本文關(guān)鍵詞：面向智慧實驗室情景的自主學習過程管理系統(tǒng)研究

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【摘要】：隨著移動互聯(lián)網(wǎng)技術(shù)和情景感知技術(shù)的高速發(fā)展,移動終端、智能設(shè)備越來越多的走進人們的生活,計算機技術(shù)發(fā)展到現(xiàn)階段,研究的內(nèi)容已經(jīng)不僅是如何使用計算機或者智能手機,而更多的是研究計算機和移動終端如何能更便捷、更智能地為我們的生活服務(wù)。在這一波情景感知智能服務(wù)發(fā)展的浪潮中,面向校園的情景感知平臺也成為了眾多高校研究者研究的領(lǐng)域。智能學習平臺或者智慧校園,是普適計算在高校情景下的一種應用,目的是將校園中的各種活動進行統(tǒng)一管理,能夠?qū)崿F(xiàn)校園線上管理、校園資源共享、學生智能管理等功能。盡管研究者們研究出的各種應用系統(tǒng)功能不盡相同,但是,一般研究范圍都在校園內(nèi),研究活動都是校園活動,并未對其中的學習活動進行深入探討�；谶@樣的背景,論文將研究范圍深入到實驗室內(nèi),研究對象細化到學習者的一個學習過程中,并基于情景感知技術(shù)、本體推理技術(shù)、協(xié)同推薦等技術(shù),對學生在實驗室進行自主學習過程提供智能提醒服務(wù)。系統(tǒng)包含兩個重要研究對象,其中物理空間研究對象是智慧實驗室,提醒服務(wù)的對象是學習者自主學習的過程。智慧實驗室是智慧校園中的一個重要情景,是研究生學習階段自主學習的主要場所,智慧實驗室概念中所謂“智慧”是指實驗室中的情景信息可以通過各種傳感器和應用得以感知,通過推理技術(shù)實現(xiàn)對學習者學習狀態(tài)的智能推理,最終能夠為學習者推薦智能服務(wù)。自主學習過程是指學習者完全主動自發(fā)的學習,是一種以學習者為中心,學習者自己做主,不受外人支配,不被外界影響的學習方式,是與傳統(tǒng)接受式教育相對立的一種學習方式。自主學習過程是現(xiàn)代高校學生學習的主要方式,自主學習的優(yōu)點是學習者可以根據(jù)自己的特長、喜好、需求選擇自己適合的學習內(nèi)容,學習行為主動。缺點是自主學習過程沒有教師引導,學習內(nèi)容可能偏離重點,學習過程可能因為學習者不自律導致效率低下。論文在對情景感知技術(shù)、本體推理技術(shù)、協(xié)同過濾推薦算法的國內(nèi)外研究現(xiàn)狀綜述的基礎(chǔ)上,對學習者在智慧實驗室情景下的自主學習過程進行了分析和研究,對實驗室的情景進行了詳細的描述和分類,并使用protégé對情景信息進行本體建模,設(shè)計了推理規(guī)則庫,使用Jena推理學習者在實驗室環(huán)境中的學習狀態(tài),為學習者推薦提醒服務(wù),使整個自主學習過程智能高效。最后,在校園網(wǎng)環(huán)境下,搭建了包括樹莓派、服務(wù)器和Android智能手機的系統(tǒng)開發(fā)環(huán)境,實現(xiàn)了感知層的數(shù)據(jù)采集與處理及上傳到服務(wù)器存儲,并通過智能手機客戶端App,實現(xiàn)了系統(tǒng)的提醒服務(wù)及查看環(huán)境數(shù)據(jù)和學習過程狀態(tài)分析,并能自動控制桌面環(huán)境設(shè)備改進學習環(huán)境。本文研究的主要的工作如下:(1)對高校實驗室環(huán)境中的位置情景信息、校園時間情景信息、實驗室內(nèi)環(huán)境情景信息、用戶情景信息、實驗室設(shè)備情景信息進行詳細描述,并建立了本體模型。(2)利用情景感知技術(shù)對校園情景信息進行采集,校園情景信息豐富,本系統(tǒng)通過移動終端、Raspberry Pi、攝像頭和各種傳感器等多種設(shè)備共同采集用戶的情景信息,采集信息多樣,提供的服務(wù)也更加豐富和準確。(3)建立服務(wù)規(guī)則庫,通過對感知到的學習者的面部表情、時間、位置、環(huán)境、設(shè)備等情景信息進行分析,確定學習者當前的學習狀態(tài),并通過協(xié)同推薦算法為學習者推薦關(guān)于學習的提醒服務(wù)或者學習計劃,并智能調(diào)節(jié)環(huán)境。(4)實驗驗證,實驗中獲取了情景信息數(shù)據(jù),服務(wù)器對學習者做出了相關(guān)推薦,驗證了系統(tǒng)可行性。
【學位授予單位】：太原理工大學
【學位級別】：碩士
【學位授予年份】：2017
【分類號】：TP399-C1

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