數(shù)據(jù)挖掘技術(shù)在高校教學(xué)評(píng)價(jià)中的應(yīng)用研究

1、數(shù)據(jù)挖掘技術(shù)在高校教學(xué)評(píng)價(jià)中的應(yīng)用研究摘要：本文概要論述了新建本科院校教學(xué)評(píng)價(jià)的現(xiàn)狀，并以高校教學(xué)評(píng)價(jià)系 統(tǒng)為數(shù)據(jù)挖掘平臺(tái)，以高校教師評(píng)價(jià)數(shù)據(jù)為訓(xùn)練集，重點(diǎn)闡述了數(shù)據(jù)挖掘技術(shù)在 高校教學(xué)評(píng)價(jià)系統(tǒng)中的應(yīng)用研究。通過(guò)研究表明，數(shù)據(jù)挖掘結(jié)果使得教師能夠?qū)?找有關(guān)影響教學(xué)質(zhì)量的原因及影響學(xué)生學(xué)習(xí)質(zhì)量的因素，從而對(duì)教師改進(jìn)教學(xué)方 法，提高教學(xué)質(zhì)量起到了積極的作用，對(duì)高校教學(xué)評(píng)價(jià)具有一定的參考價(jià)值。關(guān)鍵詞：數(shù)據(jù)挖掘，教學(xué)評(píng)價(jià)，決策樹(shù)評(píng)價(jià)對(duì)于我們每個(gè)人而言都是一個(gè)熟悉的不能再熟悉的詞匯，它存在于我們 生活的每時(shí)每刻。而教學(xué)評(píng)價(jià)對(duì)于一個(gè)從事教育工作的人來(lái)說(shuō)，則與評(píng)價(jià)之于我 們是一樣的。但在教學(xué)評(píng)價(jià)過(guò)程中，我們

2、該如何把握評(píng)價(jià)的內(nèi)涵和目的？這是教 冇科學(xué)的一個(gè)重要的研究領(lǐng)域和教育領(lǐng)域的一項(xiàng)重要的實(shí)踐活動(dòng)。本課題的研究 基于新建本課院校的教學(xué)評(píng)價(jià)，提出了基于數(shù)據(jù)挖掘技術(shù)的教學(xué)評(píng)價(jià)系統(tǒng)，并對(duì) 應(yīng)用的數(shù)據(jù)挖掘技術(shù)進(jìn)行了研究分析，以期與同行進(jìn)行交流，共同為評(píng)價(jià)工作盡 一份微薄之力。一、高校教育評(píng)價(jià)現(xiàn)狀的分析在這里，只是本人對(duì)教育教學(xué)評(píng)價(jià)現(xiàn)象的一種思考，針對(duì)目前三類(lèi)本科院校 教冇教學(xué)評(píng)價(jià)實(shí)踐活動(dòng)的現(xiàn)狀的一種思考，目的是期望教冇評(píng)價(jià)作為一種管理手 段的價(jià)值，更好地發(fā)揮教育教學(xué)評(píng)價(jià)實(shí)踐的功能。在一定意義上來(lái)講，長(zhǎng)期以來(lái) 的教育評(píng)價(jià)實(shí)踐，是一種不利于教育發(fā)展的實(shí)踐，這是對(duì)教育評(píng)價(jià)種種弊端或不 合理現(xiàn)象的集中說(shuō)明。在這

3、里簡(jiǎn)要論述如下。1、從事教學(xué)評(píng)價(jià)的人員，不能真正理解教學(xué)評(píng)價(jià)目的及內(nèi)涵，這往往導(dǎo)致 了教師對(duì)教學(xué)評(píng)價(jià)的抵觸和不安，起不到教學(xué)評(píng)價(jià)的促進(jìn)作用。2、教學(xué)評(píng)價(jià)方法單一、教學(xué)評(píng)價(jià)結(jié)果不公開(kāi)，不能真正做到公平、公正、 公開(kāi)，導(dǎo)致教師對(duì)評(píng)價(jià)活動(dòng)重視程度不足，起不到評(píng)價(jià)的作用和意義。3、為了評(píng)價(jià)而評(píng)價(jià)，更是在很大程度上導(dǎo)致了評(píng)價(jià)和教學(xué)發(fā)展的分離。4、校園圈子小，導(dǎo)致了人的主觀情感較大地影響了評(píng)價(jià)的客觀性。二、數(shù)據(jù)挖掘技術(shù)的應(yīng)用研究本課題的研究提出了基于數(shù)據(jù)挖據(jù)技術(shù)的教學(xué)評(píng)價(jià)系統(tǒng)，在本系統(tǒng)中對(duì)教 師、學(xué)生及學(xué)校管理者的評(píng)價(jià)采取了多種方法，尤其數(shù)據(jù)挖掘技術(shù)的應(yīng)用，能更 好地為決策者提供決策幫助。1、算法選擇數(shù)據(jù)

4、挖掘技術(shù)的實(shí)現(xiàn)算法很多，如決策樹(shù)、關(guān)聯(lián)規(guī)則、聚類(lèi)、日志挖掘、神 經(jīng)網(wǎng)絡(luò)等。在本課題的研究中，根據(jù)教學(xué)評(píng)價(jià)的特點(diǎn)及數(shù)據(jù)的相關(guān)性，在挖掘技 術(shù)實(shí)現(xiàn)中，選擇了關(guān)聯(lián)規(guī)則算法及決策樹(shù)算法。一方面，關(guān)聯(lián)規(guī)則可以通過(guò)發(fā)現(xiàn) 的關(guān)聯(lián)知識(shí)建立起數(shù)據(jù)之間的關(guān)系網(wǎng)（如網(wǎng)絡(luò)評(píng)價(jià)過(guò)程中，學(xué)生的點(diǎn)擊率、對(duì)不 同課程的訪問(wèn)率等），通過(guò)檢測(cè)一種現(xiàn)象，推出相關(guān)的結(jié)果。它的優(yōu)點(diǎn)是能夠產(chǎn) 生清晰有用的結(jié)果，可以支持間接數(shù)據(jù)挖掘，甚至于變長(zhǎng)數(shù)據(jù)的處理，它計(jì)算的 消耗量是可以預(yù)見(jiàn)的。另一方面，決策樹(shù)算法則是在分類(lèi)問(wèn)題上是很有效的方法, 這對(duì)教師的評(píng)價(jià)具有很好地作用，因?yàn)橥ㄟ^(guò)分類(lèi)，可以清晰地了解教師在教學(xué)過(guò) 程哪些方面不足，是什么影響的教

5、學(xué)質(zhì)量等。這兩種算法，對(duì)于基于網(wǎng)絡(luò)的教學(xué) 評(píng)價(jià)系統(tǒng)是很有效的方法。本文僅對(duì)決策樹(shù)技術(shù)的應(yīng)用進(jìn)行來(lái)分析論述。2、決策樹(shù)技術(shù)的應(yīng)用決策樹(shù)安其字面意思既是一種以樹(shù)形結(jié)構(gòu)的方式來(lái)體現(xiàn)數(shù)據(jù)挖掘結(jié)果，并按 樹(shù)枝給岀分類(lèi)規(guī)則的一種挖掘算法。是數(shù)據(jù)挖掘技術(shù)的核心算法之一，它通過(guò)將 大量數(shù)據(jù)有目的的分類(lèi)，從中找出一些潛在的、對(duì)決策價(jià)值的信息，常用于預(yù)測(cè) 模型。決策樹(shù)的算法很多，如1986年quinlan提出的id3算法，后于1993年 改進(jìn)算法c4.5, leobreiman等人提出的cart算法，melhaetal提出的sliq算 法等。在諸多算法中，本系統(tǒng)的分類(lèi)挖掘算法采用c4.5算法，用來(lái)構(gòu)造決策樹(shù) 生成

6、分類(lèi)模型，以期通過(guò)教師的基本信息如教師素質(zhì)、教師職責(zé)、教學(xué)能力等等 的數(shù)據(jù)挖掘?qū)ζ溥M(jìn)行預(yù)測(cè)，供決策者使用，從而做到人盡其才，激發(fā)教師工作積 極性，提高教學(xué)質(zhì)量的目的。(1)數(shù)據(jù)準(zhǔn)備構(gòu)造決策樹(shù)的前提條件是數(shù)據(jù)的準(zhǔn)備，在本實(shí)例中，對(duì)教師的評(píng)價(jià)數(shù)據(jù)來(lái)源 于系統(tǒng)的數(shù)據(jù)庫(kù)，包括同行評(píng)價(jià)、學(xué)生評(píng)價(jià)、教師自評(píng)及專(zhuān)家評(píng)價(jià)等，這部分?jǐn)?shù) 據(jù)可通過(guò)數(shù)據(jù)庫(kù)表的讀取來(lái)獲得；另外一方面是調(diào)查問(wèn)卷整理獲得的數(shù)據(jù)。教學(xué) 評(píng)價(jià)數(shù)據(jù)統(tǒng)計(jì)表如表1所示。由于分析表中包含多個(gè)字段，在這里只給出幾個(gè)方 面的數(shù)據(jù)采集情況。如同行教師對(duì)教師的評(píng)價(jià)包括了平時(shí)教師的業(yè)務(wù)情況，聽(tīng)評(píng) 課、教學(xué)方法、教學(xué)效果等等。而調(diào)查問(wèn)卷則針對(duì)學(xué)生在學(xué)習(xí)過(guò)程中存在

7、的問(wèn)題 及對(duì)教師的教學(xué)過(guò)程進(jìn)行的。表1教學(xué)評(píng)價(jià)分析表序號(hào)教師姓名學(xué)生評(píng)價(jià)同行評(píng)價(jià)綜合評(píng)價(jià)1張寧良好中一般2高輝良好良3王藏一 八、中中一般4劉新一般中中 (2)數(shù)據(jù)預(yù)處理對(duì)數(shù)據(jù)的預(yù)處理，也就是針對(duì)樣本集獲得的數(shù)據(jù)，將其轉(zhuǎn)換為適合數(shù)據(jù)挖掘 統(tǒng)一格式，由于教師評(píng)價(jià)分析數(shù)據(jù)庫(kù)中的屬性字段很多，經(jīng)過(guò)預(yù)處理，在決策樹(shù) 模型建立吋，根據(jù)具體實(shí)際情況，將教學(xué)內(nèi)容、課堂控制、教學(xué)方法、教學(xué)效果 等為非類(lèi)別屬性，評(píng)價(jià)是否良好為類(lèi)別屬性。在本例中選取了 300多數(shù)據(jù)作為訓(xùn) 練樣本。(3) c4.5算法構(gòu)造決策樹(shù)運(yùn)用c4.5算法構(gòu)造決策樹(shù)的核心是爛的計(jì)算。因?yàn)閏4.5算法采用了信息增 益作為度量判別決策屬性的分類(lèi)，

8、即進(jìn)行決策節(jié)點(diǎn)屬性的選擇。信息增益即爛的 計(jì)算方法下：設(shè)有事例集合t和事例樣本類(lèi)標(biāo)號(hào)ci, i=l, a, n,則信息爛是：w洱呼2于在這里frequ(ci, t)用來(lái)表示集合t中事例屬于ci的個(gè)數(shù)。| t則表示事 例集t的樣本個(gè)數(shù)。每一個(gè)可能的消息的概率是從訓(xùn)練集計(jì)算而來(lái)。如果選擇 了有k個(gè)不同值的屬性x,產(chǎn)生的決策樹(shù)信量的期望值即條件爛是：” |t|ex = s 器 xinfo ) 匸】171|引是基于屬性x的某個(gè)值的子樹(shù)屮每一類(lèi)例的數(shù)目。其信息增益是：gain(x) =infb(t)-exc4.5算法設(shè)計(jì)的每一步都采用啟發(fā)式搜索來(lái)選擇導(dǎo)致最大信息增益，gain 的屬性x作為擴(kuò)展屬性進(jìn)行分

9、枝。當(dāng)有人量不同的屬性值和采用標(biāo)準(zhǔn)化的處理 程序時(shí)，這種啟發(fā)式方法很有效。通過(guò)對(duì)爛的計(jì)算，形成的決策樹(shù)模型如圖1 所示。學(xué)牛學(xué)習(xí)興趣教學(xué)方法圖1評(píng)價(jià)是否良好決策樹(shù)從上我們可以看出，教學(xué)效果是否良好可以通過(guò)樹(shù)形結(jié)構(gòu)來(lái)闡述說(shuō)明，例如: if教學(xué)方法好，學(xué)牛學(xué)習(xí)興趣一般，教學(xué)內(nèi)容準(zhǔn)備充分，then教學(xué)效果較好， 口通過(guò)測(cè)試運(yùn)行發(fā)現(xiàn)，良好的比率可達(dá)80%以上。if教學(xué)效果差then教學(xué)控 制差，學(xué)生興趣差等；通過(guò)統(tǒng)計(jì)，三類(lèi)本科院校尤其是三表學(xué)生學(xué)習(xí)興趣低，調(diào) 查發(fā)現(xiàn)，10%左右學(xué)生學(xué)習(xí)興趣非常薄弱。是教師教學(xué)過(guò)程中需要攻克的一個(gè)難 關(guān)。綜上所述，本文運(yùn)用實(shí)例，闡述了決策樹(shù)技術(shù)的應(yīng)用，提出了在高校教學(xué)評(píng) 價(jià)系統(tǒng)屮運(yùn)用數(shù)據(jù)挖掘技術(shù)是有益于