路徑偏離糾正方法、裝置及學習系統(tǒng)的制作方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001] 本發(fā)明涉及路徑優(yōu)化研究領(lǐng)域，特別涉及一種路徑偏離糾正方法、裝置，及采用上 述裝置的學習系統(tǒng)。
【背景技術(shù)】
[0002] E-Learning是在線學習的新形式，它可以使學習者隨時隨地進行學習而不受時間 和空間的限制，其擁有很多資源，這些資源來源于老師、網(wǎng)絡(luò)和共享。在學習過程中，E-Learning系統(tǒng)會記錄用戶在線學習的種種數(shù)據(jù)，然后對搜集到的數(shù)據(jù)進行挖掘分析，提煉 出有價值的信息，為每個用戶提供獨特的學習服務(wù)，同時還可以將學習者信息及時反饋給 教育者。
[0003] 對于一個確定的E-Learning學習系統(tǒng)來說，往往會由專家預(yù)設(shè)一個知識地圖，在 該知識地圖中描述了所有知識點以及各個知識點之間的關(guān)系。它可以以<V，R>表示，其中V 代表所有知識點的集合，R代表所有弧度的集合。每一個弧度包含箭頭和箭尾，在箭尾的知 識點A是箭頭知識點B的先行知識點，也就是必須要先學習 A才能學習 B。同時知識點之間的 權(quán)重也都是學習系統(tǒng)根據(jù)以往測試成績自動計算得到的，權(quán)重值表示兩個知識點之間的學 習難易程度，權(quán)重值越小表示兩個知識點相關(guān)性越高，學習難度越低。對于一個確定的E-Learn i ng學習系統(tǒng)來說，上述的R為已知的。
[0004] 在利用現(xiàn)有的知識地圖進行學習時，只要用戶確定了起點和終點，那么E-Learning系統(tǒng)會利用其預(yù)設(shè)的路徑選擇方法，根據(jù)知識地圖和用戶數(shù)據(jù)自動給出一條推薦 的最優(yōu)學習路線。理論上來說，得到最優(yōu)路線后，用戶只要嚴格按照該路線學習就能夠得到 最優(yōu)的學習效果。但是，在實際應(yīng)用中，往往忽略了用戶這一使用主體，用戶有可能會按照 自己的主觀意愿進行學習，導致逐步偏離系統(tǒng)推薦的最優(yōu)路徑，致使錯過重要知識點、學習 效率降低。
[0005] 因此，尋求一種在現(xiàn)有E-Learning學習系統(tǒng)中最優(yōu)路徑確定后，可以實時判斷當 前用戶學習路徑是否符合推薦的最優(yōu)路徑，以及在偏離時對當前路徑進行及時調(diào)整的方法 和裝置，具有重要實用價值。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0006] 本發(fā)明的一個目的在于克服現(xiàn)有技術(shù)的缺點與不足，提供一種路徑偏離糾正方 法，該方法利用現(xiàn)有的知識地圖，考慮了用戶主體操作過程中的失誤，將當前實際學習路徑 與規(guī)劃出的最優(yōu)路徑進行比對，以便及時判斷學習路徑是否偏離，以便實時了解學習者的 學習狀況。
[0007] 本發(fā)明的另一個目的在于提供一種路徑偏離糾正裝置，該裝置是設(shè)在現(xiàn)有的E-Learning學習系統(tǒng)上，通過設(shè)置該裝置，可以對學習過程進行及時跟進、校正，使學習更高 效。
[0008] 本發(fā)明的另一個目的在于提供一種采用上述路徑偏離糾正裝置的在線學習系統(tǒng)， 該學習系統(tǒng)更能滿足用戶的需求，進一步提高學習效率。
[0009]本發(fā)明的目的通過以下的技術(shù)方案實現(xiàn):路徑偏離糾正方法，包括：
[00? 0] (1)在現(xiàn)有的E-Learning學習系統(tǒng)上確定當前用戶采用的知識地圖，知識地圖中 的每個結(jié)點的位置、方向已知;該學習系統(tǒng)根據(jù)以往測試成績自動計算相鄰結(jié)點的權(quán)重值； 輸入起始結(jié)點和目標結(jié)點，該學習系統(tǒng)自動得到一最優(yōu)學習路徑，依照順序記錄所述最優(yōu) 學習路徑所經(jīng)過的各個結(jié)點，將其記為最優(yōu)路徑結(jié)點集合；
[0011] (2)在學習過程中讀取用戶當前所在結(jié)點，并按照學習時間順序?qū)⒃摻Y(jié)點記錄到 一學習知識鏈中，所述學習知識鏈是用于記錄當前用戶在利用上述知識地圖進行學習過程 中所經(jīng)過的每個結(jié)點；
[0012] (3)判斷當前所在結(jié)點與目標結(jié)點之間是否存在通路，如果存在，則執(zhí)行步驟(4)， 否則，執(zhí)行步驟(6);
[0013] (4)判斷當前所在結(jié)點與學習知識鏈中上一個結(jié)點在所述知識地圖中的權(quán)重是否 大于跳躍閥值，如果是，則執(zhí)行步驟(6)，否則，執(zhí)行步驟(5);
[0014] (5)判斷當前學習知識鏈中包括的結(jié)點數(shù)與最優(yōu)學習路徑中包括的結(jié)點數(shù)之差是 否大于預(yù)設(shè)的長度差閾值，如果是，則執(zhí)行步驟(6)，否則不進行處理；
[0015] (6)返回到最優(yōu)路徑結(jié)點集合中第一個還未學習的結(jié)點。
[0016]現(xiàn)有技術(shù)中，最優(yōu)學習路徑的得到方法已有很多研究，現(xiàn)有的E-Learning學習系 統(tǒng)都會自帶這類的方法。為了減小計算量，本發(fā)明中，所述步驟（1)中最優(yōu)學習路徑的得到 方法如下：
[0017] (1-1)計算相鄰節(jié)點的權(quán)重：
[0018]權(quán)重的計算公式如下
[0019] y = -k( Xafter/Zbefore ) + 10
[0020] 其中，k = 4.571 ; XbeforeS前一結(jié)點以往測試的平均值;xafter是后一結(jié)點以往測試 的平均值；
[0021] (1 -2)迭代計算從起始結(jié)點和目標結(jié)點的所有路徑；
[0022] (1-3)計算每條路徑的權(quán)重和；
[0023] (1 -4)選取權(quán)重和最小的路徑作為最優(yōu)路徑。
[0024]優(yōu)選的，所述步驟(4)中，跳躍閥值初始化值為無窮大，在處理過程中動態(tài)調(diào)整，調(diào) 整方法是：
[0025] (4-1)采集用戶學習過程中的學習行為日志，學習行為日志表示為{stuID， objectIDbefore，objectIDAfter，currentLength，currentWeight，maxWeight，score}，其 中，stuID是學習者編號，object IDbef ore是學習知識鏈中上一個結(jié)點，object IDAf ter是當 前所在結(jié)點，currentLength是當前的學習知識鏈長度，currentWeight是object IDbef ore 和〇13」6〇1：104；^61'之間的權(quán)重，1]^1￥618111：是前后兩個結(jié)點允許的跳躍閥值，8〇(^6用于記錄 用戶學習完objectIDAfter后的測試分數(shù)；
[0026] (4-2)執(zhí)行當前所在結(jié)點的測試步驟，根據(jù)score值判斷用戶是否通過測試，如果 測試通過，則由用戶繼續(xù)沿知識地圖自主學習；否則，執(zhí)行步驟(4-3);
[0027] (4-3)判斷currentWeight是否大于maxWeight，如果是，則執(zhí)行步驟(6)，否則，令 maxWeight取值當前的currentWeight值，并執(zhí)行步驟(5)。
[0028]優(yōu)選的，所述步驟(5)中，長度差閾值的設(shè)定方法是：
[0029]已知學習知識鏈長度基本符合正態(tài)分布：
[0030]
[0031]其中，μ是已知當前所有用戶學習知識鏈中包括的結(jié)點數(shù)的均值，σ為方差;設(shè)最優(yōu) 學習路徑中包括的結(jié)點數(shù)為μ_ηι;則長度差閾值的初始值為μ-μ_ηι;
[0032]當有新用戶完成該地圖的學習后，則將其實際的學習知識鏈中包括的結(jié)點數(shù)統(tǒng)計 到上述正態(tài)分布公式中，得到新的y_new，然后將長度差閾值更新為y_new-y_m。這樣，隨著 用戶的增多，樣本數(shù)據(jù)增大，其長度差閾值也會越來越精確。
[0033]路徑偏離糾正裝置，包括以下模塊：
[0034]確定最優(yōu)路徑模塊，用于在現(xiàn)有的E-Learning學習系統(tǒng)上確定當前用戶采用的知 識地圖，知識地圖中的每個結(jié)點的位置、方向已知;該學習系統(tǒng)根據(jù)以往測試成績自動計算 相鄰結(jié)點的權(quán)重值;輸入起始結(jié)點和目標結(jié)點，該學習系統(tǒng)自動得到一最優(yōu)學習路徑，依照 順序記錄所述最優(yōu)學習路徑所經(jīng)過的各個結(jié)點，將其記為最優(yōu)路徑結(jié)點集合；
[0035]獲取當前知識點模塊，用于在學習過程中讀取用戶當前所在結(jié)點，并按照學習時 間順序?qū)⒃摻Y(jié)點記錄到一學習知識鏈中，所述學習知識鏈是用于記錄當前用戶在利用上述 知識地圖進行學習過程中所經(jīng)過的每個結(jié)點；
[0036]通路判斷模塊，用于判斷當前所在結(jié)點與目標結(jié)點之間是否存在通路，如果存在， 則運行相鄰結(jié)點權(quán)重判斷模塊;否則