基于培养方案的课程知识图谱自动生成方法及系统
技术领域
本发明属于知识内容的知识图谱
技术领域
,尤其是涉及一种基于培养方案的课程知识图谱自动生成方法及系统。背景技术
知识图谱又称为科学知识图谱,在图书情报界称为知识域可视化或知识领域映射地图,是显示知识发展进程与结构关系的一系列各种不同的图形,用可视化技术描述知识资源及其载体,挖掘、分析、构建、绘制和显示知识及它们之间的相互联系。通过将应用数学、图形学、信息可视化技术、信息科学等学科的理论与方法与计量学引文分析、共现分析等方法结合,并利用可视化的图谱形象地展示学科的核心结构、发展历史、前沿领域以及整体知识架构达到多学科融合目的的现代理论。为学科研究提供切实的、有价值的参考。
常规的学生学习培养方案是老师上课教,学生学,老师管学生,老师通过上课问答,作业批改去培养学生。这种传统的学习方法消耗了老师大量的精力,而且不能清晰分析出知识的权重,也不能数字化及时展示学生的学习状况。
公告号为CN 107644062 A的中国专利公开了一种基于知识图谱的知识内容权重分析系统及方法,包括:基准预置模块,用于根据课纲要求预制知识点树状图,通过对知识点设置权重值建立知识点之间的关系,生成预置知识图谱;数据采集模块,与基准预置模块连接用于采集课堂教学过程中的教学内容知识点,对采集的教学内容进行匹配;计算分析模块,与数据采集模块连接用于对所采集的教学内容进行汇总分析,将采集的教学内容知识点与预置知识图谱的知识内容进行匹配分析。该方法只根据课堂书本知识点来生成,其仅仅包含了课堂里的学习。无法掌握学生知识点的掌握状况,系统的评价报告具有局限性,无法帮助学生找出薄弱环节。本发明因此而来。
发明内容
1、本发明的目的
针对上述存在的技术问题,提出了一种基于培养方案的课程知识图谱自动生成方法及系统,不仅包含了课堂里的学习,还包含课后学习视频、做练习、考试、实操等,能更加全面的了解学生的知识点掌握情况,可以生成更加全面准确的评价报告,可以通过大数据分析能快速分析出学生学习成绩的优劣,更快掌握学习方法。
2、本发明所采用的技术方案
一种基于培养方案的课程知识图谱自动生成方法,包括以下步骤:
S01:根据课程大纲及课后学习数据预制知识点树状图,在知识点下设置元素,在元素下建立多个节点,将每一个节点对应一个课后学习数据,通过对知识点设置权重值建立知识点之间的关系,对节点设置权重值建立节点间的关系,生成预置知识图谱;
S02:采集教学过程中的教学内容知识点及课后学习数据,根据预置知识图谱中的知识内容,对采集的教学内容进行匹配,分析教学内容知识点的占比;
S03:对所采集的教学内容进行汇总分析,将采集的教学内容知识点与预置知识图谱的知识内容进行匹配分析。
优选的技术方案中,所述步骤S01中预制知识点树状图的实体包括书、章、节、点及元素。
优选的技术方案中,所述步骤S01中所述课后学习数据包括学习视频、课件、操作及试题,对每一条课后学习数据生成唯一的识别码,所述识别码还用于记录调用时长或次数,计算完成程度,将每个识别码与每个节点关联。
优选的技术方案中,所述步骤S01中还包括根据预设规则对章、节、点及元素分配权重,所有章的权重和为1,所有节的权重和为1,所有点的权重和为1,所有元素的权重和为1。
优选的技术方案中,所述步骤S01中还包括对不同的章分配不同的色值,所述节和点的色值继承章。
优选的技术方案中,所述步骤S01中对节点设置权重值的方法包括:
获取元素下关联的学习视频、课件、操作、试题的数量N;
根据获取的数量N计算每个节点的权重,所述每个节点的权重值为1/N。
优选的技术方案中,所述步骤S03中的汇总分析包括,获取学习视频、课件、操作、试题的识别码,根据识别码的调用时长或次数,计算课后学习数据的完成程度,对课后学习数据的完成程度进行汇总,生成对应的掌握情况的评价报告。
本发明还公开了一种基于培养方案的课程知识图谱自动生成系统,包括:
预置知识图谱生成模块,根据课程大纲及课后学习数据预制知识点树状图,在知识点下设置元素,在元素下建立多个节点,将每一个节点对应一个课后学习数据,通过对知识点设置权重值建立知识点之间的关系,对节点设置权重值建立节点间的关系,生成预置知识图谱;
数据采集模块,采集教学过程中的教学内容知识点及课后学习数据,根据预置知识图谱中的知识内容,对采集的教学内容进行匹配,分析教学内容知识点的占比;
计算分析模块,对所采集的教学内容进行汇总分析,将采集的教学内容知识点与预置知识图谱的知识内容进行匹配分析。
优选的技术方案中,所述预置知识图谱生成模块中所述课后学习数据包括学习视频、课件、操作及试题,对每一条课后学习数据生成唯一的识别码,所述识别码还用于记录调用时长或次数,计算完成程度,将每个识别码与每个节点关联。
优选的技术方案中,所述计算分析模块中的汇总分析包括,获取学习视频、课件、操作、试题的识别码,根据识别码的调用时长或次数,计算课后学习数据的完成程度,对课后学习数据的完成程度进行汇总,生成对应的掌握情况的评价报告。
3、本发明所采用的有益效果
本发明不仅包含了课堂里的学习,还包含课后学习视频、做练习、考试、实操等,能更加全面的了解学生的知识点掌握情况,可以生成更加全面准确的评价报告,可以通过大数据分析能快速分析出学生学习成绩的优劣,更快掌握学习方法。可以根据学生的学习情况自动生成学生的知识点掌握状况,针对系统的评价报告,帮助学生更有针对性的去学习相关知识。
附图说明
图1为本发明基于培养方案的课程知识图谱自动生成方法的流程图;
图2为本发明基于培养方案的课程知识图谱自动生成系统的原理框图;
图3为本发明课程知识图谱的示意图。
具体实施方式
下面结合本发明实例中的附图,对本发明实例中的技术方案进行清楚、完整地描述。显然,所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例,而不是全部的实施例。基于本发明的实施例,本领域技术人员在没有做创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例,都属于本发明的保护范围。
下面将结合附图对本发明实例作进一步地详细描述。
实施例1
如图1所示,一种基于培养方案的课程知识图谱自动生成方法,包括以下步骤:
S01:根据课程大纲及课后学习数据预制知识点树状图,在知识点下设置元素,在元素下建立多个节点,将每一个节点对应一个课后学习数据,通过对知识点设置权重值建立知识点之间的关系,对节点设置权重值建立节点间的关系,可以根据可视化图表规则生成预置知识图谱;
S02:采集教学过程中的教学内容知识点及课后学习数据,根据预置知识图谱中的知识内容,对采集的教学内容进行匹配,分析教学内容知识点的占比;
S03:对所采集的教学内容进行汇总分析,将采集的教学内容知识点与预置知识图谱的知识内容进行匹配分析。
一较佳的实施例中,步骤S01中预制知识点树状图的实体包括书、章、节、点及元素,如图3所示,这里的点即为知识点,书就是知识图谱的主体。当然也可以划分为其他实体,本发明对此不做限定。书、章、节、点、元素、知识点在数据库中分别会有对应的表进行存储,通过界面录入即可建立。
建立实体-关系-实体三元组,建立实体之间的关系,建立实体-属性-属性值,每个属性-属性值对用来刻画实体的内在特性。
本方法区别于传统的只根据课堂书本知识点来生成,不仅仅只包含在课件上,还包含在了实操、练习、考试、观看视频(学习视频)。一较佳的实施例中,步骤S01中所述课后学习数据包括学习视频、课件、操作及试题,对每一条课后学习数据生成唯一的识别码,所述识别码还用于记录调用时长或次数,计算完成程度,将每个识别码与每个节点关联。具体的识别码可以由数字和字母组成或者由纯数字组成,识别码与节点一一对应,用于标识课后学习数据。
一较佳的实施例中,步骤S01中还包括根据预设规则对章、节、点及元素分配权重,所有章的权重和为1,所有节的权重和为1,所有点的权重和为1,所有元素的权重和为1。这里的预设规则为预先设置的规则,可以人为设置,也可以设定函数,具体的函数可以采用现有的权重函数值。
一较佳的实施例中,步骤S01中还包括对不同的章分配不同的色值,所述节和点的色值继承章。章色值的添加是为了在生成知识图谱时,能清晰的辨别出,有多少章,以及与之相关的下级节点。
一较佳的实施例中,步骤S01中对节点设置权重值的方法包括:
获取元素下关联的学习视频、课件、操作、试题的数量N;
根据获取的数量N计算每个节点的权重,所述每个节点的权重值为1/N。
上述的设置权重方法可以降低计算量,当然也可以采用其他的权重函数进行分配,本发明不做限定。
根据他们之间的这种上下级的树结构关联关系,可以通过可视化图表图表中关系型图谱的形式直接生成已录入的课程的知识图谱。
一较佳的实施例中,步骤S03中的汇总分析包括,获取学习视频、课件、操作、试题的识别码,根据识别码的调用时长或次数,计算课后学习数据的完成程度,对课后学习数据的完成程度进行汇总,生成对应的掌握情况的评价报告。
另一实施例中,如图2所示,本发明还公开了一种基于培养方案的课程知识图谱自动生成系统,包括:
预置知识图谱生成模块10,根据课程大纲及课后学习数据预制知识点树状图,在知识点下设置元素,在元素下建立多个节点,将每一个节点对应一个课后学习数据,通过对知识点设置权重值建立知识点之间的关系,对节点设置权重值建立节点间的关系,生成预置知识图谱;
数据采集模块20,采集教学过程中的教学内容知识点及课后学习数据,根据预置知识图谱中的知识内容,对采集的教学内容进行匹配,分析教学内容知识点的占比;
计算分析模块30,对所采集的教学内容进行汇总分析,将采集的教学内容知识点与预置知识图谱的知识内容进行匹配分析。
预置知识图谱生成模块10中所述课后学习数据包括学习视频、课件、操作及试题,对每一条课后学习数据生成唯一的识别码,所述识别码还用于记录调用时长或次数,计算完成程度,将每个识别码与每个节点关联。
计算分析模块30中的汇总分析包括,获取学习视频、课件、操作、试题的识别码,根据识别码的调用时长或次数,计算课后学习数据的完成程度,对课后学习数据的完成程度进行汇总,生成对应的掌握情况的评价报告。
下面以基础护理学这本书为例说明基于培养方案的课程知识图谱自动生成系统的具体实现步骤如下:
1、首先,先录入最终使用的对应学生学习、实践的资源:在系列课里面录入基础护理学相关的课程视频、课件资源;例如可以建立虚拟仿真评分表、同伴互评评分表、边看边练评分表,各评分表在数据库中分别会有对应的表进行存储,在各评分表分别录入基础护理学相关实践对应的技能时,需要进行的步骤操作;在考试系统中,录入试题;在录入这些视频、课件、操作、试题时都会生成一个唯一的由字母和数字组成的系统识别码,之后在关联知识点以及进行对应的视频观看、课件学习、操作练习以及试题考试时,会用到该识别码,详细可见下面的6和8;
2、在系统中建立基础护理学这本书,然后,根据基础护理学这本书的章来建立对应的章内容、章权重、章色值;这里要注意权重的分配,需要所有章的权重相加在一起要等于1。另外,章色值的添加是为了我们在生成知识图谱时,能清晰的辨别出,有多少章,以及与之相关的下级节点,如图3所示;
3、在每个章下面,建立该章的节内容,并建立对应权重,色值继承章,这里,权重比例与章类似,要求所有权重相加等于1;
4、在每个节下面,建立该节的点内容,并建立对应权重,色值继承,这里,权重比例与章类似,要求所有权重相加等于1;
5、在每个点下面,建立该点的元素内容,并建立对应权重,色值继承,这里,权重比例与章类似,要求所有权重相加等于1;
6、在每个元素下面,要关联在第一步过程中,录入的视频、课件、操作、试题:即在元素下建立节点,每个节点对应一个录入的视频或者课件或者操作或者试题的识别码,这样就与第1步中录入的资源建立了关联关系;这一步中,不需要进行权重的分配,根据关联的视频、课件、操作、试题的数量,自动进行权重的划分,划分规则为:若该元素下关联的视频、课件、操作、试题的数量为N,则每个关联的视频、课件、操作、试题各占其中的1/N;
7、根据实体之间的这种上下级的树结构关联关系,可以通过可视化图表中关系型图谱的形式直接生成已录入的课程的知识图谱;
8、之后,当学生进行了视频、课件、操作、试题的学习,系统会根据视频、课件、操作、试题的识别码自动记录该学生的学习记录;当大量的学习过程结束之后,系统会根据学生对于这本书的对应的视频、课件、操作、试题的学习,以及对应的相关操作的操作记录,就会自动产生一个该学生对于该学生关于这本书掌握情况的一个汇总,生成一个对应的评价报告;具体的,汇总分析包括,获取学习视频、课件、操作、试题的识别码,根据识别码的调用时长或次数,计算课后学习数据的完成程度,对课后学习数据的完成程度进行汇总。
9、根据系统做出的报告,对其中的薄弱处做出针对性训练,消灭薄弱环节,重复8步骤,直到满意为止。
以上所述,仅为本发明较佳的具体实施方式,但本发明的保护范围并不局限于此,任何熟悉本技术领域的技术人员在本发明披露的技术范围内,可轻易想到的变化或替换,都应涵盖在本发明的保护范围之内。因此,本发明的保护范围应该以权利要求书的保护范围为准。
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