基於資料探勘的高校教務系統設計論文

　　摘要：筆者對現有高校所採用的教務系統進行研究，以聯機分析與資料倉庫技術為依託來構建決策支援系統。針對資料倉庫構建中採用的邏輯模型及其構建策略等進行深入分析，並對基於四層架構的教學決策支援系統進行了設計，充分展示了決策支援系統在高校教務管理中的應用前景。

　　關鍵詞：

　　關鍵詞：決策支援系統；資料倉庫；多維分析

　　在現有的教學資訊化系統中，儲存了包括學生的學籍資訊、學生的選課資料、各科成績資料等在內的大量資料，這些資料的條數動輒上百萬條，資訊和資料量都比較大，同時這些資料中通常能夠挖掘出有用的規律資訊。不過，透過對現有應用現狀分析可以發現，人們更多的是將各種表單資料進行計算機管理，沒有利用計算機的資料探勘能力對這些資料進行分析，更沒有從中找到潛在海量資料中的規律。

　　1 教學資料倉庫

　　1.1 總體結構在對現有教學管理系統的決策需求進行深入和一線調研的基礎上，筆者給出了基於教學資料倉庫的決策系統，並對系統中經過結構化的四層教學決策支援系統的總體結構進行了設計。具體如圖1中所示。圖1教學決策支援系統的總體結構圖

　　1.1.1 源資料層該層是構建教學系統的最低層，也是實現資料倉庫的關鍵。在資料倉庫中所包含的資料，主要來自於學校現有的與教學相關的各種資訊庫。而在這些資訊資料庫中，儲存了學校教學過程中所積累的主要資料，也是學校在制定各項政策和決策中必須參考的主要資料。這樣設計，也更好的說明一個成熟的教學決策系統應該具備廣泛的資料來源。

　　1.1.2 引擎資料的處理層該層的功能主要從現有的教學資訊系統中實現資料的抽取，然後對抽取得到的各種資料進行清洗，最後才能夠將這些資料都新增到教學資料倉庫中。所以，這就使得資料處理層成為資料倉庫構建的關鍵層。

　　1.1.3 資訊層資訊層的作用就是為資料訪問層和源資料層提供聯通的橋樑，為資料提供特定處理過程，得到經過處理後的不同層次資訊。這樣分析層就可以在這些資料的基礎上進行建模。在資訊層中，其關鍵為教學資料倉庫，這主要是由於該倉庫能夠完成各種資料的收集、篩選和抽取等多種操作，進而最終形成能夠為學校的政策制定和日常教學決策提供參考與支援的包含了多個粒度等級的資料庫，結果就是順利完成對各種資料來源的統一管理與資訊提取。

　　1.1.4 資料訪問層該層主要作為整個高校決策支援系統的為使用者所提供的操作介面，可以讓使用者非常方便的進行內容的查詢、報表、OLAP等多種應用。不僅如此，為了能夠很好地服務高等院校的日常教學決策需求，該層還為使用者提供了多種基於多維分析的手段，和一下相對簡單的.分析模型。基於這些模型和分析方式，使用者可以在實際使用過程中構建專用的分析系統，從而有效保證所研發的教學決策支援系統能夠具有較高的靈活性。之所以採用結構化的四層體系結構，主要是考慮到這種結構能夠很好的契合高校在日常決策中的方式。不僅如此，還可以透過教學倉庫來實現不同系統的資料驅動。在這種結構中，修改、刪除或者新增任何一層，給整個系統所帶來的影響都非常小。

　　1.2 ETL工具設計解釋基於ETL工具完成設計，就是從各種資料來源中提取資料，並在此基礎上對獲得的資料進行清洗、轉換等處理的多個步驟後，將資料載入到資料倉庫的過程。筆者透過程式碼的手工編寫，來實現資料的轉換與抽取，並最終實現教學倉庫的ETL工具的設計與實現。在對標準ETL資料進行抽取操作的過程中，存在於原系統中的資料質量問題有可能暴露出來。同時，所採用資料的質量能夠給倉庫的可信度帶來直接影響，並對最後的多維分析結果產生影響。所以應該重點提供所提取資料的質量。因此，在各種資料來源的資料進行預處理過程中，應確保所涉及資料的完整性，進而實現資料質量的檢驗，以及資料的去噪與淨化處理。

　　1.3 資料倉庫的構建以作者所在學校的實際情況為基礎，確保了所構建的教學決策和教學管理系統能夠適應實際的情況，而引入的資料倉庫也能夠很好地服務於決策系統。就需要在構建資料倉庫的過程中，採用更加合適的策略來構建，也就是透過自底向上的方式先構建現有決策分析所需要的學籍主體、教學工作主題等，透過這些資料集合就可以實現和構建更加完善的資料倉庫。高校的教學資料倉庫作為一個多粒度集的資料集合，是整個高校教學決策系統資訊層的核心與關鍵。此外，所採用的粒度層次也可以反映不同細節，使得在多種層次資料的細節被抽象提取的基礎上，可以完成各種原始資料的轉換，最終得到有用資訊。

　　2 高校教務決策系統的設計在文中的教學決策系統中，其關鍵部分為OLAP子系統，該子系統的設計目的是為了確保學校的所有管理決策人員，可以針對不同的視角，對資料倉庫中的各種與教學和學校執行相關的資料進行分析，然後進行多維分析處理；同時，還可以透過更加直觀的方式將查詢和處理結果反饋給管理和決策人員。