[發(fā)明專利]基于知識圖譜的自適應(yīng)導(dǎo)學(xué)方法及系統(tǒng)

在審

• 申請?zhí)枺?/td>: 202011396218.5
• 申請日: 2020-12-03
• 公開（公告）號: CN112506945A
• 公開（公告）日: 2021-03-16
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 李浩;杜旭;何青;張明焱
• 申請（專利權(quán)）人: 華中師范大學(xué)
• 主分類號: G06F16/242
• 分類號: G06F16/242;G06F16/332;G06F16/36;G06F40/289;G06F40/295;G06F40/30;G06K9/62;G06N3/08
• 代理公司: 武漢東喻專利代理事務(wù)所(普通合伙) 42224
• 代理人: 雷霄

1.一種基于知識圖譜的自適應(yīng)導(dǎo)學(xué)方法，其特征在于，包括步驟：

S1，構(gòu)建面向教學(xué)領(lǐng)域的知識圖譜和教學(xué)資源庫，將知識圖譜中的節(jié)點(diǎn)與教學(xué)資源庫中的教學(xué)資源相關(guān)聯(lián)，并且根據(jù)用戶的問答記錄構(gòu)建個(gè)人知識圖譜，個(gè)人知識圖譜中的節(jié)點(diǎn)具有認(rèn)知力屬性值，認(rèn)知力屬性值表征用戶對該節(jié)點(diǎn)的認(rèn)知水平；

S2，獲取用戶想要查詢的目標(biāo)知識點(diǎn)；

S3，根據(jù)該目標(biāo)知識點(diǎn)關(guān)聯(lián)的教學(xué)資源，生成學(xué)習(xí)路徑，該學(xué)習(xí)路徑包括若干項(xiàng)教學(xué)任務(wù)，每個(gè)教學(xué)任務(wù)的引導(dǎo)都采用有限狀態(tài)機(jī)實(shí)現(xiàn)，有限狀態(tài)機(jī)的狀態(tài)轉(zhuǎn)移閾值根據(jù)對應(yīng)用戶的個(gè)人知識圖譜中目標(biāo)知識點(diǎn)的認(rèn)知力屬性值確定。

2.如權(quán)利要求1所述的一種基于知識圖譜的自適應(yīng)導(dǎo)學(xué)方法，其特征在于，在所述步驟S2之后，且所述步驟S3之前，還包括步驟：

在用戶的個(gè)人知識圖譜中查詢目標(biāo)知識點(diǎn)，若目標(biāo)知識點(diǎn)已存在用戶的個(gè)人知識圖譜中，則獲取目標(biāo)知識點(diǎn)的知識點(diǎn)屬性值，若目標(biāo)知識點(diǎn)不存在用戶的個(gè)人知識圖譜中，則在用戶的個(gè)人知識圖譜中添加目標(biāo)知識點(diǎn)并初始化新增節(jié)點(diǎn)的認(rèn)知力屬性值。

3.如權(quán)利要求1所述的一種基于知識圖譜的自適應(yīng)導(dǎo)學(xué)方法，其特征在于，在所述步驟S3之后還包括步驟：

根據(jù)用戶在完成教學(xué)任務(wù)過程中的學(xué)習(xí)情況，更新用戶的個(gè)人知識圖譜中目標(biāo)知識點(diǎn)的認(rèn)知力屬性值。

4.如權(quán)利要求1所述的一種基于知識圖譜的自適應(yīng)導(dǎo)學(xué)方法，其特征在于，所述步驟S2包括步驟：

S21，接收用戶輸入的自然語言表述的問句，將問句進(jìn)行預(yù)處理和向量化，提取問句中的主題詞，利用詞典將主題詞映射知識圖譜中的一個(gè)節(jié)點(diǎn)；

S22，采用兩種方式來獲取候選知識點(diǎn)：方式一，利用知識圖譜檢索出與主題詞映射的節(jié)點(diǎn)關(guān)聯(lián)的節(jié)點(diǎn)，作為第一候選知識點(diǎn)；方式二，提取出問句中的實(shí)體和關(guān)系，合成知識庫結(jié)構(gòu)化查詢語句SPARQL，在知識圖譜中檢索出第二候選知識點(diǎn)；

S23，將第二候選知識點(diǎn)設(shè)置較高的權(quán)重，將第一候選知識點(diǎn)設(shè)置較低的權(quán)重，采用詞嵌入技術(shù)將第一候選知識點(diǎn)和第二候選知識點(diǎn)進(jìn)行向量化表示后，分別與問句的向量化表示做點(diǎn)積運(yùn)算，將點(diǎn)積運(yùn)算后的結(jié)果乘以對應(yīng)的權(quán)重，得到每個(gè)候選知識點(diǎn)的綜合評分；

S24，將綜合評分最高的候選知識點(diǎn)確認(rèn)為目標(biāo)知識點(diǎn)。

5.如權(quán)利要求1所述的一種基于知識圖譜的自適應(yīng)導(dǎo)學(xué)方法，其特征在于，所述步驟S3中，所述有限狀態(tài)機(jī)的狀態(tài)包括等待狀態(tài)、引導(dǎo)狀態(tài)和完成狀態(tài)；

其中，引導(dǎo)狀態(tài)內(nèi)部設(shè)置與具體教學(xué)任務(wù)相關(guān)的語義槽，從用戶完成教學(xué)任務(wù)過程中的交互信息提取信息，對語義槽的內(nèi)容進(jìn)行填充；

有限狀態(tài)機(jī)從引導(dǎo)狀態(tài)向完成狀態(tài)轉(zhuǎn)換所需填充的語義槽的個(gè)數(shù)根據(jù)有限狀態(tài)機(jī)對應(yīng)的教學(xué)任務(wù)的狀態(tài)轉(zhuǎn)移閾值確定；

當(dāng)有限狀態(tài)機(jī)的狀態(tài)為完成狀態(tài)時(shí)，該有限狀態(tài)機(jī)對應(yīng)的教學(xué)任務(wù)的引導(dǎo)過程結(jié)束，進(jìn)入學(xué)習(xí)路徑中的下一個(gè)教學(xué)任務(wù)。

6.如權(quán)利要求5所述的一種基于知識圖譜的自適應(yīng)導(dǎo)學(xué)方法，其特征在于，所述S5中狀態(tài)轉(zhuǎn)移閾值的計(jì)算方法為：

其中，W為教學(xué)任務(wù)的狀態(tài)轉(zhuǎn)移閾值，W0為教學(xué)任務(wù)的狀態(tài)轉(zhuǎn)移閾值的最小值，W1為教學(xué)任務(wù)的狀態(tài)轉(zhuǎn)移閾值的最大值，C為個(gè)人知識圖譜中目標(biāo)知識點(diǎn)的認(rèn)知力屬性值，∈為相關(guān)系數(shù)，且∈屬于[0,1],δ是表示有限狀態(tài)機(jī)對應(yīng)教學(xué)任務(wù)難度的隨機(jī)數(shù)。

7.如權(quán)利要求3所述的一種基于知識圖譜的自適應(yīng)導(dǎo)學(xué)方法，其特征在于，所述更新用戶的個(gè)人知識圖譜中目標(biāo)知識點(diǎn)的認(rèn)知力屬性值采用的計(jì)算公式為：

其中，previousC為該次教學(xué)引導(dǎo)之前目標(biāo)知識點(diǎn)的認(rèn)知力屬性值，updatedC為本次教學(xué)引導(dǎo)后結(jié)束后根據(jù)用戶的學(xué)習(xí)情況計(jì)算得出的用戶對目標(biāo)知識點(diǎn)的認(rèn)知力屬性值，和β為認(rèn)知力更新步長。