第頁共頁試論基于分布式數據倉庫的遠程教學系統(tǒng)模型研究論文試論基于分布式數據倉庫的遠程教學系統(tǒng)模型研究論文論文【關鍵詞】：^p：分布式數據倉庫數據挖掘教學資庫論文【摘要】：^p：本文闡述了如何將分布式多媒體技術與數據倉庫技術相結合，搭建一套適用于遠程教育的輔助管理系統(tǒng)，將最新的數據倉庫及數據挖掘技術應用于遠程教育領域中，使遠程教育實現教學質量與學習效率科學的進步。一、數據倉庫在遠程教學應用中的開展現狀隨著遠程教育技術的開展，教學數據不斷膨脹，目前，多媒體信息在整個遠程教育系統(tǒng)中，都是以文件形式存在，直接由操作系統(tǒng)管理，但是隨著分布式計算技術的開展，對多媒體信息進展高效的管理、存取和查詢已經成了迫切的需求。因此，研究、引用并建立新型的基于分布式數據倉庫的遠程教學系統(tǒng)模型，將有助于進步遠程教育教學質量與學習的效率。二、數據倉庫及其為何適用于遠程教學系統(tǒng)1。數據倉庫及其特點“數據倉庫之父”W。H。I____on在BuildingtheData}axehous。中提出：數據倉庫是支持管理決策過程的、面向主題的、整合的、穩(wěn)定的、隨時間不斷變化的數據集合。我們可以這樣理解數據倉庫的概念：數據倉庫為支持海量存儲和高層決策分析^p提供了一種解決方案。它抽取和凈化來自不同應用系統(tǒng)的數據，從事物開展和歷史的角度進展組織和存儲，并通過對這種集成化數據的分析^p和挖掘，為最終用戶提供綜合性和分析^p性的深層次信息，是基于傳統(tǒng)數據庫技術的一種應用拓展。根據以上概念分析^p出數據倉庫的四點精華：〔I〕面向主題；〔2〕集成性；〔3〕不易失性；〔4〕時變性。[2]根據這四點精華內容，本文構建了基于分布式多媒體數據倉庫技術的遠程教育的教學輔助平臺。2?；跀祿}庫遠程教學系統(tǒng)施行的可行性遠程教育中，教學是一個主要的活動，目前的教學形式主要分為同步型和異步型。無論是同步型還是異步型教學形式，為了更好地講授某個課題或者知識點，需要使用文字說明或動畫，甚至要配上音樂的講解，這時候就需要用到多媒體數據倉庫和多媒體信息處理技術。在日益膨脹的教學數據背后隱藏了許多重要的信息，假如我們希望能對數據資料進展更高層次的分析^p，以便更好地利用這些數據，反響到教學活動中，就需要建立一個高效的多媒體數據倉庫模型。目前關系數據庫系統(tǒng)可以高效率地實現數據操作的根本功能，但是無法發(fā)現數據中存在的關系與規(guī)那么，無法根據現有的數據預測將來的開展趨勢。同樣在教學活動中，老師常常需要對學員的課堂學習反響、理解才能、本身掌握的根底知識、掌握的知識點、考試構造等各種數據統(tǒng)計分析^p，以便在教學活動中改良。這種統(tǒng)計的數據很多，而且是多面性的，只做簡單的分析^p很難得到所需要的指導性的教學改良。三、基于分布式數據倉庫的遠程教學系統(tǒng)解決方案通過數據倉庫技術構建一套對文本、數字、文檔、圖像、聲音和影像進展綜合處理，并提供強大的數據管理和檢索功能的遠程教育輔助平臺。系統(tǒng)主要包括教學信息的采編與整合、非構造化及多媒體信息管理與用戶管理、信息資效勞與利用等幾個模塊組成，實現信息資的采集、管理與效勞一體化；多媒體技術是目前比擬熱門的課題，它允許信息以文字、圖像、聲音等多種形式表現，并能將這些多媒體信息保存、管理、加工和傳輸。多媒體數據倉庫將多媒體信息保存在計算機數據庫中，用統(tǒng)一的機制管理和控制數據，確保數據的平安和正確，并給數據的使用和維護帶來極大的方便。1。系統(tǒng)的外部構造分布式多媒體數據倉庫技術平臺的外部構造體系可以分為四個局部：〔1〕數據采集處理局部；〔2〕數據存儲加工局部；〔3〕數據輸出局部；〔4〕數據反響局部。其構造如圖1所示。在數據采集處理局部，需要對各種異構數據資進展標準化與標準化標引，采用基于XML數據交換處理方式；在數據存取加工方面，采用分布式海量非構造化的資管理形式，整個數據加工過程中，要全面整合各種標準的信息資，如MS—Office，S2，PS2，PS，PDF，HTML，TXT，XMI，MARC，BMP，JPG，JPEG等；實現圖像、文字、音頻、視頻等多媒體信息的關聯管理，并根據遠程學員的需要，實現智能地提取、檢索需要的教學資，實現各種異構資的統(tǒng)一化管理，實現整個資的完好不可分割性。2。系統(tǒng)的功能〔1〕多媒體數據的處理方式1〕視頻資播放學員可以根據自己的需要選擇某個老師、某個教育實驗的錄像或者自己感興趣的資料來進展播放。播放時用戶可以自由選擇一定的播放速度。系統(tǒng)為用戶提供了暫停、慢放、快放的功能。播放模塊中，在用戶面前主要有三類庫：授課資庫〔正常上課講授，也可以選擇老師〕、課件資庫和習題講授庫。授課資庫存儲了各科按照教學大綱的書本講授資，它以章節(jié)為單位存儲在多媒體數據庫中。課件資庫存儲著各個科目對應的課件，同樣這些課件資也按照各個科目的章節(jié)存儲在數據庫中，學員從數據庫中檢索授課知識要點的時候，系統(tǒng)可以列出相關的課件供學員參考學習。習題講授庫以題為單位存儲在數據庫中，它與授課資庫同樣是嚴密結合的，學員可以根據自身的學習情況，查看相關的習題講授資，這樣就實現了從學習到自身檢驗的一個過程。2〕資的檢索學員可以根據課程的各類信息對多媒體數據庫中的信息進展檢索、播放。系統(tǒng)提供對基于信息內容與關鍵字段的邏輯組合查詢、任意詞查詢、二次查詢、多字段復合查詢與間隔查詢等靈敏簡便的查詢方式，滿足不同層次用戶的查詢需要，提供關聯檢索功能，方便學員能快速搜索到自己需要的學習信息。課程資庫的檢索主要包括：學校、科目、授課老師、授課內容及內容的深淺度；課件資庫的檢索主要包括：學校、科目、制作老師、課件名稱、課件大小、課件類型及格式；習題講授課的檢索主要包括：學校、科目、講授老師、題目類型、難易度、相關的課程3〕視頻編輯通過對相關的錄像資進展編輯可以使之更加緊湊。整個平臺的視頻主要涉及到這三塊：課程視頻資庫的編輯、課件視頻資庫的編輯和習題資庫的編輯。課程視頻資庫的編輯將為學員提供大量的課堂講授視頻資料，它是以課程的章節(jié)為單位來分割編輯，然后通過格式轉換及接口程序存儲到多媒體數據庫中；課件資編輯同樣也以章節(jié)為單位，通過平臺的格式轉換和接日程序存儲到多媒體數據庫中；習題講授課可以編輯成以題為單位，存儲到多媒體庫中。4〕存儲接口處理目前在實際應用中，我們可以參照Oracle8i系統(tǒng)中的intermedia多媒體部件來處理統(tǒng)一的接口問題，然后所有資數據由多媒體數據庫來統(tǒng)一維護，統(tǒng)一備份，這樣就可以簡化管理。5〕教案資料信息采集主要是將一些由Office辦公系統(tǒng)編輯的電子教案文檔通過格式轉換后存儲到多媒體數據庫中。6〕師資及課程管理提供課程介紹，包括課程的整體框架、內容要求及考試方法等；推薦課程學習進度表和指導性建議；發(fā)布老師授課要點，包括多媒體課件的組成框架及使用提示、教案提綱和補充材料索引等。師資管理：提供老師介紹，包括本院校各學科優(yōu)秀老師和聘請的全國知名專家教授情況介紹；各學科任課老師的根本情況，包括職稱學歷、學識程度及教學才能等。〔2〕習題庫統(tǒng)計、分析^p與反響授課老師可以根據學員的考試情況來統(tǒng)計考試中的各類信息，從而理解學員對知識的掌握程度，并且根據學員的掌握情況，調整自己的教學方式或角度，讓學員更易承受新的知識點，進步了遠程教學的質量與效率。在遠程教育中，由于學員的價值觀、生存開展狀況、興趣愛好等存在著差異，以及學員的社會角色、所處的社會環(huán)境、本身的受教育程度、學習的才能各不一樣，因此學員的學習存在著需求的多元化，如何能做到多元化的學習呢？第一是通過系統(tǒng)反響，在同步教學中對各個層次的學員做到有針對性的講授；第二是在異步教育中，根據知識的難易度制作不同的視頻資及各種擴大知識點；第三是在查詢系統(tǒng)中，教學輔助系統(tǒng)平臺根據學員查詢條件自動把查詢結果及相關聯的`資〔如課后問題、測試題目〕提供應學員，學員可以根據系統(tǒng)提供的資有針對性地學習；第四是類別分組，采用數據倉庫技術可以對具有相似查詢閱讀記錄的學員進展分組，系統(tǒng)還可以分析^p他們的共同特征，反響給老師及平臺管理者，以便提供更合適、更面向學員的講學或者課件資等；系統(tǒng)記錄閱讀者的身份，假如有相關資更新后，系統(tǒng)自動將相關資信息以____等多種形式發(fā)送給關注學員，以便能讓學員學習和理解更多的知識。3。系統(tǒng)的內部處理流程系統(tǒng)內部處理流程如圖2所示。用戶在使用系統(tǒng)時，通過Web方式提出查詢要求，系統(tǒng)通過外部接口程序生成查詢條件，根據查詢的條件自動檢索相關庫，并綜合分類臨時庫〔如教學安排庫等〕后確定數據挖掘目的與主題，系統(tǒng)根據目的主題建立挖掘模型，然后建立臨時數據倉庫，通過數據處理相關工具進展下一步的分析^p，建立與原始庫的數據處理通道，如多線程查詢知識庫、系統(tǒng)庫、視頻庫等，然后再通過建立的臨時數據處理通道，將通過此查詢條件的結果存儲于大型分布式數據倉庫，再通過OLAP處理效勞器進一步處理由原始倉庫得來的數據，可以使用聯機分析^p及OLAP分析^p工具或者深層數據挖掘工具等進展分析^p，將處理好的一定范圍內的結果以多種形式顯示在用戶界面上，用戶可以打印結果、制作相關的報表或者獲取各種統(tǒng)計分析^p數據。假如無法根據查詢條件查詢到匹配的內容，系統(tǒng)將根據查詢結果自動反響給系統(tǒng)管理員或者決策分析^p者；還可以將分析^p結果反響給系統(tǒng)分析^p庫；管理者可以根據系統(tǒng)反響的結果來相應地調整教學內容、教學安排等，并根據各種統(tǒng)計分析^p報表來增加或者調整原始資庫的內容。通過這樣的手段，一方面，教學資庫不斷完善；另一方面，在教學上，老師也能不斷地調整自己的教學方式，以便能讓更多的學生承受更多的知識。同樣，考試處理模塊也能形成這樣的數據挖掘方式。使用系統(tǒng)強大的數據統(tǒng)計功能后，用OLAp數據挖掘工具加以分析^p，可以得出學員對各個知識點的掌握程度，便于在試題評測時，能有重點地加以分析^p，讓學員將此知識點掌握得更結實。4數據倉庫在遠程教學系統(tǒng)中的運用目前遠程教育中的教學任務主要是以下幾個方面：教學任務安排、教學講義制作〔課程安排〕、多媒體課件制作、作業(yè)管理、考試管理和成績考核等。在這些活動中產生了大量的數據并形成了各自的事務型數據倉庫，如考試庫、成績庫等。從這些數據庫中獲取有用的知識并用于相關的教學活動，是遠程教育進步教學質量與學習效率的重要手段。數據挖掘和數據倉庫在遠程教育中的應用主要有以下幾個步驟，如圖3所示。〔1〕由事務型數據庫作為系統(tǒng)組成數據倉庫與數據集市；〔2〕根據詳細的業(yè)務需求確定數據挖掘目的，并由此采取相應的數據挖掘方法對數據倉庫和數據集市中的數據進展分析^p以得到相關知識，并由此構成事件處理庫，如考試中的錯題分析^p、知識點的歸納等；〔3〕將獲取的再應用到遠程教學中，如進步課件質量、轉變授課形式，對考試中犯同樣錯誤的學員進展歸類，做有針對性的講解等；〔4〕評價應用結果再次反響到數據挖掘過程以改良數據挖掘方法。練習和測試是遠程教育中一項根本的教學活動，也是整個系統(tǒng)數據挖掘和分析^p的重要應用，是評測教學活動的成功標準之一。為了能理解學員的學習情況，練習和測試是必不可少的。目前對于統(tǒng)計考試情況〔正確率、錯誤率、各種題型等〕采用的分析^p方法常常是粗略的，往往也只是根據報表憑經歷做出決策，這不僅是相當困難的，而且不夠客觀。數據挖掘提供了進展練習與測試組合數據庫分析^p的環(huán)境，其多種方法可以為此進展測試分析^p通過數據挖掘技術，可以從錯題量、錯題類型、知識點出發(fā)，利用近鄰算法尋找歸類，從課程分析^p一直到試題分析^p，并把可能會影響正確結果的相關支持集中歸類，假如數據庫中沒有，那么補充，再講解〔視頻資〕，假如有問題，那么由系統(tǒng)自動反響給學員，讓其充分掌握。四、系統(tǒng)的特點1。強大的數據處理才能系統(tǒng)與強大的分布式多媒體數據庫相連，可以由多臺機器分布式地聯機操作處理數據，處理速度快，操作方便。2。統(tǒng)計準確手工統(tǒng)計除面臨統(tǒng)計工作量大之外，還有一個重要的問題就在統(tǒng)計過程中容易出錯；有時候可能因為統(tǒng)計的出錯，導致分析^p決策的失誤〕在幾萬甚至幾十萬的數據面前，要想完全準確是非常困難的但是運用計算機系統(tǒng)來統(tǒng)計便可完全克制這個困難。只需要制定相關的統(tǒng)計規(guī)那么，系統(tǒng)便可以根據規(guī)那么來統(tǒng)計出我們所需要的教學數據。3?？焖?、高效傳統(tǒng)的統(tǒng)計方法需要人工去處理，所以從統(tǒng)計完畢到處理結果需要一段