本發(fā)明涉及用戶學(xué)習(xí)資源管理，尤其是涉及一種基礎(chǔ)教育的互動式學(xué)習(xí)資源管理方法、系統(tǒng)、計(jì)算機(jī)設(shè)備和介質(zhì)。

背景技術(shù)：

1、基礎(chǔ)教育領(lǐng)域一直以來是全球教育發(fā)展的重點(diǎn)與難點(diǎn)，隨著信息技術(shù)的不斷進(jìn)步，互動式學(xué)習(xí)資源管理方法逐漸成為教育改革的重要方向，早期的學(xué)習(xí)資源管理主要依靠紙質(zhì)教材和教師的課堂教學(xué)，雖然在一定程度上能夠滿足教育需求，但在個性化教學(xué)和資源管理方面存在顯著不足，隨著互聯(lián)網(wǎng)技術(shù)的發(fā)展，數(shù)字化學(xué)習(xí)資源管理系統(tǒng)應(yīng)運(yùn)而生，這些系統(tǒng)通過將學(xué)習(xí)資源數(shù)字化并在線共享，提高了資源的可訪問性和利用率，且知識圖譜技術(shù)的興起為教育領(lǐng)域帶來了新的機(jī)遇，知識圖譜通過結(jié)構(gòu)化表示知識點(diǎn)及其關(guān)系，能夠幫助用戶構(gòu)建系統(tǒng)化的知識體系，但現(xiàn)有的知識圖譜技術(shù)在動態(tài)更新和個性化推薦方面存在不足，且對于用戶的學(xué)習(xí)內(nèi)容缺乏個性化和激勵，無法充分利用用戶的學(xué)習(xí)數(shù)據(jù)進(jìn)行自適應(yīng)調(diào)整。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)思路

1、本發(fā)明的目的在于提供一種基礎(chǔ)教育的互動式學(xué)習(xí)資源管理方法、系統(tǒng)、計(jì)算機(jī)設(shè)備和介質(zhì)，可有效地提高用戶的使用體驗(yàn)和學(xué)習(xí)的積極性。

2、為實(shí)現(xiàn)上述目的，本發(fā)明提供了一種基礎(chǔ)教育的互動式學(xué)習(xí)資源管理方法，包括以下步驟：

3、s1、構(gòu)建各學(xué)科初始學(xué)習(xí)資源知識圖譜，對用戶進(jìn)行測試，根據(jù)測試結(jié)果和遺忘曲線優(yōu)化初始學(xué)習(xí)資源知識圖譜并制定學(xué)習(xí)計(jì)劃；

4、s2、通過ar設(shè)備輔助用戶執(zhí)行學(xué)習(xí)計(jì)劃，并監(jiān)測用戶學(xué)習(xí)進(jìn)度和學(xué)習(xí)狀態(tài)；

5、s3、通過區(qū)塊鏈管理學(xué)習(xí)資源知識圖譜，并記錄用戶學(xué)習(xí)計(jì)劃和學(xué)習(xí)進(jìn)度。

6、優(yōu)選的，步驟s1中，構(gòu)建各學(xué)科初始學(xué)習(xí)資源知識圖譜，對用戶進(jìn)行測試，具體操作如下：

7、收集用戶信息判斷用戶教育階段，根據(jù)用戶教育階段收集對應(yīng)學(xué)習(xí)資源，將收集的學(xué)習(xí)資源按照學(xué)科進(jìn)行分類；

8、使用nlp技術(shù)對分類后的學(xué)習(xí)資源進(jìn)行分詞處理，使用ner技術(shù)識別出學(xué)習(xí)資源中知識點(diǎn)，并使用語義依存分析工具分析知識點(diǎn)的語義關(guān)系，將知識點(diǎn)定義為知識節(jié)點(diǎn)，知識點(diǎn)語義關(guān)系定義為原始邊構(gòu)建初始學(xué)習(xí)資源知識圖譜，每個學(xué)科構(gòu)建單獨(dú)的初始學(xué)習(xí)資源知識圖譜；

9、基于各學(xué)科的初始學(xué)習(xí)資源知識圖譜綜合生成測試試卷，使用測試試卷對用戶進(jìn)行各學(xué)科知識點(diǎn)測試得到各學(xué)科知識點(diǎn)測試結(jié)果；

10、其中，測試試卷包含初始學(xué)習(xí)資源知識圖譜中所有知識節(jié)點(diǎn)且占比相同；各學(xué)科知識點(diǎn)測試結(jié)果包括各學(xué)科測試得分、測試時間以及測試正確率。

11、優(yōu)選的，步驟s1中，根據(jù)測試結(jié)果和遺忘曲線優(yōu)化初始學(xué)習(xí)資源知識圖譜，具體操作為：

12、根據(jù)用戶的各學(xué)科測試結(jié)果計(jì)算用戶對知識節(jié)點(diǎn)掌握度：

13、

14、其中，mi為第i個知識節(jié)點(diǎn)掌握度；ni為第i個知識節(jié)點(diǎn)中學(xué)習(xí)資源數(shù)量；sik為第i個知識節(jié)點(diǎn)中第k個學(xué)習(xí)資源的測試得分；

15、結(jié)合艾賓浩斯遺忘曲線計(jì)算用戶對知識節(jié)點(diǎn)的記憶保持率：

16、

17、其中，pi為用戶對第i個知識節(jié)點(diǎn)的記憶保持率；ti為用戶在第i個知識節(jié)點(diǎn)的測試時間；τ為遺忘常數(shù)；

18、計(jì)算得出用戶對知識圖譜中所有知識節(jié)點(diǎn)的記憶保持率，將記憶保持率作為知識節(jié)點(diǎn)在知識圖譜中的權(quán)重，并將兩個知識節(jié)點(diǎn)權(quán)重的均值重新作為知識圖譜中知識節(jié)點(diǎn)的優(yōu)化邊調(diào)整知識節(jié)點(diǎn)關(guān)系，將原始邊中的知識點(diǎn)語義關(guān)系添加到知識節(jié)點(diǎn)的優(yōu)化邊作為備注信息顯示；

19、對每個學(xué)科初始學(xué)習(xí)資源知識圖譜進(jìn)行優(yōu)化得到各學(xué)科的用戶優(yōu)化學(xué)習(xí)資源知識圖譜，將各學(xué)科的用戶優(yōu)化學(xué)習(xí)資源知識圖譜移入三維空間中，定義三維空間各空間軸分別為橫軸x、縱軸y以及立軸z，將用戶優(yōu)化學(xué)習(xí)資源知識圖譜固定橫軸x和縱軸y形成的平面上，將記憶保持率作為立軸z的坐標(biāo)，根據(jù)記憶保持率對用戶優(yōu)化學(xué)習(xí)資源知識圖譜中知識節(jié)點(diǎn)進(jìn)行立體化表示，同步將用戶優(yōu)化學(xué)習(xí)資源知識圖譜中知識節(jié)點(diǎn)按照記憶保持率使用著色算法進(jìn)行著色處理，記憶保持率越高則著色越深；

20、其中，用戶優(yōu)化學(xué)習(xí)資源知識圖譜為二維平面表示。

21、優(yōu)選的，步驟s1中，制定學(xué)習(xí)計(jì)劃的具體操作為：

22、根據(jù)用戶的各學(xué)科測試得分、測試時間以及測試正確率計(jì)算用戶學(xué)習(xí)效率：

23、

24、其中，ei為第i個知識節(jié)點(diǎn)的用戶學(xué)習(xí)效率；cik為第i個知識節(jié)點(diǎn)中第k個學(xué)習(xí)資源的測試正確率；tik為第i個知識節(jié)點(diǎn)中第k個學(xué)習(xí)資源的測試時間；

25、計(jì)算用戶學(xué)習(xí)效率的變化率：

26、

27、其中，ri,i+1為用戶學(xué)習(xí)第i個知識節(jié)點(diǎn)到第i+1個知識節(jié)點(diǎn)的學(xué)習(xí)效率變化率；ei+1為第i+1個知識節(jié)點(diǎn)的學(xué)習(xí)效率；

28、根據(jù)測試時間進(jìn)行用戶學(xué)習(xí)知識節(jié)點(diǎn)排序，依次計(jì)算學(xué)習(xí)效率變化率，對學(xué)習(xí)效率變化率使用三階指數(shù)平滑模型進(jìn)行平滑處理：

29、

30、其中，為時間t時的三階平滑值；為時間t-1時的二階平滑值；為時間t-2時的一階平滑值；zt-3為時間t-3時的學(xué)習(xí)效率變化率；α1、α2及α3均為平滑系數(shù)；

31、設(shè)定平滑系數(shù)初始值，使用訓(xùn)練集進(jìn)行三階指數(shù)平滑模型訓(xùn)練，基于梯度下降優(yōu)化算法和均方誤差進(jìn)行模型參數(shù)優(yōu)化尋找最優(yōu)平滑系數(shù)；

32、計(jì)算所有知識節(jié)點(diǎn)的學(xué)習(xí)效率變化率的三階平滑值形成曲線圖，觀測曲線圖最高點(diǎn)作為分割點(diǎn)，統(tǒng)計(jì)分割點(diǎn)前的知識節(jié)點(diǎn)數(shù)量作為單學(xué)科每日學(xué)習(xí)量；

33、基于用戶學(xué)習(xí)效率和記憶保持率計(jì)算單學(xué)科權(quán)重：

34、

35、其中，kv為第v個學(xué)科的單學(xué)科權(quán)重；m為第v個學(xué)科的知識節(jié)點(diǎn)數(shù)量；rvi，vi+1為第v個學(xué)科的第i個知識節(jié)點(diǎn)到第i+1個知識節(jié)點(diǎn)的學(xué)習(xí)效率變化率；pvi為第v個學(xué)科第i個知識節(jié)點(diǎn)的記憶保持率；q為學(xué)科總數(shù)；

36、根據(jù)單學(xué)科權(quán)重對單學(xué)科每日學(xué)習(xí)量進(jìn)行加權(quán)求和得到用戶每日綜合學(xué)習(xí)量：

37、

38、其中，l為用戶每日綜合學(xué)習(xí)量；lv為第v個學(xué)科的單學(xué)科每日學(xué)習(xí)量；

39、對每個學(xué)科的優(yōu)化學(xué)習(xí)資源知識圖譜中的知識節(jié)點(diǎn)的記憶保持率進(jìn)行平均，并得到每個學(xué)科的學(xué)習(xí)需求權(quán)重wi：

40、

41、其中，ε為平滑值；

42、將所有學(xué)科的學(xué)習(xí)需求權(quán)重相加，并求解每個學(xué)科的學(xué)習(xí)需求權(quán)重所占比例，基于用戶每日綜合學(xué)習(xí)量乘以每個學(xué)科學(xué)習(xí)需求權(quán)重所占比例得到每個學(xué)科的單日學(xué)習(xí)量；

43、得到每個學(xué)科的單日學(xué)習(xí)量后從每個學(xué)科的優(yōu)化學(xué)習(xí)資源知識圖譜中選擇記憶保持率中等和最低的知識節(jié)點(diǎn)，保持比例為1：1填充入單日學(xué)習(xí)量中形成每個學(xué)科的單日學(xué)習(xí)計(jì)劃；

44、綜合所有學(xué)科的單日學(xué)習(xí)計(jì)劃形成用戶每日綜合學(xué)習(xí)計(jì)劃，并根據(jù)用戶喜好調(diào)整每個學(xué)科單日學(xué)習(xí)計(jì)劃的順序和安排時間。

45、優(yōu)選的，步驟s2中，通過ar設(shè)備輔助用戶執(zhí)行學(xué)習(xí)計(jì)劃，并監(jiān)測用戶學(xué)習(xí)進(jìn)度和學(xué)習(xí)狀態(tài)，具體操作為：

46、制定用戶每日綜合學(xué)習(xí)計(jì)劃后通過ar設(shè)備輔助用戶執(zhí)行和調(diào)整學(xué)習(xí)計(jì)劃，ar設(shè)備實(shí)時監(jiān)測用戶學(xué)習(xí)進(jìn)度，在用戶完成學(xué)科單日學(xué)習(xí)計(jì)劃給予用戶獎勵和鼓勵，形成單學(xué)科打卡記錄，并在用戶完成每日綜合學(xué)習(xí)計(jì)劃后生成單日學(xué)習(xí)報告；

47、在用戶學(xué)習(xí)時實(shí)時收集用戶生理數(shù)據(jù)，基于預(yù)訓(xùn)練的卷積神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)模型判斷用戶學(xué)習(xí)狀態(tài)，當(dāng)檢測到用戶學(xué)習(xí)狀態(tài)異常時提醒用戶暫停學(xué)習(xí)計(jì)劃進(jìn)行休息，規(guī)定休息時間為半小時，休息時間結(jié)束后提醒用戶繼續(xù)執(zhí)行學(xué)習(xí)計(jì)劃，若用戶在繼續(xù)學(xué)習(xí)一小時內(nèi)學(xué)習(xí)狀態(tài)正常，則繼續(xù)輔助用戶完成每日綜合學(xué)習(xí)計(jì)劃，若用戶在繼續(xù)學(xué)習(xí)一小時內(nèi)學(xué)習(xí)狀態(tài)仍出現(xiàn)異常，則推薦用戶暫停學(xué)習(xí)計(jì)劃，將每日綜合學(xué)習(xí)計(jì)劃自動延長至下一日。

48、優(yōu)選的，步驟s3中，通過區(qū)塊鏈管理學(xué)習(xí)資源知識圖譜，具體操作為：將用戶優(yōu)化學(xué)習(xí)資源知識圖譜上傳至區(qū)塊鏈中進(jìn)行管理，當(dāng)ar設(shè)備在輔助用戶執(zhí)行每日綜合學(xué)習(xí)計(jì)劃時實(shí)時將用戶學(xué)習(xí)知識節(jié)點(diǎn)信息上傳至區(qū)塊鏈，區(qū)塊鏈將對應(yīng)的知識節(jié)點(diǎn)進(jìn)行高亮展示，同步在用戶執(zhí)行完每日綜合學(xué)習(xí)計(jì)劃后根據(jù)用戶對知識節(jié)點(diǎn)的記憶保持率更新知識節(jié)點(diǎn)著色，區(qū)塊鏈在用戶完成每日綜合學(xué)習(xí)計(jì)劃后進(jìn)行測試，并根據(jù)測試結(jié)果制定下一個每日綜合學(xué)習(xí)計(jì)劃。

49、優(yōu)選的，步驟s3中，記錄用戶學(xué)習(xí)計(jì)劃和學(xué)習(xí)進(jìn)度指區(qū)塊鏈在接收到ar設(shè)備上傳的用戶學(xué)習(xí)知識節(jié)點(diǎn)信息后實(shí)時記錄用戶學(xué)習(xí)進(jìn)度，并根據(jù)時間戳生成學(xué)習(xí)進(jìn)度表，區(qū)塊鏈在生成每日綜合學(xué)習(xí)計(jì)劃后根據(jù)用戶信息生成分類并將每日綜合學(xué)習(xí)計(jì)劃進(jìn)行存儲。

50、本發(fā)明還提供了一種基礎(chǔ)教育的互動式學(xué)習(xí)資源管理系統(tǒng)，包括測試模塊、優(yōu)化模塊、計(jì)劃制定模塊、輔助監(jiān)測模塊和管理存儲模塊；

51、其中，測試模塊，用于判斷用戶教育階段生成每個學(xué)科的初始學(xué)習(xí)資源知識圖譜，并對用戶進(jìn)行測試得到測試結(jié)果；

52、優(yōu)化模塊，用于根據(jù)測試結(jié)果和遺忘曲線優(yōu)化初始學(xué)習(xí)資源知識圖譜得到每個學(xué)科的優(yōu)化學(xué)習(xí)資源知識圖譜；

53、計(jì)劃制定模塊，用于根據(jù)優(yōu)化學(xué)習(xí)資源知識圖譜制定用戶的每日綜合學(xué)習(xí)計(jì)劃；

54、輔助監(jiān)測模塊，用于輔助用戶執(zhí)行每日綜合學(xué)習(xí)計(jì)劃，并實(shí)時監(jiān)測用戶的學(xué)習(xí)進(jìn)度和學(xué)習(xí)狀態(tài)，并根據(jù)學(xué)習(xí)狀態(tài)提醒用戶進(jìn)行學(xué)習(xí)；

55、管理存儲模塊，用于管理用戶每日綜合學(xué)習(xí)計(jì)劃并記錄用戶的學(xué)習(xí)進(jìn)度和學(xué)習(xí)計(jì)劃。

56、一種計(jì)算機(jī)設(shè)備，包括：存儲器和處理器；存儲器存儲有計(jì)算機(jī)程序，處理器執(zhí)行計(jì)算機(jī)程序時實(shí)現(xiàn)上述的基礎(chǔ)教育的互動式學(xué)習(xí)資源管理方法的步驟。

57、一種計(jì)算機(jī)可讀存儲介質(zhì)，其上存儲有計(jì)算機(jī)程序，計(jì)算機(jī)程序被處理器執(zhí)行時實(shí)現(xiàn)上述的基礎(chǔ)教育的互動式學(xué)習(xí)資源管理方法的步驟。

58、因此，本發(fā)明采用上述的一種基礎(chǔ)教育的互動式學(xué)習(xí)資源管理方法、系統(tǒng)、計(jì)算機(jī)設(shè)備和介質(zhì)，有益技術(shù)效果如下：本發(fā)明通過構(gòu)建各學(xué)科初始學(xué)習(xí)資源知識圖譜對用戶進(jìn)行測試，根據(jù)測試結(jié)果得到優(yōu)化學(xué)習(xí)資源知識圖譜，并制定用戶每日綜合學(xué)習(xí)計(jì)劃，得到了更加符合用戶個性的知識圖譜和學(xué)習(xí)計(jì)劃，并實(shí)時監(jiān)測用戶學(xué)習(xí)進(jìn)度和學(xué)習(xí)狀態(tài)，給予獎勵和提醒，有效地提高了用戶的使用體驗(yàn)和學(xué)習(xí)的積極性。