李縉　高明亮　張翼凌

摘? 要 由于影響計算機(jī)課程教學(xué)的因素多且復(fù)雜，因此，教學(xué)實施過程評價是教育發(fā)展進(jìn)程中需關(guān)注和研究的問題。以區(qū)分矩陣為基礎(chǔ)，將關(guān)聯(lián)規(guī)則挖掘方法應(yīng)用于計算機(jī)教學(xué)實施過程評價中。首先整理四項評價的數(shù)據(jù)，涉及案例講解、課件制作、教師職業(yè)素養(yǎng)、互動有效性四項評價;然后計算區(qū)分矩陣并求核心，做屬性約簡得案例講解、教師職業(yè)素養(yǎng)、互動有效性三項評價;最后抽取規(guī)則，根據(jù)計算機(jī)公共課程教學(xué)實施過程評價得分，可以自動進(jìn)行等級判定。得出的規(guī)則應(yīng)用可為教師及學(xué)校教學(xué)規(guī)劃部門提供重要參考和決策支持信息，從而科學(xué)有效地加強教學(xué)資源建設(shè)，滿足社會實際需求，提高就業(yè)質(zhì)量。

關(guān)鍵詞 區(qū)分矩陣;關(guān)聯(lián)規(guī)則;計算機(jī)公共課程;就業(yè)質(zhì)量

中圖分類號：G434? ? 文獻(xiàn)標(biāo)識碼：B

文章編號：1671-489X（2020）16-0096-03

Distinction Matrix based Association Rules with Application to Teaching Process Evaluation： Taking Computer Public Course as an Example//LI Jin， GAO Mingliang， ZHANG Yiling

Abstract Because there are many and complex factors that affect the?computer course education， the evaluation of teaching implementa-tion process is a problem that needs attention and research in the pro-cess of education development. In this paper， based on the discerni-bility matrix， association rules mining method is applied to the eva-luation of computer teaching process. First of all， the data of four?evaluations are sorted out， including case explanation， courseware making， teachers professional quality and interactive effectiveness. Then， the differentiation matrix is calculated and the core is obtained，?and the attribute reduction is made to obtain three evaluations： case?explanation， teachers professional quality and interactive effective-ness. Finally， the extraction rule is： according to the evaluation score?of the teaching implementation process of? Computer Public Course， we can to determine the grade automatically. The application of the?rules can provide important reference and decision support informa-tion for teachers and school teaching planning departments. Thus， we?can strengthen the construction of teaching resources scientifically and effectively， meet the actual needs of the society， and improve the?quality of employment.

Key words distinguish matrix; association rules; computer public course; employment quality

1 引言

教學(xué)實施過程與社會企業(yè)實際需求息息相關(guān)，對提高學(xué)生就業(yè)質(zhì)量起著至關(guān)重要的作用[1-2]。教學(xué)實施過程中的評價常采用20多個指標(biāo)，很難區(qū)分;或采用三個指標(biāo)，由于不同評價者在權(quán)重上給出的分值差異太大，并不能得出客觀公正結(jié)論，對教師評價及指導(dǎo)的可信度降低[3-4]，

同時影響學(xué)校培養(yǎng)學(xué)生的質(zhì)量。本文將區(qū)分矩陣與關(guān)聯(lián)規(guī)則結(jié)合，通過數(shù)據(jù)挖掘，定量地找出教學(xué)實施過程中的核心評價指標(biāo)，提取課程評價的自動等級判定規(guī)則，對提高教學(xué)質(zhì)量和管理效率起到很好的指導(dǎo)作用[5-6]。

2 關(guān)聯(lián)規(guī)則

一個事務(wù)數(shù)據(jù)庫[7]中的關(guān)聯(lián)規(guī)則描述如下：

設(shè)I={i1，i2，…，im}是一個項目集合，其中的元素稱為項（item）。記D為事務(wù)T（transaction）的集合，這里事務(wù)T是項的集合，且TI。對應(yīng)每一個事務(wù)有唯一的標(biāo)識，如事務(wù)號，記作TID。設(shè)X是一個I中項的集合，如果XT，

則稱事務(wù)T包含X[8-9]。

關(guān)聯(lián)規(guī)則：X=>Y，這里XI，YI，并且X∩Y=Φ[10]。

如案例講解=“優(yōu)”=>教學(xué)評價等級=“優(yōu)”即是一條關(guān)聯(lián)規(guī)則。

3 基于區(qū)分矩陣的關(guān)聯(lián)規(guī)則挖掘模型

基于區(qū)分矩陣的關(guān)聯(lián)規(guī)則挖掘模型由以下五個步驟組成，如圖1所示。

數(shù)據(jù)預(yù)處理? 數(shù)據(jù)預(yù)處理主要是指對如問卷調(diào)查得到前期數(shù)據(jù)進(jìn)行檢查，刪除缺失、重復(fù)、矛盾的數(shù)據(jù)，通過標(biāo)準(zhǔn)化操作，確保不同對象區(qū)分前數(shù)據(jù)量、可信度一致。

計算區(qū)分矩陣? 信息表S中屬性集C的區(qū)分矩陣M（C）=

（mi，j）n×n定義：

M（C）=（mi，j）n×n代表了區(qū)分xi，xj的完整信息。

計算區(qū)分矩陣的方法是在信息表中所有對象（記錄）條件屬性名的屬性值依次兩兩進(jìn)行比較，找出屬性值不同的行，區(qū)分矩陣依次存放兩行對象（記錄）對應(yīng)比較中屬性值不同的條件屬性名。

求核心? 核心是區(qū)分矩陣中所有單個元素或?qū)傩悦M成的集合，即core（A）={a∈A|α（x，y）={a}，其中x，y∈U}。

屬性約簡? 屬性約簡是指條件屬性集但不包括決策屬性集的約簡，在已知區(qū)分矩陣及核心的前提下得出。

抽取規(guī)則? 屬性約簡后的信息表，包含決策屬性集D、生成規(guī)則，以備自動決策判定使用。

4 基于區(qū)分矩陣的關(guān)聯(lián)規(guī)則在教學(xué)實施過程評價中的應(yīng)用

編制初始信息表? 通過問卷調(diào)查某高校開設(shè)計算機(jī)公共課的學(xué)生5000人，收集10位教師四項評價指標(biāo)和數(shù)據(jù)，編制教學(xué)實施過程評價的信息系統(tǒng)實例，如表1所示。其中C1、C2、C3、C4分別表示四項評價指標(biāo)，即案例講解類評價、課件制作類評價、教師職業(yè)素養(yǎng)類評價、互動有效性類評價;同時在表中作為條件屬性，有五個等級優(yōu)、良、中、及格、不及格的量化評價，對應(yīng)得分依次是5、4、3、2、1。決策屬性D，表示該門課程的總評等級，其五個等級的量化評價值與條件屬性一致。將每行評價信息作為一個記錄，教學(xué)實施過程評價的信息系統(tǒng)實例中共有10條記錄。

區(qū)分矩陣? 根據(jù)區(qū)分矩陣的定義，計算得到表1的區(qū)分矩陣如圖2所示。

由區(qū)分矩陣求核心? 核心是計算屬性約簡的前提。找出區(qū)分矩陣內(nèi)僅含單個元素構(gòu)成的集合即核心。根據(jù)圖2，可以得出核心CORE={C1，C4}，即{案例講解類評價，互動有效性類評價}。

計算屬性約集? 根據(jù)計算屬性，約集算法按以下步驟進(jìn)行：

1）核心作為初始的屬性約集;

2）將區(qū)分矩陣中所有包含核心的項置為空;

3）求得矩陣中出現(xiàn)次數(shù)最多的屬性，將其加入初始的約集中，同時置空包含該屬性的矩陣元素集;

4）轉(zhuǎn)至上一步，循環(huán)，直到矩陣中的所有元素集都為空。

可得到圖2的屬性約集為{C1，C3，C4}，即{案例講解類評價，教師職業(yè)素養(yǎng)類評價，互動有效性類評價}。屬性約簡后的信息表如表2所示。

抽取規(guī)則? 對教學(xué)實施過程的最終評價等級評定是根據(jù)表3中的數(shù)據(jù)按照以下規(guī)則進(jìn)行的：

Rule1：（（C1=4∨C1=3）∧（C3=5）∧（C4=4∨C4=3））

→（D=4）

Rule2：（（ C1=5）∧（C3=5）∧（C4=4∨C4=5））→（D=5）

Rule3：（（C1=2∨C1=3）∧（C3=5∨C3=4）∧（C4=2∨

C4=3））→（D=3）

Rule4：（（C1=3∨C1=2）∧（C3=3∨C3=4）∧C4=2））→

（D=2）

Rule5：（（C1=2∨C1=1）∧（C3=4∨C3=3）∧C4=1））→

（D=1）

已獲得計算機(jī)公共課程的教學(xué)評價指標(biāo)得分如表3所示。利用上述規(guī)則，給出計算機(jī)公共課程的教學(xué)實施過程評價的自動等級判定：

“C語言程序設(shè)計”的案例講解、課件制作、教師職業(yè)素養(yǎng)、互動有效性得分依次是C1=2、C2=4、C3=5、C4=2，由規(guī)則Rule3可以確定“C語言程序設(shè)計”課程的總評得分D為3，即等級中;

“VB程序設(shè)計”的案例講解、課件制作、教師職業(yè)素養(yǎng)、互動有效性得分依次是C1=4、C2=5、C3=5、C4=3，由規(guī)則Rule1可以確定“VB程序設(shè)計”課程的總評得分D為4，即等級良;

“數(shù)據(jù)庫技術(shù)與應(yīng)用”的案例講解、課件制作、教師職業(yè)素養(yǎng)、互動有效性得分依次是C1=2、C2=3、C3=4、C4=1，由規(guī)則Rule5可以確定“數(shù)據(jù)庫技術(shù)與應(yīng)用”課程的總評得分D為1，即等級不及格;

“多媒體技術(shù)與應(yīng)用”的案例講解、課件制作、教師職業(yè)素養(yǎng)、互動有效性得分依次是C1=3、C2=4、C3=4、C4=2，由規(guī)則Rule4可以確定“多媒體技術(shù)與應(yīng)用”課程的總評得分D為2，即等級及格。

5 結(jié)語

本文工作將區(qū)分矩陣與關(guān)聯(lián)規(guī)則結(jié)合應(yīng)用到教學(xué)實施過程評價中，從現(xiàn)有問卷調(diào)查的數(shù)據(jù)出發(fā)，計算區(qū)分矩陣并求核心，給出條件屬性的簡化和相對簡化，如屬性約集{案例講解類評價，教師職業(yè)素養(yǎng)類評價，互動有效性類評價}，最后抽取所需的規(guī)則，如Rule1到Rule5，得出的這些規(guī)則可為教師及學(xué)校教學(xué)規(guī)劃部門提供重要參考和決策支持信息。如在準(zhǔn)備課件制作的同時，需更多關(guān)注案例講解、教師職業(yè)素養(yǎng)、師生間互動有效性的提高。根據(jù)Rule1到Rule5可推出四門不同課程三個約簡屬性得分對應(yīng)的課程總評等級。以決策屬性即總評等級優(yōu)、良、中、及格、不及格為依據(jù)，再從案例講解、課件制作、教師職業(yè)素養(yǎng)、互動有效性等方面有針對性地加強課程建設(shè)，將來可應(yīng)用該方法到更多的教學(xué)領(lǐng)域。

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*項目來源：對分課堂在計算機(jī)通識課程中的探索和實踐（項目編號：X2018JGYB037）。

作者：李縉，西南石油大學(xué)計算機(jī)科學(xué)學(xué)院，講師，研究方向為數(shù)據(jù)挖掘、軟件工程（610500）;高明亮，山東理工大學(xué)電氣與電子工程學(xué)院，副教授，研究方向為機(jī)器學(xué)習(xí)（255000）;張翼凌，西南石油大學(xué)計算機(jī)科學(xué)學(xué)院，講師，研究方向為計算機(jī)軟件與理論、數(shù)據(jù)庫技術(shù)與應(yīng)用（610500）。