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专利号: 2024109307038
申请人: 广东工业大学
专利类型:发明专利
专利状态:已下证
更新日期:2025-07-05
缴费截止日期: 暂无
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摘要:

权利要求书:

1.一种基于时间卷积的知识跟踪方法,其特征在于,包括:S100:收集多名学生的学习交互记录,构建学习交互记录数据集D;

S200:构建时间卷积注意力知识跟踪模型TCAKT‑E,所述时间卷积注意力知识跟踪模型分为表征模块、学习建模模块;

S300:将所述数据集D按比例划分为训练数据集、测试数据集,把训练数据集输入到TCAKT‑E中对模型进行训练优化,然后使用测试数据集验证TCAKT‑E的性能表现;

S400:使用训练与验证后的TCAKT‑E模型对学生表现进行预测。

2.根据权利要求1所述的基于时间卷积的知识跟踪方法,其特征在于,每一条所述的学习交互记录具体包含学生、问题信息、回答情况、技能点。

3.根据权利要求1所述的基于时间卷积的知识跟踪方法,其特征在于,对于 个学生,个问题信息, 个技能点, ,所述构建时间卷积注意力知识跟踪模型TCAKT‑E具体包括:S210:使用独热编码方法对问题信息 、回答情况 分别进行编码,得到问题向量 和回答结果向量 ,拼接 和 得到t时刻的学生作答表现 ,计算公式如下:其中, 表示学生回答的第 个问题信息, 表示学生对第 个问题信息的回答情况,取值为1表示回答正确,取值0表示回答错误;

S220:获取学生经验表征 ,并对 进行编码,得到学生经验向量 ;

S230:联合学生作答表现 、学生经验向量 得到学生行为向量 ,计算公式如下:其中, 表示联合函数;

S240:使用时间卷积注意力网络TCAN对学生行为数据 进行学习建模。

4.根据权利要求3所述的构建时间卷积注意力知识跟踪模型TCAKT‑E,其特征在于,所述获取学生经验表征 具体计算如下:其中, 表示从时刻1到时刻 的学生 在技能点 上的经验表征,参数 是一个正整数的经验表征常量, 表示从时刻1到时刻 的学生 在技能点 上的回答正确次数和错误次数之差, 和 的计算公式分别如下:其中, 表示从时刻1到时刻 的学生 在技能点 上回答正确的次数,表示从时刻1到时刻 的学生在技能点 上回答错误的次数。

5.根据权利要求3所述的构建时间卷积注意力知识跟踪模型TCAKT‑E,其特征在于,所述使用TCAN对学生行为数据 进行学习建模,包括:S241:多尺度特征信息提取:将学生行为数据 输入到 个堆叠的残差块中,堆叠的残差块中的膨胀卷积所用系数呈指数级递增,经过不同的残差块处理获得不同时间尺度的学习行为特征图;残差块均由膨胀卷积、ReLU激活、权重归一化、Dropout操作构成,每经过一个残差块处理后,输出一个学习行为特征图 ),融合 个不同时间尺度的学习行为特征图,公式如下:其中,表示融合后学习行为特征图, 表示融合函数, 表示第一个残差块处理获得的学习行为特征图, 表示第二个残差块处理获得的学习行为特征图, 表示第 个残差块处理获得的学习行为特征图;

S242:经过S241处理输出 的融合后学习行为特征图 ,对 进行全局平均池化GAP操作,计算公式如下:其中,表示高度, 表示宽度,表示通道总数, 表示全局平均池化操作, 表示中第 个元素的特征;

S243:确定通道交互信息的范围 :根据通道总数 的大小自适应确定通道交互信息的范围 ,计算公式如下:其中,表示与当前通道进行信息交互的近邻通道的个数, 表示离 最近且比 大的奇数,C表示通道总数,与 是 计算公式中的正整数常量;

S244:通道注意力调整:自适应确定好 后,所有通道共同分享学习到的注意力权重参数,第个通道 的权重 计算公式如下:其中, 表示所有通道共享的权重参数, 表示与 相邻的 个通道的集合。

6.根据权利要求1所述的基于时间卷积的知识跟踪方法,其特征在于,所述训练TCAKT‑E所用的损失函数计算如下:其中, 表示损失函数,表示 时刻的真实回答问题情况, 表示 时刻的预测回答问题情况。