1. 现代教育技术 2002 年第 1 期 ( 总第 38 期)
论文编号 1009 —8097 (2002) 01 —0065 —03
数据挖掘在教育信息化中的潜在价值
林 阳
华东师范大学教育信息技术学系 上海 200062
【摘要】该文介绍了数据挖掘技术 , 阐述了其在教育信息化的应用前景和开发难点 , 指出数据挖掘这一
领域尚有很大潜力可据 。
【关键词】数据挖掘 , 教育信息化
【中图分类号】G434 【文献标识码】C
且注重多种发现策略和技术的集成 , 以及多学科之
间的相互渗透 。数据挖掘最先是应用于金融和工商
一、数据挖掘的应用前景
业领域 。例如 , 超市发现由于畅销商品摆放过于集
数据挖掘技术的出现有其必然性和可能性 。首 中而影响到其它货物的销售 , 于是分散畅销商品的
先 , 信息社会的到来对数据的筛选和利用提出了更 摆放 , 让消费者不得不在选购畅销商品的同时去留
高要求 , 而海量数据的出现又使得基于传统数据处 意其它商品 , 从而增加超市整体销售额 。又如 , 银
理方法的人们面对大量数据无从下手 , 此时必然要 行获取某未婚男子开立了联合账户 , 于是判定他不
求有更为先进的数据处理技术 ; 其次 , 计算机性价 久就会结婚 , 再根据其以往的信贷记录有针对性地
比的提升和磁盘存储器价格的大幅度降低 , 使得人 向该用户提供房产 、家具 、保险等方面的咨询 , 挖
们借助计算机来完成数据的分析和处理成为可能 。 掘其 消 费 潜 力 。美 国 运 通 公 司 ( American express )
所谓数据挖掘 ( data mining) 就是从大量 、不完全 、“关联结算 ( relationship billing) 优惠”策略促进客
有噪声 、模糊 、随机的数据中发现隐含数据中的关 户消费 , 英国第三大连锁超市 Safeway 发放折扣信用
系 , 建立模型 , 提取具有潜在价值 、可信 、新颖 、 卡预测顾客长期购买行为 , 美国读者文摘 ( Reader’
有效并能被人所理解的信息和知识的过程 , 它又被 s digest ) 出版公司利用积累了 40 年 、容纳遍及世界
称为数据库中的知识发现 ( K : knowledge discovery 一亿多个订户的业务数据库扩展业务 , 这些都是数
DD
in database) 、数据分析 、数据融合 ( data fusion) 、决 据挖掘的具体应用 。
策支持等 。数据挖掘的一般过程是 : ( 1) 选择数据 一方面 , 信息社会的变化速度太快 , 以至于人
源 ; ( 2) 采集数据 ; ( 3) 计算统计变量 , 利用图表 们不得不从关心现在转向关心未来 , 从重视信息的
对数据进行直观描述 , 从中发现数据间的关系 ; ( 4) 收集转向重视信息的处理 。这表现在人们不仅能够
选定算法 , 建立预言模型 ; ( 5) 验证模型的合理性 、 迅速接收新生事物 , 更希望能用所掌握的信息去
准确性 , 对模型加以完善 ; ( 6) 通过模型指导决策 。“预测不可预测的未来” 去更加准确地把握自己的
,
从 1989 年第 11 届国际联合人工智能学术会议 命运 。对信息社会中的任何组织或个人来说 , 其最
上首次提出 K 这一概念以来 , 数据挖掘日益受到 大的资本就是所掌握的 “有用”信息 , 要想不被信
DD
人们的关注 , 并已成为当前计算机领域的一大热点 , 息的海洋所淹没 , 并在激烈的竞争中拔得头筹 , 就
其研究重点也逐渐从发现方法转移到系统应用 , 并 必须武装自身信息处理能力 。另一方面 , 随着计算
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2. 机计算能力的发展和数据挖掘理论研究的深入 , 数 音频 、动画等非结构化数据 , 利用现有的检索方法
据挖掘将发挥出越来越大的作用 。可以说 , 数据挖 对这类数据的搜索难以奏效 。数据挖掘是实现海量
掘代表未来数据处理的一个很有前途的方向 , 同时 数据结构化或非结构化数据的有力手段 。
它也将成为人们驾驭信息的有力武器 。 3 、教学个性化 。智能导师系统能够根据学生的
不同个性特点和需求进行教学和提供帮助 。其核心
二、 数据挖掘在教育信息化中的应用
是对学生个性的测定 , 特别是认知方式的检测 。在
教育同信息是密不可分的 , 因为教育从本质上 传统教学活动中 , 教师与学生直接面对面交流 , 教
来说就是信息的传递 、接收和加工 。人们也绝非近 师耳听眼观 , 凭借自己多年经验做出对学生的判断 。
些年才认识到教育与信息水乳交融的关系 , 只是随 教育信息化使学生信息的采集由人工转向自动 。但
着科技进步 、社会发展 , 以电脑多媒体和网络通讯 是 , 机器反馈给教师的仅仅是诸如 “学生甲在 20 分
为基础的现代化信息技术在教育中的应用越发广泛 , 钟内完成 10 道题 , 错了 3 道”这样的信息 , 究竟是
“三论”思想逐步深入人心 , 教育信息化的提法才终 学生粗心造成的 , 还是因为其知识掌握不够牢固呢 ,
于浮出水面 。所以 , 当前人们所说的教育信息化概 教师很难做出判断 。解决这一问题就需要数据挖掘
念有别于传统教育中信息技术的使用 , 而是强调其 技术 , 通过对学生大量反馈信息的提取建立学生模
现代化信息技术的基础 。 型。
从教育层面考察 , 教育信息化的特点是教材多 4 、活动合作化 。协作学习是当前国际教育的发
媒化 、资源全球化 、教学个性化 、活动合作化 、管 展潮流 , 包括通过计算机合作 ( 网上合作学习) , 在
理自动化和环境虚拟化 ( 祝智庭 , 2001) 。笔者针对 计算机面前合作 ( 如小组作业) , 与计算机合作 ( 计
教育信息化这六个特点对数据挖掘在教育信息化中 算机扮演学生同伴角色) 。但无论形式怎样 , 协作学
的潜在价值加以讨论 。 习系统的教师或学生都要面对大量的信息接收与反
1 、教材多媒化 。就是利用多媒体 , 特别是超媒 馈 。若对之处理不善 , “信息泛滥”反而造成 “信息
体技术 , 建立教学内容的结构化 、动态化 、形象化 匮乏” 因此协作学习环境开发必然涉及如何利用数
,
表示 。越来越多的教材和工具书变成多媒体化 , 它 据挖掘进行有效的数据传输和整合问题 。
们不但包含文字和图形 , 还能呈现声音 、动画 、录 5 、管理自动化 。CMI ( 计算机管理教学 ) 系统
像以及模拟的三维景象 。一方面 , 多媒体教材都是 发展的最新趋势是在网络上建立电子学档 ( learning
以二进制形式制作 、传递和处理 , 可在其主体上附 portfolio) , 其中包含学习者的身份信息 、活动记录 、
加相关信息 , 这就为我们挖掘其中数据提供了可能 ; 评价信息 、电子作品等 。利用电子学档可以支持教
另一方面 , 多媒体教材与传统书本教材相比 , 涉及 学评价的改革 , 实现面向学习过程的评价 。但在实
媒体形式多样 、信息量大 , 其中不乏海量数据 , 这 际开发中我们发现这其实是有相当的难度 。表现在 :
就要求对其进行合理归类 、检索 。数据挖掘技术的 ( 1) 学习者的事务处理和系统分析处理的特性不同 。
出现迎合了这一需求 。 学习者行为的特点是信息反馈频率高而时间短 ; 相
2 、资源全球化 。Internet 是全球最大的教育资 对而言 , 一个大型 CMI 系统要花费更长时间进行数
源库 。其教育资源类型多样 , 包括教育网站 、电子 据的存取 、归档 、检索 、分析 、整合等操作 , 这就
书刊 、虚拟图书馆 、虚拟软件库 、新闻组等 , 为我 需要一个数据挖掘组件来协调身处同一环境中两种
们采集所需教育资源提供了可能 , 但也仅仅是可能 。 不同的应用 。 ( 2) 一般电子学档中的数据较分散 ,
Internet 信息的无序组织造成目前人们对其利用率很 不利于信息的采集 , 应利用数据挖掘将这些数据集
低 。另外 , 还有两个问题值得注意 : ( 1) Internet 海 成 , 并根据学生反映进行动态更新 , 将结果及时反
量数据的产生 。因特网每天新添 150 万个文件 , 8 馈给教师 。 ( 3) 现有 CMI 系统未能充分利用历史数
个月增长一倍 , 其网页遍及全球 300 万个服务器 , 据 , 期望教师在大量历史记录中寻找教学线索以应
预计总数将由 1997 年 2 月的 312 亿猛增至 2002 年的 对学习者的各种反应是不现实的 。而当前数据的分
80 亿 。利用现有的检索技术要在这以指数形式不断 析也必须以大量的历史数据为依托 , 历史数据与当
增长的资源数据库中提取所需如同大海捞针 。 ( 2 ) 前数据的对比最能说明学习者的变化 。
非结构化数据大量涌现 。Internet 中存在大量视频 、 6 、环境虚拟化 。虚拟教室 、虚拟实验室 、虚拟
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3. 校园 、虚拟学社 、虚拟图书馆 , 它们的共同特点是 景 、价值理念等多方面 , 国情不同 、地域不同 , 知
教学活动在很大程度上突破了时空的限制 。虚拟教 识发现的算法就不同 。因此 , 国外的经验只能借鉴 ,
育可分为基于局域网的校内模式和基于城域网或广 不能简单照搬 。
域网的校外模式 。未来信息化学校的发展方向是实 虽然当前数据挖掘技术在教育信息化中的使用
现虚拟教育与传统教育的结合 , 校内教育和校外教 还存在不足 , 但是某些问题并非不能攻克 。譬如 ,
育的贯通 。这就要求实现网络计算 , 具体包含两个 针对学习者行为的根源这一课题 , 我们仅仅依靠现
方面 : 一是广度计算 , 即把计算机的应用范围尽量 有数据挖掘技术难以解决 , 但我们完全有可能借助
扩大 , 实现广泛的数据交流 , 典型的例子就是 Inter2 教育测评技术 、学习者模型和教育心理学等理论寻
net ; 二是深度计算 , 人们不满足于以往计算机的简 求突破口 。
单数据操作 , 希望计算机能够参与数据分析与决策 目前国外许多行业 , 如通信 、信用卡公司 、商
的制定等领域 , 这其中就包括数据挖掘的应用 。 店等已广泛利用数据挖掘工具来辅助其业务活动 ,
教育信息化强调学的技术 , 关注学习者的个体 而国内在这方面的应用 , 特别是在教育中的应用尚
差异 , 重视学习资源的采集和利用 , 超越传统教育 处于起步阶段 , 因此 , 对数据挖掘技术和工具的研
的时空局限 , 所以我们面对的将是更为繁杂多样的 究人员及开发来说 , 我国是一个有巨大潜力可挖的
信息交流 。如何把无以计数 、若隐若现的教育信息 市场 。2000 年 7 月 IDC 关于信息存取工具市场的报
碎片组合成具有决策价值的信息拼图 , 数据挖掘为 告指出 , 估计 1999 年的数据挖掘市场大概是 715 亿
我们提供了一种新的思路 。 美元 , 估计 在 下 个 5 年 内 市 场 的 年 增 长 率 ( com2
pound annual growth rate) 为 3214 % , 其中亚太地区为
三、目前数据挖掘在教育信息化中应用的难点
2616 % , 并且预测此市场在 2002 年时会达到 22 亿
首先 , 数据挖掘仅仅是一种工具 , 其目标是通 美元 。而国外专家预测 , 在今后的 5 到 10 年内 , 数
过历史数据预测学习者的未来行为 , 但实际上连学 据挖掘将在中国形成一个产业 。应该指出的是 , 进
习者自己有时都不清楚下一步要做什么 。所以 , 这 行数据挖掘的开发并非高不可攀 , 国内软件厂家如
种预测准确地说是一种概率 。其次 , 即使通过数据 果进入该领域 , 将和国外公司实力处于相差不多的
挖掘你获知学习者将来可能的行为 , 但你并没有从 起跑线上 , 国外多年的研究和实践成果为我所用 ,
中得知学习者为什么会产生这样的行为 , 譬如一个 可以大大加快我们前进的步伐 。
上课认真听讲的学生为什么考试成绩却很差等等 。 总之 , 教育信息化带来的是信息量的急剧增长
问题的根源在哪里 , 而这正是教师所需要的 。 和对信息提取的更高要求 , 现在我们很难再依照传
第三 , 数据挖掘在教育信息化中的应用正处于 统方法在海量数据中寻找决策的依据 , 这就必须借
发展阶段 。数据挖掘包涵数理统计 、模糊理论 、神 助数据挖掘去发掘数据中隐藏的规律或模式 , 为决
经网络和人工智能等诸多技术 , 此外学习者的特征 、 策提供更有效的支持 。虽然数据挖掘作为一种工具 ,
学习过程及学习结果有时难以用数量方式进行描述 , 它永远也不能替代教师的地位 , 但是它可以为教师
所以开发的难度较大 。 的决策提供科学的依据 , 数据挖掘技术本身就是人
第四 , 数据挖掘在教育信息化中的应用涉及对 们大量实践的结晶 , 它为建立传统教学中很难获取
学习者特征的提取 , 这就牵扯到社会环境 、文化背 或不可能获取的模型提供了捷径 。
参考文献
[1 ] 祝智庭 , 教育信息化 : 教育技术的新高地 [J ] , 中国电化教育 , 2001 , (3)
[2 ] Jiawei Han , 数据挖掘 ——
— 概念与技术 [M] , 北京 : 机械工业出版社 , 2001
[3 ] 刘同明 , 数据挖掘技术及其应用 [M] , 北京 : 国防工业出版社 , 2001
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4. Researches on Information Research on Multimedia Database
and Knowledge Mode Constructing and Net work
Guo Bing Qiu Jingling Teaching Application
Information has becoming to play more and more important Ke Heping
role in modern society , some people even regarded the fu2 The paper discussed the composing and constructing of
ture society as “ Information Society ” This article dis2
. multimedia database ,especially introduced the implement2
cussed the effects of information upon human behavior and ing of the multimedia materials , and gave several network
teaching modes with multimedia database.
issues on the properness of the name of Information Soci2
Keywords : Network2based Instruction , Multimedia ,
ety.
Database
Keywords : Information , Audience , Mode
Discussion on the Process of
Rethinking the Web2based Education :
Web Course Development
From Point of Educational Economics
Liu Xiaohua
Li Haixia Yang Wei Song Jishan Web course is an effective form to realize educational back2
This paper analyzed four main problems in the development ground learning. This paper discussed the general process
of web2based education in China : the conflict between and basic requirements of web course development , and of2
scale and quality , the high cost of web2based education , fered an example of developing web courses from the practi2
the greatly wasting of limited resource and the absence of cal perspective which could be used as reference for the In2
effective institution. Then the paper proposed such advices ternet2based educator.
as to enhance the function of government , to perfect the in2 Keywords : Supporting Environment for Web2based In2
stitution and to improve the service etc. . . struction , Web2based Instruction sources , Script , Instruc2
Keywords : Web2based Education , Economic of Scale , tion Environment
Cost , Institution
Development of Computer2Aided Instruction :
Strategies and Principle about
From Course ware to Integrable ware
Designing and Building School Net work
Yao Mengjun
Gao Xiaohong Wan Li Jiahou
Li This paper briefly discussed the affections and limits of CAI
Presently , based on the status quo that all kinds of schools
software on instruction and expressed the ideas and advan2
were designing and building network all over the country ,
tages of integrableware2the new generation of instructional
this paper proposed Internet2based educational objective ,
software. Finally the author presented the new opinions on
the strategy and flow chart about designing school network ,
CAI caused by integrableware.
summarized and put forward the educational principles and
Keywords :Computer2aided Instruction , Courseware , Inte2
other principles about designing and building school net2
gableware
work.
Keywords : Internet , School Network , Designing and Design the Hot Sports in
Building Strategy , Educational Principle Scenes of Virtual Reality
Learning Management Systems on Guo Gensheng Werner Schneider
Internet in High School Education The paper sent several examples of how to use Virtual Re2
ality ( VR) SceneWorks to compose VR scenes. It mainly
Liu Hu Zhang Jianguo
introduced how to : setup scene , specify a background im2
With the development of the new technology around the
age template , place two nodes in the scene and link the
world today , Internet Education has been proposed to the
two nodes together.
schedule. Learning Management System (LMS) , the main
Keywords : Interaction , Hot Spot , Navigation
function of Education Platform , not only can let the teacher
manage the education process vividly and flexibly , but also The Latent Value of Data Mining
offer a chance for the students to learn things actively with
in Educational informalization
interest , which take teaching and learning to an effective
and harmonious standard. Lin Yang
Keywords : Internet , Internet Education , Instructional This paper introduced data mining and its application in e2
Platform , Learning Management System ducational informalization. Furthermore , the article dis2
cussed some challenges in utilizing the new technology in
this field.
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5. Keywords : Data Mining , Educational Informalization
To Realize the Interactive
How to Insert Flash Objects Playing of Animation in CAI
in Devising Course ware Course ware by Author ware
Rong Mansheng Fang Jianshu Huang Baiyan Sun Hong
Flash objects can be inserted in PowerPoint , Founder Au2 The paper introduced many ways to realize the interactive
thor and Authorware by means of ActiveX control unit or playing of animation in developing Multimedia CAI course2
Packet and Start Program/ Filing Start et . The author ware by Authorware , and thus to make the courseware
showed that these means of inserting Flash objects were reaching higher instructional effect .
practical . Keywords : Multimedia CAI , Authorware , Animation ,
Keywords : PowerPoint , Founder Author , Authorware , ActiveX , VRML
ActiveX control unit , Packet , Start Program/ Filing Start
中国电教协会职业技术教育专业委员会
成立大会纪要
中国电教协会职业技术教育专业委员会成立大会 ,于 2001 年 12 月 1 日至 2 日在广东省佛山市召开 。
来自 17 个省市自治区 19 个行业 36 所学校的 80 多名代表出席了会议 ( 正副校长 19 人) ,广东省教育厅 、
广东
省煤炭工业总公司 、 佛山市教育局的领导出席会议并讲了话 。中国青年报 、 佛山日报 、 佛山电视台 、南海日
报、南海电台等新闻媒体 ,对这次大会的情况也作了采访报导 。
中国电化教育协会副会长兼秘书长王珠珠到会祝贺 ,并作了 《教育技术发展趋势》 的报告 。会议由石家
庄工程技术学校信息中心主任徐群保主持 , 职业技术教育专业委员会筹备组副组长 、 广东工业贸易学校校
长张维嘉高级讲师 ,以东道主的身份致了欢迎词 。特邀嘉宾中国矿大党仲魁教授也讲了话 ; 职业技术教育
专业委员会筹备组组长 、 石家庄工程技术学校校长张西月教授 ,作了 《职业技术教育专业委员会的工作与任
务》的报告 ; 职业技术教育专业委员会筹备组副组长 、 广东工业贸易学校校长张维嘉 ,作了 《职业技术教育专
业委员会章程 ( 草案) 》的报告 。
中国电化教育协会常务理事 、 中国高校文理科电教专业委员会副理事长 、 华南及港澳地区高校 CAI 协作
组副理事长 、 广东高校电教专业委员会副理事长 、 华南师范大学电化教育系主任徐福荫教授作了 《现代教育
技术促进教育信息化进程》 的报告 ; 华南理工大学 CAI 研究室主任 、
华南及港澳地区高校 CAI 协作组秘书长
黄忠民副教授作了 《迈进网络教育新时代》 的报告 。
经过与会代表的充分酝酿 ,一致通过了 《职业技术教育专业委员会章程 ( 草案 ) 》 。经民主协商 , 选举产
生了以石家庄工程技术学校校长张西月教授为主任委员的职业技术教育专业委员会 ( 组织名单另附文) 。
会议组织代表们参观了全国信息化试点市 —— — 南海市的精神文明信息中心 、 南海市教育技术中心 、 南
海师范学校校园网 、 广东省工业贸易学校以及中央电视台南海影视城 。南海市信息建设的成就使大家大开
眼界 ,深受启发和鼓舞 。
代表们一致认为 :这次会议内容丰富 ,安排有序、 紧凑高效 ;三位专家的学术报告质量高、 技术含量大、与会
代表受益匪浅。是一次具有良好风气的会议 ,是一次具有凝聚力和战斗力的会议 ,是一次非常成功的会议。
广东省工业贸易学校为这次会议的召开 , 做了大量准备工作 , 在人力 、 物力和财力等方面 , 都给予了很
大支持 ,而且做到了精心安排 ,服务一流 。与会代表十分满意 。特向广东省工业贸易学校的领导和教职员
工表示衷心地感谢 !
经职业技术教育专业委员会主任委员提议 , 中国电化教育协会同意 , 特聘请中国矿业大学党仲魁教授
为职业技术教育专业委员会顾问 。
会议要求各位委员及研究会理事长 , 借着这次会议东风 , 积极联络本地区 、 本行业的职业技术学校 , 尽
快建立起各基层组织 ,并积极开展学术研究活动 。
会议决定于 2002 年 8 月举行职业技术教育专业委员会 2002 年年会暨现代教育技术研讨会 。为了开好
这次会议 ,会议地点届时再定 。
中国电教协会职业技术教育专业委员会
2001 年 12 月 2 日
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