發(fā)布時(shí)間：2017-12-09 02:23

  本文關(guān)鍵詞：面向基礎(chǔ)教育的自適應(yīng)學(xué)習(xí)服務(wù)系統(tǒng)研究與應(yīng)用

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【摘要】：隨著信息技術(shù)的飛速發(fā)展,涌現(xiàn)出大量的教育信息系統(tǒng)。在線教育的日益普及,學(xué)習(xí)者個(gè)性化學(xué)習(xí)需求不斷提高,過去傳統(tǒng)的在線教育系統(tǒng)已經(jīng)無法滿足針對(duì)個(gè)體構(gòu)建的學(xué)習(xí)需求。支持網(wǎng)絡(luò)學(xué)習(xí)的方式也大致經(jīng)歷了內(nèi)容呈現(xiàn)方式,搜索查詢方式和自適應(yīng)方式的三個(gè)階段。網(wǎng)絡(luò)學(xué)習(xí)系統(tǒng)建設(shè)模式已經(jīng)不再是一味的擴(kuò)充教育數(shù)字資源。因此,如何保證學(xué)習(xí)者的學(xué)習(xí)效果是網(wǎng)絡(luò)學(xué)習(xí)的關(guān)鍵。適應(yīng)性學(xué)習(xí)通過了解學(xué)習(xí)者的個(gè)性化特征信息,如學(xué)習(xí)風(fēng)格,偏好和認(rèn)知水平等,同時(shí)通過系統(tǒng)本身領(lǐng)域知識(shí)的精確構(gòu)建,達(dá)到高效率的學(xué)習(xí)目標(biāo)。隨著支持適應(yīng)性學(xué)習(xí)的研究和應(yīng)用在不斷深入,系統(tǒng)的智能性和有效性得到了提高。但是針對(duì)基礎(chǔ)教育的適應(yīng)性學(xué)習(xí)研究和應(yīng)用中,自適應(yīng)學(xué)習(xí)服務(wù)系統(tǒng)無論是構(gòu)建模型還是系統(tǒng)建設(shè)都很薄弱,缺乏有效的研究驗(yàn)證。本文結(jié)合了相關(guān)課題研究和實(shí)際工作內(nèi)容,深入分析了自適應(yīng)學(xué)習(xí)的特點(diǎn)和特征,構(gòu)建了針對(duì)基礎(chǔ)教育的自適應(yīng)學(xué)習(xí)服務(wù)系統(tǒng)參考模型ALSSRM,對(duì)其中的學(xué)習(xí)者模型,領(lǐng)域知識(shí)模型和自適應(yīng)引擎的構(gòu)建、框架、內(nèi)容和功能進(jìn)行了論述。同時(shí)綜合利用了如:文獻(xiàn)研究法,元數(shù)據(jù)技術(shù),解釋結(jié)構(gòu)模型法,本體理論,實(shí)證研究法,調(diào)度和CSP相關(guān)理論,調(diào)查研究法,有窮自動(dòng)機(jī)等理論,評(píng)價(jià)研究法等方法理論。主要研究?jī)?nèi)容和成果如下:(1)提出了自適應(yīng)學(xué)習(xí)服務(wù)系統(tǒng)參考模型ALSSRM。通過文獻(xiàn)研究法、調(diào)查研究法分析比較已有研究的自適應(yīng)學(xué)習(xí)模型,包括:DHRM,AEHS,AHAM,LAOS,EAHAM等參考模型。然后針對(duì)上述模型不足之處和存在問題,以面向基礎(chǔ)教育的自適應(yīng)學(xué)習(xí)服務(wù)為主設(shè)計(jì)了適合基礎(chǔ)教育的自適應(yīng)學(xué)習(xí)服務(wù)系統(tǒng)參考模型ALSSRM。(2)構(gòu)建了基于本體和元數(shù)據(jù)信息交互技術(shù)的學(xué)習(xí)者模型。從已有的教育信息系統(tǒng)中獲取學(xué)習(xí)者的歷史學(xué)習(xí)過程數(shù)據(jù)作為學(xué)習(xí)者模型的初始化。通過元數(shù)據(jù)技術(shù)為學(xué)習(xí)者構(gòu)建了一個(gè)基礎(chǔ)教育元數(shù)據(jù)模型,并通過元數(shù)據(jù)抽取和元數(shù)據(jù)模型轉(zhuǎn)換技術(shù)獲取學(xué)習(xí)者的歷史學(xué)習(xí)數(shù)據(jù),從中歸納出學(xué)習(xí)者的特征信息。(3)提出了基礎(chǔ)教育數(shù)據(jù)資源間的訪問共享機(jī)制。針對(duì)北京市,區(qū)縣,學(xué)校三級(jí)機(jī)構(gòu)眾多教育信息系統(tǒng)建設(shè)過程中存在相互訪問共享混亂的特點(diǎn),同時(shí)考慮兼容到已經(jīng)建設(shè)完成教育信息系統(tǒng)中的學(xué)習(xí)數(shù)字資源。通過元數(shù)據(jù)技術(shù)得到基礎(chǔ)教育的融合元數(shù)據(jù)庫,利用元數(shù)據(jù)的分析功能清晰描述了教育信息系統(tǒng)間的數(shù)據(jù)流向,提出了基于元數(shù)據(jù)的教育資源訪問共享機(jī)制。(4)結(jié)合本體和元數(shù)據(jù)規(guī)范構(gòu)建領(lǐng)域知識(shí)模型。提出了領(lǐng)域知識(shí)模型的四層管理架構(gòu)。充分考慮已建系統(tǒng)中教育數(shù)字資源的整合利用,減少重復(fù)建設(shè),通過和本體描述和元數(shù)據(jù)規(guī)范發(fā)布了針對(duì)北京基礎(chǔ)教育特色、以LOM為基礎(chǔ)的《北京市數(shù)字化基礎(chǔ)教育資源元數(shù)據(jù)應(yīng)用規(guī)范》,實(shí)現(xiàn)知識(shí)點(diǎn)的結(jié)構(gòu)化,教育數(shù)字資源規(guī)范化。(5)借鑒NoSq1思想和大數(shù)據(jù)技術(shù)提出了基礎(chǔ)教育海量數(shù)據(jù)存儲(chǔ)方案。針對(duì)教育數(shù)字資源大量沉淀在市,區(qū)縣,學(xué)校和教育機(jī)構(gòu)的教育信息系統(tǒng)中且宏觀利用率低下、重復(fù)建設(shè)的特點(diǎn),借鑒NoSq1思想設(shè)計(jì)了基礎(chǔ)教育數(shù)據(jù)海量存儲(chǔ)方案。該方案不僅滿足大數(shù)據(jù)存儲(chǔ)需求,而且在業(yè)務(wù)邏輯上還可以滿足關(guān)系運(yùn)算與兼容性要求,很好的實(shí)現(xiàn)了資源利用。(6)結(jié)合CSP規(guī)劃調(diào)度理論及有窮自動(dòng)機(jī)求解算法設(shè)計(jì)了自適應(yīng)引擎。論文通過將學(xué)習(xí)活動(dòng)進(jìn)行目標(biāo)函數(shù)解釋,對(duì)相關(guān)約束條件羅列方程進(jìn)行描述,并設(shè)計(jì)目標(biāo)函數(shù)進(jìn)行轉(zhuǎn)化求解,最后結(jié)合學(xué)習(xí)者的特征信息,建立學(xué)習(xí)活動(dòng)調(diào)度的CSP模型。將學(xué)習(xí)活動(dòng)設(shè)計(jì)的問題歸為基于CSP規(guī)劃調(diào)度問題進(jìn)行求解。最后通過有窮自動(dòng)機(jī)的方式求解,并提出了 DFSFA(Depth First Search For Finite Automata)算法求解。綜上所述,在本文涉及的六項(xiàng)主要研究工作中,第一、五部分研究雖然有研究成果,但本文著重解決在在基礎(chǔ)教育領(lǐng)域的問題。第二、三、四部分的相關(guān)研究很少且基本停留在抽象理論上,缺乏實(shí)際應(yīng)用驗(yàn)證。第六部分相關(guān)文獻(xiàn)很少,在適應(yīng)性學(xué)習(xí)中引入約束滿足問題的研究目前是空白�？傮w上本文為基礎(chǔ)領(lǐng)域自適應(yīng)學(xué)習(xí)服務(wù)系統(tǒng)提供了借鑒和參考。
【學(xué)位授予單位】：北京交通大學(xué)
【學(xué)位級(jí)別】：博士
【學(xué)位授予年份】：2017
【分類號(hào)】：TP311.13;G434

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本文編號(hào)：1268751