[发明专利]数据挖掘课程教学实践系统和基于系统的教学实践方法

说明书

本发明公开了一种数据挖掘课程教学实践系统和基于系统的教学实践方法，系统包括由下至上依次连接的挖掘业务与数据层、理论方法层、应用与可视化层，挖掘业务与数据层具有数据准备模块，用于设置数据挖掘业务和获取所需数据；理论方法层为各种挖掘流程框架、算法原理、使用范式和开发实现方法；应用与可视化层通过人机界面连接理论方法层和挖掘业务与数据层，应用与可视化层具有核心功能开发模块，用于系统菜单设置、参数配置可视化、输入输出操作、调用理论方法层的存储内容处理数据、数据挖掘业务的开发过程和结果可视化。本发明可以方便教师授课和使学生对数据挖掘业务、流程框架有更系统性的认识，提升学生的数据科学思维。

技术领域

本发明涉及数据挖掘和教学技术领域，特别涉及一种数据挖掘课程教学实践系统和基于系统的教学实践方法。

背景技术

近年来，数据驱动的智能产品不断扩展了制造业的新领域；制造数据作为生产资料的智能生产正在引领生产方式变革；基于大数据的个性化定制、精准供应链等智能服务正在重塑产业价值链体系。为适应甚至引领依赖于数据的智能制造产业(智能产品、生产和服务)变革，面向智能制造的机械专业学生数据思维即挖掘数据所蕴藏的知识、规律和模式以支持决策的思维模式培养需求迫切。

开设数据挖掘或大数据课程是加强数据思维培养的重要手段。但当前数据挖掘课程教学实践主要基于如下两种模式：一种是在已封装接口或页面上开展挖掘分析实践，在这种模式下算法的原理介绍和具体实现脱节，并且学生的程序拓展开发实践也得不到训练。另一种是以训练程序开发实践为主，学生针对不同算法开发小程序，但其统一性、集成性和系统性差，不利于支持教师示范演示和学生在统一平台开展挖掘分析实践。

发明内容

本发明的第一目的在于克服现有技术的缺点与不足，提供一种数据挖掘课程教学实践系统，该系统可以方便教师授课和使学生对数据挖掘业务、流程框架有更系统性的认识，提升学生的数据科学思维。

本发明的第二目的在于提供一种基于数据挖掘课程教学实践系统的教学实践方法。

本发明的第一目的通过下述技术方案实现：一种数据挖掘课程教学实践系统，包括：由下至上依次连接的挖掘业务与数据层、理论方法层、应用与可视化层，其中，

挖掘业务与数据层具有数据准备模块，用于根据课程教学内容设置相应的数据挖掘业务和获取所需数据；

理论方法层为各种挖掘流程框架、算法原理、使用范式和开发实现方法；

应用与可视化层通过人机界面连接理论方法层和挖掘业务与数据层，应用与可视化层具有核心功能开发模块，用于系统菜单设置、参数配置可视化、输入输出操作、调用理论方法层的存储内容对数据进行处理、数据挖掘业务的开发过程和结果可视化。

优选的，挖掘业务与数据层获取的数据包括仿真数据、观测数据、实验设计所得数据，数据通过收集和从数据仓库、数据集市、数据库和数据文件这些数据源选取或者融合得到。

优选的，核心功能开发模块包括依次连接的数据基本统计模块、数据预处理模块、挖掘分析模块、评价和解释模块以及开发实现模块，数据基本统计模块和数据预处理模块均连接数据准备模块，其中，

数据基本统计模块用于对数据进行数量统计、计算最大值、最小值、中位数、均值和方差；

数据预处理模块用于对准备的数据进行数据清洗、转换、消减和离散的预处理；

挖掘分析模块用于对经过预处理的数据进行描述型挖掘或者预测型挖掘，描述型挖掘包括对数据的概述、聚类分析、关联分析和序列模式挖掘；预测型挖掘包括对数据的分类、预测、时间序列分析和异常检测；

评价和解释模块用于将开发过程和结果按照不同挖掘业务的相应指标进行评价说明和以图表的可视化形式进行解释；