本發(fā)明是一種基于知識(shí)圖譜的目標(biāo)驅(qū)動(dòng)的學(xué)習(xí)點(diǎn)和學(xué)習(xí)路徑推薦方法。主要用于使學(xué)習(xí)者花費(fèi)最少時(shí)間和精力（假定時(shí)間、精力均勻分布，單位時(shí)間和精力獲得的知識(shí)一樣多）得到最高效的學(xué)習(xí)指導(dǎo)，使學(xué)習(xí)者避開(kāi)不必要去學(xué)習(xí)的知識(shí)，只在不會(huì)或者不熟練的知識(shí)上花費(fèi)時(shí)間和精力，屬于分布式計(jì)算和軟件工程學(xué)技術(shù)交叉領(lǐng)域。

背景技術(shù)：

隨著知識(shí)經(jīng)濟(jì)的發(fā)展，當(dāng)今社會(huì)對(duì)人們的知識(shí)掌握程度提出了更高的要求，智能教學(xué)系統(tǒng)中選擇合適的學(xué)習(xí)點(diǎn)推薦給學(xué)習(xí)者和個(gè)性化學(xué)習(xí)路徑的推薦與優(yōu)化已經(jīng)成為重要課題。目前，在線(xiàn)學(xué)習(xí)面臨的問(wèn)題是網(wǎng)上數(shù)據(jù)龐雜，導(dǎo)致學(xué)習(xí)者難以快速找到適合自己的學(xué)習(xí)資源。適應(yīng)性學(xué)習(xí)是遠(yuǎn)程教育發(fā)展質(zhì)的飛躍，其直接原因是以計(jì)算機(jī)、遠(yuǎn)程通信和認(rèn)知科學(xué)結(jié)合的知識(shí)媒體的綜合運(yùn)用。適應(yīng)性學(xué)習(xí)能根據(jù)學(xué)習(xí)者的特征選擇合適的學(xué)習(xí)內(nèi)容和學(xué)習(xí)方法作為推薦。學(xué)習(xí)路徑是指學(xué)習(xí)活動(dòng)的路線(xiàn)與序列，是學(xué)習(xí)者在一定的學(xué)習(xí)策略指導(dǎo)下，根據(jù)學(xué)習(xí)目標(biāo)和學(xué)習(xí)內(nèi)容對(duì)所需完成的學(xué)習(xí)活動(dòng)的排序。學(xué)習(xí)路徑是把學(xué)習(xí)的資源、方法、目標(biāo)、程序、評(píng)價(jià)和監(jiān)控等有機(jī)成和在一起，把學(xué)習(xí)內(nèi)容以不同的策略展現(xiàn)給學(xué)習(xí)者。

知識(shí)圖譜于2012年5月17日被google正式提出，其初衷是為了提高搜索引擎的能力，增強(qiáng)用戶(hù)的搜索質(zhì)量以及搜索體驗(yàn)。目前，隨著智能化和個(gè)性化信息服務(wù)應(yīng)用的不斷發(fā)展，知識(shí)圖譜被廣泛地應(yīng)用于智能搜索、智能問(wèn)答、個(gè)性化推薦等領(lǐng)域。知識(shí)圖譜已經(jīng)成為用標(biāo)記的有向圖形式表示知識(shí)的強(qiáng)大工具，并給出文本信息的語(yǔ)義。知識(shí)圖譜是通過(guò)將每個(gè)項(xiàng)目、實(shí)體或用戶(hù)作為結(jié)點(diǎn)表示，并且通過(guò)邊緣將彼此相互作用的那些結(jié)點(diǎn)鏈接起來(lái)構(gòu)造的圖形。結(jié)點(diǎn)之間的邊可以表示任意關(guān)系。知識(shí)點(diǎn)是學(xué)習(xí)活動(dòng)中傳遞知識(shí)信息的基本單元，單獨(dú)的知識(shí)點(diǎn)應(yīng)能體現(xiàn)知識(shí)內(nèi)容本身的拒不完整性，知識(shí)點(diǎn)的集合能保證專(zhuān)業(yè)知識(shí)體系的全局完整性知識(shí)點(diǎn)之間的關(guān)系是連接知識(shí)點(diǎn)的紐帶，使分散的知識(shí)點(diǎn)形成相互關(guān)聯(lián)的知識(shí)結(jié)構(gòu)。本發(fā)明提出了一種基于知識(shí)圖譜的目標(biāo)驅(qū)動(dòng)的學(xué)習(xí)點(diǎn)和學(xué)習(xí)路徑推薦方法，根據(jù)學(xué)習(xí)者的當(dāng)前學(xué)習(xí)狀況和學(xué)習(xí)目標(biāo)為學(xué)習(xí)者提供一個(gè)高效的導(dǎo)學(xué)策略，保證學(xué)習(xí)者按需學(xué)習(xí)。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

技術(shù)問(wèn)題：本發(fā)明的目的是提供一種基于知識(shí)圖譜的目標(biāo)驅(qū)動(dòng)的學(xué)習(xí)點(diǎn)和學(xué)習(xí)路徑推薦方法，針對(duì)學(xué)習(xí)者的學(xué)習(xí)需求和學(xué)習(xí)目標(biāo)，向?qū)W習(xí)者推薦合理的學(xué)習(xí)點(diǎn)內(nèi)容和學(xué)習(xí)策略，引導(dǎo)學(xué)習(xí)者達(dá)成學(xué)習(xí)目標(biāo)，幫助學(xué)習(xí)者提高學(xué)習(xí)效率，優(yōu)化學(xué)習(xí)效果。

技術(shù)方案：本發(fā)明是一種策略性方法，可以應(yīng)用于為學(xué)習(xí)者提供學(xué)習(xí)指導(dǎo)，有助于解決網(wǎng)絡(luò)學(xué)習(xí)環(huán)境下，大量學(xué)習(xí)資源導(dǎo)致的認(rèn)知過(guò)載和學(xué)習(xí)迷航問(wèn)題。

在一個(gè)知識(shí)點(diǎn)圖譜上，本發(fā)明假設(shè)學(xué)習(xí)者單位時(shí)間下和單位精力可學(xué)知識(shí)是固定的，知識(shí)圖譜上的知識(shí)點(diǎn)不一定是獨(dú)立的，對(duì)于知識(shí)結(jié)點(diǎn)之間的關(guān)系本發(fā)明定義有以下有五種（語(yǔ)義）關(guān)系如圖1所示：

1.先序關(guān)系：必須先學(xué)習(xí)結(jié)點(diǎn)a才能學(xué)習(xí)結(jié)點(diǎn)b，即學(xué)習(xí)知識(shí)點(diǎn)b需要知識(shí)點(diǎn)a的支持。先序關(guān)系具有傳遞性，包括直接先序關(guān)系和間接先序關(guān)系。如果學(xué)習(xí)知識(shí)點(diǎn)a后可以直接學(xué)習(xí)知識(shí)點(diǎn)b，則兩者滿(mǎn)足直接先序關(guān)系。如果學(xué)習(xí)知識(shí)點(diǎn)a后還需要學(xué)習(xí)其他知識(shí)點(diǎn)才能學(xué)習(xí)知識(shí)點(diǎn)b，則兩者滿(mǎn)足間接先序關(guān)系;

2.涵蓋關(guān)系：結(jié)點(diǎn)a包含的知識(shí)點(diǎn)涵蓋了結(jié)點(diǎn)b，學(xué)了結(jié)點(diǎn)a可以不用再去學(xué)習(xí)結(jié)點(diǎn)b;

3.或關(guān)系：對(duì)于最終學(xué)習(xí)目標(biāo)，學(xué)習(xí)結(jié)點(diǎn)a和結(jié)點(diǎn)b都可以達(dá)成學(xué)習(xí)目標(biāo)；

4.與關(guān)系（平行關(guān)系）：即結(jié)點(diǎn)間是獨(dú)立的，具有與關(guān)系的知識(shí)點(diǎn)在學(xué)習(xí)過(guò)程中不存在先后順序；

5.必要結(jié)點(diǎn)：對(duì)于最終學(xué)習(xí)目標(biāo)，一定要去學(xué)習(xí)的結(jié)點(diǎn)；

6.游離結(jié)點(diǎn)：對(duì)于某個(gè)知識(shí)體系來(lái)講，游離結(jié)點(diǎn)是對(duì)這個(gè)知識(shí)體系無(wú)用的知識(shí)點(diǎn)。

方法流程：

1.一種基于知識(shí)圖譜的目標(biāo)驅(qū)動(dòng)的學(xué)習(xí)點(diǎn)和學(xué)習(xí)路徑推薦方法，其特征在于學(xué)習(xí)點(diǎn)推薦和學(xué)習(xí)路徑優(yōu)化的步驟：

步驟1)構(gòu)建有向的領(lǐng)域?qū)W習(xí)點(diǎn)知識(shí)圖譜，科學(xué)客觀地反應(yīng)知識(shí)體系中的內(nèi)在知識(shí)關(guān)聯(lián)；

步驟2)建立學(xué)習(xí)者模型，記錄學(xué)習(xí)者已學(xué)知識(shí)點(diǎn)、未學(xué)知識(shí)點(diǎn)和當(dāng)前在學(xué)的知識(shí)點(diǎn)，分別用紅、黃、藍(lán)顏色標(biāo)記，并對(duì)未學(xué)知識(shí)點(diǎn)賦予權(quán)重作為學(xué)習(xí)者獲取對(duì)應(yīng)知識(shí)點(diǎn)所需時(shí)間和花費(fèi)精力的衡量；

步驟3)獲取學(xué)習(xí)者的學(xué)習(xí)情況。遍歷知識(shí)圖譜，將知識(shí)圖譜上表示的知識(shí)點(diǎn)與學(xué)習(xí)者模型中的知識(shí)點(diǎn)相匹配，在知識(shí)圖譜上分別用紅、黃、藍(lán)標(biāo)記已學(xué)知識(shí)、未學(xué)知識(shí)和當(dāng)前在學(xué)知識(shí)點(diǎn)；

步驟4）獲取學(xué)習(xí)者學(xué)習(xí)目標(biāo)，提示學(xué)習(xí)者選擇要學(xué)習(xí)的知識(shí)點(diǎn)；

步驟5)依賴(lài)于步驟4)所得到的結(jié)果，循環(huán)找出學(xué)習(xí)者目標(biāo)知識(shí)點(diǎn)的所有先學(xué)知識(shí)點(diǎn)；

步驟6)對(duì)于步驟5)產(chǎn)生的所有未學(xué)知識(shí)點(diǎn)，將存在或關(guān)系的知識(shí)結(jié)點(diǎn)按學(xué)習(xí)某個(gè)知識(shí)點(diǎn)所需時(shí)間和精力（即權(quán)重）進(jìn)行排序；

步驟7)對(duì)于存在涵蓋關(guān)系的結(jié)點(diǎn)，假定結(jié)點(diǎn)a涵蓋結(jié)點(diǎn)b和結(jié)點(diǎn)c所含知識(shí)，判斷結(jié)點(diǎn)b和結(jié)點(diǎn)c是否都是學(xué)習(xí)者為達(dá)成學(xué)習(xí)目標(biāo)所需要的知識(shí)。若需要，計(jì)算學(xué)習(xí)結(jié)點(diǎn)a和同時(shí)學(xué)習(xí)結(jié)點(diǎn)b和結(jié)點(diǎn)c所需的時(shí)間和精力；若不需要，選擇需要時(shí)間和精力較少的結(jié)點(diǎn)添加到學(xué)習(xí)路徑中；

步驟8）基于步驟7）產(chǎn)生的結(jié)果，運(yùn)用貪心算法每次將當(dāng)前最優(yōu)的結(jié)點(diǎn)和路徑加入到路徑數(shù)組中；

步驟9)輸出完整的學(xué)習(xí)路徑，推薦給學(xué)習(xí)者。

體系結(jié)構(gòu)：

圖2給出了一種基于知識(shí)圖譜的目標(biāo)驅(qū)動(dòng)的學(xué)習(xí)點(diǎn)和學(xué)習(xí)路徑推薦方法的體系結(jié)構(gòu)，首先獲取學(xué)習(xí)者的當(dāng)前學(xué)習(xí)狀況和最終要實(shí)現(xiàn)的學(xué)習(xí)目標(biāo)，構(gòu)建相應(yīng)學(xué)科的知識(shí)體系圖譜，并在知識(shí)圖譜上標(biāo)記出學(xué)習(xí)者的已學(xué)知識(shí)點(diǎn)和未學(xué)知識(shí)點(diǎn)，以及學(xué)習(xí)每個(gè)知識(shí)點(diǎn)學(xué)習(xí)者要花費(fèi)的時(shí)間和精力，本發(fā)明用權(quán)值來(lái)體現(xiàn)。通過(guò)路徑選擇算法，向?qū)W習(xí)者推薦需要學(xué)習(xí)的知識(shí)點(diǎn)以及高效的學(xué)習(xí)策略。

學(xué)習(xí)者模型：學(xué)習(xí)者模型中包含學(xué)習(xí)者的基本信息和學(xué)習(xí)過(guò)程中的動(dòng)態(tài)信息，包括歷史學(xué)習(xí)記錄、學(xué)習(xí)目標(biāo)和當(dāng)前學(xué)習(xí)進(jìn)程。歷史學(xué)習(xí)記錄中包括知識(shí)點(diǎn)名稱(chēng)、學(xué)習(xí)該知識(shí)點(diǎn)的時(shí)間和學(xué)習(xí)次數(shù)；學(xué)習(xí)目標(biāo)表示未學(xué)習(xí)到的知識(shí)點(diǎn)；當(dāng)前學(xué)習(xí)進(jìn)程中包括知識(shí)點(diǎn)名稱(chēng)、學(xué)習(xí)進(jìn)度。

有益效果：本發(fā)明方法提出了一種基于知識(shí)圖譜的目標(biāo)驅(qū)動(dòng)的學(xué)習(xí)點(diǎn)和學(xué)習(xí)路徑推薦方法。具有如下一些顯著優(yōu)點(diǎn)：

（1）合理配置資源，提高學(xué)習(xí)資源的使用效率：學(xué)習(xí)資源的合理配置和有效使用是我國(guó)遠(yuǎn)程教育發(fā)展的重要內(nèi)容，網(wǎng)絡(luò)上的學(xué)習(xí)資源豐富，質(zhì)量良莠不齊，基于知識(shí)圖譜的目標(biāo)驅(qū)動(dòng)的學(xué)習(xí)點(diǎn)推薦幫助學(xué)習(xí)者按需學(xué)習(xí)，不必花費(fèi)大量時(shí)間在海量的資源中尋找自己需要的學(xué)習(xí)資源；

（2）為學(xué)習(xí)者指引學(xué)習(xí)方向，避免知識(shí)迷航：向?qū)W習(xí)者推薦和優(yōu)化學(xué)習(xí)路徑，提供學(xué)習(xí)高效的策略，幫助學(xué)習(xí)者建立合適的知識(shí)體系，使學(xué)習(xí)者有針對(duì)性的進(jìn)行學(xué)習(xí)，提高學(xué)習(xí)效率；

（3）通過(guò)分析建立不同學(xué)習(xí)者的學(xué)習(xí)情況，建立學(xué)習(xí)者模型，有針對(duì)性地為不同學(xué)習(xí)者提供個(gè)性化的學(xué)習(xí)指導(dǎo)。

附圖說(shuō)明

圖1是知識(shí)圖譜上結(jié)點(diǎn)之間可能含有的關(guān)聯(lián)關(guān)系的展示。

圖2是基于知識(shí)圖譜的目標(biāo)驅(qū)動(dòng)的學(xué)習(xí)點(diǎn)和學(xué)習(xí)路徑推薦方法的體系結(jié)構(gòu)。

具體實(shí)施方式

一種基于知識(shí)圖譜的目標(biāo)驅(qū)動(dòng)的學(xué)習(xí)點(diǎn)和學(xué)習(xí)路徑推薦方法的具體實(shí)施方案為：

步驟1).構(gòu)建相應(yīng)的有向的學(xué)習(xí)點(diǎn)知識(shí)圖譜，科學(xué)客觀地反應(yīng)知識(shí)體系中的內(nèi)在知識(shí)關(guān)聯(lián)，將所有的知識(shí)點(diǎn)用一個(gè)數(shù)組knowledgepoint[n]存儲(chǔ)，將學(xué)習(xí)路徑用數(shù)組bestpath[p]存儲(chǔ)；

步驟2).建立學(xué)習(xí)者模型，假定單位之間內(nèi)單位精力學(xué)習(xí)者能掌握的知識(shí)點(diǎn)的固定的，在知識(shí)圖譜上標(biāo)記出每個(gè)結(jié)點(diǎn)的權(quán)重作為學(xué)習(xí)者獲取對(duì)應(yīng)知識(shí)點(diǎn)所需時(shí)間和花費(fèi)精力的衡量；

步驟3).獲取學(xué)習(xí)者的當(dāng)前學(xué)習(xí)進(jìn)度和學(xué)習(xí)目標(biāo)，在知識(shí)圖譜上用紅色標(biāo)記已學(xué)知識(shí)，用綠色標(biāo)記目標(biāo)知識(shí)點(diǎn)，把學(xué)習(xí)者的目標(biāo)知識(shí)點(diǎn)存放在數(shù)組target_knowledge[m]里；

步驟4).依賴(lài)于步驟3)所得到的結(jié)果，將學(xué)習(xí)者目標(biāo)知識(shí)點(diǎn)的所有先序結(jié)點(diǎn)用黃色標(biāo)記出來(lái)；

步驟5).將步驟4)產(chǎn)生的所有未學(xué)知識(shí)點(diǎn)，將存在或關(guān)系的知識(shí)結(jié)點(diǎn)按學(xué)習(xí)該知識(shí)點(diǎn)所需時(shí)間和精力（即權(quán)重）進(jìn)行排序；

步驟6).對(duì)于存在涵蓋關(guān)系的結(jié)點(diǎn)，假定結(jié)點(diǎn)a涵蓋結(jié)點(diǎn)b和結(jié)點(diǎn)c所含知識(shí)，判斷結(jié)點(diǎn)b和結(jié)點(diǎn)c是否都是學(xué)習(xí)者為達(dá)成學(xué)習(xí)目標(biāo)所需要的知識(shí)。若需要，計(jì)算學(xué)習(xí)結(jié)點(diǎn)a和同時(shí)學(xué)習(xí)結(jié)點(diǎn)b和結(jié)點(diǎn)c所需的時(shí)間和精力；若不需要，選擇需要時(shí)間和精力較少的結(jié)點(diǎn)添加到學(xué)習(xí)路徑中；

步驟7）基于步驟6）產(chǎn)生的結(jié)果，運(yùn)用貪心算法每次將當(dāng)前最優(yōu)的結(jié)點(diǎn)和路徑加入到路徑數(shù)組中；

步驟8).優(yōu)化的路徑存放在數(shù)組bestpath[p]里，最后輸出完整的學(xué)習(xí)路徑，推薦給學(xué)習(xí)者。