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基于數據挖掘的成績(jì)分析系統
摘要：教學(xué)數據挖掘(EDM)在大數據和云計算的時(shí)代會(huì )起到越來(lái)越重要的作用，基于數據挖掘技術(shù)的成績(jì)分析系統就顯得很有必要。文章提出基于數據挖掘的成績(jì)分析系統的設計要求及目標，介紹系統界面及各模塊功能，在分析了軟件開(kāi)發(fā)模式及其優(yōu)點(diǎn)的基礎上，選擇了當前比較流行的基于B/S架構的三層體系結構，并詳細介紹了系統框架及設計實(shí)現方案設計。
關(guān)鍵詞：EDM 成績(jì)分析系統 B/S 數據挖掘
目前隨著(zhù)云計算和大數據等概念的普及，在教育教學(xué)中運用已經(jīng)存在的大數據來(lái)指導教學(xué)越來(lái)越成為可能。數據挖掘技術(shù)可以根據已有的學(xué)生的表現及成績(jì)，為在校學(xué)生改善學(xué)習方法、完善職業(yè)規劃、提高學(xué)生學(xué)習成績(jì)及為學(xué)生的學(xué)習提供個(gè)性化服務(wù)提供技術(shù)服務(wù)。
教學(xué)數據挖掘(EDM)是一個(gè)新興的領(lǐng)域，它充分運用大多學(xué)校中存在卻沒(méi)有用到的“死”數據，將這些數據按數據挖掘技術(shù)的要求進(jìn)行分析處理、統計分類(lèi)，可以有效預測學(xué)生的在未來(lái)一段時(shí)間的表現。
一、基于數據挖掘的成績(jì)分析系統的設計要求及目標
成績(jì)分析系統的最終作用就是實(shí)現有效決策，從而有效指導學(xué)生的學(xué)習和就業(yè)。這就要求數據挖掘系統可以實(shí)現多種數據類(lèi)型的挖掘任務(wù)，比如課程總成績(jì)之間的關(guān)系，課程各模塊之間的關(guān)系等，可以采用序列模式的發(fā)現、分類(lèi)模式的發(fā)現、聚類(lèi)模式的發(fā)現、關(guān)聯(lián)規則的發(fā)現等等。這就要求系統在設計上應該注重系統功能的完備。
成績(jì)分析系統的好壞，關(guān)鍵看此系統是否能夠從已有的數據中實(shí)現準確的預測，這就不可避免的要對以往存在大量數據進(jìn)行存取交互操作，這就要求此成績(jì)分析系統與底層數據庫系統緊密藕合，盡可能的使用數據管理系統的各種功能。由于此系統是可以通過(guò)網(wǎng)絡(luò )進(jìn)行分析處理數據的，所以要很好的支持Internet/Intranet環(huán)境，在網(wǎng)絡(luò )中存取數據對數據的安全性要求很高，所以數據庫的設計也是此系統的重要一個(gè)環(huán)節。軟件的使用和開(kāi)發(fā)講究可移植性和可拓展性，并且數據挖掘技術(shù)并不是一成不變的，這要求我們在系統設計和開(kāi)發(fā)的時(shí)候充分考慮到系統結構上的可擴展性。
二、系統框架及功能設計
成績(jì)分析系統的框架設計要充分考慮系統的特點(diǎn)、系統要求及用戶(hù)體驗，保證系統能夠高效、協(xié)調的運行處理數據。
整個(gè)系統將數據預處理模塊、用戶(hù)界面、數據挖掘模塊、數據庫和外部文件緊密地結合在一起，構成了一個(gè)層次結構。在這個(gè)分析系統中，主要有用戶(hù)界面，數據挖掘和處理部件、數據預處理模塊和數據庫管理模塊組成。
2.1用戶(hù)界面
用戶(hù)界面是一個(gè)系統軟件的門(mén)戶(hù)部件，主要包括圖形界面，web界面和用戶(hù)任務(wù)界面等，其主要提供的功能包括：
用戶(hù)操作任務(wù)提交：將用戶(hù)的操作提交到后臺，為用戶(hù)要處理的數據集進(jìn)行數據挖掘的預處理，選擇要操作的數據庫及使用的算法等功能，也包括各類(lèi)參數的選擇。
將處理結果反饋給用戶(hù)，從關(guān)聯(lián)規則的文本形式及樹(shù)表現形式或是層次結構的表現形式反饋給客戶(hù)。
給用戶(hù)提供數據挖掘算法的各類(lèi)參數，屬性等供用戶(hù)選擇和修改。
2.2數據預處理模塊
數據預處理模塊主要是對分析的數據進(jìn)行整理及數據格式轉換，將數據庫的不同格式的數據轉換成數據挖掘技術(shù)能夠處理的格式，或是批量將數據進(jìn)行關(guān)系型數據的轉換，此功能對本系統的擴展性和可移植性至關(guān)重要。
2.3數據挖掘模塊
此模塊是學(xué)生成績(jì)分析系統的核心部件，主要是根據數據挖掘算法進(jìn)行分析數據主要利用不同的算法進(jìn)行數據處理，有關(guān)聯(lián)規則算法，聚類(lèi)分析算法，預測算法等。
2.4 DBMS模塊
此模塊主要是用來(lái)數據庫管理，可以管理數據庫中底層數據，而且還可以管理已經(jīng)挖掘出來(lái)的數據結果，可以為以后增量挖掘做準備。
三、實(shí)現方案設計
傳統的軟件開(kāi)發(fā)模式，一般會(huì )有專(zhuān)門(mén)的客戶(hù)端，即“C/S”軟件應用模式，采取兩層結構的此種類(lèi)型的軟件，在使用上會(huì )有不少突出問(wèn)題。系統的安裝維護及升級困難，可伸縮性能較差，根據目前流行的軟件開(kāi)發(fā)模式，本系統的開(kāi)發(fā)采用基于B/S的三層體系結構。由瀏覽器、數據庫、應用服務(wù)器組成，客戶(hù)端由專(zhuān)用軟件改為瀏覽器，為軟件的升級及系統的可伸縮性提供了可能;數據庫服務(wù)器為獨立運行的服務(wù)器，為軟件的安全性及性能上提供了保證;應用服務(wù)器為應用邏輯處理服務(wù)器，主要是用來(lái)過(guò)程處理，從數據庫服務(wù)器中獲取數據，并將處理結果反饋給客戶(hù)端瀏覽器。
基于B/S的三層結構的主要特點(diǎn)包括：(1)保持數據庫獨立，使系統更加安全和便于維護。(2)應用服務(wù)器的放在應用層，和數據庫服務(wù)器，客戶(hù)端瀏覽器獨立存在，便于功能共享和拓展。(3)利用應用服務(wù)器的并行性和服務(wù)器本身的性能，可以對數據挖掘數據并行處理，提高數據處理效率。
根據以上的結論，本成績(jì)分析系統采用基于B/S的三層結構，數據庫服務(wù)器，應用服務(wù)器負責數據預處理和數據挖掘功能，提供各種下數據挖掘工具和算法，底層數據庫服務(wù)器存放各類(lèi)基礎數據。這樣，客戶(hù)端將任務(wù)請求發(fā)送給應用服務(wù)器，應用服務(wù)器啟動(dòng)數據挖掘工具對象，將各種查詢(xún)參數封裝，并在訪(fǎng)問(wèn)數據庫服務(wù)器后完成指定任務(wù)，并將分析結果返回給客戶(hù)端。
四、總結及展望
教學(xué)數據挖掘(EDM)雖然是一個(gè)新興的領(lǐng)域，但是已經(jīng)引起了不少專(zhuān)業(yè)人士的重視，通過(guò)EDM可以使得一些看似無(wú)用的教學(xué)數據變得活躍起來(lái)，通過(guò)EDM可以進(jìn)行學(xué)情分析，并有效指導學(xué)生的學(xué)習和就業(yè)。本文根據部分學(xué)院需求設計了一個(gè)可提供數據挖掘應用技術(shù)研究的實(shí)驗性平臺，在此平臺的基礎上可以進(jìn)一步拓展功能，為學(xué)院政策制定和執行提供有力的數據保障，從而進(jìn)一步推動(dòng)數據挖掘技術(shù)在教育教學(xué)中的應用。
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