一种在线教育系统的学习资源多层组织与表示方法技术方案

本发明专利技术提供了在线教育系统的学习资源多层组织与表示方法，该方法根据学科教学大纲、学科知识及复合型学习资料构建知识网络；形成知识网络的知识点与复合型学习资料的映射关系；析取复合型学习资料的知识点，把每份复合型学习资料与其所包含的三维知识地图中的知识点进行关联，实现复合型学习资料与知识元的映射关系；构建针对知识元的扩展学习资源，以提供更有深度、更有扩展性的知识元讲解；建立量化模型，并根据量化模型对每个知识点所关联的扩展学习资源进行量化，根据量化结果对同一个知识点下的扩展学习资源进行排序。该方法基于知识网络整理学习资源，提升资源可用性，优化支持学习者学习过程，强化学习效果，提高学习效率。

【技术实现步骤摘要】
一种在线教育系统的学习资源多层组织与表示方法
本专利技术涉及在线学习以及网络教学领域，更具体的，涉及到一种基于知识网络下的在线教育系统的学习资源多层组织与表示方法。
技术介绍
随着移动互联网的发展，基于人工智能的在线教育系统将传统教育和移动互联网有机结合起来，汇聚优质教学资源，提供多样化内容，记录学生个性化学习情况，基于人工智能算法推荐最适合学生个性化学习需求的学习路径与学习资源，可有效解决教育机会不平等的问题。利用这种基于知识网络的在线教育系统，学习者可突破时空限制，灵活获取知识，碎片化学习，利用系统个性化推荐学习路径与学习资源，提高学习效率。但是当前的在线教育平台虽然克服了传统教育的一些问题，仍然简单地以课程为单位进行授课和提供服务，未能充分挖掘知识点之间的关联，围绕知识点及其关联性构建全媒体教学辅助资源去有效支撑教学者的教学活动与学习者的学习需求；系统通常也未能挖掘每个学生的兴趣爱好、学习能力、学习效率、学习时间对学生的学习成效的影响，缺乏对相关知识点的精准核查、补漏功能，未能提供支持学生基于学习目标的学习规划与进阶式学习工具。当前的网络资源库内容丰富，数据庞大。但是这些资源与教学大纲的关联关系未能充分理清，组织较为无序，质量参差不齐。目前，尚未有一个在线教学系统可围绕教学大纲的知识点，将资源有效地组织起来，以充分结合用户的个性化特点与多样化的丰富资源，支持教学者采用导航式教学，学习者导航式学习。现有系统学习者往往不能够按教学大纲及个人能力，由系统规划好学习路径，按需个性化地获取到高质量的配套学习资源，形成有效的学习模式。如何有效地组织教学资源，切合教学需求，满足学习者个性化学习要求，充分发挥资源效用，为教学者提供精准教学路径及配套教学资源，为学习者查漏补缺、强化弱项，组织并推荐教学资源是现阶段在线教学系统教学资源组织管理研究的热点和难点。传统教育以及传统的在线教育平台往往只是简单地把资源分类上传到平台，存在以下问题：(1)资源单一，往往由平台运行者提供；(2)资源组织与表示方式简单，资源服务目标不清晰，资源质量评估简单；(3)资源提供者与平台运行者分工不清，未能充分汇聚优质教学资源；(4)平台未能提供一个有效表达机制，以支持使用者依据其角色需求使用优质的针对性教学资源；(5)缺乏有效的、针对使用者需求的排名机制，导致使用者往往要靠自己去分辨学习资源的优劣，从而导致学习效率低下、学习进度缓慢。
技术实现思路
本专利技术为了解决上述
技术介绍
中未能解决的资源多杂无序、质量良莠不齐，资源组织与表示简单混乱，难以提供切合使用者需求的精准优质资源等问题，提出了一种在线教育系统的学习资源多层组织与表示方法，该方法基于知识网络对教学资源进行多层组织与表示，以支持精准教学与精准学习。为了解决上述技术问题，本专利技术采用以下技术方案来实现：一种在线教育系统的学习资源多层组织与表示方法，包括以下步骤：(1)根据学科教学大纲、学科知识及复合型学习资料构建知识网络，所构建的知识网络是基于知识点和知识点之间的关系而构建的三维知识地图；(2)形成知识网络的知识点与复合型学习资料的映射关系；析取复合型学习资料的知识点，把每份复合型学习资料与其所包含的三维知识地图中的知识点进行关联，实现复合型学习资料与知识元的映射关系，并且记录复合型学习资料与所关联的知识点之间的关联紧密程度；所述知识元包括知识点、知识子网和知识簇；知识子网包含以知识点集为起点或终点所涉及的所有学习路径下其它知识点及这些知识点之间的关系；知识点簇由一系列未能形成直接连通的知识子网的知识点构成，用于支持学习或者资源组织；围绕着知识元构建的知识资源称为资源单元；教学资源包括一个或者多个资源单元，服务一个或者多个知识元；(3)构建针对知识元的扩展学习资源；扩展学习资源针对知识元中知识点与知识子网的学习要求，提供更有深度、更有扩展性的知识元讲解；(4)建立量化模型，并根据量化模型对每个知识点所关联的扩展学习资源进行量化，根据量化结果对同一个知识点下的扩展学习资源进行排序。优选地，步骤(1)中，复合型学习资料与知识网络之间的关联关系包括：采用机器学习技术自动析取复合型学习资料中所包含的知识点并与知识网络建立映射关系；或者由专家创建复合型学习资料与知识网络的映射关系或对已经创建的映射关系进行调整。所述复合型学习资料指按照学习大纲、知识点难度构建的，包括多个相互关联的知识点的学习资料；且根据学习资料的以往使用频率、评价、搜索次数、不同学习群体的学习效果，对复合型学习资料进行评分。优选地，本专利技术将知识点之间的关系抽象为父子关系和前后关系；使用带权有向图G＝{V，E}表示，其中V代表构成该有向图的知识点集合，E代表V中知识点之间的关系结合，边的方向代表了关系的方向，边的权值代表了相关联的两个知识点之间的关联紧密程度。优选地，步骤(4)对每个知识点下对应的扩展学习资源按系统、学习组、学习个人不同粒度进行量化评估，建立面向不同服务对象的有效的排名机制。步骤(4)对扩展学习资源进行量化时，为扩展学习资源设置恰当的关联紧密程度、资源评分、使用次数、资源上传时间和学习效果。本专利技术在针对原有教学和学习中的优质资源难以获得，个性化资源获取难的痛点，结合知识网络可视化技术提出一种新的资源组织与表示形式，可提升优质教学资源的使用效果，优化教学过程，提升学习成效。与现有技术相比，本专利技术取得了以下技术效果：1、系统组织相关教学资源时，充分利用知识点之间的关系构建知识网络，把原来丰富但无序的海量学习资源有序地统筹管理起来，并以知识网络为骨架对学习资源进行组织，方便学习者或者教学者快速获得相关知识点的学习资料；同时为相关学习资源建立了面向使用群体或个体的量化评估排名机制，确保优质教学资源得到推荐而逐渐摒弃普通或者劣质教学资源，充分发挥优质资源效用，提高学习者学习效率。2、采用本专利技术后，在线教育系统把教学资源、知识网络、学习者个性化情况三方有机结合起来，使知识点之间错综复杂的关系变得清晰明了，资源组织有序易用，使用者获得资源简单易行并有针对性。利用此资源组织与表达形式，教师可精准准备教学方案，制定教学内容，推荐教学资源；家长可针对性地跟踪孩子学习状况，获取个性化的扩展学习资源；学生可以准确获取其个性化掌握的知识子网，获取个性化的学习资源推荐。3、本专利技术提供的资源组织方式下，教师可以在授课前利用本专利技术的可视化技术，清楚地获取其将要讲解的复合型学习资料所包含的知识点及其之间的关系，以及知识点集中所需补充的知识点，方便其在进行授课时对知识点进行补充，以提高授课效果、加深学生理解。4、本专利技术提供的资源组织方式下，学生在学习某份复合型学习资料后，可以通过知识网络定位到其掌握薄弱的知识点或者在学习过程中缺失的知识点，获取与这些知识点关联的、依据其个人学习特点排序后的知识点粒度的扩展学习资源进行强化学习。系统还可以根据学生的学习情况以及测试结果和个人知识覆盖子图等向用户推荐适合用户的扩展学习资源。附图说明图1为知识网络的示意图。图2为知识点簇的示意图。图3为整体资源组织结构图。图4为复合型学习资料层与知识网络层的映射图。图5为知识网络层与扩展学习资源层的映射图。图6为教师和学生使用本专利技术资源组织方式的流程图。具体实施方式本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种在线教育系统的学习资源多层组织与表示方法，其特征在于，包括以下步骤：(1)根据学科教学大纲、学科知识及复合型学习资料构建知识网络，所构建的知识网络是基于知识点和知识点之间的关系而构建的三维知识地图；(2)形成知识网络的知识点与复合型学习资料的映射关系；析取复合型学习资料的知识点，把每份复合型学习资料与其所包含的三维知识地图中的知识点进行关联，实现复合型学习资料与知识元的映射关系，并且记录复合型学习资料与所关联的知识点之间的关联紧密程度；所述知识元包括知识点、知识子网和知识簇；知识子网包含以知识点集为起点或终点所涉及的所有学习路径下其它知识点及这些知识点之间的关系；知识点簇由一系列未能形成直接连通的知识子网的知识点构成，用于支持学习或者资源组织；围绕着知识元构建的知识资源称为资源单元；教学资源包括一个或者多个资源单元，服务一个或者多个知识元；(3)构建针对知识元的扩展学习资源；扩展学习资源针对知识元中知识点与知识子网的学习要求，提供更有深度、更有扩展性的知识元讲解；(4)建立量化模型，并根据量化模型对每个知识点所关联的扩展学习资源进行量化，根据量化结果对同一个知识点下的扩展学习资源进行排序。...

【技术特征摘要】
1.一种在线教育系统的学习资源多层组织与表示方法，其特征在于，包括以下步骤：(1)根据学科教学大纲、学科知识及复合型学习资料构建知识网络，所构建的知识网络是基于知识点和知识点之间的关系而构建的三维知识地图；(2)形成知识网络的知识点与复合型学习资料的映射关系；析取复合型学习资料的知识点，把每份复合型学习资料与其所包含的三维知识地图中的知识点进行关联，实现复合型学习资料与知识元的映射关系，并且记录复合型学习资料与所关联的知识点之间的关联紧密程度；所述知识元包括知识点、知识子网和知识簇；知识子网包含以知识点集为起点或终点所涉及的所有学习路径下其它知识点及这些知识点之间的关系；知识点簇由一系列未能形成直接连通的知识子网的知识点构成，用于支持学习或者资源组织；围绕着知识元构建的知识资源称为资源单元；教学资源包括一个或者多个资源单元，服务一个或者多个知识元；(3)构建针对知识元的扩展学习资源；扩展学习资源针对知识元中知识点与知识子网的学习要求，提供更有深度、更有扩展性的知识元讲解；(4)建立量化模型，并根据量化模型对每个知识点所关联的扩展学习资源进行量化，根据量化结果对同一个知识点下的扩展学习资源进行排序。2.根据权利要求1所述的在线教育系统的学习资源多层组织与表示方法，其特征在于，步骤(3)所构建的扩展学习资源只涉及单个知识点或者知识子网。3.根据权利要求1所述的在线教育系统的学习资源多层组织与表示方法，其特征在于，步骤(1)中，复合型学习资料与知识网络之间的关联关系包括：采用机器学习技术自动析取复合型学习资料中所包含的知识点并与知识网络建立映射关系；或者由专家创建复合型学习资料与知识网络的映...

【专利技术属性】
技术研发人员：温武少，王俊凯，
申请(专利权)人：中山大学，
类型：发明
国别省市：广东,44