導(dǎo)語(yǔ)：數(shù)據(jù)挖掘和智能教學(xué)系統(tǒng)開(kāi)發(fā)研究一文來(lái)源于網(wǎng)友上傳，不代表本站觀點(diǎn)，若需要原創(chuàng)文章可咨詢客服老師，歡迎參考。

摘要:本文首先討論了現(xiàn)在流行的基于WEB的智能教學(xué)系統(tǒng)的特點(diǎn)和應(yīng)用,其次把數(shù)據(jù)挖掘技術(shù)引入系統(tǒng)，為教師制定最優(yōu)教學(xué)策略，改進(jìn)教學(xué)方法，最后對(duì)基于數(shù)據(jù)挖掘和WEB的智能教學(xué)系統(tǒng)的發(fā)展做出展望。

關(guān)鍵詞:數(shù)據(jù)挖掘;模式;教學(xué)

基于WEB的智能教學(xué)系統(tǒng)是通過(guò)互聯(lián)網(wǎng)計(jì)算機(jī)系統(tǒng)提供實(shí)時(shí)、有效、全面且有針對(duì)性的學(xué)習(xí)、診斷。在互聯(lián)網(wǎng)信息通訊高度發(fā)達(dá)的現(xiàn)代社會(huì)，包括海量題庫(kù)、智能診斷、名師視頻輔導(dǎo)、針對(duì)性教學(xué)等特色功能[1]，是更精準(zhǔn)、即時(shí)進(jìn)行學(xué)習(xí)診斷和智能化提分的智能教學(xué)系統(tǒng)，能減輕學(xué)生的負(fù)擔(dān)，提高學(xué)生的成績(jī)，必將成為提高教學(xué)效率的主流方式。

1智能教學(xué)系統(tǒng)的特點(diǎn)

智能教學(xué)系統(tǒng)（IntelligentTutoringSystem，ITS）是教育技術(shù)學(xué)中重要的研究領(lǐng)域，它借助人工智能技術(shù)，在沒(méi)有人類導(dǎo)師指導(dǎo)的情況下幫助學(xué)習(xí)者獲取知識(shí)和技能方面起著重要的作用[2]。20世紀(jì)70年代以來(lái)，許多國(guó)家和地區(qū)都十分重視智能教學(xué)系統(tǒng)的研究、開(kāi)發(fā)和應(yīng)用。伴隨著計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)技術(shù)的發(fā)展，智能教學(xué)系統(tǒng)的研究獲得了突破性的成果。很多研究人員將動(dòng)態(tài)服務(wù)器技術(shù)、機(jī)器學(xué)習(xí)推理、數(shù)據(jù)挖掘等技術(shù)引入智能教學(xué)系統(tǒng)。智能教學(xué)系統(tǒng)的核心是學(xué)生,發(fā)揮學(xué)生的主觀能動(dòng)性,將教師關(guān)于課程設(shè)計(jì)的想法錄入服務(wù)器作為指導(dǎo)算法,通過(guò)網(wǎng)絡(luò)發(fā)送和接受師生的交互任務(wù),幫助學(xué)生興趣的培養(yǎng)和學(xué)習(xí)能力的提高。智能教學(xué)可以智能地發(fā)現(xiàn)學(xué)生和教師在學(xué)習(xí)和教學(xué)中不易發(fā)現(xiàn)的盲點(diǎn)，并智能掃除盲點(diǎn)，可以減輕學(xué)生的學(xué)習(xí)負(fù)擔(dān)，提高教師的教學(xué)效率，最終達(dá)到提高學(xué)生學(xué)習(xí)成績(jī)的目的。為了實(shí)現(xiàn)這一目標(biāo)，智能教學(xué)系統(tǒng)開(kāi)發(fā)者必須從心理學(xué)方面充分解析學(xué)生的認(rèn)知行為[3]，并建立最適合學(xué)生的模型，才能選出最佳的教學(xué)策略。智能教學(xué)系統(tǒng)是以學(xué)生為主體,將學(xué)生的主觀能動(dòng)性充分調(diào)動(dòng)起來(lái),利用計(jì)算機(jī)技術(shù)和網(wǎng)絡(luò)技術(shù)以及人工智能技術(shù)，使專家思維過(guò)程形成開(kāi)放的網(wǎng)絡(luò)教學(xué)系統(tǒng),代替教師實(shí)現(xiàn)一定程度上的最佳教學(xué)方式,積極提高學(xué)生的創(chuàng)造力。隨著數(shù)字化、網(wǎng)絡(luò)化教育的發(fā)展和普及,智能教學(xué)系統(tǒng)能夠針對(duì)每一個(gè)學(xué)生提供單獨(dú)指導(dǎo)和教學(xué)指導(dǎo),此系統(tǒng)包含多種學(xué)科專業(yè)知識(shí),分析模塊能夠分析學(xué)習(xí)者的特征和習(xí)慣,可自動(dòng)選擇不同的指導(dǎo)方式實(shí)現(xiàn)以學(xué)生為主體的單獨(dú)教學(xué)過(guò)程。

2數(shù)據(jù)挖掘技術(shù)

數(shù)據(jù)挖掘（英語(yǔ)：Datamining），還可以叫做資料探勘、數(shù)據(jù)采礦。它是數(shù)據(jù)庫(kù)知識(shí)發(fā)現(xiàn)中的一個(gè)步驟。數(shù)據(jù)挖掘一般是指從大量的數(shù)據(jù)中自動(dòng)搜索隱藏于其中的有著特殊關(guān)系性的信息的過(guò)程，同時(shí)也是一種決策過(guò)程，它基于模式識(shí)別、統(tǒng)計(jì)學(xué)、人工智能、機(jī)器學(xué)習(xí)等技術(shù)。它是對(duì)海量的數(shù)據(jù)進(jìn)行查找和解析的計(jì)算機(jī)輔助處理過(guò)程，在這一過(guò)程中發(fā)現(xiàn)以前沒(méi)有發(fā)現(xiàn)的模式，然后從這些數(shù)據(jù)中挖掘某些隱含的信息，其中包括代表過(guò)去和預(yù)測(cè)未來(lái)趨勢(shì)的數(shù)據(jù)信息。數(shù)據(jù)挖掘可以與用戶或知識(shí)庫(kù)交互[4]。它通過(guò)分析每個(gè)具體的數(shù)據(jù)，從數(shù)據(jù)庫(kù)的大量數(shù)據(jù)中尋找其中的規(guī)律，主要有準(zhǔn)備數(shù)據(jù)、尋找規(guī)律和表示規(guī)律三個(gè)步驟。準(zhǔn)備數(shù)據(jù)是從相關(guān)的數(shù)據(jù)源中選取所需的數(shù)據(jù)并整合成用于數(shù)據(jù)挖掘的數(shù)據(jù)集合；尋找規(guī)律是用某種算法將數(shù)據(jù)集合所含的規(guī)律挖掘出來(lái)；表示規(guī)律是盡量以用戶可以理解的方式（例如可視化）將挖掘的規(guī)律表示出來(lái)。數(shù)據(jù)挖掘的任務(wù)有聚類分析、異常分析、分類分析、關(guān)聯(lián)分析、特異群組分析和演變分析等等。數(shù)據(jù)挖掘就是利用統(tǒng)計(jì)分析和人工智能技術(shù)的應(yīng)用程序，把這些高精尖的技術(shù)封裝起來(lái)，使用戶不用自己掌握這些技術(shù)也能完成同樣的功能。對(duì)于不同領(lǐng)域的應(yīng)用，數(shù)據(jù)挖掘的操作也會(huì)有所不同，面對(duì)不同的問(wèn)題和需求，數(shù)據(jù)挖掘過(guò)程也會(huì)存在明顯的差異。這些綜合因素造成數(shù)據(jù)挖掘在不同領(lǐng)域中的實(shí)際應(yīng)用和計(jì)劃細(xì)節(jié)都具有的很大的差異。

3數(shù)據(jù)挖掘在基于WEB智能教學(xué)系統(tǒng)中的應(yīng)用

基于WEB和數(shù)據(jù)挖掘的智能教學(xué)系統(tǒng)主要采用數(shù)據(jù)挖掘技術(shù)，對(duì)網(wǎng)站上后臺(tái)保存的大量數(shù)據(jù)信息進(jìn)行分類和分析，挖掘出學(xué)生常用的學(xué)習(xí)習(xí)慣和學(xué)習(xí)方式，提供給老師一份詳實(shí)的學(xué)生學(xué)習(xí)情況，隨后老師傳送給學(xué)生對(duì)應(yīng)的學(xué)習(xí)內(nèi)容，建立起一個(gè)智能化、數(shù)據(jù)化的遠(yuǎn)程教育環(huán)境?；跀?shù)據(jù)挖掘的智能教學(xué)系統(tǒng)的核心是數(shù)據(jù)挖掘模塊[5-6]，主要由關(guān)聯(lián)規(guī)則子模塊和分類子模塊組成。利用數(shù)據(jù)挖掘方法對(duì)提取的關(guān)鍵特征進(jìn)行數(shù)據(jù)整理和分析，論證各特征值之間的關(guān)系。通過(guò)對(duì)智能教學(xué)系統(tǒng)采集的數(shù)據(jù)進(jìn)行數(shù)據(jù)挖掘，同時(shí)結(jié)合學(xué)生的歷史學(xué)習(xí)記錄，準(zhǔn)確提取出符合該學(xué)生自身?xiàng)l件的教學(xué)內(nèi)容，并將這些內(nèi)容進(jìn)行數(shù)字化調(diào)整。和使用各種瀏覽器一樣，在學(xué)生使用智能教學(xué)系統(tǒng)的過(guò)程中，一定會(huì)留下痕跡記錄(cookie),它會(huì)自動(dòng)記錄下學(xué)生的學(xué)習(xí)行為，如學(xué)習(xí)的具體內(nèi)容、對(duì)不同類別知識(shí)的喜好、某個(gè)頁(yè)面的停留時(shí)間、作業(yè)的質(zhì)量情況、考試的成績(jī)等等。智能教學(xué)系統(tǒng)具體內(nèi)容來(lái)源于知識(shí)數(shù)據(jù)庫(kù)，由主講教師根據(jù)教學(xué)的實(shí)際情況編寫(xiě)，包含電子文檔、演示文稿、教學(xué)錄像、輔助課件、教案和大綱等多方面的教學(xué)資源，這些信息是智能教學(xué)系統(tǒng)的基礎(chǔ)，對(duì)于學(xué)生的學(xué)習(xí)效果和學(xué)習(xí)主觀能動(dòng)性影響巨大。智能教學(xué)系統(tǒng)的教學(xué)策略庫(kù)，由主講教師從本身的教學(xué)經(jīng)驗(yàn)出發(fā)，分析知識(shí)點(diǎn)之間的相關(guān)問(wèn)題，對(duì)各個(gè)章節(jié)之間的教學(xué)內(nèi)容分布解析，用二維矩陣或三維矩陣的方式進(jìn)行標(biāo)準(zhǔn)化。學(xué)生在經(jīng)過(guò)一段時(shí)間的學(xué)習(xí)后，根據(jù)其反饋[7-8]的內(nèi)容生成一個(gè)動(dòng)態(tài)的教學(xué)策略矩陣。智能教學(xué)系統(tǒng)的題庫(kù)中存放了大量各章節(jié)的試題，主要是客觀題，可用于網(wǎng)絡(luò)作業(yè)和網(wǎng)絡(luò)測(cè)試。教師將題目根據(jù)難易程度設(shè)計(jì)為不同的級(jí)別，如A、B、C、D等，智能教學(xué)系統(tǒng)可以依據(jù)學(xué)生學(xué)習(xí)的實(shí)際情況進(jìn)行調(diào)配，同時(shí)主講教師也可以通過(guò)手動(dòng)設(shè)置進(jìn)行調(diào)配，不同的學(xué)生采用不同的指導(dǎo)方法，不會(huì)因?yàn)樽鳂I(yè)或測(cè)試成績(jī)的不理想而使他們學(xué)習(xí)的積極性受到挫傷[9-10]。當(dāng)使用數(shù)據(jù)挖掘技術(shù)建立學(xué)生模型的時(shí)候，大數(shù)據(jù)信息的采集及數(shù)據(jù)分析的準(zhǔn)確性極為重要。因?yàn)榇蠖鄶?shù)用戶注冊(cè)時(shí)并不會(huì)填寫(xiě)真實(shí)的個(gè)人資料，所以也不會(huì)真實(shí)地去填寫(xiě)注冊(cè)表信息,基于這種情況,需要將用戶的瀏覽信息與注冊(cè)表信息有機(jī)地結(jié)合在一起,利用數(shù)據(jù)挖掘的算法來(lái)推算用戶的實(shí)際資料,做出最有利于用戶的結(jié)果,提高準(zhǔn)確性和真實(shí)性，推動(dòng)智能化教學(xué)的大力發(fā)展。

4結(jié)語(yǔ)

基于數(shù)據(jù)挖掘和WEB的智能教學(xué)系統(tǒng)，使教學(xué)過(guò)程智能化、網(wǎng)絡(luò)化以及個(gè)性化，而隨著互聯(lián)網(wǎng)的迅猛發(fā)展，教育領(lǐng)域中的在線學(xué)習(xí)發(fā)揮了越來(lái)越重要的作用。將人工智能技術(shù)、數(shù)據(jù)挖掘技術(shù)以及網(wǎng)絡(luò)技術(shù)和組件技術(shù)等應(yīng)用到計(jì)算機(jī)輔助教學(xué)中，按照每個(gè)學(xué)生的學(xué)歷、需求和自身興趣等特點(diǎn)，利用統(tǒng)計(jì)分析方法挖掘擁有的實(shí)際信息，對(duì)教學(xué)策略進(jìn)行調(diào)整。在教學(xué)過(guò)程中能自動(dòng)生成對(duì)學(xué)生的評(píng)價(jià)，給出教師推理策略和教學(xué)建議。

參考文獻(xiàn)

[1]顧晟.面向知識(shí)管理的網(wǎng)絡(luò)教學(xué)系統(tǒng)構(gòu)建研究[J].長(zhǎng)春理工大學(xué)學(xué)報(bào),2011,6(1):184-185.

[2]李志平,劉敏昆,孫瑜.基于web的智能教學(xué)系統(tǒng)研究[J].計(jì)算機(jī)工程與應(yīng)用,2006(2):208-210.

[3]劉寅,黃燕.基于Web的智能教學(xué)系統(tǒng)知識(shí)模型與學(xué)習(xí)控制[J].計(jì)算機(jī)工程與設(shè)計(jì),2006,27(14):2640-2642.

[4]張治斌,王艷萍.數(shù)據(jù)挖掘技術(shù)在數(shù)字化校園中的應(yīng)用研究[J].計(jì)算機(jī)系統(tǒng)應(yīng)用,2007(3):27-30.

[5]王珊,王會(huì)舉,譚雄派,等.架構(gòu)大數(shù)據(jù):挑戰(zhàn)、現(xiàn)狀與展望[J].計(jì)算機(jī)學(xué)報(bào),2011(10):88.

[6]黃榮懷.基于Web的協(xié)作學(xué)習(xí)系統(tǒng)模型[J].中國(guó)遠(yuǎn)程教育,2001(5):42-47.

[7]張瀟,揮爽,陸桑璐,陳道蓄.并行數(shù)據(jù)挖掘研究[J].計(jì)算機(jī)工程,2003,29(17):58-59.

[8]吳贊,馮珊,唐超.智能教學(xué)系統(tǒng)的發(fā)展與前瞻[J].計(jì)算機(jī)工程與應(yīng)用,2002(6):6-7.

[9]張瀟,揮爽,陸桑璐,陳道蓄.并行數(shù)據(jù)挖掘研究[J].計(jì)算機(jī)工程,2003,29(17):58-59.

[10]焦加麟,徐良賢,戴克昌.人工智能在智能教學(xué)系統(tǒng)中的應(yīng)用[J].計(jì)算機(jī)仿真,2003,8(20):49-51.

作者:田茁 單位:吉林農(nóng)業(yè)大學(xué)信息技術(shù)學(xué)院