(xí)資料的質(zhì)量和網(wǎng)課的開發(fā)與建設(shè)。完善的數(shù)據(jù)庫之外，也有機(jī)會為網(wǎng)絡(luò)課程的設(shè)計和開發(fā)，應(yīng)用和管理盡最大的努力的推進(jìn)網(wǎng)絡(luò)課程的發(fā)展。在極大程度上進(jìn)行用戶學(xué)習(xí)資料資源共享的同時，發(fā)布資源的用戶經(jīng)過管理員審核之后可以自行決定學(xué)習(xí)資料有償與否，讓每一位用戶可以更加高效便利的享受到有用的學(xué)習(xí)資料，進(jìn)行學(xué)習(xí)與學(xué)習(xí)間的交流。

本次系統(tǒng)將先進(jìn)的算法代碼和核心技術(shù)也都進(jìn)行了優(yōu)化，讓系統(tǒng)的性能也在設(shè)計上得到了質(zhì)的改善，使系統(tǒng)能夠?qū)崿F(xiàn)了準(zhǔn)確率和效果的雙重提高。包括本系統(tǒng)學(xué)習(xí)庫的線上直播教學(xué)功能通過視頻通訊技術(shù)的加持也會讓學(xué)習(xí)庫更加的高效，讓所有的孩子都能夠享受到一線的教育資源，能夠拿到最好的學(xué)習(xí)資料，讓每一位用戶都能通過學(xué)習(xí)庫得到提高，是這個學(xué)習(xí)庫的最開始設(shè)計的初衷。也希望未來這個系統(tǒng)能夠讓更多用戶感受到更好地學(xué)習(xí)體驗。

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