Web數(shù)據(jù)挖掘技術(shù)在個(gè)性化網(wǎng)絡(luò)教學(xué)中的應(yīng)用研究
摘要:本文針對(duì)Web數(shù)據(jù)挖掘技術(shù)在個(gè)性化網(wǎng)絡(luò)教學(xué)中的應(yīng)用進(jìn)行研究,有助于形成一種主動(dòng)的、協(xié)作的、開放的網(wǎng)絡(luò)教育學(xué)習(xí)系統(tǒng),實(shí)現(xiàn)個(gè)性化、協(xié)作性教育教學(xué),最大限度地發(fā)揮學(xué)習(xí)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(shù)據(jù)挖掘;個(gè)性化教學(xué);網(wǎng)絡(luò)教育
隨著互聯(lián)網(wǎng)技術(shù)的應(yīng)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(shì)教育資源的一種途徑。
網(wǎng)絡(luò)教學(xué)能夠突破傳統(tǒng)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(qiáng)、覆蓋面廣等特點(diǎn),為更多的人提供接受高等教育的機(jī)會(huì),有力推動(dòng)了我國(guó)高等教育大眾化的進(jìn)程;網(wǎng)絡(luò)教學(xué)也是實(shí)現(xiàn)現(xiàn)代遠(yuǎn)程教育的重要橋梁,許多高校設(shè)立了網(wǎng)絡(luò)教育學(xué)院,為學(xué)生共享學(xué)習(xí)資源、規(guī)劃學(xué)習(xí)進(jìn)度、自查學(xué)習(xí)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(jié)果。
1 網(wǎng)絡(luò)教學(xué)現(xiàn)狀
目前,基于WWW(World Wide Web)的網(wǎng)絡(luò)教學(xué)系統(tǒng)在國(guó)內(nèi)外逐步發(fā)展起來(lái),許多大學(xué)建立了自己的遠(yuǎn)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(shè)對(duì)于提高高等學(xué)校人才培養(yǎng)質(zhì)量,改進(jìn)學(xué)校育人環(huán)境,激發(fā)師生工作學(xué)習(xí)的積極性和創(chuàng)造性,有著重要的作用。然而,通過(guò)對(duì)網(wǎng)絡(luò)教學(xué)系統(tǒng)的調(diào)查和學(xué)生反饋信息,發(fā)現(xiàn)不少網(wǎng)絡(luò)教學(xué)系統(tǒng)存在一定的問(wèn)題:
(1)動(dòng)態(tài)交互功能不強(qiáng)。遠(yuǎn)程教育系統(tǒng)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(nèi)容,不能實(shí)際地參與到系統(tǒng)中進(jìn)行發(fā)現(xiàn)式、創(chuàng)造式地主動(dòng)學(xué)習(xí),這樣就很難達(dá)到最佳的學(xué)習(xí)效果。
(2)系統(tǒng)的智能性較低。其一,不能根據(jù)學(xué)生的具體情況提供合適的、智能化的交互界面,調(diào)動(dòng)學(xué)生的興趣。其二,不能根據(jù)學(xué)生的學(xué)習(xí)能力和學(xué)習(xí)情況提供相應(yīng)的指導(dǎo),實(shí)現(xiàn)因“才”施教。
(3)系統(tǒng)的測(cè)試和評(píng)價(jià)功能不強(qiáng)。現(xiàn)有的網(wǎng)上測(cè)試系統(tǒng)多是在固定的Web頁(yè)面上放一些固定的試題,不能根據(jù)學(xué)生的要求和學(xué)習(xí)情況自動(dòng)選題組卷、變換題目,靈活性較差,不能根據(jù)學(xué)生某個(gè)知識(shí)點(diǎn)上的薄弱發(fā)現(xiàn)學(xué)生知識(shí)體系中其他相關(guān)弱點(diǎn),而且難度級(jí)別較粗略,評(píng)價(jià)標(biāo)準(zhǔn)不夠準(zhǔn)確。
(4)缺乏有效的引導(dǎo)。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(fèi)了時(shí)間又達(dá)不到學(xué)習(xí)的目的。
2 Web數(shù)據(jù)挖掘技術(shù)在網(wǎng)絡(luò)教學(xué)中的應(yīng)用
目前網(wǎng)絡(luò)教學(xué)系統(tǒng)之所以存在上述缺陷,主要是由于忽視了受教育對(duì)象個(gè)體之間存在著極大的差異性,例如:個(gè)人學(xué)習(xí)目標(biāo)不同、學(xué)習(xí)能力不同、認(rèn)知風(fēng)格不同,所以網(wǎng)絡(luò)教學(xué)必須是一種適應(yīng)個(gè)別化學(xué)習(xí)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(tǒng)的數(shù)據(jù)挖掘[1](Data Mining)同Web結(jié)合起來(lái),進(jìn)行Web數(shù)據(jù)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(duì)學(xué)生提供個(gè)性化教學(xué)服務(wù)的依據(jù),協(xié)助管理者優(yōu)化站點(diǎn)結(jié)構(gòu),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(tǒng)性能。對(duì)Web系統(tǒng)的特性數(shù)據(jù)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(yuǎn)程教育系統(tǒng)性能。另外,隨著網(wǎng)上交費(fèi)等服務(wù)的展開,系統(tǒng)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(cè)遠(yuǎn)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(jié)構(gòu)。對(duì)所有學(xué)生的瀏覽路徑進(jìn)行挖掘,發(fā)現(xiàn)其中某些頁(yè)面的邏輯關(guān)聯(lián),把頻繁訪問(wèn)的一些頁(yè)面直接鏈接,以改善遠(yuǎn)程教育站點(diǎn)結(jié)構(gòu)。
(3)提供智能化服務(wù)。學(xué)生如何使用遠(yuǎn)程教育網(wǎng)站來(lái)進(jìn)行學(xué)習(xí)對(duì)于遠(yuǎn)程教育提供者來(lái)說(shuō)是很重要的。通過(guò)對(duì)學(xué)生行為和所選課程等關(guān)系的挖掘,發(fā)現(xiàn)其中的學(xué)生群學(xué)習(xí)特征和趨勢(shì)等,為遠(yuǎn)程教育提供者提供決策依據(jù)。
(4)個(gè)性化需求設(shè)計(jì)。從單個(gè)學(xué)生的瀏覽信息發(fā)現(xiàn)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(shù)據(jù)挖掘的個(gè)性化網(wǎng)絡(luò)教學(xué)系統(tǒng)設(shè)計(jì)[4]
實(shí)現(xiàn)個(gè)性化網(wǎng)絡(luò)教學(xué)系統(tǒng)的關(guān)鍵就是在學(xué)習(xí)的各個(gè)階段對(duì)個(gè)體進(jìn)行差異化的分析處理和協(xié)助學(xué)習(xí)。首先需要對(duì)參加學(xué)習(xí)的個(gè)體情況進(jìn)行分類以安排相應(yīng)的教學(xué)內(nèi)容和進(jìn)程;其次在學(xué)習(xí)的過(guò)程中,知識(shí)表示的內(nèi)容需要根據(jù)對(duì)學(xué)習(xí)者的個(gè)人情況要求具有不同的形式;最后就是要對(duì)每一個(gè)階段的學(xué)習(xí)進(jìn)行相應(yīng)的考核評(píng)估和反饋。
個(gè)性化的網(wǎng)絡(luò)教學(xué)系統(tǒng)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(jié),讓系統(tǒng)根據(jù)不同的信息自動(dòng)調(diào)整來(lái)適應(yīng)用戶學(xué)習(xí)需求,其中個(gè)性化處理引擎包括三個(gè)主要組成部分:分別是用戶信息收集中心、個(gè)性化分析中心、信息調(diào)度中心。
(1)用戶信息采集中心。這一模塊是個(gè)性化遠(yuǎn)程教育的基礎(chǔ),這是個(gè)性分析引擎的數(shù)據(jù)來(lái)源,其收集信息的質(zhì)量與數(shù)量將直接影響個(gè)性系統(tǒng)分析的質(zhì)量,采集的基本信息有用戶的經(jīng)常訪問(wèn)的地址與欄目感興趣的話題、用戶的IP地址、停留時(shí)間、訪問(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(jié)果、進(jìn)行電子討論的話題訪問(wèn)的時(shí)間段、用戶的必要個(gè)人信息。信息采集模塊負(fù)責(zé)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(duì)于用戶來(lái)說(shuō),用戶一旦登陸這個(gè)網(wǎng)站,其在上面發(fā)生的大多數(shù)的行為都可能被信息采集模塊所收集,用來(lái)進(jìn)行用戶的個(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:一是用戶的信息庫(kù),二是分析處理模塊。它的工作方式是分析處理模塊結(jié)合最新采集的信息與信息庫(kù)中的數(shù)據(jù)資源進(jìn)行新的分析,并把分析結(jié)果傳遞到信息調(diào)度模塊,同時(shí)更新用戶信息庫(kù)中的數(shù)據(jù)。
(3)信息調(diào)度中心。根據(jù)個(gè)性分析引擎處理后的個(gè)性參數(shù)來(lái)調(diào)度幾大子系統(tǒng),并選擇合適的教育信息資料將頁(yè)面反饋給用戶以滿足其需求,同時(shí)把用戶在子系統(tǒng)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)更新用戶信息庫(kù)。對(duì)于用戶來(lái)說(shuō),其發(fā)出一個(gè)請(qǐng)求得到一個(gè)響應(yīng),中間的過(guò)程是透明的,其個(gè)性處理的內(nèi)部過(guò)程并不為用戶所察覺(jué)。
(4)各子系統(tǒng)的工作協(xié)調(diào)。這些子系統(tǒng)之間的聯(lián)系是由個(gè)性化引擎和用戶個(gè)性信息庫(kù)來(lái)完成。比如說(shuō),一個(gè)學(xué)生在答疑系統(tǒng)中對(duì)于某方面的問(wèn)題提問(wèn)次數(shù)比較多。那么相應(yīng)地這一信息將會(huì)被個(gè)性化引擎及時(shí)捕獲,并記錄到用戶個(gè)性信息庫(kù)中,在下一次用戶進(jìn)入作業(yè)系統(tǒng)時(shí),個(gè)性化引擎將根據(jù)這一個(gè)性信息調(diào)度作業(yè)系統(tǒng)對(duì)此學(xué)生著重進(jìn)行這一方面問(wèn)題的訓(xùn)練。
4 結(jié)束語(yǔ)
隨著遠(yuǎn)程教育的廣泛開展,基于Web數(shù)據(jù)挖掘技術(shù)的教學(xué)網(wǎng)站將大大提高學(xué)習(xí)者的主動(dòng)權(quán),使學(xué)生明確學(xué)習(xí)目標(biāo),加快學(xué)習(xí)進(jìn)度,使得不同方式、不同興趣的個(gè)性化的學(xué)習(xí)需要得到充分的滿足,真正做到因材施教。
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