基于数据挖掘的二级管理模式下教务管理信息系统模型的研究与实现
VIP免费
1
目录
中文摘要
ABSTRACT
第一章 绪论 .......................................................... 1
§1.1 二级管理教务信息系统的现状分析与解决方案的提出 ................................1
§1.2 目前国内外在该领域的发展现状 ....................................................................2
§1.2.1 校院二级管理体制的发展现状 .............................................................2
§1.2.2 数据挖掘技术在高校教学管理应用的发展现状 .................................4
§1.3 研究背景、总体目标与本文的组织 ................................................................5
§1.3.1 研究背景与总体目标 ..............................................................................5
§1.3.2 本论文的结构 ..........................................................................................6
第二章 数据挖掘技术的研究内容 ........................................ 8
§2.1 数据挖掘的定义及研究内容 ............................................................................8
§2.2 数据挖掘的过程[3~5] ..........................................................................................9
§2.3 数据挖掘研究内容和本质 ..............................................................................12
§2.3.1 广义知识(Generalization) ..................................................................... 12
§2.3.2 关联知识(Association) .......................................................................... 12
§2.3.3 分类知识(Classification & Clustering) ................................................. 13
§2.3.4 预测型知识(Prediction) ........................................................................ 13
§2.3.5 偏差型知识(Deviation) ......................................................................... 13
§2.4 数据挖掘的功能 ..............................................................................................14
§2.4.1 自动预测趋势和行为 ............................................................................14
§2.4.2 关联分析 ................................................................................................14
§2.4.3 聚类 ........................................................................................................14
§2.4.4 概念描述 ................................................................................................14
§2.4.5 偏差检测 ................................................................................................14
§2.5 数据挖掘方法分析 ..........................................................................................15
§2.5.1 覆盖正例排斥反例方法 ........................................................................15
§2.5.2 粗糙集方法 ............................................................................................15
§2.5.3 概念层次树方法 ....................................................................................16
§2.5.4 遗传算法 ................................................................................................16
§2.5.5 公式推理 ................................................................................................16
§2.5.6 统计分析方法 ........................................................................................16
§2.5.7 模糊数学方法 ........................................................................................17
第三章 二级管理教务信息系统的分析与设计 ............................. 18
§3.1 系统分析 ..........................................................................................................18
§3.1.1 系统的开发原则 ....................................................................................18
§3.1.2 系统功能模块的业务分析 ....................................................................19
§3.2 系统的 UML 建模 ...........................................................................................22
2
§3.2.1 标准建模语言 UML 的内容 ................................................................22
§3.2.2 系统建模设计 .......................................................................................24
§3.3 系统架构的设计 ..............................................................................................28
§3.3.1 多层 C/S 结构模式分析 ........................................................................28
§3.3.2 B/S 结构模式分析 .................................................................................30
§3.3.2 基于 B/S 和C/S 混合的体系结构设计 ................................................30
§3.4 数据库设计 ......................................................................................................32
§3.5 系统的技术实现 ..............................................................................................33
§3.5.1 数据访问 ................................................................................................33
§3.5.2 安全设置 ................................................................................................37
§3.5.3 系统实现 ................................................................................................41
第四章 基于数据挖掘的教师测评体系协同分类器 ......................... 49
§4.1 数据挖掘的分类技术 ......................................................................................49
§4.1.1 分类的基本概念 ...................................................................................49
§4.1.2 基于决策树的分类 ...............................................................................50
§4.1.3 贝叶斯分类方法 ...................................................................................53
§4.1.4 神经网络算法分类 ...............................................................................55
§4.1.5 基于关联规则的分类方法 ...................................................................56
§4.1.6 几种分类算法的比较 ...........................................................................57
§4.2 基于数据挖掘的教师测评体系的研究 .........................................................58
§4.2.1 确定挖掘对象和数据采集 ....................................................................59
§4.2.2 数据预处理的重要性 ...........................................................................62
§4.2.3 数据清洗 ...............................................................................................64
§4.2.4 数据集成与转换 ...................................................................................66
§4.2.5 数据消减 ...............................................................................................68
§4.2.6 数据预处理的应用 ...............................................................................70
§4.2.8 基于决策树的分类方法应用 ...............................................................76
§4.2.9 基于关联规则的分类方法 ...................................................................82
§4.2.10 协同合作分类器 .................................................................................88
§4.2.11 协同合作分类器的性能评价 .............................................................89
第五章 总结与展望 ................................................... 93
参考文献 ............................................................ 95
在读期间公开发表的论文和承担科研项目及取得成果 ...................... 98
致谢 ................................................................ 99
第一章 绪论
1
第一章 绪论
§1.1 二级管理教务信息系统的现状分析与解决方案的提出
随着我国社会主义市场经济体制的建立和高等教育体制改革的深化，大学的
组织结构、管理体制正在发生着明显的变化。许多学校经过多年的管理体制改革，
建立了校、院、系三级建制，使得学校只需在宏观上对全校的整体活动进行把握，
而把一些过去由学校直接实施的管理工作下放到学院，实现三级建制，两级管理。
两级管理模式的实行旨在适应学科建设和高等教育自身发展的需要，是高校管理
体制的自我完善和发展。中外许多高校的实践证明，该模式的建立，有利于学院
内部以及学院与学院之间，各学科、各专业教师间的交流，促进相近、相邻学科
间的交叉、渗透与融合，也为学生在不同学科、专业间选修有关课程，拓宽学生
知识面提供方便，从而提高人才培养的质量；两级管理模式的建立，还有利于形
成、巩固和突出学院的学科优势与特色，强化高校教学和科研两个中心的功能，
从而保证教学、科研水平的提高，增强高校的综合实力；同时教学资源的优化配
置和高效利用也能有效的实现科学管理，从而促进学校发展和人才培养。
由此可见，建立和完善学院二级管理模式，理顺两者在管理中的关系，是适
应学校发展和教学改革的需要。同时在管理体制改革过程中，建立合适的管理架
构和模型，应用更好的现代化管理方式、先进的技术手段和思想，也是校院两级
主动适应整个社会改革和社会发展的迫切需求。
本课题就是主要研究如何将长期以来形成的以学校为主（实质上在一定程度
上说是职能处室为主体），转变为以学院为中心的管理体制，建立适合学校和本
学院的发展规模和前景的管理模型，并在对学院的大量管理信息进行数据挖掘的
基础上，深入寻找各种因素的相互联系，发现新的教学规律，为二级管理模式提
供重要的理论和现实指导。
同时，就如何表达、分析、解释、公布和使用教学评估的成果，如何充分调
动广大教师和学生的积极性等问题展开讨论，使我们更多的关注和参与教学改革
和提高教学质量，使教学评估的 成果发挥出更大的作用。这正是我们目前所面
临的急待研究的新课题。数据挖掘技术在近几年来已在诸多领域中得到了成功的
应用，它在挖掘已有数据中所隐含的规律以及实现决策支持方面，是其他技术方
法所不能比拟的。此外，数据挖掘技术可以利用已有信息系统存储的数据进行挖
掘计算：利用计算机应用程序，把复杂的统计技术、挖掘算法封装起来，使人们
不用掌握这些技术也能完成同样的功能，从而更专注于自己所要解决的问题，但
基于数据挖掘的二级管理模式下教务管理信息系统模型的研究与实现
2
这一技术在高校教务管理方面的应用还不是很成熟。正是基于此，笔者提出将数
据挖掘技术引入二级管理教学模式，在获取大量学院信息的基础上，建立一个数
据挖掘体系，针对系统各个模块，分析各环节的相关因素，为管理工作提供决策
分析思路，对新的教学评估和管理模式的改革与探索进行一次有益的尝试。
研究数据挖掘在二级管理教学系统中的可行性，对克服在线分析处理系统只
能报告可直接观察到的和简单相关的信息的局限，为系统管理者和决策者提供数
据库中的隐含模式，提高校院两级管理工作效率具有重要的理论和实践指导意义。
§1.2 目前国内外在该领域的发展现状
§1.2.1 校院二级管理体制的发展现状
管理科学认为责权利三者的对等就是要求所承担工作的责任范围与其在职责
范围内的支配力量要相辅相成，同时应相应地引入一定的激励机制。管理者要对
下属进行适度的分权与授权，组织内最高管理层应将决策的部分工作分配给下属
管理层，并正确授权，这不仅有利于组织内部的信息沟通，而且也有利于为职工
创造参与管理的机会。只有做到了责权利相辅相成，才能真正调动组织成员的积
极性。建立以院为中心的管理体制，符合管理科学的原则。
近几年，国内多所大学都在积极探索学校与院系两级管理的新体制。经过多
年的实践证明，二级工作目标责任制的推行，对解决院校中的院系管理“瓶颈”
问题具有积极的现实意义，有效地推动了学校的建设与发展。
以往，我国高校教学决策机构上，是按照等级制设计决策的来源和分配。一
般管理层次由上而下：校长→主管教学副校长→教务处(教务科、教研科等) →
二级学院(系)。工作基本上是自上而下地下达指令和自下而上请示汇报的。图 1.1
就体现了学校以往的教学管理组织结构。校长享有一般教学事务的最后决定权，
教务处是作为协助和落实校长决策的职能部门存在的，这两级机构有相当大的决
策和管理权力。相反，二级学院 (系)的权力相对较小。应对这种集权式的体
制作出改革，转变校长和教务处的职能，增强其宏观的规划和指导职能，将一部
分管理权力下放到二级学院，允许二级学院在具体的工作实际中创造性地开展教
学管理工作。
我们可以借鉴一下其他国外名牌大学的管理模式。基本上，国外名牌大学的
学院设置可归纳为以下两种最典型的模式。第一种模式可称为"美国模式"。美国
名牌大学中的绝大多数采用以传统的多学科综合的文理学院为主体（其中一些大
学将本科生院和研究生院分设），辅以专业学院（其学生一般为研究生层次）的组
织结构。第二种模式可称为"日本模式"。日本名牌大学"学部"相当于美国大学的"
第一章 绪论
3
学院"，不过其学部的划分更具严密的学科规范性，更多地强调学科发展的内在联
系，因而各校学部的划分及各学部的构成常常大同小异。目前我国各大学内院系
及学科的情形，与"日本模式"更为接近，但亦有向"美国模式"靠拢或演变的趋势。
图1.1 以往管理模型的组织结构图
国外大学根据不同组织结构，建立了不同的管理模式。美国大学内部管理的
特点之一是权力分配向上分散，校、院、系三级在学校事务中都有各自的权力重
点和范围。一般来说，系一级的权力多集中在教学和科研领域，校一级的权力则
集中在教学和科研之外的其他领域，院一级的权力介于两者之间。在日本和德国
的大学中，校、院两级行政负责人的实际权力明显小于美国大学的相应人员，他
们的任期相对也较短。在校、院两级，实际上由教授会或评议会（这种机构的性
质有点类似于议会）决策，而校、院长常常只是执行者。大学中的权威在很大程
度上是以学科为基础的，管理的重心因而也在基层（相当于系一级的单位）。
美国、日本和德国都是将大学学术管理的重心放在基层（系或相当系一级），
看来比较合理，有助于激发基层组织的活力。与美国、日本和德国相反的是，在
我们的一些大学，本来应该是为基层院系服务的校部机关的职能部门，却成了院
系和学校之间的一个管理层次。这就是我们这次管理模型总体架构设计所要注意
的重点。
从各个方面考虑，学院是大学按学科、专业性质所设置的具有教学、科研、
社会服务三项基本功能的基层组织。它是大学最重要的构成部分，是学校教学、
科研、学科建设、学生工作等整合为一体的实施单位。学院直接面对教师、学生，
对师生服务、管理、组织无任何中间环节，而且师生对于自己所在学院更具有强
烈的认同感。一所大学要持续、快速发展，必须使教师、学生成为学校一切工作
的主体。唯有此，师生才会有责任心、进取心、会对学校主动负责。本人参考了
国外大学的组织结构后，将院一级的管理层次提到了与职能部门相当的地位，实
现了高校的二级管理模式，图 1.2 就是现在管理模型的组织结构图。
很显然，建立院为中心的管理体制，有利于进一步理顺校、院二级关系，减
少管理环节和信息流动的障碍，实现管理层次和管理幅度的优化。大幅度减少那
种因权力集中在学校职能部门而容易形成的运转不灵、效率低下的状况，同时也
促进职能部门更好地进行调查研究，加强自身建设，面向基层、服务基层。由此
校长 主管教学副校长 教务处 二级学院(系)
基于数据挖掘的二级管理模式下教务管理信息系统模型的研究与实现
4
可见，大学的宏观管理目标确立之后，实现学校发展的最主要依托在于学院。建
立学院两级管理势在必行。
图1.2 现在管理模型的组织结构图
§1.2.2 数据挖掘技术在高校教学管理应用的发展现状
随着数据库管理系统在教学工作中的应用，数据库积累的数据越来越多。这
些数据背后隐藏着许多重要的信息，如何快速而又准确的从浩瀚的教学信息资源
中提取出所需信息，是从事教育工作者所面临的一个全新问题。近几年，数据挖
掘技术在高校教学管理的应用开始普遍起来，越来越多的人意识到通过挖掘的教
学信息在实施的过程中，不仅仅可以作为教师晋升、学生评优等的依据，还对教
学过程和教学质量起到了一定的指导作用。数据挖掘(Data Mining ,DM)就是从大
量的、不完全的、有噪声的、模糊的、随机的实际应用数据中，提取隐含在其中
的、人们事先不知道的、但又是潜在有用的信息和知识的过程，它能高度自动化
地分析原有数据，做出归纳性推理，从中挖掘出潜在的模式，从而帮助决策者调
整策略，做出正确的决策。采用 DM 的方法可以对教学的现实问题进行有效的模
式提取，从而提高对数据的分析能力。
目前加强高校教学工作，把教学业绩和教学成果合理量化，并将评估结果与
教师的追求相挂钩，可从根本上改变高校长期存在的“科研运作自动型，教育工
作推着走”的局面，把教学工作是高校的中心工作这一口号真正落实到教师的行
动中去。现行的教学质量评估大多采用由学生考评的方法，通常由教务管理部门
在期中或期末将教师教学质量评估卡发给学生，根据评估卡中的评估项目对教师
进行打分，经教务管理部门统计后根据评分结果确定该教师教学质量考核等级。
校长
教学副校长
教务处 学院
教
务
科
教
研
科
教
学
实
践
科
招
生
办
公
室
院
长
教
学
副
院
长
系
主
任
教
学
秘
书
第一章 绪论
5
在这种评价方法下，只能取得单纯的评估结果，却不能对评估数据进行分析，使
教学评估充分发挥对教学的指导作用。将关联规则和分类分析应用于各评价系统，
可以对指标进行排序、归约等，在一定程度上对评价指标进行优化，可以找到比
较合理且简单易行的评价指标体系。
另外，将分类算法运用于教学管理中，探讨教学效果的好坏与教师年龄、职
称之间的关系、学生各项素质指标与就业之间的关系等，用来及时地对教师的教
学和专业发展以及学生的学习和个性发展提供指导，这是非常有意义的。
现已有一些课题根据学生的基本信息、成绩信息、知识结构等已有信息挖掘
学生特征，帮助学生修正自己的学习行为；利用学校教学数据库中存放的学生各
门学科的考试成绩，结合数据挖掘的关联分析与时间序列分析等相关功能，帮助
分析这些数据之间的相关性在此基础上对课程设置做出合理安排；也有利用数据
挖掘技术分析毕业生的就业情况和他们的毕业学校、所学专业、学历、学制、学
生性别、是否党员、生源地等有着什么关联，对学生就业指导部门的工作提供了
有益的参考，而且可以指导科学合理的人才培养方案的制定、提高大学生的竞争
实力；还有从教学评价数据中进行数据挖掘探讨教学效果的好坏与教师的年龄、
职称之间有无必然的联系、课堂教学效果与教师整体素质关系如何、合理配置班
级的上课教师使学生能够较好的保持良好的学习态度，从而为教学部门提供了决
策支持信息促使更好地开展教学工作、提高教学质量。
由此可见，数据挖掘技术在二级管理教务系统模型的研究与应用中对教育评
价、对教育改革和发展，对教育管理和决策，有着深远的影响。本文利用数据挖
掘技术，对学院的教师授课情况数据进行挖掘，寻找其中分类分布的特点和规律，
并通过多种分类方法的比较，选取合适的算法设计协同合作分类器，希望对教职
工的聘用、培养、选拔、评价及其教学等实际工作能够起到一定程度上的指导作
用，并且提供一定的决策支持。
§1.3 研究背景、总体目标与本文的组织
§1.3.1 研究背景与总体目标
1、研究背景
本论文所应用的背景学校是一所综合性大学。由于学校专业设置的多样化、
学校规模的不断扩大以及教学计划的不断完善，同时开始试行二级管理的体制，
并已逐步将现有的教务管理工作下放给了学院。那么学院承担的教务管理工作数
据量将急剧增加，用这些传统的管理模式来管理是难以胜任学校和学院不断发展
基于数据挖掘的二级管理模式下教务管理信息系统模型的研究与实现
6
的需要，因此开发二级管理教务信息系统势在必行。
另外目前高校之间的竞争愈加激烈，而高校综合实力的决定性因素是教师，
准确地说是教师的综合素质。因此如何吸引最佳人才、保有高水平的人才群体就
成为高校人力资源管理中至关重要的问题。而解决这个问题的唯一途径就是对现
有人员做出客观的评价分析，给教学提供有益的指导作用。根据高校师资资源的
特点，可以初步推测，高校教师在知识水平、工作能力和成果业绩等指标的综合
素质上可能呈分类分布。本人通过对教务处的历史数据进行分析，建立合适的教
师评价体系多分类器，望通过合适的算法获取好的分类效果，为实际工作提供决
策支持。
2、总体目标
本系统开发的目标，就是要实现教务管理工作的校、院二级管理模式，使教
务处和各院可以通过自己的教务管理信息系统完成相应的教务管理工作。同时合
理地利用网络资源,通过 Web 发布各种教务管理信息。根据系统需求和目标，仅
仅采用 C/S 或B/S 的体系结构不能很好地满足需要，我们使用了 C/S 和B/S 结
合的体系结构，教务管理部分业务处理采用 C/S 结构，涉及到网络的子系统和各
类相关信息的查询和发布则使用 B/S 方式。系统采用教务处和院系二级管理模
式，提供统一的界面，通过权限管理实现不同的操作控制。
使用.NET 开发平台及 SQL SERVER 2000 的后台数据库实现系统的开发应
用，同时在对学院大量信息进行数据挖掘的基础上，深入寻找各种因素的相互联
系，发现新的教学规律，利用 C/C++应用程序完成协同分类器并加以性能分析，
为我校甚至是其他院校的二级管理模式提供有益的理论和实践指导。
§1.3.2 本论文的结构
本论文以系统建模和数据挖掘为主线，就如何建立一个功能较为全面的、高
效的、可扩展的二级管理教务信息系统做了较为深入的分析，通过对数据挖掘技
术进行了研究，构建了基于数据挖掘的师资评价体系架构，实现了一个功能比较
全面的、性能优越的二级管理教务系统，真正提高了办公人员的工作效率，并给
予领导一定的决策支持。
本文共分五章。
第一章为绪论，论文首先分析了高校二级教务管理系统建设的现状，提出了
二级管理模式下的教务管理信息系统的解决方案；概括性的介绍数据挖掘在高校
教学管理的发展现状。最后给出了本文研究的研究背景与总体目标和本论文的组
织。
第一章 绪论
7
第二章较为详细的分析了数据挖掘技术的特点和研究动态，分析了数据挖掘
的定义、挖掘过程和研究内容，最后对数据挖掘技术的常用方法进行了比较，为
本课题选用合适的算法进行分类技术的应用提供了理论基础。
第三章对二级管理模式的教务管理系统总体目标要求、各管理功能模块、业
务流程进行了综合分析，并利用面向对象建模技术和 UML 进行了建模设计；提
出了基于 C/S 和B/S 系统混合的物理结构模型和体系结构的设计；同时对系统的
数据库设计及设计过程中的典型技术作了详细阐述。
第四章详细介绍了基于数据挖掘的教师测评体系分类器，介绍了数据挖掘中
的分类技术，根据分类挖掘的实施流程，深入研究了数据采集、数据预处理的过
程，并结合实例实现数据转换。最后对基于决策树和关联规则的分类算法的应用
分别进行了详细的阐述，同时用 C/C++的算法设计与实现了单个分类器和协同分
类器。并对单个分类器和协同分类器的分类效果进行了实验数据的证明。
第五章总结与展望，主要对系统的实现及实现中的创新和不足之处做出评价
及分析。
基于数据挖掘的二级管理模式下教务管理信息系统模型的研究与实现
8
第二章 数据挖掘技术的研究内容
§2.1 数据挖掘的定义及研究内容
数据挖掘(Data Mining, DM)就是从大量的、不完全的、有噪声的、模糊的、
随机的数据中，提取隐含在其中的、人们事先不知道的、可信、新颖、有效的、
并能被人理解的、但又是潜在有用的信息和知识的高级处理过程。数据挖掘，也
可以称为数据库中的知识发现(Knowledge Discover Database, KDD)。对数据挖
掘与知识发现的一个比较公认的定义是：从存储于数据库的数据集合中识别和提
取出潜在的、可信的、新颖的、有效的并能被人理解的关系、规则、特征的非平
凡的过程。空间数据挖掘和知识发现是其应用到空间数据上的特例，本文认为它
指的是从已有的空间数据库中提取隐含的空间知识(聚类、关联等)、空间关系(量
度、顺序方位、邻近、拓扑)以及其他有意义的模式(序列演变等)。[3~5]
人们把原始数据看作是形成知识的源泉，就像从矿石中采矿一样。原始数据
可以是结构化的，如关系数据库中的数据，也可以是半结构化的，如文本、图形、
图像数据，甚至是分布在网络上的异构型数据。发现知识的方法可以是数学的，
也可以是非数学的；可以是演绎的，也可以是归纳的。
数据挖掘技术从一开始就是面向应用的。它不仅是面向特定数据库的简单检
索查询调用，而且要对这些数据进行微观、中观乃至宏观的统计、分析、综合和
推理，以对实际问题提供决策和方案，发现数据间的相互关联，甚至利用己有的
数据对未来的活动进行预测。例如加拿大 BC 省电话公司要求加拿大 Simon Fraser
大学 KDD 研究组，根据其拥有十多年的客户数据，总结、分析并提出新的电话
收费和管理办法，制定既有利于公司又有利于客户的优惠政策。美国著名国家篮
球队 NBA 的教练，利用 IBM 公司提供的数据挖掘技术，临场决定替换队员，一
度在数据库界被传为佳话。这样一来，就把人们对数据的应用，从低层次的末端
查询操作，提高到为各级经营决策者提供决策支持。这种需求驱动力，比数据库
查询更为强大。
数据挖掘过程涉及到的方法、模型十分广泛，数据挖掘与知识发现的研究是
信息技术的汇总，它融数据库技术、人工智能技术、数理统计技术和可视化技术
以及专业知识为一体，是一个多学科相互交叉融合所形成的一个新兴的具有广泛
应用前景的研究领域。
目前对它的研究可以总结为围绕理论、技术和应用以及工具开发三个方面展
开。
摘要：
展开>>
收起<<
1目录中文摘要ABSTRACT第一章绪论..........................................................1§1.1二级管理教务信息系统的现状分析与解决方案的提出................................1§1.2目前国内外在该领域的发展现状....................................................................2§1.2.1校院二级管理体制的发展现状..........................................................
相关推荐
-
跨境电商商业计划书模版VIP免费
2025-01-09 26 -
跨境电商方案范文VIP免费
2025-01-09 14 -
创业计划书VIP免费
2025-01-09 18 -
xx生鲜APP计划书VIP免费
2025-01-09 12 -
跨境电商创业园商业计划书(盈利模式)VIP免费
2025-01-09 8 -
跨境电商计划书VIP免费
2025-01-09 13 -
绿色食品电商平台项目计划书VIP免费
2025-01-09 22 -
农产品电子商务商业计划书VIP免费
2025-01-09 8 -
农村电商平台商业计划书VIP免费
2025-01-09 13 -
生鲜商城平台商业计划书VIP免费
2025-01-09 21
作者：陈辉
分类：高等教育资料
价格：15积分
属性：99 页
大小：4.11MB
格式：PDF
时间：2024-11-19
