智慧学习环境中的学生兴趣建模研究

发布时间：2020-05-17 04:23

【摘要】：随着“互联网+”时代的到来,以物联网、云计算、大数据、人工智能等新兴技术的快速发展,技术变革教育的时代已经到来,资源的多元化、数据的规模化和计算的智能化,为个性化支持服务的研究和实践提供了契机。个性化学习是智慧教育诉求下未来的学习方式,而学习者兴趣特征模型是个性化学习服务的核心。智慧教室的研究虽然取得了一定成效,但也存在不容忽视的不足,即如何利用智慧教室满足学习者的“个性化需求”,以及给予学生“个性化反馈”仍然是亟待解决的问题。为此,构建智慧学习环境中的学生兴趣模型,有利于教学者更好的捕捉学生的学习兴趣和个性化需求,以便为其提供个性化的学习服务。本文所提出的学生兴趣模型构建方法,针对的是学生课堂学习兴趣的量化分析。以三维向量空间模型来构建智慧学习环境中的学生兴趣模型。该模型从兴趣外显行为的三个维度来表征学生的课堂学习兴趣,即从学生的课堂注意力、课堂参与度和学习情感体验这三个维度来收集学生的兴趣信息,并针对三个维度分别设计了相应的数据采集规则和量化技术。在数据采集方面,本研究以课堂环境中较易采集的坐姿特征来间接采集学生的课堂注意力,设计了坐姿-注意力水平映射规则库,通过学生的坐姿特征,匹配相应的课堂注意力水平;以课堂参与行为频次来量化学生的课堂参与度,设计了包含三个维度七个指标的课堂参与行为观测表,用以记录学生的课堂参与行为类型和频次;以学生的面部表情特征来量化学生的学习情感体验,设计了面部活动单元编码系统,据此以眉眼、嘴部特征构建编码对,并与设计的面部表情规则识别库进行匹配,以获取对应的七种表情类型,并将这七种表情进一步划分为感兴趣和不关注。在量化技术上,选择线性加权和K均值聚类相结合的方式,来量化学生的课堂学习兴趣。最后,结合智慧教室环境中的学科录制视频,对所构建的学生兴趣模型进行实例分析,提取教学视频片段中的学生课堂注意力、课堂参与度、学习情感这三个维度的兴趣外显行为信息,按照相应的量化技术计算学生的课堂学习兴趣,以验证该模型的有效性。
【图文】：

增强现实,感知系统,基础设施,系统模型

风华等提出了邋“ｉＳＭＡＲＴ”系统模型，该模型介绍了智慧教室的组成系统［２２］。本逡逑研宄依据文献研宄和智慧教室理论框架总结，提出了邋ＩＡ－ＳＭＡＲＴ智慧教室构建的逡逑系统模型，如图２．１所示。逦逦逡逑／逦｜物理空间子系ｉ￣｜—逡逑丨，逦／逦｜桌椅装置子系统｜一逡逑１云端焌子魏Ｉ供电配电子系统Ｉ－逡逑＠yU幰}rＩ逦Ｚ泛■章＿术＇邋［；逦通风空调子系统一逡逑／逦Ｉ灯光照明子系逡逑—Ｉ课堂录播子系＾ｐ＼／实时Ｒ记录＼＿ｉ逦＿／增强Ａ现实＼／Ｚ丨交互演示子系统Ｉ一逡逑一电子学档子ｉＦｊ逦ｒ＼逦视频会议子系逡逑—｜课程应答子４逦｜穿戴装备子系逡逑，白适会学习＾逦１１逦＾网络ｓ感知网络接入子系统—逡逑—｜学习者栜子~T析系＾邋Ｉ逦＼邋＼邋＾邋／逦｜人体识财系统Ｉ—逡逑￣＼邋１监控子系统ｎ—逡逑图２．１智慧教室的ＩＡ－ＳＭＡＲＴ系统模型逡逑该系统模型包含基础设施系统（Ｉｎｆｒａｓｔｒｕｃｔｕｒｅ邋ｓｙｓｔｅｍ邋）、增强现实系统逡逑（Ａｕｇｍｅｎｔｅｄ邋Ｒｅａｌｉｔｙ邋ｓｙｓｔｅｍ）、网络感知系统（Ｎｅｔｗｏｒｋ邋Ｓｅｎｓｏｒ邋ｓｙｓｔｅｍ）、可视化管逡逑理系统（Ｖｉｓｕａｌ邋Ｍａｎａｇｅｍｅｎｔ邋ｓｙｓｔｅｍ）、自适应学习分析系统（Ｌｅａｒｎｉｎｇ邋Ａｎａｌｙｓｉｓ）、逡逑实时记录系统（Ｒｅａｌ－ｔｉｍｅ邋Ｒｅｃｏｒｄｉｎｇ邋ｓｙｓｔｅｍ）和泛在技术（Ｕｂｉｑｕｉｔｏｕｓ邋Ｔｅｃｈｎｏｌｏｇｙ逡逑ｓｙｓｔｅｍ）等七个子系统，提取每个子系统名字的首字母，简称为“ＩＡ－ＳＭＡＲＴ”。逡逑其中，基础设施子系统包含５个子系统，即物理空间子系统、桌椅装置子系统、逡逑供电配电子系统、通风空调子系统、灯光照明子系统

基本特征,教学主体,流程创新,虚拟空间

虚拟空间的无缝结合；能够便捷的获取海量学习资源；支持教学主体间的多方互逡逑动，支持教学模式和流程创新［２５］。本文总结了智慧教室相对于传统教室的基本特逡逑征，如上图２．２所示，主要包含以下几个方面：逡逑（１）人性化逡逑智慧教室的人性化体现在智慧教室的设计更多地关注教室的使用者，，即教师逡逑１１逡逑
【学位授予单位】：华中师范大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2019
【分类号】：G434

【参考文献】