基于數(shù)據(jù)挖掘技術(shù)的網(wǎng)絡(luò)教學(xué)策略探討課題論文開(kāi)題結(jié)題中期研究報(bào)告（經(jīng)驗(yàn)交流）

1、基于數(shù)據(jù)挖掘技術(shù)的網(wǎng)絡(luò)教學(xué)策略探討課題論文開(kāi)題結(jié)題中期研究報(bào)告（經(jīng)驗(yàn)交流） 摘要網(wǎng)絡(luò)教學(xué)中的一個(gè)難點(diǎn)是教師如何對(duì)學(xué)生的學(xué)習(xí)過(guò)程進(jìn)行監(jiān)控,從而實(shí)現(xiàn)基于網(wǎng)絡(luò)教學(xué)平臺(tái)的教與學(xué)的有效結(jié)合。文章結(jié)合網(wǎng)絡(luò)教學(xué)過(guò)程涉及的學(xué)習(xí)資源設(shè)計(jì)開(kāi)發(fā)階段與學(xué)習(xí)支持階段,應(yīng)用數(shù)據(jù)挖掘技術(shù),建立了相應(yīng)的學(xué)生分類(lèi)模型,并對(duì)學(xué)習(xí)者行為要素間的關(guān)聯(lián)關(guān)系進(jìn)行挖掘。依據(jù)分類(lèi)模型對(duì)不同的學(xué)生群體使用不同的教學(xué)目標(biāo)和教學(xué)內(nèi)容組織策略,實(shí)現(xiàn)對(duì)學(xué)生網(wǎng)絡(luò)分層教學(xué);根據(jù)關(guān)聯(lián)規(guī)則實(shí)現(xiàn)監(jiān)控、評(píng)價(jià),提高師生的交互性,實(shí)現(xiàn)教師對(duì)教學(xué)過(guò)程的監(jiān)控和引導(dǎo)。 關(guān)鍵詞數(shù)據(jù)挖掘 網(wǎng)絡(luò)教學(xué)策略 關(guān)聯(lián)規(guī)則 分類(lèi)模型 作者簡(jiǎn)介孫玉榮(1969- ),女,湖南株洲人,中南林

2、業(yè)科技大學(xué)理學(xué)院,副教授,主要從事計(jì)算機(jī)教育與應(yīng)用研究;黃慧華(1978- ),女,湖南長(zhǎng)沙人,中南林業(yè)科技大學(xué)理學(xué)院,講師,主要從事計(jì)算機(jī)教育與應(yīng)用研究。(湖南長(zhǎng)沙410004) 課題項(xiàng)目本文系中南林業(yè)科技大學(xué)2006年度教學(xué)研究項(xiàng)目“數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)網(wǎng)絡(luò)教學(xué)平臺(tái)的研究”的研究成果。(項(xiàng)目編號(hào):2006016A) 1111G642.411111A文章編號(hào)1004-3985(2009)35-0131-03 一、問(wèn)題的提出 在網(wǎng)絡(luò)這種開(kāi)放性的教學(xué)環(huán)境下,教師與學(xué)生相分離,教師不再是教學(xué)活動(dòng)的中心,因此,傳統(tǒng)教學(xué)策略也就不能完全適應(yīng)網(wǎng)絡(luò)教學(xué),教師需要根據(jù)網(wǎng)絡(luò)特征改變傳統(tǒng)教學(xué)策略和方法,制定適合于網(wǎng)絡(luò)教學(xué)的

3、網(wǎng)絡(luò)教學(xué)策略。 徐春華等人認(rèn)為:網(wǎng)絡(luò)教學(xué)策略是以網(wǎng)絡(luò)教育理念為指導(dǎo),在特定的網(wǎng)絡(luò)教學(xué)情景中,為滿足學(xué)習(xí)的需要和達(dá)成學(xué)習(xí)目標(biāo),對(duì)學(xué)習(xí)活動(dòng)進(jìn)行引導(dǎo)和監(jiān)控的系統(tǒng)措施和行為。這種引導(dǎo)和監(jiān)控過(guò)程是以對(duì)學(xué)習(xí)目標(biāo)、學(xué)習(xí)資源、學(xué)習(xí)者特征、學(xué)習(xí)環(huán)境等要素的分析為基礎(chǔ),系統(tǒng)運(yùn)用教學(xué)方法,選擇教學(xué)媒體,優(yōu)化教與學(xué)的過(guò)程。 顯然,在網(wǎng)絡(luò)教學(xué)實(shí)施過(guò)程中,教師的作用并沒(méi)有淡化,網(wǎng)絡(luò)教學(xué)反而對(duì)教師提出了更高的要求:教師需要具備對(duì)信息進(jìn)行篩選、鑒別和使用以及進(jìn)行網(wǎng)絡(luò)教學(xué)策略調(diào)整的能力。因此,如何從急劇增長(zhǎng)的教育信息中發(fā)現(xiàn)數(shù)據(jù)中隱藏的規(guī)律或模式,即如何對(duì)取得的教育信息進(jìn)行辨識(shí),從中及時(shí)發(fā)現(xiàn)有用的知識(shí),實(shí)現(xiàn)對(duì)學(xué)習(xí)活動(dòng)的監(jiān)控和引導(dǎo)

4、,以期調(diào)整教學(xué)策略,提高教學(xué)質(zhì)量,就成為一個(gè)是相當(dāng)重要的課題,而解決這樣的問(wèn)題,需要引進(jìn)新的技術(shù)手段。 數(shù)據(jù)挖掘技術(shù)可以從大量的、不完全的、有噪聲的、模糊的、隨機(jī)的實(shí)際應(yīng)用數(shù)據(jù)中,提取隱含在其中的人們事先不知道的,但又是潛在有用的信息和知識(shí)。利用該技術(shù)對(duì)數(shù)據(jù)庫(kù)中的潛在規(guī)則進(jìn)行挖掘,并把獲取的信息和知識(shí)提供給決策者,支持系統(tǒng)已經(jīng)廣泛地應(yīng)用于各種相關(guān)領(lǐng)域,包括商務(wù)管理、生產(chǎn)控制、市場(chǎng)分析、工程設(shè)計(jì)、科學(xué)探索和網(wǎng)絡(luò)教學(xué)等,因此,對(duì)教育信息進(jìn)行辨識(shí),發(fā)現(xiàn)有用的知識(shí),調(diào)整教學(xué)策略就是一種非常有效的手段。根據(jù)國(guó)內(nèi)外對(duì)各類(lèi)模式挖掘算法的研究,本文確定的挖掘算法為:采用FP-Tree關(guān)聯(lián)規(guī)則挖掘算法進(jìn)行關(guān)聯(lián)規(guī)

5、則挖掘,運(yùn)用分類(lèi)模型判定樹(shù)歸納算法進(jìn)行數(shù)據(jù)挖掘,用于挖掘技術(shù)分析的數(shù)據(jù)來(lái)源于數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)網(wǎng)絡(luò)教學(xué)課程。 二、學(xué)習(xí)者學(xué)習(xí)行為要素定義 有專家提出,在線環(huán)境中的成功學(xué)習(xí)受到以下四個(gè)方面因素的影響:技術(shù)因素、環(huán)境因素、個(gè)體因素、學(xué)習(xí)特征因素。本文假設(shè)參與網(wǎng)絡(luò)教學(xué)的師生都具備了相關(guān)的網(wǎng)絡(luò)技能,網(wǎng)絡(luò)環(huán)境有保障。因此,要提升網(wǎng)絡(luò)教學(xué)的教學(xué)質(zhì)量,調(diào)整網(wǎng)絡(luò)教學(xué)策略,就需要分析學(xué)習(xí)者個(gè)體因素和相關(guān)的學(xué)習(xí)特征因素,對(duì)于這兩個(gè)因素,我們把它定義為學(xué)習(xí)者的學(xué)習(xí)行為要素,為便于算法的實(shí)現(xiàn),把學(xué)習(xí)者行為要素具體細(xì)分為:學(xué)生的學(xué)習(xí)時(shí)間、學(xué)習(xí)次數(shù)及網(wǎng)絡(luò)課堂討論和學(xué)習(xí)成績(jī)。通過(guò)對(duì)這些行為要素間的挖掘,探討網(wǎng)絡(luò)教學(xué)策略的實(shí)施途徑。

6、三、基于數(shù)據(jù)挖掘技術(shù)的網(wǎng)絡(luò)教學(xué)策略 網(wǎng)絡(luò)教學(xué)策略的運(yùn)用,即網(wǎng)絡(luò)教學(xué)的執(zhí)行與調(diào)控,需要結(jié)合網(wǎng)絡(luò)教學(xué)的過(guò)程來(lái)加以分析。本文根據(jù)網(wǎng)絡(luò)教學(xué)過(guò)程包括的兩個(gè)階段:學(xué)習(xí)資源設(shè)計(jì)開(kāi)發(fā)階段與學(xué)習(xí)支持階段,借助于數(shù)據(jù)挖掘技術(shù),分階段討論網(wǎng)絡(luò)教學(xué)策略的實(shí)施: 1.學(xué)習(xí)資源設(shè)計(jì)開(kāi)發(fā)階段。這一階段對(duì)“教”的考慮較多, 各環(huán)節(jié)有一定的先后順序,而且各環(huán)節(jié)之間也相互影響,如目標(biāo)制定得如何就直接影響到內(nèi)容的組織等環(huán)節(jié),而內(nèi)容的組織與教學(xué)的實(shí)施又會(huì)影響到目標(biāo)的達(dá)成質(zhì)量。涉及的策略主要包括目標(biāo)制定策略、內(nèi)容組織策略、媒體選擇策略、授遞策略。根據(jù)我們定義的學(xué)習(xí)者行為要素,從數(shù)據(jù)挖掘技術(shù)角度探討網(wǎng)絡(luò)教學(xué)策略,我們更傾向于前兩個(gè)策略的

7、調(diào)整。 教學(xué)目標(biāo)是指教學(xué)中學(xué)生通過(guò)教學(xué)活動(dòng)要達(dá)到的預(yù)期的學(xué)習(xí)結(jié)果與標(biāo)準(zhǔn)。教學(xué)目標(biāo)是一個(gè)多層次的教學(xué)目標(biāo)體系,可以分成:課程教學(xué)目標(biāo)、單元教學(xué)目標(biāo)、課時(shí)教學(xué)目標(biāo)等不同的層次。本文探討的是單元教學(xué)目標(biāo)。 著名的心理學(xué)家、教育學(xué)家布盧姆提出的掌握學(xué)習(xí)理論認(rèn)為:“只要在提供恰當(dāng)?shù)牟牧虾瓦M(jìn)行教學(xué)的同時(shí),給每個(gè)學(xué)生提供適度的幫助和充分的時(shí)間,幾乎所有的學(xué)生都能完成學(xué)習(xí)任務(wù)或達(dá)到規(guī)定的學(xué)習(xí)目標(biāo)?！痹谶@一理論指導(dǎo)下,在實(shí)施網(wǎng)絡(luò)教學(xué)過(guò)程中,我們依據(jù)分類(lèi)模型判定樹(shù)算法建立了學(xué)生學(xué)習(xí)內(nèi)容分類(lèi)模型,見(jiàn)右圖。 判定樹(shù)的第一層條件為每一章節(jié)的單元測(cè)試成績(jī),分別表示為優(yōu)秀、合格和不及格。不及格的同學(xué)在下一章節(jié)進(jìn)入C類(lèi)教學(xué)目

8、標(biāo)學(xué)習(xí),優(yōu)秀的同學(xué)則進(jìn)入A類(lèi)教學(xué)目標(biāo)學(xué)習(xí),合格的同學(xué)則根據(jù)學(xué)習(xí)的次數(shù)來(lái)決定下一章節(jié)的教學(xué)目標(biāo)。學(xué)習(xí)次數(shù)為02次的同學(xué)進(jìn)入B類(lèi)教學(xué)目標(biāo)學(xué)習(xí),35次的同學(xué)則需要根據(jù)學(xué)習(xí)時(shí)間判定,根據(jù)判定樹(shù)可知,所有同學(xué)都進(jìn)入了B類(lèi)教學(xué)目標(biāo)學(xué)習(xí),這和我們?nèi)粘５呐袛噙壿嬒喾?。因?yàn)閷W(xué)習(xí)次數(shù)較多,學(xué)習(xí)時(shí)間較長(zhǎng),但成績(jī)卻是合格的同學(xué)很有可能是因?yàn)榉椒ú划?dāng)?shù)仍驅(qū)е陆邮苤R(shí)能力較差,進(jìn)入A類(lèi)目標(biāo)學(xué)習(xí)顯然是不合理的。當(dāng)學(xué)習(xí)次數(shù)大于6次時(shí),可以根據(jù)學(xué)生參與BBS討論的次數(shù)決定學(xué)生的下一章節(jié)的學(xué)習(xí)目標(biāo),對(duì)于討論次數(shù)02次的同學(xué),將其學(xué)習(xí)目標(biāo)定為B類(lèi),對(duì)于討論次數(shù)3次以上的同學(xué),其學(xué)習(xí)目標(biāo)則定為A類(lèi),這類(lèi)學(xué)生表現(xiàn)出對(duì)知識(shí)的渴求,興趣

9、較濃,理解知識(shí)的能力相對(duì)較強(qiáng)。 依據(jù)該判定樹(shù)模型,教師可以了解學(xué)生對(duì)知識(shí)的掌握能力和掌握程度,并據(jù)此將教學(xué)目標(biāo)制定為A類(lèi)、B類(lèi)和C類(lèi)三類(lèi),其中C類(lèi)目標(biāo)是學(xué)生學(xué)習(xí)后達(dá)到的最低目標(biāo),這是所有學(xué)生通過(guò)努力學(xué)習(xí)后都能達(dá)到也必須達(dá)到的標(biāo)準(zhǔn)。A類(lèi)目標(biāo)是在符合大綱要求的基礎(chǔ)上,針對(duì)那些學(xué)習(xí)動(dòng)機(jī)明確、上進(jìn)心強(qiáng)、學(xué)習(xí)效率高、對(duì)知識(shí)理解能力強(qiáng)的學(xué)生而制定的目標(biāo),B類(lèi)介于A類(lèi)和C類(lèi)之間。教師通過(guò)該模型,也可以對(duì)學(xué)生學(xué)習(xí)下一章節(jié)內(nèi)容的效果進(jìn)行預(yù)測(cè)。 有學(xué)者指出:網(wǎng)絡(luò)課程結(jié)構(gòu)體系相對(duì)完整,學(xué)生網(wǎng)上學(xué)習(xí)時(shí)間和次數(shù)會(huì)相應(yīng)增長(zhǎng)。據(jù)此結(jié)論和分類(lèi)模型預(yù)測(cè)結(jié)果,教師在組織教學(xué)內(nèi)容時(shí),有針對(duì)性地對(duì)學(xué)習(xí)次數(shù)和時(shí)間相對(duì)較少的同學(xué)特別是C

10、類(lèi)層次學(xué)習(xí)的同學(xué),盡可能多地提供課程導(dǎo)學(xué)材料、練習(xí)材料及復(fù)習(xí)資料,并提供明確的導(dǎo)航指引,以增加學(xué)生上網(wǎng)學(xué)習(xí)的次數(shù),延長(zhǎng)學(xué)習(xí)時(shí)間。對(duì)A類(lèi)學(xué)生,則要注重知識(shí)和技能目標(biāo)的結(jié)合,注重能力和技能的培養(yǎng),并提供一些能反映學(xué)科發(fā)展前沿和最新成果的資源及相關(guān)案例,以提升學(xué)生的專業(yè)技能并拓寬知識(shí)面。B類(lèi)學(xué)生則在符合大綱要求的基礎(chǔ)上注重實(shí)踐動(dòng)手能力的提高,并提供反映學(xué)科前沿的部分資源和相關(guān)案例,激發(fā)學(xué)生思考、引導(dǎo)學(xué)生進(jìn)行自主學(xué)習(xí)與協(xié)作學(xué)習(xí),提高知識(shí)接受能力。在此思路指導(dǎo)下,教師根據(jù)教學(xué)目標(biāo)選擇并開(kāi)發(fā)適合某一學(xué)生群體的教學(xué)內(nèi)容,從而實(shí)現(xiàn)對(duì)學(xué)生的網(wǎng)絡(luò)分層教學(xué)。 2.學(xué)習(xí)支持階段。這一階段考慮更多的是學(xué)習(xí)者的“學(xué)”,教

11、師則成為學(xué)習(xí)的引導(dǎo)者、督促者以及學(xué)習(xí)環(huán)境的創(chuàng)設(shè)者,這一教學(xué)階段具有更多的動(dòng)態(tài)特征。因此,網(wǎng)絡(luò)教學(xué)策略的建構(gòu)與運(yùn)行主要是對(duì)網(wǎng)絡(luò)教學(xué)活動(dòng)進(jìn)行有意識(shí)地監(jiān)控、評(píng)價(jià)、反饋、調(diào)節(jié),盡可能地協(xié)調(diào)好教學(xué)活動(dòng)中各要素間的關(guān)系,使教學(xué)過(guò)程最優(yōu)化,更有效地完成學(xué)習(xí)目標(biāo)。因此涉及的策略包括引導(dǎo)策略、交互策略、監(jiān)控策略和評(píng)價(jià)反饋策略。數(shù)據(jù)挖掘技術(shù)是實(shí)現(xiàn)監(jiān)控策略的有效手段,本文根據(jù)關(guān)聯(lián)規(guī)則挖掘結(jié)果,探討引導(dǎo)策略和交互策略的實(shí)施。 利用FP-Tree關(guān)聯(lián)規(guī)則挖掘算法對(duì)學(xué)習(xí)者行為要素進(jìn)行挖掘,得到的關(guān)聯(lián)規(guī)則挖掘結(jié)果,見(jiàn)下表。 從上表可以看出,學(xué)習(xí)時(shí)間在2小時(shí)以下的并且成績(jī)不及格的同學(xué)占全班的7.69%,學(xué)習(xí)時(shí)間在2小時(shí)以下的

12、同學(xué)中有75%的學(xué)生成績(jī)不及格。學(xué)習(xí)時(shí)間在6小時(shí)以上,學(xué)習(xí)次數(shù)多于6次且成績(jī)?yōu)閮?yōu)秀的學(xué)生占全班的7.69%,這部分同學(xué)中有75%也積極參與BBS討論,而學(xué)習(xí)時(shí)間少于2小時(shí),次數(shù)少于3次,基本不參與討論的同學(xué),不及格率為100%,這部分同學(xué)占全班的7.69%。這說(shuō)明學(xué)習(xí)時(shí)間、討論次數(shù)對(duì)學(xué)生學(xué)習(xí)成績(jī)的影響很顯著;師生網(wǎng)上交互率的高低與學(xué)生網(wǎng)上學(xué)習(xí)時(shí)間和次數(shù)也明顯相關(guān)。從表中還可以看出,學(xué)習(xí)次數(shù)多于6次的學(xué)生中有92.31%的學(xué)生,其學(xué)習(xí)時(shí)間一般也會(huì)超過(guò)6小時(shí),這部分學(xué)生占全班的61.54%,說(shuō)明學(xué)生的自控能力較強(qiáng),學(xué)習(xí)動(dòng)機(jī)較強(qiáng)。綜上所述,通過(guò)對(duì)學(xué)習(xí)者行為要素關(guān)聯(lián)規(guī)則的挖掘,可以掌握學(xué)生網(wǎng)上學(xué)習(xí)行為

13、,從而為教師的教學(xué)策略調(diào)整提供依據(jù),可以更好地進(jìn)行學(xué)生的培養(yǎng)。 “授人以魚(yú),不如授人以漁”,從教學(xué)的角度來(lái)看,就是說(shuō)教會(huì)學(xué)生書(shū)本上的知識(shí),還不如教會(huì)學(xué)生學(xué)習(xí)知識(shí)的能力。因此,對(duì)學(xué)習(xí)者的引導(dǎo)是至關(guān)重要的,而對(duì)學(xué)習(xí)者的引導(dǎo)應(yīng)貫穿于整個(gè)學(xué)習(xí)過(guò)程,引導(dǎo)內(nèi)容主要有網(wǎng)絡(luò)學(xué)習(xí)的觀念、方法、過(guò)程;課程學(xué)習(xí)的目標(biāo)、方法、技能等;資源獲取途徑;問(wèn)題解決與求助方法。師生交互率的提高是提升引導(dǎo)效果的最直接方式,據(jù)此,我們對(duì)如何提高師生交互率采取了相應(yīng)的策略:調(diào)整教學(xué)內(nèi)容,并制定可激活性的話題或問(wèn)題,激發(fā)學(xué)生參與BBS討論的興趣;當(dāng)教師主持討論時(shí),要鼓勵(lì)學(xué)生深層次的理解與溝通,激發(fā)學(xué)生積極思考、參與和自我展示,同時(shí),適

14、時(shí)發(fā)表一些見(jiàn)解,提高學(xué)生發(fā)言的聚合度,控制學(xué)生討論的進(jìn)度與方向;提供一些能反映學(xué)科發(fā)展前沿和最新成果的資源及相關(guān)案例,或?qū)φn程學(xué)習(xí)和考試有幫助的資料,供學(xué)生研討和充分利用;通過(guò)電子郵件對(duì)學(xué)習(xí)者進(jìn)行個(gè)別指導(dǎo),提供有針對(duì)性的指導(dǎo)與幫助。這種策略調(diào)整,間接增加了學(xué)生的學(xué)習(xí)時(shí)間、學(xué)習(xí)次數(shù)以及參與BBS討論的次數(shù)和討論效果,最終提升了整體學(xué)習(xí)效果。 四、結(jié)論 從分類(lèi)模型可以了解學(xué)生對(duì)知識(shí)的掌握程度和運(yùn)用能力,從而制定不同的教學(xué)目標(biāo),并根據(jù)預(yù)測(cè)結(jié)果及學(xué)生的學(xué)習(xí)行為要素,選擇并開(kāi)發(fā)適合某一學(xué)生群體的教學(xué)內(nèi)容,從而實(shí)現(xiàn)對(duì)學(xué)生的網(wǎng)絡(luò)分層教學(xué)。根據(jù)關(guān)聯(lián)規(guī)則結(jié)果分析,可以了解學(xué)習(xí)者學(xué)習(xí)行為各要素間的關(guān)聯(lián),有利于教師的學(xué)習(xí)引導(dǎo)者、督促者及學(xué)習(xí)環(huán)境的創(chuàng)設(shè)者這種角色的實(shí)現(xiàn)?；诖?本文認(rèn)為,數(shù)據(jù)挖掘技術(shù)是一種有效地實(shí)現(xiàn)教學(xué)監(jiān)控和評(píng)價(jià)的手