[發明專利]一種基于樹結構和網絡結構的認知結構可視化方法

在審

• 申請號: 201711293374.7
• 申請日: 2017-12-08
• 公開（公告）號: CN108108817A
• 公開（公告）日: 2018-06-01
• 發明（設計）人: 楊昇;石貴民;孟世敏
• 申請（專利權）人: 武夷學院;武夷山東方潛能軟件科技有限公司
• 主分類號: G06N5/02
• 分類號: G06N5/02;G06N99/00
• 代理公司: 福州市鼓樓區鼎興專利代理事務所(普通合伙) 35217
• 代理人: 傅契克;楊慧娟

本發明公開了一種基于樹結構和網絡結構的認知結構可視化方法，通過在底層學習情境界面媒介上繪制透明矢量層，并在透明矢量層上對每個認知基礎對象進行標注并連線，連線并存在邏輯關系的所有認知基礎對象形成認知集合，并以此構建認知結構拓撲空間，人機交互學習完成認知基礎對象相關信息的錄入采集后，在建立的客觀的認知結構拓撲空間的基礎上，結合錄入的主觀相關信息，通過矢量化顯示即可實現認知結構的可視化，該基于樹和網絡的認知結構可視化方法，可用于教學中，方便教師有針對性地做個性化分析與指導。

技術領域

本發明涉及一種人機交互、數字學習領域，特別是指一種基于樹結構和網絡結構的認知結構可視化方法。

背景技術

知識結構是一個邏輯嚴密、結構完善、語言嚴謹的知識體系，是人們長期探索出來的客觀真理。知識結構在學習者頭腦中的主觀反映即認知結構。認知結構作為被改造的知識結構,其內容既反映了知識結構的客觀性,又反應了學習者的主觀性。學習過程是學習者通過感知、記憶、想象、思維等認知活動，將知識內化到頭腦里，從而形成認知結構的過程。為對學習者學習過程的了解、認識，提高學習者的學習效率，有必要測算、可視化認知結構。然而，現有認知結構的測算、可視化方法甚少，其中，認知結構的測算大部分是采用小規模的問卷調查、概念圖、卡片排列等方法實現，無法形成基數的測算認知結構，而認知結構的可視化更是未曾出現有效的解決方法。

當下，處于移動網絡時代，越來越多的學習者基于網絡教學、電子課程、網上試題等人機交互學習環境完成學習。人機交互學習環境是由“腦認知體-耦合情境-信息流形”組成的新型學習觀測數字平臺，可利用學習者在人機情境中的學習數據可視化數理模型，將高維認知流形降維到低維復雜認知網絡流形，即認知降維，實現認知結構成像。

發明內容

本發明的目的在于提供一種基于樹結構和網絡結構的認知結構可視化方法。

為實現本發明的目的，現詳細說明其技術方案：一種基于樹結構和網絡結構的認知結構可視化方法，包括如下步驟：

1)在底層情境界面媒介上疊置繪制第一層透明矢量層，再在第一層透明矢量層上標注認知熱點，第一層透明矢量層上所標注的認知熱點位置與底層情境界面媒介上知識點的觀測點位置一一對應，結合各觀測點所要觀測的知識點及其學習考察要求，對第一層透明矢量層上的各認知熱點設置相應的屬性，用以將底層情境界面媒介上各知識點、知識點的觀測點位置、以及知識點的學習考察要求耦合到第一層透明矢量層的認知熱點上；并根據客觀知識結構，以認知熱點所對應的知識點為判斷對象，判斷第一層透明矢量層上所有兩認知熱點間是否存在邏輯關系，在第一層透明矢量層上所有兩存在邏輯關系的認知熱點間繪制連線，結合連線兩端兩認知熱點所對應的知識點的邏輯關系，對連線設置相應的屬性；其中認知熱點為可被感知的對象；

2)將第一層透明矢量層上所有存在邏輯關系的認知熱點構成認知集合，在第一層透明矢量層上疊置繪制第二層透明矢量層，再在第二層透明矢量層上繪制認知熱點，以對由第一層透明矢量層上認知熱點構成的認知集合進行標注，結合該各認知集合對應于知識結構中的知識點及其學習考察要求，對第二層透明矢量層上的每個認知熱點設置相應的屬性，用以將由第一層透明矢量層上存在邏輯關系的認知熱點形成的各認知集合的知識點、以及知識點的學習考察要求耦合到第二層透明矢量層的各認知熱點上；并在第二層透明矢量層的認知熱點與與之所有存在邏輯關系的認知熱點間繪制連線，結合連線兩端兩認知熱點所對應的知識點的邏輯關系，對連線設置相應的屬性；