[发明专利]利用群体学习行为促进结构化知识图谱构建系统及方法

说明书

本发明公开了一种利用群体学习行为促进结构化知识图谱构建的系统及方法，所述系统包括信息提取模块，个体知识图谱构建模块，群体知识图谱构建模块，知识点图谱构建模块，反馈模块。本发明适用于中小学教学和在线学习，学习者在知识点K_i的学习过程中，通过对知识点相关内容的操作建立知识点K_i和K_i所属主题知识点集合K{K₁,K₂,K₃…K_i‑1,K_i…K_t}的关联，形成个体知识图谱，所述知识关联均以三元组concept,relation,property形式表示；多个学习者的个体知识图谱聚合形成群体知识图谱G_c；对群体知识图谱中所有三元组进行可信度分析，去除没有达到可信度阈值的三元组，得到知识点K_i权威的知识点图谱G_k，专家可以对形成的知识点图谱进行完善；最终的知识点图谱又可以为学习者的学习提供反馈。

技术领域

本发明属于学科知识库构建领域，具体地说，是一种利用学习者的群体学习行为促进结构化知识图谱构建的系统和方法，所述系统和方法一方面利用学习者的群体学习行为实现学科知识本体的构建，同时也促进个体学习者的知识结构化，可以运用在教育信息化、信息技术与课程整合等教育实践领域。

背景技术

知识结构是教育学的重要概念，皮亚杰的建构主义理论、布鲁纳的学科结构理论、奥苏伯尔的认知结构理论在不同程度上认为知识结构化有助于学生学习和知识应用；美国著名教育学家施瓦布根据当代科学发展规律的研究，提出了学科结构概念，他认为学科教育应该不局限于一门给定学科的结构，建议将跨学科或具有交叉学科性质的高度概括化的元结构的概念整合起来，整合成新的结构化知识来促进学习者学习。何谓结构化？结构化是指把所学的知识划分为不同部分或归入某种更大范畴，在头脑中组织起来，形成知识组块，进而形成良好的结构；有研究者指出知识结构化有利于学生对知识的记忆和信息的检索与提取；正如美国著名心理学家布鲁纳所认为的那样——获得的知识，如果没有完整的知识结构把它们联系在一起，那么多半的知识会被遗忘。同时，知识结构化有利于学生对知识的理解和整体把握、学生学习的迁移应用以及缩小高级知识和初级知识之间的差距。

目前有研究者从教学策略、信息技术等视角研究知识结构化的方法，如尚艳丽提出借助概念图、表格、知识网、知识提纲等来帮助学生实现化学知识的结构化；刘淑花认为影响知识结构化的因素主要包括知识的类型、知识的表征、知识的组织三个方面，其中知识的表征形式直接影响知识的结构化程度，并提出了表格式、概念图式、流程图式、思维导图式、网络图式等知识结构的表征方法；杨淑莲指出概念构图法是一种能够将隐形知识显性化、非结构化知识结构化并促进学习的有效策略。概念图、思维导图等认知工具对于学科知识结构化方面具有一定促进作用，这些工具一般从根节点或者中心节点出发，体现的是一种自上而下，从中心到四周的结构化模式，体现的是一种从抽象到具体的演绎型思维，但在具体到抽象的归纳性思维的训练上则显得不足。皮亚杰认为顺应和同化是促进知识结构发展的关键因素，而逻辑思维是能够发生顺应和同化的基础，只有演绎型思维或只有归纳型思维都不足以实现知识的结构化。本体是共享概念模型的明确的结构化规范说明，学科知识本体是某个学科的概念和概念之间关系的集合，以形式化的方式表征该领域的知识及其知识结构，不仅包含知识概念及其层级，还包含大量的知识实例。学科知识本体能从中心概念出发遍历到外围知识实例，实现从特殊到一般的演绎型逻辑，也能从外围具体实例出发回归到中心概念，实现从一般到特殊的归纳型逻辑，因此基于学科知识本体这种自上而下的演绎逻辑和自下而上的归纳逻辑能够很好地促进知识的结构化。同时，知识结构化的不断演进也将反过来促进学科知识本体的进化和完善，从而实现对隐性知识的自动有机组织。