[发明专利]基于有向超图的个性化学习路径的抽取与拼接方法及系统

说明书

本发明公开了一种基于有向超图的个性化学习路径的抽取与拼接方法及系统。该方法根据知识元之间的依赖关系、利用有向超图理论对相关领域知识进行建模，获得相关知识图谱；根据学习者的知识背景和知识目标对相关知识图谱进行相应的处理，得到个性化知识图谱；利用超图的性质和模型上所附加的知识语义，通过逆向回溯找到从开始知识元集到学习目标的个性化学习路径集；给出逆向回溯中学习背景、多输入/输出以及多目标的处理规则；并给出从变化发展的角度进行路径优选的算法。本发明能根据学习者的知识目标及背景给出相对稳定的、优化的学习内容及知识路径；并能根据学习目标和知识背景的变化进行学习内容和学习路径调整。

技术领域

本发明涉及信息与网络技术领域，具体涉及一种基于有向超图的个性化学习路径的自动抽取与拼接方法及系统。

背景技术

随着计算机、网络等技术的发展以及电子教学资源的日益丰富，教学过程正在发生巨大变化，正在从传统的以教师的教为主导的教学过程转向为以学生为中心的、以学生主动学习为主的教学过程。若要实现既能充分发挥新教学技术所支持的新教学过程的优势，又能防止学生在学习过程中迷航的目标，就需要解决如何根据学习者的具体情况及其所处的资源环境状况，从长远、发展的角度为其学习制定个性化的、优化的学习方案这一难题。而如何根据学习者的学习目标和知识背景提供个性化的学习内容又是制定个性化、优化学习方案首要解决的问题。

知识地图是一种以图示化的形式帮助用户知道在什么地方能够找到知识的知识管理工具，知识地图的作用在于帮助人们在短时间内找到所需的知识资源，并为学习者提供全新的界面体验。关于知识地图的描述与构建，不管是从描述方法还是构建方式，不同学者都从不同的角度进行了大量的分析，并给出不同领域的具体知识地图。知识地图作为知识组织与表示工具在导航学习中已经得到了很多应用，例如，应用知识地图来进行学习内容管理；通过合作创建数字化知识地图来培养终生的学习技能；应用领域知识地图来实现领域知识浏览等。总之，无论是知识地图的描述方法，还是知识地图的构建方法都相对成熟，并有学者针对不同领域给出具体模型。通过建立相关领域的知识地图，根据知识地图中知识元之间的关系以及学习者具体情况来生成个性化的学习路径可行。

有向超图是描述多元子集多元关系的方法，它既具有图形学形象直观的特点，又具有形式化的理论基础，适合用于计算机进行表达和求解。正是由于有向超图的特点和知识领域本身的特点的一致性决定了可以应用有向超图进行学习内容和学习者关系的描述，应用超图理论进行个性化学习内容和学习路径的自动推荐。

发明内容

针对网络教学环境下学习者各异、学习内容过多，无法根据学习者的动态目标和知识背景为学习者提供学习内容和学习路径的现状，本发明的目的是提出一种基于有向超图的个性化学习路径的自动抽取与拼接方法。该方法对相关的知识领域进行有向超图建模，利用超图的性质，根据学习者的知识背景和个性化目标，从总体优化和持续发展的角度向学习者推荐学习内容及学习路径。

本发明的技术方案具体包括两个方面，一方面提出了一种基于有向超图的个性化学习路径的抽取与拼接方法，具体包括以下步骤：

步骤1，根据知识元之间的关系，利用有向超图建立相关知识图谱；

步骤2，基于相关知识图谱，根据学习者知识目标和知识背景创建个性化的知识图谱；

步骤3，基于个性化知识图谱，以目标知识元集为起点，采用逆向搜索的方式来进行可达路径的抽取和拼接；

步骤4，根据模型的语义进行学习路径的优选；

步骤5，监测学习目标及知识背景。如果学习目标发生变化，则进行新路径集与原路径集相关性判断，并进行相应处理；如果相关知识背景发生变化，则根据原知识路径的执行情况进行处理。

进一步，本发明所述步骤1中，各模型之间的关系具体为：