基于數(shù)據(jù)倉庫的教育決策支持系統(tǒng)

王 妍

（滄州醫(yī)學(xué)高等專科學(xué)校,061000）

當(dāng)前計(jì)算機(jī)技術(shù)快速發(fā)展，信息時(shí)代的大潮已經(jīng)迎面而來。在此背景下，教育信息化的程度也在不斷加深，教育機(jī)構(gòu)的信息化建設(shè)水平也不斷提高，各級教育機(jī)構(gòu)也都相應(yīng)建立了教育信息管理系統(tǒng)，來提高教育的管理水平。但是在各級教育機(jī)構(gòu)目前運(yùn)行中的教育信息管理系統(tǒng)也存在著諸多問題，如各級管理部門均設(shè)有自己的管理系統(tǒng)，各系統(tǒng)之間缺乏聯(lián)系；信息化程度仍然有限，手工作業(yè)的業(yè)務(wù)仍占很大比例。各級教育系統(tǒng)內(nèi)產(chǎn)生的大量的數(shù)據(jù)也不能夠進(jìn)一步加以利用，來為上級教育管理部門的決策提供相應(yīng)的支持。教育管理部門往往在進(jìn)行決策前，要對各級教育機(jī)構(gòu)的數(shù)據(jù)系統(tǒng)進(jìn)行查詢并進(jìn)行分析。這樣的結(jié)果導(dǎo)致增加了教育管理部門的工作量，并且容易造成計(jì)算錯(cuò)誤，對決策的質(zhì)量也造成了不利影響。

由此，本文提供了基于數(shù)據(jù)倉庫的教育決策支持系統(tǒng)的模型，建立這一系統(tǒng)模型，就是希望能給教育管理部門提供一個(gè)能夠有效滿足其開展各項(xiàng)業(yè)務(wù)需求，使教育管理部門能夠?qū)茌牱秶鷥?nèi)的教育動(dòng)態(tài)及時(shí)進(jìn)行掌握，并據(jù)此制定相關(guān)的發(fā)展政策，探討發(fā)展趨勢，提出對策建議等提供有效的數(shù)據(jù)信息支持，使政策的制定依據(jù)更加可靠。

1 系統(tǒng)設(shè)計(jì)的思想和結(jié)構(gòu)

運(yùn)用數(shù)據(jù)倉庫的數(shù)據(jù)挖掘技術(shù)構(gòu)建的教育決策支持系統(tǒng)，主要是考慮層次結(jié)構(gòu)的模型。模型中的教育資源庫分為五層：以各地的教育資源數(shù)據(jù)庫為基礎(chǔ)的數(shù)據(jù)庫層；將各地傳送過來的教育信息進(jìn)行加工與處理的轉(zhuǎn)換層；儲(chǔ)存所有信息的基礎(chǔ)層；對數(shù)據(jù)進(jìn)行綜合分析的分析處理層；將分析結(jié)果向用戶進(jìn)行展示的展示層。

1.1 教育數(shù)據(jù)源

數(shù)據(jù)源是整個(gè)系統(tǒng)的分析對象，也是系統(tǒng)運(yùn)行的基礎(chǔ)部分，一般是將教育信息系統(tǒng)的內(nèi)部信息以及傳送過來的外部信息一同包括在內(nèi)。

1.2 數(shù)據(jù)倉庫部分

這一部分主要是對數(shù)據(jù)進(jìn)行重新的清理，以確定數(shù)據(jù)的儲(chǔ)存方向和儲(chǔ)存模式，同時(shí)對分類的數(shù)據(jù)開展組織存儲(chǔ)工作。根據(jù)數(shù)據(jù)的來源和歸屬范圍，可以將數(shù)據(jù)倉庫分為教委級和各部門級兩級數(shù)據(jù)倉庫。在日常的管理工作中，主要負(fù)責(zé)數(shù)據(jù)的安全保障，歸檔、備份等一系列基礎(chǔ)性工作。

1.3 OLAM與OLAP模塊

OLAM與OLAP模塊，也就是實(shí)時(shí)聯(lián)機(jī)發(fā)掘和實(shí)時(shí)聯(lián)機(jī)分析部分。這兩種服務(wù)器均以數(shù)據(jù)分析和展現(xiàn)作為工作基礎(chǔ)，根據(jù)設(shè)定的不同主題方向而發(fā)展起來的數(shù)據(jù)集市部分。這一模塊采用數(shù)學(xué)運(yùn)算與分析的形式，來匯總存儲(chǔ)在數(shù)據(jù)庫中的相關(guān)數(shù)據(jù)，并通過采用清晰直觀的匯報(bào)形式，便于用戶了解分析的結(jié)果。

1.4 前端工具

前端工具主要提供數(shù)據(jù)分析，生成報(bào)表和為用戶提供查詢等功能，以及根據(jù)數(shù)據(jù)特點(diǎn)而需要使用的其他數(shù)據(jù)處理工具。數(shù)據(jù)工具在工作中對應(yīng)OLAP服務(wù)器進(jìn)行使用，而數(shù)據(jù)挖掘工具與報(bào)表工具形結(jié)合，可以基于數(shù)據(jù)倉庫和OLAP服務(wù)器提供服務(wù)。

2 系統(tǒng)建立所需的關(guān)鍵技術(shù)與應(yīng)用方式

2.1 數(shù)據(jù)倉庫的建立

數(shù)據(jù)倉庫是為用戶提供數(shù)據(jù)支持的數(shù)據(jù)集合。在原有的教育信息管理工作中，不同級別的教育管理部門都擁有屬于自己的數(shù)據(jù)庫，在運(yùn)行過程中，還產(chǎn)生了大量的數(shù)據(jù)，由于系統(tǒng)不同，其數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)也不一致，這樣就嚴(yán)重影響了數(shù)據(jù)的管理和信息的交流過程。通過建立一個(gè)統(tǒng)一的數(shù)據(jù)倉庫進(jìn)行管理，為決策前的數(shù)據(jù)分析提供了技術(shù)上的便利。但是在數(shù)據(jù)統(tǒng)一之前，需要通過對數(shù)據(jù)進(jìn)行重組整合的方式，來保障數(shù)據(jù)的有效發(fā)揮。教育分析需求會(huì)隨著時(shí)間的變化而不斷發(fā)生變化，因而在數(shù)據(jù)倉庫中，數(shù)據(jù)存儲(chǔ)應(yīng)選擇分域的形式，數(shù)據(jù)組織和存儲(chǔ)單元的規(guī)模不應(yīng)過大，以滿足數(shù)據(jù)倉庫運(yùn)行對靈活性的需求。常見的信息系統(tǒng)中具有的多種特性，在系統(tǒng)的設(shè)計(jì)中都要有所體現(xiàn)。例如在教育管理系統(tǒng)中可以將相關(guān)的業(yè)務(wù)根據(jù)不同的主題進(jìn)行分類，如設(shè)備、人員、賬務(wù)、產(chǎn)業(yè)等。人員信息的管理要對人員的各項(xiàng)基礎(chǔ)信息與附加信息等進(jìn)行記錄管理。

2.2 教育知識(shí)發(fā)現(xiàn)

教育知識(shí)發(fā)現(xiàn)是從原有的教育知識(shí)管理基礎(chǔ)上發(fā)展而來的，其含義是指從原來的大量不完整模糊教育數(shù)據(jù)中，將其中有效的、可以潛在利用的、新鮮的數(shù)據(jù)進(jìn)行理解的一個(gè)思維過程。教育知識(shí)發(fā)現(xiàn)也是通過利用分析形式，通過在大規(guī)模的數(shù)據(jù)中進(jìn)行分析計(jì)算，從而發(fā)現(xiàn)數(shù)據(jù)間關(guān)系，并通過這種關(guān)系做出相應(yīng)的決策或預(yù)測的進(jìn)程。教育知識(shí)發(fā)現(xiàn)中的步驟有著相互影響，并不斷變化的特征。教育知識(shí)發(fā)現(xiàn)的發(fā)展形態(tài)是一種螺旋上升形態(tài)。而教育知識(shí)發(fā)現(xiàn)的進(jìn)程中，主要有以下幾個(gè)步驟：

第一，教育背景理解。教育的背景理解是指在開展知識(shí)發(fā)現(xiàn)這一流程之前，理解的實(shí)施者對這一領(lǐng)域與目標(biāo)進(jìn)行的自身深化理解過程。預(yù)選知識(shí)和學(xué)習(xí)的目標(biāo)對象是實(shí)施者需要了解的主要內(nèi)容部分。這一步驟能夠?yàn)榻酉聛淼闹R(shí)發(fā)現(xiàn)過程進(jìn)行有效的指導(dǎo)。

第二，選擇目標(biāo)數(shù)據(jù)集。該步驟是要選出與運(yùn)算中相關(guān)的數(shù)據(jù)，并通過聚焦的模式在教育數(shù)據(jù)庫尋找相關(guān)的數(shù)據(jù)集進(jìn)行查詢調(diào)取。

第三，數(shù)據(jù)預(yù)處理。數(shù)據(jù)預(yù)處理的目的是使獲取數(shù)據(jù)的質(zhì)量得到有效保證，并提高數(shù)據(jù)挖掘的效率與準(zhǔn)確性，因此數(shù)據(jù)預(yù)處理要對數(shù)據(jù)進(jìn)行清洗、集成、抽取、轉(zhuǎn)換與裝載等處理。

第四，確定合適的功能與算法。要通過確定系統(tǒng)任務(wù)的目標(biāo)，并根據(jù)數(shù)據(jù)所反映出的特征，選擇出相匹配的計(jì)算方式以保證數(shù)據(jù)處理的準(zhǔn)確性、合理性。一般的算法包括決策樹法等多種方式。

第五，知識(shí)發(fā)現(xiàn)過程。這一步驟是對已經(jīng)經(jīng)過加工的信息進(jìn)行提取，根據(jù)特殊要求進(jìn)行匹配選擇，并且將相匹配的數(shù)據(jù)進(jìn)行集合的過程。

第六，模式評估。OLAM和OLAP的過程中模式紛繁復(fù)雜，但并不是每個(gè)模式都能夠適應(yīng)實(shí)際使用的需要，因而就要對模式的基礎(chǔ)進(jìn)行相應(yīng)的評估，選擇適用的模式，將不需要的模式去除。

第七，知識(shí)表達(dá)。將通過分析得到的結(jié)果以易于理解的方式展現(xiàn)給用戶，例如圖表報(bào)表等形式。

在教育知識(shí)的發(fā)現(xiàn)過程中，用戶在評價(jià)相關(guān)的教育信息時(shí)，要嚴(yán)格遵守相關(guān)流程，并保證數(shù)據(jù)的準(zhǔn)確性。不遵守相關(guān)流程的評價(jià)結(jié)果會(huì)導(dǎo)致決策不準(zhǔn)確，甚至導(dǎo)致評價(jià)過程失敗，需要重新進(jìn)行評價(jià)流程。

2.3 OLAP和OLAM

OLAP的技術(shù)核心是“維”的概念，也就是人們觀察數(shù)據(jù)的角度。這一技術(shù)可以有效的幫助教育決策者在分析觀察數(shù)據(jù)時(shí)，能夠從多個(gè)角度進(jìn)行出發(fā)，以期更加全面的從多角度來理解數(shù)據(jù)信息，為決策提供有效的支持。這一系統(tǒng)還能夠有效的對各個(gè)主題實(shí)時(shí)計(jì)算與分析，從而更好的為決策服務(wù)。

第一，數(shù)據(jù)統(tǒng)計(jì)。在這一部分的操作過程中，系統(tǒng)能夠?qū)崿F(xiàn)在在各種統(tǒng)計(jì)字段上進(jìn)行各項(xiàng)基本的統(tǒng)計(jì)操作，并得出相關(guān)結(jié)果，通過這一功能，可以對需要研究的問題做出基本問題分析。

第二，建立智能函數(shù)。通過建立相應(yīng)的函數(shù)體系，能夠?qū)υ跁r(shí)間上較為敏感的數(shù)據(jù)進(jìn)行相關(guān)的分析，以便通過變化規(guī)律進(jìn)行相關(guān)決策的制定。

第三，概念類描述、特征化與區(qū)分。實(shí)施這一步驟，能夠有效的對實(shí)現(xiàn)對數(shù)據(jù)分類匯總分析結(jié)果的精確化描述，最終使管理部門進(jìn)行查閱時(shí)，能夠通過簡介與描述更加清晰的找到數(shù)據(jù)之間的對比關(guān)系，進(jìn)而為決策提供有效的支持。

第四，關(guān)聯(lián)分析。這一步驟的目標(biāo)是通過找到關(guān)聯(lián)規(guī)則，將屬性以及屬性值在數(shù)據(jù)中出現(xiàn)的條件揭示出來，并通過系統(tǒng)的分析功能，發(fā)現(xiàn)并且體現(xiàn)出教學(xué)活動(dòng)與現(xiàn)象之間的內(nèi)在關(guān)聯(lián)，并通過這一聯(lián)系，對發(fā)生的現(xiàn)象進(jìn)行下一步推測，并根據(jù)推測結(jié)果進(jìn)行相關(guān)策略的制定。

第五，分類與預(yù)測。這一步驟是通過預(yù)定的數(shù)據(jù)挖掘算法對數(shù)據(jù)進(jìn)行自動(dòng)分析，這一分析活動(dòng)受到的人工影響非常小，主要是為了獲得建立在數(shù)據(jù)挖掘基礎(chǔ)上的預(yù)測服務(wù)，從而為接下來的教育活動(dòng)方向進(jìn)行相關(guān)的預(yù)測。

第六，孤立點(diǎn)分析。這一步驟是對在數(shù)據(jù)集中發(fā)現(xiàn)的與其它數(shù)據(jù)特征不同的數(shù)據(jù)進(jìn)行分析。通過進(jìn)行分析，能夠有效的發(fā)現(xiàn)異常情況與事件，從而對即將發(fā)生的情況及時(shí)采取應(yīng)對策略。

第七，演變分析。這一分析模式適用于根據(jù)時(shí)間、序列或周期等因素進(jìn)行的數(shù)據(jù)分析過程，并在其中發(fā)現(xiàn)相關(guān)規(guī)律，來對接下來管理方向的發(fā)展進(jìn)行有效預(yù)測。進(jìn)行這些因素的深入分析，可以有效找出數(shù)據(jù)變化的規(guī)律，從中得到能夠?qū)Q策產(chǎn)生重要影響的因素與信息，來發(fā)現(xiàn)相關(guān)問題的產(chǎn)生原因，并對癥下藥，制定相關(guān)的解決方案。

2.4 系統(tǒng)的前端工具應(yīng)用原則

這一功能通過多種服務(wù)方式，幫助用戶展現(xiàn)、提取相應(yīng)信息，并且?guī)椭脩暨M(jìn)行不同程度的分析，為用戶的使用提供了便利。

3 總結(jié)

隨著時(shí)代的發(fā)展，教育管理的內(nèi)容不斷增加，對于信息化的要求也在不斷提高。本文為提高教育管理信息化提供了一個(gè)可以供各級教育決策部門迅速提取信息，及時(shí)掌握各級學(xué)校運(yùn)行情況，并據(jù)此制定相應(yīng)決策，從而提高教育信息化管理能力的數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)模型，并希望其為教育管理部門不斷提高決策水平，最終實(shí)現(xiàn)教育管理現(xiàn)代化，提高教育發(fā)展水平提供有力的技術(shù)支持。

[1]馮霞，陳朝東.數(shù)據(jù)倉庫在教育管理中的應(yīng)用探討[J].教育信息化，2003(7)

[2]李艷艷.數(shù)據(jù)倉庫與高校教育管理信息化[J].中國教育信息化·高職高教，2008(8)

[3]林琳.基于數(shù)據(jù)挖掘的教育管理決策支持系統(tǒng)模型[J].計(jì)算機(jī)光盤軟件與應(yīng)用，2011(3)