數據挖掘對教學管理的優化設計

孫榮明

摘要：隨著科學技術的發展，高校越來越重視計算機專業的設置和教育，在計算機教學過程中采用高科技方式實施教學管理，提高教學質量。在這種發展環境中數據挖掘技術的應用大大提高了計算機專業教學質量，能夠在教學的過程中從各式各樣的數據源中自動獲取有用的知識。數據挖掘主要是在現有的數據庫中加入高等院校師生數據庫信息，從大量的數據中尋找有用信息，為教師提供信息支持，利用這種方法進行教學管理，能夠很好地管理學生的基本信息。

關鍵詞：數據挖掘；教學管理；優化設計

中圖分類號：TP311 文獻標識碼：A 文章編號：1009-3044（2016）24-0003-03

近幾年，隨著經濟水平的提高，人們越來越重視教育，高校數量不斷增多，學生數量和大幅度提高，給高校管理帶來較大的挑戰，在管理中要處理很多數據信息，影響管理效率的提高。而數據挖掘技術的應用能很好地解決這個問題，這種技術形式是根據高校實際發展情況設計出相應的教學數據挖掘系統，簡化教學管理流程，將學生信息管理簡單化，并從中獲取有價值的信息，這些信息對課程改革有重要的指導意義。

1數據挖掘技術概括

隨著網絡技術的迅速發展，此技術被廣泛應用于教學工作中，特別是在計算機教學領域，網絡技術的應用比較廣泛。近幾年，基于Web的智能教學系統被廣泛應用于教學管理中，大大提高了教學效率和質量。學校在管理中利用智能教學方式，在教學的過程中與同伴實施協作和會話，提高學生學習積極性。網絡技術形式為學生的學習提供了豐富的資料和學習資源，基于Web的智能教學系統的應用是時代發展的一種必然性趨勢。數據挖掘能夠為數據庫和知識庫在教學中的應用提供技術需求。數據挖掘實時上屬于一種決議支持應用方式，它建立在統計學、人工智能學等技術基礎上，屬于現代化信息處理技術形式。數據挖掘技術是一種比較新的信息處理技能，其主要發展特征是對大數據進行準確的劃分、整理，從大量的數據中提取有價值的信息，從而更好的分析其核心數據。

2數據挖掘系統結構模型分析

隨著科技和素質教育的發展，全國高校教學管理中對教學數據挖掘系統的應用越來越多，在高校教學管理中數據挖掘系統實現的功能主要包含利用Apriori算法對學生成績數據庫中各個學科成績的數據挖掘；其次是將分類算法對生源家庭情況和畢業信息進行分析，從而更好地指導工作。我們從以上分析中對系統結構模型進行優化設計，使系統各個模塊之間相互獨立，該系統主要有以下幾個特點，首先是界面友好型特點，方便操作；其次是運行速度快熱點，具有系統占用小的特點；再次是實用性強的特點，有很好的容錯性。

2.1系統平臺設計

2.1.1系統硬件平臺設計

在利用數據挖掘技術對教學管理進行設計的過程中，服務器是系統運行的核心構成部分，服務器運行性能的好壞直接影響整個系統運行性能高低，而且對系統的安全性和穩定性也有較大的影響，本系統采用了專用數據服務器和應用服務器1臺，內存選擇為2G，雙CPU，硬盤為：120*4G，?？蛻粼谶M行系統安裝分析的過程根據自己的實際情況實施安裝設計；在實施其他設備設計的過程中，為了方便與因特網和校園網的連接，采用的信息交流方式是交換機形式，能夠很好地保證信息溝通暢通無阻，同時注意控制臺和光纖模塊的設計，保證硬件設備使用性能的提高。

2.1.2系統軟件平臺設計

系統軟件的設計一般采用的是C/S結構，這種結構實際上就是我們在教學管理中常用的服務器和客戶機結構形式的一種運用。這種結構的軟件系統采用的是兩端硬件形式，這樣的設計能夠合理分配任務形式，將Server和Client端合理的分配在相應的位置處，降低系統通訊開銷。目前很多應用軟件系統均采用這種結構形式的軟件。另外，在不同的模塊應用中利用不同的形式進行分析，使外部用戶和內部用戶能夠通過訪問和現有的應用系統進行系統的擴展，提高系統應用性能。

B/S結構是隨著因特網的應用對C/S應用結構的一種改進，在這種結構形式下用戶界面的實現方式為瀏覽器形式，系統前端實現方式為邏輯實現形式，但是整個系統的總體實現方式仍然在服務器端。B/S結構利用不斷成熟和普及的瀏覽器技術實現原來需要復雜軟件才能實現的功能，而且在很大程度上節約了開發成本。B/S結構由三層體系結構構成，分別是數據庫服務器、瀏覽器和Web服務器。本次研究采用B/S結構框架，主要是因為B/S技術是在開發、非專有和標準組織下的一種制定方式；其次是因為B/S技術應用成本比較低，僅僅需要安裝和配制服務器上就可以使用，在客戶機方面的工作比較少，所以降低了管理成本；另外，B/S技術維護工作主要集中在服務器端，而客戶端需要維護的工作比較少，瀏覽器簡單易用。本系統采用三層B/S結構模式，客戶端使用IE瀏覽器，第一層為Web服務器，第二層為數據庫服務器，見圖2。

2.2數據庫設計分析

2.2.1數據庫和挖掘系統的連接

在數據挖掘信息的分析中，J2EE是組件的核心構成部分，它包含的各類組件和服務框架均比較多，在共同的標準和規格下各種J2EE架構不同平臺之間存在較好的兼容性，通過對企業后端的信息產品和內外部環境的分析，使用JDBC對關系型數據庫實施訪問是一種比較好的形式；JDBC技術由兩部分構成，一部分是數據庫廠商提供的Java程序能夠與數據庫實施連接，另一部門主要是訪問數據庫的高層接口，這些驅動程序一般分為4種類型，其一是JDBC-ODBC橋驅動，將JDBC與微軟提供的ODBC實施連接；其二是利用完全Java網絡協議實施驅動處理，以便提供更好的數據庫服務器和應用服務器方式。其三是在本地API部分的Java驅動下利用制作成的代碼進行數據庫連接。其四是利用本地協議Java驅動，利用直接訪問數據庫的方式，目前數據庫驅動程序市場上一般選擇合適的數據庫驅動類型。在應用的過程中首先Java應用程序對數據庫的訪問，一般需要根據具體的需求選擇合適的驅動程序，從而根據各種驅動程序功能和特點分析呈現信息，編寫端口數據，如果將開發的應用誠信作為中間層進行分析，使用的服務器主要運行程序是中間段的運行，如果開發程序使用目標層的服務器，綜上所述驅動程序的實現對系統數據庫連接。

2.2.2數據庫設計分析

數據庫是決策支持數據源的結構化數據環境，主要解決的是系統信息問題，將數據挖掘分析所需要的數據從設計整理好的信息導入本系統中，其體系、結構和數據挖掘關系見圖3。數據倉庫主要是為數據的選擇和分析服務的，首先從操作環境中提取并集成數據，消除不需要的數據；其次實施數據的選擇和預分析，然后實施縮小數據范圍，提高數據挖掘質量，隨著數量信息的增加，在數據挖掘中可能會面對大量的規則，但是很多用戶對總體數據含有的規則不是太感興趣，他們往往更關心某些區域的隱含規則，采用總體數據實時挖掘分析。所以關聯規則的挖掘需要根據用戶的興趣方向實施數據區域細化和分化處理，以便能夠很好地促進系統性能的提高。另外，系統實施的過程中，用戶必須要依據自己的具體要求進行數據分類分析，并在系統處理中實施針對性的技術挖掘，促進數據挖掘質量的提高。

3系統實現

3.1系統登錄

系統登錄之前首先要進行身份認真，用戶身份信息主要從學校教學管理系統中得出，指派一名計算機教室作為本系統的管理者。系統運行過程中會出現“登錄”頁面，這時要求用于輸入用戶名和密碼試試身份認證，而后會顯示挖掘系統主界面。

3.2系統維護實現

系統維護界面一般只有管理員才能進入，招生管理人員和教務人員對其只有查詢權限。數據庫的維護主要是針對系統中所有數據的一種維護和管理，特別是對來自于傳統教學管理系統中的數據維護和管理工作。比如計算機系的學生成績信息的維護和管理，系統主要解決的是屬性名稱不一致問題，可以除去一些冗余或不需要的數形。將挖掘系統主界面打開，而后選擇數據錄入維護，進入數據錄入界面，見圖4。

3.3課程優化模塊分析

3.3.1數據挖掘查詢工作的實現

查詢功能的實現和一般系統查詢功能是一致的，該模塊主要面向的是向學校監管人員提供全面的查詢平臺，對課程先后順序與學生考試成績進行分析。此模塊被選定后需要輸入幾門相關的課程名稱實施排課指導，并挖掘出一定的數據庫D作為學生成績記錄的集合實施關聯性規則挖掘，而后分析、總結課程之間的相互關系，從而起到指導排課的作用，依據學生的考試成績分析出課堂與課堂之間的內在聯系，見圖5為系統的排課指導界面。

3.3.2招生管理預測查詢

在這個模塊的分析和觀察中，主模板主要是將考生的基本信息（姓名、性別、畢業學校、總分以及戶籍等）納入系統分析中，以此來判斷學生入學的可能性；如果招生人員選擇這個模塊后首先要輸入的是考生的編號，然后招生管理預測查詢模塊就會導出查詢結果。在對往年入學的生源情況進行統計分析的過程中，利用樸素貝葉斯分類方法生成模型的訓練，用這種方法來預測本年度學生生源情況，在分析和預測的過程中考慮我校入學可能性的學生生源的基本信息，然后有針對性地對某類學生實施重點宣傳，通過這種方式能夠大大提高招生效率。

3.3.3學生與教師管理子模塊的實現

此模塊主要實現的是不同的登錄用戶分配不同的功能菜單，括維護學生與教師的一些相關的基礎信息的管理與維護、提供學生與教師查看相關信息等。當系統啟動時會出現登錄對話框，輸入用戶名和密碼才能進入到程序。如登錄信息不合法，則在程序中看不到任何數據。正常登錄的情況下可以進行學生與教師信息的管理。當以管理員或教師身份登陸之后，可以對學生的信息進行管理，包括信息的錄入、修改、刪除等功能。

3.4學生成績評估子模塊實現分析

首先建立成績分類模型建樹，成績分類模型能夠通過以下步驟獲?。涸诮虒W系統的學生成績數據庫中錄入信息的樣本數據記錄的基礎之上，選擇使用何種決策樹算法建立決策樹，構建一個能夠對學生成績特征進行描述的學生成績分類模型；其次要建立學生成績評估利用上一步所構建的模型，產生條件規則，并且使用該規則對進行測試的學生成績進行一個預測。然后實施學生學生成績評估，具體而言，對學生成績評估工作流程如下：

1）歸納學生成績的特征屬性：

2）分析并處然后理學生成績的特征屬性；

3）在上述成績歸納與分析的基礎上，設計學生成績的評估分類模型；

4）輸入學生的成績，對成績進行分類預測。

在教學管理中的學生成績數據庫里面，學生成績具有非常多的成績屬性，比如說，班級、學號、專業、成績等屬性，對這些屬性首先進行分析歸納，目的是要將無關的內容或者是弱相關的內容進行剔除，從這些大量的屬性中選擇和目標正相關的內容當做決策樹的結點。

4結語

在信息技術和科技技術的推動下，數據挖掘技術得到較大的發展，在人們的工作和生活中面臨著大量的信息，數據挖掘就是利用數據統計、人工智能的知識對大量的信息進行分析和總結，將有價值的信息挖掘出來，指導人們更好的工作和學習。本文通過對高校教學管理實施數據挖掘技術應用，分析高校教學管理的優化設計方案，利用數據挖掘技術對學生的個人基本信息、畢業成績等實施查詢和分析，然后根據實際情況設計出相應的教學管理數據挖掘系統，從而得出新的有價值的信息，這樣更加有利于教學管理，提高教學管理效率，促進教學質量的提高。

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