基于認(rèn)知診斷的教育輔助技術(shù)研究.pdf

1、近年來，隨著信息技術(shù)在教育領(lǐng)域的廣泛應(yīng)用，各種各樣的智能教輔平臺(tái)迅速發(fā)展并吸引了大量的用戶，逐漸成為了學(xué)習(xí)者進(jìn)行知識(shí)構(gòu)建和協(xié)作學(xué)習(xí)的主流學(xué)習(xí)環(huán)境。與傳統(tǒng)教育相比，智能教輔系統(tǒng)打破了時(shí)間和空間的限制，因此具有自主性、開放性的特點(diǎn)，提高了學(xué)生學(xué)習(xí)、教師教學(xué)的效率。但是由于智能教輔系統(tǒng)的實(shí)質(zhì)還是以資源為主的知識(shí)灌輸式的教學(xué)方式，面臨著不能因材施教、靈活性差、對(duì)邊緣學(xué)生關(guān)注不夠等問題和挑戰(zhàn)。因此，如何通過加深學(xué)生對(duì)自身知識(shí)結(jié)構(gòu)的了解、提升學(xué)生的

2、學(xué)習(xí)效率和學(xué)習(xí)積極性來促進(jìn)學(xué)生的學(xué)業(yè)水平提升，是當(dāng)前亟需解決的重要問題。基于不斷積累的教育數(shù)據(jù)，通過教育數(shù)據(jù)挖掘技術(shù)對(duì)教學(xué)進(jìn)行輔助已經(jīng)變成了當(dāng)前教育發(fā)展的必然趨勢(shì)。
　　來自教育領(lǐng)域和數(shù)據(jù)挖掘領(lǐng)域的學(xué)者們已經(jīng)開展了諸多針對(duì)教育輔助技術(shù)的研究。然而，目前的教育輔助技術(shù)尚有研究和改進(jìn)的空間。首先，在學(xué)生建模方面，已有的認(rèn)知診斷模型不能對(duì)學(xué)生在每項(xiàng)技能的掌握情況給出概率化的估計(jì)，不能為學(xué)生提供更為詳細(xì)的反饋信息和更有價(jià)值的改進(jìn)依據(jù)。其次

3、，以學(xué)生建模為基礎(chǔ)的教育輔助技術(shù)的研究也存在著巨大的挑戰(zhàn):一方面，針對(duì)學(xué)生協(xié)同學(xué)習(xí)分組的研究所用特征粒度較粗，分組算法的效率也有待提高;另一方面，針對(duì)學(xué)生成績(jī)趨勢(shì)預(yù)測(cè)的研究而言，目前學(xué)生表現(xiàn)預(yù)測(cè)問題的解決方案無法保證所用特征和所得模型的可解釋性，極大限制了預(yù)測(cè)模型在教育輔導(dǎo)上的應(yīng)用。因此，針對(duì)以上研究問題，本文對(duì)基于認(rèn)知診斷的教育輔助技術(shù)進(jìn)行了研究，主要研究?jī)?nèi)容如下:
　　1.提出了一種概率化的學(xué)生認(rèn)知診斷模型SoftDINA，通

4、過對(duì)傳統(tǒng)的認(rèn)知診斷模型DINA進(jìn)行改進(jìn)，可以對(duì)學(xué)生的技能掌握程度進(jìn)行概率化的分析。
　　2.通過SoftDINA計(jì)算學(xué)生的技能掌握程度作為分組特征，引入教育學(xué)的認(rèn)知診斷理論到協(xié)同學(xué)習(xí)分組問題中，提出一種協(xié)同學(xué)習(xí)分組框架。提出了異質(zhì)性和收益最大化的目標(biāo)并設(shè)計(jì)了新的協(xié)同學(xué)習(xí)自動(dòng)分組算法。
　　3.提出了一種基于認(rèn)知診斷理論的學(xué)生成績(jī)趨勢(shì)預(yù)測(cè)框架。通過應(yīng)用認(rèn)知診斷理論、項(xiàng)目反應(yīng)理論得到學(xué)生的綜合能力和各技能掌握程度作為特征，利用數(shù)