智能化數(shù)據(jù)挖掘學習平臺的設計與實現(xiàn)探討

趙 爽，王 哲

（鐵法煤業(yè)集團大數(shù)據(jù)運營有限責任公司，遼寧 鐵嶺 112700）

引言

隨著現(xiàn)代科技水平的提升，智能化數(shù)據(jù)挖掘技術的應用逐漸走入視野，為各行各業(yè)帶來更加便捷、高效的服務，數(shù)據(jù)挖掘學習平臺的建立可服務不同類型用戶，該平臺的建立可幫助企業(yè)在了解用戶基本需求后給予優(yōu)質服務，聯(lián)合數(shù)據(jù)挖掘技術探索用戶重點需求。此外，人工智能技術在多個領域中均發(fā)揮著重要價值，可以將其運用到數(shù)據(jù)挖掘的學習過程中，提高學習者的效率與質量。

1 智能化數(shù)據(jù)挖掘平臺架構分析

資源層主要負責儲存平臺上的資源，如教師的教學資源、學生的學習資源及用戶行為數(shù)據(jù)信息等，給智能層的分析奠定了堅實的基礎。

管理層可以管理平臺中的不同應用，將用戶分為教師、學生、管理員等基本類型，根據(jù)其訪問特點做出授權，提高各類資源的利用效率。管理層是平臺管理的中心環(huán)節(jié)，可以調度系統(tǒng)資源信息，通過可視化方式展現(xiàn)出管理結果。

智能層是提高個性化教育效率的重要架構，發(fā)揮著引擎的作用。平臺會記錄下用戶使用的數(shù)據(jù)信息，運用人工智能技術做出分析與預測，給學習者推薦合適的學習資料，達到引導學生學習的目標[1-3]。

2 智能化數(shù)據(jù)挖掘學習平臺功能模塊分析

2.1 教學模塊

教學資源和在線實驗環(huán)境是教學模塊的重要組成部分，為高效數(shù)據(jù)挖掘課程的開展提供了有力保障。教師可以在平臺上自主上傳教學資料及安排教學內容。在線實驗的平臺能夠確保教師完成隨堂展示任務，靈活布置學生的課后作業(yè)，利用系統(tǒng)的評分功能給學生作業(yè)劃定相應等級。同時，學生可以在討論區(qū)內自主留言，教師可以借此了解學生的學習狀況，針對性完成答疑任務。還可應用該平臺記錄學生學習情況，例如：學習時間、任務章節(jié)進度、課后測驗完成用時、學習每章節(jié)內容耗費時長、課后測評用時及成績等，根據(jù)學習情況進行實時記錄。可根據(jù)學習記錄分析學生的學習能力、薄弱環(huán)節(jié)等信息，進一步挖掘潛在數(shù)據(jù)。數(shù)據(jù)采集的方式應靈活多樣，除傳統(tǒng)結構化數(shù)據(jù)采集方法外，非結構化數(shù)據(jù)采集的應用也在該領域取得較好的效果。智能化數(shù)據(jù)挖掘學習平臺減輕了教師的教學負擔，確保教師更加注重教學設計環(huán)節(jié)，大幅度提高了教學質量。此外，教師可根據(jù)基礎數(shù)據(jù)進行預處理，即對數(shù)據(jù)進行分類、歸納、總結，通過匯總分析學生的學習情況，明確教學的重難點，提高課堂教學效率，用可視化的方式把控教學進度，靈活調整教學計劃，優(yōu)化教學結構。

2.2 學習模塊

學生可以利用學習模塊自主學習關于數(shù)據(jù)挖掘技術的相關知識，利用在線實驗環(huán)境完成教師布置的作業(yè)任務。每個學生都可以在討論交流區(qū)內部作出問答與分享，共享自己的學習筆記、心得體會或者瀏覽過的優(yōu)質問答等，共享信息將公開透明顯示，以供傳閱討論。同時，學生也可以瀏覽他人的問題，對感興趣的內容給予回答，改變了傳統(tǒng)MOOC平臺討論區(qū)中應用不充分的現(xiàn)象。該平臺建立了積分獎勵制度，根據(jù)學習進度、課時、課后測驗成績設置不同數(shù)值的積分，與課程的最終成績相關，可以激勵學生積極參與到日常討論過程中，充分發(fā)表自己的看法與見解。

2.3 管理模塊

該平臺的管理模塊具備資源管理、安全管理和用戶管理三大功能，具有高效性與安全性的特點。在管理過程中，要將用戶分為多個不同的組別，并賦予不同的權限，自主調度資源及管理權限。教學資源和在線實驗環(huán)境是智能化數(shù)據(jù)挖掘學習平臺的主要資源，實驗資源為實驗功能的實現(xiàn)提供了強有力的保障，教學資源涵蓋了大量的教學課件及代碼實例信息。

管理模塊的目標是保護實驗環(huán)境的安全及用戶信息的安全。通過限制用戶可編寫代碼的區(qū)域及代碼運行對硬盤和內存的風險，可以創(chuàng)造出相對安全的實驗環(huán)境。研發(fā)團隊編寫能夠自動檢查系統(tǒng)安全的代碼，為用戶的內存信息安全提供強有力的保障。在用戶信息安全方面，該平臺運用密碼加密、郵件重置等多重保護策略，運用密保問題及手機信息的收發(fā)功能找回原來的代碼，大幅提高了用戶信息的安全性能。

2.4 大數(shù)據(jù)分析模塊

智能化數(shù)據(jù)挖掘學習平臺會搜集用戶的使用信息，運用聚類分析、數(shù)據(jù)挖掘等算法建立數(shù)學模型，預測用戶使用類型，讓用戶能夠實現(xiàn)自我檢測與提高的目標。

1）該平臺具有用戶追蹤功能，可以將用戶行為分為學術、專注、自主學習、交互等多種類型，研究用戶的在線學習行為，記錄下用戶在某段時間內登錄平臺的次數(shù)、觀看視頻時長及回答問題次數(shù)等。

2）該平臺能夠繪制出用戶畫像，即利用聚類分析算法分析、處理并預測搜集到的用戶信息，簡要描述用戶特征，反映出了用戶的興趣愛好特點、知識掌握情況等，可以評定其實踐能力大小，使其充分認識自我。

3）該平臺可以完成可視化學習的任務。為了讓用戶充分了解自己的類型，平臺會通過可視化的方式呈現(xiàn)出數(shù)據(jù)信息，確保學生能夠不斷查缺補漏，提高學習質量，調整并優(yōu)化自己的學習行為。

2.5 智能化輔助學習模塊

1）智能化數(shù)據(jù)挖掘學習平臺讓學習者擁有更加智能化的體驗。學習者可以自主標注出學習過程中的重點及難點，并將標注結果發(fā)送到教師端。這樣，教師能夠掌握學生的理解程度，在課堂上完成針對性的講解任務。在標注時，可以將頁數(shù)作為度量難點數(shù)量的主要單位。此外，該平臺可以根據(jù)學生瀏覽課件或者視頻的時長、倍速等信息，評定其理解等級及知識點的難易程度。教師可以根據(jù)平臺上的難點標注信息，開展針對性的課程任務，實現(xiàn)因材施教的目標。半監(jiān)督學習的方法可以自主標記教學資源，減輕教師的負擔。

2）智能化數(shù)據(jù)挖掘學習平臺可以給學習者更加智能化的測評結果。在使用過程中，實驗環(huán)境是免費開放的，用戶在完成程序調控之后，平臺會自動給出測評結果，根據(jù)其作答情況做出評價。若用戶的作業(yè)出現(xiàn)錯誤，平臺會在互聯(lián)網(wǎng)中檢索出相應的解決策略及對應的教學資源信息，并進一步判斷出錯誤類型，以便完成智能診斷及個性化學習任務。該系統(tǒng)可以提高學習者的學習效率，使其能夠在較短實踐之內發(fā)現(xiàn)自身的不足，提高自身的實踐能力。

3）智能化數(shù)據(jù)挖掘學習平臺可以為用戶創(chuàng)建知識體系，記錄下每位學習者學過的知識點信息，深入分析所學內容，創(chuàng)建出推薦算法中的輔助信息，充分發(fā)揮出算法的挖掘能力，給用戶提供個性化的學習內容及學習方案。

3 結語

智能化數(shù)據(jù)挖掘學習平臺融合了人工智能技術、深度學習算法及數(shù)據(jù)挖掘技術等多種新型技術，可以提高學生的學習效率，完善學習成果。該平臺可以運用半監(jiān)督學習方法標注重難點內容，完成智能化檢測任務，記錄下用戶的使用信息，創(chuàng)建出知識體系，給用戶提供學習計劃與策略，滿足數(shù)據(jù)挖掘類課程的基本需求。