長江大學(xué)工程技術(shù)學(xué)院信息工程學(xué)院 張 路 張繼成

數(shù)據(jù)挖掘在高校教學(xué)質(zhì)量評價中的應(yīng)用

長江大學(xué)工程技術(shù)學(xué)院信息工程學(xué)院 張 路 張繼成

本文首先簡要概述數(shù)據(jù)挖掘的定義、方法及處理過程，進(jìn)而分析數(shù)據(jù)挖掘在高校教學(xué)質(zhì)量評價領(lǐng)域中的應(yīng)用。主要從三個方面進(jìn)行分析：提高教學(xué)質(zhì)量、改善課程體系結(jié)構(gòu)、教師的課堂教學(xué)效果與學(xué)生的學(xué)習(xí)效果評價，最后得出結(jié)論。

數(shù)據(jù)挖掘；教學(xué)質(zhì)量；學(xué)習(xí)效果；課程結(jié)構(gòu)

高校的教育教學(xué)管理正與計算機(jī)網(wǎng)絡(luò)技術(shù)不斷結(jié)合，形成了網(wǎng)絡(luò)化校園，提高了管理質(zhì)量與工作效率。在教學(xué)管理信息化的過程中形成了海量的數(shù)據(jù)信息，本課題所研究的正是如何在這些海量信息中提取有價值的數(shù)據(jù)。

數(shù)據(jù)挖掘是一門綜合了人工智能、機(jī)器學(xué)習(xí)、數(shù)據(jù)庫、統(tǒng)計學(xué)和細(xì)心科學(xué)等知識的跨多學(xué)科技術(shù)，數(shù)據(jù)挖掘技術(shù)可以從大量的數(shù)據(jù)中提取篩選出有價值的信息，為決策者做出正確的決策提供有效的理論依據(jù)。因此，可以在海量的教務(wù)系統(tǒng)信息中應(yīng)用數(shù)據(jù)挖掘技術(shù)，從而找出科學(xué)規(guī)律以及數(shù)據(jù)之間的關(guān)聯(lián)關(guān)系，為更好的提高教育教學(xué)質(zhì)量提供服務(wù)。

一、數(shù)據(jù)挖掘的定義

數(shù)據(jù)挖掘，就是從大量的、不完全的、有噪聲的、模糊的、隨機(jī)的數(shù)據(jù)集中，提取隱含在其中的、人們事先不知道的，新穎有效的、潛在的有用的信息和知識模式的過程。

二、數(shù)據(jù)挖掘的方法

數(shù)據(jù)挖掘的方法有：序列模式分析、關(guān)聯(lián)分析、分類分析、聚類分析[1]。序列模式分析的功能主要是用來找出數(shù)據(jù)之間在時間上的前后關(guān)系。比如它可以發(fā)現(xiàn)類似于：在第二周，教師講解了第二章物理層，接著在第三周講解了第三章數(shù)據(jù)鏈路層”之類的知識。關(guān)聯(lián)分析的功能是利用設(shè)定的關(guān)聯(lián)規(guī)則，深入挖掘出數(shù)據(jù)之間看似毫不相干的隱蔽關(guān)系。例如它可以發(fā)現(xiàn)類似于：部分已婚男士在購買尿不濕的同時居然也購買了啤酒”之類的知識。分類分析的方法是通過標(biāo)記示例數(shù)據(jù)庫中的數(shù)據(jù)，運(yùn)用分類技術(shù)，按照數(shù)據(jù)挖掘中的標(biāo)記分類，分析出類型之間的分類規(guī)則，將挖掘出的分類規(guī)則應(yīng)用在其他數(shù)據(jù)中，對其他數(shù)據(jù)源進(jìn)行相同的分類。聚類分析是在沒有給定分類劃分方法的前提下，通過數(shù)據(jù)之間的相似度進(jìn)行分類的方法，以數(shù)據(jù)中能夠代表數(shù)據(jù)相似度的某個統(tǒng)計量作為依據(jù)，將相似度大的數(shù)據(jù)統(tǒng)計為一類。

三、數(shù)據(jù)處理過程

（1）數(shù)據(jù)準(zhǔn)備過程

數(shù)據(jù)準(zhǔn)備分為三個過程[2]，1.數(shù)據(jù)選擇，指在數(shù)據(jù)庫中選擇有關(guān)數(shù)據(jù)，如：提取 2011 級至 2015 級學(xué)生的計算機(jī)網(wǎng)絡(luò)課程筆試成績和綜合測評成績，對學(xué)生的考試成績與平時成績進(jìn)行分析。2.數(shù)據(jù)預(yù)處理，指對選擇的數(shù)據(jù)做簡單的處理，使經(jīng)過處理之后的數(shù)據(jù)可以作為數(shù)據(jù)挖掘的原始數(shù)據(jù)。這一過程主要是消除數(shù)據(jù)中一些不符合要求的數(shù)據(jù)，降低噪聲。避免出現(xiàn)相同數(shù)據(jù)不同名或名稱相同意義不同的數(shù)據(jù)，以及數(shù)據(jù)記錄不完整的數(shù)據(jù)。如同一門課程在不同時期的不同名稱，《計算機(jī)網(wǎng)絡(luò)》有時又叫做《計算機(jī)網(wǎng)絡(luò)技術(shù)》、提取的學(xué)生成績數(shù)據(jù)中，少數(shù)同學(xué)有緩考，作弊等情況，要將這些不完整的數(shù)據(jù)記錄進(jìn)行刪除。3.數(shù)據(jù)變換，指的是精簡所選數(shù)據(jù)的維度，將數(shù)據(jù)中一些無關(guān)的屬性刪除，只保留對數(shù)據(jù)挖掘有用的數(shù)據(jù)。

（2）數(shù)據(jù)挖掘階段

此階段指的是利用數(shù)據(jù)挖掘的各種算法和分析工具對數(shù)據(jù)進(jìn)行計算，挖掘數(shù)據(jù)之間的關(guān)聯(lián)關(guān)系。數(shù)據(jù)挖掘算法各有特色，沒有好壞之分，相同的數(shù)據(jù)由于所選取的挖掘算法不同，可能會得到完全不同的結(jié)果，所以，選取適合實際問題的算法對挖掘的質(zhì)量和效果有非常大的影響。

（3）結(jié)果表達(dá)和解釋階段

此階段的功能是對挖掘出的有價值的信息進(jìn)行總結(jié)歸納，剔除冗余和噪聲。如果挖掘的過程并沒有得到有價值的關(guān)系，則需要重復(fù)執(zhí)行前兩步，重新選取數(shù)據(jù)，或者挖掘算法，重新進(jìn)行挖掘。如通過對2011級到2015級學(xué)生的所學(xué)課程及成績運(yùn)用關(guān)聯(lián)分析算法進(jìn)行挖掘，歸納分析結(jié)果，可以得出學(xué)生綜合成績與開設(shè)課程之間的關(guān)聯(lián)關(guān)系。

四、數(shù)據(jù)挖掘技術(shù)在高校教學(xué)中的應(yīng)用

（1）提高教學(xué)質(zhì)量

為提高教學(xué)質(zhì)量，加強(qiáng)對年輕教師的管理，學(xué)院在每學(xué)期會對年輕教師進(jìn)行綜合測評，測評的方式是由教師所在分院的院領(lǐng)導(dǎo)、督導(dǎo)專家、同事、所教學(xué)生就任課教師的教學(xué)態(tài)度、指導(dǎo)思想、教學(xué)內(nèi)容設(shè)置與組織形式、教學(xué)方式方法以及最終的教學(xué)效果進(jìn)行打分測評。但是，由于評價人在對評價標(biāo)準(zhǔn)的理解上存在偏差，學(xué)生在評價老師的時候帶有一定的隨意性，對學(xué)科知識具有一定的好惡，進(jìn)而會影響對任課教師教學(xué)質(zhì)量的評價。因此，測評結(jié)果并不一定會準(zhǔn)確的反應(yīng)任課教師的實際教學(xué)能力。將數(shù)據(jù)挖掘技術(shù)應(yīng)用于教學(xué)綜合測評，合理設(shè)定教學(xué)質(zhì)量測評中院領(lǐng)導(dǎo)、督導(dǎo)專家、同行以及學(xué)生打分的權(quán)重系數(shù)，使用Apriori算法對選擇的數(shù)據(jù)進(jìn)行挖掘，得出教學(xué)質(zhì)量與年輕教師教齡、職稱、學(xué)歷結(jié)構(gòu)、教學(xué)方法的關(guān)聯(lián)關(guān)系。學(xué)院教務(wù)處可以將挖掘出的這些關(guān)系綜合應(yīng)用于教學(xué)管理中，制定出可以客觀公正的量化教師課堂教學(xué)質(zhì)量的制度。

（2）優(yōu)化課程體系結(jié)構(gòu)

通過對專業(yè)所開設(shè)課程數(shù)據(jù)以及畢業(yè)生畢業(yè)去向數(shù)據(jù)進(jìn)行挖掘，可以得出學(xué)生在校所學(xué)課程和畢業(yè)之后工作去向之間的關(guān)系。如：課程之間先修課的問題，課程體系結(jié)構(gòu)中課時分配關(guān)系等。比如，計算機(jī)專業(yè)的《網(wǎng)絡(luò)工程與網(wǎng)絡(luò)管理》往往將《計算機(jī)網(wǎng)絡(luò)技術(shù)》作為先修課程，使得在學(xué)習(xí)網(wǎng)絡(luò)管理課程時具備一定的網(wǎng)絡(luò)基礎(chǔ)知識，能夠?qū)W(wǎng)絡(luò)分層、IP地址、網(wǎng)絡(luò)協(xié)議等內(nèi)容有一定的了解，進(jìn)而對網(wǎng)絡(luò)管理課程中的交換機(jī)、路由器劃分子網(wǎng)能夠很好的理解?！毒W(wǎng)絡(luò)工程與網(wǎng)絡(luò)管理》課程之后還可以設(shè)置《局域網(wǎng)組建與管理》課程，根據(jù)社會對人才的需求，合理安排教學(xué)內(nèi)容，有利于學(xué)生就業(yè)。此外，還可以優(yōu)化課程，摒棄陳舊課程，加入新的教學(xué)內(nèi)容，如計算機(jī)專業(yè)可以加大項目教學(xué)和實訓(xùn)課時，引進(jìn)基于Android的程序開發(fā)類課程，進(jìn)一步提高學(xué)生的創(chuàng)新實踐能力。

（3）合理評價學(xué)生學(xué)習(xí)效果與教師課堂教學(xué)之間的關(guān)系

運(yùn)用數(shù)據(jù)挖掘技術(shù)對教師的課堂教學(xué)以及學(xué)生的學(xué)習(xí)效果進(jìn)行客觀分析挖掘，不僅可以檢測教師的課堂教學(xué)質(zhì)量水平，而且對教學(xué)和學(xué)習(xí)行為起到積極推動作用，激發(fā)學(xué)生學(xué)習(xí)和教師工作的積極性。通過分析挖掘教師課堂教學(xué)效果與學(xué)生學(xué)習(xí)效果之間的關(guān)系，可以發(fā)現(xiàn)隱藏在其中的對教學(xué)質(zhì)量提高起到積極和消極方面的因素，對積極的因素進(jìn)行發(fā)揚(yáng)，對消極的因素盡量避免，這樣可以對教師起到鼓勵與鞭策的作用。

五、總結(jié)

通過對數(shù)據(jù)挖掘技術(shù)與高校教育教學(xué)工作進(jìn)行結(jié)合，可以發(fā)揮出數(shù)據(jù)挖掘的優(yōu)勢，挖掘出隱藏的對提高高校教學(xué)質(zhì)量水平有利與有弊的因素，進(jìn)而進(jìn)行有針對性的發(fā)揚(yáng)與遏制，可以有效提高高校教學(xué)水平。如何應(yīng)用數(shù)據(jù)挖掘技術(shù)來提高高等教育教學(xué)水平是目前一個具有挑戰(zhàn)性的課題。

[1]侯錕．?dāng)?shù)據(jù)挖掘技術(shù)在高校教育教學(xué)中的應(yīng)用[J]．吉林省教育學(xué)院學(xué)報,2012(7):51-52．

[2]張林．?dāng)?shù)據(jù)挖掘技術(shù)及其在高等教育教學(xué)中對的應(yīng)用[J]．宿州學(xué)院學(xué)報,2011(2):95-97．

[3]劉征．基于數(shù)據(jù)挖掘技術(shù)的教學(xué)質(zhì)量評價系統(tǒng)的研究[J]．電腦知識與技術(shù),2013(6):1256-1257．

張路（1985—），男，山東泰安人，碩士，講師，主要研究領(lǐng)域為：本體與語義Web、信息檢索，數(shù)據(jù)挖掘。

張繼成（1984—），男，河南信陽人，碩士，講師，主要研究領(lǐng)域為：高性能計算與無線網(wǎng)絡(luò)、數(shù)據(jù)挖掘。

湖北省教育科學(xué)規(guī)劃2016年度立項課題資助（2016GB125）。