数据挖掘技术在智慧校园建设中的应用研究

王晓妮，段 群

（1.咸阳师范学院 信息中心，陕西 咸阳 712000；2.咸阳师范学院 计算机学院，陕西 咸阳 712000）

随着网络信息技术的应用推广和不断发展，高校信息化程度越来越高，校园网建设经历了探索和发展阶段，现已基本覆盖校园的每个角落。数字校园已经无法满足用户需求，未来高校通过物联网技术把教学管理、学习生活连接起来形成一个智能化新环境，使师生能够提高工作和学习效率，故建设智慧校园已成为大势所趋。信息时代一个主要标志就是大数据，我国教育大数据的研究始于2013年。信息化的飞速发展使数据量急速增长，当务之急是如何从海量的冗余数据中提取有用信息，数据挖掘技术应运而生。数据挖掘技术对研究教育大数据非常重要，利用它就可以在庞大的教学资源库找到满足自身需要有用信息。在建设智慧校园的过程中，所有高校必须面对数据安全这个难题，由于所产生的学生信息和教学资源等都并非标准化的机构数据，其共享性很差，导致资源浪费。通过数据挖掘技术对非结构化的数据进行处理分析，使其变废为宝。有利于校园网管理，便于进行教学管理工作和学习生活的有效融合，使管理模式从粗放式变为精细化，能够推动智能化教学管理和智能生活服务良性发展，便于提高学校的教学质量和管理水平，对智慧校园建设意义非凡，值得深入研究。

1 相关概念

1.1 数据挖掘

数据挖掘是运用人工智能、数学建模、机器学习、统计学等方法从不完全、有噪音、模糊随机的海量数据中提取出隐含的、事先未知的有用信息，并把这些数据转化为有价值的信息或知识的过程，这些知识或信息被广泛应用在医疗电子、交通运输、工程设计、市场分析和科学探索等各行各业中。数据过程分为数据清洗、集成、选择、变换、挖掘，模式评估和知识表示这几个步骤；它具有类聚、预测、分类、偏差检测、关联分析和数据总结等这几个功能。教育数据挖掘是指将数据挖掘技术运用到教学管理中，专门处理教育系统中的数据资源，能够方便师生的工作和学习，更好地为教学和管理工作服务。

1.2 智慧校园

智慧校园指以物联网、虚拟技术、大数据、云计算等先进技术为基础，通过共享高校数据资源的手段智能识别师生个体和感知校园环境，利用各种应用服务系统作为载体对教学科研管理和学习生活等业务进行完全融合，有效衔接物理和数据空间，实现校园教学管理工作和师生学习生活环境智能化、一体化和自主化，改变传统的师生环境资源交互方式，提供个性化信息服务。让师生能够真正体会到高效透明的校务治理、创新融合的网络科研管理、随处可见的网络学习、丰富多彩的校园文化、快捷周到的校园生活，拥有一个节能环保和稳定安全的大学校园。智慧校园是高校信息化发展的新阶段，是对数字校园建设的完善和提升。

智慧校园三大核心特征是把网络信息服务融入高校的各个服务应用领域实现协作互联；为师生提供综合信息服务平台、智能感知环境和基于角色的个性化定制服务；为高校和外部世界提供了相互感知交流的窗口[1]。

2 数据挖掘技术应用在智慧校园中的重要性

2.1 促进高校教育信息化发展，优化教育资

伴随网络信息技术的发展，教育信息化建设成为衡量教育现代化建设的标志，这就让教育方式和学习方法都有了质的飞跃。智慧校园有效整合各种优质教育资源，改革了传统教育体制。数据挖掘技术扩大了数字化教学力度，使信息化教育环境成型。将数据挖掘技术运用在智慧校园建设中，这从根本上改变了人们记录传递教育数据传统处理观念，为用户提供更好的共享教育资源，实现了教学互动，促进教育信息化的快速发展。传统的思维定势被打破，充分利用智能化的网络信息资源，改变了以往老师面对面的授课方式，优化教学管理操作流程，协调师生自主互动关系，使信息化技术手段更好地服务于教学管理。同时推动了数据挖掘技术在智慧校园中的广泛应用，有利于促进高校智慧校园建设。

2.2 实现智能化教学，提高教学效率

科技的发展使以往传统教育模式必须向数字化、智能化、信息化教育转变，智慧校园不仅是技术发展产物，也是目前时代发展导致教育改革的必然趋势。信息化教育打破了受限于语言差异和地域区的传统教育，使得授课的老师和听课的学生不受地域和时间限制，学生通过校园网实现课堂互动学习，能够随时随地和老师在网上交流和互动。这样既能提高授课者的工作效率，又能减轻听课者的教育成本，也能激发学习兴趣和增强学习效果。在智慧校园中，可以运用数据挖掘技术准确记录每位学生的学习过程，通过对学生的学习行为和兴趣爱好深入分析，可以发现其感兴趣的课程，根据挖掘结果为其推荐更适合的授课老师和课程。老师也可对学生实行针对性的辅导，节省了学生在庞大的课程数据资源中查询所需课程的时间和精力，为其提供快捷良好的学习环境。这种优化的教学模式从根本上彻底改变了传统教学中的师生关系和授课方式，使日常教学活动更加自主化、网络、智能化和信息化，节省了教学成本，有效提高了教学效率。

2.3 促进教学科研共同发展，实现全面素质教育

在智慧校园中运用数据挖掘技术，在教学科研平台上为所有教师提供其所需科研资料和前沿技术发展新动态。利用多媒体技术，使教授学者能够通过该平台交流科研成果和教学心得，进行最新科研数据和学术发展趋势的实时分享，实现教学科研共同创新发展。教育信息化转变人们的思想观念，使素质教育取代应试教育，这就需要数据挖掘技术在智慧校园的建设中通过建设新型网络平台，使教育资源均衡公平化。不仅要满足广大师生的精神文化需求，也要考虑在智慧校园中进行素质教育。通过数据挖掘把创新性教育思想引入智慧校园建设过程中，在高校中实现全面素质教育。

2.4 提高学校管理效率，实现智慧化服务

智慧校园建设过程中产生大量诸如网站论坛中的用户注册信息、操作日志和评论留言等结构复杂的数据信息，利用数据挖掘技术可对这些数据进行存储分析，筛选出有利用价值的信息。通过这些数据可以寻找教学管理所需的规律来预测教育办学发展趋势，对教学科研进行合理管理和引导，能够节省人力和管理资源，提高管理者的决策能力和办学质量。智慧校园通过挖掘技术对整个校园实现数据智能信息化的管理服务，例如随时进行网络故障响应；软件升级优化、网络账户的注册审批和IP地址优化管理等资源分配；为师生提供视频、音频或文本资料等技能陪训等[2]。

3 数据挖掘技术在智慧校园中的应用

3.1 应用于教学环境

如果在高校中进行智慧校园的建设目的之一是为了给广大教师提供丰富的教学资源，那么数据挖掘技术的合理应用就能为教师找到相应的信息新技术和更高价值的信息资源。通过智慧校园能够为高校师生提高智能化的教学环境，使老师通过网络平台全方位地实时监测学生的学习状况，直观感受学生的学习情境；使学生及时了解各位老师的详细信息和教学特点，体验老师的授课风格。这样便于老师根据每个学生的个性化需求和具体特点来不断优化自己的教学模式，把实用性更强且能满足学生个性化需求的教学资源提供给相关的学生，帮助学生更好地利用和科学掌握网络学习资源。通过数据挖掘技术评估每个学生不同阶段的学习效果，科学分析各位同学学习过程中存在的问题和缺陷，帮助学生查漏补缺，找到符合自身特点的学习方法。比如根据学生对某门课的某章节具体教学内容的关注程度研究，发现学生在学习过程中存在的问题和困惑，针对此学生的这类问题展开分析并找到问题的原因所在，有的放矢地进行专门辅导，便于学生发现自己在这门课上存在的不足，能及时解决自身存在的问题并进行相应的补救措施或补充学习，这样便能提高教学效果。

3.2 应用于校园智能化管理

对校园进行智能化管理是高校智慧校园建设中的重要组成部分，这就需要通过数据挖掘技术对校园进行全方位、立体化、多层次、实时性和高效率的组织管理。由于高校前几年扩招和多校区办公现象极为普遍，导致大部分高校出现多校区教学和办公，这就增大了校园管理的难度，故必须把所有校区都接入校园网中。管理人员只需把管理软件安装在移动终端上，通过登录智慧校园的网络平台就能对不同校区实现统一管理，实现不同校区遵循统一的标准完成相关的教学活动。在校园网中采用RFID能够实现信息资源共享，学生若要查询其相关信息必须事先注册和登录智慧校园的信息系统才能完成。这样便于同学们及时了解校内自习室、实验室和电子阅览室等自主学习的地方的开放情况，然后再根据自身学习需要来制定相应的学习计划，合理安排和选择合适的学习地点及时间，避免了学生盲目学习的误区，节省了时间和提高了学习效率。后勤集团负责校园管理老师通过智慧校园的信息管理平台能够对整个校园的教学场所的公共设施（例如多媒体教室、会议室、教室等区域的空调、电脑、照明系统等设备）实现远程控制和智能管理，利用系统的智能化还可以实时监控和及时调整学生公寓、教室、食堂区域的温度和湿度，这就使该区域的安全隐患能够及时被发现和消除，确保校园环境整洁安全。故数据挖掘技术在智慧校园建设中的合理运用，使校园管理工作的效率和质量有所提高，节省了大量的物力、人力和财力。

3.3 应用于科研协作和教学沟通

智慧校园的建设可以通过科学的数据开发平台来管理高校老师的科研活动，合理运用数据挖掘技术使教师的相关主题的所有科研活动能够在校内和网上同时进行，有利于促进科研人员间的学术交流。教师能够及时了解和掌握教学信息资料，例如先进的教学信息、授课方式、直观教案和PPT等，通过深入学习研究这些资料借鉴经验，探索出适合自己需要的教学方法和内容，扬长避短，优化教学方式和课堂结构。通过网络随时和学生进行沟通和探讨，根据每个学生的自身特点激发其学习兴趣，对所有学生能够因材施教，提高他们的学习效率[3]。

4 结语

把数据挖掘技术合理地应用到智慧校园建设中，能够充分实时挖掘出大量有价值的信息资源，使高校的领导决策、校园管理和科研教学活动更加人性化、合理化、智能化和科学化。智慧校园建设和数据挖掘技术完美融合，大力促进了智慧校园建设和发展。