（管理科学与工程专业论文）基于web挖掘技术的远程教学平台研究.pdf

独创声明 本人声明所呈交的学位论文是本人在导师指导下进行的研究工作及取得的研究成 果。据我所知，除了文中特别加以标注和致谢的地方外，论文中不包含其他人已经发表 或撰写过的研究成果，也不包含为获得( 注：如没有其他需要特别声 明的，本栏可空) 或其他教育机构的学位或证书使用过的材料。与我一同工作的同志对 本研究所做的任何贡献均已在论文中作了明确的说明并表示谢意。 躲印堋了 翩肄 学位论文版权使用授权书 叩匆 本学位论文作者完全了解堂撞有关保留、使用学位论文的规定，有权保留并向 国家有关部门或机构送交论文的复印件和磁盘，允许论文被查阅和借阅。本人授权堂 丝可以将学位论文的全部或部分内容编入有关数据库进行检索，可以采用影印、缩印 或扫描等复制手段保存、汇编学位论文。( 保密的学位论文在解密后适用本授权书) 职 名签 ： 能 年 作 0 文 加 论 ： 位 期 学 门字签 山东师范人学硕f 。学位论文 摘要 从1 9 9 9 年起，教育部开始大力发展网络教育，几年来，网络教育已成为当今教育 发展的新生长点和现代教育技术主流的发展方向。当前的网络教学中普遍存在教学模式 单一，教学资源简单堆积，智能化程度低等问题，而接受教育对象的学习能力、个人兴 趣和习惯、个人学习基础、努力程度，都存在巨大的差异，由此带来的是网络教学平台 不能适应学习者个性化需求的矛盾。 本文以w e b 挖掘技术为基础，研究了网络教学中的个性化服务问题，主要工作包括： ( 1 ) 介绍了远程教育教学平台的现状及问题，研究了个性化教育的现状和远程教 育标准，阐述了本文的研究意义和解决个性化教学问题的思路，即利用w e b 挖掘技术， 结合远程教育标准，改进远程教学平台，充分体现“以学习者为中心”的教育思想，实 现真正意义上的资源共享。 ( 2 ) 对数据挖掘技术和w e b 挖掘技术进行了介绍，探讨了w e b 使用挖掘的数据模 型和体系结构并分析了代表性的关联规则挖掘算法和改进算法。 ( 3 ) 提出了个性化教学平台模型，扩展了传统网络教学环境的学习平台，使网络 教学能适应不同学习者的特点，为其产生个性化的内容。该模型的特点是有两个基本平 行的挖掘过程分别对访问开志和交互数据进行挖掘，并利用数据挖掘的方法，阐述了在 该模型中的w e b 挖掘过程。 ( 4 ) 提出了实现个性化教学模型的关键子模型个性化推荐模型o l p r ，也是本文 的核心内容。模型分为离线和在线两部分描述。离线部分由数据准备和特定的访问挖掘 任务组成，特定的访问挖掘是利用聚类算法来生成网页聚类。模型的在线部分主要是利 用离线部分生成的网页聚类，再根据用户的当前访问操作行为，动念地为用户推荐下一 步访问操作。并研究了该模璎的关键算法：l e a r n e r 算法、个性化分析算法、个性化过 滤算法和c b r 算法。 ( 5 ) 对本文的工作做了总结，并对未来的工作进行了展望。 关键词：远程教育w e b 挖掘教学平台个件化推荐 分类号：t p 3 9 3 山东帅范大学顾十学位论文 a b s t r a c t m i n i s t r yo fe d u c a t i o ni nc h i n ah a sd e v o t eg r e a te f f o r t st od e v e l o p i n go n l i n e e d u c a t i o ns i n c e1 9 9 9 ，w h i c hh a sb e c o m et h en e wg r o w i n gp o i n ti nd e v e l o p m e n to f t o d a y se d u c a t i o nt e c h n o l o g ya n d t h ed i r e c t i o no ft h em a i nt r e n di nt h e d e v e l o p m e n to fm o d e r ne d u c a t i o n t h e r ea r es e v e r a lc o l n n o ns h o r t a g e si nt o d a y s o n l i n ee d u c a t i o n ，s u c ha sm o n o t o n o u st e a c h i n gp a t t e r n ，a c c u m u l a t i o no ft e a c h i n g r e s o u r c e si nac a s u a lw a y ，a n di n t e l i i g e n c eo fl o wl e v e l t h e r ei sa l s og r e a t d i f f e r e n c ea m o n g1 e a r n e r si ns e v e r a la s p e c t s ，s u c ha st h e1 e a r n i n ga b i l i t y ，t h e p e r s o n a li n t e r e s - t sa n dh a b i t s ，t h ef o u n d a t i o n o fl e a r n i n g ，a n dt h el e v e lo f d e v o t i o nt os t u d y ，w h i c h1 e a dt ot h es i t u a t i o nt h a tt h es y s t e m o fo n l i n ee d u c a t i o n i sn o ts u i t a b l ef o rt h ei n d i v i d u a ln e e d t h i se s s a y ，w h i c hi sb a s e do nw e bm i n i n gt e c h n i q u e s ，m a k e sar e s e a r c ho n t h ei s s u eo fi n d i v i d u a s e r v i c ei no n l i n et e a c h i n g t h em a j o rw o r kw h i c hi s c a r r i e do u ti n c l u d e s ： 1 i n t r o d u c t i o na b o u tt h ep r e s e n ts i t u a t i o na n dp r o b l e m so fd is t a n c e1 e a r n in g a n dt e a c h i n gs y s t e m ：s t u d yo nt h es i t u a t i o no fi n d i v i d u a le d u c a t i o na n dt h e s t a n d a r d so fd i s t a n c el e a r n i n g ；e x p o s i t i o no nt h er e s e a r c hm e a n i r i g sa n dt h ei d e a a b o u th o wt os o l v et h ep r o b l e m si ni n d i v i d u a lt e a c h i n ga n dl e a r n i n g ，w h i c hi s t oi m p r o v et h es y s t e mo fd i s t a n c ee d u c a t i o nb yu s i n gt h ew e bm i n i n gt e c h n i q u e s ， a l o n g w i t ht h es t a n d a r d sf o rd i s t a n c e e d u c a t i o n ，t oe x p r e s s t h e “1 e a r n e r sc e n t e r e d ”t e a c h i n g t h o u g h t ， a n dt or e a l i z et h ea c t u a l r e s o u r c e s h a r i n g 2 i n t r o d u c t i o no fd a t a m i n i n g t e c h n i q u e s a n d w e bm i n i n g t e c h n i q u e s ： d is c h s s i o no nt h ed a t am o d e la n ds t r u c t u r eo fw e bu s i n ga n dm i n i n g ：a n da n a l y s i s o nt h ec o n n e c t i o nr u l ee x c a v a t i o na l g o r i t h ma n di m p r o v e m e n ta l g o r i t h m 。 3 a d v a n c i n gt h em o d e lo f i n d iv i d u a l t e a c h in ga n d1 e a r n i n gs y s t e m ，e n l a r g i n g t h el e a r n in gs y s t e mo ft h et r a d i t i o n a lo n l i n et e a c h i n gc o n d i t i o n s ，s ot h a to n l in e e d u c a t i o nw i l l s u i tt h ef e a t u r e so t d i f f e r e n t1 e a r n e r sb yd e v e l o p in gc o n t e n t s f o re a c hin d iv id u a l t h em o d e lh a st h ef e a t u r et h a tt h e r ea r et w on e a r l yp a r a l1e l n l in in gp r o c e s s e st om i n et h ev is i t d i a r ya n d 1n t e r a c t iv ed a t a r e s p e c t iv e ly 山东师范人学硕 。学位论文 t h e r ei sa l s oa ne x p o s i t i o no nt h ew e bm i n i n gp r o c e s si nt h i sm o d e lu s i n gt h e m e t h o d so fd a t am i n i n g 4 p r o p o s i n gt h ek e ys u bm o d e lb yw h i c hw em a k eu pt h ei n d i v i d u a lt e a c h i n g a n dl e a r n i n gm o d e l 0 l p r w h i c hi sa l s ot h ec o r ep a r to ft h i se s s a y t h i s m o d e li sd e s c r i b e da so n l i n ep a r ta n do f f l i n ep a r t t h eo f f l i n ep a r tc o n s i s t o ft h ed a t ap r e p a r a t i o n a n ds p e c i f i ct a s ko fv i s i tm i n i n g ，w h i c hi st od e v e l o p t h eh o m e p a g eg a t h e r st h ek i n db yg a t h e r sak i n do fa l g o r i t h m t h em o d e lo n 一1i n e a r ep a r t i a lm a i n l yi su s e st h eo f f - 1 i n ep a r t i a lp r o d u c t i o n st h eh o m e p a g et o g a t h e rt h ek i n d ，a g a i na c t sa c c o r d i n gt ot h eu s e rt h ec u r r e n tv i s i to p e r a t i o n b e h a v i o r ，d y n a m i cf o ru s e rr e c o m m e n d a t i o nn e x ts t e po fv i s i to p e r a t i o n h a s s t u d i e dt h i sm o d e le s s e n t i a la l g o r i t h m ：t h el e a r n e ra l g o r i t h m ，t h ei n d i v i d u a l i t y p a r s i n ga l g o r i t h m ，t h ei n d i v i d u a l i t y f i l t e r st h ea l g o r i t h ma n d t h e c b r a l g o r i t h m 5 s u m m a r yo ft h ee s s a y ：a n dp r o s p e c to ft h ef u t u r ew o r k k e y w o r d s ：d i s t a n c e e d u c a t i o n ，w e bm i n i n g ，t e a c h i n gp l a t f o r m ，i n d i v i d u a l i t y r e c o m m e n d a t i o n c a t e g o r y ：t p 3 9 3 山东9 巾范人学硕i ：学位论j 第一章目前远程教学平台与个性化教学模式现状 1 1 目前的远程教育教学平台现状及问题 1 1 1 引言 1 9 9 9 年1 月，国务院批准教育部制定的面向2 1 世纪教育振兴行动计划中，f 式提出“实施现代远程教育工程”。从1 9 9 9 年到现在，我国现代远程教育发展迅速，成 绩显著。目前，实施机构主要为3 个系统：1 、中国广播电视大学系统，是目的我国实 施现代远程教育的主力军。2 、普通高校网络教育学院，试点高校已发展到6 7 所，在册 学员8 0 万人，是我国实施现代远程教育的另一支主力军。3 、面向中小学的网络学校， 到目前约有2 0 0 多所。 几年来，我国现代远程教育的“三件”( 硬件、软件、潜件) 建设取得了巨大成绩， 发展迅速。硬件方面，即基础设施的建设，已初步建成了计算机网络与卫星网络相结合 的、覆盖全国城乡的现代远程教育网络。软件方面，主要是网络课程与数字教材的建设， 目前试点高校现代远程教育丌设号业已覆盖十大学科门类，1 5 3 种专业，玎设课程总数 1 8 力i 门。潜件方面，主要是理论、方法建设。 所谓远程教育就是教育机构借助媒体技术和各种教育资源而实施的超越传统校园 时空限制的教育活动形式。远程教育是适应社会发展的需要，并且伴随现代媒体技术 的发展而迅速成长壮大的教育活动形式，远程教育的发展经历了三代( 第一代是函授教 育，主要是通过印刷材料来传递知识；第二代是8 0 年代的广播电视教育，主要以视频 和音频技术为主，传播媒体包括广播、电视、影音磁带等：第三代是9 0 年代，随着信 息和网络技术的发展，产生了以计算机教学软件、多媒体教学、视频会议、i n t e r n e t 等技术为基础的现代远程教育。 随着互联网技术的应用和发展，基于i n t e r u e t 技术的网络教育逐渐成为有效利用 社会优势教育资源的一种途径。这种教育网络化的趋势不仅为学生提供了便利的学习方 式和广泛的选择，也为学校提供了更加深入了解学生需求信息和学生行为特征的可能 性。但是，目前的网络教学系统或教学平台主要是在已歼发好的课件、素材、网络课程、 教案等教学资源的基础上，提供浏览、f 载、上传等机械化功能。主要是以“资科”为 中心，没有体现以“学习肯”为中心的思想。每一个学爿者在学习过程中看到的都是基 山东帅范人学坝i 。学位论义 本不变的内容，教学平台不具备个性化和智能化的特性。由于受教育对象个体之| 日j 存在 着极大的差异性。例如：个人学习目标不同、学习能力不同、认知风格不同。所以网络 教育应该为不同的受教育者提供个别化的教育，网络教学也必须是一种适应个别化学习 需求的个性化教学。例如：同样的英语教学，学习者的基础不同，但面对的都是同样的 教学资源，这就产生了丰富的教学资源与用户个性化需求之间的矛盾。这个矛盾一方面 体现在学习者查找和使用教学资源成本较高；另一方面，教学资源得不到充分利用。 为解决这一矛盾，根本的方案是在网络教学系统中引入个性化服务的内容。不同的 学习者在使用教学系统时会有不同的行为方式，这些行为方式代表了用户的习惯、兴趣 和偏好，个性化服务的中心就是根据不同用户的特点向用户提供不同的服务。其研究的 主要内容就是从海量的教学资源中高效地获取有用的知识，从迅速爆炸的信息中及时获 得最新信息，提高信息检索和推送的智能水平，满足各种用户不同的个性化需求。1 。个 性化的网络教学平台为每一个学习者提供了适应其需求特点的学习资源，自动地调整资 源内容以适合学习者的兴趣，使学习者感到整个教学系统足在为他一个人服务，使学习 者能够在特定设计的环境下得到充分发挥。 1 1 2 网络教学的发展现状及问题 如本文丌头所述，远程教身的丌展在我幽由来己久，早在1 9 9 9 年教育部就批准了4 所高校丌展现代远程教育试点工作。迄今为止，教育部已经批准了6 7 所高校成立网络 教育学院。网络学院中的学科覆盖了经济学、法学、教育学、文学、理学、工学、农学、 医学、管理学等9 大学科门类。为了加强教学资源建设，教育部投资3 0 0 0 多万实施了 “新世纪网络课程建设工程”建设了3 0 0 多门基础性、示范性和网络课程、案例库和试 题库等，各试点高校也分别建立了自己的网络教学平台，开发了各具特色的网络教育资 源库。 为了满足学生个性化和自主化学习的需要，远程教育的方式也是多种多样的，如： 通过因特网点播课件、浏览教学网页的自主学习方式，利用卫星进行双向或单向实时教 学方式，通过网络视频会议系统进行双向实时教学的方式，利用局域网或光盘进行课件 点播的学习方式等。除此之外还仃一些辅助性的支持服务，如：课件点播自学、双向实 时答疑、b b s 交流答疑、电r 邮件答疑、多点共享讨论等。可以晚，从幽家、社会到备 类学校，对f 远程教育的研究与投入已经具备了相人的规模。 师对人苣网络教学资源，一个蘑要的问题是如何商效的组织和利用的问题。简t f 1 的 坐垄堕苎叁兰堡! ：竺堡堡皇 将教学资源网络化虽然能发挥远程教育的5 个任何( 任何人、任何时i 日j 、任何地点、从 任何章节开始、学习任何课程) 的优势，但是资源少了无法带给学习者更多地知识，资 源多了，学习者无法更快地找到自己想学的知识，即这种方式很难实现教学资源的个性 化利用。近年来，随着w e b 技术取得的巨大成功，也出现了一些新的研究，如自适应w e b 、 自适应超媒体等等，都为个性化远程教学平台的构建方式做出了有益的贡献。但是现在 网络教学的研究还存在许多不足之处： a 网络教学大多还处于教学资源共享的状态，只是将传统课掌教育简单移植到远程 教育上，教学系统模式单一，以系统自身为中心，学生只能被动地接受完全相同的学习 内容，系统并没有将学习、授课、交流等子系统同学习者个性化的学习结合起来，系统 对所有的学习者是“一视同仁”的，只是提供了一个统一的学习界面和丰富的学习资源。 b 系统的智能性较低。不能根据学习者的水平和学习情况提供合适的、个性化的、 交互的学习环境，以调动学习者的学习兴趣；不能自动地跟踪学习者的兴趣特征从而提 供个性化的内容。 c 大多数研究仍然停留在教学理论研究上。从传统教学模式的行为主义学习理论到 认知主义学习理论再到构建主义学习理论的转变“1 ，为基于网络的教学提供了理论基础， 但是由于个性化服务的复杂性，在实际的网络远程教育中还没有特别成功的应用实例。 d 良好的网络教学系统常局限在对个别学科的个别化教学上。例如a c t i v em a t h 就 是一个基于w e b 的数学学习系统，它能够根据学生的爱好、能力和知识水平动态产生自 适应的交互课程，这些个别化的教学方法对于学习者在学习某门课程时是有益的，但是 这些远远不能满足当前越来越多的综合性远程教育平台的教学要求。 针对以上问题，在网络教学中引入个性化服务是必要和高效的，个性化服务的手段 可以提供给学习者符合个人兴趣特征的教学资源，随着学习者兴趣的变化或转移，网络 教学系统能够自动跟踪这些变化并调整教学资源的内容。这样一来学习者的学习兴趣会 被调动起来，在其主动学习的过程中个性化服务会自动地向其提供有针对性地教学资 源。教学资源不仅仅停留在被简单检索的层次，而是提升为动态与学习者兴趣匹配的状 态。资源成为“活”的资源，学习者根据其特有的兴趣与教学资源有了良胜的交互，成 为积极的主动的学习者。为实现这样的目标，在网络教学中引入个性化服务是一种有效 的手段。 山东师范人学硕l 学位论史 1 2 个性化教学研究现状 1 2 1 个性化教育的概念及现状 进入2 0 世纪后半期，科学技术的迅速发展既对社会经济发展给予了积极的推进， 又同社会生活之阳j 产生了倾斜，从而对人类生存和社会生活带来了重大威胁。在教育领 域由于考试竞争的过激化，教育课程的过重化，管理倾向的强化等非个性化措施得到加 强，为了纠一这种倾向，克服传统教育中重共性、轻个性，重知识灌输、轻智能开发， 重理性训练、轻和谐发展等弊端，以适应新技术革命和社会变革对高质量富有创造性的 新型人才的需求，“个性化教育”运动在经济发达国家问兴起，成为教育改革的一个重 要倾向。 所谓个性化教育“就是要充分注意学生的差别，承认学生在智力、社会背景、情感 和生理等方面存在的差异性，了解其兴趣、爱好和特长，并根据社会要求适应其能力水 平进行教育，使之得到发展，而反对强求划一式的教育。“”其主要特征是认同个体生理 基础的差异，重视学生的个性在教育中的中心地位，注重学生的独立意识、自信心、主 动性、创造性、向权威挑战的精神以及多种能力的培养，强调从家庭到学校、从学校到 社会，都要努力创造条件，让个体充分地发展这些能力，充分地展示自己的个性，造就 有活力的有创造性的个体。其实质足发现人的价值，发挥人的潜能，发展人的个性，促 使个体的智力、j 干、创造力得到充分自由发展。 个性化教育的思想在世界各国的教改中得到了突出体现。作为一种教育思想、教育 原则，个性化教育在教育内容、教育方法、教学组织形式、教育制度等方面得到了比较 全面的贯彻，经济发达国家尤其如此。发展个性足现代教育的一个重要标志，未来学家 托夫劝认为，工业社会的特点是标准化，信息社会的特点是个性化、多样化。教育也不 例外，科学技术的发展使世界变得血彩缤纷，社会需要各种各样的人f 4 。同时，社会上 的激烈竞争和密切合作也需要培养具行个性的、有创造能力的和丌拓精神的人爿。联合 国教科史组织的报告学会生存一书指出：“敦俞即解放”，“教育能够是，而且必须 是一种解放”1 ，教育的任务是“培养一个人的个性并为他们进入现实世界丌辟_ 道路”。 解放人的济存能力，挖掘人的创造力，促进人的全面发展，培养人的个性，应该是今天 和末柬教育的首要任务。也i f 因为如此，建苞以人为奉的新的儿誊观和教育观，实现教 育的人道化和个f 化，已成为当今l 【j = 界再嘲教行改革耵l ，反展的普遍趋势，i t ：如学会生 存指出的：“应当培养人的f | 我，卜行干发展的能力，促进人的个性全【f 降i 许的发展 些奎堑苎叁竺竺! ：兰丝堡壅 把之作为当代教育的基本宗旨。”有学者把个性化列为2 l 世纪国际教育发展的十大趋势 之一，他们认为：知识经济要求同质教育模式转化为因材施教，培养创造力成为当代国 际教育思想变革的重要标志之一。为此，许多国家把个性化教育作为培养创造性人才的 先决条件提到了国民教育的议事r 程。 1 2 2 个性化教学平台研究 对于远程教学平台来说，个性化教育需要根据用户的使用行为、习惯、偏好和特点， 向用户提供满足其个性化需求的一种服务。即根据用户提出的个性化要求来提供信息服 务，或通过对用户个性、使用习惯的分析而主动地向用户提供其可能需要的信息服务， 从而在i n t e r n e t 信息大量增长的环境中，降低“人找信息”的成本”1 。因此广大的用户 迫切需要一种能够根据用户的特点自动组织和调整信息的服务模式。因此个性化服务的 发展和应用是i n t e r n e t 信息增长的必然结果。目前，很多国家和机构也在进行相关研 究。 个性化服务的典型应用包括个性化推荐、个性化信息检索、个性化定制站点。个性 化推荐是指根据用户兴趣的特点推荐用户感兴趣的信息，在有些论文中推荐抑或被称为 导航或过滤，这三种提法在本质上是相同的。根据采用的技术不同，个性化推荐可以分 为基于内容的推荐、合作推荐和混合推荐。 基于内容的推荐是目前个性化推荐服务的主流。即跟踪用户的浏览行为以学习用户 模型，而后在用户浏览的过程中主动进行宽度优先的前瞻搜索，将用户感兴趣的页面推 荐给用户。 个性化信息检索是指根据用户的兴趣和特点进行检索，返回与用户需求相关的检索 结果。由于在检索的同时考虑了用户的差异，个性化信息检索可以提供更高的检索质量。 搜索引擎可以根据用户输入的偏好优化查询关键词，并对搜索引擎返回的结果进行排 序。 个性化站点是指针对不同的用户提供相应的内容和服务的站点。许多著名的网站都 提供个性化服务。比如y a h o o ! 公司在1 9 9 6 年就推出了个性化的服务。用户从成百上千 的页面中选择自己感兴趣的内容。如新闻、股票价格、天气等，在用户登录后，形成个 性化的y a h o o ! 页面。国内的部分| 】户网站也丌梓了个性化定制服务，如我的新浪。 综上所述，个性化服务可以减少用户搜寻信息的时问，提高浏览和搜索的质肇，找 到更多感兴趣的信息，町以提高嘲站的易用性，改善服务质鼍，吸引更多的用户，增强 9 山东帅范人学硕f ：学位论文 网站的吸引力。个性化服务己经成为刚络技术和智能信息处理中心的研究热点。 1 3 远程教育教学模式的相关设计标准 1 3 1 远程教育标准研究 远程教育是当今国际国内教育发展新的生长点，也是现代教育技术的主流发展方 向。对于网络化教育，国外有多种不同称呼，如e - l e a r n i n g ，n e t w o r k b a s e de d u c a t i o n ， o n li t i ee d u c a t i o n 。v i r t u a le d u c a t i o n ，w e b b a s e di n s t r u c t i o n ，w e b b a s e d l e a r n i n g ，c y b e r e d u c a t i o n 等，它们虽不完成同义，但都与网络运用相关；国内则喜 欢用“网络教育”、“网上教育”、“现代远程教育”之类的称呼。由于网络教育，特别是 基于i n t e r n e t 的远程教育，具有地域广泛性、技术复杂性、文化多样性等特点，使得 大量的网上学习资源难以实现共享，不同的教育系统也难以互相沟通。虽然现行的网络 技术已为学习资源在低水平上的自治与共享( 例如通过h t t p 和h t m l ) 、学习活动的合 作( 例如通过各种网上通信工具) 提供了基本技术条件，但是允许教学资源在课程知识 和教学管理水平进行交换的标准印没有很好地认定，因此妨碍了网上教育资源的大范围 共享与交流。 解决这些问题的根本出路是制订刚络教育技术标准，用标准化办法保障网上学习资 源共享和系统互操作。学习资源共享是指一个学习对象可被多个学习系统利用：系统互 操作性是指多个系统及组件之i 日j 能够交换与使用彼此的信息。世界各国在发展网络教育 时深刻认识到，学习资源的可共享性和系统的互操作对于教育系统的实用性和经济性具 有决定性意义。因此围际上有不少企业机构和学术团体致力于网络教育技术标准的研究 与丌发，并且已经产生了一大批标准化成果。我国也于2 0 0 0 年丌始投入人力j 1 = 展这方 面研究工作。 1 3 2 我国远程教育技术标准研究 我吲远程教育技术标准的制定以国际困内现代远程教育的大发展与大竞争为背景， 以促进和保护我幽现代远程教育的发展为出发点，以实现资源共事和系统厦操作，保证 教育服务质量为目标，通过跟踪叫际杯准研究l ：作和，j l 进相关陶际卡，j i 准，根掘我【日教育 实际情况修订与创建各项杯准，最终肜成仃f j 特色的现代远程敦行标准体系。通过此 项 i 还能够形成一支我吲的f 托息化教翕杯准研究队伍，使我旧今后囱能j 参i 此领域的 o 山东师范大学坝i ：学位论文 国际合作与竞争。 我国教育部于2 0 0 0 年l o 月丌始制定我们国家的现代远程教育技术标准，2 0 0 1 年初 成立了现代远程教育技术标准委员会，2 0 0 2 年初该委员会更名为教育部教育信息化技术 标准委员会。该委员会在国际相关标准的基础上提出了一个比较完整的网络教育技术标 准体系c e l t s 。该标准分为6 个部分，分别为：总标准、教育资源相关标准、学习者相 关标准、教学环境相关标准、教育服务质量相关标准和本地化标准，共计2 4 个子标准， 除此之外，还有几个跟踪研究的子课题：虚拟试验、自适应学习和标准上层本体。对于 上述的6 个部分的标准，大致可以用图1 - 1 加以表示。它较完整的刻画了远程教育标准 体系的基本框架。0 1 ( 图卜1 我国远程教育标准体系) 中国现代远程教育技术标准体系目前包含2 7 项子标准，分为总标准、教学资源相关 标准、学习者相关标准、教学环境相关标准、教育服务质量相关标准五大类。此外，还 设立了4 个跟踪研究项目“。 标准研制是持久性的任务，国外标准丌发周期通常为5 年以e 。考虑到我国对于本 标准的迫切需要，该委员会采取整体规划，分层推进的策略，按各子标准的难易程度和 轻重缓急确定不同的进度，计划在3 年内基本完成这套标准体系。 如下表所示，在每一子标准项| i 的第三列中给出i j 丁供参考的旧外国际同类标准研究 成果( 若有的话) ，最后一列足丰，j ：准研究任务的优先绒，带 $ $ 的为急需任务，带料的为 次急任务，带 的为缓后任务。 山东师范人学硕i 学位论文 系统架构与参照模型 i e e e1 4 8 4 1 术术术 总标准术语( c e l t s 一2 )i e e e1 4 8 4 3 木木木 标准本地化规范( c e l t s 一2 5 ) i e e e1 4 8 4 9 枣木 学习对象元数据( c e l t s 一3 ) i e e e1 4 8 4 1 2术芈半 语义与互换绑定( c e l t s 一4 )i e e e 1 4 8 4 1 4 宰半术 数据互换协议( c e l t s 一5 ) i e e e 1 4 8 4 1 5 水丰木 h t t p 绑定( c e l t s 一6 ) i e e e 1 4 8 4 1 6 堆术宰 教学资源相关 课件互换( c e l t s 一7 )i e e e 1 4 8 4 1 0 木球丰 标准 课程编列( c e l t s 一8 )i e e e1 4 8 4 6 木木 内容包装( c e l t s 一9 ) i e e e 1 4 8 4 1 7 牟丰水 练习测试互操作 i m so t 木半术 教育资源建设技术规范高教司教育资源 半宰半 学习者模型( c e l t s 1 1 ) i e e e1 4 8 4 2宰半半 任务模型( c e l t s 一1 2 )i e e e1 4 8 4 4 丰半 学习者相关标 学生身份标识( c e l t s 一1 3 ) i e e e 1 4 8 4 1 3 术木 准 学力定义( c e l t s 一1 4 ) i e e e 1 4 8 4 2 0 木术 终身学习质量描述 i e e e1 4 8 4 1 9 水 协作学习( c e l l s 一1 6 ) i s oa l i c 术木 乎台与媒体标准引用 i e e e 1 4 8 4 1 8 术术 工具代理通信( c e i t s 一1 8 ) i e e e1 4 8 4 7 木 教学环境相关 企业接口( c e l t s 一1 9 ) i e e e1 4 8 4 8 木 标准 教学管理( c e l t s 一2 0 ) i e e e1 4 8 4 1 l 术半术 用户界面( c e l t s 一2 1 ) i e e e1 4 8 4 5 木幸 教育管理信息系统 术 课程资源评价( c e i 。t s 一2 2 ) a s t d - e l c s 术木 教育服务质量 教学环境评价( c e l t s 一2 3 )o o s 士 相关标准 教育服务质量管理 i s 0 9 0 0 0 士 虚拟实验( c e l l s 一2 6 ) 出 白适应学习( c e i t s2 7 ) nis t a t p a l s f p 球 跟踪研究课题 柄、准卜层本体( c e i ，t s2 8 ) i e e es l o 木 内容分级( c e i ，7 f s 一2 9 ) w 3 c p i c s ， 士 山东l i f j 范人掌颐i ：掌位论文 i 标准化丌发支i 标委会工作嘲站w w w c e l t s c m o e i 料 l 注1 n i s t a t p a l s f p ：美国国家标准与技术研究院高科技计划中的自适应学习系统 重点项目( a d a p t i v el e a r n i n gs y s t e mf o c u s e dp r o g r a m ) 标准项目的形式化描述称之为规范，作为标准草案的规范经论证后可作为试用标 准，试用标准经过国家信息技术标准化委员会批准后将成为国家标准。每一子标准研究 产生的结果由三部分组成( 少数项目例外) ： ( 1 ) 规范正文：以简洁的语言对相应的标准做形式化描述，包括标准的目的、作 用范畴、术语定义、系统要素和相互关系、元数据定义、数据交换格式等。 ( 2 ) 实践指南，包含对规范要点的详细解释，并提供如何应用标准的实践范例。 ( 3 ) 测试规范：描述对用户开发的标准化产品进行测试验证的程序和方法。 1 3 3 个性化教学平台实现方法研究 远程教学平台中个性化服务的目标就是提供一个以学生为中心进行教学的个性化、 定制化的网络教学平台，改变过去网络教学平台千人一面的以资源为中心的教学方式， 调动学生的学习积极性，教学资源的提供因人而异，教学活动的开展因材施教。具体的 讲就是根据学生学习的过程和选择，自动推荐适合学生的学习内容，使学生以最少的点 击次数到达学生希望的页面，在学生学习的过程中推荐那些与学习者相关或者其感兴趣 的学习资源( 如：教案、报告、习题解答、案例等) 。 个性化网络教学服务的研究利用了w e b 使用挖掘技术，通过分析学习者以往的使用 模式预示其将来的使用模式。w e b 使用挖掘技术就是将数据挖掘技术应用于w e b 站点资 源的使用情况中。通过对用户的访问内容、停留时问和频度等因素的分析，可以得到关 于学生访问兴趣和访问模式特征的知识。根据这些用户的特征，w e b 站点可以为学习者 动念推荐教学资源，为学习者提供其所关心的内容的链接。 1 4 本章小结 综上所述，远程教育是当今国内外教育发展的新生长点，也是现代教育技术主流的 发展方向。教育是一个国家发展科学技术的基础，远程教育作为一种经济便捷的教疗形 式，对于提高国家的教育水平有着特别墓要的意义。现任流行的刚络技术已为学习资源 在低水平上的共享与自治、学习活动的合作提供了基本的技术条件，f h 是如何有效的利 用这些教学资源，高效率的向学习者提供教学服务，是当前网络教学研究的重点，它直 1 3 坐堡业丝叁兰塑! ：兰竺堡兰 接关系到网络教学的质量。基于个性化服务的网络教学系统的研究是解决这一问题的有 效手段，在网络教学系统中应用个性化服务技术具有重要的意义。 4 山东师范人学硕卜学位论文 第二章数据挖掘技术与w e b 挖掘技术 实现个性化网络教学的关键在于从海量的教学资源中，得到关于学习者对网络教学 资源的使用模式的知识，进一步利用这些知识结合学习者个人的兴趣特征实现向学习者 的个性化推荐，提供相关资源。目前大多采用数据挖掘技术，将数据挖掘中的关联规则 分析应用于网络教学中，有如下优点： ( 1 ) 改进系统性能 对w e b 系统的特性数据进行分析，如：可以提供w e b 流量行为的分析，利用它来处 理w e b 缓存、存取平衡等，可以改进远程教育系统性能。另外，随着网上交费等服务的 展丌，系统安全成为一个需要重点关注的问题，w e b 使用挖掘可以提供有用的挖掘模式 来检测远程教育站点入侵、欺诈等行为。 ( 2 ) 完善站点结构 对所有学生的浏览路径进行挖掘，发现其中某些页面的逻辑关联，把频繁访问的一 些页面直接链接，以改善远程教育站点结构。 ( 3 ) 提供智能化服务 学生如何使用远程教育网站来进行学习对于远程教育提供者来既是很重要的。通过 对学生行为和所选课程等关系的挖掘，发现其中的学生群学习特征和趋势等，为远程教 育提供者提供决策依据。 ( 4 ) 个性化需求设计 从单个学生的浏览信息发现学生的兴趣，向每位学生提供符合其兴趣要求的个性化 界面。 本章对w e b 数据挖掘技术进行研究。 2 1 数据挖掘技术研究 2 1 1 数据挖掘定义 数据挖掘，比较公认的定义是w j f r a w l e y g p i a t e t s k y s h a p i f o 等人提出的：数 折：挖掘，就足从人型数据库的数扔：中提瞅人们感兴趣的知识，这些矢| j 识足隐含的、事先 未知的潜在的有用信息，提取的知识表示为概念( c o n c e p t s ) 、舰则( r u l e ) 、规律 山东师范人学硕i 学位论文 ( r e g u l a r i t i e s ) 、模式( p a t t e r n s ) 等形式1 。 2 。1 ，2 数据挖掘过程 数据挖掘指根据对数据的分析，建立对数据的特性以及数据之间关系描述的模式的 过程。在这个描述中。数据是一系列事实的集合( 例如数据库中的实例) ，而模式是使用 某种语言对数据集合一个子集的描述。过程是在数据挖掘中包含的步骤，如数掘的顸处 理、模式搜索、知识表示以及知识评价等。目前人们对数据挖掘的整个处理过程并没有 给出非常清楚的划分。一种较具代表性的过程模型是u s a m a m f a y y a a d 等人给出的多处 理阶段模型。如图2 - 1 所示。 多处理阶段模型将数据挖掘看作是一个多阶段的处理过程，在整个过程中包括九个 阶段。 图2 1 多阶段处理过程模型 ( 1 ) 数据准备：了解数据挖掘相关领域的有关情况，熟悉有关背景知识，并弄清楚 用户的要求。 ( 2 ) 数据选择：根据用户的要求从数据库中提取与数据挖掘相关的数据，数据挖掘 将主要从这些数据中进行知识提取，在此过程中，将会利用一此数铡库操作对数掘进行 操作。 ( 3 ) 数据预处理：主要是针对阶段2 产生的数掘进行p b d ne ，检查数据的完挚性以 及数据的一致，r e ，对其中的噪声数据进行处理，对丢失的数据町以乖j j l t t 统计方法进 i - 填 补。 ( 4 ) 数掘缩减：对经过颅处理的数拂：，根扔；数掘挖掬 的任务埘数扔：迸 j 再处理，主 要通过投影或数圳j 乍巾的其他擞作减少数瓠- ：毓。 ( j ) 确定数拂：挖虢i l 的日卡，j i ：根捌刖，的要求，确定数拂：挖掘是发现f 【j 种类型的知i = ， l 坐垄些垫查兰竺兰竺笙兰 因为数据挖掘的不同任务的要求会影响到具体知识发现算法的选用。 ( 6 ) 确定数据挖掘算法：根据阶段5 所确定的任务，选择合适的数据挖掘算法，其 中包括选取合适的模型和参数，以使得数据挖掘算法与整个数据挖掘的评价标准相一 致。 ( 7 ) 数据挖掘：运用选定的数掘挖掘算法，从数据中提取出用户所需要的知识，这 些知识可以用一种特定的方式表示或使用一些常用的表示方式，如产生式规则。 ( 8 ) 模式解释：对发现的模式进行解释，在此过程中，为了取得更为有效的知识， 可能会返回到前面，并进行多次反复，从而提取出更为有效的知识。 ( 9 ) 知识评价：将发现的知识以用户能了解的方式呈现给用户。这期删也包括对知 识的一致性的检查，以保证本次发现的知识与以前发现的知识不抵触。 2 1 3 数据挖掘的功能 数据挖掘通过预测未来趋势及行为，做出前瞻性的、基于知识的决策。数据挖掘的 目标是从数据库中发现隐含的、有意义的知识，主要有以下五类功能“。 ( 1 ) 自动预测趋势和行为 数据挖掘自动在大型数据库中寻找预测性信息，以往需要进行大量手工分析的问题 如今可以迅速直接由数据本身得出结论。一个典型的例子是市场预测问题，数据挖掘使 用过去有关促销的数据柬寻找未来投资中回报最大的用户，其它可预测的问题包括预报 破产以及认定对指定事件最有可能作出反应的群体。 ( 2 ) 关联分析 数据关联是数据库中存在的一类重要的可被发现的知识。若两个或多个变量的取值 之间存在某种规律性，就称为关联。关联可分