基于BasicSVD算法的在线课程管理推荐系统设计

摘要：为了能够帮助高校学生修满学分和课程，达到高校对学生的课程学分的毕业要求，以及更加科学地根据学生需求以及学校要求选择适合的课程，该文提出一种基于BasicSVD算法的在线课程管理推荐系统，其目的在于简化修读学分的自我管理流程，结合学校中的课程大数据以及学生选课情况做出学分管理和课程个性化推荐。

关键词：学分管理;课程管理;推荐系统;BasicSVD;个性化

中图分类号：TP391      文献标识码：A

文章编号：1009-3044（2021）31-0073-03

Design of Online Course Management Recommendation System Based on BasicSVD Algorithm

DAI Qing

（Smart Home Center，China Telecom Corporation Jiujiang Branch，Jiujiang 332000， China）

Abstract： In order to help college students complete the credits and courses， meet the university's graduation requirements for students' course credits and more scientifically select suitable courses according to student needs and school requirements， this article proposes an online course management recommendation system based on BasicSVD algorithm. Its purpose is to simplify the self-management process of studying credits， and make credit management and course recommendations based on the big data of the courses in the school and the student's course selection.

Key words： Credit Management; Course Management; Recommendation System; BasicSVD; personalized recommendation

1 背景

隨着世界经济的发展和社会的变革，计算机行业的蓬勃发展，社会上信息化建设发展得越来越快，各行各业都享受着信息化发展带来的便利，高校中的信息化产物也越来越多[1]。

现如今，高校中的课程越来越多，形式也越来越多样化，学生会根据专业的培养方案进行选课已达到毕业的要求[2]。但是，复杂的课程往往让学生们手忙脚乱，毫无头绪，这样往往会造成选不到自己感兴趣的课而荒废光阴，或者没有修够学分导致无法如期毕业。本文提出一种基于BasicSVD算法的课程推荐系统[3]，可以很好地帮助高校学生进行学分管理和课程推荐。

2 系统设计

2.1 系统概要设计

本文所提出的课程管理推荐系统主要包含用户使用和系统管理员两大模块，具体的功能图如图1所示。

2.2 系统用例建模

用例图（Use case diagram）是从用户的角度静态地描述系统的使用过程，可以方便用户和非开发者了解到系统中的需求和功能[4]。用例图主要用于获取需求，指导测试，对系统、子系统或类的功能行为进行建模，并可在整个过程中的其他工作流起到指导作用。

1）管理员用例

管理员主要负责对整个系统的信息审核，主要功能包括：用户信息修改、添加系统用户、删除系统用户等功能。管理员用例图如图2所示。

2）用户用例

用户中的基本角色主要是学生，主要功能包括：个人信息管理、查看课程信息、选课退课、查看学分以及课程推荐等功能。用户用例图如图3所示。

2.3 系统功能分析

系统中最为基础的功能就是登录功能，这也是较为重要的功能，登录的账号采用在校生的学号，默认密码采用的是学生的身份号后六位，并且，我们提供修改初始密码服务，用户可以在首次登录成功后修改其初始密码，加固账号的安全性，也可以找到学校管理员修改密码。登录模块流程图如图4所示。

其次，本文所提到的系统必须要有课程查询功能。每个学院、每个专业和每个年级都有着不同的培养方案，数据库中需要存储包括课程名称、授课教师、开课学期、课程学分等培养计划信息。

第二，系统根据学生完成课程情况统计毕业所要求的学分，完善用户基本信息与学业情况。为了方便学生查询课程信息以及选课情况，本文设计了课程信息查询接口，学生可以选择自己已修课程，查询当前学分修的情况。

第三，交互界面的首要功能则是交互，要能够让用户更直接地查看个人信息，解决复杂繁多的数据带来的各种信息干扰等问题。

最后，结合数据挖掘技术，本系统实现了基于大学生兴趣的课程推荐模块，结合学生的个人兴趣以及培养计划，做出合适的课程推荐。

2.4 数据库设计

数据库是系统中重要的组成部分，本文所提出的系统中由四张数据库表构成，分别是：STUDENT，LOG_INFOR，TRAN_PROG，COURESE_SLCT。下面将详细介绍数据库设计的过程。设计模式图如图5所示。

本文所提出的系统中的数据库ER图如图6所示。

2.5 推荐算法设计

常规的数据中会有一些噪声、空白信息和冗余信息，这大大影响了推荐系统中的算法效果，导致推荐精度降低[5]。本文提出使用BasicSVD算法简化数据，去除噪声，用更小并且更准确的数据集表示原数据集，提取出更有价值的特征。本文所实现的推荐过程如下所示[6]。

定义1：评分矩阵为[R];

定义2：[u]代表用户，[c]代表课程;

评分矩阵计算公式如式（1）所示：

[R=puk·qTck#                                     1]

最小误差平方和公式如式（2）所示：

[SSE=u，iR-R2#                           2]

算法步骤如下：

步骤1：从数据库中选取用户评分构成评分稀疏矩阵[R]，计算出误差;

步骤2：使用步骤1中的误差和SSE计算误差和;

步骤3：计算梯度，使用梯度下降算法减小误差，并加入惩罚算法防止过拟合的出现;

步骤4：取推荐列表中前N项进行推荐，推荐结束。

3 结束语

本文设计了一款基于BasicSVD算法的在线课程管理推荐系统，该系统可以帮助高校学生根据自己的培养计划选择适合自己并且推荐感兴趣的课程，以达到高校的毕业学分要求。

本文所设计的系统主要包含管理员、用户两大主要模块，核心功能为选课模块和课程推荐模块，每个功能模块均按照高校学生的实际需求进行建模和系统架构设计。同时本系统紧跟信息时代潮流，使用数据挖掘技术构建系统中的推荐算法模块，一定程度上实现了智能化，为高校学生提供了便利。

参考文献：

[1] 娄新燕.基于数据库的课程管理系统的设计与实现[J].电子质量，2021（6）：45-48.

[2] 黄雄平.GK学院学分制教务管理系统的需求分析与研究[J].科技资讯，2020，18（30）：118-119，122.

[3] 武文硕，左安.基于迭代SVD的电影推荐算法的研究[J].电脑知识与技术，2021，17（15）：1-3.

[4] 袁国铭，刘瑞，樊波，等.UML用例图在软件工程中的步骤设计研究[J].微型电脑应用，2014，30（1）：46-48.

[5] Zhu T，Qu W，Cao W L.An optimized image watermarking algorithm based on SVD and IWT[J].The Journal of Supercomputing，2021：1-16.

[6] 游佳.一種基于SVD矩阵分解的MU MIMO设计方案及实现[J].通信技术，2021，54（5）：1058-1061.

【通联编辑：谢媛媛】

收稿日期：2021-06-20

作者简介：戴庆（1977—），男，湖北黄梅人，硕士，研究方向为人工智能、大数据。