適應(yīng)性學(xué)習(xí)支持系統(tǒng)的學(xué)生模型研究.pdf

1、適應(yīng)性學(xué)習(xí)支持系統(tǒng)是近年來人工智能在教育中應(yīng)用的研究熱點(diǎn)之一，它是教育學(xué)、認(rèn)知科學(xué)和計算機(jī)科學(xué)的交叉研究領(lǐng)域。由于傳統(tǒng)網(wǎng)絡(luò)教學(xué)系統(tǒng)忽視了學(xué)習(xí)者的個體差異，對所有的學(xué)習(xí)者采用相同的教學(xué)內(nèi)容和教學(xué)策略，導(dǎo)致了學(xué)習(xí)者經(jīng)常發(fā)生網(wǎng)絡(luò)迷航和認(rèn)知超載等問題，在很大程度上影響了網(wǎng)絡(luò)教學(xué)的質(zhì)量，因此目前許多研究開始關(guān)注創(chuàng)建適應(yīng)性和個性化的學(xué)習(xí)環(huán)境。適應(yīng)性學(xué)習(xí)支持系統(tǒng)在本質(zhì)上是一類支持個性化學(xué)習(xí)的在線學(xué)習(xí)環(huán)境,它能夠針對個體在學(xué)習(xí)過程中的差異性而提供適合個

2、體特征的學(xué)習(xí)支持，包括個性化的學(xué)習(xí)資源、學(xué)習(xí)過程和學(xué)習(xí)策略等。 本研究針對適應(yīng)性學(xué)習(xí)支持系統(tǒng)的學(xué)生模型和適應(yīng)性教學(xué)內(nèi)容的組織開展研究。在適應(yīng)性學(xué)習(xí)支持系統(tǒng)中，學(xué)生模型是系統(tǒng)的核心組件，它記錄學(xué)習(xí)者的個體特征，反映了學(xué)習(xí)者的個體差異，為系統(tǒng)進(jìn)行智能決策提供了決策依據(jù)：適應(yīng)性教學(xué)內(nèi)容是系統(tǒng)根據(jù)學(xué)習(xí)者個體特征定制的個性化教學(xué)內(nèi)容，它既是系統(tǒng)最重要的學(xué)習(xí)支持方式，也是系統(tǒng)適應(yīng)性最直接的體現(xiàn)。 本研究采用了文獻(xiàn)研究法、系統(tǒng)方法和基

3、于設(shè)計的研究方法。研究工作主要包括： 1．以歷史發(fā)展為線索總結(jié)了計算機(jī)輔助教學(xué)的智能化歷程，分析了智能教學(xué)系統(tǒng)的優(yōu)勢與不足，認(rèn)為適應(yīng)性學(xué)習(xí)支持系統(tǒng)是當(dāng)前數(shù)字化學(xué)習(xí)支持平臺的發(fā)展趨勢。 2．在深入分析增強(qiáng)適應(yīng)性超媒體應(yīng)用模型（EAHAM）的基礎(chǔ)上，提出了一種基于EAHAM模型的適應(yīng)性學(xué)習(xí)支持系統(tǒng)的體系結(jié)構(gòu)，它主要包括媒體空間、領(lǐng)域知識模型、學(xué)生模型、情境模型、教學(xué)模型和適應(yīng)性模型等六個部分，并添加了適應(yīng)性學(xué)習(xí)模塊、學(xué)習(xí)策略

4、模塊和學(xué)習(xí)工具模塊。基于EAHAM模型的適應(yīng)性學(xué)習(xí)支持系統(tǒng)的體系結(jié)構(gòu)深化了系統(tǒng)的組成部件和運(yùn)行機(jī)制，不僅能夠根據(jù)學(xué)習(xí)者在知識基礎(chǔ)、學(xué)習(xí)風(fēng)格等方面的個體差異提供適應(yīng)性學(xué)習(xí)支持，而且在系統(tǒng)實現(xiàn)方面具有良好的可操作性。 3．建立了一種基于認(rèn)知狀態(tài)和學(xué)習(xí)風(fēng)格的學(xué)生模型，反映了學(xué)習(xí)者在認(rèn)知狀態(tài)和學(xué)習(xí)風(fēng)格兩方面的個體差異。通過對智能教學(xué)系統(tǒng)中典型的學(xué)生模型進(jìn)行了詳細(xì)分析，認(rèn)為智能教學(xué)系統(tǒng)中的學(xué)生模型主要功能是診斷并記錄學(xué)生的知識狀態(tài)，特別是

5、診斷學(xué)生在問題解決過程中形成的錯誤概念。這種學(xué)生模型局限于學(xué)習(xí)者的知識狀態(tài)，而對學(xué)習(xí)者的其它個體特征缺乏了解。為了反映學(xué)習(xí)者在先前知識基礎(chǔ)和學(xué)習(xí)風(fēng)格方面的個體差異，本研究提出了一種新的基于認(rèn)知狀態(tài)和學(xué)習(xí)風(fēng)格的學(xué)生模型，它主要包括了學(xué)生描述、學(xué)習(xí)風(fēng)格、認(rèn)知狀態(tài)和學(xué)習(xí)歷史。其中，學(xué)習(xí)者的認(rèn)知狀態(tài)和學(xué)習(xí)風(fēng)格是基于EAHAM模型的適應(yīng)性學(xué)習(xí)支持系統(tǒng)的主要適應(yīng)維度。本研究采用Felder-Siiverman學(xué)習(xí)風(fēng)格模型（FSLSM），通過學(xué)習(xí)者在

6、網(wǎng)絡(luò)課程在線注冊時填寫問卷調(diào)查進(jìn)行初始化。 4．將認(rèn)知能力和學(xué)習(xí)風(fēng)格作為基于EAHAM模型的適應(yīng)性學(xué)習(xí)支持系統(tǒng)的兩個適應(yīng)性維度，提出了基于認(rèn)知能力和學(xué)習(xí)風(fēng)格的適應(yīng)性教學(xué)內(nèi)容組織模型，詳細(xì)分析了適應(yīng)性教學(xué)內(nèi)容的組織過程。適應(yīng)性教學(xué)內(nèi)容的動態(tài)組織模型主要包括兩個過程：一是適應(yīng)性學(xué)習(xí)支持系統(tǒng)根據(jù)領(lǐng)域知識的層級結(jié)構(gòu)、面向任務(wù)的教學(xué)策略和學(xué)習(xí)者的認(rèn)知能力水平分類動態(tài)地組織適應(yīng)性教學(xué)內(nèi)容。二是適應(yīng)性學(xué)習(xí)支持系統(tǒng)根據(jù)FSLSM的“感知——輸入

7、”兩個維度提供適應(yīng)性教學(xué)內(nèi)容表示策略：根據(jù)FSLSM的“處理——理解”兩個維度提供適應(yīng)性導(dǎo)航策略。適應(yīng)性教學(xué)內(nèi)容采用SCORM標(biāo)準(zhǔn)進(jìn)行封裝，并在學(xué)習(xí)過程中基于認(rèn)知狀態(tài)進(jìn)行適應(yīng)性標(biāo)注。 5．采用計算機(jī)自適應(yīng)測試技術(shù)來診斷學(xué)習(xí)者的認(rèn)知能力。并根據(jù)測試結(jié)果動態(tài)地更新學(xué)生模型。在項目反映理論基礎(chǔ)上，提出了一種自適應(yīng)在線測試系統(tǒng)的體系結(jié)構(gòu)，采用三參數(shù)邏輯斯蒂模型分析了選題算法、能力評估算法和測試終止條件，并針對《現(xiàn)代教育技術(shù)》國家精品課程