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1、1 专家智能答疑与导学系统专家智能答疑与导学系统 2010年教育技术国际研讨会 湖南大学教育技术研究所湖南大学教育技术研究所 郑采星郑采星 2010年10月14日 2 教育部提出面向教育部提出面向21世纪的课程改革要建立在现代教育技世纪的课程改革要建立在现代教育技 术的平台上 以现代教育技术为突破口 做到信息技术术的平台上 以现代教育技术为突破口 做到信息技术 与课程的有机整合 即把信息技术 信息资源 信息方与课程的有机整合 即把信息技术 信息资源 信息方 法 人力资源等和课程教学 法 人力资源等和课程教学 Class learning 内容有 内容有 机结合起来机结合起来 灵活运用 灵活运用
2、多种教学方法多种教学方法 调动学生学习 调动学生学习 积极性 促进学生学习能力发展 协调传统教学手段和积极性 促进学生学习能力发展 协调传统教学手段和 现代教育技术的现代教育技术的应应用用 并做好与课程的 并做好与课程的整合整合 目前 构建新型教学模式应该是对传统单一的多媒体课目前 构建新型教学模式应该是对传统单一的多媒体课 堂面授教学模式补充和综合优化 堂面授教学模式补充和综合优化 3 现代信息技术现代信息技术下新型下新型教学教学模式模式 CSISIO 基于网络的自主性学习 基于网络的自主性学习 Self study 模式 模式 基于网络的研究性学习 基于网络的研究性学习 Inquiry l
3、earning 模式 模式 实验实验 计算机模拟仿真计算机模拟仿真 强化 强化 Simulation and emulation 模式 模式 智能专家在线辅导与答疑的助学 智能专家在线辅导与答疑的助学 Intelligent answering 模式 模式 学生网上在线考试自我学习评价 学生网上在线考试自我学习评价 Online Checkup 模式等 模式等 新型教学系列模式强调大学生自主性学习 研究性学习和现代信息技术新型教学系列模式强调大学生自主性学习 研究性学习和现代信息技术 的利用 的利用 拟解决的关键问题 拟解决的关键问题 1 建立有导学系统支持的建立有导学系统支持的大学生大学生自
4、主自主学习学习电电 子化超市子化超市 2 借鉴西方发达国家借鉴西方发达国家Blog与与Webquest相相结合结合网络网络平台平台为为 研究性学习环境提供信息技术支持 和设计一系列研究性学习环境提供信息技术支持 和设计一系列难易难易程程度适当度适当的研的研 究性究性问题并问题并提提供及时供及时的的指指导导 3 将目前近将目前近150个开放性演示实验 精个开放性演示实验 精 选部分 实行计算机模拟仿真 建立选部分 实行计算机模拟仿真 建立仿真实验室仿真实验室 4 开发开发智能专家系智能专家系 统 统 并且具备较强的自然语言理解能力和逻辑推理能力 并且具备较强的自然语言理解能力和逻辑推理能力 5
5、开发数据开发数据 库技术基础上的库技术基础上的在在线考试线考试系统系统 6 系列模式具体实施方案 系列模式具体实施方案 4 基于课堂与网络基于课堂与网络 B Learning 研究性学习模式研究性学习模式 课课堂堂情情境境 教教 师师 学学 生生 策略策略支持支持 研究性学习研究性学习过过程程 提提 出出 问问 题题 自主自主研究研究 扩扩 充充 学学 习习 资资 源源 提提 出出 假假 设设 和和 方方 案案 搜搜 集集 资资 料料 和和 证证 据据 验验 证证 和和 分分 析析 反反 思思 和和 评评 价价 在在讲讲授授中创中创设问题设问题情情境境 引引发发认知冲认知冲突和研究突和研究问题
6、问题 引引导导假假设设和方和方案案提出 资提出 资料料和和证证据据搜搜 集集 验验证证和和分分析析 反思反思 作作出出评价评价 在在 Webqust 中创中创设设情情境境 发发布布难易难易程程度适当度适当的研究性课的研究性课题题 网络网络情情境境 课程课程QQ群中群中协协助助学习与学习与交流交流 在教在教师师 Blog 中引中引导与导与评价评价 协协作作研究研究 5 6 7 自主学习电子化超市 超市包括 知识点例题集 动画文件集 视频文件自主学习电子化超市 超市包括 知识点例题集 动画文件集 视频文件 集 电子教案集 各章习题解答 模拟试卷与答案 物理学家传记 物理学史集 电子教案集 各章习题
7、解答 模拟试卷与答案 物理学家传记 物理学史 料等 所有资料均可自由下载 为学生自主学习提供了优质资源 料等 所有资料均可自由下载 为学生自主学习提供了优质资源 8 9 10 智能专家在线辅导与答疑的助学智能专家在线辅导与答疑的助学 Intelligent answering 模式 模式 专家智能答疑与导学系统专家智能答疑与导学系统 一 分析一 分析 传统答疑系统的传统答疑系统的缺陷缺陷 传统的答疑方式都是以教师为主体来实现的 无论传统的答疑方式都是以教师为主体来实现的 无论 哪种答疑方式哪种答疑方式 如果提问学习者过多 教师将无法及时如果提问学习者过多 教师将无法及时 进行解答进行解答 并给
8、教师带来相当大的压力 并给教师带来相当大的压力 学习者对课程的理解一般都有相似之处学习者对课程的理解一般都有相似之处 提出的问提出的问 题有题有60 70 是相同的 传统答疑系统会造成教师重是相同的 传统答疑系统会造成教师重 复工作 但是学生对同一问题提问的方式千变万化复工作 但是学生对同一问题提问的方式千变万化 若要与数据库中的题干完全对应则难度较大 若要与数据库中的题干完全对应则难度较大 分析分析 设计设计 实现实现 现代信息技术现代信息技术下新型下新型教学教学模式模式 CSISIO 11 专家智能答疑系统的专家智能答疑系统的优优势势 专家智能答疑系统是一个具有知识存储 数据统专家智能答疑
9、系统是一个具有知识存储 数据统 计 逻辑推理 知识学习和实现友好人机交互的智能计 逻辑推理 知识学习和实现友好人机交互的智能 系统系统 它能依照一定的匹配策略在知识库中自动检索问它能依照一定的匹配策略在知识库中自动检索问 题题 呈现给学习者有效答案呈现给学习者有效答案 有开放的接口有开放的接口 能自动扩展能自动扩展 和更新知识内容 和更新知识内容 基基本功本功能能 自动检索问题并呈现有效答案自动检索问题并呈现有效答案 通过学习自动扩展和更新答案知识库通过学习自动扩展和更新答案知识库 提供有自动特征的人工答疑提供有自动特征的人工答疑 具有知识库和用户信息库的管理功能具有知识库和用户信息库的管理功
10、能 具有教育意义的统计功能具有教育意义的统计功能 具有按知识点循序渐进的导学功能具有按知识点循序渐进的导学功能 12 二 设计 1 答疑系统基本架构设计答疑系统基本架构设计 2 数据库指标体系设计数据库指标体系设计 3 问题处理与检索答案设计问题处理与检索答案设计 4 数据库增长功能设计数据库增长功能设计 5 系统反馈功能设计系统反馈功能设计 6 使用流程设计使用流程设计 13 一 答疑系统基本架构设计一 答疑系统基本架构设计 问题分类 关键词提取 关键词扩展 信息检索 文档库 查找候选答案 根据层次排序 返回最佳答案 问题 规则 相关文档 答案抽取 正确答案 用户 无最佳答案返回重新 搜索更
11、高层次问题 问题分析 Query 答疑系统答疑系统基基本本架架构构图图 系统的系统的总总体体框架可框架可分分为为5大部大部 分 数据库指分 数据库指标标体体系 系 问题问题处理处理 与与检索检索答答案案模模块块 数据库数据库维护维护与与 成成长长模模块块 系统 系统反反馈馈功功能能模模块块 后后台台管理管理模模块块 14 二二 数据库指数据库指标标体体系系设计设计 数据库由问题库与答题库二部分组成 每一问题都数据库由问题库与答题库二部分组成 每一问题都 有确定的解答 有确定的解答 每一题有每一题有8个指标 即题号 个指标 即题号 TH 篇 篇 P 章 章 Z 节点 节点 JD 层次 层次 CC
12、 难度级 难度级 NDJ 难度 难度 系数 系数 NDXS 关键词 关键词 GJC 2 篇篇 P 这项指标相当于大学物理教学中按物质运动形式划分这项指标相当于大学物理教学中按物质运动形式划分 的各个部分 如力学 热学等 的各个部分 如力学 热学等 1 题题号号 TH 3 章章 Z 项目指标相当于大学物理教材中的 章 如光的干项目指标相当于大学物理教材中的 章 如光的干 涉 光的衍射等 涉 光的衍射等 15 4 节节点点 JD 这项指标相当于大学物理教科书中的 节 和 知这项指标相当于大学物理教科书中的 节 和 知 识点 现共设有识点 现共设有160个节点 节点代码用个节点 节点代码用A B C
13、 表示 表示 5 层次层次 CC 为了引导学生学习 把知识库中内容分成定义或知为了引导学生学习 把知识库中内容分成定义或知 识 举例 运用 拓展四个层次 用识 举例 运用 拓展四个层次 用A B C D分别表示 分别表示 6 难度难度级级 NDJ 难度级这个指标表明问题的难易程度 分容易 难度级这个指标表明问题的难易程度 分容易 中等 较难 难四档 分别用中等 较难 难四档 分别用A B C D表示 表示 7 难度难度系系数数 NDXS 这个指标是对是对问题难易程度的进一步量这个指标是对是对问题难易程度的进一步量 化的指标 化的指标 难度级和难度系数的划分关系见下表难度级和难度系数的划分关系见
14、下表 0 75 0 95难难D 0 45 0 70较难较难C 0 25 0 40中等中等B 0 05 0 20容易容易A 难度系数 以难度系数 以0 05为间隔 为间隔 难度级难度级 16 8 关键关键词词 GJC 在用户提出的问题中在用户提出的问题中 提取出对后面检索系统有提取出对后面检索系统有 用的关键字 关键词分为两种用的关键字 关键词分为两种 一般性关键词 必须含有 的一般性关键词 必须含有 的 关键词 每一题设置关键词 每一题设置1 5个关键词 每个关键词含个关键词 每个关键词含1 7个字 个字 关键词 关键词 GJC 难度系数 难度系数 NDXS 难度级 难度级 NDJ 对文档权重
15、确定 对文档进行对文档权重确定 对文档进行排序排序 层次层次A 常问问常问问题题 FAQ 库库 层次 层次 CC 节点 节点 JD 章 章 Z 问问题分题分类类 篇 篇 P 题号 题号 TH 17 三 问题处理与检索答案设计三 问题处理与检索答案设计 用户在网页上的提问首先提交到问题处理模块 当用用户在网页上的提问首先提交到问题处理模块 当用 户提交问题前 必须选择问题分类 本系统设计时经过物户提交问题前 必须选择问题分类 本系统设计时经过物 理系专家调研设计对问题的分类按大学物理课本章节以及理系专家调研设计对问题的分类按大学物理课本章节以及 大学物理相关学习方法分为大学物理相关学习方法分为6
16、大类大类212小类 细分到物理知小类 细分到物理知 识点 这样显著缩小了检索范围 提高了检索效率 识点 这样显著缩小了检索范围 提高了检索效率 用户用户2个选择 个选择 1 找到了正确答案 找到了正确答案2 没有找到 继 没有找到 继 续检索 如果是续检索 如果是1选择 则用户满意回答可退出系统 如选择 则用户满意回答可退出系统 如 果是果是2选择 用户可选择将题目存入待答题库 并由独立选择 用户可选择将题目存入待答题库 并由独立 的模块专门显示待答题库 鼓励学生或老师提供解答 由的模块专门显示待答题库 鼓励学生或老师提供解答 由 提问用户设置最佳答案的方式产生待解问题的最佳答案 提问用户设置最佳答案的方式产生待解问题的最佳答案 供系统管理员参考完善 整个流程如下图 供系统管理员参考完善 整个流程如下图 18 用用户户提提问问 系统系统对问题对问题进进行行归归类类 分分词词 等答疑 等答疑 准备准备工作工作 设设置置全全局记局记数数器器n 0 系统系统按按问题问题所在所在分分类类 在 在关键关键词词库库中搜中搜 索具索具有有问题问题中中所所含含关键关键字字的的相关题目相关题目 并并把把
