楊淑芳　黃晨　貢國忠　景征駿

[摘 要] 大數(shù)據(jù)是互聯(lián)網(wǎng)教育平臺的寶貴資源，大數(shù)據(jù)挖掘是互聯(lián)網(wǎng)教育平臺為學(xué)習(xí)者提供個性化服務(wù)的重要技術(shù)。主要探討聚類、分類、關(guān)聯(lián)分析、特異群組挖掘四種大數(shù)據(jù)挖掘技術(shù)在個性化教學(xué)中的應(yīng)用。大數(shù)據(jù)挖掘技術(shù)將極大地提高互聯(lián)網(wǎng)教育平臺的個性化、智能化水平，使互聯(lián)網(wǎng)教育在深化教育改革，提高國民素質(zhì)中發(fā)揮重要作用。

[關(guān)鍵詞] 計算機；應(yīng)用現(xiàn)狀；趨勢研究

doi ： 10 . 3969 / j . issn . 1673 - 0194 . 2018. 19. 063

[中圖分類號] TP311 [文獻標(biāo)識碼] A [文章編號] 1673 - 0194（2018）19- 0147- 02

0 引 言

習(xí)近平同志指出，教育是提高人民綜合素質(zhì)、促進人的全面發(fā)展的重要途徑，是民族振興、社會進步的重要基石，是對中華民族偉大復(fù)興具有決定性意義的事業(yè)。李克強同志于2018年6月在寧夏考察時談到，“互聯(lián)網(wǎng)+教育”是促進起點公平的有效手段，它讓偏遠地區(qū)的孩子也能“走進”名校名師課堂，大大拓寬了他們的視野。隨著云計算、物聯(lián)網(wǎng)、移動互聯(lián)網(wǎng)技術(shù)的迅猛發(fā)展，互聯(lián)網(wǎng)教育的浪潮席卷而來，為教育教學(xué)帶來了變化和革命，互聯(lián)網(wǎng)教育不僅受到教育領(lǐng)域?qū)＜覍W(xué)者的關(guān)注，也引起了互聯(lián)網(wǎng)企業(yè)的廣泛興趣。近年來，針對用戶的個性化教學(xué)服務(wù)成為互聯(lián)網(wǎng)教育的重要主題之一。為學(xué)習(xí)者提供個性化教學(xué)服務(wù)需要對互聯(lián)網(wǎng)教育平臺不同類型的海量數(shù)據(jù)進行有效整合，并以此為基礎(chǔ)進行數(shù)據(jù)挖掘和實時分析，發(fā)現(xiàn)學(xué)習(xí)者個性化特征、興趣和需求，進而有針對性地提供教學(xué)服務(wù)。

1 大數(shù)據(jù)是互聯(lián)網(wǎng)教育平臺的寶貴資源

互聯(lián)網(wǎng)教育平臺數(shù)據(jù)主要分為三類：學(xué)習(xí)者數(shù)據(jù)、教師數(shù)據(jù)、教學(xué)資源數(shù)據(jù)。隨著云計算、移動互聯(lián)網(wǎng)、社交網(wǎng)絡(luò)等技術(shù)的快速發(fā)展及其在教育領(lǐng)域的廣泛應(yīng)用，互聯(lián)網(wǎng)教育平臺數(shù)據(jù)具備了大數(shù)據(jù)的特征，主要體現(xiàn)在以下四個方面：

（1）互聯(lián)網(wǎng)教育平臺數(shù)據(jù)類型繁多，不僅包含學(xué)習(xí)者、教師等人員信息，也包含文本、PPT、Flash、音頻、視頻等教學(xué)資源數(shù)據(jù)，以及提問、答疑、交流等教學(xué)過程中產(chǎn)生的各類異構(gòu)數(shù)據(jù)。這些數(shù)據(jù)的組織形式、形態(tài)結(jié)構(gòu)和類型格式很多，既有結(jié)構(gòu)化數(shù)據(jù)，也有大量的半結(jié)構(gòu)化和非結(jié)構(gòu)化數(shù)據(jù)。

（2）互聯(lián)網(wǎng)教育平臺數(shù)據(jù)體量浩大，以騰訊公司的教育平臺騰訊大學(xué)為例，目前包含微信學(xué)院、開發(fā)平臺學(xué)院、營銷學(xué)院、游戲?qū)W院5個學(xué)院，課程覆蓋IT·互聯(lián)網(wǎng)、設(shè)計·創(chuàng)作、語言·留學(xué)、職業(yè)·考證、升學(xué)·考研、興趣·生活6大類別，匯聚了海量課程資源，擁有數(shù)萬名學(xué)生。

（3）互聯(lián)網(wǎng)教育平臺數(shù)據(jù)流量增長迅猛，近年來以各類慕課、微課為代表的教學(xué)資源急速增加，同時移動學(xué)習(xí)App的廣泛應(yīng)用使得用戶產(chǎn)生的搜索、點擊、觀看等數(shù)據(jù)也在迅速膨脹，這些數(shù)據(jù)時效性強，必須及時處理和分析，才能有效利用其價值。

（4）互聯(lián)網(wǎng)教育平臺的海量數(shù)據(jù)中蘊藏著巨大的價值，可以在教育教學(xué)中發(fā)揮重要作用，但是這些海量數(shù)據(jù)中也有很多無用信息，所以呈現(xiàn)出低價值密度的特點。

教育大數(shù)據(jù)的服務(wù)價值體現(xiàn)在聚焦、診斷、服務(wù)于“人”的學(xué)習(xí)全過程，以促進每個學(xué)習(xí)者的學(xué)習(xí)績效[1]。大數(shù)據(jù)是互聯(lián)網(wǎng)教育平臺的寶貴資源，為學(xué)習(xí)者在教育平臺上獲得個性化教學(xué)服務(wù)奠定了基礎(chǔ)。

2 大數(shù)據(jù)挖掘是個性化教學(xué)服務(wù)的重要技術(shù)

在大數(shù)據(jù)滲透到當(dāng)今每一個行業(yè)和業(yè)務(wù)領(lǐng)域的時代，挖掘數(shù)據(jù)的潛能越發(fā)被各個領(lǐng)域所重視[2]。挖掘數(shù)據(jù)是開展個性化教學(xué)的重要技術(shù)之一[3]。互聯(lián)網(wǎng)教育平臺大數(shù)據(jù)的4V（volume、variety、velocity、value）特征決定了所采用的數(shù)據(jù)分析和處理技術(shù)應(yīng)當(dāng)是大數(shù)據(jù)挖掘技術(shù)，而不是傳統(tǒng)的數(shù)據(jù)挖掘技術(shù)。應(yīng)用大數(shù)據(jù)挖掘技術(shù)，互聯(lián)網(wǎng)教育平臺可以為學(xué)習(xí)者提供全方位、深層次的個性化教學(xué)服務(wù)。熊赟等[4]認為，大數(shù)據(jù)挖掘技術(shù)主要包括：面向多源異構(gòu)、不完整數(shù)據(jù)的不確定數(shù)據(jù)挖掘技術(shù)；面向復(fù)雜數(shù)據(jù)組織形式的圖數(shù)據(jù)挖掘技術(shù)，尤其是基于語義的異質(zhì)網(wǎng)絡(luò)數(shù)據(jù)挖掘；面向結(jié)構(gòu)化稀疏性的超高維數(shù)據(jù)挖掘技術(shù)，面向價值高但密度價值低特征的特異群組挖掘技術(shù)；面向動態(tài)數(shù)據(jù)的實時、增量數(shù)據(jù)挖掘技術(shù)；高性能計算支持的分布式、并行數(shù)據(jù)挖掘技術(shù)等。大數(shù)據(jù)挖掘既需要對大數(shù)據(jù)有效的新的挖掘算法，也需要信息領(lǐng)域新的支撐工具和設(shè)施，如Hadoop、Spark等云計算基礎(chǔ)構(gòu)架，它們具有動態(tài)可擴展、高靈活性的特點[5]，可以滿足大數(shù)據(jù)挖掘和實時分析的要求。

3 基于大數(shù)據(jù)挖掘的個性化教學(xué)服務(wù)

本文主要探討聚類、分類、關(guān)聯(lián)分析、特異群組挖掘四種大數(shù)據(jù)挖掘技術(shù)在互聯(lián)網(wǎng)教育平臺個性化教學(xué)服務(wù)中的應(yīng)用。

3.1 聚類及其應(yīng)用

聚類分析是根據(jù)對象的屬性和特征將相似的對象聚類成簇，可以幫助人們掌握事物的內(nèi)部規(guī)律。根據(jù)背景、身份、年齡等個人信息，瀏覽、點擊、觀看、下載等教學(xué)資源使用信息，以及閱讀、測試、討論等學(xué)習(xí)行為數(shù)據(jù)對學(xué)習(xí)者進行聚類，分析不同學(xué)習(xí)群體的不同特點、興趣和愛好，采取針對性的分類教學(xué)，滿足學(xué)習(xí)者的個性化需求。例如，根據(jù)若干門課程成績對學(xué)習(xí)者聚類，把其分為優(yōu)秀、良好、中等、不合格四個等級，根據(jù)學(xué)習(xí)者的不同等級，為其制定不同難度的后續(xù)學(xué)習(xí)計劃。根據(jù)類型、語種、標(biāo)題、關(guān)鍵字、點擊率等屬性對教學(xué)資源進行聚類，可以為學(xué)習(xí)者進行相關(guān)性學(xué)習(xí)資源推薦。例如，《史記》、《漢書》、《后漢書》和《三國志》在中華史學(xué)著作中享有很高的聲譽，并稱“前四史”，屬于同一類，為《史記》學(xué)習(xí)者推薦《漢書》、《后漢書》和《三國志》的學(xué)習(xí)資源，既可以很好地滿足學(xué)習(xí)者的興趣，也可以幫助學(xué)習(xí)者在歷史知識方面更上一層樓。

3.2 分類及其應(yīng)用

分類是根據(jù)已有數(shù)據(jù)樣本集構(gòu)造一個分類器，即分類模型，在數(shù)據(jù)集中的數(shù)據(jù)和類別標(biāo)號之間建立映射，分類器能對未知類別的數(shù)據(jù)賦予類別。決策樹、貝葉斯網(wǎng)絡(luò)、神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)、支持向量機、深度學(xué)習(xí)等都是分類分析中的重要技術(shù)。分類技術(shù)可以用于學(xué)習(xí)者學(xué)習(xí)成績預(yù)測，學(xué)習(xí)需求預(yù)測，學(xué)習(xí)風(fēng)險預(yù)警等[6]。例如，將學(xué)習(xí)成績分為優(yōu)良中差4個等級，根據(jù)學(xué)習(xí)者的背景、以往成績單成績、活動日志等進行新課程的學(xué)習(xí)成績預(yù)測，預(yù)測成績等級；將學(xué)習(xí)課程按內(nèi)容分類，根據(jù)學(xué)習(xí)者的背景、以往學(xué)習(xí)內(nèi)容、活動日志、學(xué)習(xí)路徑等預(yù)測其新的學(xué)習(xí)需求，為其推送需要的學(xué)習(xí)課程；根據(jù)學(xué)習(xí)者的學(xué)習(xí)成績、參與程度、課堂表現(xiàn)等數(shù)據(jù)預(yù)測其學(xué)習(xí)風(fēng)險，若屬于高危一類，須及時對學(xué)習(xí)者進行干預(yù)，提供個性化指導(dǎo)。

近年來，場景化、情景化的資源推薦服務(wù)也引起了關(guān)注[7]。通過場景建模、場景分類和學(xué)習(xí)者場景識別，可以為學(xué)習(xí)者提供契合其所處場景的教學(xué)資源。例如，若發(fā)現(xiàn)學(xué)習(xí)者的設(shè)備場景是移動終端，則向其推薦時長較短的微課視頻，以便于碎片化學(xué)習(xí)，若檢測到學(xué)習(xí)者的設(shè)備場景是臺式機，則向其推薦時長較長難度較大的慕課視頻，讓其集中精力長時間學(xué)習(xí)。

3.3 關(guān)聯(lián)分析及其應(yīng)用

關(guān)聯(lián)分析是尋找數(shù)據(jù)項之間有趣的關(guān)聯(lián)關(guān)系，并以關(guān)聯(lián)規(guī)則的形式表示。關(guān)聯(lián)分析最著名的應(yīng)用莫過于沃爾瑪超市啤酒和尿布的案例，通過對用戶消費的歷史數(shù)據(jù)進行關(guān)聯(lián)分析，了解用戶的購買模式，進而選擇營銷方案。關(guān)聯(lián)性是大數(shù)據(jù)背景下數(shù)字教育資源服務(wù)的特征之一[8]。教學(xué)資源在內(nèi)容、主題等方面具有關(guān)聯(lián)性，學(xué)習(xí)者和教師會因為興趣和學(xué)習(xí)需要建立實時或非實時的討論小組，進行問答交流、討論協(xié)作，從而產(chǎn)生豐富的關(guān)聯(lián)關(guān)系。通過對教學(xué)資源、學(xué)習(xí)者的關(guān)聯(lián)分析，可以發(fā)現(xiàn)教學(xué)資源之間、學(xué)習(xí)者之間、教學(xué)資源和學(xué)習(xí)者之間的關(guān)聯(lián)，進而為學(xué)習(xí)者進行相關(guān)性學(xué)習(xí)主題設(shè)定和相關(guān)性學(xué)習(xí)資源推送。

3.4 特異群組挖掘及其應(yīng)用

特異群組挖掘是高價值、低密度的大數(shù)據(jù)挖掘中的特殊需求，它將大數(shù)據(jù)集中的少部分具有相似性的對象劃分到若干組中，而大部分數(shù)據(jù)對象不在任何組中，也不和其他對象相似，這樣的群組稱為特異群組[9]。特異群組挖掘可以用于分析教育社區(qū)中的學(xué)習(xí)者用戶，在龐大的學(xué)習(xí)者社會網(wǎng)絡(luò)中挖掘交流密切的小社區(qū)對于個性化教學(xué)有重要意義。例如，可以針對小社區(qū)用戶的特殊需求為其提供教學(xué)上的個性化定制服務(wù)，也可以通過特異群組的用戶社交網(wǎng)絡(luò)分析進行主題多樣性的學(xué)習(xí)資源推薦[10]。

4 結(jié) 語

在“互聯(lián)網(wǎng)+”時代，生產(chǎn)生活方式發(fā)生了巨大變化[11]，教育也在發(fā)生變革。以學(xué)習(xí)者、教師和教學(xué)資源為主構(gòu)成的大數(shù)據(jù)是互聯(lián)網(wǎng)教育平臺的寶貴資源。采用大數(shù)據(jù)挖掘技術(shù)深入分析平臺匯聚的大數(shù)據(jù)，互聯(lián)網(wǎng)教育可以為學(xué)習(xí)者提供個性化教學(xué)服務(wù)，學(xué)習(xí)者成為中心，互聯(lián)網(wǎng)教育平臺的學(xué)習(xí)資源得到充分利用，教師的作用得以充分展現(xiàn)，互聯(lián)網(wǎng)教育給教學(xué)帶來新變化，在深化教育改革，提高國民素質(zhì)中發(fā)揮重要作用。

主要參考文獻

[1]孟志遠， 盧瀟， 胡凡剛. 大數(shù)據(jù)驅(qū)動教育變革的理論路徑與應(yīng)用思考——首屆中國教育大數(shù)據(jù)發(fā)展論壇探析[J]. 遠程教育雜志， 2017（2）：9-18.

[2]顧小清， 薛耀鋒， 孫妍妍. 大數(shù)據(jù)時代的教育決策研究：數(shù)據(jù)的力量與模擬的優(yōu)勢[J]. 中國電化教育， 2016（1）：56-62.

[3]祝智庭， 孫妍妍， 彭紅超. 解讀教育大數(shù)據(jù)的文化意蘊[J]. 電化教育研究， 2017（1）：28-36.

[4]熊赟， 朱揚勇， 陳志淵. 大數(shù)據(jù)挖掘[M]. 上海：上?？茖W(xué)技術(shù)出版社， 2016.

[5]焦英楠. 淺談大數(shù)據(jù)環(huán)境下的云計算信息安全問題[J]. 中國管理信息化，2018（5）：165-169.

[6]楊現(xiàn)民，田雪松. 中國基礎(chǔ)教育大數(shù)據(jù)2016-2017：走向數(shù)據(jù)驅(qū)動的精準(zhǔn)教學(xué)[M].北京：科學(xué)出版社，2018.

[7]柳益君， 蔡秋茹， 何勝，等. 高校移動圖書館的場景化資源推薦服務(wù)：要素、模型和技術(shù)[J]. 圖書館學(xué)研究，2018（1）：67-71.

[8]余亮，陳時見，趙彤. 大數(shù)據(jù)背景下數(shù)字教育資源服務(wù)的內(nèi)涵、特征和模式[J]. 電化教育研究，2017（4）：66-71.

[9]熊赟， 朱揚勇. 特異群組挖掘：框架與應(yīng)用[J]. 大數(shù)據(jù)， 2015（2）：66-77.

[10]柳益君， 何勝， 吳智勤，等. 基于用戶社交網(wǎng)絡(luò)分析的高校圖書館主題多樣性閱讀推薦[J]. 圖書情報工作， 2018， 62（8）：67-73.

[11]崔一佳， 吳志偉. “互聯(lián)網(wǎng)+”時代企業(yè)管理的創(chuàng)新思考[J]. 中國管理信息化， 2018，21（4）：42-43.