基于知识图谱的个性化学习方法研究
这是一篇关于个性化学习,学习诊断,学习资源推荐,知识图谱,知识状态的论文, 主要内容为随着信息技术和现代教育理论的不断发展,个性化学习已经成为当下人们共同关注的热点。个性化学习的根本目的就是根据学习者的个性特征,采取适当的方法充分满足学习者的个体需求,从而让学习者的个性得到充分发展的学习。个性化学习的核心内容主要包括学习诊断和学习推荐两个方面。(1)学习诊断:通过分析学习者的个性特征和学习数据,诊断出学习者的学习水平和学习能力;(2)学习资源推荐:根据学习者的学习水平和能力,推荐最适合学习者的学习资源。目前的学习诊断方法对学习者知识水平的诊断停留在学习者对试题作答情况的层面,没有考虑组成试题的若干知识点的掌握情况,从而导致诊断深度不够以及诊断效果不佳的问题;与此同时,学习资源推荐方法大多根据学习者的历史学习兴趣推荐相似的资源,并没有考虑到学习者的学习缺陷,推荐学习者真正需要的学习资源。针对上述问题,本文从知识点的层面研究学习者的学习水平诊断方法以及根据学习者的学习缺陷进行学习资源的推荐方法,研究内容主要包括如下两个方面:(1)对比了现有学习诊断方法的三种理论基础并分析其存在不足,研究了知识表示和知识推理的技术并应用于知识点以及知识点间关联关系的存储和表示,提出了基于知识图谱的个性化学习诊断方法。首先,构建学科的知识图谱;然后,设计矩阵演化算法,通过测试结果计算出学习者对知识点的掌握情况,得到学习者初步的知识状态;最后,根据知识图谱,应用知识推理技术对学习者初步的知识状态进行推理,得到学习者最终的知识状态,从而探究出学习者知识缺陷的根源,并为学习资源推荐提供了数据支撑。(2)对比了现有学习资源推荐方法的几种理论基础并分析其存在不足,根据学习诊断得出的学习者学习缺陷,提出了基于知识状态的个性化学习资源推荐方法。首先,根据学习诊断方法得到的学习者知识状态,将知识状态中未掌握知识点视为学习者的薄弱知识点;然后结合学科知识图谱和薄弱知识点集合,使用知识点排序,生成待学习知识点序列;最后,采用杰卡德相似度算法,计算待学习知识点序列与学习资源库中的资源所涵盖知识点之间的相似度,最终生成待推荐学习资源序列,从而实现了从根本上为学习者推荐学习资源。实验表明,利用基于知识图谱的个性化学习方法,可以较为准确地获得学习者的学习缺陷,并鉴于此为学习者推荐其真正需要的学习资源。实验中对某初二年级200名学生进行了测试,学生知识水平的平均诊断准确率最高可达81.13%,对学生进行有针对性地学习资源推荐后,相对于未做推荐的学生,平均成绩提高比多出了15.7%。因此,本文提出的方法拥有不错的诊断和推荐效果,这为个性化学习领域提供了一种新的、有效的学习者知识水平评估以及学习资源推送的策略。
壮语文学科知识图谱构建及个性化学习资源推荐研究
这是一篇关于学科知识图谱,个性化学习,壮语文,资源推荐的论文, 主要内容为随着教育信息化的发展,教育大数据和人工智能技术为教育教学带来了重大变革,以开放共享教育资源为依托的在线智慧教育成为未来教育趋势。同时,设计开发具有智能推荐功能的在线学习系统,满足学习者个性化学习需求成为当前亟需重点解决的问题。壮语是壮族人民的母语,近年来传承和保护少数民族文化越来越受到各级政府部门的重视。尽管壮语文学科及壮汉双语课程建设日益完善,配套的教材也逐渐体系化,但数字教学资源和在线教学课程的开发仍有待加强。随着“教育信息化2.0”的快速发展,搭建壮语文在线学习平台成为促进教学资源开放和共享的迫切需求。学科知识图谱是知识图谱技术与教育领域融合的新方向。由于其较强的语义关系表达能力,构建并应用学科知识图谱在知识表示、数字教学资源建设和个性化精准推荐方面具有较大优势。本研究在分析壮语文教材和课程标准的基础上,基于本体构建壮语文学科知识图谱,设计开发了基于学科知识图谱的壮语文在线学习平台,并基于知识图谱实现了壮语文学习资源推荐,具体研究内容如下:(1)构建基于本体的壮语文学科知识图谱。通过文献分析研究知识图谱构建理论与技术,在领域知识图谱“四步法”思想基础上设计壮语文学科本体,利用本体可视化工具Protégé构建壮语文学科本体,使用Neo4j图数据库对其进行存储。(2)提出一种基于知识图谱的壮语文学习资源推荐方法。使用网络爬虫技术获取大量壮语文网络学习资源并对其进行统一格式处理和模型存储,结合壮语文学科知识图谱的语义关系、学习者感知学习风格和知识掌握水平,设计并实现了知识点对应习题和音视频资源的个性化推荐算法。(3)设计开发壮语文在线学习平台。平台有效组织和整合多模态壮语文学习资源,对壮语文学科知识图谱进行可视化展示,结合学习者感知学习风格实现了基于知识图谱的学习资源个性化推荐,提升了学习者个性化学习的体验和效果。本研究结合壮语文学科知识图谱和学习者感知学习风格,实现了壮语文在线学习资源的个性化推荐。通过对平台使用及资源推荐效果的调查结果进行分析,壮语文在线学习平台基本满足了学习者的个性化学习需求,同时兼顾了学习者的个性化学习体验和效果,资源推荐结果也达到了较高的精确度。
在线测评与推荐系统的设计与实现
这是一篇关于推荐系统,隐语义模型,K-means聚类算法,个性化学习,在线测评的论文, 主要内容为近年来,随着互联网技术的发展,个性化、智能化的在线测评技术逐渐成为大众进行自我学习检验的一种重要途径。传统课堂教育模式的知识测评方法存在效率低、反馈慢、体验差等弊端,难以满足人们自我评价的需要。因此,基于互联网的在线测评技术受到了广泛关注。它能够使得用户不受时间、地点的制约,随时随地进行自主学习自动测评,并且能够通过网络获取大量的用户学习行为数据,结合推荐系统,为用户推荐个性化的学习资源,把用户从题海战术中解放出来,以此提高用户的学习效率和学习体验。本文主要研究在线测评及试题推荐系统。设计并实现基于Web的一个适合操作类试题在线评测的系统,完成用户自行下载操作题、本地完成答题、上传平台,由后台自动评分并反馈用户。并依托此平台,获取用户行为数据,为用户精准推荐试题,解决试题资源“过载”问题,满足用户个性化学习与测试的需求。本文开展的主要内容包括如下几个方面:1.基于用户在线测试行为数据设计试题推荐方法。在研究经典推荐算法的基础上,根据用户数多、试题资源丰富的应用场景,选用LFM推荐系统模型。提出一种试题推荐策略:用户需求是多方面的,有时希望优先推荐较难试题,有时希望优先推荐掌握程度还未达到某个阈值的试题,为此提出试题预测得分两种不同排序方向的Top-N试题的选取方法,满足用户的个性化需求。对于新用户,根据用户注册信息,推荐其他同类用户已做试题,解决系统冷启动问题。2.提出利用试题标签,提高试题推荐的准确性方法。利用jieba技术对试题文本进行分词,辅助领域专家(老师)为试题设置知识点标签。利用试题知识点标签向量,采用K-means算法来对试题聚类,过滤用户已掌握的同类试题,优化推荐的试题集。3.实现在线测评与推荐系统。使用Python的Django框架,设计并实现了基于Web的MS Office在线评测原型系统,完成用户自行下载Office操作题、本地完成答题并上传平台,由网站后台自动评分及时反馈用户。并依托此平台,为用户精准推荐试题。经对系统主要功能进行测试,达到设计目标。
远程教育个性化学习系统中Web挖掘的应用与研究
这是一篇关于个性化学习,远程教育,统一建模语言,数据挖掘的论文, 主要内容为随着科学技术的不断发展，人们日常的生活也在不断地革新，想去寻求教育的学习者已经可以选择不必去学校或者实体的教育培训机构，而是通过远程教育实现自己在家就享受到与名师面对面的学习、讨教，并且费用在大众所能接受的范围之内，现在远程教育已经变为了未来的教育趋势，能够给人们带来学习方面的前所未有的超前体验。 个性化学习远程教育系统针对远程教育内部的实际需求，提出了将个性化学习业务与面向对象相结合的设计与实现方法。系统的设计遵循软件设计理论，实现需求分析、总体设计、详细设计以及软件测试过程。本论文的主要研究内容包括五个方面： （1）针对当前个性化学习远程教育中存在的信息孤岛和资源分散问题，提出了建立具有个性化学习特点的B/S模式远程教育系统； （2）借助于统一建模语言技术，实现系统需求模型、业务模型以及数据挖掘模型的建立，便于系统的设计和实现； （3）通过可视化的方式，实现Web数据挖掘情况下课件推荐的个性化学习方式，设计则采用类和接口的形式实现，提高了流程管理的灵活性； （4）系统的结构采用MVC设计模式完成，并在此基础上增加了个性化学习与其他业务系统通讯的扩展层，提高了系统的扩展性和可维护性； （5）将SSH框架技术融合到远程教育系统的实现中，增强了系统的技术先进性和代码重用性。 个性化远程教育系统完善了数字化的体系结构，体现了管理的先进理念，必将推进远程教育信息化建设进程。本系统建设将规范化的文档管理与信息流、学习流有机的结合起来，实现资源的数字化管理，提高资源的重复利用程度。系统的投入使用可以给远程教育的发展提供科学化、标准化和信息化的管理平台。
基于SCORM标准的《小学数学》教学资源库设计与开发
这是一篇关于教学资源库,SCORM,编序规则,个性化学习,小学数学,新课程标准的论文, 主要内容为随着教育信息化的不断深入,新课程改革的需要,现有的中小学教学资源库越来越不能满足教师教学和学生学习的需要,通过研究现有教学资源库的缺点,找出现有教学资源库中资源质量不高、资源利用率低、时效性差、内容更新慢、缺乏个性化、分类混乱、共享性差等不足,分析造成这种情况的原因主要是资源库建设缺乏标准化,使得优秀的资源不能共享,大家停留在低水平的重复上。 目前也有一些资源建设标准,其中SCORM标准正在得到越来越多的人所认可。本研究针对传统中小学教学资源库开发存在的问题和SCORM标准的特点,在对SCORM标准、个性化学习、教学资源库、网络课程设计与开发等相关理论深入分析的基础上,以《小学数学》为例进行具体分析、设计、开发、阐述,主要完成了以下工作: 1.借鉴以学习活动为中心的教学设计模式和学习对象理念,结合实际的开发过程,总结出了基于SCORM标准的个性化教学资源库设计与开发的方法。 2.建设了基于SCORM标准的《小学数学》教学资源库,该资源库具有以下特点: (1)通过合理的学习对象粒度划分,使资源具有重用性,从而提高开发效率,降低开发成本,缩短开发周期; (2)实现了跟踪学生学习情况并记录学生学习成绩的功能; (3)通过编序模板生成个性化学习课程; (4)直接通过传统教材或单元测试等的测试结果判断学生的学习效果,并进行个性化学习。 希望本文能对中小学教学资源库的建设起到抛砖引玉的作用。
公安行动指挥员个性化学习研究——以知识图谱为视角
这是一篇关于行动指挥员,个性化学习,知识图谱的论文, 主要内容为知识图谱的发展为知识的管理和应用提供了新的方向。在教育学领域,基于知识图谱的个性化学习研究层出不穷。而在公安教育训练领域,知识图谱的应用潜力尚有待发掘。行动指挥员处于指挥链条的最低层级,直接面对各种复杂多变的警情,对反应能力和知识技能的掌握程度要求较高,对行动指挥员能力的培养直接决定了警情的第一现场处置效果。本研究将知识图谱与公安行动指挥员的培养结合起来,并引入个性化学习这一理念,从而让行动指挥员能够按照自身需要和任务需要展开个性化学习,实现能力的提高。本研究主要采用了文献资料法、德尔菲法、实践专家研讨会等方法,通过Neo4j这一数据库来制作知识图谱,为个性化学习提供支撑。文章共分为六个部分:第一章指出当前公安行动指挥员的培养存在智能化程度较低、无法满足个性化需要等问题,并对公安行动指挥员、知识图谱等相关概念进行充分的界定。第二章结合了国内外文献,对知识图谱、个性化学习以及二者地结合进行了梳理,并发现当前将知识图谱与个性化学习结合在其他领域已经是一种较为先进的做法,并且取得了良好的效果。第三章针是研究方法的简单介绍,并具体说明了德尔菲法、实践专家研讨会的应用思路。第四章是行动指挥员知识图谱的构建过程,文献资料法主要用于文献综述的梳理和知识图谱草图的建立,德尔菲法和实践专家研讨会法主要用于对知识图谱的验证和完善,从而对完成知识图谱所需要的知识组块进行收集、分类。第五章是行动指挥员知识图谱与个性化学习的结合研究,提出个性化学习设计的原则,并就学习设计的内容、顺序、目标和过程做出了具体说明。第六章是对整个研究过程的总结与展望,并分析了研究的局限性。笔者期望通过本研究能充分梳理行动指挥员的概念和特点,并将知识图谱引入公安教育训练领域,为行动指挥员的个性化学习提供具体的设计思路。
基于互动视频的个性化学习研究——以小学科学五年级“火山与地震”为例
这是一篇关于互动视频,个性化学习,小学科学的论文, 主要内容为教育信息化2.0背景下催生了“互联网+”的混合学习模式,其中尤以信息技术和多媒体教学最为突出,基于新冠病毒肺炎的背景,线上学习成为了主要且必不可少的学习方式,并进一步渗透到人们生活、工作、社交等方面。但线上视频教学也不可避免的存在短板,例如:仍然是单向的知识灌输模式、视频时长把握不当导致学生认知负荷、缺少与视频内容的互动性、学生参与程度低等。在分析传统线上视频教学弊端的基础上,我们急需一种不同以往的教学方式来解决目前视频教学中缺少互动性、学生学习动机低以及无法满足学生个性化学习需求等问题。互动视频以其自身优势,即新颖的呈现方式为在线学习带来新的思考,为学生提供丰富的交互式体验,让学生得到最及时最积极的学习反馈,满足学生的个性化学习需求,改善教与学的过程,提高学习效率,从而提供了一种新的研究思路。但需要思考的是,目前互动视频多应用于影视行业,且以娱乐性为主。因此,本文基于学生个性化学习需求设计了互动教学视频,并将其具体应用于小学五年级科学课程中,比较互动视频教学与传统面授教学的教学差异。本文的研究问题包括:(1)基于学生个性化学习的思考,设计与科学课程相结合的互动视频教学资源;(2)在具体教学案例中,互动视频教学与传统面授教学之间是否存在显著差异?首先是相关文献的收集、阅读与梳理,归纳出目前小学科学教学中存在的问题,互动视频应用于教学时又存在哪些问题。接着阐明个性化学习和互动视频的概念,从理论层面论证互动视频能够支撑学生的个性化学习需求,提出互动视频的设计思路。其次,对互动视频的设计原则作进一步的阐述,通过对多媒体设计原则、互动视频特点和个性化学习要素的分析,归纳出一套基于个性化学习要素的互动视频设计原则。再者,进行互动视频的教学设计和视频开发,先对“火山与地震”这一教学案例进行具体的教学分析,包括课标分析、教材分析和学情分析,在此基础上进行教学设计,并以此为蓝本进行互动教学视频资源的开发。最后,通过教学实验分析互动视频教学与传统面授教学在学习成绩和个性化学习体验方面的差异。通过对实验前后测数据的分析,得出本文的研究结论:(1)本文构建了一套基于个性化学习要素的互动视频设计原则,能够有效地将个性化学习和互动视频进行科学融合,在此基础上进行互动视频教学设计、开发和使用,在小学科学五年级“火山与地震”课程中达到与面授课相同的教学效果。(2)在个性化学习体验感方面,学生使用互动视频进行学习,能够明显提高个性化学习的体验感,对个性化学习的理解更加清晰正确,在学习中能够得到及时的反馈和评价,能够基本满足每位学生的学习需求,提高学生对科学课堂的学习兴趣。(3)互动视频学习能够达到小学科学课程标准的要求,对后续学习是否继续使用互动视频的学习方式大多数学生持积极的正面态度。本文的创新之处在于:(1)研究视角创新,通过互动视频这一媒介来探讨学生的个性化学习,是本文区别于其他个性化学习相关文章的不同视角;(2)应用创新,相对于互动视频在娱乐领域的应用,本文将其引入小学科学教学领域,是媒体应用方面的不同之处;(3)本文可作为互动视频的教学案例供学生与老师参考。
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