[發(fā)明專利]基于有向超圖的個(gè)性化學(xué)習(xí)路徑的抽取與拼接方法及系統(tǒng)

有效

• 申請?zhí)枺?/td>: 201611169210.9
• 申請日: 2016-12-16
• 公開（公告）號: CN106600065B
• 公開（公告）日: 2020-09-04
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 孫雪冬
• 申請（專利權(quán)）人: 中山大學(xué)
• 主分類號: G06Q10/04
• 分類號: G06Q10/04;G06Q50/20
• 代理公司: 廣州新諾專利商標(biāo)事務(wù)所有限公司 44100
• 代理人: 張玲春

1.一種基于有向超圖的個(gè)性化學(xué)習(xí)路徑的抽取與拼接方法，其特征在于：具體包括以下步驟：

步驟1，根據(jù)知識元之間的關(guān)系，利用有向超圖建立相關(guān)知識圖譜；步驟1中，根據(jù)知識元之間的邏輯關(guān)系及有向超圖的性質(zhì)，采用有向超圖對相關(guān)知識進(jìn)行建模；根據(jù)分析問題的需要，并借鑒課堂教學(xué)中知識元的表述，根據(jù)知識元間的聚集程度，在進(jìn)行知識建模時(shí)，加入知識單元描述，它既能用來描述課程，也能用來描述學(xué)科領(lǐng)域，用包含不同節(jié)點(diǎn)和邊的不同超邊來描述這種聚集性，并把這個(gè)模型稱為基于有向超圖的知識圖譜；

步驟2，基于相關(guān)知識圖譜，根據(jù)學(xué)習(xí)者知識目標(biāo)和知識背景創(chuàng)建個(gè)性化的知識圖譜；步驟2中，在基于有向超圖的知識圖譜的基礎(chǔ)上，加上學(xué)習(xí)者描述，主要描述目標(biāo)知識元和背景知識元，分別用包含不同節(jié)點(diǎn)的超邊來描述學(xué)習(xí)者的知識目標(biāo)和知識背景，這樣就得到了用于個(gè)性化優(yōu)化的知識圖譜，簡稱個(gè)性化知識圖譜，形式化描述為：

個(gè)性化知識圖譜.PKHM＝(KV,KE),KV＝(KGV，KUV)，KE＝(UKE，IE，BE，BKE，OKE，ODKE)，KUV＝(BKV，KOV)，其中，PKHM為知識模型,KV為超圖模型中的節(jié)點(diǎn)，表示模型中的知識元；KE為超圖模型中的邊，KGV為圖形中的一般知識元，KUV為用來描述學(xué)習(xí)者的知識元，BKV為背景知識元，KOV為目標(biāo)知識元；UKE表示知識單元，是課程或領(lǐng)域，內(nèi)部包含的節(jié)點(diǎn)為知識單元包含的知識元；IE表示課程內(nèi)部知識元之間的依賴關(guān)系，超邊表示邏輯“AND”，不同的邊描述邏輯“XOR”；BE表示不同知識單元之間的知識元之間的依賴關(guān)系；BKE表示學(xué)習(xí)者的背景知識，內(nèi)部包含學(xué)習(xí)者的背景知識元；OKE為目標(biāo)集，內(nèi)部包含不同的知識目標(biāo)；ODKE為不同的知識目標(biāo)，內(nèi)部包含不同的目標(biāo)知識元；

目標(biāo)集：學(xué)習(xí)者的學(xué)習(xí)目標(biāo)由一個(gè)或多個(gè)知識元集構(gòu)成，每個(gè)集合包含一組知識元，并且知識元之間的關(guān)系滿足集合的特點(diǎn)，表示完成一項(xiàng)任務(wù)目標(biāo)需要的知識元；不同的集合之間可能存在交集，表示完成不同的任務(wù)目標(biāo)可能需要相同的知識元，如果一個(gè)知識元屬于多個(gè)集合的交集，則說明這個(gè)知識元出現(xiàn)的頻率較高；

步驟3，基于個(gè)性化知識圖譜，以目標(biāo)集為起點(diǎn)，采用逆向搜索的方式來進(jìn)行可達(dá)路徑的抽取和拼接；

步驟4，根據(jù)模型的語義進(jìn)行學(xué)習(xí)路徑的優(yōu)選；步驟4中，學(xué)習(xí)是一個(gè)知識積累的過程，已獲得的知識是進(jìn)一步學(xué)習(xí)的基礎(chǔ)，因此，在進(jìn)行學(xué)習(xí)過程優(yōu)化時(shí)，既要考慮當(dāng)前的學(xué)習(xí)效果，又要考慮到后續(xù)的學(xué)習(xí)情況；

對于給定兩個(gè)等效路徑片段，在進(jìn)行路徑片段選擇時(shí)，根據(jù)模型的語義以及學(xué)習(xí)過程本身的特點(diǎn)，在相應(yīng)的個(gè)性化知識圖譜上選擇節(jié)點(diǎn)數(shù)少、并且出現(xiàn)頻率高的路徑片段，可形式化描述為：

等效路徑片段選擇規(guī)則：對于給定的個(gè)性化有向超圖，假設(shè)有k個(gè)目標(biāo)節(jié)點(diǎn)，Obj₁，Obj₂，…，Obj_k，且出現(xiàn)的頻率分別為ns₁，ns₂,…,ns_k，兩個(gè)等效路徑P₁和P₂，包含的節(jié)點(diǎn)分別為P₁＝{kv₁₁,kv₁₂,……,kv_1m}，P₂＝{kv₂₁,kv₂₂,……,kv_2n}，m，n分別為這兩個(gè)等效路徑的節(jié)點(diǎn)數(shù)，如果則選擇路徑P₂，其中，w_1i表示目標(biāo)節(jié)點(diǎn)對應(yīng)的路徑是否通過P₁的kv_1i，當(dāng)不通過P₁時(shí)，w_1i＝0；當(dāng)通過P₁時(shí)，w_1i＝1；w_2j表示目標(biāo)節(jié)點(diǎn)對應(yīng)的路徑是否通過P₂的kv_2j，當(dāng)不通過P₂時(shí)，w_2j＝0；當(dāng)通過P₂時(shí)，w_2j＝1；

步驟5，監(jiān)測學(xué)習(xí)目標(biāo)及知識背景，如果學(xué)習(xí)目標(biāo)發(fā)生變化，則進(jìn)行新路徑集與原路徑集相關(guān)性判斷，并進(jìn)行相應(yīng)處理；如果相關(guān)知識背景發(fā)生變化，則根據(jù)原知識路徑的執(zhí)行情況進(jìn)行處理；步驟5中，當(dāng)學(xué)習(xí)目標(biāo)發(fā)生變化時(shí)，以新目標(biāo)為起點(diǎn)，根據(jù)步驟3進(jìn)行逆向搜索，獲得所有可能的路徑集；之后判斷新的路徑集與原路徑是否存在交集；如果不存在交集，則根據(jù)步驟4對新的可能的路徑集進(jìn)行路徑的優(yōu)選，并以新的路徑作為學(xué)習(xí)內(nèi)容及學(xué)習(xí)路徑的依據(jù)；如果存在交集，則要根據(jù)原路徑的執(zhí)行情況進(jìn)行處理，如果交集的某些部分在原路徑中已執(zhí)行，則在新的路徑集中作為背景知識處理；之后，對處理后的可能路徑集依據(jù)步驟4進(jìn)行路徑的優(yōu)選；如果交集部分在原路徑中未執(zhí)行，則原路徑對新路徑無影響，對新路徑依據(jù)步驟4進(jìn)行優(yōu)選；

當(dāng)相關(guān)知識背景發(fā)生變化時(shí)，重復(fù)步驟2，構(gòu)建面向新知識背景的知識圖譜，并根據(jù)原路徑的執(zhí)行情況進(jìn)行處理；如果與改變相關(guān)的知識元已執(zhí)行完，則改變的知識背景對知識路徑無影響；如果與改變相關(guān)地知識元未執(zhí)行，則重復(fù)步驟3與步驟4，構(gòu)建新的知識路徑。