基于游戏教学的分层数据挖掘方法研究与应用
发布时间：2021-08-12 05:30
该文基于游戏教学和数据挖掘算法,首次开展了游戏教学的数据挖掘方法问题研究,提出了分层挖掘的概念和应用方法,通过研究游戏教学中的数据元素、教学目的和教学效果之间的关系,完成了游戏教学形态化的设计。提出了游戏教学的数据框架、数据元素、数据定义和数据驱动,构建了分层数据挖掘模型和分层挖掘逻辑结构,分析了数据视点层、数据意义层、数据元素层和元素来源获取层之间的关系,提出了不同视点在教学管理、教学设计下的数据挖掘函数嵌套分量和控制关系。首次提出了游戏知识的获取、知识的聚类和知识挖掘的方法,提出了数据挖掘量化强度的概念,构建了基于数据分层挖掘的游戏设计与能力培养评测关系控制模型,为未来游戏教学设计框架及元素设计提供了参考标准。
【文章来源】：中国电化教育. 2019,(02)北大核心CSSCI
【文章页数】：8 页
【部分图文】：
游戏教学挖掘模型
源广泛，体现了游戏设计的功能元素，被存储于不同的数据库中。不同的底层元素聚类形成关系的数量就是因果关系的强度，是所有学习者对某一个元素反应的概率，是所有学习者对这个元素反应的能力评价。建立某一个元素的聚合挖掘特性，以强度作为因果关系系数或权重，在其中根据概率进行权重计算，就可以系列地构成各层数据挖掘因果关系控制模型，控制模型从质到量上对数据挖掘进行了方法性描述，通过控制模型的构建，可以使教学视点的观察者明确根目标的影响因素及控制方。(二)分层挖掘逻辑结构分层挖掘逻辑结构如图3所示，自下而上分别是元素来源获取层、数据元素层、数据意义层和数据视点层。其中每一个上层的数据均可以被看作因变量y，其下层数据则是自变量x，下层数据经过大数据挖掘形成的相关函数f转换后可以求得上层数据的值。自变量可以是自然的数据源或情节故事源，也可以是人为隐含构造出来的教学中间行为结果，因变量和自变量是一个相对的概念。每一层既可以是它上层的自变量，也可以是它下层的因变量，因此便可以形成顶层数据与底层数据的多级嵌套转换关系。挖掘中以谁为核心点，则可以视其为y，是挖掘的原点，视点决定数据挖掘的方向，视点不同，原点不同，挖掘路径不同。多级嵌套分层数据挖掘提出了自顶向下的挖掘方向和自底向上数据组合方向，形成了完整多层次函数嵌套挖掘框架。自顶向下的挖掘由挖掘根目标为源头出发，以正序方向进行挖掘问题需求式延伸。自底向上数据组合是由反方向底层数据因果关系挖掘结果与中间层子挖掘目标衔接，进而获得根根目标中层元素1中层元素2中层元素n所有人对元素1效果聚类分聚类11分聚类21分聚类12分聚类n1………………所有人对元素2效果聚类所有
闶?对所有学习者与不同的功能元素作用产生的效果的聚类，对每一个元素的聚类中可以体现多种学习能力，假设元素1实现的是发动机的检测功能，则对元素1的聚类中，既体现了知识的运用能力，又体现了学习者的超越能力。同样，对于同一个中间层元素而言，它的能力也体现在学习者对不同元素的反应中，例如创新能力既可以体现在元素2的分聚类中，也可以体现在对元素n的分聚类中。例如在发动机拆装过程中学习者可以创新闯关方法，也可以在漫游中创新学习路径。汽车人才培养素质的控制模型构成如公式3所示，其构建示意图如图5所示。汽车人才培养素质=记忆能力+运用能力+技能能力+超越能力+创新能力(3)(二)游戏教学分层挖掘逻辑结构以人才培养素质中总成绩评价为例，形成了如图6所示的总成绩评价分层挖掘逻辑结构。元素来源获取层中拥有大量的与成绩相关的实体数据库，数据库中记录了每次操作轨迹记录的各层内容和各层表现的成绩，包括编导库、轨迹库、成绩库、元素触发库等，通过对数据库中数据的关联等操作，形成数据元素层中与成绩相关的底层轨迹记录集，记录集记录的是学习者学习轨迹、学习动作和底层成绩，对这些数据进行挖掘分析，便可以形成数据意义层中在各个游戏中产生的逻辑成绩和游戏过程的表现子成绩，最终根据已有的成绩训练模型，形成数据视点层的总成绩评价，即游戏教学结束后的总成绩。(三)中层元素构建五个中层元素的定义、基本元素组成、驱动及环境参数如表1-5所示，其中符号“∨”代表了多个元素的并集，符号“∧”代表了多个元素的交集。由于汽车实验游戏教学具有很强的时间连续性，随着时间的不断推移，学习者会通过不同的学习行为表现出其对知识的理解、对知识的运用和对知识的创新所具有的不同表现形?
【参考文献】：
期刊论文
[1]基于远程教学视点下的大数据挖掘模式问题研究[J]. 张琳,李小平,张少刚,陈建珍,孙志伟,孙清亮. 中国电化教育. 2018(04)
[2]智能虚拟现实/增强现实教学系统构造研究[J]. 李小平,张琳,张少刚,陈建珍,许梦幻. 中国电化教育. 2018(01)
[3]基于虚拟现实和增强现实的教育游戏应用及发展前景[J]. 王辞晓,李贺,尚俊杰. 中国电化教育. 2017(08)
[4]虚拟现实/增强现实下混合形态教学设计研究[J]. 李小平,张琳,赵丰年,陈建珍,许梦幻. 电化教育研究. 2017(07)
[5]教育游戏应用于学科教学的现状与问题分析——基于2001—2011年度中文期刊的文献统计研究[J]. 刘成新,王秋娟. 电化教育研究. 2012(12)
[6]4R教学融入教育游戏设计[J]. 高岚岚. 电化教育研究. 2012(07)
[7]数字化教育游戏教学系统设计模式初探[J]. 宋阳. 现代教育技术. 2011(08)
本文编号：3337684
【文章来源】：中国电化教育. 2019,(02)北大核心CSSCI
【文章页数】：8 页
【部分图文】：
游戏教学挖掘模型
源广泛，体现了游戏设计的功能元素，被存储于不同的数据库中。不同的底层元素聚类形成关系的数量就是因果关系的强度，是所有学习者对某一个元素反应的概率，是所有学习者对这个元素反应的能力评价。建立某一个元素的聚合挖掘特性，以强度作为因果关系系数或权重，在其中根据概率进行权重计算，就可以系列地构成各层数据挖掘因果关系控制模型，控制模型从质到量上对数据挖掘进行了方法性描述，通过控制模型的构建，可以使教学视点的观察者明确根目标的影响因素及控制方。(二)分层挖掘逻辑结构分层挖掘逻辑结构如图3所示，自下而上分别是元素来源获取层、数据元素层、数据意义层和数据视点层。其中每一个上层的数据均可以被看作因变量y，其下层数据则是自变量x，下层数据经过大数据挖掘形成的相关函数f转换后可以求得上层数据的值。自变量可以是自然的数据源或情节故事源，也可以是人为隐含构造出来的教学中间行为结果，因变量和自变量是一个相对的概念。每一层既可以是它上层的自变量，也可以是它下层的因变量，因此便可以形成顶层数据与底层数据的多级嵌套转换关系。挖掘中以谁为核心点，则可以视其为y，是挖掘的原点，视点决定数据挖掘的方向，视点不同，原点不同，挖掘路径不同。多级嵌套分层数据挖掘提出了自顶向下的挖掘方向和自底向上数据组合方向，形成了完整多层次函数嵌套挖掘框架。自顶向下的挖掘由挖掘根目标为源头出发，以正序方向进行挖掘问题需求式延伸。自底向上数据组合是由反方向底层数据因果关系挖掘结果与中间层子挖掘目标衔接，进而获得根根目标中层元素1中层元素2中层元素n所有人对元素1效果聚类分聚类11分聚类21分聚类12分聚类n1………………所有人对元素2效果聚类所有
闶?对所有学习者与不同的功能元素作用产生的效果的聚类，对每一个元素的聚类中可以体现多种学习能力，假设元素1实现的是发动机的检测功能，则对元素1的聚类中，既体现了知识的运用能力，又体现了学习者的超越能力。同样，对于同一个中间层元素而言，它的能力也体现在学习者对不同元素的反应中，例如创新能力既可以体现在元素2的分聚类中，也可以体现在对元素n的分聚类中。例如在发动机拆装过程中学习者可以创新闯关方法，也可以在漫游中创新学习路径。汽车人才培养素质的控制模型构成如公式3所示，其构建示意图如图5所示。汽车人才培养素质=记忆能力+运用能力+技能能力+超越能力+创新能力(3)(二)游戏教学分层挖掘逻辑结构以人才培养素质中总成绩评价为例，形成了如图6所示的总成绩评价分层挖掘逻辑结构。元素来源获取层中拥有大量的与成绩相关的实体数据库，数据库中记录了每次操作轨迹记录的各层内容和各层表现的成绩，包括编导库、轨迹库、成绩库、元素触发库等，通过对数据库中数据的关联等操作，形成数据元素层中与成绩相关的底层轨迹记录集，记录集记录的是学习者学习轨迹、学习动作和底层成绩，对这些数据进行挖掘分析，便可以形成数据意义层中在各个游戏中产生的逻辑成绩和游戏过程的表现子成绩，最终根据已有的成绩训练模型，形成数据视点层的总成绩评价，即游戏教学结束后的总成绩。(三)中层元素构建五个中层元素的定义、基本元素组成、驱动及环境参数如表1-5所示，其中符号“∨”代表了多个元素的并集，符号“∧”代表了多个元素的交集。由于汽车实验游戏教学具有很强的时间连续性，随着时间的不断推移，学习者会通过不同的学习行为表现出其对知识的理解、对知识的运用和对知识的创新所具有的不同表现形?
【参考文献】：
期刊论文
[1]基于远程教学视点下的大数据挖掘模式问题研究[J]. 张琳,李小平,张少刚,陈建珍,孙志伟,孙清亮. 中国电化教育. 2018(04)
[2]智能虚拟现实/增强现实教学系统构造研究[J]. 李小平,张琳,张少刚,陈建珍,许梦幻. 中国电化教育. 2018(01)
[3]基于虚拟现实和增强现实的教育游戏应用及发展前景[J]. 王辞晓,李贺,尚俊杰. 中国电化教育. 2017(08)
[4]虚拟现实/增强现实下混合形态教学设计研究[J]. 李小平,张琳,赵丰年,陈建珍,许梦幻. 电化教育研究. 2017(07)
[5]教育游戏应用于学科教学的现状与问题分析——基于2001—2011年度中文期刊的文献统计研究[J]. 刘成新,王秋娟. 电化教育研究. 2012(12)
[6]4R教学融入教育游戏设计[J]. 高岚岚. 电化教育研究. 2012(07)
[7]数字化教育游戏教学系统设计模式初探[J]. 宋阳. 现代教育技术. 2011(08)
本文编号：3337684
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