CN108846579B - 一种学科知识的知识量计算方法和*** - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种学科知识的知识量计算方法和***,对学科知识对象进行分层设置，每个知识对象以描述单元作为学习入口，测试单元作为学习出口，通过对描述单元和测试单元的监控，得到用户针对某一知识对象的学习时间，再通过对若干已达成用户学习时间的统计，计算出知识对象的知识量。随着已达成用户的增加，知识量的计算可以实现实时更新，提高计算的精确度。本方法体现了以学习者为中心的教育理念，学习者可以根据不同知识对象的知识量大小，在学习过程中合理地进行时间分配和学习决策。

Description

一种学科知识的知识量计算方法和***

技术领域

本发明属于知识量计算领域，特别涉及一种学科知识的知识量计算方法和***。

背景技术

学科知识是由大量相互关联的知识对象所构成的知识网络。在现有的学习方式上，网络在线学习占据着越来越重要的地位，利用计算机技术对知识对象的知识量进行定量描述，一方面可以对知识网络的定量化研究提供数据基础，另一方面有助于学习者在学习过程中进行合理的学习决策，提升学习效率。

现有技术中还没有明确的针对学科知识的知识量衡量标准，李瑾坤等人发表的文章《基于知识量的知识作业难度客观测度的探讨》中公开，学生的知识量随着教学时间的增长而增加，知识量与学习时间之间存在着映射关系，可以用社会标准教学时间作为知识量的计量单位，对知识进行测量。但是，上述计量方式都是基于专家经验或者施教者的主观判断，并没有从学习者角度出发，考虑学习者对知识的接受程度或学习目标的达成情况，难以对学生学习决策产生精确的指导。

发明内容

为了解决上述问题，本发明提供了一种学科知识的知识量计算方法，具体方案如下：

一种学科知识的知识量计算方法，包括如下步骤：

S1、根据学科知识所包含的知识对象之间的隶属关系划分为X个层级，X＝1，2，3…N。每个X层级均包含一个或若干个知识对象，每个知识对象均包含一个描述单元、若干个X级知识单元和一个测试单元。X＝1层级的知识对象为整个学科知识，称为父知识对象，X大于1层级的X层级知识对象均为某个X-1层级知识对象中的某个X-1层级知识单元，称为X-1层级知识对象的继承知识。对每个层级的描述单元、知识单元和测试单元进行唯一ID赋值，并形成知识对象层级关系存储文件，其中ID值包含了属性值、层级值和顺序值；

S2、监控用户行为，当用户进入知识对象内的描述单元S_a时，记录进入时的本地时间T_J，并在用户完成同一知识对象的测试单元F_a时，记录完成时本地时间T_c,计算用户对相应知识对象的学习时间T_a＝T_c-T_J；

S3、计算用户对相应知识对象的达成度γ，并在用户的达成度γ到达预设阈值μ时，标记用户为该知识对象的已达成用户；

S4、获取预设时间段内针对同一知识对象的所有已达成用户的学习时间T_a，计算该知识对象的知识量Q_a。

进一步地，当X＝N时，获取预设时间段内针对同一知识对象的所有已达成用户的学习时间T_a，计算该知识对象的知识量，具体为：所有已达成用户的数量为m_n个，

其中

a＝x，表示为知识对象的顺序编号值，其根据不同的知识对象的编号可以表示成不同位数的数值，也可以有其他方式表示。

更进一步地，当X＜N时，获取预设时间段内针对同一知识对象的所有已达成用户的学习时间T_a，计算获得相应知识对象的知识量，具体为：所有已达成用户的数量为m_w个，当前X级知识对象内包含t个X+1级知识单元，X+1级知识单元的知识量用Q_x表示，

其中，

a＝i，表示为知识对象的顺序编号值,i针对不同知识对象的层级顺序编号值，可以表示成不同位数的数值或者任意表示方式。当前知识对象为一级知识对象U时，i替换为u进行表示。

σ₁和σ₂均为系数，σ₁+σ₂＝1。

进一步地限定，达成度γ＝A_x/A_m，其中A_m为当前知识对象内测试单元的测试总分数，A_x为当前用户在当前知识对象内测试单元中所获得的测试分数。优选地，预设阈值0.6＜μ≤1。

另一方面，本发明还提供一种学科知识的知识量计算***，包括知识对象标注模块、描述单元监控模块、测试单元监控模块、学习时间计算模块和知识量计算模块；

知识对象标注模块：根据学科知识所包含的知识对象之间的隶属关系标注知识对象内各知识内容的ID值，其中ID值包含了属性值、层级值和顺序值；属性值定义同一知识对象内知识单元的属性为描述单元S、知识单元Z或测试单元F；层级值为知识对象所属的层级X，X＝1，2，3…N，一级知识对象为父知识对象，每个X层级知识单元均属于X层级知识对象的继承知识，且在X+1层级角度定义为X+1层级知识对象；顺序值即为隶属于同一知识对象内的知识单元的顺序值；

描述单元监控模块，用户监控用户的学习路径，当用户进入描述单元S_a时，判断描述单元的ID值，获取与当前描述单元S_a相适配的测试单元F_a的ID值，向测试单元监控模块发送监控指令，同时学习时间计算模块发送时间记录指令；

测试单元监控模块，用于接收监控指令，并当监控到用户完成相应ID的测试单元F_a时，向学习时间计算模块发送计算指令，向标记模块发送标记指令；

学习时间计算模块，用于接收时间记录指令，记录用户进入知识对象内的描述单元S_a时的本地时间T_J，并接收计算指令，记录用户完成同一知识对象的测试单元F_a时的本地时间T_c,计算用户对相应知识对象的学习时间T_a＝T_c-T_J；

标记模块，用于接收标记指令，将针对当前知识对象的达成度γ达到预设指标μ的用户标记为已达成用户；

知识量计算模块，调取预设时间段内针对对同一知识对象的所有已达成用户的学习时间T_a，计算并更新获得相应知识对象的知识量Q_a。

进一步地，标记模块包括，测试成绩获取子模块、达成度计算子模块和达成标记子模块；

测试成绩获取子模块，用于接收标记指令，获取当前用户在当前知识对象内测试单元中所获得的测试分数A_x以及当前知识对象内测试单元的测试总分数A_m；

达成度计算子模块，根据公式γ＝A_x/A_m计算当前用户针对当前知识对象的达成度γ，并将γ与预设阈值μ进行对比，当比较结果为γ≥μ，向达成标记子模块发送标记指令；

达成标记子模块，用于接收标记指令，并将当前用户标记为针对当前知识对象为已达成用户。

知识量计算模块对知识对象的知识量的计算，优选地，当X＝N时，所有已达成用户的数量为m_n个，

其中

a＝x，表示为知识对象的顺序编号值。

当X＜N时，所有已达成用户的数量为所有已达成用户的数量为m_w个，当前X级知识对象内包含t个X+1级知识单元，X+1级知识单元的知识量用Q_x表示，

其中，

a＝i，表示为知识对象的顺序编号值,σ₁和σ₂均为系数。

本发明提供的学科知识的知识量计算方法和***，通过对知识学科进行分层知识对象设置，每个知识对象以描述单元作为学习入口，测试单元作为学习出口，可以根据相互对应的描述单元和测试单元的监控，来计算同一用户针对不同层级不同学科对象学习的具体学习时间；再通过已达成用户的学习时间，统计计算得到知识对象的知识量，随着已达成用户的增加，知识量的计算可以实现实时更新，提高计算的精确度。本方法充分体现了以学习者中心的教学理念，学习者可以直观的判断不同知识对象的知识量大小，为其在学习过程中进行合理的学习决策和时间分配提供指导。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的实施例，对于本领域普通高技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据提供的附图获得其他附图。

图1.实施例1的学科知识的知识量计算方法流程示意图；

图2.实施例3学科知识的知识量计算***结构示意图。

具体实施方式

下面结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

实施例1

一种学科知识的知识量计算方法，如图1所示，包括如下步骤：

S1、按照学科知识所包含的知识对象之间的隶属关系划分为X个层级，X＝1，2，3…N。每个X层级均包含一个或若干个X级知识对象，每个X级知识对象均包含一个描述单元S、若干个X级知识单元Z和一个测试单元F；X＝1层级的知识对象为整个学科知识，称为父知识对象，X大于1层级的X层级知识对象均为某个X-1层级知识对象中的某个X-1层级知识单元，称为X-1层级知识对象的继承知识；对每个层级的描述单元S、知识单元Z和测试单元F进行唯一ID赋值，并形成知识对象层级关系存储文件，其中ID值包含了属性值、层级值和顺序编号值；

作为示例性的，本实施例设立三个层级关系，X＝1时为第一层级，包含一个父知识对象U，U包括一个描述单元S_u，N个一级知识单元Z_i和一个测试单元F_u；X＝2时为第二层级，包含N个二级知识对象，即每个一级知识单元Z_i均为一个二级知识对象，每个二级知识对象Z_i均包括一个对Z_i进行描述的描述单元S_Zi，一个测试单元F_Zi，和M个二级知识单元Z_ij；X＝3时为第三层级，包含M个三级知识对象，即每个二级知识单元Z_ij都是一个三级知识对象，每个二级知识对象Z_ij均包括一个对Z_ij进行描述的描述单元

一个测试单元

和P个三级知识单元

根据不同知识的属性值，即描述属性、知识单元属性和测试属性，层级值和顺序值进行设定。

作为示例性的，本实施例中的三级知识单元作为学科知识的最小单元，不再包含描述单元和测试单元。

进一步作为示例性，可以设置描述属性为001、知识单元属性为002、测试属性为003；父知识对象U可为学科整体概况，N个一级知识单元为N个章节，每个层级用两位整数表达，则一级知识单元为Z₀₁、Z₀₂并以此类推；每个一级知识单元从第二层级的角度均为二级知识对象，Z₀₂所包含的二级描述单元为S_z02；测试单元为F_z02，二级知识单元为Z₀₂₀₁、Z₀₂₀₂并以此类推；每个二级知识单元从第三层级的角度均为一个三级知识对象，Z₀₂₀₂₀₄即为Z₀₂这个一级知识单元下面第02个二级知识单元所包含第04个继承知识三级知识单元。

S2、监控用户行为，当用户进入知识对象内的描述单元S_a时，记录进入时的本地时间T_J，并在用户完成同一知识对象的测试单元F_a时，记录完成时本地时间T_c,计算用户对相应知识对象的学习时间T_a＝T_c-T_J；

值得说明的是，一个知识对象包含一个描述单元，若干知识单元和一个测试单元，用户从描述单元进入知识对象内后，需要对知识单元进行学习，必须监控到用户对知识单元的学习达到预设程度之后，例如学习了所有的主要知识单元，或者学习了80％知识单元之后，才具有进行测试单元测试的权限；知识对象可以为任一层级知识对象，只要保证测试单元和描述单元相对应即可。

S3、计算用户对相应知识对象的达成度γ，并在用户的达成度γ到达预设阈值μ时，标记用户为该知识对象的已达成用户；

S4、获取预设时间段内针对同一知识对象的所有已达成用户的学习时间T_a，计算获得相应知识对象的知识量Q_a。

对学科知识进行知识对象分级设置，每个知识对象均具有作为学习入口的描述单元和作为学习出口的测试单元，根据入口和出口的时间差值获得用户的学习时间，并根据所有已达成用户的学习时间，统计计算出当前知识对象的知识量，得到学科知识对象的定量表征。

实施例2

本实施例提供一种学科知识的知识量计算方法，与实施例1的区别在于，进一步限定，根据T_a计算获得相应知识对象的知识量Q_a的具体方法：

作为示例性，本实施例立的三个层级关系，一个父知识对象U，U包括一个描述单元S_u，N个一级知识单元Z_i和一个测试单元F_u；N个二级知识对象，即每个一级知识单元Z_i从二级角度为二级知识对象，其均包括一个对Z_i进行描述的描述单元S_Zi，一个测试单元F_Zi，和M个二级知识单元Z_ij；M个三级知识对象，即每个二级级知识单元Z_ij从三级的角度为三级知识对象，其均包括一个对Z_ij进行描述的描述单元

一个测试单元

和P个三级知识单元

二级知识对象的知识量计算方法如下：通过二级知识单元Z_ij(即三级知识对象)中的测试单元

对学生进行测试，其成绩A_x与测试总分数A_m的比值γ即为该学生对Z_ij学习的达成度。

二级知识单元(即三级知识对象)的知识量：假设有n个学生对二级知识单元Z_ij进行了学习，并进行了测试，记录这n个学生的学习时间以及测试成绩。设定掌握该二级知识单元的达成度阈值为μ_ij(0.6≤μ_ij≤1)，即某学生的达成度不小于μ_ij，则表明该学生掌握了该知识单元。若有m_n个学生掌握了该知识单元，其对应的学习时间分别为T_ij,1,T_ij,2,T_ij,3,…,

则该二级知识单元Z_ij的知识量定义为：

其中Q_ij和T_ij中的ij均为Z_ij知识单元的顺序编号值，体现在知识单元的表达方式上。

一级知识单元(即二级知识对象)的知识量：

一级知识单元的达成度：通过一级知识单元Z_i中的测试单元F_Zi对学生进行测试，成绩A_x与测试总分数A_m的比值γ即为该学生对Z_i学习的达成度。

一级知识单元的知识量：考虑一级知识单元Z_i所有的M_i个二级知识单元Z_i1，Z_i2，…,

其对应的知识量分别用Q_i1，Q_i2,…,

表示。另一方面，假设有n个学生对一级知识单元Z_i进行了学习，并进行了测试，记录这n个学生的学习时间以及测试成绩。设定掌握该一级知识单元的达成度阈值为μ_i(0.6≤μ_i≤1)，即某学生的达成度不小于μ_i，则表明该学生掌握了该知识单元。若有m_x个学生掌握了该知识单元Z_i，其对应的学习时间分别为T_i,1,T_i,2,T_i,3,…,

则该一级知识单元Z_i的知识量定义为：

其中，

a＝i，表示为知识对象的顺序编号值,Q_ij为隶属于当前X级知识对象的X+1级知识对象知识量，σ₁和σ₂均为权重系数，σ_1i+σ_2i＝1。

学科知识(即为一级知识对象U)的知识量：

学科知识的达成度：通过测试单元F_u对学生进行测试，成绩A_x与测试总分数A_m的比值γ为该学生对U学习的达成度。

学科知识的知识量：考虑学科知识U所有的N个一级知识单元Z₁,Z₂,…,Z_N，其对应的知识量分别用Q₁，Q₂,…,Q_N表示。另一方面，假设有n个学生对学科知识U进行了学习，并进行了测试，记录学生的学习时间以及测试成绩。设定掌握该学科知识的达成度阈值为μ(0.6＜μ≤1)，即某学生的达成度不小于μ，则表明该学生掌握了该学科知识。若有m_e个学生掌握了该学科知识，其对应的学习时间分别为T_u,1,T_u,2,T_u,3,…,

则该学科知识U的知识量定义为：

其中，

a＝u，表示为整体学科知识,Q_i为隶属于整体学科知识的知识对象的知识量，σ_1u和σ_2u均为权重系数，σ_1u+σ_2u＝1。

实施例3

本实施例提供一种学科知识的知识量计算***，如图2所示，包括知识对象标注模块201、描述单元监控模块202、测试单元监控模块203、学习时间计算模块204、知识量计算模块205和标记模块206；

知识对象标注模块201，根据学科知识所包含的知识对象之间的隶属关系标注知识对象内各知识单元的ID值，其中ID值包含了属性值、层级值和顺序值；属性值定义同一知识对象内知识单元的属性为描述单元S、知识单元Z或测试单元F；层级值为知识对象所属的层级X，X＝1，2，3…N，X＝1层级的知识对象为整个学科知识，称为父知识对象，X大于1层级的X层级知识对象均为某个X-1层级知识对象中的某个X-1层级知识单元，称为X-1层级知识对象的继承知识；顺序值即为隶属于同一知识对象内的知识单元的顺序值；

描述单元监控模块202，用户监控用户的学习路径，当用户进入描述单元S_a时，判断描述单元的ID值，获取与当前描述单元S_a相适配的测试单元F_a的ID值，向测试单元监控模块203发送监控指令，同时学习时间计算模块204发送时间记录指令；

测试单元监控模块203，用于接收监控指令，并当监控到用户完成相应ID的测试单元F_a时，向学习时间计算模块204发送计算指令，向标记模块206发送标记指令；

学习时间计算模块204，用于接收时间记录指令，记录用户进入知识对象内的描述单元S_a时的本地时间T_J，并接收计算指令，记录用户完成同一知识对象的测试单元F_a时的本地时间T_c,计算用户对相应知识对象的学习时间T_a＝T_c-T_J；

标记模块206，用于接收标记指令，将针对当前知识对象的达成度γ达到预设指标μ的用户标记为已达成用户；

知识量计算模块205，调取预设时间段内针对对同一知识对象的所有已达成用户的学习时间T_a，计算并更新获得相应知识对象的知识量Q_a。

进一步地，标记模块206包括，测试成绩获取子模块207、达成度计算子模块208和达成标记子模块209；

测试成绩获取子模块207，用于接收标记指令，获取当前用户在当前知识对象内测试单元中所获得的测试分数A_x以及当前知识对象内测试单元的测试总分数A_m；

达成度计算子模块208，根据公式γ＝A_x/A_m计算当前用户针对当前知识对象的达成度γ，并将γ与预设阈值μ进行对比，当比较结果为γ≥μ，向达成标记子模块209发送标记指令；

达成标记子模块209，用于接收标记指令，并将当前用户标记为针对当前知识对象为已达成用户。

由于***的工作原理与方法相类似，因此不做过多解释。

以上对本发明所提供的学科知识的知识量计算方法进行了详细介绍，本文中应用了具体实例对本发明的原理及实施方式进行了阐述，每个实施例都采用递进的方式进行描述，以上实施例的阐述只是用于帮助理解本发明的方法及其核心思想。应当指出，对本领域技术人员来说，在不脱离本发明原理的前提下，还可以对本发明进行若干改进和修饰，这些改进和修饰也落入本发明权力要求的保护范围。

Claims (5)

1.一种学科知识的知识量计算方法，其特征在于，包括如下步骤：

S1、根据学科知识所包含的知识对象之间的隶属关系划分为X个层级，X＝1，2，3…N；每个X层级均包含一个或若干个知识对象，每个知识对象均包含一个描述单元、若干个X级知识单元和一个测试单元；X＝1层级的知识对象为整个学科知识，称为父知识对象，X大于1层级的X层级知识对象均为相应X-1层级知识对象中的相应X-1层级知识单元，称为X-1层级知识对象的继承知识；对每个层级的描述单元、知识单元和测试单元进行唯一ID赋值，并形成知识对象层级关系存储文件，其中ID值包含了属性值、层级值和顺序值；

S2、监控用户行为，当用户进入知识对象内的描述单元S_a时，记录进入时的本地时间T_J，并在用户完成同一知识对象的测试单元F_a时，记录完成时本地时间T_c,计算用户对相应知识对象的学习时间T_a＝T_c-T_J；

S3、计算用户对相应知识对象的达成度γ，并在用户的达成度γ到达预设阈值μ时，标记用户针对相应知识对象为已达成用户；

S4、获取预设时间段内针对同一知识对象的所有已达成用户的学习时间T_a，计算获得相应知识对象的知识量Q_a；

当知识对象层级X＝N时，获取预设时间段内针对同一知识对象的所有已达成用户的学习时间T_a，计算获得相应知识对象的知识量，具体为：所有已达成用户的数量为m_n个，

其中，

a＝x，表示为知识对象的顺序编号值；

当知识对象层级X＜N时，获取预设时间段内针对同一知识对象的所有已达成用户的学习时间T_a，计算获得相应知识对象的知识量Q_i，具体为：所有已达成用户的数量为m_w个，当前X级知识对象内包含t个X+1级知识单元，X+1级知识单元的知识量用Q_x表示，

其中，

a＝i，表示为知识对象的顺序编号值,σ₁和σ₂均为系数，σ₁+σ₂＝1。

2.如权利要求1所述的学科知识的知识量计算方法，其特征在于，所述达成度γ＝A_x/A_m，其中A_m为当前知识对象内测试单元的测试总分数，A_x为当前用户在当前知识对象内测试单元中所获得的测试分数。

3.如权利要求2所述的学科知识的知识量计算方法，其特征在于，0.6＜μ≤1。

4.一种学科知识的知识量计算***，其特征在于，包括知识对象标注模块(201)、描述单元监控模块(202)、测试单元监控模块(203)、学习时间计算模块(204)、知识量计算模块(205)和标记模块(206)；

所述知识对象标注模块(201)，根据学科知识所包含的知识对象之间的隶属关系标注知识对象内各知识内容的ID值，其中ID值包含了属性值、层级值和顺序值；属性值定义同一知识对象内知识内容的属性为描述单元S、知识单元Z或测试单元F；层级值为知识对象所属的层级X，X＝1，2，3…N，一级知识对象为父知识对象，每个X层级知识单元均属于X层级知识对象的继承知识，且在X+1层级角度定义为X+1层级知识对象；顺序值即为隶属于同一知识对象内的知识单元的顺序值；

所述描述单元监控模块(202)，用户监控用户的学习路径，当用户进入描述单元S_a时，判断描述单元的ID值，获取与当前描述单元S_a相适配的测试单元F_a的ID值，向测试单元监控模块(203)发送监控指令，同时学习时间计算模块(204)发送时间记录指令；

所述测试单元监控模块(203)，用于接收监控指令，并当监控到用户完成相应ID的测试单元F_a时，向学习时间计算模块(204)发送计算指令，向标记模块(206)发送标记指令；

所述学习时间计算模块(204)，用于接收时间记录指令，记录用户进入知识对象内的描述单元S_a时的本地时间T_J，并接收计算指令，记录用户完成同一知识对象的测试单元F_a时的本地时间T_c,计算用户对相应知识对象的学习时间T_a＝T_c-T_J；

所述标记模块(206)，用于接收标记指令，将针对当前知识对象的达成度γ达到预设指标μ的用户标记为已达成用户；

所述知识量计算模块(205)，调取预设时间段内针对对同一知识对象的所有已达成用户的学习时间T_a，计算并更新获得相应知识对象的知识量Q_a；

当知识对象层级X＝N时，获取预设时间段内针对同一知识对象的所有已达成用户的学习时间T_a，计算获得相应知识对象的知识量，具体为：所有已达成用户的数量为m_n个，

其中，

a＝x，表示为知识对象的顺序编号值；

当知识对象层级X＜N时，获取预设时间段内针对同一知识对象的所有已达成用户的学习时间T_a，计算获得相应知识对象的知识量Q_i，具体为：所有已达成用户的数量为m_w个，当前X级知识对象内包含t个X+1级知识单元，X+1级知识单元的知识量用Q_x表示，

其中，

a＝i，表示为知识对象的顺序编号值,σ₁和σ₂均为系数，σ₁+σ₂＝1。

5.如权利要求4所述的学科知识的知识量计算***，其特征在于，所述标记模块(206)包括，测试成绩获取子模块(207)、达成度计算子模块(208)和达成标记子模块(209)；

所述测试成绩获取子模块(207)，用于接收标记指令，获取当前用户在当前知识对象内测试单元中所获得的测试分数A_x以及当前知识对象内测试单元的测试总分数A_m；

所述达成度计算子模块(208)，根据公式γ＝A_x/A_m计算当前用户针对当前知识对象的达成度γ，并将γ与预设阈值μ进行对比，当比较结果为γ≥μ，向达成标记子模块(209)发送标记指令；

所述达成标记子模块(209)，用于接收标记指令，并将当前用户标记为针对当前知识对象为已达成用户。

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