知识结构的挖掘方法及学习路径的规划方法技术

本发明专利技术涉及数据处理技术领域，具体涉及知识结构的挖掘方法及学习路径的规划方法，其中挖掘方法包括获取多个待分析知识点；获取预设数量的学习者关于待分析知识点的掌握模式，以得到掌握模式集合；所述掌握模式是基于学习者关于待分析知识点的答题记录得到的；基于掌握模式集合，确定各个待分析知识点的认知难度；根据认知难度，建立对应于待分析知识点的知识结构。由于掌握模式是利用学习者在待分析知识点上的答题记录得到的，而学习者的答题记录本身就是对知识结构最真实有效的反映，因此，从学习者的答题记录得到的掌握模式出发，确定各个待分析知识点的认知难度，从而抽离出知识的结构关系，提高了所得到的知识结构的可信度。

Mining Method of Knowledge Structure and Planning Method of Learning Path

【技术实现步骤摘要】
知识结构的挖掘方法及学习路径的规划方法
本专利技术涉及数据处理
，具体涉及知识结构的挖掘方法及学习路径的规划方法。
技术介绍
随着大数据分析和人工智能算法的发展，教育与互联网的结合愈加紧密，自适应学习、认知诊断等概念逐步落地，为教育的科学、公平、智能化和个性化带来新的助力。知识图谱通过融合多学科的理论与分析方法，挖掘知识领域的发展进程与结构关系，既是教育教学实践的重要依据，也是众多先进教育技术实现的基础。现有的知识结构分析大多基于引文分析与共现分析等方法，以可视化图谱展示学科知识的结构关系。其中，在教育领域本身关于知识结构的研究和使用多服务于认知诊断，现有的认知诊断和自适应学习系统一般由人工进行知识结构的梳理和学习路径的规划，并以此为基础发展产品和服务。比如众多认知诊断相关的教学实践，需要教学经验丰富的老师投入许多精力对诊断涉及的知识点及知识结构进行分析和选题命题，乃至平行卷设计以及小组讨论等。上述知识结构的分析方法主要是根据人为的经验确定，而此种方法无法排除主观因素的干扰，导致所得出的知识结构的可信度较低。
技术实现思路
有鉴于此，本专利技术实施例提供了一种知识结构的挖掘方法及学习路径的规划方法，以解决现有方法所得出的知识结构的可信度低的问题。根据第一方面，本专利技术实施例提供了一种知识结构的挖掘方法，包括：获取多个待分析知识点；获取预设数量的学习者关于所述待分析知识点的掌握模式，以得到掌握模式集合；其中，所述掌握模式用于表示所述学习者是否掌握对应的所述待分析知识点；所述掌握模式是基于所述学习者关于所述待分析知识点的答题记录得到的；基于所述掌握模式集合，确定各个所述待分析知识点的认知难度；根据所述认知难度，建立对应于所述待分析知识点的知识结构；其中，所述知识结构包括所述待分析知识点间的层次以及路径中的至少之一。本专利技术实施例提供的知识结构的挖掘方法，基于掌握模式集合所确定出的各个待分析知识点的认知难度建立知识结构，其中，由于掌握模式是利用学习者在待分析知识点上的答题记录得到的，而学习者的答题记录本身就是对知识结构最真实有效的反映，因此，从学习者的答题记录得到的掌握模式出发，确定各个待分析知识点的认知难度，从而抽离出知识的结构关系，提高了所得到的知识结构的可信度。结合第一方面，在第一方面第一实施方式中，所述根据所述认知难度，建立对应于所述待分析知识点的知识结构，包括：依据所述认知难度划分所有所述待分析知识点的层次，以得到初始知识结构；基于所述初始知识结构中的每一层或相邻两层中的两个所述待分析知识点，在所述掌握模式集合中统计出同时掌握两个所述待分析知识点的人数、同时未掌握两个所述待分析知识点的人数，以及仅掌握其中一个所述待分析知识点的人数；利用统计出的人数，确定两个所述待分析知识点的关系；其中，所述关系包括序关系以及相关性中的至少一种，所述序关系用于表示两个所述待分析知识点之间的掌握先后关系；基于确定出的关系调整所述初始知识结构，以得到所述待分析知识点的知识结构。本专利技术实施例提供的知识结构的挖掘方法，通过计算确定各个待分析知识点的认知难度，并基于认知难度进行知识层次的划分，通过定义序关系和相关性量化了知识之间的路径特征，不同的待分析知识点可以通过统一的量纲进行比较和选择，相较简单的关联关系和序关系提供了更加丰富的信息，从而可以更好地服务于使用者和上层教育设施。结合第一方面或第一方面第一实施方式，在第一方面第二实施方式中，所述利用统计出的人数，确定两个所述待分析知识点的关系，包括：判断掌握第一待分析知识点且未掌握第二待分析知识点的人数与掌握所述第二待分析知识点且未掌握第一待分析知识点的人数的差距是否满足预设条件；当掌握第一待分析知识点且未掌握第二待分析知识点的人数与掌握所述第二待分析知识点且未掌握第一待分析知识点的人数的差距满足预设条件时，确定所述第一待分析知识点与所述第二待分析知识点之间存在所述序关系。结合第一方面第一实施方式，在第一方面第三实施方式中，所述基于确定出的关系调整所述初始知识结构，以得到所述待分析知识点的知识结构，包括：判断相邻两层中的任意两个所述待分析知识点之间是否存在所述关系；当相邻两层中的任意两个所述待分析知识点之间均不存在所述关系时，将相邻两层合并为一层。本专利技术实施例提供的知识结构的挖掘方法，通过上述的序关系和相关性对相邻两层中的任意两个待分析知识点进行分析，以对相邻两层中的待分析知识点进行调整，从而提高了知识结构的可信度。结合第一方面第一实施方式或第三实施方式，在第一方面第四实施方式中，所述基于确定出的关系调整所述初始知识结构，以得到所述待分析知识点的知识结构，包括：判断同一层中的两个所述待分析知识点之间是否存在所述关系；当同一层中的两个所述待分析知识点之间是否存在所述关系时，判断当前层中所述认知难度最大或最小的所述待分析知识点与相邻层的所述待分析知识点之间是否存在所述关系；当当前层中所述认知难度最大或最小的所述待分析知识点与相邻层的所述待分析知识点之间存在所述关系时，在当前层与相邻层之间插入一层，并将所述认知难度最大或最小的所述待分析知识点转移至新插入的层中；当当前层中所述认知难度最大或最小的所述待分析知识点与相邻层的所述待分析知识点之间不存在所述关系时，将所述认知难度最大或最小的所述待分析知识点转移至相邻层中。本专利技术实施例提供的知识结构的挖掘方法，通过上述的序关系和相关性对同一层中的任意两个待分析知识点进行分析，以对同一层中的待分析知识点进行位置调整，从而进一步保证了知识结构的可信度。结合第一方面，或第一方面第一实施方式，在第一方面第五实施方式中，所述根据所述认知难度，建立对应于所述待分析知识点的知识结构，包括：利用任意两个所述待分析知识点对应的所述认知难度及其对应的掌握模式，计算两个所述待分析知识点之间的路径特征，以得到所述待分析知识点的知识结构；其中，所述路径特征包括路径长度以及路径宽度；其中，所述路径长度用于表示两个所述待分析知识点的直达性，所述路径宽度用于表示两个所述待分析知识点之间到达的容易程度。本专利技术实施例提供的知识结构的挖掘方法，以长度和宽度表示任意两个待分析知识点间的通路，为后续针对不同水平、不同动机的学习者动态规划路径提供了条件；同时，可以在学习者的学习过程中，通过获取学习者的答题结果对知识结构进行动态的调整。结合第一方面第五实施方式，在第一方面第六实施方式中，采用如下公式计算所述路径长度：L＝K1*(1+DD)+A1；式中，DD＝D_X-D_Y,DD∈(-1,1)；A1＝A_value1*A_weight*A_l；A_value1＝C10/C01；其中，L为所述路径长度；K1为第一权重调整常数；D_X为第一待分析知识点的认知难度，D_Y为第二待分析知识点的认知难度；C00为同时未掌握两个所述待分析知识点的人数；C11为同时掌握两个所述待分析知识点的人数；C01为未掌握第一待分析知识点且掌握第二待分析知识点的人数；C10为掌握第一待分析知识点且未掌握第二待分析知识点的人数；a为第一常数。本专利技术实施例提供的知识结构的挖掘方法，在掌握第一待分析知识点但未掌握第二待分析知识点的人数较多时，表示第一待分析知识点可能不是第二待分析知识点的直接前置节点，或者第二待分析本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种知识结构的挖掘方法，其特征在于，包括：获取多个待分析知识点；获取预设数量的学习者关于所述待分析知识点的掌握模式，以得到掌握模式集合；其中，所述掌握模式用于表示所述学习者是否掌握对应的所述待分析知识点；所述掌握模式是基于所述学习者关于所述待分析知识点的答题记录得到的；基于所述掌握模式集合，确定各个所述待分析知识点的认知难度；根据所述认知难度，建立对应于所述待分析知识点的知识结构；其中，所述知识结构包括所述待分析知识点间的层次以及路径中的至少之一。

【技术特征摘要】
1.一种知识结构的挖掘方法，其特征在于，包括：获取多个待分析知识点；获取预设数量的学习者关于所述待分析知识点的掌握模式，以得到掌握模式集合；其中，所述掌握模式用于表示所述学习者是否掌握对应的所述待分析知识点；所述掌握模式是基于所述学习者关于所述待分析知识点的答题记录得到的；基于所述掌握模式集合，确定各个所述待分析知识点的认知难度；根据所述认知难度，建立对应于所述待分析知识点的知识结构；其中，所述知识结构包括所述待分析知识点间的层次以及路径中的至少之一。2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述根据所述认知难度，建立对应于所述待分析知识点的知识结构，包括：依据所述认知难度划分所有所述待分析知识点的层次，以得到初始知识结构；基于所述初始知识结构中的每一层或相邻两层中的两个所述待分析知识点，在所述掌握模式集合中统计出同时掌握两个所述待分析知识点的人数、同时未掌握两个所述待分析知识点的人数，以及仅掌握其中一个所述待分析知识点的人数；利用统计出的人数，确定两个所述待分析知识点的关系；其中，所述关系包括序关系以及相关性中的至少一种，所述序关系用于表示两个所述待分析知识点之间的掌握先后关系；基于确定出的关系调整所述初始知识结构，以得到所述待分析知识点的知识结构。3.根据权利要求2所述的方法，其特征在于，所述利用统计出的人数，确定两个所述待分析知识点的关系，包括：判断掌握第一待分析知识点且未掌握第二待分析知识点的人数与掌握所述第二待分析知识点且未掌握第一待分析知识点的人数的差距是否满足预设条件；当掌握第一待分析知识点且未掌握第二待分析知识点的人数与掌握所述第二待分析知识点且未掌握第一待分析知识点的人数的差距满足预设条件时，确定所述第一待分析知识点与所述第二待分析知识点之间存在所述序关系。4.根据权利要求2所述的方法，其特征在于，所述基于确定出的关系调整所述初始知识结构，以得到所述待分析知识点的知识结构，包括：判断相邻两层中的任意两个所述待分析知识点之间是否存在所述关系；当相邻两层中的任意两个所述待分析知识点之间均不存在所述关系时，将相邻两层合并为一层。5.根据权利要求2或4所述的方法，其特征在于，所述基于确定出的关系调整所述初始知识结构，以得到所述待分析知识点的知识结构，包括：判断同一层中的两个所述待分析知识点之间是否存在所述关系；当同一层中的两个所述待分析知识点之间是否存在所述关系时，判断当前层中所述认知难度最大或最小的所述待分析知识点与相邻层的所述待分析知识点之间是否存在所述关系；当当前层中所述认知难度最大或最小的所述待分析知识点与相邻层的所述待分析知识点之间存在所述关系时，在当前层与相邻层之间插入一层，并将所述认知难度最大或最小的所述待分析知识点转移至新插入的层中；当当前层中所述认知难度最大或最小的所述待分析知识点与相邻层的所述待分析知识点之间不存在所述关系时，将所述认知难度最大或最小的所述待分析知识点转移至相邻层中。6.根据权利要求1或2所述的方法，其特征在于，所述根据所述认知难度，建立对应于所述待分析知识点的知识结构，包括：利用任意两个所述待分析知识点对应的所述认知难度及其对应的掌握模式，计算两个所述待分析知识点之间的路径特征，以得到所述待分析知识点的知识结构；其中，所述路径特征包括路径长度以及路径宽度；其中，所述路径长度用于表示两个所述待分析知识点的直达性，所述路径宽度用于表示两个所述待分析知识点之间到达的容易程度。7.根据权利要求6所述的方法，其特征在于，采用如下公式计算所述路径长度：L＝K1*(1+DD)+A1；式中，DD＝D_X-D_Y,DD∈(-1,1)；A1＝A_value1*A_weight*A_l；A_value1＝C10/C01；其中，L为所述路径长度；K1为第一权重调整常数；D_X为第一待分析知识点的认知难度，D_Y为第二待分析知识点的认知难度；C00为同时未掌握两个所述待分析知识点的人数；C11为同时掌握两个所述待分析知识点的人数；C01为未掌握第一待分析知识点且掌握第二待分析知识点的人数；C10为掌握第一待分析知识点且未掌握第二待分析知识点的人数；a为第一常数。8.根据权利要求7所述的方法，其特征在于，采用如下公式计算所述路径宽度：W＝K2*...

【专利技术属性】
技术研发人员：吴可菲，姜天宇，张碧川，张昊波，
申请(专利权)人：北京作业盒子科技有限公司，
类型：发明
国别省市：北京,11