數據挖掘技術在智慧校園建設中的應用研究

王曉妮，段 群

（1.咸陽師范學院 信息中心，陜西 咸陽 712000；2.咸陽師范學院 計算機學院，陜西 咸陽 712000）

隨著網絡信息技術的應用推廣和不斷發展，高校信息化程度越來越高，校園網建設經歷了探索和發展階段，現已基本覆蓋校園的每個角落。數字校園已經無法滿足用戶需求，未來高校通過物聯網技術把教學管理、學習生活連接起來形成一個智能化新環境，使師生能夠提高工作和學習效率，故建設智慧校園已成為大勢所趨。信息時代一個主要標志就是大數據，我國教育大數據的研究始于2013年。信息化的飛速發展使數據量急速增長，當務之急是如何從海量的冗余數據中提取有用信息，數據挖掘技術應運而生。數據挖掘技術對研究教育大數據非常重要，利用它就可以在龐大的教學資源庫找到滿足自身需要有用信息。在建設智慧校園的過程中，所有高校必須面對數據安全這個難題，由于所產生的學生信息和教學資源等都并非標準化的機構數據，其共享性很差，導致資源浪費。通過數據挖掘技術對非結構化的數據進行處理分析，使其變廢為寶。有利于校園網管理，便于進行教學管理工作和學習生活的有效融合，使管理模式從粗放式變為精細化，能夠推動智能化教學管理和智能生活服務良性發展，便于提高學校的教學質量和管理水平，對智慧校園建設意義非凡，值得深入研究。

1 相關概念

1.1 數據挖掘

數據挖掘是運用人工智能、數學建模、機器學習、統計學等方法從不完全、有噪音、模糊隨機的海量數據中提取出隱含的、事先未知的有用信息，并把這些數據轉化為有價值的信息或知識的過程，這些知識或信息被廣泛應用在醫療電子、交通運輸、工程設計、市場分析和科學探索等各行各業中。數據過程分為數據清洗、集成、選擇、變換、挖掘，模式評估和知識表示這幾個步驟；它具有類聚、預測、分類、偏差檢測、關聯分析和數據總結等這幾個功能。教育數據挖掘是指將數據挖掘技術運用到教學管理中，專門處理教育系統中的數據資源，能夠方便師生的工作和學習，更好地為教學和管理工作服務。

1.2 智慧校園

智慧校園指以物聯網、虛擬技術、大數據、云計算等先進技術為基礎，通過共享高校數據資源的手段智能識別師生個體和感知校園環境，利用各種應用服務系統作為載體對教學科研管理和學習生活等業務進行完全融合，有效銜接物理和數據空間，實現校園教學管理工作和師生學習生活環境智能化、一體化和自主化，改變傳統的師生環境資源交互方式，提供個性化信息服務。讓師生能夠真正體會到高效透明的校務治理、創新融合的網絡科研管理、隨處可見的網絡學習、豐富多彩的校園文化、快捷周到的校園生活，擁有一個節能環保和穩定安全的大學校園。智慧校園是高校信息化發展的新階段，是對數字校園建設的完善和提升。

智慧校園三大核心特征是把網絡信息服務融入高校的各個服務應用領域實現協作互聯；為師生提供綜合信息服務平臺、智能感知環境和基于角色的個性化定制服務；為高校和外部世界提供了相互感知交流的窗口[1]。

2 數據挖掘技術應用在智慧校園中的重要性

2.1 促進高校教育信息化發展，優化教育資

伴隨網絡信息技術的發展，教育信息化建設成為衡量教育現代化建設的標志，這就讓教育方式和學習方法都有了質的飛躍。智慧校園有效整合各種優質教育資源，改革了傳統教育體制。數據挖掘技術擴大了數字化教學力度，使信息化教育環境成型。將數據挖掘技術運用在智慧校園建設中，這從根本上改變了人們記錄傳遞教育數據傳統處理觀念，為用戶提供更好的共享教育資源，實現了教學互動，促進教育信息化的快速發展。傳統的思維定勢被打破，充分利用智能化的網絡信息資源，改變了以往老師面對面的授課方式，優化教學管理操作流程，協調師生自主互動關系，使信息化技術手段更好地服務于教學管理。同時推動了數據挖掘技術在智慧校園中的廣泛應用，有利于促進高校智慧校園建設。

2.2 實現智能化教學，提高教學效率

科技的發展使以往傳統教育模式必須向數字化、智能化、信息化教育轉變，智慧校園不僅是技術發展產物，也是目前時代發展導致教育改革的必然趨勢。信息化教育打破了受限于語言差異和地域區的傳統教育，使得授課的老師和聽課的學生不受地域和時間限制，學生通過校園網實現課堂互動學習，能夠隨時隨地和老師在網上交流和互動。這樣既能提高授課者的工作效率，又能減輕聽課者的教育成本，也能激發學習興趣和增強學習效果。在智慧校園中，可以運用數據挖掘技術準確記錄每位學生的學習過程，通過對學生的學習行為和興趣愛好深入分析，可以發現其感興趣的課程，根據挖掘結果為其推薦更適合的授課老師和課程。老師也可對學生實行針對性的輔導，節省了學生在龐大的課程數據資源中查詢所需課程的時間和精力，為其提供快捷良好的學習環境。這種優化的教學模式從根本上徹底改變了傳統教學中的師生關系和授課方式，使日常教學活動更加自主化、網絡、智能化和信息化，節省了教學成本，有效提高了教學效率。

2.3 促進教學科研共同發展，實現全面素質教育

在智慧校園中運用數據挖掘技術，在教學科研平臺上為所有教師提供其所需科研資料和前沿技術發展新動態。利用多媒體技術，使教授學者能夠通過該平臺交流科研成果和教學心得，進行最新科研數據和學術發展趨勢的實時分享，實現教學科研共同創新發展。教育信息化轉變人們的思想觀念，使素質教育取代應試教育，這就需要數據挖掘技術在智慧校園的建設中通過建設新型網絡平臺，使教育資源均衡公平化。不僅要滿足廣大師生的精神文化需求，也要考慮在智慧校園中進行素質教育。通過數據挖掘把創新性教育思想引入智慧校園建設過程中，在高校中實現全面素質教育。

2.4 提高學校管理效率，實現智慧化服務

智慧校園建設過程中產生大量諸如網站論壇中的用戶注冊信息、操作日志和評論留言等結構復雜的數據信息，利用數據挖掘技術可對這些數據進行存儲分析，篩選出有利用價值的信息。通過這些數據可以尋找教學管理所需的規律來預測教育辦學發展趨勢，對教學科研進行合理管理和引導，能夠節省人力和管理資源，提高管理者的決策能力和辦學質量。智慧校園通過挖掘技術對整個校園實現數據智能信息化的管理服務，例如隨時進行網絡故障響應；軟件升級優化、網絡賬戶的注冊審批和IP地址優化管理等資源分配；為師生提供視頻、音頻或文本資料等技能陪訓等[2]。

3 數據挖掘技術在智慧校園中的應用

3.1 應用于教學環境

如果在高校中進行智慧校園的建設目的之一是為了給廣大教師提供豐富的教學資源，那么數據挖掘技術的合理應用就能為教師找到相應的信息新技術和更高價值的信息資源。通過智慧校園能夠為高校師生提高智能化的教學環境，使老師通過網絡平臺全方位地實時監測學生的學習狀況，直觀感受學生的學習情境；使學生及時了解各位老師的詳細信息和教學特點，體驗老師的授課風格。這樣便于老師根據每個學生的個性化需求和具體特點來不斷優化自己的教學模式，把實用性更強且能滿足學生個性化需求的教學資源提供給相關的學生，幫助學生更好地利用和科學掌握網絡學習資源。通過數據挖掘技術評估每個學生不同階段的學習效果，科學分析各位同學學習過程中存在的問題和缺陷，幫助學生查漏補缺，找到符合自身特點的學習方法。比如根據學生對某門課的某章節具體教學內容的關注程度研究，發現學生在學習過程中存在的問題和困惑，針對此學生的這類問題展開分析并找到問題的原因所在，有的放矢地進行專門輔導，便于學生發現自己在這門課上存在的不足，能及時解決自身存在的問題并進行相應的補救措施或補充學習，這樣便能提高教學效果。

3.2 應用于校園智能化管理

對校園進行智能化管理是高校智慧校園建設中的重要組成部分，這就需要通過數據挖掘技術對校園進行全方位、立體化、多層次、實時性和高效率的組織管理。由于高校前幾年擴招和多校區辦公現象極為普遍，導致大部分高校出現多校區教學和辦公，這就增大了校園管理的難度，故必須把所有校區都接入校園網中。管理人員只需把管理軟件安裝在移動終端上，通過登錄智慧校園的網絡平臺就能對不同校區實現統一管理，實現不同校區遵循統一的標準完成相關的教學活動。在校園網中采用RFID能夠實現信息資源共享，學生若要查詢其相關信息必須事先注冊和登錄智慧校園的信息系統才能完成。這樣便于同學們及時了解校內自習室、實驗室和電子閱覽室等自主學習的地方的開放情況，然后再根據自身學習需要來制定相應的學習計劃，合理安排和選擇合適的學習地點及時間，避免了學生盲目學習的誤區，節省了時間和提高了學習效率。后勤集團負責校園管理老師通過智慧校園的信息管理平臺能夠對整個校園的教學場所的公共設施（例如多媒體教室、會議室、教室等區域的空調、電腦、照明系統等設備）實現遠程控制和智能管理，利用系統的智能化還可以實時監控和及時調整學生公寓、教室、食堂區域的溫度和濕度，這就使該區域的安全隱患能夠及時被發現和消除，確保校園環境整潔安全。故數據挖掘技術在智慧校園建設中的合理運用，使校園管理工作的效率和質量有所提高，節省了大量的物力、人力和財力。

3.3 應用于科研協作和教學溝通

智慧校園的建設可以通過科學的數據開發平臺來管理高校老師的科研活動，合理運用數據挖掘技術使教師的相關主題的所有科研活動能夠在校內和網上同時進行，有利于促進科研人員間的學術交流。教師能夠及時了解和掌握教學信息資料，例如先進的教學信息、授課方式、直觀教案和PPT等，通過深入學習研究這些資料借鑒經驗，探索出適合自己需要的教學方法和內容，揚長避短，優化教學方式和課堂結構。通過網絡隨時和學生進行溝通和探討，根據每個學生的自身特點激發其學習興趣，對所有學生能夠因材施教，提高他們的學習效率[3]。

4 結語

把數據挖掘技術合理地應用到智慧校園建設中，能夠充分實時挖掘出大量有價值的信息資源，使高校的領導決策、校園管理和科研教學活動更加人性化、合理化、智能化和科學化。智慧校園建設和數據挖掘技術完美融合，大力促進了智慧校園建設和發展。