基于知识图谱的学习资源个性化推送研究 ——以初中代数为例
发布时间：2022-01-27 04:36
伴随着现代教育技术的革新和互联网技术的发展,为学习者推送个性化学习资源成为一种趋势。个性化教育对于学生本身发展的作用毋庸置疑,越来越多的个性化推送方法和个性化学习支持系统被提出和研发。但是,当前大部分的个性化推送方法更多基于在线学习者的在线学习行为数据进行推送,比较注重学习者的行为数据分析和基本信息数据,未能充分考虑基于认知的知识点之间的关系,导致个性化推送结果过于依赖在线学习平台中学习者自身,以及其他学习者的在线学习行为。基于此,本研究在认知层面上提出了基于知识图谱的个性化学习资源的推送研究。本文的主要研究内容包括:（1）以初中代数为例,提出初中数学知识图谱的构建方法,为实现基于知识图谱的个性化资源推送提供基础。具体过程为:结合初中数学知识点的逻辑与结构,确定知识图谱构建的流程;确定知识图谱中的约束规则;采集结构化和半结构化数据;定义初中代数知识图谱的类、实例及属性等;进行知识图谱的专家验证。初中代数知识图谱包括了知识点、相似习题、题型、教学视频等资源,每一道习题都包含了不同的知识点,在之后的相似度计算中,识别出本题所涉及到的知识点,利用知识点返回知识图谱进行查找与匹配知识图谱中的资...
【文章来源】：渤海大学辽宁省
【文章页数】：87 页
【学位级别】：硕士
【部分图文】：
静态和动态本体图
渤海大学硕士学位论文20图3-3Protégé工作界面（四）基于本体的初中代数知识图谱的构建实现1.确定初中代数知识图谱的构建目标初中代数知识图谱构建的最终目的是为了实现个性化推送，引导和帮助学生掌握初中代数知识的内涵与结构，提高数学问题的解决能力。在现代教育技术背景下，为学习者提供能满足其个性化需求的、即时的、开放性的学习资源，聚合考试重难点知识、题型，并为每一类题型给予学生提示，以小步子的形式逐步深入，不断地提高学习者的认知水平和学习能力。2.初中代数数据源采集（1）教材与习题集数据源采集数学教科书是数学专业领域、教育领域专家与学者依据学生认知规律和知识结构编排的合乎逻辑的学习资源，其知识内容全面、知识体系完善、知识层次清晰。数学教科书配有本学科的课程标准，数学知识的重难点突出，也与数学学科素养相联系。同时，初中代数知识图谱的数据源的选择应该遵循如下五个规则：（1）有较高的权威性；（2）具备学科系统性；（3）数据内容准确性；（4）数据范围广泛性；（5）数据针对性。针对以上原则，结合实际教学情况，本研究的大部分数据选自教科书《初中数学（北师大版）》以及学生、教师认可度较高、参考性价值高的辅导资料。初中代数的知识图谱工程较大，也需要数学专业领域的专家参与制定，因此本研究的知识大多采用了人工的方式录入Protégé工具之中。（2）百度百科数据源采集网络爬虫技术对于数据的获娶处理非常高效准确，被广泛的应用于多个领域，具有数据采集源适用性高、采集深度强、采集类别广等特点。因此，本研究利用Python语言编写的CrawlerFramework——Scrapy，采用了广度、深度优先遍历等策略，对百度
渤海大学硕士学位论文22图3-5百度百科中“一元二次方程”爬取结果（3）中文维基百科数据源采集维基百科本质是一种类目结构的语料库，语言类型丰富，如中文维基百科、英文维基百科等，实体概念、关系或相关知识的更新效率相较于其他的数据源来说更高。本研究通过JWPL（JavaWikipediaLibrary）接口访问维基百科，使用DataMachinejar解析百科数据并导入Mysql，将生成的txt文件通过msqlimport保存到本地数据库，作为初中代数知识图谱的数据源，其中导入到Mysql中的11个结构化数据如图3-6所示，共获得11个数据库表，经统计分析，分类页面基本信息表（category）中共有320029条数据记录，页面到所属分类的链接信息表（categorylinks）中共有732108条数据记录，(category_pages)共有7035620条记录，页面的基本信息表（pages）中共有1538432条数据记录，page_categories共有7035620条记录，页面（普通与分类）内的链接信息表（pagelinks）中共有19980081条数据记录，重定向数据信息表（redirect）中共有411075条数据记录。Pagemapline共有1949507条记录，数据库表中的主要字段名称和含义见附录。数据采集结束后，分析数据库表中的页面是否包含着二级页面，如果包含二级页面，则两者为可以归为父类和子类关系，如果页面下没有二级页面，则本页面可以看做是一个实体或实例。图3-6结构化数据维基百科爬取结果示例如图3-7所示：
【参考文献】：
期刊论文
[1]面向适应性学习系统的课程知识图谱构建研究——以“Java程序设计基础”课程为例[J]. 黄焕,元帅,何婷婷,吴林静. 现代教育技术. 2019(12)
[2]基于词向量语义扩展的网络文本特征选择方法研究[J]. 吕建新,郑伟,马林,李明,谷翠梅. 情报科学. 2019(12)
[3]问题与优化：课堂精准教学实践的现实审视与反思[J]. 秦丹,张立新. 电化教育研究. 2019(11)
[4]小学生数学在线样例学习的推送策略[J]. 林洪新,杨帅峰,杜雪娇. 电化教育研究. 2019(11)
[5]自适应学习系统中知识图谱的人机协同构建方法与应用研究[J]. 李振,董晓晓,周东岱,童婷婷. 现代教育技术. 2019(10)
[6]国外自适应学习技术的研究主题及趋势——基于Web of Science文献关键词的可视化分析[J]. 梁茜,皇甫林晓. 中国远程教育. 2019(08)
[7]面向智慧教育的学科知识图谱构建与创新应用[J]. 李艳燕,张香玲,李新,杜静. 电化教育研究. 2019(08)
[8]面向文本的本体自动构建研究综述[J]. 王向前,桂冬冬,李慧宗. 图书馆理论与实践. 2019(04)
[9]基于实体相似度信息的知识图谱补全算法[J]. 王子涵,邵明光,刘国军,郭茂祖,毕建东,刘扬. 计算机应用. 2018(11)
[10]人工智能应用背景下的教育人工智能研究[J]. 李振,周东岱,刘娜,欧阳猛. 现代教育技术. 2018(09)
博士论文
[1]面向基础教育的自适应学习服务系统研究与应用[D]. 廖轶.北京交通大学 2017
本文编号：3611773
【文章来源】：渤海大学辽宁省
【文章页数】：87 页
【学位级别】：硕士
【部分图文】：
静态和动态本体图
渤海大学硕士学位论文20图3-3Protégé工作界面（四）基于本体的初中代数知识图谱的构建实现1.确定初中代数知识图谱的构建目标初中代数知识图谱构建的最终目的是为了实现个性化推送，引导和帮助学生掌握初中代数知识的内涵与结构，提高数学问题的解决能力。在现代教育技术背景下，为学习者提供能满足其个性化需求的、即时的、开放性的学习资源，聚合考试重难点知识、题型，并为每一类题型给予学生提示，以小步子的形式逐步深入，不断地提高学习者的认知水平和学习能力。2.初中代数数据源采集（1）教材与习题集数据源采集数学教科书是数学专业领域、教育领域专家与学者依据学生认知规律和知识结构编排的合乎逻辑的学习资源，其知识内容全面、知识体系完善、知识层次清晰。数学教科书配有本学科的课程标准，数学知识的重难点突出，也与数学学科素养相联系。同时，初中代数知识图谱的数据源的选择应该遵循如下五个规则：（1）有较高的权威性；（2）具备学科系统性；（3）数据内容准确性；（4）数据范围广泛性；（5）数据针对性。针对以上原则，结合实际教学情况，本研究的大部分数据选自教科书《初中数学（北师大版）》以及学生、教师认可度较高、参考性价值高的辅导资料。初中代数的知识图谱工程较大，也需要数学专业领域的专家参与制定，因此本研究的知识大多采用了人工的方式录入Protégé工具之中。（2）百度百科数据源采集网络爬虫技术对于数据的获娶处理非常高效准确，被广泛的应用于多个领域，具有数据采集源适用性高、采集深度强、采集类别广等特点。因此，本研究利用Python语言编写的CrawlerFramework——Scrapy，采用了广度、深度优先遍历等策略，对百度
渤海大学硕士学位论文22图3-5百度百科中“一元二次方程”爬取结果（3）中文维基百科数据源采集维基百科本质是一种类目结构的语料库，语言类型丰富，如中文维基百科、英文维基百科等，实体概念、关系或相关知识的更新效率相较于其他的数据源来说更高。本研究通过JWPL（JavaWikipediaLibrary）接口访问维基百科，使用DataMachinejar解析百科数据并导入Mysql，将生成的txt文件通过msqlimport保存到本地数据库，作为初中代数知识图谱的数据源，其中导入到Mysql中的11个结构化数据如图3-6所示，共获得11个数据库表，经统计分析，分类页面基本信息表（category）中共有320029条数据记录，页面到所属分类的链接信息表（categorylinks）中共有732108条数据记录，(category_pages)共有7035620条记录，页面的基本信息表（pages）中共有1538432条数据记录，page_categories共有7035620条记录，页面（普通与分类）内的链接信息表（pagelinks）中共有19980081条数据记录，重定向数据信息表（redirect）中共有411075条数据记录。Pagemapline共有1949507条记录，数据库表中的主要字段名称和含义见附录。数据采集结束后，分析数据库表中的页面是否包含着二级页面，如果包含二级页面，则两者为可以归为父类和子类关系，如果页面下没有二级页面，则本页面可以看做是一个实体或实例。图3-6结构化数据维基百科爬取结果示例如图3-7所示：
【参考文献】：
期刊论文
[1]面向适应性学习系统的课程知识图谱构建研究——以“Java程序设计基础”课程为例[J]. 黄焕,元帅,何婷婷,吴林静. 现代教育技术. 2019(12)
[2]基于词向量语义扩展的网络文本特征选择方法研究[J]. 吕建新,郑伟,马林,李明,谷翠梅. 情报科学. 2019(12)
[3]问题与优化：课堂精准教学实践的现实审视与反思[J]. 秦丹,张立新. 电化教育研究. 2019(11)
[4]小学生数学在线样例学习的推送策略[J]. 林洪新,杨帅峰,杜雪娇. 电化教育研究. 2019(11)
[5]自适应学习系统中知识图谱的人机协同构建方法与应用研究[J]. 李振,董晓晓,周东岱,童婷婷. 现代教育技术. 2019(10)
[6]国外自适应学习技术的研究主题及趋势——基于Web of Science文献关键词的可视化分析[J]. 梁茜,皇甫林晓. 中国远程教育. 2019(08)
[7]面向智慧教育的学科知识图谱构建与创新应用[J]. 李艳燕,张香玲,李新,杜静. 电化教育研究. 2019(08)
[8]面向文本的本体自动构建研究综述[J]. 王向前,桂冬冬,李慧宗. 图书馆理论与实践. 2019(04)
[9]基于实体相似度信息的知识图谱补全算法[J]. 王子涵,邵明光,刘国军,郭茂祖,毕建东,刘扬. 计算机应用. 2018(11)
[10]人工智能应用背景下的教育人工智能研究[J]. 李振,周东岱,刘娜,欧阳猛. 现代教育技术. 2018(09)
博士论文
[1]面向基础教育的自适应学习服务系统研究与应用[D]. 廖轶.北京交通大学 2017
本文编号：3611773
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