基于課程教學(xué)模型的學(xué)習(xí)者學(xué)習(xí)表現(xiàn)分析方法
【專利摘要】本發(fā)明屬于數(shù)據(jù)分析及應(yīng)用領(lǐng)域，提供一種基于課程教學(xué)模型的學(xué)習(xí)者學(xué)習(xí)表現(xiàn)分析方法，包括以下步驟：（1）構(gòu)建課程教學(xué)模型；（2）建立學(xué)習(xí)者學(xué)習(xí)效果評價計算公式；（3）學(xué)習(xí)者學(xué)習(xí)表現(xiàn)分析，對所有全體學(xué)習(xí)者的擬合多項式函數(shù)進(jìn)行分析，根據(jù)函數(shù)的變化情況描述學(xué)習(xí)者的學(xué)習(xí)表現(xiàn)。本發(fā)明方法簡便易行，能有效解決現(xiàn)有方法分析精度不高和效率低下等問題。
【專利說明】
基于課程教學(xué)模型的學(xué)習(xí)者學(xué)習(xí)表現(xiàn)分析方法
技術(shù)領(lǐng)域
[0001 ]本發(fā)明屬于數(shù)據(jù)分析及應(yīng)用領(lǐng)域，具體涉及一種基于課程教學(xué)模型的學(xué)習(xí)者學(xué)習(xí) 表現(xiàn)分析方法。
【背景技術(shù)】
[0002] 數(shù)據(jù)分析是指用適當(dāng)?shù)慕y(tǒng)計分析方法對采集的大量數(shù)據(jù)進(jìn)行分析，提取有用的信 息并形成結(jié)論，即對數(shù)據(jù)加以詳細(xì)研究和概括總結(jié)的過程。在實際應(yīng)用中，數(shù)據(jù)分析可以幫 助人們做出判斷，以便采取適當(dāng)行動。對教育領(lǐng)域中的數(shù)據(jù)進(jìn)行數(shù)據(jù)分析的技術(shù)被稱為學(xué) 習(xí)分析技術(shù)。
[0003] 數(shù)據(jù)分析主要包括數(shù)據(jù)的采集、處理、加工以及分析等步驟。學(xué)習(xí)者數(shù)據(jù)分析可幫 助其有效完成學(xué)業(yè)，其可供分析的數(shù)據(jù)由線上數(shù)據(jù)和線下數(shù)據(jù)組成。其中，線下數(shù)據(jù)是指課 堂教學(xué)過程中采集到的數(shù)據(jù)，這些數(shù)據(jù)采集過程需要人工的指揮和干預(yù)，但是線下數(shù)據(jù)可 反映出學(xué)習(xí)者的各種主觀狀況，其分析與處理極其有意義。
[0004] 線下教學(xué)質(zhì)量評價的研究對教師教學(xué)活動的開展發(fā)揮著重要的導(dǎo)向作用，是促進(jìn) 課堂教學(xué)模式改革、提高課堂教學(xué)有效性的重要手段。
[0005] 現(xiàn)有的線下教學(xué)質(zhì)量評價存在的主要缺點有:第一，評價內(nèi)容基本不涉及教學(xué)活 動過程中的數(shù)據(jù)，所采集到的數(shù)據(jù)類型比較簡單，主要是采集學(xué)習(xí)者的考試數(shù)據(jù)和平時成 績數(shù)據(jù)。第二，處理方法單一，方式傳統(tǒng)、內(nèi)容淺顯、作用甚微，主要處理是進(jìn)行簡單的統(tǒng)計 和分析，如計算平均成績、求最高分和最低分、統(tǒng)計相關(guān)分?jǐn)?shù)段的成績分布等。
[0006] 上述兩點造成了現(xiàn)有學(xué)習(xí)者學(xué)習(xí)表現(xiàn)分析技術(shù)中精度不高，效率低下的問題。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0007] 針對現(xiàn)有技術(shù)的上述不足，本發(fā)明提出了一種基于課程教學(xué)模型的學(xué)習(xí)者學(xué)習(xí)表 現(xiàn)分析方法，該方法簡便易行，能有效解決現(xiàn)有方法分析精度不高和效率低下的問題。
[0008] 具體來說，本發(fā)明一種基于課程教學(xué)模型的學(xué)習(xí)者學(xué)習(xí)表現(xiàn)分析方法，包括以下 步驟： (1)構(gòu)建課程教學(xué)模型 課程教學(xué)模型由課程和教學(xué)活動兩個子模型構(gòu)成。其中，課程子模型由該課程知識點 的集合組成；教學(xué)活動子模型由課內(nèi)教學(xué)活動和課外教學(xué)活動組成，而課內(nèi)教學(xué)主要包括 課內(nèi)聽講活動、回答問題和考勤活動，課外教學(xué)主要包括做作業(yè)活動、做實驗活動和復(fù)習(xí)預(yù) 習(xí)活動。這樣，可以設(shè)計出課程教學(xué)模型如圖1所示。
[0009] (2)建立學(xué)習(xí)者學(xué)習(xí)效果評價計算公式 第一，采集課內(nèi)教學(xué)數(shù)據(jù)，并依據(jù)需要對這些數(shù)據(jù)進(jìn)行量化處理。其中課堂回答問題成 績參^I和考勤活動成績可以直接獲??；課堂聽講評價數(shù)據(jù) f^s通過調(diào)查表獲取 O
[0010] 第二，采集課外教學(xué)數(shù)據(jù)，并依據(jù)需要對這些數(shù)據(jù)進(jìn)行量化處理。其中作業(yè)成績 e 和頭驗成績可以直接獲取;夏習(xí)預(yù)習(xí)評價數(shù)據(jù).物彳力辦:蝸?jsr·碎畔；__現(xiàn)辦爾加 通過調(diào)查表獲取。其中作業(yè)和實驗成績可取平均值。
[0011]第三，由教師設(shè)置課程教學(xué)模型的權(quán)重： 設(shè)置教學(xué)活動子模型的權(quán)重。其中，課內(nèi)教學(xué)活動權(quán)重為勸__設(shè)&_，如0.6;課外教 學(xué)活動權(quán)重為池S，如0 · 4。要求：巧為發(fā)喊離1^竣辦。:.8：*5!.啤.-O [0012]設(shè)置課內(nèi)教學(xué)活動中各子活動的權(quán)重。其中，聽講活動成績權(quán)重為釋 如〇 . 5 ;回答問題活動成績權(quán)重為,，如0.3 ;考勤活動成績權(quán)重為 擇終參緣微咖紐財8，如〇. 2 〇要求:H、Jsre'u-'s十、氣於穿1'"職?· ?r^Sie.fu中- 1 〇
[0013]設(shè)置課外教學(xué)活動中各子活動的權(quán)重。其中，作業(yè)成績權(quán)重為_轉(zhuǎn)，如 0.4 ;頭驗成績權(quán)重為炊海SMesgserfme??，如0.4;夏習(xí)預(yù)習(xí)成績權(quán)重為綴夠，如 〇 · 2。要求:N:?壤喊私承滅?喊::栽替賽礎(chǔ)解喊蜂碎南界?:::餘1?:轉(zhuǎn)擬邊辦!海^^會；蜂
[0014] 設(shè)置某一課程i知識點的權(quán)重，設(shè)該課程的知識點數(shù)為η。要求： 奪穿邊:·:麟私：i械辨擇釋滅辭.國息―?ο
[0015] 第四，建立針對每一位學(xué)習(xí)者的學(xué)習(xí)效果評價計算公式，其中學(xué)習(xí)效果評價值的 取值范圍為0-100之間的實數(shù)。具體計算公式如下。
[0016] (a)計算任一個學(xué)習(xí)者的一個知識點的學(xué)習(xí)效果評價值 任一個學(xué)習(xí)者k的第j個知識點的學(xué)習(xí)效果評價值=課內(nèi)教學(xué)活動權(quán)重X (聽講活動成 績權(quán)重X聽講評價數(shù)據(jù)+回答問題活動成績權(quán)重X回答問題成績+考勤活動成績權(quán)重X考 勤活動成績)+課外教學(xué)活動權(quán)重X (作業(yè)成績權(quán)重X作業(yè)成績+實驗成績權(quán)重X實驗成績+ 復(fù)習(xí)預(yù)習(xí)成績權(quán)重X復(fù)習(xí)預(yù)習(xí)評價數(shù)據(jù)），具體參見公式如下
其中，j e [ I..η]，即該課程共有η個知識點； (b) 計算班級學(xué)習(xí)者的知識點j的平均學(xué)習(xí)效果評價值 班級學(xué)習(xí)者的知識點j的平均學(xué)習(xí)效果評價值=Σ (第k個學(xué)習(xí)者該知識點的學(xué)習(xí)效 果評價值)丄#勺去撇曰m甘出卜s π η>ι 目乂太會m /入:
(c) 計算仕一個字 >」者^的課捏i的干均字 >」效采評價值 任一個學(xué)習(xí)者k課程i的平均學(xué)習(xí)效果評價值=[Σ (學(xué)習(xí)者k知識點j的學(xué)習(xí)效果評價值 X第j個知識點的權(quán)重）K該課程知識點的數(shù)目n，其中je[l..n]，即該課程共有n個知識 點，具體參見公式如下
(d)計算班級學(xué)習(xí)者課程i的平均學(xué)習(xí)效果評價值 班級學(xué)習(xí)者的課程的平均學(xué)習(xí)效果評價值=Σ (第k個學(xué)習(xí)者課程i的平均學(xué)習(xí)效果評 價值）+學(xué)習(xí)者數(shù)目m，其中具體參見公式如下
將(a)-(d)中的所有計算結(jié)果存儲起來，以方便后繼學(xué)習(xí)數(shù)據(jù)分析。
[0017] (3)學(xué)習(xí)者學(xué)習(xí)表現(xiàn)分析 本步驟分別采用線性擬合方法和采用多項式擬合方法來分析學(xué)習(xí)者的學(xué)習(xí)表現(xiàn)，并在 此基礎(chǔ)上對比這兩種分析效果。
[0018] (3-1)采用線性擬合方法的學(xué)習(xí)者學(xué)習(xí)表現(xiàn)分析。分析步驟如下： (3-1-1)在知識點j的數(shù)據(jù)中，按照學(xué)習(xí)者的知識點學(xué)習(xí)效果評價值可以對學(xué)習(xí)者進(jìn)行 排名，可以得到每個學(xué)習(xí)者在每個知識點的排名，然后對某一個學(xué)習(xí)者在所有知識點中的 排名的變化情況進(jìn)行研究。以學(xué)習(xí)者k為例，按照上述方法得到該學(xué)習(xí)者在知識點j的單元 成績排名巧； (3-1-2)以學(xué)習(xí)知識點為X軸，該知識點學(xué)習(xí)效果評價值的排名為Y軸，在直角坐標(biāo)系中 繪制某個學(xué)習(xí)者所有的知識點的學(xué)習(xí)排名的散點圖，Y值越小表示名次越好，成績越優(yōu)秀。 以此方法可以得到每個學(xué)習(xí)者的散點圖； (3-1-3)對每個散點圖中的散點進(jìn)行擬合，得到擬合的線性回歸直線方程，利用線性回 歸直線的特性得出每個散點圖中散點的整體升降情況，其中線性回歸方程公式，具體參見 公式如下
其中％代表第j個知識點（j=l，2, . . .，n)，n表示知識點數(shù)目，凝代表學(xué)習(xí)者對應(yīng)的知 識點j的排名(夂=H ..~），《為:《的平均值為V的平均值； (3-1-4)計算每個線性回歸方程的擬合度，其中r表示x、y的相關(guān)系數(shù)，線性相關(guān)系數(shù)是 用以反映兩變量間線性相關(guān)關(guān)系的統(tǒng)計指標(biāo)，具體參見公式如下
其中％代表第j個知識點（j = l，2，. . .，n)，||代表學(xué)習(xí)者對應(yīng)的知識點j的排名（ 嚷:一喵磁)，龍為:的平均值，S為綱平均值； (3-1-5)結(jié)合辦與回歸直線的斜率S來判斷學(xué)習(xí)者的整個課程的學(xué)習(xí)表現(xiàn)，其判定規(guī) 則設(shè)計如下： 規(guī)則1，如果證〈0.5,說明相關(guān)學(xué)習(xí)者學(xué)習(xí)成績波動較大，不穩(wěn)定； 規(guī)則2,如果轉(zhuǎn)>0.5,說明相關(guān)學(xué)習(xí)者學(xué)習(xí)情況穩(wěn)定，可以根據(jù)回歸直線的斜率b來判 斷隨著學(xué)習(xí)進(jìn)程的推進(jìn)，學(xué)習(xí)者成績排名的變化情況； 規(guī)則3,若|:名?，說明此學(xué)習(xí)者在整個課程學(xué)習(xí)中呈現(xiàn)進(jìn)步的情況，且網(wǎng)越大，進(jìn)步的 情況越明顯； 規(guī)則4，若imn，說明此學(xué)習(xí)者在整個課程學(xué)習(xí)中呈現(xiàn)退步的情況，且網(wǎng)越大，退步的 情況越明顯； 綜上所述，判斷學(xué)習(xí)者學(xué)習(xí)表現(xiàn)的規(guī)則可歸納為:斜率為負(fù)則為進(jìn)步，且斜率越小進(jìn)步 越大;斜率為正則為退步，且斜率越大，退步越大。
[0019] (3-2)采用多項式擬合方法的學(xué)習(xí)者學(xué)習(xí)表現(xiàn)分析，具體計算方法如下： (3_2_1)對于學(xué)習(xí)者k，依據(jù)〖::◎鑛# 知識點j上的排名· (3-2-2)在直角坐標(biāo)系中繪制學(xué)習(xí)者k的所有知識點的學(xué)習(xí)排名的散點圖。橫坐標(biāo)X代 表知識點序號，縱坐標(biāo)Y代表該學(xué)習(xí)者在對應(yīng)知識點的名次，Y值越小表示排名越靠前，成績 越好，同時也可以得到全體學(xué)習(xí)者的散點圖； (3-2-3)計算每個散點圖對應(yīng)的多項式擬合函數(shù)的方程，，多項式擬合函數(shù)是一條與大 多數(shù)散點相擬合的曲線，利用多項式擬合函數(shù)的特性，我們可以看出每個散點圖中散點的 整體變化情況，其中多項式相合?翁公式加下公式
其中，_代表第j個知識點的t次方(j=l，2,. . .，n)，_:代表學(xué)習(xí)者k對應(yīng)的知識點j的成 績排名
是多項式擬合函數(shù)的系數(shù)矩陣； (3-2-4)計算每個多項式的擬合度通|，具體計算公式參見公式如下
I中，?代弄第j個知識點（j=l，2, . . .，n)，l:代表學(xué)習(xí)者k對應(yīng)的知識點j的成績排名（
是多項式擬合函數(shù)的系數(shù)矩陣； (3-2-5)依據(jù)評判多項式擬合函數(shù)的擬合程度，曲線擬合度是各點到這條曲線的 距離之和，數(shù)值越小說明函數(shù)的擬合情況越好； (3-2-6)對所有全體學(xué)習(xí)者的擬合多項式函數(shù)進(jìn)行分析，根據(jù)函數(shù)的變化情況描述學(xué) 習(xí)者的學(xué)習(xí)表現(xiàn)。
[0020]本發(fā)明與現(xiàn)有技術(shù)相比具有以下優(yōu)點： 第一，構(gòu)建課程教學(xué)模型，這些模型可實現(xiàn)預(yù)先數(shù)據(jù)處理，并保存中間計算結(jié)果，為后 繼學(xué)習(xí)者學(xué)習(xí)表現(xiàn)分析直接提供支持，以提高學(xué)習(xí)者學(xué)習(xí)表現(xiàn)分析的效率； 第二，采用多項式擬合改進(jìn)線性擬合分析方法，以揭示學(xué)習(xí)者在學(xué)習(xí)活動中的趨勢變 化細(xì)節(jié)，提高了分析精度。
【附圖說明】
[0021 ]圖1為本發(fā)明中課程教學(xué)模型示意圖。
[0022]圖2為本發(fā)明實施例《高級語言程序設(shè)計》的課程教學(xué)模型示意圖。
[0023]圖3為學(xué)習(xí)者Kl的學(xué)習(xí)表現(xiàn)示意圖。
[0024]圖4為學(xué)習(xí)者K3的學(xué)習(xí)表現(xiàn)示意圖。
[0025]圖5為學(xué)習(xí)者K5的學(xué)習(xí)表現(xiàn)示意圖。
[0026]圖6為學(xué)習(xí)者K7的學(xué)習(xí)表現(xiàn)示意圖。
[0027] 圖7為學(xué)習(xí)者K9的學(xué)習(xí)表現(xiàn)示意圖。
【具體實施方式】
[0028] 下面結(jié)合附圖及實施例對本發(fā)明作進(jìn)一步的描述。以某一門課程，如高級語言程 序設(shè)計為例，具體的基于課程教學(xué)模型的學(xué)習(xí)者學(xué)習(xí)表現(xiàn)分析方法的步驟描述如下： 第一步，構(gòu)建課程教學(xué)模型。
[0029]按照具體問題的分析需求，假設(shè)課內(nèi)教學(xué)活動主要是課內(nèi)聽講活動、回答問題和 考勤活動組成，而課外教學(xué)主要包括做作業(yè)活動、做實驗活動和復(fù)習(xí)預(yù)習(xí)活動。這樣，所設(shè) 計得到的具體課程，如《高級語言程序設(shè)計》的課程教學(xué)模型如圖2所示。
[0030]第二步，建立學(xué)習(xí)者學(xué)習(xí)效果評價計算公式。
[0031]以《高級語言程序設(shè)計》課程為例，通過對某校計算機(jī)學(xué)院2014級本科生中100名 學(xué)習(xí)者（2個班級）前期的學(xué)習(xí)情況進(jìn)行統(tǒng)計分析，得到該年級的學(xué)習(xí)者學(xué)習(xí)成績比例分布 為：30%的學(xué)習(xí)者成績優(yōu)秀（成績分布在90-100)，40%的學(xué)習(xí)者成績一般(成績分布在70-89)，20%的學(xué)習(xí)者成績較差（成績分布在60-69)，10%的學(xué)習(xí)者成績非常差（成績分布在0-59)。對來自于該100名學(xué)習(xí)者的學(xué)習(xí)數(shù)據(jù)，依據(jù)真實性、完整性和規(guī)范性原則進(jìn)行清理和篩 選后，從不同學(xué)習(xí)層次(優(yōu)秀、一般、較差、很差）的學(xué)習(xí)者中共選擇10名學(xué)習(xí)者在該課程中 的學(xué)習(xí)數(shù)據(jù)，現(xiàn)以此為例說明本方法的分析思路。
[0032]具體子步驟包括： 第一，獲取課內(nèi)教學(xué)數(shù)據(jù)，并依據(jù)需要對這些數(shù)據(jù)進(jìn)行量化處理； 第二，獲取課外教學(xué)數(shù)據(jù)，并依據(jù)需要對這些數(shù)據(jù)進(jìn)行量化處理； 第三，由教師設(shè)置課程教學(xué)模型的權(quán)重，其中學(xué)習(xí)效果評價值的取值范圍為0-100之間 的實數(shù)，這一步實際中設(shè)置的權(quán)重情況為:對每個知識單元設(shè)計了相應(yīng)權(quán)重，權(quán)重設(shè)計結(jié)果 為:編程基礎(chǔ)10%、數(shù)組15%、結(jié)構(gòu)10%、函數(shù)15%、文件25%、指針25%。課內(nèi)和課外的學(xué)習(xí)影響設(shè) 置權(quán)重，權(quán)重設(shè)計結(jié)果為:課內(nèi)學(xué)習(xí) 60%，課外學(xué)習(xí) 40%。對課內(nèi)/課外的活動設(shè)置權(quán)重，權(quán)重 設(shè)置為:課堂聽講50%、回答問題30%、考勤20%、作業(yè)40%、上機(jī)實驗20%、自修20%。
[0033]第四，建立針對每一位學(xué)習(xí)者設(shè)計具體的學(xué)習(xí)效果評價計算公式。
[0034]第三步，學(xué)習(xí)者學(xué)習(xí)表現(xiàn)分析。
[0035]本步驟采用線性擬合方法的學(xué)習(xí)者學(xué)習(xí)表現(xiàn)分析和采用多項式擬合方法的相關(guān) 分析兩步，這樣做的目的是為了對分析效果進(jìn)行對比。
[0036]以學(xué)生Kl為例，依次采用線性擬合方法和多項式擬合方法，可得到相應(yīng)的學(xué)習(xí)表 現(xiàn)，其中，采用線性擬合方法所得到的學(xué)習(xí)表現(xiàn)，參見圖3中的直線;采用多項式擬合方法所 得到的學(xué)習(xí)表現(xiàn)，參見圖3中的曲線。
[0037] 如圖3所示，首先，根據(jù)線性擬合函數(shù)的計算結(jié)果，我們可以得到學(xué)習(xí)者Kl的總體 學(xué)習(xí)表現(xiàn)，該情況表明Kl在整個課程學(xué)習(xí)中是處于不斷進(jìn)步中的，但這一計算結(jié)果并沒有 刻畫出Kl的學(xué)習(xí)過程中的細(xì)節(jié)情況。
[0038] 其次，依據(jù)多項式擬合函數(shù)的計算結(jié)果，我們可以刻畫出該生的學(xué)習(xí)過程細(xì)節(jié)，如 依據(jù)該生第1個知識單元的成績，該生在整個團(tuán)體排名中比較偏后(第八名）。在第2個知識 單元學(xué)習(xí)之后，該生的名次有所提升;接著，在第3和第4知識單元的學(xué)習(xí)過程中，該生的成 績排名比較穩(wěn)定;而在第5個知識單元的學(xué)習(xí)中，該生的成績有了較大幅度的提升;但到了 第6個知識單元的學(xué)習(xí)中該生的成績又有些下降。綜合而言，該生的整個學(xué)習(xí)過程表現(xiàn)是波 動中進(jìn)步。
[0039] 第四步，結(jié)果呈現(xiàn)。
[0040]依據(jù)上述方法，我們還可以得到具有代表意義的4位同學(xué)的學(xué)習(xí)趨勢，具體參見圖 4-7 〇
[0041 ] 依據(jù)上述實證結(jié)果，我們歸納出了 1(1、1(3、1(5、1(7、1(9的學(xué)習(xí)表現(xiàn)，具體結(jié)論參見表1 所示。
[0042] 表1.學(xué)生的課程學(xué)習(xí)表現(xiàn)
【主權(quán)項】
1.基于課程教學(xué)模型的學(xué)習(xí)者學(xué)習(xí)表現(xiàn)分析方法，其特征在于該方法包括W下步驟： (1) 構(gòu)建課程教學(xué)模型 課程教學(xué)模型由課程和教學(xué)活動兩個子模型構(gòu)成，其中，課程子模型由該課程知識點 的集合組成;教學(xué)活動子模型由課內(nèi)教學(xué)活動和課外教學(xué)活動組成，課內(nèi)教學(xué)包括課內(nèi)聽 講活動、回答問題和考勤活動，課外教學(xué)包括做作業(yè)活動、做實驗活動和復(fù)習(xí)預(yù)習(xí)活動； (2) 建立學(xué)習(xí)者學(xué)習(xí)效果評價計算公式 (2-1)采集課內(nèi)教學(xué)數(shù)據(jù)、課外教學(xué)數(shù)據(jù)，對運些數(shù)據(jù)進(jìn)行量化處理，由教師設(shè)置課程 教學(xué)模型的權(quán)重； (2-2)建立針對每一位學(xué)習(xí)者的學(xué)習(xí)效果評價計算公式，其中學(xué)習(xí)效果評價值的取值 范圍為0-100之間的實數(shù)，具體計算公式如下 (2-2-1)計算任一個學(xué)習(xí)者的一個知識點的學(xué)習(xí)效果評價值 任一個學(xué)習(xí)者k的第j個知識點的學(xué)習(xí)效果評價值=課內(nèi)教學(xué)活動權(quán)重X(聽講活動成 績權(quán)重X聽講評價數(shù)據(jù)+回答問題活動成績權(quán)重X回答問題成績+考勤活動成績權(quán)重X考 勤活動成績)+課外教學(xué)活動權(quán)重X (作業(yè)成績權(quán)重X作業(yè)成績+實驗成績權(quán)重X實驗成績+ 復(fù)習(xí)預(yù)習(xí)成績權(quán)重X復(fù)習(xí)預(yù)習(xí)評價數(shù)據(jù)），具體參見公式如下其中，jE [ 1. .η]，即該課程共有η個知識點； (2-2-2)計算班級學(xué)習(xí)者的知識點j的平均學(xué)習(xí)效果評價值 班級學(xué)習(xí)者的知識點j的平均學(xué)習(xí)效果評價值=Σ (第k個學(xué)習(xí)者該知識點的學(xué)習(xí)效 果評價值）-學(xué)習(xí)者數(shù)目m，其中& 6巧.、耐，具體參見公式如下(2-2-3)計算任一個學(xué)習(xí)者k的課程i的平均學(xué)習(xí)效果評價值 任一個學(xué)習(xí)者k課程i的平均學(xué)習(xí)效果評價值=[Σ(學(xué)習(xí)者k知識點j的學(xué)習(xí)效果評價值 X第j個知識點的權(quán)重）]-該課程知識點的數(shù)目n，其中je[l..n]，即該課程共有η個知識 點，具體參見公式如下(2-2-4)計算班級學(xué)習(xí)者課程i的平均學(xué)習(xí)效果評價值 班級學(xué)習(xí)者的課程的平均學(xué)習(xí)效果評價值=Σ (第k個學(xué)習(xí)者課程i的平均學(xué)習(xí)效果評 價值）-學(xué)習(xí)者數(shù)目m，其中餐接採中雜:，具體參見公式如下(2-2-5)將(2-2-1)-(2-2-4)中的所有計算結(jié)果存儲起來，W方便后繼學(xué)習(xí)數(shù)據(jù)分析； (3)學(xué)習(xí)者學(xué)習(xí)表現(xiàn)分析 分別采用線性擬合方法和采用多項式擬合方法來分析學(xué)習(xí)者的學(xué)習(xí)表現(xiàn)； (3-1)采用線性擬合方法的學(xué)習(xí)者學(xué)習(xí)表現(xiàn)分析，分析步驟如下： (3-1-1)在知識點j的數(shù)據(jù)中，按照學(xué)習(xí)者的知識點學(xué)習(xí)效果評價值對學(xué)習(xí)者進(jìn)行排 名，得到每個學(xué)習(xí)者在每個知識點的排名，然后對某一個學(xué)習(xí)者在所有知識點中的排名的 變化情況進(jìn)行研究，W學(xué)習(xí)者k為例，按照上述方法得到該學(xué)習(xí)者在知識點j的單元成績排 名吁； (3-1-2)?學(xué)習(xí)知識點為X軸，該知識點學(xué)習(xí)效果評價值的排名為Y軸，在直角坐標(biāo)系中 繪制某個學(xué)習(xí)者所有的知識點的學(xué)習(xí)排名的散點圖，Y值越小表示名次越好，成績越優(yōu)秀， W此方法得到每個學(xué)習(xí)者的散點圖； (3-1-3)對每個散點圖中的散點進(jìn)行擬合，得到擬合的線性回歸直線方程，利用線性回 歸直線的特性得出每個散點圖中散點的整體升降情況，其中線性回歸方程公式，具體參見 公式如下其中％代表第j個知識點α=1，2,. . .，n)，n表示知識點數(shù)目，緣代表學(xué)習(xí)者對應(yīng)的知識 點j的排名(;鞍二蛇棘），寵為X的平均值，豪為?慚平均值； (3-1-4)計算每個線性回歸方程的擬合度，其中r表示x、y的相關(guān)系數(shù)，線性相關(guān)系數(shù)是 用W反映兩變量間線性相關(guān)關(guān)系的統(tǒng)計指標(biāo)，具體參見公式如下其中代表第j個知識點（j=l，2,. . .，n)，n表示知識點數(shù)目，鞍代表學(xué)習(xí)者對應(yīng)的知識 點j的排名化堿)，f為X的平均值，蒙為F的平均值； (3-1-5)結(jié)合襲f與回歸直線的斜率i來判斷學(xué)習(xí)者的整個課程的學(xué)習(xí)表現(xiàn)，其判定規(guī)則 設(shè)計如下： 規(guī)則1，如果萬jkO.5,說明相關(guān)學(xué)習(xí)者學(xué)習(xí)成績波動較大，不穩(wěn)定； 規(guī)則2,如果夥>0.5,說明相關(guān)學(xué)習(xí)者學(xué)習(xí)情況穩(wěn)定，可W根據(jù)回歸直線的斜率b來判斷 隨著學(xué)習(xí)進(jìn)程的推進(jìn)，學(xué)習(xí)者成績排名的變化情況； 規(guī)則3,若|棺@，說明此學(xué)習(xí)者在整個課程學(xué)習(xí)中呈現(xiàn)進(jìn)步的情況，且擬越大，進(jìn)步的 情況越明顯； 規(guī)則4,若旨>0,說明此學(xué)習(xí)者在整個課程學(xué)習(xí)中呈現(xiàn)退步的情況，且圓越大，退步的 情況越明顯； (3-2)采用多項式擬合方法的學(xué)習(xí)者學(xué)習(xí)表現(xiàn)分析，分析步驟如下： (3-2-1)對于學(xué)習(xí)者k，依據(jù)齡《備棘柳做掛'泌^_換奴化論妍擔(dān)的值獲得該學(xué)習(xí)者在 知識點讓的排名?; (3-2-2)在直角坐標(biāo)系中繪制學(xué)習(xí)者k的所有知識點的學(xué)習(xí)排名的散點圖，橫坐標(biāo)X代 表知識點序號，縱坐標(biāo)Y代表該學(xué)習(xí)者在對應(yīng)知識點的名次，Y值越小表示排名越靠前，成績 越好，同時得到全體學(xué)習(xí)者的散點圖； (3-2-3)計算每個散點圖對應(yīng)的多項式擬合函數(shù)的方程，多項式擬合函數(shù)是一條與大 多數(shù)散點相擬合的曲線，利用多項式擬合函數(shù)的特性，我們可W看出每個散點圖中散點的 整體變化情況，其中多項式擬合函數(shù)公式如下公式其中，#代表第j個知識點的t次方(j=l，2, . . .，11)，巧代表學(xué)習(xí)者k對應(yīng)的知識點j的成 績排名(較=?=…游'是多項式擬合函數(shù)的系數(shù)矩陣； (3-2-4)計算每個多項式的擬合度混I，具體計算公式參見公式如下其中，顯代表第j個知識點（j=l，2,. . .，n)，殺代表學(xué)習(xí)者k對應(yīng)的知識點j的成績排名（ 麵=?辜…辨)：是多項式擬合函數(shù)的系數(shù)矩陣； (3-2-5)依據(jù)評判多項式擬合函數(shù)的擬合程度，曲線擬合度燙i是各點到擬合曲線的 ,占;· -V. 距離之和，數(shù)值越小說明函數(shù)的擬合情況越好； (3-2-6)對所有全體學(xué)習(xí)者的擬合多項式函數(shù)進(jìn)行分析，根據(jù)函數(shù)的變化情況描述學(xué) 習(xí)者的學(xué)習(xí)表現(xiàn)。2. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的基于課程教學(xué)模型的學(xué)習(xí)者學(xué)習(xí)表現(xiàn)分析方法，其特征在于:步驟 (2 -1)中采集課內(nèi)教學(xué)數(shù)據(jù)，包括課堂回答問題成績、考勤活動成績 免巧巧施巧赫習(xí)和課堂聽講評價數(shù)據(jù)施泌。虎r;化垃ics，其中課堂回答問題成績衆(zhòng)驚;麵麵站教a地》'玲： 和考勤活動成績杰直接獲取，課堂聽講評價數(shù)據(jù)璧緩^齡^。;銳勉酵P麵3通過調(diào)查 表獲?。? 采集課外教學(xué)數(shù)據(jù)，包括作業(yè)成績每職餘^胃。減、實驗成績S肆哮細(xì)細(xì)為6喊和復(fù)習(xí)預(yù)習(xí)評 獲取，夏習(xí)預(yù)習(xí)評價數(shù)據(jù):爲(wèi)蜂祭胃滋Si鏡讀;S通過調(diào)查表獲取。3. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的基于課程教學(xué)模型的學(xué)習(xí)者學(xué)習(xí)表現(xiàn)分析方法，其特征在于 步驟(2-1)中設(shè)置權(quán)重包括： 設(shè)置教學(xué)活動子模型的權(quán)重，其中，課內(nèi)教學(xué)活動權(quán)重為瞧瓣?;祐課外教學(xué)活動權(quán) 重為狹轉(zhuǎn)的wf;婦要求:驟麵輸編翻i策殺嚇?biāo)枵冀^妓游友式主； 設(shè)置課內(nèi)教學(xué)活動中各子活動的權(quán)重，其中，聽講活動成績權(quán)重為繫g簿變飄S心:?，回答 問題活動成績權(quán)重為松g縛麟雌S蜂,考勤活動成績權(quán)重為:醉1;窓赫;isifejiaSsssi* ,要求： Is'"\;、'、、'?、：公專、A 。、靴 )、、、&";、：" t、'Vf4,》^二做、'及、)、、、，…；. 設(shè)置課外教學(xué)活動中各子活動的權(quán)重，其中，作業(yè)成績權(quán)重為轉(zhuǎn)藻釀胃胃。，實驗成績 權(quán)重為巧揖揉韓S線磚。的t,夏習(xí)預(yù)習(xí)成績權(quán)重為巧麵棘趣::濁??疇曲要求： 動鱗嚇i禱辛然義編齡謹(jǐn)C:寸變接簿褒鞍解酸鱗游凍忠奪； 設(shè)置某一課程擁識點的權(quán)重，設(shè)該課程知識點的數(shù)目為η，要求:驗?zāi)穅編;心堿;游纔。
【文檔編號】G06Q50/20GK105844562SQ201610342528
【公開日】2016年8月10日
【申請日】2016年5月23日
【發(fā)明人】葉俊民, 廖志鑫, 陳曙, 王志鋒, 吳尚宇, 余奕, 葉竹君, 周偉, 李蓉, 楊艷, 黃朋威, 左明章
【申請人】華中師范大學(xué)