【摘要】：知識圖譜技術的發(fā)展為現(xiàn)代教育領域挖掘、分析、構建、繪制多元實體之間的關系創(chuàng)造了條件。本文利用知識圖譜技術,挖掘出學生、知識點和題目之間的關系,構建了初中數(shù)學題目知識圖譜,并設計實現(xiàn)了初中數(shù)學在線學習系統(tǒng),完成了以學生為主導的自動問答和選題功能,輔助教師教學。具體研究如下:(1)初中數(shù)學題目知識圖譜的構建。首先,利用爬蟲工具從web網(wǎng)站爬取一定數(shù)量的題目數(shù)據(jù),并通過分詞、word2vec等自然語言處理技術完成詞向量的構建。通過平均最高相似度和關鍵字相似度計算方法分別在題干和答案解析上做計算,將計算結果作為多元線性回歸模型的變量,判別相似題目,完成題目去重。然后,從題目語料中抽取實體和關系。最后設計概念層,完成實體填充,將構建好的題目知識圖譜可視化展示。(2)基于題目知識圖譜的自動問答模型與自動選題模型的構建。自動問答模型采用基于模板匹配的方式,通過分詞工具HanLP,添加人工標注的命名實體,完成句子抽象。并根據(jù)抽象句子,創(chuàng)建問題模板和編號。然后,引入自定義詞典作為語料,使用貝葉斯分類器訓練,最終把自然語言轉化成本體實例模板,從而在題目知識圖譜中查詢結果,返回給用戶。自動選題模型采用基于學習進度和學習水平的策略,為學生推薦合適的練習題。(3)在線學習系統(tǒng)的開發(fā)。本文從應用需求、用戶需求和功能需求分析出發(fā),設計并開發(fā)了一個B/S端的初中數(shù)學在線學習系統(tǒng)。該系統(tǒng)實現(xiàn)了基于自動問答模型的知識點學習功能和基于自動選題模型的練習題推薦功能,幫助學生快速學習知識點并練習個性化題目。同時,系統(tǒng)還提供了查看排名等功能,方便教師查看學生排名,有利于教師對學生的學習狀態(tài)進行及時評估,對困惑進行及時指導。該系統(tǒng)已投入某初中的實際教學應用場景中,近五個月的實際運行情況表明,基于知識圖譜的初中數(shù)學在線學習系統(tǒng)對提高學生的學習效率和學習積極性有一定促進作用。
【學位授予單位】：西安理工大學
【學位級別】：碩士
【學位授予年份】：2019
【分類號】：TP311.52;G633.6
【圖文】：

把用戶輸入分類到固定模板編號。一個自然語言分類器包含兩個部分：訓練和預測，如圖 2-1 所示（原圖來自于 http://www.sohu.com/a/129169666_572440）。圖2-1 自然語言分類器Fig.2-1 Natural language classifier首先，訓練樣本輸入后，會創(chuàng)建一組特征，使用機器學習算法從這些特征學習到一組參數(shù)，最后使用學習到的機器學習模型對新文本做預測。2.3 爬蟲技術為了獲取網(wǎng)絡上各種渠道的教學資源，構建初中數(shù)學試題和知識點的圖譜，我們采用網(wǎng)絡爬蟲技術來實現(xiàn)新型數(shù)據(jù)的獲取。網(wǎng)絡爬蟲是一段能夠自動獲取網(wǎng)頁內容的腳本或者程序，它按照一定的規(guī)則，自動抓取網(wǎng)頁的內容，采集網(wǎng)頁信息，甚至可以循環(huán)采集所有它能訪問到的網(wǎng)站的信息。爬蟲工具的主要目的是將互聯(lián)網(wǎng)上的網(wǎng)頁下載到本地，形成一個互聯(lián)網(wǎng)內容的鏡像備份，它可以使得用戶在不訪問目標網(wǎng)站數(shù)據(jù)庫的情況下，通過解析 HTML 標簽獲取網(wǎng)頁內容。爬蟲的主要步驟分為數(shù)據(jù)采集

網(wǎng)絡爬蟲一般分為通用爬蟲和聚焦爬蟲兩種，本文采用通用爬蟲技術爬取網(wǎng)絡教育資源，通用爬蟲的基本工作流程如圖 2-2 所示。圖2-2 通用爬蟲工作流程示意圖Fig.2-2 Diagram of general crawler workflow首先選取重要的、出度較大的 URL 作為初始種子 URL 集合。把這些種子 URL 集合放入待抓取 URL 隊列。在待抓取隊列中取出 URL，發(fā)起 DNS 域名解析，獲得主機 ip，并下載整個網(wǎng)頁，將下載結果存儲在網(wǎng)頁庫，把該 URL 放在已抓取隊列。分析已抓取隊列中URL，如果該URL中分析出別的URL，那么把新發(fā)現(xiàn)的URL放在待抓取URL隊列，進行循環(huán)。2.4 知識圖譜知識圖譜

的、較為成熟的知識圖譜。圖 2-3 展示了較為復雜的知識圖譜（原圖來源于https://www.jianshu.com/p/2bae6c271fd8）。圖2-3 復雜知識圖譜Fig.2-3 Complex knowledge graph知識圖譜主要包含以下幾類元素：實體類節(jié)點：指的是有明顯意義和區(qū)別性的某種事物。如本文中提到的某一個學生，某一個知識點，某一道題目等等，現(xiàn)實世界也就是由這些具體的事物組成，這就是實體，實體是知識圖譜中最基本的元素，不同的實體之間一般存在著不同的關系。概念類節(jié)點：指的是具有相同特性的實體的集合，如本文中提到的題目類，知識點類，人物類等等。內容類節(jié)點：指的是實體的名字或者概念的名字，用作對實體或概念的描述與解釋，一般可以由文本，結構化數(shù)據(jù)，多媒體等來表達。屬性類節(jié)點：通常指的是一個實體的屬性值，如本文中知識點的屬性有名稱，范疇，歷史等屬性

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4 陳R汲

本文編號：2754078