本發(fā)明涉及在線教育與知識(shí)網(wǎng)絡(luò)領(lǐng)域，更具體地，涉及一種基于知識(shí)點(diǎn)目標(biāo)集的學(xué)習(xí)路徑規(guī)劃方法。

背景技術(shù)：

隨著人類研究成果不斷涌現(xiàn)、互聯(lián)網(wǎng)時(shí)代的到來，人類社會(huì)已經(jīng)進(jìn)入了“知識(shí)大爆炸”時(shí)代。據(jù)相關(guān)部門統(tǒng)計(jì)，人類近30年所積累的科學(xué)知識(shí)幾乎占據(jù)了有史以來所積累的知識(shí)總量的90％。人類的知識(shí)網(wǎng)絡(luò)越來越復(fù)雜，學(xué)生在認(rèn)知過程中，面對(duì)大量的知識(shí)點(diǎn)及其之間關(guān)系，容易出現(xiàn)迷失的現(xiàn)象。學(xué)習(xí)者的學(xué)習(xí)基本是以課程、階段等作為一個(gè)大單位，在知識(shí)網(wǎng)絡(luò)中，課程或階段等學(xué)習(xí)目標(biāo)往往是由一系列知識(shí)點(diǎn)構(gòu)成的知識(shí)點(diǎn)集(統(tǒng)稱為學(xué)習(xí)目標(biāo)集)。同時(shí)每位學(xué)習(xí)者的知識(shí)結(jié)構(gòu)和學(xué)習(xí)過程又存在著差異。

目前，針對(duì)知識(shí)網(wǎng)絡(luò)下的學(xué)習(xí)路徑制定的相關(guān)研究有：基于蟻群優(yōu)化的學(xué)習(xí)路徑生成方法，其采用了貝葉斯網(wǎng)絡(luò)描述知識(shí)單元的認(rèn)知序關(guān)系；朱海萍等通過深度優(yōu)先遍歷算法實(shí)現(xiàn)基于知識(shí)地圖的多約束學(xué)習(xí)路徑推薦的方法；kuo-kuangchu等人提出用本體思想解決學(xué)習(xí)導(dǎo)航路徑的生成問題等。這些關(guān)于知識(shí)網(wǎng)絡(luò)下學(xué)習(xí)路徑的制定的相關(guān)研究不能根據(jù)特定學(xué)習(xí)者的實(shí)際掌握情況做出判斷并在此基礎(chǔ)上制定出有效的、最適合的學(xué)習(xí)軌跡。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

本發(fā)明提供一種基于知識(shí)點(diǎn)目標(biāo)集的學(xué)習(xí)路徑規(guī)劃方法，該方法結(jié)合學(xué)習(xí)者的當(dāng)前學(xué)習(xí)狀態(tài)向?qū)W習(xí)者推薦較佳的學(xué)習(xí)路徑，方便學(xué)習(xí)者快速地掌握目標(biāo)集知識(shí)點(diǎn)。

為了達(dá)到上述技術(shù)效果，本發(fā)明的技術(shù)方案如下：

一種基于知識(shí)點(diǎn)目標(biāo)集的學(xué)習(xí)路徑規(guī)劃方法，其步驟包含：

s1：利用知識(shí)點(diǎn)構(gòu)建一個(gè)三維知識(shí)網(wǎng)絡(luò)，可設(shè)置成有向無權(quán)圖g＝{v,e}，其中v對(duì)應(yīng)知識(shí)點(diǎn)集合，e對(duì)應(yīng)知識(shí)點(diǎn)之間的前后驅(qū)或者父子關(guān)系集合；

s2：在三維知識(shí)網(wǎng)絡(luò)g下，對(duì)于某種人才培養(yǎng)或者學(xué)習(xí)目標(biāo)，系統(tǒng)按規(guī)劃提取目標(biāo)所需要掌握的知識(shí)點(diǎn)集合，形成學(xué)習(xí)者的目標(biāo)學(xué)習(xí)知識(shí)點(diǎn)集ta；

s3：對(duì)某個(gè)具體學(xué)習(xí)者a，系統(tǒng)依據(jù)歷史數(shù)據(jù)或者在線評(píng)測(cè)確定該學(xué)習(xí)者在知識(shí)網(wǎng)絡(luò)g下已經(jīng)掌握的學(xué)習(xí)知識(shí)點(diǎn)集合sa，即學(xué)習(xí)者的當(dāng)前學(xué)習(xí)狀態(tài)或初始學(xué)習(xí)狀態(tài)；

s4：對(duì)比學(xué)習(xí)者a當(dāng)前的學(xué)習(xí)知識(shí)點(diǎn)集合sa與目標(biāo)學(xué)習(xí)知識(shí)點(diǎn)集合ta在三維知識(shí)網(wǎng)絡(luò)g下的位置分布，設(shè)定從當(dāng)前知識(shí)點(diǎn)集合sa為起點(diǎn)，以目標(biāo)集知識(shí)點(diǎn)ta為目標(biāo)，在此三維知識(shí)網(wǎng)絡(luò)g下，基于某種搜索算法計(jì)算或者規(guī)劃一個(gè)能夠覆蓋所有目標(biāo)知識(shí)點(diǎn)集合的知識(shí)子網(wǎng)ga。這個(gè)知識(shí)子網(wǎng)是學(xué)習(xí)者a必須要完成學(xué)習(xí)的知識(shí)點(diǎn)集合；

s5：依據(jù)ga充分考慮知識(shí)點(diǎn)的前后關(guān)系及可并發(fā)性，規(guī)劃一個(gè)學(xué)習(xí)路徑ra，這路徑可支持非相關(guān)知識(shí)點(diǎn)的并行性，確保前后或父子關(guān)系知識(shí)點(diǎn)的學(xué)習(xí)順序；

s6：學(xué)習(xí)者a依據(jù)ra學(xué)習(xí)，系統(tǒng)實(shí)時(shí)監(jiān)控并記錄其學(xué)習(xí)進(jìn)度和狀態(tài)。系統(tǒng)會(huì)對(duì)比其與其他同等級(jí)學(xué)習(xí)者的進(jìn)度并反饋，以指引其是否需要調(diào)整學(xué)習(xí)速度或者時(shí)間等。

進(jìn)一步地，步驟s1中，所述三維知識(shí)網(wǎng)絡(luò)將知識(shí)點(diǎn)的相關(guān)知識(shí)點(diǎn)，前、后續(xù)知識(shí)點(diǎn)，父、子知識(shí)點(diǎn)與兄弟知識(shí)點(diǎn)映射到三維空間中的x平面、y平面和z平面，形成三維立體的可視化知識(shí)網(wǎng)絡(luò)空間結(jié)構(gòu)。其中，在三維空間上或相同平面上部分互相連接的知識(shí)點(diǎn)所形成的知識(shí)網(wǎng)絡(luò)是整個(gè)知識(shí)網(wǎng)絡(luò)空間的子知識(shí)網(wǎng)絡(luò)。一般地，知識(shí)子網(wǎng)往往圍繞某一學(xué)習(xí)主題或教學(xué)大綱而形成。

進(jìn)一步地，步驟s1中，所述的三維知識(shí)網(wǎng)絡(luò)模型中的知識(shí)點(diǎn)之間含有父子關(guān)系(層次關(guān)系)、依賴關(guān)系、支撐關(guān)系、兄弟關(guān)系、相關(guān)關(guān)系。學(xué)習(xí)者需掌握的目標(biāo)學(xué)習(xí)知識(shí)點(diǎn)與其已掌握知識(shí)點(diǎn)可能是上述所有關(guān)系之一種或更多。兩個(gè)知識(shí)點(diǎn)間的掌握順序可以分為前續(xù)、后續(xù)。若知識(shí)點(diǎn)vi需要在vj知識(shí)點(diǎn)之前把握，則稱知識(shí)點(diǎn)vi為知識(shí)點(diǎn)vj的前續(xù)、知識(shí)點(diǎn)vj為知識(shí)點(diǎn)vi的后續(xù)。

進(jìn)一步地，步驟s2中，所述的目標(biāo)學(xué)習(xí)知識(shí)點(diǎn)集合ta是由一個(gè)知識(shí)點(diǎn)或多個(gè)知識(shí)點(diǎn)組成的，它們是按規(guī)劃學(xué)習(xí)者必須完成的目標(biāo)學(xué)習(xí)知識(shí)點(diǎn)集合。

進(jìn)一步地，步驟s2中，所述的規(guī)劃是由學(xué)科專家、教學(xué)大綱、培訓(xùn)老師、學(xué)習(xí)者、或人工智能系統(tǒng)等制定的學(xué)習(xí)計(jì)劃。

進(jìn)一步地，步驟s3中，所述的學(xué)習(xí)者a的初始狀態(tài)sa是系統(tǒng)統(tǒng)根據(jù)學(xué)習(xí)者以前在系統(tǒng)中的記錄，或者學(xué)習(xí)者輸入的自己的學(xué)歷狀況等資料，配合系統(tǒng)評(píng)測(cè)來確定當(dāng)前掌握的學(xué)習(xí)知識(shí)點(diǎn)集合。其中系統(tǒng)評(píng)測(cè)需預(yù)先設(shè)置知識(shí)點(diǎn)的測(cè)試閾值。該閾值可根據(jù)通過大量學(xué)習(xí)者的學(xué)習(xí)反饋推動(dòng)知識(shí)點(diǎn)難度更新而更新，體現(xiàn)系統(tǒng)預(yù)期某個(gè)學(xué)習(xí)者必須達(dá)到的對(duì)該知識(shí)點(diǎn)的掌握程度。經(jīng)過系統(tǒng)評(píng)測(cè)后，若學(xué)習(xí)者a掌握程度高于測(cè)試閾值，則視為學(xué)習(xí)者掌握了該知識(shí)點(diǎn)。系統(tǒng)把a(bǔ)將所掌握的所有知識(shí)點(diǎn)組成一個(gè)已掌握的知識(shí)點(diǎn)集合sa。

進(jìn)一步地，步驟s4中，所述的搜索算法根據(jù)三維知識(shí)網(wǎng)絡(luò)中知識(shí)點(diǎn)有層次關(guān)系的特點(diǎn)，取一個(gè)不在初始狀態(tài)sa的一個(gè)目標(biāo)知識(shí)點(diǎn)vk，按前續(xù)或者父知識(shí)點(diǎn)擴(kuò)展法逐層前溯其前續(xù)知識(shí)點(diǎn)或者父知識(shí)點(diǎn)，一直到達(dá)已經(jīng)掌握的知識(shí)點(diǎn)集sa中的一個(gè)或者多個(gè)知識(shí)點(diǎn)為止。此過程中，可以有多條路徑從sa的一個(gè)或者多個(gè)知識(shí)點(diǎn)，到達(dá)目標(biāo)知識(shí)點(diǎn)vk，將所有能從sa到達(dá)目標(biāo)知識(shí)點(diǎn)vk的路徑加入學(xué)習(xí)者a的學(xué)習(xí)子網(wǎng)ga。重復(fù)以上步驟，一直到目標(biāo)學(xué)習(xí)知識(shí)點(diǎn)集ta所有知識(shí)點(diǎn)都覆蓋了，最后形成的學(xué)習(xí)子網(wǎng)ga為學(xué)習(xí)者a需要掌握學(xué)習(xí)的知識(shí)子網(wǎng)。

進(jìn)一步地，步驟s5中，依據(jù)ga，充分考慮知識(shí)點(diǎn)的前后關(guān)系及可并發(fā)性，采用綜合規(guī)劃方法，規(guī)劃一個(gè)學(xué)習(xí)路徑ra，這路徑可支持非相關(guān)知識(shí)點(diǎn)的并行性，確保前后關(guān)系知識(shí)點(diǎn)的學(xué)習(xí)順序，形成此指引性學(xué)習(xí)路徑。

進(jìn)一步地，步驟s6中，學(xué)習(xí)者的學(xué)習(xí)進(jìn)度包括學(xué)習(xí)者沿著建議學(xué)習(xí)路徑ra學(xué)習(xí)的速度、學(xué)習(xí)的效率、學(xué)習(xí)的成果、建議學(xué)習(xí)路徑ra上已學(xué)習(xí)的知識(shí)點(diǎn)內(nèi)的內(nèi)容覆蓋度、學(xué)習(xí)時(shí)間、測(cè)試結(jié)果、測(cè)試次數(shù)等多方面數(shù)據(jù)。系統(tǒng)會(huì)完整記錄學(xué)習(xí)者的最新學(xué)習(xí)狀態(tài)，該狀態(tài)可為學(xué)習(xí)者發(fā)起下一個(gè)知識(shí)學(xué)習(xí)路徑優(yōu)化查詢或搜索時(shí)候的已掌握(初始)學(xué)習(xí)狀態(tài)。系統(tǒng)可結(jié)合大量用戶的學(xué)習(xí)數(shù)據(jù)及該學(xué)習(xí)者的學(xué)習(xí)數(shù)據(jù)，分析學(xué)習(xí)者在該建議路徑上的學(xué)習(xí)是否需要調(diào)整并反饋給學(xué)習(xí)者。同時(shí)記錄學(xué)習(xí)者的最新學(xué)習(xí)狀態(tài)，該狀態(tài)是學(xué)習(xí)者發(fā)起下一個(gè)知識(shí)學(xué)習(xí)路徑查詢和搜索時(shí)候的已掌握(初始)學(xué)習(xí)狀態(tài)。

與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明技術(shù)方案的有益效果是：

本發(fā)明所提供的基于目標(biāo)集的學(xué)習(xí)路徑規(guī)劃方法是在復(fù)雜的知識(shí)網(wǎng)絡(luò)之下，規(guī)劃所要學(xué)習(xí)的目標(biāo)知識(shí)點(diǎn)集，然后根據(jù)學(xué)習(xí)者當(dāng)前的學(xué)習(xí)狀態(tài)，采用搜索算法找出覆蓋完整目標(biāo)知識(shí)點(diǎn)集的知識(shí)網(wǎng)絡(luò)，進(jìn)而制定出最佳的學(xué)習(xí)路徑。在學(xué)習(xí)過程中系統(tǒng)對(duì)學(xué)習(xí)者的學(xué)習(xí)狀態(tài)進(jìn)行分析，動(dòng)態(tài)地改變學(xué)習(xí)路徑，達(dá)到學(xué)習(xí)指導(dǎo)的效果。實(shí)現(xiàn)快速掌握點(diǎn)目標(biāo)知識(shí)點(diǎn)集，提高學(xué)習(xí)者的學(xué)習(xí)效率。

附圖說明

圖1為本發(fā)明方法流程圖；

圖2為本發(fā)明中三維知識(shí)網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)；

圖3本發(fā)明中單個(gè)知識(shí)點(diǎn)的搜索路徑樹狀結(jié)構(gòu)圖；

圖4本發(fā)明中初始學(xué)習(xí)狀態(tài)和目標(biāo)狀態(tài)示意圖。

具體實(shí)施方式

附圖僅用于示例性說明，不能理解為對(duì)本專利的限制；

為了更好說明本實(shí)施例，附圖某些部件會(huì)有省略、放大或縮小，并不代表實(shí)際產(chǎn)品的尺寸；

對(duì)于本領(lǐng)域技術(shù)人員來說，附圖中某些公知結(jié)構(gòu)及其說明可能省略是可以理解的。

下面結(jié)合附圖和實(shí)施例對(duì)本發(fā)明的技術(shù)方案做進(jìn)一步的說明。

實(shí)施例1

如圖1所示，一種基于知識(shí)點(diǎn)目標(biāo)集的學(xué)習(xí)路徑規(guī)劃方法，可以包含如下步驟：

s1：利用知識(shí)點(diǎn)構(gòu)建一個(gè)三維知識(shí)網(wǎng)絡(luò)，其結(jié)構(gòu)可參考圖2。將知識(shí)網(wǎng)絡(luò)設(shè)置成有向無權(quán)圖g＝{v,e}，其中v對(duì)應(yīng)知識(shí)點(diǎn)集合，e對(duì)應(yīng)知識(shí)點(diǎn)之間的前后驅(qū)和父子關(guān)系集合。

s2：制定目標(biāo)知識(shí)點(diǎn)集ta。

目標(biāo)知識(shí)點(diǎn)集由一系列相關(guān)知識(shí)點(diǎn)構(gòu)成，是由學(xué)科專家針對(duì)于某種人才培養(yǎng)或者學(xué)習(xí)目標(biāo)所規(guī)劃的。

舉例來說，云計(jì)算工程師是一個(gè)人才培養(yǎng)方向，想要成為云計(jì)算工程師就必須掌握有關(guān)云計(jì)算方向的相關(guān)知識(shí)點(diǎn)，所有這些知識(shí)點(diǎn)構(gòu)成一個(gè)目標(biāo)知識(shí)點(diǎn)集，由學(xué)科專家來規(guī)劃這個(gè)知識(shí)點(diǎn)集合中的所有知識(shí)點(diǎn)。

想要達(dá)成這些知識(shí)點(diǎn)就必須具備一定的基礎(chǔ)知識(shí)，由基礎(chǔ)知識(shí)點(diǎn)到目標(biāo)集知識(shí)點(diǎn)層級(jí)迭代形成復(fù)雜的關(guān)系網(wǎng)狀。

s3：確定學(xué)習(xí)者的當(dāng)前學(xué)習(xí)狀態(tài)或初始學(xué)習(xí)狀態(tài)。

對(duì)某個(gè)具體學(xué)習(xí)者a，學(xué)習(xí)者在使用系統(tǒng)來進(jìn)行學(xué)習(xí)的過程中會(huì)產(chǎn)生個(gè)人數(shù)據(jù)，系統(tǒng)收集這些數(shù)據(jù)并且依據(jù)歷史數(shù)據(jù)或者通過在線評(píng)測(cè)方式確定該學(xué)習(xí)者在知識(shí)網(wǎng)絡(luò)g下已經(jīng)掌握的學(xué)習(xí)知識(shí)點(diǎn)集合sa。所有這些知識(shí)點(diǎn)集合確定了學(xué)習(xí)者的當(dāng)前學(xué)習(xí)狀態(tài)或初始學(xué)習(xí)狀態(tài)。

選取javascript知識(shí)點(diǎn)作為實(shí)施例，對(duì)比目標(biāo)知識(shí)點(diǎn)集合初始狀態(tài)在知識(shí)網(wǎng)絡(luò)中的位置分布情況見圖4。其中粗實(shí)線標(biāo)記的“javascript的概念”、“bom”、“javascript的作用”、“引入js三種方式”知識(shí)點(diǎn)表示學(xué)習(xí)者已經(jīng)掌握，而虛線標(biāo)記的“js中的對(duì)象”、“js中函數(shù)的調(diào)用”表示目標(biāo)知識(shí)點(diǎn)。

s4：設(shè)定從當(dāng)前知識(shí)點(diǎn)集合sa為起點(diǎn)，以目標(biāo)集知識(shí)點(diǎn)ta為目標(biāo)，在此三維知識(shí)網(wǎng)絡(luò)g下，基于某種搜索算法計(jì)算或者規(guī)劃一個(gè)能夠覆蓋所有目標(biāo)知識(shí)點(diǎn)集合的知識(shí)子網(wǎng)ga。這個(gè)知識(shí)子網(wǎng)是學(xué)習(xí)者a必須要完成學(xué)習(xí)的知識(shí)點(diǎn)集合。搜索算法根據(jù)三維知識(shí)網(wǎng)絡(luò)中知識(shí)點(diǎn)有層次關(guān)系的特點(diǎn)，取一個(gè)不在初始狀態(tài)sa的一個(gè)目標(biāo)知識(shí)點(diǎn)vk，按前續(xù)或者父知識(shí)點(diǎn)擴(kuò)展法逐層前溯其前續(xù)知識(shí)點(diǎn)或者父知識(shí)點(diǎn)，一直到達(dá)已經(jīng)掌握的知識(shí)點(diǎn)集sa中的一個(gè)或者多個(gè)知識(shí)點(diǎn)為止。以vk作為起點(diǎn)的搜索樹狀結(jié)構(gòu)圖見圖3。

s5：步驟s5中，依據(jù)ga，充分考慮知識(shí)點(diǎn)的前后關(guān)系及可并發(fā)性，采用綜合規(guī)劃方法，規(guī)劃一個(gè)學(xué)習(xí)路徑ra，這路徑可支持非相關(guān)知識(shí)點(diǎn)的并行性，確保前后關(guān)系知識(shí)點(diǎn)的學(xué)習(xí)順序，形成此指引性學(xué)習(xí)路徑。

綜合規(guī)劃方法有許多方式，比如拓?fù)渑判虻取?/p>

s6：系統(tǒng)對(duì)學(xué)習(xí)者a的學(xué)習(xí)狀態(tài)進(jìn)行分析，評(píng)估其進(jìn)度，對(duì)比其他同等級(jí)(同年級(jí)或者能力相近的)學(xué)習(xí)者的進(jìn)度，反饋給學(xué)習(xí)者。

并根據(jù)上述的兩個(gè)方面(進(jìn)度以及進(jìn)度對(duì)比)對(duì)學(xué)習(xí)者的學(xué)習(xí)計(jì)劃進(jìn)行適當(dāng)調(diào)整，改良學(xué)習(xí)方法和路徑。

在學(xué)習(xí)的過程中，系統(tǒng)依據(jù)學(xué)習(xí)者沿著建議學(xué)習(xí)路徑ra學(xué)習(xí)的速度、學(xué)習(xí)的效率、學(xué)習(xí)的成果、建議學(xué)習(xí)路徑ra上已學(xué)習(xí)的知識(shí)點(diǎn)內(nèi)的內(nèi)容覆蓋度、學(xué)習(xí)時(shí)間、測(cè)試結(jié)果、測(cè)試次數(shù)等多方面數(shù)據(jù)作為學(xué)習(xí)者學(xué)習(xí)進(jìn)度評(píng)判的依據(jù)。

系統(tǒng)會(huì)完整記錄學(xué)習(xí)者的最新學(xué)習(xí)狀態(tài)，該狀態(tài)可為學(xué)習(xí)者發(fā)起下一個(gè)知識(shí)學(xué)習(xí)路徑優(yōu)化查詢或搜索時(shí)候的已掌握(初始)學(xué)習(xí)狀態(tài)。

系統(tǒng)可結(jié)合大量用戶的學(xué)習(xí)數(shù)據(jù)及該學(xué)習(xí)者的學(xué)習(xí)數(shù)據(jù)，分析學(xué)習(xí)者在該建議路徑上的學(xué)習(xí)是否需要調(diào)整并反饋給學(xué)習(xí)者。同時(shí)記錄學(xué)習(xí)者的最新學(xué)習(xí)狀態(tài)，該狀態(tài)是學(xué)習(xí)者發(fā)起下一個(gè)知識(shí)學(xué)習(xí)路徑查詢和搜索時(shí)候的已掌握(初始)學(xué)習(xí)狀態(tài)。

相同或相似的標(biāo)號(hào)對(duì)應(yīng)相同或相似的部件；

附圖中描述位置關(guān)系的用于僅用于示例性說明，不能理解為對(duì)本專利的限制；

顯然，本發(fā)明的上述實(shí)施例僅僅是為清楚地說明本發(fā)明所作的舉例，而并非是對(duì)本發(fā)明的實(shí)施方式的限定。對(duì)于所屬領(lǐng)域的普通技術(shù)人員來說，在上述說明的基礎(chǔ)上還可以做出其它不同形式的變化或變動(dòng)。這里無需也無法對(duì)所有的實(shí)施方式予以窮舉。凡在本發(fā)明的精神和原則之內(nèi)所作的任何修改、等同替換和改進(jìn)等，均應(yīng)包含在本發(fā)明權(quán)利要求的保護(hù)范圍之內(nèi)。