數(shù)據(jù)挖掘在遠程教育中的應(yīng)用

[摘 要]本文對數(shù)據(jù)挖掘在遠程教育中的應(yīng)用進行了研究，基于數(shù)據(jù)挖掘提出了一個個性化遠程學(xué)習(xí)系統(tǒng)的框架結(jié)構(gòu)，使用數(shù)據(jù)挖掘技術(shù)對web日志信息進行挖掘，并利用這些信息建立起一個個性化的遠程教育系統(tǒng)，從而更好地改進遠程教育的服務(wù)。

[關(guān)鍵詞]遠程教育；數(shù)據(jù)挖掘；個性化學(xué)習(xí)

引言

遠程教育是在計算機和網(wǎng)絡(luò)、衛(wèi)星系統(tǒng)等的支持下，實現(xiàn)異地同步的圖像、聲音以及教學(xué)雙方的交流互動教學(xué)，給傳統(tǒng)的教育模式帶來了一場全新的革命。遠程教育是隨著計算機網(wǎng)絡(luò)和多媒體技術(shù)的發(fā)展而發(fā)展的，突破了傳統(tǒng)的在教室中教師面授的教學(xué)方式，為任何人在任何時間任何地點學(xué)習(xí)提供了良好的環(huán)境，所以遠程教育現(xiàn)已經(jīng)成為全球教育發(fā)展的熱門話題。

在遠程教育中，不同的人可能都有進行網(wǎng)上學(xué)習(xí)的需求，所以導(dǎo)致遠程教育對象存在著很大的差別，主要表現(xiàn)在：個人學(xué)習(xí)的目標、能力、興趣、愛好、習(xí)慣的不同等，所以就需要針對性的提供差異性的教學(xué)安排和教學(xué)內(nèi)容，實現(xiàn)遠程教學(xué)系統(tǒng)的個性化。而傳統(tǒng)的網(wǎng)絡(luò)學(xué)習(xí)系統(tǒng)通常不充分考慮用戶的需求和學(xué)習(xí)習(xí)慣，而是以系統(tǒng)自身為中心，只是要求人逐步熟悉逐步適應(yīng)系統(tǒng)，從而造成了學(xué)習(xí)效果不明顯，交互性差等很多問題。

1 遠程教育與數(shù)據(jù)挖掘

數(shù)據(jù)挖掘技術(shù)應(yīng)運而生，數(shù)據(jù)挖掘是從大量數(shù)據(jù)中揭示出有效的、新穎的、潛在有用的，以及最終可理解的知識和模式的非平凡過程。數(shù)據(jù)挖掘能夠從海量的數(shù)據(jù)中發(fā)現(xiàn)一些有價值的、未知的規(guī)律，這無疑為提供個性化的教育服務(wù)提供了大力的支持。由于缺乏對學(xué)習(xí)者的個體情況的分析，傳統(tǒng)的遠程教育也就無法為學(xué)習(xí)者量身定做學(xué)習(xí)計劃，為了解決這個問題，我們把數(shù)據(jù)挖掘技術(shù)應(yīng)用于遠程教學(xué)系統(tǒng)中，挖掘分析出學(xué)習(xí)者個性特征、訪問習(xí)慣等，掌握了學(xué)習(xí)者的這些情況就能為學(xué)習(xí)者提供個性化服務(wù)，才能做到以學(xué)生為中心，實現(xiàn)個性化的遠程教學(xué)。通過數(shù)據(jù)挖掘能發(fā)現(xiàn)問題和規(guī)律并反饋給遠教學(xué)體系，使之改善教學(xué)。利用數(shù)據(jù)庫技術(shù)存儲并管理數(shù)據(jù)，利用網(wǎng)絡(luò)和計算機學(xué)習(xí)的方法去分析數(shù)據(jù)，從而挖掘出大量的隱藏在數(shù)據(jù)深處的知識，結(jié)合數(shù)據(jù)庫、數(shù)據(jù)倉庫等方面的技術(shù)，利用數(shù)據(jù)挖掘技術(shù)，通過對日志的分析挖掘，利用學(xué)生的學(xué)業(yè)記錄、在線記錄、瀏覽模式等數(shù)據(jù)，一方面可以找出學(xué)生的行為模式，挖掘出學(xué)習(xí)者學(xué)習(xí)的規(guī)律，讓計算機能夠按照類似老師的教學(xué)經(jīng)驗為基礎(chǔ)進行操作，另一方面，可以分析出遠程教育網(wǎng)站的組織結(jié)構(gòu)是否符合學(xué)生及教師學(xué)習(xí)和教學(xué)的規(guī)律。所以，將數(shù)據(jù)挖掘技術(shù)運用于遠程教學(xué)系統(tǒng)中，便能夠為每個用戶提供個性化的學(xué)習(xí)方案，滿足用戶的個性需求，這樣就能建立一個個性化遠程教學(xué)系統(tǒng)。

2 個性化的遠程教學(xué)系統(tǒng)

傳統(tǒng)的遠程教學(xué)系統(tǒng)中每個學(xué)習(xí)者看到的界面是相同的，所以無法實現(xiàn)因材施教。通過挖掘?qū)W習(xí)者的興趣愛好、訪問頁面情況、學(xué)習(xí)的能力等給學(xué)習(xí)者提供不同的學(xué)習(xí)界面，讓學(xué)習(xí)者感到進行的是一對一的教學(xué)，有利于調(diào)動學(xué)習(xí)者學(xué)習(xí)的積極性和能動性。基于這種思想，本文提出了一個應(yīng)用數(shù)據(jù)挖掘技術(shù)的個陸化遠程教學(xué)系統(tǒng)。該模型由教師模塊、資源庫、用戶庫、工具庫、個性挖掘模塊以及系統(tǒng)界面組成，各組成部分功能描述如下：

2.1 教師模塊

教師的操作包括兩方面，一是對資源庫進行管理，二是對用戶庫進行管理。

2.2 資源庫

資源庫中存放教學(xué)過程中用到的各類資源：各種試題、作業(yè)、相關(guān)課件等。

2.3 用戶庫

用戶庫中存放著所有與學(xué)習(xí)者有關(guān)的信息。包括學(xué)習(xí)情況數(shù)據(jù)庫、個性特征數(shù)據(jù)庫和行為記載數(shù)據(jù)庫，該用戶庫并不是固定不變的，可根據(jù)系統(tǒng)需要進行擴展。

2.4 工具庫

工具庫中包含遠程教學(xué)所需的各種工具：作業(yè)、答疑、交流和考試工具。我們克服了傳統(tǒng)的遠程教學(xué)系統(tǒng)的缺陷，采用模塊化設(shè)計，將原來的各個系統(tǒng)轉(zhuǎn)化成對應(yīng)的遠程學(xué)習(xí)的支持工具，這樣將原來獨立無關(guān)聯(lián)的子系統(tǒng)轉(zhuǎn)為相應(yīng)的子程序，我們便可隨時調(diào)用。

2.5 個性挖掘模塊

這是體現(xiàn)個性化的關(guān)鍵，是整個個性化遠程教學(xué)系統(tǒng)的樞紐，它包括三個部分：信息采集中心、個性化分析中心、信息調(diào)度中心。信息采集模塊所完成的任務(wù)是對學(xué)習(xí)者行為跟蹤采集，記錄學(xué)習(xí)者的行為并連同用戶庫里記載的該學(xué)習(xí)者的相關(guān)信息一起提交到個性化分析中心；分析中心收到相關(guān)信息后，選取適當?shù)耐诰蚍椒ㄟM行分析挖掘，得到結(jié)果后發(fā)命令給信息調(diào)度中心；信息調(diào)度中心收到命令后調(diào)用合適的學(xué)習(xí)工具訪問教學(xué)資源數(shù)據(jù)庫，然后將需要的信息返回到學(xué)習(xí)者界面，同時傳遞給個性化分析中心，分析中心對得到的數(shù)據(jù)再次進行分析，將得到的最終分析結(jié)果寫回用戶庫中。經(jīng)過上述操作，學(xué)習(xí)者便能得到與他請求的內(nèi)容相關(guān)的數(shù)據(jù)，實現(xiàn)了個性化學(xué)習(xí)。

2.6 系統(tǒng)界面

學(xué)習(xí)者登錄后，個性化界面記錄其個人信息，同時將這些信息傳遞給個性挖掘模塊，個性挖掘模塊經(jīng)過分析得到結(jié)果，這些結(jié)果將用于學(xué)習(xí)者的界面重組，即根據(jù)學(xué)習(xí)者的要求提供相應(yīng)界面，將學(xué)習(xí)者關(guān)心的問題呈現(xiàn)出來，方便學(xué)習(xí)者進一步操作。

3 系統(tǒng)開發(fā)的難點與解決方法

個性化遠程教學(xué)系統(tǒng)的個性化服務(wù)功能的實現(xiàn)，其成功的關(guān)鍵就在于充分了解每個學(xué)習(xí)者自身的特點，根據(jù)這些特點將學(xué)習(xí)者分類，從而實現(xiàn)為不同類的學(xué)習(xí)者提供適合其類型特點的服務(wù)。然而上述所提及的特點有些是客觀的如偏愛的課程類型，有些是主觀的如學(xué)習(xí)能力的高低，參與程度等。對這些主觀特征進行比較準確的度量正是個性化教學(xué)系統(tǒng)功能實現(xiàn)的關(guān)鍵，也正是系統(tǒng)設(shè)計的難點。為了有效的解決該問題，系統(tǒng)中采用了通過直接記錄的客觀精確數(shù)據(jù)來間接獲得客觀度量信息的方法，也就是利用學(xué)習(xí)者在訪問系統(tǒng)站點時的一些鏈接信息和對系統(tǒng)的使用以及交互信息等。具體為：

3.1 對于鏈接信息：可以通過Web日志文件獲得。因為wcJ3日志文件中記錄了用戶訪問站點時的IP地址、訪問時間、訪問的頁面、頁面的大小等等。

3.2 對于學(xué)習(xí)者對系統(tǒng)的使用和交互信息：可以從數(shù)據(jù)庫中的相關(guān)表文件獲得。因此系統(tǒng)在個性化分析中首先要從Web曰志文件和系統(tǒng)數(shù)據(jù)庫的相關(guān)表中獲得與分析有關(guān)的數(shù)據(jù)，之后將日志數(shù)據(jù)和表中數(shù)據(jù)集成在一起，構(gòu)成查詢相關(guān)數(shù)據(jù)表，經(jīng)過數(shù)據(jù)變換將其轉(zhuǎn)換成適合挖掘分析的數(shù)據(jù)形式，然后使用決策樹方法對數(shù)據(jù)進行訓(xùn)練從而實現(xiàn)對訪問站點的學(xué)習(xí)者的分類，最后系統(tǒng)對所得到的分類結(jié)果進行分析并據(jù)此為每類學(xué)習(xí)者提供行之有效的個性化的教學(xué)服務(wù)。

結(jié)束語

科技的發(fā)展表明，數(shù)據(jù)挖掘在各個領(lǐng)域會得到越來越多的應(yīng)用，包括在遠程教學(xué)系統(tǒng)中的應(yīng)用，為了遠程教學(xué)系統(tǒng)功能更加完善就會有更多的地方應(yīng)用數(shù)據(jù)挖掘技術(shù)，所以只有將不斷發(fā)展的數(shù)據(jù)挖掘技術(shù)應(yīng)用到日益發(fā)展的遠程教學(xué)系統(tǒng)當中去，才能讓教育領(lǐng)域邁上一個新的臺階，真正實現(xiàn)教育以人為本。