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专利号: 202411726995X
申请人: 山东科技大学
专利类型:发明专利
专利状态:已下证
更新日期:2025-10-27
缴费截止日期: 暂无
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摘要:

权利要求书:

1.融合分层知识图谱和深度知识追踪的学习路径推荐方法,其特征在于,包括以下步骤:

KGDKT模型构建,构建能够考虑知识点之间逻辑关系的深度知识追踪模型;

学习路径查找算法,基于分层课程知识图谱和KGDKT生成从起点知识点指向目标知识点的所有路径;

最优路径选择算法,通过KGDKT模型来预测每个路径在目标知识点上的提升效果,选出能够最大程度提高学习者对目标知识点掌握程度的一条路径。

2.根据权利要求1所述的融合分层知识图谱和深度知识追踪的学习路径推荐方法,其特征在于,所述KGDKT模型构建前,需要构建分层课程知识图谱;

KGDKT模型构建具体包括,通过知识图谱嵌入技术将知识图谱表示为向量eq,将eq与DTransformer模型的特征相融合,以完成分层课程知识图谱与DTransformer的融合,实现了一个自定义的AttentionLayer层,并提取DTransformer最后一个编码器层的隐藏状态作为特征f,该层接收两个输入特征向量f和eq,通过注意力机制将他们融合成一个新的向量a,具体来说,首先定义权重矩阵,然后计算注意力分数并进行归一化处理,最后通过加权求和得到融合后的向量a,过程如公式(1)所示,其中Wa是用于转换f的权重矩阵,Ua是用于转换eq的权重矩阵, 是用于计算注意力分数的权重向量,s为f和eq之间的注意力得分;

h1=Waf

hq=Uaeq

a=α(Wff+Ufeq)。

3.根据权利要求1所述的融合分层知识图谱和深度知识追踪的学习路径推荐方法,其特征在于,所述学习路径查找算法具体包括,通过学习者对知识点的掌握程度确定起点知识点集合SKP,并生成从SKP指向目标知识点t的所有路径{patha,pathb,…,pathn};

算法首先确定目标知识点和起点知识点,其中,目标知识点由学习者指定,起点知识点根据学习者对知识点的掌握情况获取,具体来说,通过KGDKT模型预测学习者对所有知识点的掌握程度,并将学习者已经掌握的知识点作为起点知识点,加入到知识点集合SKP中,为了找出从SKP中的所有起点知识点到目标知识点t的所有可能路径,并确保在学习某一知识点前已完成其所有先修知识点的学习,需要考虑具有多个先修知识点的知识点的学习顺序;

基于此,提出一种逆向广度优先搜索算法(Backward BFS,简称B‑BFS),该算法从目标知识点出发,沿着先修关系逆向追溯HKG至起点知识点,如果未能找到起点知识点或者没有满足条件的起点知识点,则继续回溯到没有先修知识点的知识点,并将其作为学习路径的起点;

多个并列先修知识点的学习顺序由难度决定,按照由易到难的学习顺序进行学习,难度由学习者对这多个知识点的掌握程度决定,难度越高的知识点对应掌握程度越低,该算法通过逆向寻找先修知识点,能够确保在开始学习某一知识点之前,所有必要的先修知识点都已经被学习,且多个并列先修知识点符合由易到难的学习顺序;

最后,按照队列出队顺序构建路径,反转路径的方向后,加入到候选路径集合Paths中。

4.根据权利要求1所述的融合分层知识图谱和深度知识追踪的学习路径推荐方法,其特征在于,所述最优路径选择算法具体包括通过KGDKT预测学习者在不同路径上的目标知识点掌握程度,选择学习效果最好的一条路径推荐给学习者,目标知识点学习效果Ep如公式2所示,其中Es表示学习者对目标知识点的初始掌握程度值,Ee表示学习者对目标知识点的最终掌握程度值;

算法的目标是在候选学习路径集合Paths中选择出能够最大提升学习者目标知识点学习效果的一条路径,将该路径推荐给学习者;

首先,通过基于分层课程知识图谱的学习路径查找算法从HKG中查找从起点知识点集合SKP中的知识点到目标知识点t的所有学习路径,得到候选学习路径集合Paths;

其次,对于Paths中的每一条路径,通过KGDKT预测学习者在每条路径上的学习效果对路径进行选择,具体来说,首先通过KGDKT预测出每条路径学习前t的初始掌握程度Es,其次,按照路径中知识点的顺序,依次预测学习者对路径中每个知识点的掌握程度,并将预测的结果组成新的交互记录,将其添加到历史交互记录H中以完成H的更新,进而完成对其他知识点的掌握程度的预测,最终得到每条路径学习后目标知识点t的掌握程度Ee,通过公式(2)计算出通过每条路径的学习得到的Ep值,选择出Ep最大的路径推荐给学习者;