基于(yu)數據挖掘的高校教務系(xi)統設計論文

　　摘 要：筆者對(dui)(dui)現有高(gao)校所采(cai)用(yong)的(de)(de)教(jiao)務(wu)(wu)系(xi)(xi)統進行研究，以聯機分(fen)析與數(shu)據(ju)倉庫(ku)技(ji)術為依托來構建決策支持(chi)系(xi)(xi)統。針對(dui)(dui)數(shu)據(ju)倉庫(ku)構建中(zhong)采(cai)用(yong)的(de)(de)邏輯模型及其(qi)構建策略等進行深入分(fen)析，并對(dui)(dui)基于四層架構的(de)(de)教(jiao)學(xue)決策支持(chi)系(xi)(xi)統進行了(le)設(she)計，充(chong)分(fen)展(zhan)示了(le)決策支持(chi)系(xi)(xi)統在高(gao)校教(jiao)務(wu)(wu)管(guan)理(li)中(zhong)的(de)(de)應用(yong)前景(jing)。

　　關鍵詞：

　　關鍵詞：決策支持系統(tong)；數據倉庫；多維分析

　　在(zai)(zai)現(xian)有的(de)(de)(de)(de)(de)教(jiao)學(xue)(xue)信(xin)(xin)(xin)息化系統(tong)中，存儲了包括學(xue)(xue)生的(de)(de)(de)(de)(de)學(xue)(xue)籍信(xin)(xin)(xin)息、學(xue)(xue)生的(de)(de)(de)(de)(de)選課數(shu)(shu)據(ju)、各科成績數(shu)(shu)據(ju)等在(zai)(zai)內(nei)的(de)(de)(de)(de)(de)大(da)量(liang)數(shu)(shu)據(ju)，這(zhe)些數(shu)(shu)據(ju)的(de)(de)(de)(de)(de)條數(shu)(shu)動輒上百萬條，信(xin)(xin)(xin)息和數(shu)(shu)據(ju)量(liang)都比較大(da)，同時這(zhe)些數(shu)(shu)據(ju)中通常能(neng)夠挖掘(jue)出(chu)有用(yong)的(de)(de)(de)(de)(de)規律信(xin)(xin)(xin)息。不過，通過對現(xian)有應(ying)用(yong)現(xian)狀分析可以發現(xian)，人們更多的(de)(de)(de)(de)(de)是將各種表單數(shu)(shu)據(ju)進行計算(suan)機管理(li)，沒有利用(yong)計算(suan)機的(de)(de)(de)(de)(de)數(shu)(shu)據(ju)挖掘(jue)能(neng)力對這(zhe)些數(shu)(shu)據(ju)進行分析，更沒有從中找到潛在(zai)(zai)海量(liang)數(shu)(shu)據(ju)中的(de)(de)(de)(de)(de)規律。

　　1 教學數據倉庫

　　1.1 總體結(jie)構(gou) 在對現有教學(xue)(xue)管理系(xi)統(tong)的決(jue)策(ce)需(xu)求(qiu)進行(xing)深入和一線調研的基(ji)礎上，筆者給出了基(ji)于教學(xue)(xue)數(shu)據倉庫(ku)的決(jue)策(ce)系(xi)統(tong)，并對系(xi)統(tong)中經過(guo)結(jie)構(gou)化的四層教學(xue)(xue)決(jue)策(ce)支持(chi)系(xi)統(tong)的總體結(jie)構(gou)進行(xing)了設計(ji)。具體如圖(tu)1中所示。 圖(tu)1教學(xue)(xue)決(jue)策(ce)支持(chi)系(xi)統(tong)的總體結(jie)構(gou)圖(tu)

　　1.1.1 源數(shu)(shu)(shu)據(ju)(ju)層 該層是(shi)構(gou)建教(jiao)(jiao)學系統(tong)的(de)最低層，也(ye)是(shi)實現(xian)數(shu)(shu)(shu)據(ju)(ju)倉(cang)庫的(de)關(guan)(guan)鍵。在數(shu)(shu)(shu)據(ju)(ju)倉(cang)庫中所(suo)包含的(de)數(shu)(shu)(shu)據(ju)(ju)，主要(yao)(yao)來(lai)自于學校(xiao)現(xian)有的(de)與(yu)教(jiao)(jiao)學相關(guan)(guan)的(de)各種(zhong)信(xin)息庫。而在這些信(xin)息數(shu)(shu)(shu)據(ju)(ju)庫中，存(cun)儲了學校(xiao)教(jiao)(jiao)學過程中所(suo)積累的(de)主要(yao)(yao)數(shu)(shu)(shu)據(ju)(ju)，也(ye)是(shi)學校(xiao)在制定(ding)各項政(zheng)策(ce)和決策(ce)中必須參考的(de)主要(yao)(yao)數(shu)(shu)(shu)據(ju)(ju)。這樣設計(ji)，也(ye)更(geng)好(hao)的(de)說明一個成(cheng)熟(shu)的(de)教(jiao)(jiao)學決策(ce)系統(tong)應(ying)該具備廣泛的(de)數(shu)(shu)(shu)據(ju)(ju)來(lai)源。

　　1.1.2 引擎數(shu)(shu)據(ju)的處理層(ceng) 該層(ceng)的功能主要從現(xian)有的教(jiao)學信(xin)息系(xi)統中實現(xian)數(shu)(shu)據(ju)的抽取(qu)，然后(hou)對抽取(qu)得(de)到的各種(zhong)數(shu)(shu)據(ju)進(jin)行清(qing)洗，最后(hou)才能夠(gou)將這些數(shu)(shu)據(ju)都添(tian)加到教(jiao)學數(shu)(shu)據(ju)倉庫中。所以，這就(jiu)使得(de)數(shu)(shu)據(ju)處理層(ceng)成為數(shu)(shu)據(ju)倉庫構(gou)建的關(guan)鍵層(ceng)。

　　1.1.3 信息(xi)層(ceng) 信息(xi)層(ceng)的(de)(de)作(zuo)(zuo)用就是為(wei)數(shu)(shu)(shu)據(ju)訪問層(ceng)和源數(shu)(shu)(shu)據(ju)層(ceng)提(ti)(ti)供(gong)聯通的(de)(de)橋梁，為(wei)數(shu)(shu)(shu)據(ju)提(ti)(ti)供(gong)特定(ding)(ding)處理(li)過程，得到(dao)經(jing)過處理(li)后的(de)(de)不同層(ceng)次信息(xi)。這樣分析層(ceng)就可以在這些數(shu)(shu)(shu)據(ju)的(de)(de)基礎上進行建模。在信息(xi)層(ceng)中，其關鍵為(wei)教學數(shu)(shu)(shu)據(ju)倉(cang)庫，這主要是由于該倉(cang)庫能夠完(wan)成(cheng)(cheng)各(ge)種數(shu)(shu)(shu)據(ju)的(de)(de)收集(ji)、篩選和抽取等多種操作(zuo)(zuo)，進而(er)最終形(xing)成(cheng)(cheng)能夠為(wei)學校的(de)(de)政策制定(ding)(ding)和日常教學決(jue)策提(ti)(ti)供(gong)參考與支持的(de)(de)包含了多個粒(li)度等級的(de)(de)數(shu)(shu)(shu)據(ju)庫，結果就是順利完(wan)成(cheng)(cheng)對各(ge)種數(shu)(shu)(shu)據(ju)源的(de)(de)統一管理(li)與信息(xi)提(ti)(ti)取。

　　1.1.4 數據訪問(wen)層(ceng)(ceng)(ceng) 該(gai)層(ceng)(ceng)(ceng)主要(yao)作(zuo)為(wei)整個高校決策(ce)(ce)支持系(xi)統(tong)的(de)(de)(de)(de)(de)為(wei)用(yong)(yong)戶(hu)(hu)所(suo)提供的(de)(de)(de)(de)(de)操作(zuo)接口，可以(yi)讓(rang)用(yong)(yong)戶(hu)(hu)非常(chang)方便的(de)(de)(de)(de)(de)進行內容(rong)的(de)(de)(de)(de)(de)查詢、報(bao)表、OLAP等(deng)多種應用(yong)(yong)。不(bu)僅(jin)如此，為(wei)了(le)能(neng)(neng)夠很好地(di)服務高等(deng)院校的(de)(de)(de)(de)(de)日常(chang)教(jiao)學(xue)決策(ce)(ce)需求(qiu)，該(gai)層(ceng)(ceng)(ceng)還(huan)為(wei)用(yong)(yong)戶(hu)(hu)提供了(le)多種基于多維分(fen)析的(de)(de)(de)(de)(de)手段，和一(yi)下相對簡(jian)單的(de)(de)(de)(de)(de)分(fen)析模型。基于這(zhe)些模型和分(fen)析方式，用(yong)(yong)戶(hu)(hu)可以(yi)在(zai)實際使用(yong)(yong)過程中(zhong)構建專用(yong)(yong)的(de)(de)(de)(de)(de)分(fen)析系(xi)統(tong)，從(cong)而有效保證所(suo)研發的(de)(de)(de)(de)(de)教(jiao)學(xue)決策(ce)(ce)支持系(xi)統(tong)能(neng)(neng)夠具有較高的(de)(de)(de)(de)(de)靈(ling)活性。 之(zhi)所(suo)以(yi)采用(yong)(yong)結構化的(de)(de)(de)(de)(de)四(si)層(ceng)(ceng)(ceng)體系(xi)結構，主要(yao)是考(kao)慮到這(zhe)種結構能(neng)(neng)夠很好的(de)(de)(de)(de)(de)契(qi)合高校在(zai)日常(chang)決策(ce)(ce)中(zhong)的(de)(de)(de)(de)(de)方式。不(bu)僅(jin)如此，還(huan)可以(yi)通過教(jiao)學(xue)倉庫來實現不(bu)同(tong)系(xi)統(tong)的(de)(de)(de)(de)(de)數據驅動。在(zai)這(zhe)種結構中(zhong)，修改、刪除或者添(tian)加任(ren)何一(yi)層(ceng)(ceng)(ceng)，給整個系(xi)統(tong)所(suo)帶來的(de)(de)(de)(de)(de)影響都非常(chang)小。

　　1.2 ETL工(gong)具設(she)計解釋(shi) 基于ETL工(gong)具完(wan)成(cheng)設(she)計，就是(shi)從各種(zhong)數(shu)(shu)據(ju)(ju)源(yuan)中提(ti)取(qu)數(shu)(shu)據(ju)(ju)，并(bing)在(zai)此基礎上對獲得的(de)(de)(de)(de)數(shu)(shu)據(ju)(ju)進行清洗(xi)、轉換(huan)等處(chu)理的(de)(de)(de)(de)多(duo)個步驟后，將數(shu)(shu)據(ju)(ju)加載到數(shu)(shu)據(ju)(ju)倉(cang)庫(ku)的(de)(de)(de)(de)過(guo)程。筆者通過(guo)代(dai)碼的(de)(de)(de)(de)手工(gong)編(bian)寫，來實(shi)(shi)現(xian)數(shu)(shu)據(ju)(ju)的(de)(de)(de)(de)轉換(huan)與抽(chou)取(qu)，并(bing)最終實(shi)(shi)現(xian)教學(xue)倉(cang)庫(ku)的(de)(de)(de)(de)ETL工(gong)具的(de)(de)(de)(de)設(she)計與實(shi)(shi)現(xian)。 在(zai)對標準ETL數(shu)(shu)據(ju)(ju)進行抽(chou)取(qu)操(cao)作的(de)(de)(de)(de)過(guo)程中，存(cun)在(zai)于原系統中的(de)(de)(de)(de)數(shu)(shu)據(ju)(ju)質(zhi)量(liang)問題有可(ke)(ke)能(neng)暴露(lu)出來。同時(shi)，所(suo)(suo)采用數(shu)(shu)據(ju)(ju)的(de)(de)(de)(de)質(zhi)量(liang)能(neng)夠給倉(cang)庫(ku)的(de)(de)(de)(de)可(ke)(ke)信度帶來直(zhi)接影(ying)(ying)響，并(bing)對最后的(de)(de)(de)(de)多(duo)維分析結果(guo)產生影(ying)(ying)響。所(suo)(suo)以應(ying)該(gai)重點提(ti)供(gong)所(suo)(suo)提(ti)取(qu)數(shu)(shu)據(ju)(ju)的(de)(de)(de)(de)質(zhi)量(liang)。因此，在(zai)各種(zhong)數(shu)(shu)據(ju)(ju)源(yuan)的(de)(de)(de)(de)數(shu)(shu)據(ju)(ju)進行預處(chu)理過(guo)程中，應(ying)確保所(suo)(suo)涉及數(shu)(shu)據(ju)(ju)的(de)(de)(de)(de)完(wan)整性，進而實(shi)(shi)現(xian)數(shu)(shu)據(ju)(ju)質(zhi)量(liang)的(de)(de)(de)(de)檢驗，以及數(shu)(shu)據(ju)(ju)的(de)(de)(de)(de)去噪與凈化處(chu)理。

　　1.3 數(shu)(shu)(shu)據(ju)(ju)(ju)倉(cang)庫(ku)(ku)的(de)(de)(de)(de)(de)(de)構(gou)(gou)(gou)建(jian)(jian)(jian) 以作者所(suo)在(zai)學(xue)(xue)(xue)校(xiao)的(de)(de)(de)(de)(de)(de)實際(ji)情況為基礎(chu)(chu)，確保了所(suo)構(gou)(gou)(gou)建(jian)(jian)(jian)的(de)(de)(de)(de)(de)(de)教(jiao)學(xue)(xue)(xue)決策(ce)(ce)和教(jiao)學(xue)(xue)(xue)管理系統(tong)能夠適(shi)應實際(ji)的(de)(de)(de)(de)(de)(de)情況，而(er)引入的(de)(de)(de)(de)(de)(de)數(shu)(shu)(shu)據(ju)(ju)(ju)倉(cang)庫(ku)(ku)也(ye)能夠很好(hao)地服(fu)務(wu)于決策(ce)(ce)系統(tong)。就需要(yao)在(zai)構(gou)(gou)(gou)建(jian)(jian)(jian)數(shu)(shu)(shu)據(ju)(ju)(ju)倉(cang)庫(ku)(ku)的(de)(de)(de)(de)(de)(de)過(guo)程中，采用(yong)更加合適(shi)的(de)(de)(de)(de)(de)(de)策(ce)(ce)略來構(gou)(gou)(gou)建(jian)(jian)(jian)，也(ye)就是(shi)通(tong)過(guo)自底向上(shang)的(de)(de)(de)(de)(de)(de)方式先構(gou)(gou)(gou)建(jian)(jian)(jian)現(xian)有(you)決策(ce)(ce)分析所(suo)需要(yao)的(de)(de)(de)(de)(de)(de)學(xue)(xue)(xue)籍主體、教(jiao)學(xue)(xue)(xue)工作主題等，通(tong)過(guo)這(zhe)些數(shu)(shu)(shu)據(ju)(ju)(ju)集合就可以實現(xian)和構(gou)(gou)(gou)建(jian)(jian)(jian)更加完善的(de)(de)(de)(de)(de)(de)數(shu)(shu)(shu)據(ju)(ju)(ju)倉(cang)庫(ku)(ku)。 高校(xiao)的(de)(de)(de)(de)(de)(de)教(jiao)學(xue)(xue)(xue)數(shu)(shu)(shu)據(ju)(ju)(ju)倉(cang)庫(ku)(ku)作為一個多(duo)粒度集的(de)(de)(de)(de)(de)(de)數(shu)(shu)(shu)據(ju)(ju)(ju)集合，是(shi)整個高校(xiao)教(jiao)學(xue)(xue)(xue)決策(ce)(ce)系統(tong)信息層(ceng)的(de)(de)(de)(de)(de)(de)核心(xin)與(yu)關鍵。此外，所(suo)采用(yong)的(de)(de)(de)(de)(de)(de)粒度層(ceng)次(ci)也(ye)可以反(fan)映不(bu)同細節，使得在(zai)多(duo)種(zhong)(zhong)層(ceng)次(ci)數(shu)(shu)(shu)據(ju)(ju)(ju)的(de)(de)(de)(de)(de)(de)細節被抽象提(ti)取的(de)(de)(de)(de)(de)(de)基礎(chu)(chu)上(shang)，可以完成(cheng)各種(zhong)(zhong)原始(shi)數(shu)(shu)(shu)據(ju)(ju)(ju)的(de)(de)(de)(de)(de)(de)轉換，最終得到有(you)用(yong)信息。

　　2 高校(xiao)教(jiao)務決(jue)策系統的(de)(de)設計 在文中的(de)(de)教(jiao)學決(jue)策系統中，其關(guan)鍵部分(fen)為(wei)(wei)OLAP子系統，該子系統的(de)(de)設計目(mu)的(de)(de)是為(wei)(wei)了確保學校(xiao)的(de)(de)所有管理決(jue)策人(ren)員，可以針對不(bu)同的(de)(de)視角，對數據倉庫(ku)中的(de)(de)各種與教(jiao)學和學校(xiao)運(yun)行相關(guan)的(de)(de)數據進行分(fen)析，然(ran)后進行多維分(fen)析處(chu)理；同時，還可以通(tong)過更加(jia)直觀的(de)(de)方式(shi)將查詢和處(chu)理結果反饋給管理和決(jue)策人(ren)員。

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