《自適應學習系統(tǒng)設計與實現(xiàn)》由會員分享，可在線閱讀，更多相關《自適應學習系統(tǒng)設計與實現(xiàn)（42頁珍藏版）》請在裝配圖網(wǎng)上搜索。

1、自 適 應 學 習 系 統(tǒng) 設 計 與 實 現(xiàn) 匯 報 內(nèi) 容l 引 言l 自 適 應 學 習 系 統(tǒng) 設 計l 自 適 應 學 習 系 統(tǒng) 實 現(xiàn) 一 、 引 言l 自 適 應 超 媒 體 系 統(tǒng) 定 義 (Brusilovsky, 1996) hypertext and hypermedia systems which reflect some features of the user in the user model and apply this model to adapt various visible aspects of the system to the user. In o

2、ther words, the system should satisfy three criteria: l it should be a hypertext or hypermedia system l it should have a user model l it should be able to adapt the hypermedia using this model l 其 他 自 適 應 學 習 系 統(tǒng) 定 義l attempt to be different for different students and groups of students l attempt to

3、 be more adaptive by building a model of the goals, preferences, knowledge and performance of each individual student (user/learner model) and using this model throughout the interaction with the student in order to adapt to the needs of that student 一 種 通 用 的 自 適 應 學 習 系 統(tǒng) 模 型 美 國 匹 茲 堡 大 學 信 息 科 學

4、 學 院 的 Peter Brusilovsky提 出 了 一 個 自 適 應 學 習 系 統(tǒng) （ 也 稱 為AEHS， Adaptive Educational hypermedia systems） 的 通 用 模 型 。 自 適 應 學 習 系 統(tǒng) 通 用 模 型 AEHS包 含 四 個 主 要 組 件 ：l 領 域 模 型 （ Domain Model） ， 描 述 領 域 知 識 結 構 ， 包括 概 念 和 概 念 間 的 聯(lián) 系 ；l 學 生 模 型 （ Student Model） ， 也 稱 為 用 戶 模 型 （ UM，User Model） ， 代 表 學 生 特 征 ，

5、 描 述 每 一 用 戶 的 知 識 、傾 向 及 興 趣 愛 好 等 信 息 ；l 教 育 學 模 型 （ Pedagogical Model） ， 定 義 了 根 據(jù) 學 生模 型 中 的 信 息 訪 問 領 域 模 型 各 個 部 分 的 規(guī) 則 ；l 自 適 應 引 擎 （ Adaptive Engine） ， 是 創(chuàng) 建 和 更 新 領 域概 念 及 鏈 接 的 全 部 軟 件 環(huán) 境 ， 使 用 其 他 模 型 中 的 信 息 對學 習 者 進 行 個 性 化 的 選 擇 、 注 釋 和 呈 現(xiàn) 學 習 內(nèi) 容 ； l 接 口 模 塊 （ Interface Module） ， 代

6、 表 并 定 義 了 用 戶 與自 適 應 學 習 系 統(tǒng) 間 的 交 互 。 研 究 現(xiàn) 狀l 自 適 應 學 習 系 統(tǒng) 主 要 參 考 模 型 （ 黃 伯 平 、 趙 蔚 等 . 自 適 應 學 習 系 統(tǒng) 參 考 模 型 比 較 分 析 研 究 . 中 國 電 化 教 育 J， 2009， (8):97-101.）l AHAM（ 自 適 應 超 媒 體 應 用 模 型 ）l 典 型 系 統(tǒng) 有 AHA! l LAOS（ Layered WWW AHS Authoring Model）l 典 型 系 統(tǒng) 有 MOT（ My Online Teacher） l XAHM （ XML 自 適

7、 應 超 媒 體 模 型 ）l 典 型 系 統(tǒng) 有 DISASl WebML， 是 一 種 可 視 化 語 言 ， 用 于 具 體 說 明 Web應用 程 序 的 內(nèi) 容 結 構 和 內(nèi) 容 組 織 呈 現(xiàn) 并 將 其 轉 化 為 超文 本 形 式 。 l 典 型 系 統(tǒng) 有 CMS（ Conference Management System） 研 究 現(xiàn) 狀l 從 學 習 風 格 角 度 考 慮 l 基 于 蟻 群 算 法 ACS l 基 于 關 聯(lián) 規(guī) 則 挖 掘 算 法 IDEAL l 基 于 Felder-Silverman（ 菲 爾 德 希 爾 佛 曼 ） 學 習風 格 模 型 CS

8、388、 Tangow、 MANIC、MASPLANG、 LSAS等l 基 于 Honey & Mumford（ 哈 尼 芝 福 ） 學 習 風 格模 型 INSPIRE l 從 認 知 水 平 角 度 考 慮 l 基 于 遺 傳 算 法 PELS l 基 于 關 聯(lián) 規(guī) 則 算 法 ELM-ART 我 們 的 研 究l 在 用 戶 模 型 中 主 要 考 慮 學 習 風 格 和 認 知 水 平 。l 研 發(fā) 了 SAELS（ Semantic Adaptive E-learning System） 。l 該 系 統(tǒng) 引 入 本 體 ， 能 對 學 習 資 源 進 行 語 義 描 述 ，對 學

9、 習 風 格 、 認 知 水 平 進 行 語 義 診 斷 ， 使 學 習資 源 和 學 習 路 徑 根 據(jù) 學 習 者 模 型 動 態(tài) 呈 現(xiàn) ， 實現(xiàn) 了 資 源 共 享 、 重 用 和 個 性 化 推 薦 。l 實 現(xiàn) 學 習 者 適 應 系 統(tǒng) 和 系 統(tǒng) 適 應 學 習 者 的 雙 向適 應 。 二 、 自 適 應 學 習 系 統(tǒng) 設 計 1.自 適 應 學 習 系 統(tǒng) 參 考 模 型 l 用 戶 模 型 （ User Model） 和 學 習 行 為（ Learning Behaviors）l 用 戶 模 型 描 述 用 戶 的 個 體 特 征 ， 如 學 習 者 基 本 信 息描

10、述 （ 姓 名 、 性 別 、 出 生 日 期 、 電 話 、 電 子 郵 件 、受 教 育 水 平 、 職 業(yè) 等 ） 、 學 習 風 格 、 認 知 水 平 和 興趣 偏 好 等 。 l 學 習 行 為 記 錄 了 學 習 者 的 學 習 歷 史 過 程 （ 如 學 習 者訪 問 學 習 資 源 的 媒 體 類 型 、 學 習 時 間 、 訪 問 次 數(shù)等 ） ， 系 統(tǒng) 可 以 根 據(jù) 用 戶 的 學 習 歷 史 記 錄 不 斷 的 更新 用 戶 模 型 。 l 領 域 模 型 （ Domain Model） l 描 述 領 域 知 識 的 結 構 ， 包 括 概 念 和 概 念 間 的

11、 聯(lián) 系 ，每 個 概 念 可 以 有 不 同 的 屬 性 ， 具 有 相 同 屬 性 的 概 念可 以 是 不 同 的 數(shù) 據(jù) 類 型 。 概 念 間 的 聯(lián) 系 是 聯(lián) 系 兩 個或 更 多 概 念 的 對 象 ， 具 有 唯 一 標 識 值 和 屬 性 。 l 自 適 應 模 型 （ Adaptation Model） l 定 義 了 如 何 根 據(jù) 用 戶 模 型 中 的 信 息 訪 問 領 域 模 型 各個 部 分 ， 產(chǎn) 生 自 適 應 動 作 ， 以 及 如 何 修 改 用 戶 模 型的 一 套 規(guī) 則 ， 這 些 規(guī) 則 體 現(xiàn) 出 對 課 程 的 教 學 設 計 的思 想 。

12、l 自 適 應 引 擎 （ Adaptive Engine） l 對 應 著 系 統(tǒng) 的 實 現(xiàn) ， 執(zhí) 行 適 應 性 規(guī) 則 ， 根 據(jù) 用 戶 模型 選 擇 、 組 裝 和 呈 現(xiàn) 頁 面 ， 實 現(xiàn) 根 據(jù) 用 戶 學 習 行 為歷 史 記 錄 修 改 與 維 護 用 戶 模 型 等 。 l 呈 現(xiàn) 模 型 （ Presentation Model） 系 統(tǒng) 根 據(jù) 用 戶 模 型 、 領 域 模 型 、 自 適 應 模 型 通 過自 適 應 引 擎 實 現(xiàn) 內(nèi) 容 、 導 航 和 學 習 活 動 序 列 等 三 方 面的 適 應 性 顯 示 。l 內(nèi) 容 顯 示l 系 統(tǒng) 根 據(jù) 用

13、 戶 的 學 習 風 格 呈 現(xiàn) 出 不 同 媒 體 類 型 （ 如 視 頻 、圖 片 、 文 本 等 ） 。l 系 統(tǒng) 根 據(jù) 用 戶 的 學 習 風 格 呈 現(xiàn) 出 不 同 事 實 或 抽 象 等 特 性 的學 習 內(nèi) 容 。 l 導 航 ： 系 統(tǒng) 根 據(jù) 學 習 風 格 、 認 知 水 平 劃 分 為 全 局 性 導航 和 局 部 性 導 航 。 l 全 局 性 導 航 主 要 由 領 域 知 識 樹 形 結 構 來 呈 現(xiàn) ， 通 過 樹 形 結構 可 以 顯 示 出 課 程 的 完 整 知 識 體 系 ， 并 通 過 學 習 狀 態(tài) 標 記顯 示 出 當 前 學 習 者 對 知 識

14、 的 掌 握 狀 態(tài) 。l 局 部 導 航 為 學 習 者 提 供 了 知 識 概 念 圖 ， 能 夠 清 楚 的 展 現(xiàn) 當前 知 識 點 的 相 關 知 識 、 先 前 知 識 、 后 向 知 識 。 l 呈 現(xiàn) 模 型 （ Presentation Model）l 學 習 活 動 序 列 ： 系 統(tǒng) 根 據(jù) 學 習 者 的 學 習 風 格 適 應 推薦 學 習 序 列 。l 如 對 于 活 躍 型 學 習 者 ， 則 系 統(tǒng) 推 薦 學 習 活 動 序 列 是 ： 參與 討 論 （ 必 選 ） 閱 讀 學 習 材 料 （ 推 薦 ） 個 案 研 究（ 推 薦 ） 做 練 習 （ 必 選

15、） 完 成 測 試 （ 必 選 ） ；l 對 于 沉 思 型 學 習 者 ， 則 系 統(tǒng) 推 薦 學 習 活 動 序 列 是 ： 閱 讀學 習 材 料 （ 必 選 ） 個 案 研 究 （ 必 選 ） 參 與 討 論 （ 推薦 ） 做 練 習 （ 必 選 ） 完 成 測 試 （ 必 選 ） 。 2. 用 戶 模 型 構 建l 國 際 上 最 為 重 要 的 用 戶 建 模 標 準 是 IMS LIP和IEEE PAPI。l 國 內(nèi) 用 戶 建 模 標 準 是 教 育 部 教 育 信 息 化 技 術 標準 委 員 會 在 CELTS中 定 義 的 學 習 者 模 型CELTS-11、 學 生 身

16、份 標 識 CELTS-13和 學 力定 義 規(guī) 范 CELTS-14。l 本 系 統(tǒng) 依 據(jù) IEEE PAPI和 CELTS-11。 用 戶 模 型 的 組 成 部 分類 別 組 成 部 分學 生 描 述 姓 名 、 性 別 、 出 生 日 期 、 電 話 、 電 子 郵 件 、 受 教 育 水 平 、職 業(yè)學 習 風 格 信 息 加 工 （ 活 躍 /沉 思 ） 、 感 知 （ 感 悟 /直 覺 ） 、 信 息 輸 入（ 視 覺 /言 語 ） 、 內(nèi) 容 理 解 （ 序 列 /綜 合 )認 知 水 平 背 景 知 識 、 知 識 熟 練 程 度 、 認 知 能 力 （ 識 記 、 理 解

17、 、 應用 、 分 析 、 綜 合 、 評 價 ）興 趣 偏 好 偏 好 資 源 類 型 （ 圖 像 、 動 畫 、 音 頻 /視 頻 、 文 本 ） 、 偏 好資 源 時 間 、 參 與 討 論 主 題 、 關 注 知 識 點學 習 歷 史 學 習 路 徑 、 學 習 資 源 類 型 、 停 留 時 間 、 瀏 覽 次 數(shù) 、 練 習 次 數(shù) 學 習 風 格l Felder-Silverman學 習 風 格 模 型 （ 由 Felder和Soloman開 發(fā) 了 此 學 習 風 格 的 量 表 ， 稱 為 所 羅 門學 習 風 格 量 表 ） ；l 用 于 系 統(tǒng) 前 測 推 斷 用 戶 學

18、 習 風 格 ， 現(xiàn) 已 得 到 越 來越 多 研 究 者 的 認 可 ；l 大 量 實 驗 數(shù) 據(jù) 表 明 ， 其 在 網(wǎng) 絡 教 學 環(huán) 境 下 具 有 良好 的 適 用 性 和 信 效 度 。 Felder-Silverman學 習 風 格 模 型l 4個 組 維 度 8種 類 型 信 息 加 工 （ 活 躍 /沉 思 ） 感 知 （ 感 悟 /直 覺 ） 信 息 輸 入 （ 視 覺 /言 語 ） 內(nèi) 容 理 解 （ 序 列 /綜 合 ) 學 習 風 格 確 定 及 更 新 過 程l 依 據(jù) 所 羅 門 學 習 風 格 量 表 ， 在 注 冊 系 統(tǒng) 時 測 試得 出 一 個 初 始 的

19、 用 戶 學 習 風 格 ；l 經(jīng) 過 一 段 時 間 的 學 習 ， 通 過 挖 掘 學 習 行 為 模 式再 對 系 統(tǒng) 中 的 用 戶 學 習 風 格 進 行 更 新 直 至 符 合真 實 的 用 戶 學 習 風 格 ；l 根 據(jù) 不 同 類 型 的 學 習 風 格 ， 適 應 性 地 向 用 戶 推薦 最 佳 學 習 活 動 序 列 和 學 習 資 源 。 l 本 系 統(tǒng) 依 據(jù) 不 同 類 型 的 學 習 風 格 呈 現(xiàn) 不 同 的l 學 習 活 動 序 列 l 學 習 資 源 媒 體 類 型 l 學 習 資 源 抽 象 程 度 l 學 習 過 程 行 為 模 式 用 戶 模 型 本

20、 體 概 念 模 型 參 考 規(guī) 范 l 學 習 風 格 與 活 動 序 列 l 是 指 為 達 到 學 習 目 標 ， 系 統(tǒng) 能 根 據(jù) 用 戶 的 個 性 差 異呈 現(xiàn) 出 一 套 切 實 可 行 的 學 習 方 案 ， 這 個 學 習 方 案 整合 了 學 習 目 標 、 學 習 任 務 、 操 作 步 驟 、 交 互 形 式 、評 價 機 制 等 。l 學 習 風 格 與 媒 體 類 型l 媒 體 類 型 是 指 用 于 描 述 用 戶 選 擇 資 源 媒 體 格 式 時 的傾 向 。 l 學 習 風 格 與 抽 象 程 度 l 抽 象 程 度 是 指 用 于 描 述 用 戶 選 擇

21、 學 習 事 實 、 結 構 化 、有 序 化 的 知 識 或 是 選 擇 新 概 念 抽 象 知 識l 學 習 風 格 與 行 為 模 式 l 登 陸 系 統(tǒng) （ 登 陸 次 數(shù) 、 登 陸 總 時 間 ）l 訪 問 論 壇 （ 訪 問 次 數(shù) 、 訪 問 時 間 、 發(fā) 帖 量 、 讀 貼 量 ）l 測 試 系 統(tǒng) （ 單 次 測 試 所 用 時 間 、 單 次 測 試 預 設 時 間 ）l 學 習 資 源 （ 媒 體 類 型 、 抽 象 系 數(shù) 、 學 習 次 數(shù) 、 實 際 學習 時 間 、 學 習 預 設 時 間 ） l 更 新 用 戶 模 型 中 的 學 習 風 格 直 至 使 其

22、 符 合 真 實 的 學 習者 學 習 風 格 認 知 水 平l 認 知 水 平 的 估 算 主 要 通 過 學 生 的 練 習 測 驗 記 錄估 算 出 學 生 對 某 一 知 識 點 的 掌 握 情 況 ， 然 后 系統(tǒng) 根 據(jù) 用 戶 的 認 知 水 平 不 同 推 薦 相 應 層 次 的 知識 資 源 ， 從 而 制 定 更 加 個 性 化 的 學 習 過 程 和 學習 目 標 。l 從 兩 個 維 度 出 題 ： 概 念 知 識 理 解 等 級 （ C） 、難 度 級 別 （ D） 。l 采 用 概 念 累 積 計 分 法 估 算 學 生 認 知 水 平 。 問 題 (Q) 概 念

23、累 積 計 分 參 考 值識 記 （ 1 ） 領 會 （ 2 ） 運 用 （ 3 ）難 度級 別 回 答正 確 難 度級 別 回 答正 確 難 度級 別 回 答正 確問 題 1 0 .8 0 .8 0 .3 問 題 2 0 .9 0 .5 0 .2問 題 3 0 .8 0 .3 0 .1平 均 難 度 級 別（ arank） 0 .8 3 0 .5 3 0 .2實 際 累 積 計 分（ rscore） 3 4 3參 考 值 （ rvalue） 3 6 9理 解 等 級 (C) 3.領 域 模 型 構 建l 依 據(jù) Dublin Core和 IEEE LOM兩 大 元 數(shù) 據(jù) 標準 ；l 從 章

24、 、 節(jié) 、 知 識 點 和 學 習 對 象 四 部 分 設 計 領 域模 型 ；l 學 習 對 象 本 體 描 述 知 識 點 的 各 種 屬 性 映 射 實 體 ，包 括 與 用 戶 模 型 相 匹 配 的 媒 體 類 型 、 抽 象 系 數(shù) 、活 動 序 列 、 呈 現(xiàn) 順 序 等 屬 性 。 領 域 模 型 的 設 計 規(guī) 范 三 、 系 統(tǒng) 的 實 現(xiàn)l 核 心 技 術l JAVA+SQLServer技 術l 本 體 技 術 系統(tǒng)的主界面圖 平 臺 網(wǎng) 址 ： http:/59.73.198.233:9000/sals/ 活 躍 型 與 沉 思 型 更 多 影 響 的 是 學 習 者

25、 的 學 習 活 動 序 列 活 躍 型 學 習 活 動 序 列 沉 思 型 學 習 活 動 序 列 視 覺 型 與 言 語 型 更 多 影 響 的 是 學 習 資 源 的 媒 體 類 型 言 語 型 學 習 資 源 視 覺 型 學 習 資 源 查 看 知 識 點 的 前 項 知 識 點 、 后 向 知 識 點 和 相 關 知 識 點 采 用 JAVA的 開 源 類 庫 JFreeChart實 現(xiàn) 對 學 習 者 學 習 過 程 中 學 習行 為 （ 包 括 訪 問 學 習 對 象 媒 體 類 型 和 時 間 ） 進 行 實 施 動 態(tài) 監(jiān) 控 總 結l 自 適 應 學 習 系 統(tǒng) 能 夠 為

26、 學 習 者 提 供 個 性 化 的 學習 服 務 ， 根 據(jù) 學 習 者 特 征 ， 采 取 相 應 的 學 習 策略 ， 推 薦 個 性 化 的 學 習 資 源 和 學 習 路 徑 。l 本 研 究 實 現(xiàn) 了 以 本 體 技 術 為 核 心 ， 以 用 戶 模 型為 依 據(jù) 的 個 性 化 學 習 資 源 和 學 習 路 徑 推 薦 ， 真正 實 現(xiàn) 了 學 習 的 個 性 化 。 l 進 一 步 工 作 進 行 實 證 研 究 ， 檢 驗 系 統(tǒng) 推 薦 的 最 佳 學 習 路徑 和 適 應 性 學 習 內(nèi) 容 的 信 度 和 效 度 ， 進 一 步修 正 系 統(tǒng) ， 使 系 統(tǒng) 趨

27、于 完 善 。 發(fā) 表 相 關 論 文 及 獲 獎1. 基 于 用 戶 模 型 的 個 性 化 本 體 學 習 資 源 推 薦 研 究 .中 國 電 化 教 育 ， 2010(5).2. 基 于 Felder-Silverman量 表 用 戶 學 習 風 格 模 型 的 修 正 研 究 .現(xiàn) 代 遠 距 離 教 育 ， 2010(1).3. 自 適 應 學 習 系 統(tǒng) 參 考 模 型 比 較 分 析 研 究 .中 國 電 化 教 育 ， 2009(8). 4. 語 義 網(wǎng) 自 適 應 學 習 系 統(tǒng) 中 領 域 本 體 的 構 建 .吉 林 大 學 學 報 (信 息 科 學 版 ),2008(

28、9).5. 基 于 語 義 網(wǎng) 的 自 適 應 學 習 系 統(tǒng) 中 用 戶 模 型 的 研 究 .開 放 教 育 研 究 ， 2008(4). 6. 基 于 認 知 風 格 的 Web數(shù) 據(jù) 挖 掘 構 建 學 生 模 型 .現(xiàn) 代 遠 距 離 教 育 ， 2008(2) .7.基 于 Web的 自 適 應 教 育 超 媒 體 系 統(tǒng) 現(xiàn) 狀 及 前 景 分 析 .中 國 電 化 教 育 ， 2007(3) . 8. Pedagogical Strategy Model in Adaptive Learning System Focusing on Learning Styles. Eduta

29、inment 2010:International Conference on E-learning and Games. Changchun China,2010.8. (EI)9. SOA Solution of Adaptive Learning System in Semantic Learning Web. Proceedings of 2009 International Conference on Computational Intelligence and Software Engineering. Wuhan China,2009.12. (EI)10. Student Mo

30、del in Adaptive Learning System Based on Semantic Web. Proceedings of the First International Workshop on Education Technology and Computer Science, IEEE Computer Society. Wuhan China,2009.3. (EI)11.指 導 碩 士 學 位 論 文 語 義 網(wǎng) 環(huán) 境 下 的 自 適 應 學 習 系 統(tǒng) 中 用 戶 模 型 的 研 究 ， 獲 吉 林 省 優(yōu) 秀碩 士 學 位 論 文 （ 2010） ， 吉 林 省 學 位 委 員 會 .