孫榮明

摘要：隨著科學技術的發(fā)展，高校越來越重視計算機專業(yè)的設置和教育，在計算機教學過程中采用高科技方式實施教學管理，提高教學質(zhì)量。在這種發(fā)展環(huán)境中數(shù)據(jù)挖掘技術的應用大大提高了計算機專業(yè)教學質(zhì)量，能夠在教學的過程中從各式各樣的數(shù)據(jù)源中自動獲取有用的知識。數(shù)據(jù)挖掘主要是在現(xiàn)有的數(shù)據(jù)庫中加入高等院校師生數(shù)據(jù)庫信息，從大量的數(shù)據(jù)中尋找有用信息，為教師提供信息支持，利用這種方法進行教學管理，能夠很好地管理學生的基本信息。

關鍵詞：數(shù)據(jù)挖掘；教學管理；優(yōu)化設計

中圖分類號：TP311 文獻標識碼：A 文章編號：1009-3044（2016）24-0003-03

近幾年，隨著經(jīng)濟水平的提高，人們越來越重視教育，高校數(shù)量不斷增多，學生數(shù)量和大幅度提高，給高校管理帶來較大的挑戰(zhàn)，在管理中要處理很多數(shù)據(jù)信息，影響管理效率的提高。而數(shù)據(jù)挖掘技術的應用能很好地解決這個問題，這種技術形式是根據(jù)高校實際發(fā)展情況設計出相應的教學數(shù)據(jù)挖掘系統(tǒng)，簡化教學管理流程，將學生信息管理簡單化，并從中獲取有價值的信息，這些信息對課程改革有重要的指導意義。

1數(shù)據(jù)挖掘技術概括

隨著網(wǎng)絡技術的迅速發(fā)展，此技術被廣泛應用于教學工作中，特別是在計算機教學領域，網(wǎng)絡技術的應用比較廣泛。近幾年，基于Web的智能教學系統(tǒng)被廣泛應用于教學管理中，大大提高了教學效率和質(zhì)量。學校在管理中利用智能教學方式，在教學的過程中與同伴實施協(xié)作和會話，提高學生學習積極性。網(wǎng)絡技術形式為學生的學習提供了豐富的資料和學習資源，基于Web的智能教學系統(tǒng)的應用是時代發(fā)展的一種必然性趨勢。數(shù)據(jù)挖掘能夠為數(shù)據(jù)庫和知識庫在教學中的應用提供技術需求。數(shù)據(jù)挖掘?qū)崟r上屬于一種決議支持應用方式，它建立在統(tǒng)計學、人工智能學等技術基礎上，屬于現(xiàn)代化信息處理技術形式。數(shù)據(jù)挖掘技術是一種比較新的信息處理技能，其主要發(fā)展特征是對大數(shù)據(jù)進行準確的劃分、整理，從大量的數(shù)據(jù)中提取有價值的信息，從而更好的分析其核心數(shù)據(jù)。

2數(shù)據(jù)挖掘系統(tǒng)結(jié)構(gòu)模型分析

隨著科技和素質(zhì)教育的發(fā)展，全國高校教學管理中對教學數(shù)據(jù)挖掘系統(tǒng)的應用越來越多，在高校教學管理中數(shù)據(jù)挖掘系統(tǒng)實現(xiàn)的功能主要包含利用Apriori算法對學生成績數(shù)據(jù)庫中各個學科成績的數(shù)據(jù)挖掘；其次是將分類算法對生源家庭情況和畢業(yè)信息進行分析，從而更好地指導工作。我們從以上分析中對系統(tǒng)結(jié)構(gòu)模型進行優(yōu)化設計，使系統(tǒng)各個模塊之間相互獨立，該系統(tǒng)主要有以下幾個特點，首先是界面友好型特點，方便操作；其次是運行速度快熱點，具有系統(tǒng)占用小的特點；再次是實用性強的特點，有很好的容錯性。

2.1系統(tǒng)平臺設計

2.1.1系統(tǒng)硬件平臺設計

在利用數(shù)據(jù)挖掘技術對教學管理進行設計的過程中，服務器是系統(tǒng)運行的核心構(gòu)成部分，服務器運行性能的好壞直接影響整個系統(tǒng)運行性能高低，而且對系統(tǒng)的安全性和穩(wěn)定性也有較大的影響，本系統(tǒng)采用了專用數(shù)據(jù)服務器和應用服務器1臺，內(nèi)存選擇為2G，雙CPU，硬盤為：120*4G，。客戶在進行系統(tǒng)安裝分析的過程根據(jù)自己的實際情況實施安裝設計；在實施其他設備設計的過程中，為了方便與因特網(wǎng)和校園網(wǎng)的連接，采用的信息交流方式是交換機形式，能夠很好地保證信息溝通暢通無阻，同時注意控制臺和光纖模塊的設計，保證硬件設備使用性能的提高。

2.1.2系統(tǒng)軟件平臺設計

系統(tǒng)軟件的設計一般采用的是C/S結(jié)構(gòu)，這種結(jié)構(gòu)實際上就是我們在教學管理中常用的服務器和客戶機結(jié)構(gòu)形式的一種運用。這種結(jié)構(gòu)的軟件系統(tǒng)采用的是兩端硬件形式，這樣的設計能夠合理分配任務形式，將Server和Client端合理的分配在相應的位置處，降低系統(tǒng)通訊開銷。目前很多應用軟件系統(tǒng)均采用這種結(jié)構(gòu)形式的軟件。另外，在不同的模塊應用中利用不同的形式進行分析，使外部用戶和內(nèi)部用戶能夠通過訪問和現(xiàn)有的應用系統(tǒng)進行系統(tǒng)的擴展，提高系統(tǒng)應用性能。

B/S結(jié)構(gòu)是隨著因特網(wǎng)的應用對C/S應用結(jié)構(gòu)的一種改進，在這種結(jié)構(gòu)形式下用戶界面的實現(xiàn)方式為瀏覽器形式，系統(tǒng)前端實現(xiàn)方式為邏輯實現(xiàn)形式，但是整個系統(tǒng)的總體實現(xiàn)方式仍然在服務器端。B/S結(jié)構(gòu)利用不斷成熟和普及的瀏覽器技術實現(xiàn)原來需要復雜軟件才能實現(xiàn)的功能，而且在很大程度上節(jié)約了開發(fā)成本。B/S結(jié)構(gòu)由三層體系結(jié)構(gòu)構(gòu)成，分別是數(shù)據(jù)庫服務器、瀏覽器和Web服務器。本次研究采用B/S結(jié)構(gòu)框架，主要是因為B/S技術是在開發(fā)、非專有和標準組織下的一種制定方式；其次是因為B/S技術應用成本比較低，僅僅需要安裝和配制服務器上就可以使用，在客戶機方面的工作比較少，所以降低了管理成本；另外，B/S技術維護工作主要集中在服務器端，而客戶端需要維護的工作比較少，瀏覽器簡單易用。本系統(tǒng)采用三層B/S結(jié)構(gòu)模式，客戶端使用IE瀏覽器，第一層為Web服務器，第二層為數(shù)據(jù)庫服務器，見圖2。

2.2數(shù)據(jù)庫設計分析

2.2.1數(shù)據(jù)庫和挖掘系統(tǒng)的連接

在數(shù)據(jù)挖掘信息的分析中，J2EE是組件的核心構(gòu)成部分，它包含的各類組件和服務框架均比較多，在共同的標準和規(guī)格下各種J2EE架構(gòu)不同平臺之間存在較好的兼容性，通過對企業(yè)后端的信息產(chǎn)品和內(nèi)外部環(huán)境的分析，使用JDBC對關系型數(shù)據(jù)庫實施訪問是一種比較好的形式；JDBC技術由兩部分構(gòu)成，一部分是數(shù)據(jù)庫廠商提供的Java程序能夠與數(shù)據(jù)庫實施連接，另一部門主要是訪問數(shù)據(jù)庫的高層接口，這些驅(qū)動程序一般分為4種類型，其一是JDBC-ODBC橋驅(qū)動，將JDBC與微軟提供的ODBC實施連接；其二是利用完全Java網(wǎng)絡協(xié)議實施驅(qū)動處理，以便提供更好的數(shù)據(jù)庫服務器和應用服務器方式。其三是在本地API部分的Java驅(qū)動下利用制作成的代碼進行數(shù)據(jù)庫連接。其四是利用本地協(xié)議Java驅(qū)動，利用直接訪問數(shù)據(jù)庫的方式，目前數(shù)據(jù)庫驅(qū)動程序市場上一般選擇合適的數(shù)據(jù)庫驅(qū)動類型。在應用的過程中首先Java應用程序?qū)?shù)據(jù)庫的訪問，一般需要根據(jù)具體的需求選擇合適的驅(qū)動程序，從而根據(jù)各種驅(qū)動程序功能和特點分析呈現(xiàn)信息，編寫端口數(shù)據(jù)，如果將開發(fā)的應用誠信作為中間層進行分析，使用的服務器主要運行程序是中間段的運行，如果開發(fā)程序使用目標層的服務器，綜上所述驅(qū)動程序的實現(xiàn)對系統(tǒng)數(shù)據(jù)庫連接。

2.2.2數(shù)據(jù)庫設計分析

數(shù)據(jù)庫是決策支持數(shù)據(jù)源的結(jié)構(gòu)化數(shù)據(jù)環(huán)境，主要解決的是系統(tǒng)信息問題，將數(shù)據(jù)挖掘分析所需要的數(shù)據(jù)從設計整理好的信息導入本系統(tǒng)中，其體系、結(jié)構(gòu)和數(shù)據(jù)挖掘關系見圖3。數(shù)據(jù)倉庫主要是為數(shù)據(jù)的選擇和分析服務的，首先從操作環(huán)境中提取并集成數(shù)據(jù)，消除不需要的數(shù)據(jù)；其次實施數(shù)據(jù)的選擇和預分析，然后實施縮小數(shù)據(jù)范圍，提高數(shù)據(jù)挖掘質(zhì)量，隨著數(shù)量信息的增加，在數(shù)據(jù)挖掘中可能會面對大量的規(guī)則，但是很多用戶對總體數(shù)據(jù)含有的規(guī)則不是太感興趣，他們往往更關心某些區(qū)域的隱含規(guī)則，采用總體數(shù)據(jù)實時挖掘分析。所以關聯(lián)規(guī)則的挖掘需要根據(jù)用戶的興趣方向?qū)嵤?shù)據(jù)區(qū)域細化和分化處理，以便能夠很好地促進系統(tǒng)性能的提高。另外，系統(tǒng)實施的過程中，用戶必須要依據(jù)自己的具體要求進行數(shù)據(jù)分類分析，并在系統(tǒng)處理中實施針對性的技術挖掘，促進數(shù)據(jù)挖掘質(zhì)量的提高。

3系統(tǒng)實現(xiàn)

3.1系統(tǒng)登錄

系統(tǒng)登錄之前首先要進行身份認真，用戶身份信息主要從學校教學管理系統(tǒng)中得出，指派一名計算機教室作為本系統(tǒng)的管理者。系統(tǒng)運行過程中會出現(xiàn)“登錄”頁面，這時要求用于輸入用戶名和密碼試試身份認證，而后會顯示挖掘系統(tǒng)主界面。

3.2系統(tǒng)維護實現(xiàn)

系統(tǒng)維護界面一般只有管理員才能進入，招生管理人員和教務人員對其只有查詢權(quán)限。數(shù)據(jù)庫的維護主要是針對系統(tǒng)中所有數(shù)據(jù)的一種維護和管理，特別是對來自于傳統(tǒng)教學管理系統(tǒng)中的數(shù)據(jù)維護和管理工作。比如計算機系的學生成績信息的維護和管理，系統(tǒng)主要解決的是屬性名稱不一致問題，可以除去一些冗余或不需要的數(shù)形。將挖掘系統(tǒng)主界面打開，而后選擇數(shù)據(jù)錄入維護，進入數(shù)據(jù)錄入界面，見圖4。

3.3課程優(yōu)化模塊分析

3.3.1數(shù)據(jù)挖掘查詢工作的實現(xiàn)

查詢功能的實現(xiàn)和一般系統(tǒng)查詢功能是一致的，該模塊主要面向的是向?qū)W校監(jiān)管人員提供全面的查詢平臺，對課程先后順序與學生考試成績進行分析。此模塊被選定后需要輸入幾門相關的課程名稱實施排課指導，并挖掘出一定的數(shù)據(jù)庫D作為學生成績記錄的集合實施關聯(lián)性規(guī)則挖掘，而后分析、總結(jié)課程之間的相互關系，從而起到指導排課的作用，依據(jù)學生的考試成績分析出課堂與課堂之間的內(nèi)在聯(lián)系，見圖5為系統(tǒng)的排課指導界面。

3.3.2招生管理預測查詢

在這個模塊的分析和觀察中，主模板主要是將考生的基本信息（姓名、性別、畢業(yè)學校、總分以及戶籍等）納入系統(tǒng)分析中，以此來判斷學生入學的可能性；如果招生人員選擇這個模塊后首先要輸入的是考生的編號，然后招生管理預測查詢模塊就會導出查詢結(jié)果。在對往年入學的生源情況進行統(tǒng)計分析的過程中，利用樸素貝葉斯分類方法生成模型的訓練，用這種方法來預測本年度學生生源情況，在分析和預測的過程中考慮我校入學可能性的學生生源的基本信息，然后有針對性地對某類學生實施重點宣傳，通過這種方式能夠大大提高招生效率。

3.3.3學生與教師管理子模塊的實現(xiàn)

此模塊主要實現(xiàn)的是不同的登錄用戶分配不同的功能菜單，括維護學生與教師的一些相關的基礎信息的管理與維護、提供學生與教師查看相關信息等。當系統(tǒng)啟動時會出現(xiàn)登錄對話框，輸入用戶名和密碼才能進入到程序。如登錄信息不合法，則在程序中看不到任何數(shù)據(jù)。正常登錄的情況下可以進行學生與教師信息的管理。當以管理員或教師身份登陸之后，可以對學生的信息進行管理，包括信息的錄入、修改、刪除等功能。

3.4學生成績評估子模塊實現(xiàn)分析

首先建立成績分類模型建樹，成績分類模型能夠通過以下步驟獲?。涸诮虒W系統(tǒng)的學生成績數(shù)據(jù)庫中錄入信息的樣本數(shù)據(jù)記錄的基礎之上，選擇使用何種決策樹算法建立決策樹，構(gòu)建一個能夠?qū)W生成績特征進行描述的學生成績分類模型；其次要建立學生成績評估利用上一步所構(gòu)建的模型，產(chǎn)生條件規(guī)則，并且使用該規(guī)則對進行測試的學生成績進行一個預測。然后實施學生學生成績評估，具體而言，對學生成績評估工作流程如下：

1）歸納學生成績的特征屬性：

2）分析并處然后理學生成績的特征屬性；

3）在上述成績歸納與分析的基礎上，設計學生成績的評估分類模型；

4）輸入學生的成績，對成績進行分類預測。

在教學管理中的學生成績數(shù)據(jù)庫里面，學生成績具有非常多的成績屬性，比如說，班級、學號、專業(yè)、成績等屬性，對這些屬性首先進行分析歸納，目的是要將無關的內(nèi)容或者是弱相關的內(nèi)容進行剔除，從這些大量的屬性中選擇和目標正相關的內(nèi)容當做決策樹的結(jié)點。

4結(jié)語

在信息技術和科技技術的推動下，數(shù)據(jù)挖掘技術得到較大的發(fā)展，在人們的工作和生活中面臨著大量的信息，數(shù)據(jù)挖掘就是利用數(shù)據(jù)統(tǒng)計、人工智能的知識對大量的信息進行分析和總結(jié)，將有價值的信息挖掘出來，指導人們更好的工作和學習。本文通過對高校教學管理實施數(shù)據(jù)挖掘技術應用，分析高校教學管理的優(yōu)化設計方案，利用數(shù)據(jù)挖掘技術對學生的個人基本信息、畢業(yè)成績等實施查詢和分析，然后根據(jù)實際情況設計出相應的教學管理數(shù)據(jù)挖掘系統(tǒng)，從而得出新的有價值的信息，這樣更加有利于教學管理，提高教學管理效率，促進教學質(zhì)量的提高。

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