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Web數據挖掘技術(shù)在個(gè)性化網(wǎng)絡(luò )教學(xué)中的應用研究
摘要:本文針對Web數據挖掘技術(shù)在個(gè)性化網(wǎng)絡(luò )教學(xué)中的應用進(jìn)行研究,有助于形成一種主動(dòng)的、協(xié)作的、開(kāi)放的網(wǎng)絡(luò )教育學(xué)習系統,實(shí)現個(gè)性化、協(xié)作性教育教學(xué),最大限度地發(fā)揮學(xué)習者的主動(dòng)性、積極性,最大限度地利用優(yōu)質(zhì)教育資源。
關(guān)鍵詞:Web數據挖掘;個(gè)性化教學(xué);網(wǎng)絡(luò )教育
隨著(zhù)互聯(lián)網(wǎng)技術(shù)的應用和發(fā)展,基于Internet的網(wǎng)絡(luò )教學(xué)逐漸成為有效利用社會(huì )優(yōu)勢教育資源的一種途徑。
網(wǎng)絡(luò )教學(xué)能夠突破傳統教學(xué)模式的時(shí)空限制,利用其多媒體和信息量大、交互性強、覆蓋面廣等特點(diǎn),為更多的人提供接受高等教育的機會(huì ),有力推動(dòng)了我國高等教育大眾化的進(jìn)程;網(wǎng)絡(luò )教學(xué)也是實(shí)現現代遠程教育的重要橋梁,許多高校設立了網(wǎng)絡(luò )教育學(xué)院,為學(xué)生共享學(xué)習資源、規劃學(xué)習進(jìn)度、自查學(xué)習效果、完成學(xué)位論文等提供了優(yōu)良的網(wǎng)絡(luò )環(huán)境;網(wǎng)絡(luò )教學(xué)方式成為各高校必不可少的教學(xué)手段,是高校改革教學(xué)方法、優(yōu)化教學(xué)過(guò)程、實(shí)施素質(zhì)教育的必然結果。
1 網(wǎng)絡(luò )教學(xué)現狀
目前,基于WWW(World Wide Web)的網(wǎng)絡(luò )教學(xué)系統在國內外逐步發(fā)展起來(lái),許多大學(xué)建立了自己的遠程教學(xué)站點(diǎn),以高校精品課程網(wǎng)站為代表的教學(xué)網(wǎng)站建設對于提高高等學(xué)校人才培養質(zhì)量,改進(jìn)學(xué)校育人環(huán)境,激發(fā)師生工作學(xué)習的積極性和創(chuàng )造性,有著(zhù)重要的作用。然而,通過(guò)對網(wǎng)絡(luò )教學(xué)系統的調查和學(xué)生反饋信息,發(fā)現不少網(wǎng)絡(luò )教學(xué)系統存在一定的問(wèn)題:
(1)動(dòng)態(tài)交互功能不強。遠程教育系統多是教學(xué)材料的堆砌,學(xué)生只能被動(dòng)地瀏覽教學(xué)內容,不能實(shí)際地參與到系統中進(jìn)行發(fā)現式、創(chuàng )造式地主動(dòng)學(xué)習,這樣就很難達到最佳的學(xué)習效果。
(2)系統的智能性較低。其一,不能根據學(xué)生的具體情況提供合適的、智能化的交互界面,調動(dòng)學(xué)生的興趣。其二,不能根據學(xué)生的學(xué)習能力和學(xué)習情況提供相應的指導,實(shí)現因“才”施教。
(3)系統的測試和評價(jià)功能不強�，F有的網(wǎng)上測試系統多是在固定的Web頁(yè)面上放一些固定的試題,不能根據學(xué)生的要求和學(xué)習情況自動(dòng)選題組卷、變換題目,靈活性較差,不能根據學(xué)生某個(gè)知識點(diǎn)上的薄弱發(fā)現學(xué)生知識體系中其他相關(guān)弱點(diǎn),而且難度級別較粗略,評價(jià)標準不夠準確。
(4)缺乏有效的引導。學(xué)生在網(wǎng)絡(luò )環(huán)境中隨意性較大,有的甚至盲目漫游,既浪費了時(shí)間又達不到學(xué)習的目的。
2 Web數據挖掘技術(shù)在網(wǎng)絡(luò )教學(xué)中的應用
目前網(wǎng)絡(luò )教學(xué)系統之所以存在上述缺陷,主要是由于忽視了受教育對象個(gè)體之間存在著(zhù)極大的差異性,例如:個(gè)人學(xué)習目標不同、學(xué)習能力不同、認知風(fēng)格不同,所以網(wǎng)絡(luò )教學(xué)必須是一種適應個(gè)別化學(xué)習需求的個(gè)性化教學(xué)。
為改善這些這不足之處,本文提出了個(gè)性化網(wǎng)絡(luò )教學(xué)的概念,通過(guò)將傳統的數據挖掘[1](Data Mining)同Web結合起來(lái),進(jìn)行Web數據挖掘[2],即從Web文檔和Web活動(dòng)中抽取學(xué)生感興趣的潛在的有用模式和隱藏的信息,作為對學(xué)生提供個(gè)性化教學(xué)服務(wù)的依據,協(xié)助管理者優(yōu)化站點(diǎn)結構,提高站點(diǎn)效率,更好地為網(wǎng)絡(luò )教學(xué)服務(wù)。其主要研究方法如下:
(1)改進(jìn)網(wǎng)絡(luò )教學(xué)系統性能。對Web系統的特性數據進(jìn)行分析,如:可以提供Web流量行為的分析,利用它來(lái)處理Web緩存、存取平衡等,可以改進(jìn)遠程教育系統性能。另外,隨著(zhù)網(wǎng)上交費等服務(wù)的展開(kāi),系統安全成為一個(gè)需要重點(diǎn)關(guān)注的問(wèn)題,Web使用挖掘可以提供有用的挖掘模式來(lái)檢測遠程教育站點(diǎn)入侵、欺詐等行為[3]。
(2)完善網(wǎng)絡(luò )教學(xué)站點(diǎn)結構。對所有學(xué)生的瀏覽路徑進(jìn)行挖掘,發(fā)現其中某些頁(yè)面的邏輯關(guān)聯(lián),把頻繁訪(fǎng)問(wèn)的一些頁(yè)面直接鏈接,以改善遠程教育站點(diǎn)結構。
(3)提供智能化服務(wù)。學(xué)生如何使用遠程教育網(wǎng)站來(lái)進(jìn)行學(xué)習對于遠程教育提供者來(lái)說(shuō)是很重要的。通過(guò)對學(xué)生行為和所選課程等關(guān)系的挖掘,發(fā)現其中的學(xué)生群學(xué)習特征和趨勢等,為遠程教育提供者提供決策依據。
(4)個(gè)性化需求設計。從單個(gè)學(xué)生的瀏覽信息發(fā)現學(xué)生的興趣,向每位學(xué)生提供符合其興趣要求的個(gè)性化界面。
3 基于Web數據挖掘的個(gè)性化網(wǎng)絡(luò )教學(xué)系統設計[4]
實(shí)現個(gè)性化網(wǎng)絡(luò )教學(xué)系統的關(guān)鍵就是在學(xué)習的各個(gè)階段對個(gè)體進(jìn)行差異化的分析處理和協(xié)助學(xué)習。首先需要對參加學(xué)習的個(gè)體情況進(jìn)行分類(lèi)以安排相應的教學(xué)內容和進(jìn)程;其次在學(xué)習的過(guò)程中,知識表示的內容需要根據對學(xué)習者的個(gè)人情況要求具有不同的形式;最后就是要對每一個(gè)階段的學(xué)習進(jìn)行相應的考核評估和反饋。
個(gè)性化的網(wǎng)絡(luò )教學(xué)系統模型如圖1所示。在該模型中引入了一個(gè)閉環(huán)反饋環(huán)節,讓系統根據不同的信息自動(dòng)調整來(lái)適應用戶(hù)學(xué)習需求,其中個(gè)性化處理引擎包括三個(gè)主要組成部分:分別是用戶(hù)信息收集中心、個(gè)性化分析中心、信息調度中心。
(1)用戶(hù)信息采集中心。這一模塊是個(gè)性化遠程教育的基礎,這是個(gè)性分析引擎的數據來(lái)源,其收集信息的質(zhì)量與數量將直接影響個(gè)性系統分析的質(zhì)量,采集的基本信息有用戶(hù)的經(jīng)常訪(fǎng)問(wèn)的地址與欄目感興趣的話(huà)題、用戶(hù)的IP地址、停留時(shí)間、訪(fǎng)問(wèn)的時(shí)間頻率、經(jīng)常提問(wèn)搜索的關(guān)鍵字、作業(yè)與考試的完成過(guò)程與結果、進(jìn)行電子討論的話(huà)題訪(fǎng)問(wèn)的時(shí)間段、用戶(hù)的必要個(gè)人信息。信息采集模塊負責收集這些信息,并把這些采集的信息順利的送往下一步的個(gè)性分析中心。對于用戶(hù)來(lái)說(shuō),用戶(hù)一旦登陸這個(gè)網(wǎng)站,其在上面發(fā)生的大多數的行為都可能被信息采集模塊所收集,用來(lái)進(jìn)行用戶(hù)的個(gè)性分析。
(2)個(gè)性化分析中心。個(gè)性分析中心有兩大主要組成部分:一是用戶(hù)的信息庫,二是分析處理模塊。它的工作方式是分析處理模塊結合最新采集的信息與信息庫中的數據資源進(jìn)行新的分析,并把分析結果傳遞到信息調度模塊,同時(shí)更新用戶(hù)信息庫中的數據。
(3)信息調度中心。根據個(gè)性分析引擎處理后的個(gè)性參數來(lái)調度幾大子系統,并選擇合適的教育信息資料將頁(yè)面反饋給用戶(hù)以滿(mǎn)足其需求,同時(shí)把用戶(hù)在子系統中的個(gè)性活動(dòng)信息反饋給個(gè)性化分析中心,然后由個(gè)性分析中心進(jìn)行再加工,來(lái)更新用戶(hù)信息庫。對于用戶(hù)來(lái)說(shuō),其發(fā)出一個(gè)請求得到一個(gè)響應,中間的過(guò)程是透明的,其個(gè)性處理的內部過(guò)程并不為用戶(hù)所察覺(jué)。
(4)各子系統的工作協(xié)調。這些子系統之間的聯(lián)系是由個(gè)性化引擎和用戶(hù)個(gè)性信息庫來(lái)完成。比如說(shuō),一個(gè)學(xué)生在答疑系統中對于某方面的問(wèn)題提問(wèn)次數比較多。那么相應地這一信息將會(huì )被個(gè)性化引擎及時(shí)捕獲,并記錄到用戶(hù)個(gè)性信息庫中,在下一次用戶(hù)進(jìn)入作業(yè)系統時(shí),個(gè)性化引擎將根據這一個(gè)性信息調度作業(yè)系統對此學(xué)生著(zhù)重進(jìn)行這一方面問(wèn)題的訓練。
4 結束語(yǔ)
隨著(zhù)遠程教育的廣泛開(kāi)展,基于Web數據挖掘技術(shù)的教學(xué)網(wǎng)站將大大提高學(xué)習者的主動(dòng)權,使學(xué)生明確學(xué)習目標,加快學(xué)習進(jìn)度,使得不同方式、不同興趣的個(gè)性化的學(xué)習需要得到充分的滿(mǎn)足,真正做到因材施教。
參考文獻
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[2]KANTARDZIC M.數據挖掘:概念、模型、方法和算法[M].閃四清,陳茵,程雁,譯.北京:清華大學(xué)出版社,2003.
[3]宋愛(ài)波.Web挖掘研究綜述.計算機科學(xué)[J].2001,28(11):13-15.
[4]甘文麗.基于Web的個(gè)性化遠程學(xué)習模型的研究與應用[J].科技信息,2007(21):18-19.
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