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內(nèi)容簡(jiǎn)介

　　人工智能技術(shù)與教育研究的深度融合，已對(duì)傳統(tǒng)的教育理念、教育體系和教學(xué)模式產(chǎn)生深刻影響。本文從人工智能視角出發(fā)，詳細(xì)闡述了技術(shù)賦能教育的應(yīng)用方式和場(chǎng)景，介紹了數(shù)據(jù)預(yù)處理、有監(jiān)督學(xué)習(xí)、無(wú)監(jiān)督學(xué)習(xí)等算法的基本原理。并通過(guò)大量真實(shí)數(shù)據(jù)案例展示機(jī)器學(xué)習(xí)在學(xué)業(yè)預(yù)測(cè)、學(xué)生分類、可視化分析等方面的應(yīng)用，為教育信息科學(xué)與技術(shù)領(lǐng)域的研究提供參考。

作者簡(jiǎn)介

　　鄭婭峰，1979年生，女，河南洛陽(yáng)人，北京師范大學(xué)教育技術(shù)學(xué)博士，河南財(cái)經(jīng)政法大學(xué)副教授，碩士生導(dǎo)師，河南省高校創(chuàng)新人才（人文社科類）支持計(jì)劃入選者。長(zhǎng)期從事信息技術(shù)教育應(yīng)用研究，關(guān)注創(chuàng)新教育的理論與實(shí)踐，教育數(shù)據(jù)挖掘、學(xué)習(xí)分析與數(shù)據(jù)可視化呈現(xiàn)等研究。主持國(guó)家自然科學(xué)基金2項(xiàng)、教育部人文社會(huì)科學(xué)基金1項(xiàng)、省部級(jí)科研課題多項(xiàng)。出版《大規(guī)模在線教育中協(xié)作學(xué)習(xí)實(shí)時(shí)分析及可視化呈現(xiàn)》著作、在《Educational Technology & Society》《電化教育研究》和《中國(guó)電化教育》等國(guó)內(nèi)外權(quán)威期刊上發(fā)表學(xué)術(shù)論文20余篇。出版教材3部，其中《網(wǎng)頁(yè)設(shè)計(jì)與開(kāi)發(fā)：Html、CSS、Javascript實(shí)例教程》全國(guó)總銷量10+萬(wàn)冊(cè)，被新聞出版署評(píng)為“暢銷圖書(shū)獎(jiǎng)”。

圖書(shū)目錄

目錄

1緒論1
1.1人工智能概述1
1.1.1人工智能的定義1
1.1.2人工智能的發(fā)展歷程2
1.1.3人工智能與教育5
1.2機(jī)器學(xué)習(xí)8
1.2.1機(jī)器學(xué)習(xí)的定義8
1.2.2機(jī)器學(xué)習(xí)的發(fā)展歷程9
1.2.3機(jī)器學(xué)習(xí)的分類11
1.3機(jī)器學(xué)習(xí)在教育領(lǐng)域的應(yīng)用14
1.3.1機(jī)器學(xué)習(xí)服務(wù)學(xué)生學(xué)習(xí)15
1.3.2機(jī)器學(xué)習(xí)輔助教師教學(xué)16
1.3.3機(jī)器學(xué)習(xí)支撐管理者決策17

2人工智能教育研究現(xiàn)狀及主題結(jié)構(gòu)分析19
2.1人工智能教育19
2.2數(shù)據(jù)來(lái)源與研究方法20
2.3研究結(jié)果21
2.3.1發(fā)文量趨勢(shì)圖21
2.3.2高被引文獻(xiàn)分析21
2.3.3高被引機(jī)構(gòu)分析24
2.3.4高頻關(guān)鍵詞共詞分析24
2.3.5主題聚類分析26
2.3.6戰(zhàn)略坐標(biāo)圖分析31
2.4結(jié)論與建議32

3人工智能在教育領(lǐng)域的應(yīng)用37
3.1人工智能輔助學(xué)生學(xué)習(xí)37
3.2人工智能賦能教師教學(xué)40
3.3人工智能為管理者決策提供支持43

4大數(shù)據(jù)預(yù)處理47
4.1大數(shù)據(jù)預(yù)處理的作用及分類47
4.2數(shù)據(jù)清洗48
4.2.1缺失值處理48
4.2.2離散值及極值處理49
4.2.3錯(cuò)誤數(shù)據(jù)的處理51
4.3數(shù)據(jù)集成52
4.4數(shù)據(jù)變換53
4.4.1歸一化處理53
4.4.2正態(tài)化處理54
4.4.3連續(xù)型數(shù)據(jù)處理55
4.4.4分類型數(shù)據(jù)處理56
4.5數(shù)據(jù)歸約59
4.6數(shù)據(jù)平衡60

5有監(jiān)督學(xué)習(xí)62
5.1有監(jiān)督學(xué)習(xí)概述62
5.2最近鄰算法（kNN）64
5.3線性回歸69
5.3.1一元線性回歸69
5.3.2多元線性回歸72
5.4決策樹(shù)75
5.4.1CART算法78
5.4.2C4.5算法81
5.5支持向量機(jī)（SVM）86
5.5.1線性可分?jǐn)?shù)據(jù)集88
5.5.2非線性可分?jǐn)?shù)據(jù)集90
5.5.3軟間隔SVM96
5.6人工神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)（ANN）101
5.6.1線性可分問(wèn)題103
5.6.2非線性可分問(wèn)題106
5.6.3多層感知機(jī)108
5.6.4激活函數(shù)109
5.6.5梯度下降算法112
5.6.6正向傳播與反向傳播算法113

6無(wú)監(jiān)督學(xué)習(xí)118
6.1無(wú)監(jiān)督學(xué)習(xí)概述118
6.2聚類方法120
6.2.1K-Means聚類122
6.2.2層次聚類126
6.3關(guān)聯(lián)規(guī)則130
6.3.1Apriori關(guān)聯(lián)算法133
6.3.2FPgrowth算法136

7教育數(shù)據(jù)分析工具介紹140
7.1數(shù)據(jù)分析工具——SPSS Modeler介紹140
7.1.1SPSS Modeler簡(jiǎn)介140
7.1.2SPSS Modeler發(fā)展歷程141
7.1.3SPSS Modeler軟件功能141
7.1.4SPSS Modeler的操作界面143
7.1.5SPSS Modeler基礎(chǔ)操作介紹148
7.2數(shù)據(jù)可視化探索工具——Tableau介紹151
7.2.1Tableau簡(jiǎn)介151
7.2.2Tableau的功能152
7.2.3Tableau的操作界面153
7.2.4Tableau基礎(chǔ)操作介紹156

8數(shù)據(jù)預(yù)處理實(shí)踐160
8.1數(shù)據(jù)集簡(jiǎn)介160
8.2數(shù)據(jù)讀取161
8.3數(shù)據(jù)集觀察166
8.3.1利用SPSS Modeler生成圖形166
8.3.2通過(guò)數(shù)據(jù)審核進(jìn)行數(shù)據(jù)觀察174
8.3.3通過(guò)矩陣進(jìn)行數(shù)據(jù)觀察177
8.4數(shù)據(jù)整理178
8.4.1缺失值處理179
8.4.2離群值和極值的處理186
8.4.3不合理數(shù)據(jù)的處理188
8.4.4數(shù)據(jù)平衡化處理189

9機(jī)器學(xué)習(xí)在教育實(shí)踐中的應(yīng)用案例分析192
9.1基于人工神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)的學(xué)業(yè)表現(xiàn)預(yù)測(cè)研究192
9.1.1需求分析和數(shù)據(jù)來(lái)源192
9.1.2基于人工神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)的預(yù)測(cè)模型構(gòu)建193
9.2基于聚類算法的學(xué)生分類研究198
9.2.1需求分析與數(shù)據(jù)來(lái)源198
9.2.2基于K-Means的特征群組聚類模型構(gòu)建200

9.3探索性可視化呈現(xiàn)研究203
9.3.1需求分析與數(shù)據(jù)來(lái)源203
9.3.2基于Tableau工具的可視化分析203

10人工智能教育應(yīng)用展望與面臨的挑戰(zhàn)208
10.1人工智能教育應(yīng)用的展望208
10.1.1基于個(gè)性化實(shí)現(xiàn)智能導(dǎo)學(xué)系統(tǒng)208
10.1.2基于虛擬化實(shí)現(xiàn)仿真教學(xué)環(huán)境209
10.1.3基于智慧化實(shí)現(xiàn)自動(dòng)教學(xué)評(píng)價(jià)209
10.1.4基于科學(xué)化實(shí)現(xiàn)智能教學(xué)管理210
10.2人工智能教育面臨的挑戰(zhàn)211
10.2.1數(shù)據(jù)挑戰(zhàn)211
10.2.2技術(shù)挑戰(zhàn)212
10.2.3倫理挑戰(zhàn)212

參考文獻(xiàn)215

索引222