數據挖掘技術在教學輔助系統中的應用研究

張小寒

（湖南財經工業職業技術學院電子信息系，衡陽 421002）

當前，數據挖掘技術在教學輔助系統當中的應用已經較為廣泛，從數據庫當中存儲的大量的、不完整的、隨機的、有噪聲的、模糊的數據當中，提取出潛在的有效信息，并對其進行更高層次的分析，能夠有效提升系統存儲數據的利用率，進而為相關教學實踐及教育教學改革提供更多、更可靠的數據參考。

1 數據挖掘技術的應用方向

所謂“數據挖掘”，即從大量、復雜、模糊、隨機的數據當中，提取出潛在的、有價值的數據信息。隨著大數據技術、數據庫技術等不斷發展和應用普及，人們在日常工作、生活中產生的數據信息越來越多，使得大量重要的信息內容被隱藏在系統當中，造成大量的數據積累。基于此，人們希望通過更高水平的分析手段和處理技術，實現對此類重要信息的有效挖掘和整理，為日后的信息利用做出支持。現階段，數據挖掘這一技術理念經常與智能技術、分析技術、可視化技術等結合在一起，被應用到歸納學習法、聚類法、統計分析法、仿生技術、模糊數學法、邏輯回歸法、關聯規則法等信息處理方法的實施當中，并發揮了良好的作用效果[1]。

此外，由于當前人們在網絡系統中積存的信息大多以文本或文本集合的方式出現，故而隨之產生了“文本數據挖掘技術”。從本質上來講，這一技術理念是數據挖掘技術的一個分支，意為“從網絡文本中抽取有價值的信息和支持的計算機處理技術”。在這一技術的實際應用過程中，人們可以通過一定的概念、規律、模式、內容，實現相關文本的提取和查找，進而滿足自身特殊的文本應用需求。現階段，文本數據挖掘技術主要被應用在內容檢索、信息過濾、信息處理等方面。

2 數據挖掘技術在教學輔助系統中的應用流程

首先，在教學輔助系統當中，數據挖掘技術的活動并不是憑空進行的，相關人員需要通過采集大量的數據信息，構建出原始的數據庫基礎。

具體來講就是相關人員需要瀏覽大量的教學網站和論壇，對有益于教學輔助系統功能實現的問題、答案等信息進行搜尋、篩選和采集。需要注意的是，由于網站、論壇中包含有大量的錯誤問答內容和“灌水”信息，故而相關人員一定要“擦亮雙眼”，以保證數據庫基礎的準確性和高質性[2]；

其后，應將收集到的教學問題、知識答案等信息視為單一的文檔類型，并對其進行切詞處理，即將信息中漢字序列切分成多個相對獨立的字詞。這一步驟主要是為了提高數據挖掘的靈活性和實用性，為教師、學生通過單個詞匯搜索出有價值問答信息提供支持；

再后，在完成上述處理程序后，相關人員需要建立起一定的關聯規則，即把多個文本信息按照一定相關性進行連接，并作出同一詞匯與其他多個關聯詞匯、同一問題與多個關聯答案之間的距離權重；

最后，將上一步驟權重整理所得的關聯信息進行列表整理，并通過文本聚類算法實現數據內容的分類儲存。由此，將數據挖掘技術應用到教學輔助系統當中，便可為教師、學生等用戶群體按照科目分類以及具體詞條需求搜索問題答案做出支持，進而實現教學輔助系統服務質量的顯著提升[3]。

3 基于數據挖掘技術的教學輔助系統設計與實現

3.1 系統總體設計

隨著計算機技術在教育教學領域的廣泛應用，目前教學輔助系統的功能越來越完善，包括學習、練習、測評、教學總結等。在教學輔助系統的支持下開展的學習和練習等活動，與傳統學習方式有較大區別，能夠根據學生的具體情況，制定有針對性的學習計劃和練習計劃，利用系統提供的教學資源，開展復習和自我考評等活動，支持學生的個性化發展。同時，也讓教師能夠及時了解學生的自主學習情況，更加高效的開展各項教學和管理工作。基于上述應用需求，引入數據挖掘技術，在教學輔助系統設計過程中，采用模塊化設計思想，在實現對應功能模塊的基礎上，充分考慮系統反應速度、數據安全性和系統可維護性等方面的需求，同時簡化系統操作，方便不同用戶進行使用。

3.2 主要功能模塊及數據庫設計

基于數據挖掘技術的教學輔助系統主要功能模塊包括：（1）系統錄入與維護模塊。該模塊的主要功能是為教師或管理人員在系統中錄入各類信息數據提供支持，同時通過進行維護操作，確保系統的正常運行。教師或管理人員可以利用該模塊錄入教師信息、學生信息、課程信息、學習資源信息、考試成績信息等。在系統設計與實現過程中，充分考慮信息錄入效率和防錯能力，支持多種格式的信息數據錄入；（2）練習與測評模塊。該模塊主要供學生平時的學習和練習使用，包含練習和測評兩個部分，當啟動考試模式時，練習功能暫時被屏蔽，考試結束后再開放使用。教師可以在線對學生測評情況進行評價，并提取其中的有用信息，為改進教學方法提供基礎；（3）數據挖掘和數據庫模塊。該系統采用SQL SERVER數據庫，通過建立學生信息表、教師信息表、考試信息表等基本表，為數據存儲和數據挖掘提供支持。

3.3 系統界面設計與實現

系統界面的設計與實現主要以簡單實用為依據，同時考慮界面的美觀性和易操作性。系統交互界面主要包括：（1）登錄界面。主要包含登錄信息輸入框和提交按鈕，完成身份信息驗證后，可以根據權限設定，登入到不同的功能模塊；（2）信息錄入界面。支持文本信息錄入、Excel表格導入、題庫導入等操作，可以為教師和管理人員的系統錄入提供方便；（3）練習和測評界面。教師和管理人員具有聯系和考試功能的設定權限，可以根據練習或測評目的自動從題庫中隨機抽取試題。學生登錄該界面后可以進行答題操作；（4）測評結果分析與數據挖掘界面，具有豐富的數據統計和分析功能，能夠自動獲取相關參數，簡化教學評價流程。

4 結束語

綜上所述，探究數據挖掘技術在教學輔助系統中的應用，對促進提升網絡教學的真正輔助教學作用具有重要意義。通過相關分析，應用了數據挖掘技術的教學輔助系統，能夠有效突破傳統答疑方式，顯著提升師生間的有效互動頻率，為學生與教育資源的遠程交互實現奠定良好的基礎。在未來的研究過程中，將對數據庫整理階段的挖掘算法進行更為深入的研究，由此能夠讓輔助系統中的數據挖掘具有更強的適應性。

[1] 劉潔晶.數據挖掘技術在教學評估預測系統中的應用研究[D].河北大學，2012.

[2] 樊妍妍.基于數據挖掘的個性化在線教學輔助系統的研究與設計[D].安徽大學，2011.

[3] 杜芳芳.數據挖掘技術在遠程教學輔助系統中的應用研究[J].河南科技，2011（12）：40-41.