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专利号: 2022115453812
申请人: 成都大学
专利类型:发明专利
专利状态:已下证
更新日期:2025-10-14
缴费截止日期: 暂无
联系人

摘要:

权利要求书:

1.一种基于多智能体的课堂教学方案评价方法,其特征在于,包括以下步骤:步骤S1,通过输入模块,输入待评价的课堂教学知识点方案与学生座位安排方案;

步骤S2,根据实际的课堂情况与学生的学习情况,初始化课堂信息库与学生信息库;步骤S3,创建教师智能体和学生智能体组;所述教师智能体的属性信息包括参与师生互动的学生的正反馈概率;所述学生智能体的属性信息包括课堂师生间关系距离、课堂同学间关系距离、课堂学习参与概率、课堂知识点理解力和课堂互动偏好类型;

步骤S4,教师智能体按照决策支持库中预设的教师智能体行动流程进行行动,学生智能体按照决策支持库中预设的师生间互动行为偏好下的学生课堂参与流程、同学间互动行为偏好下的学生课堂参与流程,以及不互动行为偏好下的学生课堂参与流程进行行动;

步骤S5,更新行为状态库中的教师智能体实时行为状态、学生智能体实时行为状态,以及学生智能体课堂学习实时参与状态;

步骤S6,检查课堂教学是否结束,如果没有结束则返回步骤S3,如果结束则进入步骤S7;

步骤S7,根据当前行为状态库中的学生智能体课堂学习实时参与状态计算并通过输出模块输出学生课堂学习参与率。

2.根据权利要求1所述的一种基于多智能体的课堂教学方案评价方法,其特征在于,所述步骤S1包括:根据知识点讲授时间单元数和知识点难度设计课堂教学知识点方案;

以教师授课时所在教室讲台的中心位置为原点设计学生座位安排方案,x坐标表示座位相对于原点的下偏移量,y坐标表示座位相对于过原点的教室中线的偏移量。

3.根据权利要求1所述的一种基于多智能体的课堂教学方案评价方法,其特征在于,所述步骤S4中教师智能体行动流程包括:步骤S4a1,课堂教学开始;

步骤S4a2,获取本堂课所要向学生智能体传递的知识点列表;

步骤S4a3,按列表中的知识点先后顺序选择需要传递的知识点;

步骤S4a4,将知识点的信息发送给全体学生智能体,知识点的信息包括知识点难度信息与学习该知识点所需时间单元数;

步骤S4a5,获取参与师生互动的学生智能体在当前时间单元的课堂学习参与结果信息,并根据师生课堂互动中对学生的正反馈概率,给予学生智能体正/负反馈;

步骤S4a6,检查知识点的累积讲授时间单元数是否已经达到该知识点需要的讲授时间单元数,如果是则进入步骤S4a7,如果否则返回步骤S4a5;

步骤S4a7,检查当前知识点是否已经是本堂课最后一个知识点,如果是则进入步骤S4a8,如果否则返回步骤S4a3;

步骤S4a8,课堂教学结束。

4.根据权利要求1所述的一种基于多智能体的课堂教学方案评价方法,其特征在于,所述步骤S4中师生间互动行为偏好下的学生课堂参与流程包括:步骤S4b1,学生智能体开始当前时间单元的课堂学习;

步骤S4b2,获取教师智能体发来的课堂教学知识点的信息;

步骤S4b3,根据自身的当前课堂学习参与概率,进行课堂学习参与与否的选择,如果选择参与课堂学习,学生智能体开始当前时间单元的课堂学习,并进入步骤S4b4;如果选择不参与学习,对自身的累积课堂不学习时间单元数增加1,并进入步骤S4b5;

步骤S4b4,更新与教师关系距离,计算知识点掌握概率,更新知识点掌握状态;

步骤S4b5,检查知识点讲授是否已经结束,如果是,则进入步骤S4b6,如果不是则进入步骤S4b7;

步骤S4b6,根据知识点掌握状态,调整自身课堂学习基础参与概率,如果知识点已经掌握,则不调整,如果知识点未掌握,则对自身课堂学习基础参与概率进行调整,直到将自身课堂学习基础参与概率调整到0为止;

步骤S4b7,计算自身的当前课堂学习参与概率;

步骤S4b8,结束当前时间单元的课堂学习。

5.根据权利要求4所述的一种基于多智能体的课堂教学方案评价方法,其特征在于,所述步骤S4b4包括:步骤S4b41,对自身的累积课堂学习时间单元数增加1;

步骤S4b42,根据自身与教师智能体之间的互动概率选择是否与教师进行互动,如果选择互动,则进入步骤S4b43;如果选择不互动,则进入步骤S4b44;

根据学生智能体与教师智能体互动的最大概率、学生智能体所在座位到教师位置的距离、学生智能体到教师智能体的最小距离和大于0的互动概率调整系数计算自身与教师智能体之间的互动概率;

步骤S4b43,获得教师正反馈后,缩短自身与教师智能体的课堂关系距离;

获得教师负反馈后,增加自身与教师智能体的课堂关系距离;

并基于更新后的自身与教师智能体的课堂关系距离,更新自身与教师智能体的课堂关系亲近度;

自身与教师智能体的课堂关系距离的初始值可以从学生信息库中的师生初始课堂关系距离确定,在更新自身与教师智能体的课堂关系距离时,如果更新后自身与教师智能体的课堂关系距离小于1,则令更新后自身与教师智能体的课堂关系距离等于1;

步骤S4b44,检查当前知识点是否已经掌握,如果已经掌握,则进入步骤S4b5,如果没有掌握,则进入步骤S4b45;

步骤S4b45,根据知识点的难度与自身知识点理解力,计算知识点掌握概率,根据计算所得的掌握概率,更新当前知识点的掌握状态。

6.根据权利要求1所述的一种基于多智能体的课堂教学方案评价方法,其特征在于,所述步骤S4中同学间互动行为偏好下的学生课堂参与流程包括:步骤S4c1,学生智能体开始当前时间单元的课堂学习;

步骤S4c2,获取教师智能体发来的课堂教学知识点的信息;

步骤S4c3,根据自身的当前课堂学习参与概率,进行课堂学习参与与否的选择,如果选择参与课堂学习,则对自身的累积课堂学习时间单元数增加1;如果选择不参与学习,则对自身的累积课堂不学习时间单元数增加1;

步骤S4c4,与临近周围学生智能体互动,获取临近周围学生智能体的课堂学习参与情况,并更新自身与临近周围学生智能体的关系距离,当自身课堂学习参与行动与临近周围学生智能体的课堂学习参与行动一致时,缩短与这些学生智能体的课堂关系距离;所述临近周围学生智能体为自身座位相距1个单位距离座位上的学生智能体;

当自身课堂学习参与行动与临近周围学生智能体的课堂学习参与行动不一致时,增加与这些学生智能体的课堂关系距离;

并基于更新后的自身与临近周围学生智能体的课堂关系距离,更新自身与临近周围学生智能体的课堂关系亲近度;

自身与临近周围学生智能体的关系距离的初始值可以从学生信息库中的学生初始课堂关系距离确定,在更新时,如果更新后的自身与临近周围学生智能体的关系距离小于1,则令更新后的自身与临近周围学生智能体的关系距离等于1;

步骤S4c5,检查当前知识点是否已经掌握,如果已经掌握,则进入步骤S4c7,如果没有掌握;

则进入步骤S4c6;

步骤S4c6,根据知识点的难度与自身知识点理解力,计算知识点掌握概率,根据计算所得的掌握概率,更新当前知识点的掌握状态;

步骤S4c7,检查知识点讲授是否已经结束,如果是,则进入步骤S4c8,如果不是则进入步骤S4c9;

步骤S4c8,根据知识点掌握状态,调整自身课堂学习基础参与概率,如果知识点已经掌握,则不调整,如果知识点未掌握,则对自身课堂学习基础参与概率进行调整,直到将自身课堂学习基础参与概率调整到0为止;

步骤S4c9,根据自身与临近周围学生智能体的课堂关系亲近度、自身课堂学习基础参与概率,以及累积课堂学习时间单元数与累积课堂不学习时间单元数,计算当前课堂学习参与概率;

首先根据临近周围学生智能体数计算自身与临近周围学生智能体的平均关系亲近度;

然后根据临近周围学生智能体数、临近周围学生智能体的课堂学习时间单元数与课堂不学习时间单元数计算临近周围智能体的累积课堂学习时间单元数总和与累积课堂不学习时间单元数总和;

最后,分别在当自身与临近周围学生智能体的平均关系亲近度大于等于学生间课堂关系亲近度上限阈值时,当自身与临近周围学生智能体的平均关系亲近度小于等于学生间课堂关系亲近度下限阈值时,当学生间课堂关系亲近度下限阈值小于自身与临近周围学生智能体的平均关系亲近度小于学生间课堂关系亲近度上限阈值时,计算当前课堂学习参与概率;

步骤S4c10,结束当前时间单元的课堂学习。

7.根据权利要求1所述的一种基于多智能体的课堂教学方案评价方法,其特征在于,所述步骤S4中不互动行为偏好下的学生课堂参与流程包括:步骤S4d1,学生智能体开始当前时间单元的课堂学习;

步骤S4d2,获取教师智能体发来的课堂教学知识点的信息;

步骤S4d3,根据自身的当前课堂学习参与概率,进行课堂学习参与与否的选择,如果选择参与课堂学习,对自身的累积课堂学习时间单元数增加1;如果选择不参与学习,对自身的累积课堂不学习时间单元数增加1;

步骤S4d4,检查当前知识点是否已经掌握,如果已经掌握,则进入步骤S4d6,如果没有掌握,则进入步骤S4d5;

步骤S4d5,根据知识点的难度与自身知识点理解力,计算知识点掌握概率;

根据计算所得的掌握概率,更新当前知识点的掌握状态;

步骤S4d6,检查知识点讲授是否已经结束,如果是,则进入步骤S4d7,如果不是,则进入步骤S4d8;

步骤S4d7,根据知识点掌握状态,调整自身课堂学习基础参与概率,如果知识点已经掌握,则不调整,如果知识点未掌握,则对自身课堂学习基础参与概率进行调整,直到将自身课堂学习基础参与概率调整到0为止;

步骤S4d8,根据身课堂学习基础参与概率计算当前课堂学习参与概率;

步骤S4d9,结束当前时间单元的课堂学习。

8.根据权利要求1所述的一种基于多智能体的课堂教学方案评价方法,其特征在于,所述步骤S7包括:根据总的学生智能体数、课堂时间单元数、学生智能体、学生智能体的累积课堂学习时间单元数计算学生课堂学习参与率。

9.一种基于多智能体的课堂教学方案评价系统,其特征在于,包括输入模块、课堂教学方案评价模块和输出模块,其中:输入模块、课堂教学方案评价模块和输出模块依次连接;

输入模块用于接收课堂教学知识点编排方案与学生座位安排方案,课堂教学知识点编排方案是由多个知识点元素所构成的一个线性列表;每一个知识点元素的属性包括知识点难度和知识点传递所需时间单元数;学生座位编排方案是由多个学号‑座位号组合所构成的一个线性列表;

课堂教学方案评价模块包括学生智能体组、学生信息库、课堂信息库、教师智能体、决策支持库和行为状态库,用于在考虑学生间互动行为与师生间互动行为综合影响下,评价课堂教学知识点编排方案与学生座位安排方案;所述学生智能体组包括一个学生管理智能体与若干学生智能体;所述学生管理智能体分别和学生智能体与学生信息库连接,所述学生信息库分别和课堂信息库与决策支持库连接,所述课堂信息库和教师智能体连接,所述教师智能体如分别与行为状态库和决策支持库连接,所述行为状态库分别和决策支持库和学生智能体连接;

输出模块用于根据行为状态库计算输出整堂课的学生课堂学习参与率作为对课堂教学知识点编排方案与学生座位安排方案的评价。

10.根据权利要求9所述的一种基于多智能体的课堂教学方案评价系统,其特征在于,包括:课堂信息库包括课堂时间单元数、学生座位数和学生座位信息表;座位信息表是由若干座位信息元素所构成,每个座位信息元素包括座位号与座位坐标(x,y),座位坐标是以讲台为原点的偏移量;

学生信息库包括学生信息模块与学生信息输入接口;

学生信息模块包括学号、课堂互动行为偏好、师生初始课堂关系距离、学生间初始课堂关系距离、知识点理解力、课堂学习初始参与概率;课堂互动行为偏好包括师生间互动型、同学间互动型与不互动型;学生信息输入接口同时提供手动录入学生信息,与从各主流在校学生信息管理系统导入学生信息的功能;

学生管理智能体用于根据学生信息库,创建学生智能体,每个创建出的学生智能体属性由学生信息库中的内容所确定;

教师智能体的属性包括师生课堂互动中对学生的正反馈概率和负反馈概率;

决策支持库包括教师知识点讲授流程、师生间互动行为偏好下的学生课堂参与流程、同学间互动偏好下的学生课堂参与流程,以及不互动行为偏好下的学生课堂参与流程;

行为状态库包括教师智能体实时行为状态、学生智能体实时行为状态以及学生智能体课堂学习实时参与状态。