基于數(shù)據(jù)挖掘的應(yīng)用型本科院校第二課堂學(xué)生學(xué)習(xí)行為研究
——以鄂爾多斯應(yīng)用技術(shù)學(xué)院為例

楊 芳，劉靜萍，王亞飛

(1.鄂爾多斯應(yīng)用技術(shù)學(xué)院；2.鄂爾多斯市中心醫(yī)院康巴什部，內(nèi)蒙古 鄂爾多斯 017010)

第二課堂是我國推行素質(zhì)教育的重要組成部分，2016年團中央頒布《高校共青團“第二課堂成績單”制度試點工作實施辦法》中提出在全國范圍內(nèi)逐步推行“第二課堂”成績單制度。第二課堂是相對于第一課堂而言的，它以培養(yǎng)學(xué)生課外學(xué)習(xí)能力和綜合素質(zhì)為目標，以開放式教育活動和實踐活動為主要形式，與第一課堂共同構(gòu)成完整的育人體系[1]。包括思想成長、社會實踐、文體活動、社會工作與社團工作、技能特長、創(chuàng)新創(chuàng)業(yè)、技能特長、志愿公益等實施活動模塊。對于促進學(xué)校思政理論課程改革、培養(yǎng)高素質(zhì)人才具有重要意義。

到夢空間是由團中央校部與全國學(xué)校共青團研究中心共同指導(dǎo)開發(fā)的多終端免費校園應(yīng)用程序，旨在推進大學(xué)生第二課堂素質(zhì)教育的開展，為高校第二課堂的教學(xué)活動提供了有力支撐[2]。在到夢空間管理系統(tǒng)中，隨著第二課堂活動的不斷發(fā)布，學(xué)生參與活動的數(shù)據(jù)逐漸積累，大量的數(shù)據(jù)得以保存，如何利用這些數(shù)據(jù)去發(fā)現(xiàn)隱藏在其中的有用的學(xué)生學(xué)習(xí)行為成為第二課堂管理者研究的主要課題之一。數(shù)據(jù)挖掘技術(shù)的發(fā)展可以很好地去解決這個問題。通過對歷年活動數(shù)據(jù)的挖掘，發(fā)現(xiàn)學(xué)生參與第二課堂學(xué)習(xí)的行為特征，從而指導(dǎo)學(xué)校進行更好的課程開設(shè)以及管理。真正地促進學(xué)生素質(zhì)教育的發(fā)展。

1 數(shù)據(jù)挖掘技術(shù)及研究現(xiàn)狀

數(shù)據(jù)挖掘是數(shù)據(jù)庫知識發(fā)現(xiàn)中的一個步驟。數(shù)據(jù)挖掘一般是指從大量的數(shù)據(jù)中通過算法搜索隱藏于其中信息的過程。數(shù)據(jù)挖掘的目標是從數(shù)據(jù)庫中發(fā)現(xiàn)隱含的、有意義的知識，挖掘功能的分析方法主要有分類、聚類以及關(guān)聯(lián)規(guī)則、序列模式、時間序列等[3]。

數(shù)據(jù)挖掘技術(shù)可以為組織決策提供巨大支持，讓組織收獲巨大經(jīng)濟利益，受到了學(xué)術(shù)界的廣泛關(guān)注。所以，國內(nèi)外的學(xué)者都加入到了數(shù)據(jù)挖掘的理論技術(shù)和應(yīng)用的研究中，產(chǎn)生了大量的學(xué)術(shù)成果和成功的企業(yè)案例。

2 第二課堂學(xué)生學(xué)習(xí)行為數(shù)據(jù)挖掘

2.1 數(shù)據(jù)背景及來源

筆者選取了鄂爾多斯應(yīng)用技術(shù)學(xué)院第二課堂管理程序“到夢空間”的學(xué)生學(xué)習(xí)數(shù)據(jù)作為研究的數(shù)據(jù)對象，由于學(xué)院2017級學(xué)生在到夢空間系統(tǒng)中有完整的三年學(xué)習(xí)數(shù)據(jù)，所以選用該年級的第二課堂學(xué)習(xí)數(shù)據(jù)進行研究，通過對數(shù)據(jù)進行挖掘分析來研究學(xué)生們的第二課堂的學(xué)習(xí)行為。

2.2 數(shù)據(jù)預(yù)處理

2.2.1 數(shù)據(jù)清洗。筆者共用到了3張信息表，學(xué)生信息表、活動信息表、學(xué)生成績記錄表。首先進行空值校驗，確保一些關(guān)鍵的屬性值不為空，否則會影響挖掘結(jié)果。學(xué)生信息表中，對學(xué)號為空的數(shù)據(jù)進行刪除，對班級為空的數(shù)據(jù)要根據(jù)一定的規(guī)則進行填充；學(xué)生成績記錄表中，確保關(guān)鍵值屬性學(xué)號、活動ID、積分數(shù)量不為空，對關(guān)鍵值屬性進行異常值校驗。

2.2.2 數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換。在數(shù)據(jù)清洗的基礎(chǔ)之上，為了后續(xù)的數(shù)據(jù)挖掘工作需要做一些必要的數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換。學(xué)生信息表中學(xué)號可以唯一標識學(xué)生信息，只保留姓名、學(xué)號、系部3個屬性；活動記錄表中活動Id可以唯一標識活動信息，只保留活動Id、活動標題、活動分類兩個屬性。學(xué)生成績記錄表中最終保留學(xué)號、活動Id、積分數(shù)量，姓名為不必要字段，可以去掉。

2.2.3 數(shù)據(jù)集成。根據(jù)數(shù)據(jù)挖掘的需要，我們首先將3張表集成在一起，根據(jù)學(xué)號獲取學(xué)生讀者的系部，根據(jù)活動Id獲取活動的分類，形成一張新表學(xué)生參加活動記錄表(見表1)。由于關(guān)聯(lián)規(guī)則需要將數(shù)據(jù)進行真值轉(zhuǎn)化，我們對學(xué)生參加活動記錄表進行真值轉(zhuǎn)化后形成學(xué)生參加活動記錄(見表1、表2)。至此，數(shù)據(jù)處理工作全部完成。

表1 學(xué)生參加活動記錄

表2 學(xué)生參加活動記錄

2.3 第二課堂學(xué)生學(xué)習(xí)行為的聚類分析

2.3.1 分析思路。根據(jù)讀者參加活動獲得的積分數(shù)對學(xué)生學(xué)習(xí)情況進行聚類。首先對學(xué)生現(xiàn)有總積分進行聚類分析，找出不同等級的學(xué)生群，并分析他們的特征；然后分別對這些學(xué)生的大一、大二、大三的學(xué)習(xí)積分進行聚類，找到其中的規(guī)律，以便針對不同年級開設(shè)不同的第二課堂課程。

2.3.2 建立模型。利用K-Means算法建立模型，首先對學(xué)生參與活動總積分進行聚類分析，同時對活動積分按照大一、大二、大三分3年分別進行提取，然后對每一年的積分進行聚類分析，研究不同年級學(xué)生的活動參與情況。學(xué)生參與活動總積分聚類模型見圖1，學(xué)生參與活動分年級聚類模型見圖2。

圖1 學(xué)生參與活動總積分聚類模型

圖2 學(xué)生參與活動分年級聚類模型

2.3.3 結(jié)果分析。通過對2017級學(xué)生參與活動總積分進行K-Means聚類，得出如下聚類結(jié)果，如圖3所示。聚類結(jié)果共有5個類別，根據(jù)以上聚類結(jié)果可以發(fā)現(xiàn)，2017級633名學(xué)生3年以來的積分有46.3%的學(xué)生達到46.18的積分，20.1%的學(xué)生達到69.46積分，有12.3%的學(xué)生達到95.08積分,4.4%的學(xué)生達到131.61積分。僅有16.9%的學(xué)生積分為24分。根據(jù)《鄂爾多斯應(yīng)用技術(shù)學(xué)院“第二課堂成績單”制度實施辦法》中的規(guī)定：“學(xué)生在完成第一課堂學(xué)習(xí)要求的基礎(chǔ)上，需完成‘第二課堂’各模塊積分限定表中規(guī)定的最低40積分，方為合格”?？梢钥闯?，截至大三，大部分學(xué)生都已經(jīng)達到畢業(yè)所要求的條件，一部分學(xué)生超額完成了任務(wù)，還有一部分學(xué)生不達標，需要在大四上學(xué)期繼續(xù)努力，完成剩余的積分。

圖3 學(xué)生參與活動總積分聚類結(jié)果

為了弄清楚學(xué)生在這三年中各個學(xué)年取得學(xué)分的情況，我們分別對學(xué)生每一年的積分數(shù)據(jù)進行聚類分析，將這三年的聚類結(jié)果統(tǒng)計到一張表上為學(xué)生參與活動分年級聚類結(jié)果統(tǒng)計表，如表3所示。

從表3可以看出，3年的數(shù)據(jù)每一類的比例大體上是相當(dāng)?shù)模敲恳活惖木禂?shù)量是呈現(xiàn)出隨著年級的升高呈現(xiàn)下降的趨勢，分析其原因可能有以下幾點：①大一、大二學(xué)生基礎(chǔ)課程較多，專業(yè)課程偏少，新入大學(xué)學(xué)習(xí)熱情較高，能夠非常積極地完成學(xué)校布置的各項學(xué)習(xí)任務(wù)。②學(xué)生面臨著“第二課堂”40積分的學(xué)習(xí)任務(wù)，學(xué)生為了早日完成規(guī)定的任務(wù)，所以在前期會積極主動地參加各種形式發(fā)布的“第二課堂”活動。③大三的學(xué)生積分偏少，一則是因為大部分學(xué)生已經(jīng)在大一、大二的時候完成了40積分的學(xué)習(xí)任務(wù)，學(xué)生在完成任務(wù)后降低了對“第二課堂”學(xué)習(xí)的動力。再則三年級學(xué)生專業(yè)課開始學(xué)習(xí)，學(xué)生需要分配更多的精力到專業(yè)課上。

表3 學(xué)生參與活動分年級積分聚類結(jié)果統(tǒng)計

2.4 第二課堂學(xué)生學(xué)習(xí)行為的關(guān)聯(lián)規(guī)則分析

2.4.1 分析思路。對學(xué)生學(xué)習(xí)行為的關(guān)聯(lián)規(guī)則分析實際上是對學(xué)生參加活動信息進行關(guān)聯(lián)挖掘，發(fā)現(xiàn)有效地參與活動的規(guī)則，然后根據(jù)學(xué)生參與活動的規(guī)則向?qū)W生舉辦必要的第二課堂活動，通過對全部學(xué)生的學(xué)習(xí)行為、對聚類基礎(chǔ)上的每類學(xué)生的學(xué)習(xí)行為的關(guān)聯(lián)規(guī)則挖掘，發(fā)現(xiàn)隱藏在其中的規(guī)則，去指導(dǎo)學(xué)工處的老師做好第二課堂活動的開設(shè)、管理等工作。

2.4.2 支持度和置信度閾值的設(shè)定。合理的支持度與置信度是實現(xiàn)有效的關(guān)聯(lián)規(guī)則挖掘的關(guān)鍵，閾值設(shè)定過大找不到有效的關(guān)聯(lián)規(guī)則，閾值設(shè)置過小找到的規(guī)則又太多，會產(chǎn)生很多非強關(guān)聯(lián)規(guī)則，所以我們要根據(jù)數(shù)據(jù)質(zhì)量不斷地嘗試確定最小支持度與最小置信度來找到有效的且規(guī)則適中的規(guī)則。

筆者在對學(xué)生參與活動信息的關(guān)聯(lián)規(guī)則挖掘過程中，發(fā)現(xiàn)學(xué)生普遍參與第二課堂活動的積極性較高，最小支持度和最小置信度均需要調(diào)整的比較大的時候才能發(fā)現(xiàn)規(guī)則量適中的關(guān)聯(lián)規(guī)則。

2.4.3 建立模型。在SPSS Modeler中利用Apriori關(guān)聯(lián)規(guī)則算法建立模型，對所有學(xué)生參與活動的信息進行關(guān)聯(lián)規(guī)則分析，這些活動類型既是輸入又是輸出字段，如思想成長既是輸入又是輸出。在學(xué)生參與活動總積分聚類基礎(chǔ)上對每類學(xué)生參與活動進行關(guān)聯(lián)規(guī)則分析，通過設(shè)定不同的置信度與支持度得到不同類別學(xué)生的活動參與規(guī)則。

2.4.4 關(guān)聯(lián)規(guī)則結(jié)果分析。在全部學(xué)生學(xué)習(xí)行為的關(guān)聯(lián)規(guī)則挖掘中可以發(fā)現(xiàn)，參加創(chuàng)新創(chuàng)業(yè)活動的學(xué)生100%會去參加思想成長或文體活動。參加技能特長活動的學(xué)生100%會去參加思想成長或文體活動。同時參加創(chuàng)新創(chuàng)業(yè)和思想成長活動的一定會去參加文體活動，此規(guī)則為二項集。在對學(xué)生參與活動總積分聚類的基礎(chǔ)上選擇聚類-5進行學(xué)生參加活動關(guān)聯(lián)規(guī)則挖掘中，發(fā)現(xiàn)所有的學(xué)生都會參加文體活動，參加創(chuàng)新創(chuàng)業(yè)、技能特長的學(xué)生一定會去參加思想成長活動，參加創(chuàng)新創(chuàng)業(yè)活動的學(xué)生有94.5%的學(xué)生會去參加思想成長活動。綜上我們可以得出，學(xué)生參加第二課堂活動的積極性普遍比較高，基本每個類型的活動都會積極參加，說明該校的第二課堂的素質(zhì)教育取得了良好的成效。

2.5 第二課堂活動舉辦情況分析

為了探索該校第二課堂舉辦活動的情況，我們通過對活動的統(tǒng)計得到了2017級學(xué)生參與活動匯總圖，如圖4所示。

圖4 2017級學(xué)生參與活動匯總

從圖4可以看出，針對2017級學(xué)生目前各類活動舉辦次數(shù)不均衡，其中思想成長和文體活動舉辦次數(shù)最多，分別為272場和258場，創(chuàng)新創(chuàng)業(yè)、技能特長、志愿公益活動舉辦次數(shù)居中，分別為62場，45場、51場。實踐實習(xí)和社會工作與社團活動舉辦的次數(shù)最少。所以要加強實踐實習(xí)、社會工作與社團活動的活動舉辦，更好地滿足學(xué)生對這類活動的需求。

2.6 第二課堂各系部舉辦活動情況分析

為了探索該校第二課堂各系學(xué)生參加的情況，我們通過對各系學(xué)生平均積分的統(tǒng)計得到了2017級各系學(xué)生參與活動匯總圖，如圖5所示。

圖5 2017級各系學(xué)生參與活動平均積分

從圖5可以看出，交通運輸系對二課管理最好，舉辦活動最多，學(xué)生參與度很高?；瘜W(xué)工程系和數(shù)學(xué)與計算機系次之，土木工程系、信息工程系、藝術(shù)系較前幾個系部來說二課管理不如前幾個系部。

3 結(jié)束語

高校第二課堂作為第一課堂的延伸和擴展對于學(xué)生在校期間進行全面素質(zhì)教育具有十分重要的意義，是應(yīng)用型本科院校培養(yǎng)全面素質(zhì)人才的必備要求，結(jié)合現(xiàn)在該高校第二課堂學(xué)習(xí)的情況，提出以下幾點建議[4,5]：①加大第二課堂的宣傳力度，吸引學(xué)生的關(guān)注，尤其是新生入學(xué)時的宣講。②平衡各類課程的比例，加大目前開展活動較少的社會工作與社團活動、實踐學(xué)習(xí)等類別的活動。③減輕第一課堂的課業(yè)負擔(dān)，能讓學(xué)生有更多的精力和時間投入到第二課堂的學(xué)習(xí)中，從而提高自己的綜合素質(zhì)。