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篇1：决策树算法在高职院校成绩分析中的应用研究的论文
决策树算法在高职院校成绩分析中的应用研究的论文
摘 要：高职院校的学生的成绩是一项重要的数据，它不仅是对学生学习情况的评价，也是对教师教学质量的检查。本文研究了使用决策树算法对学生的成绩进行挖掘分析，分析学生的毕业设计成绩与基础类课程、专业类课程以及专项实践类课程之间隐藏的内在联系，指导教师在今后的教学中加强学生实践操作能力的训练，进而提高教学质量。
关键词：决策树； ID3算法； 数据挖掘 ；学生成绩分析
1.引言
高职院校在多年的教学和管理工作中，积累了大量的教学管理数据，这些数据中蕴含了很多有价值的信息。如果利用数据挖掘技术对学院教务管理系统中教师和学生的数据进行挖掘，可以使教师更好的把握学生、把握教学过程，实现教学过程动态化管理，为学校合理设置课程、优化教育资源配置、提高教学质量提供可靠的数据依据，同时对提高学校教学和管理水平也有一定的帮助。[1]
数据挖掘（Data Mining），即数据库中的知识发现，就是对庞大的数据集或数据库进行分析，挖掘出隐含的、未知的、用户可能感兴趣的和对决策有潜在价值的知识和规则，可以为用户提供决策的依据[2]。决策树算法是数据挖掘的核心算法之一，决策树方法以树型结构表达最终分类结果的，也能生成If-Then形式的规则，便于使用者理解。
在教务管理系统中，学生的成绩是一项重要的数据，它不仅是对学生学习情况的评价，也是对教师教学质量的检查。本文中研究使用决策树算法对学生的成绩进行挖掘分析，全面地分析学生的毕业设计成绩与实践类课程、专业类及基础类课程中隐藏的内在联系，体现出学生课程之间有一定的相互关联关系，可以及时指导教师在以后的教学工作中采取恰当的方法，加强学生实践操作能力的训练，指导学生进行专业、基础类课程的学习，提高教学质量。
2.决策树算法
2.1决策树算法基本概念
决策树是一种常用的、直观的分类归纳算法。决策树是一种类似流程图的树状结构，根据层次的不同，结点分为根结点、内部结点和叶结点三种类型。[3] 每个结点对应一个样本集，树的最高层结点就是根结点，对应整个样本集，内部结点对应一个类标志。根结点和内部结点都包含一个对样本属性的测试，根据测试的结果将样本集划分为两个或多个子集，每个子集生成一个分支，分支用测试属性值来标识。叶结点包含一个类标志，表示对应样本集的类别。决策树的中间结点通常用矩形表示；而叶子结点常用椭圆表示。
决策树的构造包括两个步骤，一是生成决策树，二是进行剪枝。决策树的生成是从一个根结点开始，从下到下的递归过程，通过不断地将训练样本分割成子集来构造决策树，从根结点开始对该样本的属性进行测试，根据测试结果确定下一个结点，直至到达叶结点为止。决策树的剪枝是对树结构进行修剪，删除多余分支的过程，得到一棵最小期望错误率的决策树。
2.2 ID3算法
ID3算法是决策树学习算法中最有影响力、使用最广泛的一种决策树算法。ID3的基本思想是自顶向下递归地使用搜索训练样本集，是一种典型的贪心算法，在决策树的每个结点处测试每一个属性，用信息增益作为属性的选择标准，选择信息增益最大的属性作为决策树结点，从而构建决策树。[4]在算法中，在决策树结点属性的选择上使用信息论中熵(Entropy)的概念来完成。
2.2.1 信息熵
信息熵是各自信息量的期望，用信息熵可以用来度量整个信息源X整体的不确性。设样本数据集为X, n是信号源所有可能的符号数，ai是可能取到的值，P（ai）是取值为ai的概率。其信息熵如下：
2.2.3平均信息增益
信息增益表示两个信息量之间的差值，在进行分类属性的选择时，应该选择最大的信息增益作为分类属性。信息增益如下：
Gain(XY)= H(X)-H(XY)
3.决策树算法在教学质量分析中的应用
学生的毕业设计通常是学生对三年来所学的各种基础素养类课程、专业类课程、专项实践类课程的综合掌握，是体现一个学生的综合素质的重要依据，也是教师培养学生的教学质量的重要体现。因此，通过对学生的毕业设计和各种基础课、专业课及专业实践课的考试成绩的挖掘，分析出其中的关系，为今后教师调整教学方案提供依据。
决策树算法对学生成绩进行分析，是将决策树的相关算法应用于学生成绩挖掘，对大量的考试成绩数据进行分析，从而更好的分析和预测成绩数据。[5]其主要过程如下：
3.1数据收集
数据收集阶段主要工作是从教务管理系统中收集与挖掘相关的学生成绩数据，并进行简单的统计分析，检查这些学生成绩数据是否完整。
在进行数据挖掘之前，主要收集了我院级软件技术专业0801班42名学生不同学期的课程成绩作为原始数据，一共选择了9门课程。学生成绩表的主要内容包括学号及各门课程成绩。进行分类整理后，得到学生成绩数据表。
学号
计算机网络基础
C语言程序设计
WEB开发技术
数据库原理与应用
ASP.NET程序设计
C＃程序设计
数据库设计与开发
基于C#的ASP.NET应用程序设计
基于C#的Windows应用程序设计
毕业设计
100080563
80
80
76
74
90
89
良好
良好
良好
中等
100080575
85
86
88
76
92
94
良好
优秀
优秀
优秀
100080593
60
75
95
69
79
80
中等
及格
及格
及格
……
其中计算机网络基础、C语言程序设计、WEB开发技术三门为基础类课程，数据库原理与应用、ASP.NET程序设计、C＃程序设计三门为专业类课程，数据库设计与开发、基于C#的ASP.NET应用程序设计、基于C#的Windows应用程序设计三门为专项实践类课程。
3.2数据预处理
数据预处理的主要工作就是检查数据库中不完整的、含噪声的，不一致的的数据，并且进行清理，除去噪音，填补记录中遗漏的数据值、删除无效数据等，提高挖掘算法的精度和有效性。并且要对数据进行转换，生成新的属性或记录，使之适合数据挖掘处理的格式，预处理后的数据可以节省数据处理的时间。
在学生成绩表中，对学生因缺考、缓考、违纪、休学、退学等情况产生的成绩记录的缺失，可考虑进行清理，删除这些记录，确保表格数据的完整。最后形成有效数据共42条记录。
3.3数据转换
将收集到的数据信息转换为一个数据模型， 决策树算法中使用的是离散型数据，学生成绩是连续型的，因此，要将其数据属性进行离散化处理。
学生成绩的成绩评价指标可分为三个等级，A：85-100（优秀），B：70-84（良好），C：69以下（一般）。离散化后的学生成绩表如下图所示：
学号
基础课
专业课
专项实践课
毕业设计
100080563
B
B
B
B
100080575
A
A
A
A
100080593
B
C
C
C
……
3.4 数据分类挖掘
根据生成的分析模型，利用决策树算法对数据进行挖掘，具体情况如下。
学生成绩表中样本类别属性为毕业设计，首先计算出毕业设计的信息熵。毕业设计成绩分为A（优秀）、B（良好）、C（一般）三种类别，其中优秀为3人，良好为28人，一般为11人，根据公式计算其信息熵如下：
（3）根据专项实践课成绩计算条件熵。
专项实践课成绩为“A”人数为7人。其中毕业设计成绩为“A”的2人，为“B”的5人，为“C”的0人。专项实践课成绩为“B”人数为25人，其中毕业设计成绩为“A”的1人，为“B”的16人，为“C”的8人。专项实践课成绩为“C”人数为10人。其中毕业设计成绩为“A”的'0人，为“B”的7人，为“C”的3人。因此其条件熵为：
H（X专项实践课）=
=1.022
其信息增益为：
Gain(专项实践课)=1.168-1.022=0.146
由上述计算可见，专项实践课成绩属性所获得的信息增益最大，被作为根结点，并依次取专业课成绩、基础课成绩属性做为分支结点。通过构造和剪枝后，形成如图所示的决策树：
3.5 结果分析
通过对上述决策树的分析，可得出如下结论：
专项实践、专业课、基础课成绩均优秀的同学，毕业设计成绩优秀。专项实践优秀、专业课成绩一般的同学，无论基础课成绩如何，毕业设计成绩均为一般。由决策树分析可见，专项实践、专业课、基础课在学生的综合素质的培养中起到了不同程度的作用。专项实践课对学生的综合能力的培养有重要的影响，但不是绝对因素，基础课和专业课的教学安排，对学生的实践能力的训练起到了很大的支撑作用。因此，在专业的课程安排和教师的教学组织中，要注重学生的知识的学习与技能的训练的有机结合，提高学生的综合能力。
4.结束语
利用决策树分类算法的ID3 算法对学生的成绩进行分析，构造出学生成绩分析决策树，可以挖掘出学生的毕业设计成绩与基础课程、专业课程、专项实践课程之间的隐藏关系，同时也挖掘出各类课程的学习对学生综合素质培养的影响。教师可以根据分析结果在今后的教学过程中，注重加强学生的专业能力培养、实践能力训练，培养出合格的高端技能型人才。
参考文献：
[1]丁智斌，袁方，董贺伟.数据挖掘在高校学生学习成绩分析中的应用[J].计算机工程与设计..2(590-592)
[2]邵峰晶，于忠清，王金龙，孙仁诚. 数据挖掘原理与算法[M].北京：科学出版社..
[3]陈安，陈宁，周龙骧.数据挖掘技术及应用[M].北京：科学出版社.2006.
[4]廖芹，郝志峰，陈志宏.数据挖掘与数学建模[M].北京：国防工业出版社..
[5]邢晓宇，余建坤，陈磊.决策树算法在学生考试成绩中的应用[J].云南民族大学学报(自然科学版).2009.1(77-80)
篇2：浅析现代教育技术学在高职院校教学中的地位分析论文
浅析现代教育技术学在高职院校教学中的地位分析论文
论文关键词:教育技术学 高职院校 建设
论文摘要:教育技术学作为重要的教学辅助科目，其宗旨就是提高课堂教学的效率，培养学生自主学习的热情与主动性，而运用现代化教学手段正是提高教学效果的最简单方便的方法。采用现代教育技术多功能、全方位的教学方式不仅仅给学生最直观的理论知识，从书本上单调的知识讲解中解放出来，更能够让学生对将要进行的实践环节有充分的认识，从而保证了实践环节的顺利进行。
“教学”，顾名思义就是教与学。学生的任务就是学习。而对于教师而言教授给学生知识就是本职工作。传统的教学体系包括:学生、教师、教材。其中教师是整个教学活动的主导者，学生是被动的接受者，教材则作为学生和教师知识交流使用的工具。伴随着信息技术的发展，传统的教学模式也被打破。大量的信息化教学工具的产生，使得课堂教学由传统的“教师、课本。学生”转变成为“教师~课本一多媒体*学生”。通过比对可以发现在课本面向学生的环节中多了一个多媒体环节。这也正是教育技术学在教学中所起到的最为重要的作用。
1现代教育技术学的定义与形式
我国对教育技术学的定义为:教育技术学是对教学过程和教学媒体进行设计、开发、运用、管理和评价的理论和实践。
结合对教育技术学的定义可以看出，教育技术学是针对教学过程和教学媒体改革的一门学科。它不仅带来了教学过程中教学方式的革新，而且也对教学媒体的使用带来了新的标准，教育技术的具体形式包括以下几种:
(1)录音机与录像机播放形式:采用这一形式进行教学可以使得学生对所学知识形成更为全面的认识。传统教学中对知识的表述主要是通过教师语言描述，这对学生的学习能力有着很高的要求。因为学生不仅仅要理解语言文字描述的内容，同时还要通过内容去联想。而将录音录、像引人课堂之后，学生只需要去听去看就可以很好地理解知识，因为声音与图像是最为容易被人所接受的一种信息源。这对教师丰富课堂内容，提高课堂教学质量有着很好的辅助作用。
(2)投影机与幻灯片形式:采用这一媒体形式可以通过实物展示以及将知识点进行系统归纳制作成换等边播放来推动教学，这样学生在学习时可以通过教师的引导来观看这些投影或者幻灯片，从而对整个知识点形成系统的认识。使得教学事半功倍，同时也更利于学生的记忆与理解运用。
(3)多媒体教学形式:计算机的一个重要的运用就是CAI(计算机辅助教学)。教师通过多媒体计算机接人计算机网络可以获得大量的图片、文字、视频、录音等等多媒体信息。这些信息包罗万象，涵盖各个学科，可以满足各科教师教学的需要。对课堂教学内容突破课本的.局限性，丰富知识体系起到了关键作用。同时通过计算机多媒体特影音特点制作的多媒体课件也极大的提高了课堂教学的趣味性、互动性。使得师生的交流更为容易，对知识的认识能够更加深人。
(4)电视以及计算机网络远程教学形式:这一形式打破了教学的地域性限制，可以做到真正的终身教学模式。在传统的教学模式中，教师和学生只能局限于课堂上来进行教育学习。但是随着电视的全面普及以及计算机网络的发展，这一局限被彻底打破。学生和教师不必像过去那样坐在教室里面，只需要有一台电视或者有一台能够连上互联网的电脑就可以学习，并且可以自由地选择学习内容，极大地提高的学习的热情。电视教学与互联网络教学还是有一定的区别。具体表现在:
1)电视教学内容固定受信号播出时段影响，时间较为固定。但是可以制作成录像带进行播放，可以取消这一局限。网络远程教学则较为灵活，可以通过点击教学资源进行自主学习，并且通过留言版块与教师进行实时互动，这也是相比于电视教学的一大优点。
2)电视教学主要是对知识体系的解说，相比于远程网络教学的教学资源而言相差很大。远程网络教学有大量的辅助教学资源可供学生进行查看学习。而电视教学则很难提供相应的教学资源。
3)电视教学总体还是受传统教学模式影响，教学过程中线性教学法为主要方式。学生在学习过程中有时无法进行选择。但是网络远程教学则采用网状教学法，符合大脑的思维模式，对相应的知识点采用多节点的关联法，通过一个知识点的学习，可以很方便地查看相应关联的知识点。极大地提高的学习热情，提高了学习的效率。
(5)信息化电子图书馆:这也是教育技术学与信息技术发展相结合的一个重要成果。使得学生获取学习资料更加简单方便。更加方便学生去搜索与学科相关的教学资料，提高学习的互动性，并且节约了教学成本。毕竞图书馆购买图书的成本相比于电子图书馆的建设成本而言是巨大的。
2高职院校对教育技术学的需求
高等职业院校学生培养目标与本科类院校有着本质的差别。高职类院校的学生培养工作更注重职业技能培养，这也要求学生有很高的实践能力。这就使得高职类院校学生培养工作应当注重实践教育环节。但是这并不代表高职院校不注重理论教学部分。相反的是高职类院校的理论教学部分更应当注重教学效果。只有学生掌握了足够的理论知识才能够充分地运用到实践上面。相反理论知识要是掌握得不好必然使得实践环节无法展开。
教育技术学作为重要的教学辅助科目其宗旨就是提高课堂教学的效率，培养学生自主学习的热情与主动性。而运用现代化教学手段正是调高教学效果的最简单方便的方法。采用现代教育技术多功能全方位的教学方式不仅仅给学生最直观的理论知识，从书本上单调的知识讲解中解放出来，更能够让学生对将要进行的实践环节有充分的认识，从而保证了实践环节的顺利进行。要实现这一目标，院校应当注重以下3个方面的建设:
(1)建设统一而且完善的教育技术管理体制:只有将全院的现代教育资源统一集中式的管理，才能够最大程度地发挥现代教育技术在教学中的优势作用。成立现代教育技术中心，将资源从各个系科剥离出来。建立健全完善的中心管理制度、设备资源使用流程以及设备维护管理制度。这样才能确保中心以及教学部门工作的顺利运转。
(2)加强现代教育技术中心硬件环境建设:首先，硬件建设在院校基本建设方面占据着重要地位。只有确保拥有足够的硬件资源，现代教育技术才能够在学校内部展开。这一方面包括:校园网络建设、电子阅览室建设、多媒体教室建设、校园电视台建设、校园广播站建设、多媒体语音室建设、公共计算机实验室建设。这一系列的建设内容围绕着现代教育技术学的功能展开，从而最大程度地保证现代教育技术学在教学环节中的作用。
(3)加强现代教育技术中心软件环境建设。现代教育技术软件环境的建设不仅仅是与硬件配套的一些应用软件的建设，最为重要的是应当建设起一支能够熟练运用现代教育技术资源的教师队伍。这样才能够保证现代教育技术资源的最优化使用，确保中心建设最初目标的实现。现代教育技术学是一门新兴的学科，在日常教学中运用难免会遇到一系列的问题。这就需要教师队伍能够独立自主地去解决间题，发挥创新能力去探索，学习和发展这门新兴学科。因此现代教育技术中心应当逐步建立并健全集体学习和个人学习制度，要制定详细的学习计划，并确定好学习专题，抓好落实，要真正把学习理论上的提高切实转化为指导工作和促进工作的具体措施。
3结语
综上所述，教育技术学在高职类院校中应当是最为重要的基本建设项目。它不仅仅涵盖了学校建设的硬件建设方面，对师资队伍的培养也起到了促进作用。并且能够合理地运用学校的教学资源，充分发挥学生与教师的实际操作与创新能力，达到人才培养的目标。特别是对于高职类院校而言，学生的实际动手能力相对于一些理论知识而言显得更为重要，这就需要有大量的观摩时间以及实际动手时间。这些都能够利用现代教育技术手段来加以解决。因此，高职类院校应当注重现代教育技术学的建设与开展，成立相应的部门来实现教育教学的信息化及多元化。培养现代教育技术部门的服务意识，以确保教学工作的顺利进行。
篇3：简谈计算机辅助技术在高职院校机械设计教学中的应用分析论文
随着我国计算机技术的飞速发展，计算机辅助技术也逐渐趋于完善。在机械设计领域中，机械设计相关课程已经在我国各大高职院校中均有设置，并形成了一套较为成熟完整的课程体系。当然随着计算机辅助技术在机械设计中的不断应用，机械行业对于机械人员的要求也在不断提高，传统的机械设计教学中存在诸多问题，已经不适应当今社会的发展需求，因此不断运用计算机辅助技术，结合传统教学中可取的教学方法对学生进行有效的教学，是目前亟需研究的课题。
1简述机械设计的发展概况
随着社会经济及综合实力的不断提高，近年来。机械设计的发展速度惊人，已经从以往的传统机械设计逐渐发展成现在的计算机辅助设计时代，就传统的机械设计而言，由于计算机技术的落后，在设计过程中，往往通过对静止的或假设静止的形体进行粗略计算从而实现设计目标，这样的设计方法一方面由于主观因素导致设计结果具有较大随意性与不合理性，另一方面该种方法工作效率较低，并且在设计精度上无法准确把握，现今随着计算机技术的不断发展，计算机辅助技术在机械设计中不断应用，为机械设计的发展及变革起到了至关重要的促进作用，使得传统机械设计在原本基础上又上升了一个新的高度。计算机辅助技术主要通过在电子技术的帮助下，建立数学模型并进行相关数学计算，以达到机械设计的动态性与精简性。现代高职教育逐渐将机械设计列入到重点教学课程中来，在教学过程中，更应注重计算机辅助技术与机械设计教学的有效结合，从而达到更好的教学效果，培养符合时代发展下的专业人才。
2传统高职院校机械设计教学中所存在的问题
2.1传统教学思想根深蒂固：在现今的高职院校机械设计教学中，由于传统教学思想在教师思想中根深蒂固，教师依然十分重视理论知识的讲授，忽视理论与实践结合的重要性，导致学生缺乏参加相关教学活动的主动性与积极性，学生无法深入了解所需内容，教学效果达不到预期目标。目前，诸多高等院校在机械设计课程的课时上进行了缩短，由于机械设计是一个庞大的系统的复杂的课程体系，课时的缩短导致学生无法学到全面的综合性较高的机械设计知识，在很大程度上阻碍了学生关于机械设计综合能力的有效提高，对于学生分析问题及解决问题能力。
2.2实践教学环节缺乏：机械设计作为一门实践性极强的'学科，合理的实践环节教学对于学生机械设计能力的提高具有事半功倍的效果，然而在机械设计实际教学中，相关的实验与实践环节课程设置较少，在低频率的实践环节中，学生无法充分理解掌握所学的理论基础知识，无法对机械结构及机械工艺得到充分的认识。实践环节的问题无法有效解决，在理论知识教学课堂上日积月累，逐渐形成恶性循环，学生在理论知识及实践能力的掌握上都无法有效提高，教学效果无法到达预期目标。
篇4：简谈计算机辅助技术在高职院校机械设计教学中的应用分析论文
4.1在机械设计教学中推广三维设计的方法：所谓三维设计方法是指通过三维模型的建立将设计目标表现出来，可以使得学生更加直观的观察设计产品，进而有效地理解机械设计方面的有关知识。三模设计方法与学生的思维模式更加符合，一方面可以对学生的机械设计学习起到积极的促进作用，另一方面同样有利于学生在机械设计学习过程中想象力的培养。
4.2在机械设计教学中应用CAD技术：CAD技术的应用许多学科中都有所涉及，是一种功能强大的虚拟技术。通过CAD技术可以将设计产品以图形的形式展现出来，更加便于设计人员对于多维信息的观察与理解。在机械设计教学中应用CAD技术可以使学生更加直观的了解设计产品中所包含的各个结构，对整个设计产品形成感性的认知，对于学生学习机械设计及理解现代化机械设计都具有十分重要的促进作用。
4.3优化教学方法：鉴于计算机辅助技术对于机械设计教学的重要性，教师应做好传统机械设计教学与计算机辅助技术教学的结合工作，机械设计虽然在很大程度上注重实践环节，但扎实的理论知识不可或缺，因此教师应在均衡分配理论知识教学及实践教学时间，学生在理论知识教学得以充分理解掌握后，引导学生进行计算机辅助技术实践环节的学习。达到理论与实践的有效结合，做到传统与现代的合理融合，不断提高教学效果。培养新时代下需要的综合性人才。
结束语：综上所述，计算机辅助技术对于培养学生机械设计综合能力及提高机械设计人才的专业化水平具有十分重要的作用，值得在机械设计教学中广泛应用。
篇5：简谈计算机辅助技术在高职院校机械设计教学中的应用分析论文
计算机辅助技术在机械设计中具有独特的优势，首先能充分改善学生的学习现状，有效提高学生的学习积极性，再者学生可以发现计算机辅助技术对于机械设计的重要性及强大优势所在。计算机辅助技术可以有效提高设计产品的质量与性能，并能使设计过程更加简单化与静止化，确保设计结果的精确性，可以有效避免传统设计中所存在的主观化与任意性等问题的出现。计算机辅助技术可以大幅度地缩短设计时间，从而降低设计成本，计算机辅助技术中附带大量的数据资源，通过对相关模块进行合理的整合与优化，使得设计产品更加多样化，更加具有个性化。总之，计算机辅助技术对于设计产品无论在质量上与成本上都有很大程度的优化，并且有效减少了重复性工作，大大提高了工作效率，因此随着计算机辅助技术在机械设计中的广泛应用，在高职院校机械设计教学中，应用计算机辅助技术势在必行。
