適應性學習支持系統(tǒng)的學生模型研究.pdf

1、適應性學習支持系統(tǒng)是近年來人工智能在教育中應用的研究熱點之一，它是教育學、認知科學和計算機科學的交叉研究領域。由于傳統(tǒng)網絡教學系統(tǒng)忽視了學習者的個體差異，對所有的學習者采用相同的教學內容和教學策略，導致了學習者經常發(fā)生網絡迷航和認知超載等問題，在很大程度上影響了網絡教學的質量，因此目前許多研究開始關注創(chuàng)建適應性和個性化的學習環(huán)境。適應性學習支持系統(tǒng)在本質上是一類支持個性化學習的在線學習環(huán)境,它能夠針對個體在學習過程中的差異性而提供適合個

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

3、于設計的研究方法。研究工作主要包括： 1．以歷史發(fā)展為線索總結了計算機輔助教學的智能化歷程，分析了智能教學系統(tǒng)的優(yōu)勢與不足，認為適應性學習支持系統(tǒng)是當前數(shù)字化學習支持平臺的發(fā)展趨勢。 2．在深入分析增強適應性超媒體應用模型（EAHAM）的基礎上，提出了一種基于EAHAM模型的適應性學習支持系統(tǒng)的體系結構，它主要包括媒體空間、領域知識模型、學生模型、情境模型、教學模型和適應性模型等六個部分，并添加了適應性學習模塊、學習策略

4、模塊和學習工具模塊?；贓AHAM模型的適應性學習支持系統(tǒng)的體系結構深化了系統(tǒng)的組成部件和運行機制，不僅能夠根據學習者在知識基礎、學習風格等方面的個體差異提供適應性學習支持，而且在系統(tǒng)實現(xiàn)方面具有良好的可操作性。 3．建立了一種基于認知狀態(tài)和學習風格的學生模型，反映了學習者在認知狀態(tài)和學習風格兩方面的個體差異。通過對智能教學系統(tǒng)中典型的學生模型進行了詳細分析，認為智能教學系統(tǒng)中的學生模型主要功能是診斷并記錄學生的知識狀態(tài)，特別是

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

6、網絡課程在線注冊時填寫問卷調查進行初始化。 4．將認知能力和學習風格作為基于EAHAM模型的適應性學習支持系統(tǒng)的兩個適應性維度，提出了基于認知能力和學習風格的適應性教學內容組織模型，詳細分析了適應性教學內容的組織過程。適應性教學內容的動態(tài)組織模型主要包括兩個過程：一是適應性學習支持系統(tǒng)根據領域知識的層級結構、面向任務的教學策略和學習者的認知能力水平分類動態(tài)地組織適應性教學內容。二是適應性學習支持系統(tǒng)根據FSLSM的“感知——輸入

7、”兩個維度提供適應性教學內容表示策略：根據FSLSM的“處理——理解”兩個維度提供適應性導航策略。適應性教學內容采用SCORM標準進行封裝，并在學習過程中基于認知狀態(tài)進行適應性標注。 5．采用計算機自適應測試技術來診斷學習者的認知能力。并根據測試結果動態(tài)地更新學生模型。在項目反映理論基礎上，提出了一種自適應在線測試系統(tǒng)的體系結構，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》國家精品課程