基于数据挖掘的体育成绩管理系统设计与实现

杨崇军

(陕西能源职业技术学院， 咸阳 712000)

0 引言

学校软硬件质量的不断提升，促使教学系统不断的完善和优化，基于数据的优越性，各科间的沟通和交流逐渐加深，提升了学校教育的科学性和合理性。学校的教学资源丰富，有大量的数据可以借鉴使用，但在实际应用中数据的使用率较低，数据资源大部分都被闲置在资料库中，没有发挥应有的价值，这种情况在体育教学内尤为明显，为了合理利用数据资源，提升体育教学的质量和效率，需要制定一套科学合理的方案，以及有利于体育成绩管理的系统，并在实际应用中发挥真正的作用。

1 系统应用与相关理论技术分析

1.1 基于数据挖掘的体育成绩管理系统

本文系统主要针对体育成绩管理中的重点和难点，提出了成绩管理系统的设计方案，通过对系统的开发和设计，解决现阶段体育成绩管理中的问题，实现自动化和信息化的成绩统计与管理。系统根据不同的登录用户信息，设置不同的使用权限。可增加、修改或删除相关测试类型信息，根据各项目的总分，合理分配各项目的分值和权重，系统可以完成成绩分制的转换，根据需要导出学生成绩，或进行相应的统计分析，同时还能够对学生成绩进行评定，结合平时的测试情况，对目前学生的体质状况进行分析，找出体育教学中问题和不足，帮助体育教师采取更有针对性的训练方式，更好的提高教师的工作效率及学生的综合素养[1]。

1.2 数据挖掘技术

该系统采用数据挖掘技术，在数量庞大的数据中，数据挖掘能够通过相应算法搜索到隐藏在其中的信息。数据挖掘通常与计算机科学有关，通过统计数据，在线分析处理数据，以及机器学习、专家系统(依靠过去的经验法则)和模式识别等方法来实现上述目标。本文依据.NET三层体系结构[2]，允许应用程序通过网络进行通讯和共享数据，融合web技术并使用SQL数据库平台，用于存取数据以及查询、更新和管理关系数据库系统等工作。

2 系统设计

2.1 需求分析

在体育教学方面，每到体育考试阶段，教师需面临庞大工作量的现实问题，随着国家对学生体质的重视程度不断提高，如何建立完善的成绩管理系统，通过对学生历年的体育成绩的统计和管理，实施更具针对性的教学，是现阶段体育教学面临的重要课题。系统面向的用户为管理员、教师、学生，不同的角色对应不同的操作权限，用户需用个人账号和密码完成登录，系统根据个人账户信息提供用户不同的使用权限，进而完成相应权限的操作。体育测试项目类别比较多，不同项目测试方法、分值和计分方式不同，因此在计算成绩时需要根据不同测试项目设置不同计分形式，各类测试项目的分值总为100分。这些测试项目类别的添加、修改或删除，都需由系统实现[3]。

2.2 系统的总体架构

为了提高体育教学的质量，使体育教师摆脱繁忙的数据统计管理工作，本文设计了基于数据挖掘技术的体育成绩管理系统，该系统由表示层、业务逻辑层，数据访问层组成，其结构图如图1所示。

图1 系统结构图

其中表示层直接接触用户，对接虚拟与现实，主要负责接收用户的访问请求，然后将请求结果反馈给用户；作为系统核心部分的业务逻辑层，主要负责处理用户发送过来的请求，是数据的访问层和表示层的中介；数据访问层主要负责访问和执行数据请求，将数据处理的结果反馈给用户。

2.3 系统功能模块设计

作为系统重要开发过程之一，只有完成对功能模块的设计才能够满足用户要求，实现系统功能。本文系统的总体功能图如图2所示。

图2 系统功能结构图

共分为 5大模块。测试类型管理模块主要负责按照体育测试的项目不同类型，设置用户不同的使用权限，实现增加、修改或删除等操作功能，添加新的体育测试项目通过在系统中增加测试类型即可实现，系统能够自动按照测试项目给予不同的划分；测试类型的修改主要是根据体育测试的需要，修改已存的测试项目，将修改结果存储到数据库中；删除测试类型主要判断该测试类型是否存在，若存在，系统会提示用户该测试项目存在，不能删除；若不存在，系统提示可以执行添加和删除体育测试项目的操作[4]。

3 系统数据库设计

3.1 数据库系统设计

成绩管理系统中的数据随着使用会逐渐增多，存储工作将由数据库实现，同时读取系统的请求和操作，将是系统开发的重点。 数据库的设计工作需要完成出数据库的概念、物理及逻辑等的设计 。 本文数据库概念设计采用实体-联系图(E-R 图) ，实现客观事物的联系。 在成绩管理系统中主要的实体包括测试类型与项目、学生信息及测试成绩等。用户信息实体-联系图负责记录用户的个人信息及类型等。 学生信息实体-联系图(E-R)主要记录学生的个人信息及类型等；完成数据库的逻辑设计，需对数据库概念设计中的 E-R 图完成转换，转换需遵循一对一原则(一个实体对应一种关系)；数据库物理设计需要按照给定的 数据库管理系统(DBMS，是一种操纵和管理数据库的大型软件，用于建立、使用和维护数据库)，对存储的数据结构和方法进行设计。根据系统的功能需求，并结合数据库概念和逻辑，设计相应的数据表。

3.2 ID3 学习算法的运用

ID3算法以信息熵的下降速度为选取测试属性的标准，即在每个节点选取还尚未被用来划分的具有最高信息增益的属性作为划分标准，然后继续这个过程，直到生成的决策树能完美分类训练样例，即以信息熵作为依据选择属性标准，以数据计算为基础，从而得到准确的信息熵值，将这些信息熵值进行比较，选择其中最大的熵值，作为选择属性的标准，及决策树的根节点。ID3 算法按照最大的信息熵的属性，按照对训练分类有利的原则，实现在算法中获取最佳分类 。某个属性的信息增益会降低系统信息熵，而 ID3 算法的关键操作在于实现各个属性的信息的计算和比较。以代表训练样本为例介绍决策树节点，判断样本是否在同一类别中。 选择最佳样本分类属性作为测试的节点属性，根据这个节点属性划分样本，如果某一个分支缺少样本，对比训练集群的样本类型，得到最大的标准值。

4 系统实现

4.1 体育测试类型管理

体育测试类型管理主要包括增加、删除、修改及权重设置等，这些过程与数据库中的数据类型相对应。本文以成绩删除为例，其实现过程如下：首先根据实际需求用户选择要删除的体育测试项目，通过判断体育测试项目ID，系统完成是否需要删除的验证，即判断测试项目的存在与否，若不存在，则执行删除操作，若存在，提示用户测试项目存在，操作完成后退出程序。

4.2 成绩管理

要完成对学生体育成绩的管理，需通过查询、录入、删除及导出成绩等操作。(1) 录入测试得分：选择系统中的得分信息表，在表中插入需要的新的数据表，用来记录学生的学号、ID 及对应的分值。(2) 系统获取信息后进行程序判断(3) 对比数据库中的数据，判断输入信息是否存在，存在则提示用户不需要输入，不存在则完成信息的录入；(4) 根据数据库中的返回值判断录入成功与否，系统显示True则录入成功[5]。其流程图如图 3 所示。

图3 成绩管理流程图

根据流程图，给出实现该部分功能的关键代码：

{

.........

modulus.grade worth 1= this. gradeValue1.Text ；

modulus.grade worth 2= this. gradeValue1.Text ；

modulus.grade worth 3= this. gradeValue1.Text ；

.........

if ( ! CMMUtil.Is Null Or Empty ( this.

txtPnlProVoloum.Text.ToString ()))

{

modulus.grade worth

if ( this.hidOperation.Value == "0" ) // 如果是增

加操作

{

bll.Add Grade ( mod )；

4.3 系统测试过程中存在的问题以及解决办法

在对体育成绩管理系统进行测试的过程中所出现的问题与解决办法如下：1)系统安装完毕之后，对体育成绩进行统计，此时不能完成对学生成绩的下载，系统也不给予报错提示。解决办法：这种问题的出现大多是由于系统中没有安装office相关软件，安装之后根据服务器重启提示便可以实现。如果仍不能实现，需要对组件的权限情况进行修改。2)在对IIS进行注册与写数据库时，程序出现错误，终止安装。解决办法：这种情况的出现一般是由于没有安装.NET环境或是所安装的版本与项目开发的版本不符合，或者是SQL语言出现错误，通过这两方面进行完善便可以解决当前问题。

4.4 教师使用评价

数据挖掘技术下体育成绩管理系统经过半年时间的系统维护，正式投入使用，在使用过程中一致受到体育老师的好评，通过该系统，大大降低体育老师的工作量，将体育教师从繁杂的数据处理工作中解脱出来，有效的提升工作效率，真正实现通过机器来替代手工劳动，通过数据挖掘技术下的体育管理系统应用，能够进一步促进教学管理的正规化。

5 总结

计算机和网络技术的进步，为各学校的信息化建设提供技术保障，本文在数据挖掘的基础上，构建三层架构的体育成绩管理系统，完成了系统的功能模块的介绍，和数据库的设计，应用ID3 学习算法完成系统的数据挖掘，最终完成各功能模块的操作，对系统进行测试，测试结果表明系统运行状态稳定，体育教师日常的体育成绩统计及管理等工作，通过本系统可以更轻松的完成，提升了教师的工作效率，使体育教师能投入更多精力到体育教学质量的提升中，进一步提高了体育成绩的自动化和信息化管理水平。