数据挖掘技术在高校 学生成绩分析中的应用 谢摘要虹张彦芳 ４５４０００） （焦作师范高等专科学校数学学院河南・焦作程之间的相关性，这对今后的教学及改革具有一定指导意义。 关键词 数据 挖掘 关联规则 Ａｐｒｉｏｒｉ成绩分析 中图分类号：ＴＰ３９２ １引言 本文运用数据挖掘技术中的关联规则挖掘方法，利用ｗｅｋａ挖掘工具，通过对学生成绩进行分析，挖掘出课 文献标识码：Ａ 那么，规则ｘ Ｙ支持度（ｓｕｐｐｏｒｔ）是描述Ｘ、Ｙ同时出现的概 考试是高校教学过程中的一项重要内容，是评价教师教 率，记为ｓｕｐｐｏｒｔ（Ｘ＝＊Ｙ），即ｓｕｐｐｏｒｔ（Ｘ＝Ｙ）＝ｌ｛Ｔ Ｉ ＸＵｙＣＴ， 学效果的重要依据及学校检测学生学习效果的主要方法。考ＴＥＤ）Ｊ／Ｄ Ｉ，通常，在挖掘时需要指定支持度的最小值，称为 试成绩有力地反映了学生对某门课程的掌握程度，是学生学 最小支持度。 习效果的量化指标。考试成绩分析则是评价教学、学习效果 （４）频繁项集 的一项重要指标，可以了解教师教学、学生的学习状态。考试 支持度计数不小于给定的最小支持度的项集称作频繁项 成绩分析通过对教师教学质量和学生学习效果的测评，能够 集（Ｆｒｅｑｅｎｔ Ｉｔｅｍｓｅｔ），频繁ｋ一项集常记作Ｌｋ。 促进教师教学方法的改进、提高学生课堂学习效果，对提升教 育教学质量和进行教育教学改革有重要指导意义。 本文的工作就是以高校学生的考试成绩信息为应用背景， （５）最大频繁项目集 对于项目集Ｘ－－Ｉ，如果Ｓｕｐ（Ｘ）＞￣ｍｉｎ ｓｕｐ，并且对于任意 Ｙ二二）Ｘ，均有Ｓｕｐ（Ｙ）＜ｍｉｎｓｕｐ，则称Ｘ为最大频繁项目集。 ＿结合学生学习的情况，将关联规则挖掘Ａｐｒｉｏｒｉ算法应用到学 所有不被其他元素包括的频繁项目集称为最大频繁项集。 生成绩分析中。根据学生的成绩挖掘分析出课程之间的关联 （６）置信度 性。通过对储存在数据库中的学生成绩数据进行分析，有利 规则Ｘ＝ｚｙ的置信度是使用｛ｘ｝的支持度与项集｛ｘ，Ｙ）的 于促进教师教学和学生更好地进行学习，取得良好的教学效 支持度之比来计算的。记为ｃｏｎｆｉｄｅｎｃｅ（Ｘ＝ｚＹ），计算公式：ｃｏｎ一 果，这将对提高教育教学质量和加强教学管理具有指导作用 ｆｉｄｅｎｃｅ（ Ｙ） 和现实意义。 ２关联规则挖掘 ２・１关联规则基本概念 ×１００％。最小置信度（ＭｉｒＬ－ｃ０ｎＤ 。 需要在运行算法之前设定２２关联规则Ａｐｒｉｏｒｉ算法 输入数据库，最小支持度计数阈值ｍｉｎ ｓｕｐ。 输出：Ｄ中所有的频繁项目集Ｌ ．：关联规则挖掘目的是发现数据库中隐含在大量数据项目 集中的关联关系。关联规则是形如Ｘ—Ｙ的蕴涵式。 （１）关联规则 事务的集合记作Ｄ（Ｄ为事务数据库），Ｄ＝｛ｔ ，ｔ２，…，ｔ１ｌ｝， ｔ ｛ｉ ，ｉｚ，…，ｉ ），ｔｋ称为事务，下标ｋ的取值为ｌ，２，…，“；ｉｍ Ｌ１＝｛ｌａｒｇｅｌ－ｉｔｅｍｓｅｔｓ｝： ｆｏｒ（ｋ＝２；Ｌ ｋ＿】≠ ；ｋ＋＋ｄｏ） ｂｅｇｉｎ Ｃｋ＝Ａｐｒｉｏｒｉ—ｇｅｎ（ ）；／／新的候选集 ｆｏｒ ａｎｔｒａＩ１ｓａｃｔｉｏｎｓｔ∈Ｄ ｄｏ ｂｅｇｉｎ ｃ ：ｓｕｂｓｅｔ（ｃ ｔ）；／／事务ｔ中包含的候选集 ，称作项，下标ｍ取值为１，２，…，Ｐ。每个事务都与一个唯一 的标识符（ＴＩＤ）对应。 （２）项集 它是项的集合，每个项都是一个属性值。每个项集都有 ｆｏｒ ａ１１ ｃａｎｄｉｄａｔｅｄ ｃ∈Ｃ ｄｏ 大小，含有ｋ个项的项集称作ｋ＿项集。 （３）支持度 形如规则ｘ。Ｙ成立，若ＸｃＩ，ＹｃＩ，并且ｘｎＹ 一ｃｃｏｕＩｌｔ＋＋： ．ｅｎｄ 。 Ｌｋ：｛ｃ∈Ｃｋ １ ｃ．ｃｏｕＩｎ≥ｓｍｉｎ｝： 科教导刊ｒ电子版Ｊ・２０１４年第ｌ０期ｒ上Ｊ一８５ ｅｎｄ 表３处理后的相关数据 高等 代数（１） Ａｎｓｗｅｒ＝ＵＬｋ； 解析 几何 数学 分析（１） 高等 代数（２） 函数Ａｐｒｉｏｒｉ＿ｇｅｎ分为连接和剪枝两步，这里不再详述。 ３根据学生课程成绩分析课程之间的关联和影响程度 ３．１成绩数据的采集 本论文采用焦作师专２００９级数学教育专业５个班级学 生２００９．２０１０学年两个学期的７门专业课成绩为例来进行关 联规则挖掘。课程成绩从焦作师专所使用的教学管理信息系 统中导出，导出数据２２２条。部分数据如表１所示。 表１学生成绩数据表 学号 １２９５ｏｏ９Ｏ１３１ ｇｄｄｓｌＣ ｇｄｄｓ１Ｃ ｊｘｊｈＡ ｊｘｊｒ￣ ｓｘｆｘｌＡ ｓｘｆｘ１Ａ ｇｄｄｓ２Ｄ ｇｄｄｓ２Ｃ ｇｄｄｓｌＤ ｊｘｊｈＣ ｓｘｆｘｌＣ ｇｄｄｓ２Ｂ ３．３挖掘结果与分析 将处理好的２２２条成绩数据载入Ｗｅｋａ的Ｅｘｐｌｏｒｅｒ应用 窗口进行挖掘。最小支持度设置为１０％，最小置信度设置为 ４０％，挖掘出如下２５条强规则： Ｂｅｓｔ ｒｕｌｅｓ ｆｏｕｎｄ： ６２ 高等代数（１） 解析几何 数学分析（１） 高等代数（２） ７４ ９０ ９３ １２９５００９０１５６ ７６ ８２ ９１ ７６ １．１ｓｓｘ＝ｌｓｓｘＡ ２９－－－＞ＸＸ曲＝ｘｘｇｈＡ ２５ ｃｏｎｆ．．（０．８６） ２．ｘｘｇｈ＝ｘｘｇｈＤ ５９＝＝＞ｓｘｆｘ２＝ｓｘｆｘ２Ｄ ４１ ｃｏｎｆ：（０．６９） ｌ２９５ｏ０９Ｏ２２４ ６７ ７６ ７４ ８２ １２９５００９０２７８ ７６ ７７ ８４ ８０ ３．ｓｘｆｘ２＝ｓｘｆｘ２Ｂ ４３一＞ｘｘｇｈ＝ｘｘｇｈＢ ２８ ｃｏｎｆ：（０．６５） ３．２预处理成绩数据 采集过来的数据信息中大多会存在一定的问题数据，例 ２５．１ｓｓｘ＝ｌｓｓｘＣ ５ １一＞ｓｘｆｘ２＝ｓｘｆｘ２Ｄ ２４ ｃｏｎｆ：（０．４７） 在挖掘产生的每条规则当中，位于规则左端的数字表示 如，缺失的数据、类型不同的数据等情况。所以要对出现的各 前件为真的事务数，位于右端的数字表示后件也为真的事务 类情况做分析处理，以便保证数据准确、无误，得到高质量的 数；括弧里的数字是置信度，即左右端数字的比值。 数据，确保挖掘结果的真实性。 我们选择所有规则中的６条，恢复代码的原来含义，６条 数据预处理通常包括处理缺失或重复数据以及不一致的 规则的ｓｕｐｐｏｒｔ和ｃｏｎｆｉｄｅｎｃｅ如表４所示。 数据类型。预处理的前几个步骤在成绩表里面做处理即可， 数据处理过程及结果如表２、３所示。 Ａｐｆｉｏｆｉ算法挖掘的是布尔型规则，处理的变量是离散的， 规 数学 高等 则 分析 代数 （１） （１） 表４：６条规则 数学 分析 （２） 高等 代数 （２） 线性规划 支持度 置信度 （％） （％） 因此要这些数量型数据进行离散化处理，转换成布尔型数据。 将成绩划分成区间段，用符号表示，分段概括为： １ ４ 及格 ６ 优秀 及格 中等 中等 ｌ１ ｌ６ ｌ６ ８６ ８６ ５４ ［１００～９０］：优秀，用“Ａ”表示；（９０～８Ｏ］：良好，用“Ｂ”表 示；（８０～７Ｏ】：中等用“Ｃ”表示，（７０～６０］：及格，用“Ｄ”表示； （６０～０】：不及格，用“Ｅ”表示。 表２数据离散化 属性 高等代数（１） ７ ９ １２ 中等 及格 中等 中等 ｌ３ ｌ１ １０ ５３ ５２ ５ｌ 规则４表示如果学生的数学分析（１）成绩为及格，那么， 代码 ｇｄｄｓ１Ａ ｇｄｄｓｌＢ 属性值（区间） 优秀 良好 数学分析（２）成绩为及格的学生的支持度为１６％，置信度为 ８６％；规则９表示如果学生的高等代数（１）课程成绩为中等，那 么，线性规划课程成绩为中等的支持度为１１％，置信度为５２％。 其他规则可作类似解释。 中等 ｇｄｄｓｌＣ 及格 不及格 ｇｄｄｓ１Ｄ ｇｄｄｓｌＥ 数学分析（１） 优秀 良好 中等 ｓｘ段１Ａ ｓｘｆｘｌＢ ｓｘｆｘｌＣ 结果分析： （１）离散数学成绩优秀的学生，线性规划课程取得优秀的 可能性比较大，离散数学应放在线性规划课程前面开设。 及格 不及格 ｓｘ＆１Ｄ 弧盘１Ｅ （２）第一、第二学期高等代数成绩为中等的学生，线性规 划课程的成绩也为中等的可能较大，高等代数（下转第１０９页） 一科教导刊ｒ电子Ｊ ・２０１４年第１０期ｒ上ｊ一 与他的心理和精神状态的练习时非常紧密的。太极拳在练习 太极拳属于内外兼修的项目，是中华武术的精髓。它与 过程中非常注重“练意”。“练意”在我国民族传统养生理论中 我国传统中医学理论联系紧密。因此，在练习太极拳的同时， 被称为“调意”或者“调心”。强调在练习太极拳过程中做到“恬 应加强太极拳与我国传统经络学说关系的理论研究学习，更 淡虚无”的意识放松状态，精神要放松。以调养精神意识与组 好地做到理论指导实践。 织器官的技能，发挥自身维持健康的本能。通过太极拳的心 ３．２．２加强太极拳现代西方医学研究 理调适作用，“以意行气”、“以气运身”，激发内气随“意”的活 武术是中国的国粹。走出国门，面向的是西方的文化。因 动而产生的通经活络的作用，从而起来防病养生的效果。我 此，应该利用西方的先进医学技术研究太极拳动作，加强太极 国传统中医学认为，内气乃是人体生命活动的基础，也是经络 拳的生理学研究。这样有利于太极拳在国际上的发展与推广， 脏腑系统正常生理活动的功能表现。内气充溢，才能更好地 有利于将太极拳推向世界。 激发体内的经络脏腑进行正常的生理活动，使气血运行保持 ３－２－３太极拳在我国长期的传承发展过程中，与我国的传 畅通。从而使身体保持良好的生理和心理健康状态。 统中医学导引养生、经络学说理论联系非常紧密 ３结论与建议 在本文中，笔者仅对太极拳对中老年人的经络系统的促 ３．１结论 进作用做了初步研究，旨在用更好的理论来指导中老年人进 在太极拳发展广泛普及以及我国正在提前进入老龄化社 行太极拳锻炼。同时在本研究中，由于笔者仅是太极拳与经 会的大背景之下，通过对太极拳对中老年人延缓衰老以及对 络系统关系的初步研究，相关分析还不够深入。故期望在以 经络系统的促进作用的研究分析后得出： 后的学习中进一步运用经络学说来分析太极拳，进行更加深 （１）练习太极拳有利于疏通中老年人经络、调和气血、平 入的研究。 衡阴阳、调整虚实，有利于保持中老年人的经络畅通，从而有 利于中老年人的身体健康。 参考文献 （２）练习太极拳有利于内在养气，保持人体良好的生理和 ［１】王忠山．习太极拳对中老年人骨健康状况的多年追踪研究［丁】．体育科学， 心理健康状态，因此，对中老年人的健康养生非常有益。 ２０００，２０（１）． ｆ２】李莹．太极拳健身作用与原理［Ｊ］．辽宁中医学院学报，２ｏｏ１（１）． ３．２建议 ［３】 韩衍金．杨式太极拳搂膝拗步动作肌肉运动与经络关联的研究［Ｄ】．北京体 ３．２．１进一步完善太极拳与经络系统关系的理论体系 育大学，２０１１． （上接第８６页）（２）的成绩为中等的学生，线性规划课程的成 间存在一定的联系，某门课程知识掌握的程度直接影响到其它 绩为中等的可能性较大，说明这两门课程联系比较紧密，前者 课程，那么，对于院系负责制定人才培养方案的人员来讲，可对 的学习直接影响到后者的学习。 不合理的课程设置进行调整；对教师来讲，制定好教学计划，加 （３）解析几何成绩为及格的学生，高等代数成绩也为及格 强有联系的课程知识点之间的渗透；对学生来讲，学生要下功 的可能性较大，解析几何对高等代数的学习有较大影响。 夫学习哪些基础课程，为后续课程的学习打好基础。 通过对以上规则分析可知：第一学期数学分析课程的成绩 直接影响到第二学期本课程的学习，学生应在第一学期把数学 参考文献 分析课程学好；离散数学、高等代数课程与线性规划课程的联 ［１】周海林．高校成绩分析存在问题及应对策略研究［Ｊ］．黑龙江教育学院学报 ２０１０（１０）． 系较密切，前者是后者的学习基础，解析几何对高等代数的学 ［２】邵峰晶，等．数据挖掘原理与算法［Ｍ】．科学出版社，２００９． 习也有一定的影响。我们可以得到一些启发：既然不同课程之 ［３］范明，孟小峰，等．数据挖掘概念与技术［Ｍ】．机械工业出版社，２００７． ［４］林治．数据挖掘技术在信息技术公共课评价中的应用【Ｄ】．南京理工大学 ２００９． 一科教导刊ｒ电子版Ｊ・２０１４年第１０期ｒ上．）一 １Ｏ９