[发明专利]一种面向学生认知过程的认知诊断方法

摘要

本发明公开了一种面向学生认知过程的认知诊断方法，包括以下步骤：构建知识点和习题的多粒度表示模型、构建学生节点的学业状态表示模型、学生节点的认知诊断分析。本发明能使用知识图谱的方法多粒度地表示学生的学业状态，从而能针对学生处于不同的认知过程，根据学生的答题情况分析学生对应知识点的掌握程度。

主权项

1.一种面向学生认知过程的认知诊断方法，其特征在于，包括以下步骤：(1)、构建知识点和习题的多粒度表示模型：(1.1)、设置知识点数目为P、习题数目为Q、学生数目为M；(1.2)、创建知识点节点K＝{K1,K2,…,Kp,…,KP}、习题节点J＝{J1,J2,…,Jq,…,JQ}、学生节点I＝{I1,I2,…,Im,…,IM}；其中，Kp表示第p个知识点节点，Jq表示第q个习题节点，Im表示第m个学生节点，p＝1,2,…,P，q＝1,2,…,Q，m＝1,2,…,M；(1.3)、定义第p个知识点节点Kp的属性包括：知识点名称Kp.name、详细内容Kp.context、难度值Kp.difficuty；从而定义P个知识点节点的属性；定义第q个习题节点Jq的属性包括：习题内容Jq.name、习题选项Jq.option、习题答案Jq.answer；从而定义Q个习题节点的属性；定义第m个学生节点Im的属性为学生姓名Im.name；从而定义M个学生节点的属性；(1.4)、设置P个知识点节点、Q个习题节点和M个学生节点的属性值；(1.5)、若第p个知识点节点Kp包含第v个知识点节点Kv，则表示第p个知识点节点Kp和第v个知识点节点Kv之间存在边，记为L1(Kp,Kv)，且L1(Kp,Kv)＝1；若第p个知识点节点Kp不包含第v个知识点节点Kv，则令L1(Kp,Kv)＝0；v＝1,2,…,P，且v≠p；将边互相连通的知识点节点划分为一个知识簇，从而将所有知识点节点划分为R个知识簇C＝{C1,C2,…,Cr,…,CR}；Cr表示第r个知识簇，r＝1,2,…,R；(1.6)、若第p个知识点节点Kp属于第r个知识簇Cr，并为第r个知识簇Cr的叶子节点，且第q个习题节点Jq涉及第p个知识点节点Kp，则表示第q个习题节点Jq和第p个知识点节点Kp之间存在边，记为L2(Jq,Kp)，且L2(Jq,Kp)＝1；否则，令L2(Jq,Kp)＝0；(1.7)、若第p个知识点节点Kp属于第r个知识簇Cr，但不是第r个知识簇Cr的叶子节点，而第i个知识点节点Ki是第r个知识簇Cr的叶子节点，且第p个知识点节点Kp包含第i个知识点节点Ki，第q个习题节点Jq涉及第p个知识点节点Kp，则第q个习题节点Jq和第i个叶子节点Ki之间存在边L2(Jp,Ki)，且L2(Jp,Ki)＝1；否则，令L2(Jq,Kp)＝0；(1.8)、若第m个学生节点Im完成第q个习题节点Jq的作答，则表示第m个学生节点Im和第q个习题节点Jq之间存在边L3(Im,Jq)，且L3(Im,Jq)＝1，否则L3(Im,Jq)＝0；设置边L3(Im,Jq)的属性为L3(Im,Jq).ansm，表示第m个学生节点Im作答第q个习题节点Jq的答案；(1.9)、设置边L3(Im,Jq)的属性为L3(Im,Jq).flag，表示第m个学生节点Im作答第q个习题节点Jq的答案是否正确；若L3(Im,Jq).ansm＝Jq.answer，则令L3(Im,Jq).flag＝1，否则令L3(Im,Jq).flag＝0；(1.10)、计算与第q个习题节点Jq存在边的学生节点个数nq，从而得到与所有习题J存在边的学生节点个数n＝{n1,n2,…,nq,…,nQ}；计算与第q个习题节点J_q存在边的学生节点个数n_q中，第m个学生节点I_m和第q个习题节点J_q之间存在边L₃(I_m,J_q)的属性L₃(I_m,J_q).flag＝1的学生节点个数从而得到与所有习题J存在边的属性为“1”的学生节点个数边的个数(2)、构建第m个学生节点Im的学业状态表示模型：(2.1)、重新创建知识点节点K＝{K1,K2,…,Kp,…,KP}、习题节点J＝{J1,J2,…,Jq,…,JQ}、知识点节点之间的边L1、习题节点与知识点之间的边L2；(2.2)、定义第p个知识点节点Kp的属性包括：知识点名称Kp.name、详细内容Kp.context、第m个学生Im对第p个知识点节点Kp的掌握程度Kp.cognitionm；定义第q个习题节点Jq的属性包括：习题内容Jq.name、习题选项Jq.option、习题答案Jq.answer、第m个学生Im的答案Jq.ansm、第m个学生Im的答题时间Jq.timem；(2.3)、设置P个知识点节点、Q个习题节点和M个学生节点的属性值；将第m个学生节点Im对第p个知识点节点Kp的掌握程度Kp.cognition设置为“‑1”；从而将第m个学生节点Im对所有知识点节点的掌握程度均设置为“‑1”；(3)、第m个学生节点Im的认知诊断分析：(3.1)、设置第q个习题节点J_q的初始难度系数为从而设置所有习题J的初始难度系数为(3.2)、设置迭代总次数为T，当前迭代次数为t，并初始化t＝1；(3.3)、通过式(1)计算第q个习题节点Jq的调整系数wq′，从而得到所有习题J的调整系数w′＝{w1′,w2′,…,wq′,…,wQ′}：(3.4)、通过式(2)更新第t次迭代的第q个习题节点J_q的难度系数从而更新第t次迭代的所有习题J的难度系数(3.5)、将t+1赋值给t，并判断t＝T是否成立，若成立，则执行步骤(3.6)；否则，执行步骤(3.4)；(3.6)、令条件S为L3(Im,Jq)＝1∧{L3(Jq,Kp)＝1∨{L3(Jq,Ki)＝1∧Kp包含Ki}}；条件S+为L3(Im,Jq)＝1∧{L3(Im,Jq).flag＝1}∧{L3(Jq,Kp)＝1∨{L3(Jq,Ki)＝1∧Kp包含Ki}}；(3.7)、通过式(3)计算第m个学生节点Im的对第p个知识点节点Kp的掌握程度Kp.cognitionm：